JPH0114987B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、板ばねを偏倚させて前記板ばねの
偏倚力を解放し、プリントワイヤを駆動するワイ
ヤドツトヘツドの板ばねの材料に関するものであ
る。

従来、この種のワイヤドツトヘツドは、スポツ
ト溶接、レーザ溶接などにより板ばねの自由端部
にアーマチユアを溶着していた。また板ばね材料
としては、ばね性、耐疲労強度に優れている炭素
工具鋼、たとえばJIS鋼種SK−３〜SK−５等を
アーマチユア材料としては磁気特性から低炭素鋼
を選定していたので、溶接による溶融により炭素
工具鋼からなる板ばね材料の過飽和の炭素が偏析
したり、溶融に伴う結晶構造変化による体積変化
等の原因により溶融部に微細な割れを生じ、プリ
ントワイヤが駆動され印字用紙に印字を行うごと
に溶着部に作用する曲げ力による疲労寿命に著し
く有害であり、板ばねの切損を招き、印字ヘツド
の故障を生ずるという欠点があつた。

この発明は、これらの欠点を除去するために、
ばね性および耐疲労強度は従来の炭素工具鋼と同
等、又はそれ以上でかつ溶接に伴う熱劣化が少な
い材料、すなわちCr13〜14重量％、C0.37〜0.43
重量％、Si0.25〜0.5重量％、Mn0.3〜0.5重量％、
Mo1.15〜1.35重量％、残部Feからなる材料から
板ばねを構成したことを特徴とするものである。

本発明において、通常不純物元素として含有さ
れるP.Sは、P0.025重量％以下、S0.002重量％以
下に管理するのが望ましい。

上記本発明によれば、溶接に伴う空孔、微細ク
ラツクの発生を少なくし溶着部の強度を増大する
ことができる利点がある。以下、図面および実験
データにもとづいてこの発明を説明する。

第１図はこの発明に係るワイヤドツトヘツドの
一実施例を示す断面図であり、１は共通磁路を形
成する第１ヨーク、２は前記第１ヨーク１の上面
に固着するコア、３は永久磁石で、ハウジングを
兼ね、４は前記永久磁石３の磁路中にあつて前記
永久磁石３の磁界を打ち消す消磁コイル、５は所
望ギヤツプに等しい板厚のスペーサ、６はほぼ円
形で中心方向に放射状に延びる複数の腕を有する
板ばね、７は前記板ばね６の自由端部近傍に溶着
されるアーマチユア、８は前記アーマチユア７の
先端に溶着されたプリントワイヤ、９は前記板ば
ね６の上面に積層する第２ヨーク、１０は前記第
２ヨーク９上に積層するガイドフレームである。

次に、前記構成における動作を説明する。

まず、消磁コイル４を無励磁にした状態では、
永久磁石３の磁束がスペーサ５、板ばね６、第２
ヨーク９、アーマチユア７、コア２および第１ヨ
ーク１を通り、その際生じる磁気吸引力によりア
ーマチユア７がコア２に吸引され、板ばね６が偏
倚されている。その後消磁コイル４を励磁すると
前記永久磁石３の磁界が打ち消されるので、前記
磁気吸引力が減少し、あるいは全くなくなる。こ
のため板ばね６の復元力によりアーマチユア７が
コア２から遠ざかり、プリントワイヤ８がガイド
フレーム１０から突出する。その後、消磁コイル
４を再び無励磁にすると前述のようにしてアーマ
チユア７が再びコア２に吸引され、板ばね６が偏
倚される。

このようにして板ばね６を第２図ａ，ｂに示す
ように曲げたとき、アーマチユア７を溶着した板
ばね６の溶着部６ａに大きな曲げモーメントが加
わるが、この発明による板ばね材料を用いれば、
溶着部６ａの溶融に伴う劣化が少なく板ばね６が
溶着部６ａで切損することが少なくなる。

第３図に従来多く用いられていた炭素工具鋼を
板ばね材料としたときのレーザ溶接での溶着部断
面を示す。板ばね材料を炭素工具鋼とすると、溶
着部６ａには第３図に示す如く空孔６ｂ、微細ク
ラツク６ｃが発生する。空孔６ｂについてはレー
ザ出力を小さくすれば、発生を抑制することがで
きるが、微細クラツク６ｃの発生は抑制すること
はできない。一方、低レーザ出力とすると溶着面
積、溶け込み深さ６ｅが減少し、曲げ力に対する
強度が低下する。

この溶着部６ａの成分分析を行うと炭素の著し
い偏倚が見られ、特に微細クラツク６ｃの発生部
についてその傾向が著しい。すなわち、この原因
としては、レーザ照射に伴う板ばね６とアーマチ
ユア７の溶融に伴い、既に炭素工具鋼に含まれて
いる炭素が本来過飽和であるため、冷却により偏
析したためと思われる。

第４図はこの発明による材質を用いて板ばねと
し、前記第３図と同一レーザ溶接条件での溶接部
断面を示す。炭素工具鋼でのごとき空孔６ｂの発
生は見られない。そして、微細クラツク６ｃは炭
素工具鋼に比べきわめて小さくなる。

次に本発明のばね材料についてより詳細に述べ
る。本発明のばね材料は、マルテンサイト系ステ
ンレス鋼SUS420J2をややモデイフアイしたもの
である。すなわち、本発明はSUS420J2鋼がワイ
ヤドツトプリンタヘツド用板ばね材料、つまりア
ーマチユアと溶接して使用されるばね材として適
当であることを種々のテストの結果知見し、さら
に炭素量の修正、Moの添加および添加各元素の
添加量範囲を狭範囲へ限定することにより、溶接
性の改良および焼入焼もどしの熱処理後での溶接
の溶接局部の特性バラツキを抑制したものであ
る。またステンレス鋼として耐食性を高めたので
疲労破壊に対する信頼性が高められている。

次に各成分の限定理由を主にSUS420J2に対比
して述べる。

Ｃは十分なばね特性を得るために、SUS420J2
の上限近辺またはこれを越えて増量する。しかし
過度の添加は、前述のような空孔6b。微細クラ
ツク６ｃを発生し易くするので狭い範囲に限定
し、0.37〜0.43重量％とする。

SiおよびMnは、脱酸剤として添加する。しか
し、過度の添加量範囲を許容することは、溶接組
織のバラツキを増すことになるので、必要最低限
に制限し、それぞれSUS420J2よりさらに狭範囲
に制限して0.25〜0.5重量％および0.3〜0.5重量％
とする。

Crは強度、耐食性を十分とすべく高めとし、
また特性のバラツキを抑制するためSUS420J2の
高含有量側の13〜14重量％に限定する。

Moは特に溶接局部のじん性低下を防止する作
用および耐食性向上の効果がある。1.15重量％未
満ではこの効果が不十分であり、また1.35重量％
を越えるとこの効果は飽和するので、1.15〜1.35
重量％とする。

実施例 第５図のイおよびロは、それぞれ従来のばね材
（JIS SK4またはSUP4相当）および本発明材の
ともに焼入焼もどし熱処理により硬さHV約500
に調整された板厚0.5mmのばね材を、２mm厚みの
１％Si鋼アーマチユア材に重ね合せ、ばね材側か
らレーザビームを図上右側を第１回目、左側を第
２回目として２点溶接したものの断面組織写真を
トレースしたものである。

溶接条件は、YAGレーザ加工装置により26J／
スポツトとした。なお図は切断面が必ずしもスポ
ツトの中心を通つていないため、１％Si鋼の溶け
込みが非対称の如くでている。

このトレース図から、従来材には微小クラツク
６ｃ、気泡６ｂが多数認められるが、本発明材に
はこれらが認められない。

以上説明したように、この発明は上述した組成
を有するので板ばね材料として溶接に伴う空孔、
微細クラツクの発生が小さくなり、また硬さ分布
測定結果からもわかるように疲労破壊傾向が小さ
く、高疲労寿命の達成を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るワイヤドツトヘツドの
一実施例を示す断面図、第２図ａおよびｂは第１
図に示す実施例の動作を説明する図、第３図は従
来の板ばね材料を用いたときの溶着部断面の図、
第４図はこの発明での材料をばね材としたときの
溶接部断面、ならびに第５図は従来例および本発
明の溶接局部の断面のスケツチ図（イ：従来、
ロ：本発明）である。 ６：板ばね、６ａ：溶着部、６ｂ：空孔、６
ｃ：微細クラツク、６ｄ：溶接幅、６ｅ：溶け込
み深さ、７：アーマチユア、８：プリントワイ
ヤ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アーマチユアに溶接された板ばねを永久磁石
   によつて偏倚し、マグネツトコイルの励磁によつ
   て永久磁石の磁界を打ち消して偏倚状態の前記板
   ばねを解放し、プリントワイヤを駆動するばねチ
   ヤージ式ワイヤドツトプリンタヘツドにおける、
   前記板ばねの材料を、Cr13〜14重量％、C0.37〜
   0.43重量％、Si0.25〜0.5重量％、Mn0.3〜0.5重量
   ％、Mo1.15〜1.35重量％、残部をFeとしたこと
   を特徴とするワイヤドツトプリンタヘツドの板ば
   ね材料。