JP2794777B2 - ラインプリンタ用プリントハンマ - Google Patents

ラインプリンタ用プリントハンマ

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JP2794777B2 JP11945789A JP11945789A JP2794777B2 JP 2794777 B2 JP2794777 B2 JP 2794777B2 JP 11945789 A JP11945789 A JP 11945789A JP 11945789 A JP11945789 A JP 11945789A JP 2794777 B2 JP2794777 B2 JP 2794777B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はインパクト式ラインプリンタ用プリントハン
マにかかり、特に耐摩耗性に優れたラインプリンタ用プ
リントハンマに関する。
〔発明の背景〕
インパクト式ラインプリンタはコンピュータの高性能
化、大容量化が進むにつれて印字品質の向上を目的とし
て高速印字化が要求される。このラインプリンタに採用
されているプリントバンマの高品質、長寿命化が益々要
望されている。
第1図はインパクト式ラインプリンタの印字機構部の
概略図である。その印字動作は次の通りである。
アクチュエータプレート12と一体化されているアーマ
チュアコイル5によってアーマチュア6を吸引し、プッ
シュロッド7を介してプリントハンマ4を打撃し、プリ
ントハンマ用回転軸のハンマピン3を支点としてハンマ
印字面1を活字バンド8に打撃する。この場合、ハンマ
印字面1とプラテン11上を摺動する活字バンド8との間
に挿入されている印字用紙9を、インクリボン10を介し
て印字するものである。
これらの機構において問題となるのは、プリントハン
マ4の印字面1とハンマピン3を支点とするプリントハ
ンマ4のピン穴2部の耐摩耗性である。
従来から、ラインプリンタ用プリントハンマ4の材料
として鉄系が用いられ、更に詳しくは低炭素鋼を用いて
プリントハンマ4の形状に加工し、耐摩耗性の向上の耐
疲労性の向上から、浸炭窒化処理を施していた。また、
プリントハンマ材として合金鋼を用いた場合でも、同様
の熱処理を施していた。しかし、この熱処理方法ではプ
リントハンマ材としての耐疲労性は満足しているが、プ
リントハンマ4の印字面1及びピン穴2部の摩耗につい
ては不満足であった。
そこで耐摩耗性向上を目的として硬質Crメッキ施して
対処していたが、これでもまだ目標寿命の2×108回に
達せず、1×108回であった。
また、印字速度の高速化から耐久性、特に耐疲労性及
び軽量化の点から、鉄系に変わって比強度の高いチタン
合金がプリントハンマ材として採用されている。チタン
合金では耐摩耗性が劣るため、何らかの表面硬化処理を
行っている。特に、印字面1及びピン穴2部の耐摩耗性
を向上する目的で、ガス窒化、イオン窒化、あるいはプ
ラズマ窒化などの表面硬化処理を施しているが、目標寿
命の2×108回に達しておらず、8×107回の印字回数で
寿命となり、プリントハンマ4の交換を余儀なくされて
いる。特にピン穴2部の摩耗が大きく、摺動によるカジ
リが発生し剥離することがわかった。
そこで、これらの欠点を解消するために本発明者らは
更に硬くて比較的耐摩耗性の良いTiN被膜をプリントハ
ンマ4の印字面1及びピン穴2部に処理することを考え
た。
しかし、耐摩耗性は考えたほどの効果は見られず、Ti
N被膜により寿命が2×107回程度延びたにすぎなかっ
た。これはTiN被膜の母材との密着性から被膜厚さが2
〜3μmが限界であり、耐摩耗性の効果が少なかった。
また、TiN被膜を3μm以上に厚くすると、TiNの特性か
ら、母材との密着性が更に低下し、印字試験中、初期の
段階でTiN被膜の欠けが発生した。
〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消し、
耐磨耗性かつ耐剥離性に優れたプリントハンマを提供す
ることである。
〔発明の概要〕
本発明は、ラインプリンタ用プリントハンマにおいて
耐摩耗性を必要とする個所にクロム層を形成させると同
時に窒素をその層中に固溶させて硬化層を形成するもの
である。
前記硬化層はビッカース硬さ1300以上で、その被膜厚
さが3μm以上であることが好ましい。
あるいは窒素の代わりに炭素を用い、クロム層を形成
させると同時に炭素をその層中に固溶させて硬化層を形
成してもよい。
もちろん、炭素に代えても前記硬化層はビッカース硬
さ1300以上で、その被膜厚さが3μm以上であることが
好ましい。
本発明の硬化層は物理的蒸着法によって比較的容易に
形成できる。物理的蒸着法としてはスパッタリング法、
イオンプレーティング法等が適しており、特に成膜速度
の速いマグネトロン式スパッタリング法が好ましい。成
膜条件により所望に応じ、被膜厚さ、被膜硬さを任意に
選択することができ、スパッタリング法の場合、プラズ
マ中のグロー放電を利用して被膜を均一に形成する。タ
ーゲット用クロムは市販品を用いて良く、出来ればクロ
ム純度が99.9%以上が好ましい。窒素源としては窒素ガ
ス、アンモニアガス等を利用することができ、更にこれ
らのガスの単独または混合ガスとしても良く、あるいは
Arガスとして混合しても良い。また、炭素源としてはメ
タンガス、炭酸ガス等の単独又は混合ガスとしても良
く、あるいはArガスと混合しても良い。
クロム中の窒素または炭素の含有量が多くなるとその
被膜の硬度は高くなるが、所望の被膜厚さを得る時は雰
囲気ガス量及び成膜条件を調節することにより可能であ
る。窒素含有量が0.7wt%以上になると被膜硬さはビッ
カース硬さ1300以上となり、耐磨耗性の点から好まし
い。窒素含有量が0.7wt%以上になると硬さは低下し、
プリントハンマとしての耐摩耗性は劣ることになる。
炭素については0.2wt%以上の含有量では、その被膜
硬さはビッカース硬さ1300以上を示し、これ以下の含有
量では窒素と同様に硬さは低下する。プリントハンマの
印字面及びピン穴部の硬化層の硬さは目標寿命2×108
回を考えるとビッカース硬さ1300以上必要であるが、更
には窒素含有量1.5〜2.0wt%とした被膜のビッカース硬
さ1900〜2200が好ましい。また、炭素含有量0.8〜1.3wt
%とした被膜のビッカース硬さHv1950〜2400が好まし
い。
クロム層に窒素又は炭素を固溶させて硬化層を形成さ
せることは、窒素又は炭素原子がクロム原子の間に侵入
してびずみ硬化を利用するためで、本プリントハンマに
必須条件のビッカース硬さHv1300以上を必要とするため
である。
被膜厚さは成膜条件により任意に制御可能であり、プ
リントハンマの寿命から判断すると3〜50μmが適切で
あるが、好ましくは5〜20μmである。被膜厚さ3μm
以下ではプリントハンマの印字面及びピン穴部の目標寿
命を満足できずに耐摩耗性処理被膜としての効果が少な
い。50μm以上では、成膜処理時間が長くなり、それだ
けでコストが高くなり、このように被膜を厚く形成して
も耐摩耗性の点から実用的ではない。
被膜を形成する部所は耐摩耗性を必要とするプリント
ハンマの印字面及びピン穴部であるが、局部的にこの硬
化層を被覆処理するときはマスキングを利用して形成す
ると良い。また、プリントハンマの全面に硬化層を被覆
しても良い。
〔発明の実施例〕
<実施例1> プリントハンマ材として市販の低炭素鋼板(SPC)を
用いてプリントハンマの形状に加工し、その後浸炭窒化
処理を行った。この時の表面硬化層のビッカース硬さは
700であり、その上に更に印字面及びピン穴部以外をマ
スキングして、印字面及びピン穴部に耐摩耗性向上を目
的に、マグネトロン式スパッタリング法によりクロムタ
ーッゲットを用いてターゲット電圧5kVを印加し、Ar+
5〜8vol%N2の混合ガスを120cc/分流入し、クロムと窒
素の被膜硬化層を1、3、5、10、20μmの厚さに形成
した。その時の被膜のビッカース硬さは1950〜2100で窒
素含有量は2.0wt%であった。また、浸炭窒化処理した
プリントハンマと更に印字面とピン穴部に硬質クロムメ
ッキ処理及びTiN被覆したプリントハンマを製作した。
その時の硬質クロムメッキの被膜硬さは20μm、ビッカ
ース硬さ950、TiN被膜の厚さは3μm、ビッカース硬さ
2050であった。
これらの表面硬化したプリントハンマを実機のインパ
クト式ラインプリンタに装着し、ハンマピン材として超
硬(ビッカース硬さ1300)を用いて印刷速度2000行/分
で2×108回の印字試験を行った。その印字面の耐摩耗
性を第3図に示す。浸炭窒化したプリントハンマの摩耗
寸法は100μmとなり、これに対する摩耗寸法比を求め
た。印字品質を損なわないプリントハンマの摩耗寸法許
容量は50μmであるため、印字回数2×108回で目標摩
耗寸法比は0.5以下にする必要がある。
この図から明らかなように硬質クロムメッキ、TiNは
摩耗寸法比が0.8〜0.9と高く、プリントハンマの印字面
を耐摩耗処理として期待外れであった。特にTiNについ
ては初期の印字回数で部分的に被膜の剥離が見られた。
クロムと窒素の被膜硬化層は被膜厚さ1μmを除いて、
摩耗寸法比が0.25〜0.35と少なく目標寿命を十分に達成
したことを確認した。被膜厚さが1μm以下のものは初
期の摩耗特性が良好であったが、印字回数が多くなるに
従い、摩耗寸法が多くなった。
また、同様にプリントハンマのピン穴部の摩耗状況を
調査した結果、クロムと窒素の被膜硬化層が耐摩耗性に
優れていることが分かった。特に被膜厚さとして3μm
以上になるとその効果は大きい。硬質Crメッキは早期に
カジリが発生し、TiNについては摺動に対して剥離し易
く使用に耐えなかった。
<実施例2> プリントハンマ材として市販のチタン合金(Ti−6Al
−4V)を用いて、溶体化時効後プリントハンマの形状に
加工した。このプリントハンマの全面にマグネトロン式
スパッタリング法により、クロムターゲットを用いてタ
ーゲット電圧7kVを印加し、Ar+10vol%CH4の混合ガス
を150cc/分流入し、クロムと炭素の被膜硬化層を1、
3、5、10、20μmの厚さに形成した。その時の被膜の
ビッカース硬さは2100〜2300であった。比較品としてプ
リントハンマの全面にイオン窒化処理を施し、硬化層の
厚さを5μm、そのビッカース硬さを1100を得た。ま
た、イオンプレーティング法によりTiNを3μm被覆し
たプリントハンマを製作した。
これらの表面硬化したプリントハンマを実機インパク
ト式ラインプリンタに装着し、ハンマピン材として超硬
(ビッカース硬さ1300)を用いて印字速度3000行/分で
目標寿命の2×108回まで印字試験を行い、プリントハ
ンマの印字面のピン穴部の摩耗特性を評価した。その印
字面の摩耗特性結果を第4図に示す。イオン窒化したプ
リントハンマの摩耗寸法は120μmとなり、これに対す
る摩耗寸法比を求めた。印字品質を損なわないプリント
ハンマの摩耗寸法許容量は50μmであるため、印字回数
2×108回で目標摩耗寸法は0.42以下にする必要があ
る。
この図から明らかなようにクロムと炭素の被膜硬化層
の厚さが1μmでは目標摩耗寸法比の0.42以下となら
ず、印字回数が多くなるにつれ摩耗寸法が多くなり、耐
摩耗性が良くなかった。3μm以上になると摩耗寸法比
が0.3〜0.4を示し、耐摩耗性が優れていることを確認し
た。TiNについては実施例1と同じように局部的に剥離
が見られ寿命か延びなかった。
また、同様にプリントハンマのピン穴部の摩耗状況を
調査した結果、イオン窒化及びTiNは早期に剥延現象を
示し、更にこの摩耗粉により母材まで損傷を及ぼしてい
ることがわかった。これは被膜硬化層の母材との密着性
に問題があり、特にチタン合金の場合、密着性向上する
ことは困難である。一方、クロムと炭素の被膜硬化性は
摺動に対しても耐摩耗性が良好で、特に被膜厚さ3μm
以上となると、より高耐摩耗性を示し、プリントハンマ
の寿命向上が図れた。
なお、本実施例では活字搬送体を用いるタイプのライ
ンプリンタ用プリントハンマについて説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、複数のドットで文
字を形成するドットラインプリンタ用のプリントハンマ
においても、印字時の打撃力に対して耐摩耗性及び耐剥
離性を有する。
〔発明の効果〕
本発明によればプリントハンマの耐摩耗性かつ剥離性
を優れ、印字品質を低下することなく2×108回の印字
ができる優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】 第1図はインパクト式ラインプリンタの印字部の構成
図、第2図は硬化層を形成したプリントハンマの実施
例、第3図及び第4図はプリントハンマの摩耗特性を示
した図である。 図において、1はハンマ印字面、2はピン穴、3はハン
マピン、4はプリントハンマ、13は被膜硬化層である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−114979(JP,A) 特開 平1−204751(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 9/133 B41J 2/25

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プリントハンマの打撃力により、インクリ
    ボンを介して印字用紙に文字を形成するラインプリンタ
    において、 前記プリントハンマは耐摩耗性を必要とする部所に、ク
    ロム層を形成させると同時に窒素を層中に固溶させ、硬
    化層を形成することを特徴とするラインプリンタ用プリ
    ントハンマ。
  2. 【請求項2】前記硬化層がビッカース硬さ1300以上で、
    その被膜厚さが3μm以上設けられていることを特徴と
    する請求項1記載のラインプリンタ用プリントハンマ。
  3. 【請求項3】プリントハンマの打撃力により、インクリ
    ボンを介して印字用紙に文字を形成するラインプリンタ
    において、 前記プリントハンマは耐摩耗性を必要とする部所に、ク
    ロム層を形成させると同時に炭素を層中に固溶させ、硬
    化層を形成することを特徴とするラインプリンタ用プリ
    ントハンマ。
  4. 【請求項4】前記硬化層がビッカース硬さ1300以上で、
    その被膜厚さが3μm以上設けられていることを特徴と
    する請求項3記載のラインプリンタ用プリントハンマ。
JP11945789A 1989-05-12 1989-05-12 ラインプリンタ用プリントハンマ Expired - Lifetime JP2794777B2 (ja)

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