JPH0394045A - 低膨脹焼結合金成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野」 本発明は、低膨脹特性に優れた低膨脹焼結合金成形品に
関するものである。

［従来の技術］ 例えばドット印字ヘッドに組込まれる運動変換装置には
、常に所定の印字品質を保つことが要求される。このた
め、その装置のＩＩＩ構を支持するフレームは、変換運
動時に加わる荷重による歪みが小さく、かつ繰返し通電
による発熱の影響を受けにくい利料で形成することが望
ましい。すなわちフレームには、ヤング率が大きくかつ
熱膨脹係数の小さい特性をもつ祠料が適している。

このＪ：うな理由から、この発明の発明名は、前記した
運動変換装置のフレームをインバー合金、あるいはスー
パーインバー合金により鋳造することを考えた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、インバー合金、スーパーインバー合金は
、他の金属や合金類に比べれば熱膨脹係数が小さく、低
膨脹特性に優れている。しかし、近年の印字品質の高度
化、印字速度の高速化等によって、前記鋳造等の溶製法
により或形されたインバー合金ではおのずと限界があっ
た。

本発明は、前記した問題点を解決するためになされたも
のであり、その目的は鋳造等の溶製法により或形された
インバー合金及びスーパーインバー合金等よりも、より
優れた低膨脹特性を有する低膨脹焼結合金或形品を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明の低膨服焼結合金成形
品は、Ｎ：とＣＯとＦ　ｅとからなりかつ前記Ｎｉが約
３１重量％以上、前記ＣＯが約５重量％以上、残部がト
ｅから成る合金粉と熱可塑性樹脂のバインダとの混合物
が割出成形された成形体を加熱して、前記バインダ成分
を除去するとともに前記台金粉を焼結させ、所定形状の
焼結合金成形品としたものである。

［作用コ 上記の構或を有する本発明にＪ：れば、従来の溶製法に
よるインバー合金及びスーパーインバー合金に比し、合
金材利にその材斜を用いた焼結合金特有の複合性を利用
した優れた低１［特性をもたせることができる。

［実施例］ 以下、本発明を具体化したー実施例を図面を参照して説
明する。なお説明の都合上、低膨服焼結合金或形品の！
Ｉ＋！１造工稈に従って述べる。

製造工程は、第１図に示されるように混線工程Ｐ１と射
出成形工程Ｐ２と脱バインダ工程１〕３と焼結工程Ｐ４
とからなる。各■程Ｐ１〜Ｐ４の詳細は次のとおりであ
る。

まず前記混練工程Ｐ１において、ＮｉとＣｏとＦｅとか
らなる合金粉と熱可塑性樹脂のバインダとが混練される
。合金粉【ま、Ｎｉが約３１重聞％以上、ＣＯが約５重
迅％以上、残部がＦｅから成る微粒粉末である。なお合
金粉の粒度は、約４〜５μｍである。

次に割出成形工程Ｐ２において、前記混練工稈１）１に
て混練された混合物が割出成形されることによって、戒
形体が成形される。

次に脱バインダエ稈１）　３にＪ３いて、前記成形体が
加熱ざれ、前記バインダ成分が除去される。なａ３成形
体は、脱脂炉において大気雰囲気中でかつ約１００〜３
００℃の温度範囲で加熱される。また、成形体としての
形が保てる程度のバインダ成分、例えば１０％弱は残さ
れた状態で、脱バインダ工程が完了する。

次に焼結工程Ｐ４において、前記合金粉が反応炉におい
て例えばアルゴンと水素の混合ガス雰聞気中でかつ合金
粉の融点の約８０％程度の渇度（約１４００℃〉で約１
時間焼結されることによって、所定形状の焼結合金成形
品とされる。なお焼結は、始めに残りのバインダを除去
し、これと入れ代わるＪ：うに焼結が始まり、再結晶温
度と融点の間で粉末同志が表面拡敗を起こして結合が進
む。その結合が進む過程で、粉末の間にあったガスが外
へ押出されるが、相対密度が約９３％を越えるようにな
ると、ガスは丸い空孔として内部に残る。

前記した実施例の製造方法により、低膨脹焼結合金成形
品の試料Ａ．Ｂを４ｑた。

前記試料Ａ．Ｂの定性分析、戒分元素の定量分析を行な
い、試料Ａ，Ｂの合金或分の定量結果を得た。その定量
結果は、第１表のとおりである。

第１表より、試料Ａ，Ｂは、３１Ｎｉ−５Ｃｏ−残Ｆ　
ｃの低ｌｆｉ服焼結合金であり、微量のｃｒ，Ｍｎを含
有していることがわかる。

次に、前記試料Ａ．Ｂの組織の観察を行なった。

試料Ａの組織の顕微鏡写真が第２図に示されている。図
に示されているＪ；うに、組織内にかなり多くの空孔１
０２が見られる。なお試料Ｂについても、試料Ａと同様
の顕微鏡写真が得られ、その組織内にもかなり多くの空
孔が見られた。

また前記試料Ａ．Ｂの物性値（熱膨脹係数、密度、ヤン
グ率）の測定を行なった。その測定結果が次のとおりで
ある。

（１）熱膨服係数の測定結果 前記試料Ａ．Ｂの測定結果は、第２表のとおりである。

なお参考までに、従来の溶製法により成形された合金で
ある試料Ｃ，Ｄの測定結果を付記５ ６ した。試利Ｃは３２Ｎｉ−５Ｃｏのスーパーインバー合
金（Ｎｉ約３２重品％、Ｃｏ約５重泊％、残りトｅ）、
試籾Ｄは３６Ｎｉインバー合金（Ｎ約３６重迅％、残り
１−Ｃ）である。また第２表中試利［は純ＦＣであり、
２０℃にＪハノる文献舶が記載されている。また第２表
中、　　　は測定結果なしノである。

第２表より、試利Ａ．Ｂの熱膨脹係数は、試利によるバ
ラツキが小さく、平均すると、−６０へ−　　２０℃で
　０．７０ｘ１０−６／℃、２０〜ｉｏｏ℃で−０．３
４．Ｘ１　０’／’Ｃ、１００へ−１５０’Ｃで　０．
　４　６Ｘ　１　０−６／’Ｃ、１５０〜２００℃で　
１．８３Ｘ１０　６／’Ｃ、２００〜３００℃で　７．
２７Ｘ１　０’／℃、であることがわかる。

また低膨脹焼結合金からなる試利Ａ，Ｂは、溶製法成形
品からなる試料Ｃ及び試￥３１１〕に比して、かなり小
さい熱膨服係数であり、温度変化による熱影胃を受けに
くい｛ｉｔ膨服特竹をもっていることがわかる。これは
、組織内の多くの空孔の存在が、熱膨脹に関係している
ものと思われる。

なｄ３前記熱膨脹係数は示差熱膨脹測定方式にＪ：って
求めたものである。

また第３図に試料長さ２０ｍｍを用いた−６０〜２　０
　０　℃までの実際の熱膨１１ト昂の特性線図が示され
ている，，第３図から試料八，１３におＣ−Ｊる熱膨Ｉ
ＩＩ妥邑の負から正への変曲点が約８０〜１００℃の範
囲にあることがわかる。

（２）密度の測定結果 密度の測定結果は、第３表のとおりである。なお第１表
中の真密度は、スーパーインバー合金の標準組成である
３２Ｎｉ−５ＣＯ一残Ｆｅより目算で求めた。

第３表より、試利Ａ，Ｂは真密度の９０％程度の密度７
．　／１〜７．５　（ｇ／ｃｍ”　）Ｌ／．１！？られ
４ｆい。なおこれは、前記組織観察からもわかるように
、試料内部に多数の内部欠陥と空孔が存れしていること
にｊ：る。

また前記密度はアルキメデス法により求めたちのＣある
。

（３）１ノング率の測定結果 ヤング率Ｅは、約１　１３００　（／（ｇｌ’／ｍｍ２
）　テ９ あった，，これ｛よ、試利Ｃの値１　３　４．　Ｏ　Ｏ
の約８／ｌ％であった。このため低膨脹焼結合金成形品
は、溶製法にｊこる成形品に近いヤング率１三をもつこ
とがわかる。

なおヤング率Ｅは超音波パルス法によって求めたもので
ある。

また前記した低膨脹焼結合金成形品は、合金粉どして粒
度４〜５μｍの微粒粉末を使うことにＪ：り、プラスチ
ック並の高精度成形も可能である。

次に、前記低Ｗ服焼結合金成形品の使用例を説明する。

本使用例は、ドット印字ヘッドに組込まれて１ドッ１−
の印字を果たす運動変換装置のフレムに低ＩｋＩｉ服焼
結合金成形品を採用したものである。この運動変換装直
とそのｌｉＪ造方法について、第５〜１２図を参照して
説明する。なお運動変換装置とその製造方法については
、例えば同一出願人による先願発明の特願昭６３−１８
２０６３号（木件出願時未公開）の明細書に詳述されて
いるため、ここでは概要を述べるにどどめる。

まず運動変換装若について第５〜８図を参照し１０ て説明する。

運動変換装置の斜視図を示した第４図及びその側面図を
示した第５図において、電圧の印加によって伸縮する圧
電素子１は、積層状をなす圧電ヒラミックｊ：り構成さ
れている。

鋪記圧電索子１を支持するためのフレーム／ＩＯは、略
Ｕ字状に形成された前記低膨脹焼結合金成形品からなり
、下部に基部３を突出したメインフレーム部２と、前記
基部３に連設されてメインフレーム部２と平行状をなす
サブフレーム部４とを有している。

前記圧電素子１の伸縮方向他端（上端）には、前記メイ
ンフレーム部２の立上り部の上端部と幻向した状態にお
いて可動子５が配設されている。

前記可動子５とメインフレーム部２との対向面には、一
対の板ばね６，７がその一端部においてろう付けにＪ；
ってそれぞれ固着ざれている。両板ばね６．７は、所定
の隙間を隔てて対向し、かつその他端部（延出端部）が
傾動休８により一休に結合されている。この板ばね６，
７ど傾動体８と１１ で、一方の板ばね７の他端を板ばね６の面方向に沿って
変位させるこどにより傾動体８に翰ける運動をさせるエ
デンばね６７を構成している。

前記傾動体８の上面には、前記両板ばね６，７の配置方
向に平行してアーム取付溝８８が凹設されている。アー
ム取付満８ａに、傾動アーム１０の基端部が挿入されか
つろう付Ｃノによって固着されている。

前記傾動アーム１０の先端部には、ワイヤ取｛＝Ｊｆｊ
　１　０　ａが形成ざれている。ワイヤ取付溝１　０　
ａには、印字ワイレ１１の基端部が挿入されかつろう付
けにＪ：って固看されている。

前記サブフレーム部４の上端部とｉ′ＩＪ！ＩＩＩ子５
との間には、圧電索子１の伸縮に基づいてその伸縮方向
と平行に可動子５を移動させるための四節の平行リンク
ＩＭ構１６が配設されている。

平行リンク機構１６は、第７図に斜視図で示されるＪ：
うに、１枚の弾性変形可能な板ばね材をプレスの打抜き
加工及び曲げ加工することによって形成されたもので、
一対のリンクプレート１７、１２ 及びその両プレート１７を結合している結合部２６を主
体としてなる。

リンクプレート１７は、４か所のＭ１〜４のリンク部１
８〜２１及びヒンジ部２２〜２５を備え、平行リンク機
構を構成している。なお第１のリンク部１８の下部には
連結プレー１〜部３０が辿設されている。

そして第５図、及びそのＶＩ　−　Ｖｌ線断面図を示し
た第６図に示されるｊ；うに、リンクプレ−１・１７に
おいて前記第１のリンク部１８がサブフレーム部４に固
着されるとともに、第２のリンク部１９が可動子５に固
着されている。なお結合部２６は、第２のリンク部１つ
の上端部を接続しており、前記可動子５のーＬ方に跨が
るようにして配１ａされている。また連結プレート部３
０の基端部がザブフレーム部４に固着されると共に、そ
の先端部がメインフレーム部２に固着されている。なお
平行リンク機構１６の前記各固着にあっては、スボッｌ
〜溶接、レーザ溶接等が用いられる。

ざらに第４．５図に示されるように、前記フレ１３ ーム４０のメインフレーム部２の基部３と可動子５との
間には、圧電素子１及び温度補償材１２が予圧部材１３
によって所定圧力だけ予圧された状態で組付（プられて
いる。

前記した運動変換装置において、圧電素子１の両電極間
に電圧が印加されると、圧電素子１が所定長さだけ伸び
、これに基づいて可動子５が変位（上昇〉される。する
と、可動子５の変位力を受けてエデンばね６７がたわむ
ことによって、傾動アーム１０が第５図において反時計
方向に傾動される。この傾動アーム１０の傾動により、
印字ワイヤ１１が印字位置まで前進される。

また前記圧電素子１に対する電圧の印加が断たれると、
圧電索子１が元の状態に短縮する。すると、可動子５及
びエデンばね６７が元の状態に復帰することにより、印
字ワイヤ１１が待機位直に復帰される。

また前記可動子５の変位時′において、平行リンク機構
１６は、ｉ’＋ｆ＊記圧電索了１の伸縮に件って仰性変
形して、可動子５を圧電素子１の伸縮方向に１４ 平行に変位させる。このため可動子５の傾きに起囚ずる
板ばね６，７のたわみ不良が防止ざれる。

前記した運動変換装置によると、フレーム４０が低膨服
焼結合金成形品であることから、従東のインバー合金、
スーパーインバー合金による溶製法成形品に比し、より
良い低膨脹特性をもたせることができ、圧電素子への繰
返し通電による発熱の影響を受けにくい。また低膨脹焼
結合金或形品のフレーム４０は、ヤング率も従来の溶製
法成形品に近い数値が得られることから、変換運動時に
加わる荷重にＪ：る歪みも生じにくい。

従って、低膨脹焼結合金成形品のフレーム４０を備えた
運動変換装置によると、印字品質を向上することができ
る。

次に、前記した運動変＄！装置の製造方法について、そ
の製造過程を側面図で示した第８〜１１図を参照して説
明する。

まず第８図に示すように、フレーム成形体３１が成形さ
れる、，成形休３１は、前記フレーｌ＼４０に可動子５
が連設したものである。この成形体３１５ １が前記した低膨脹焼結合金成形品によって成形されて
いる。なおフレーム或形体３１には、エデンばね６７の
板ばね６，７が仲人される取イ１溝３２が同時に形或ざ
れる。またフレーム或形体３１の成形後において、取付
溝３２の壁面及び可動子５の下面には、必要に応じて切
削による仕上げ加工が施される。

前記フレーム或形体３１の戒形と並行して、前記エデン
ばね６７の傾動体８のアーム取付溝８ａに傾動アーム１
０の基部が押入してろうイ４けにＪ：って固着され、さ
らに傾動アーム１０のワイヤ取付溝１０８に印字ワイヤ
１１の基部が挿入してろう付【プによって固着される。

次に、第９図に示すように前記傾動アーム１０及び印宇
ワイヤ１１を一休秋に有するエデンばね６７の両板ばね
６，７が前記フレーム或形休３１の取付溝３２に挿入さ
れる。そして、前記両板ばね６，７の対向面とは反苅側
の面が前記取付溝３２の両側而にそれぞれろうイＪ（プ
にｊ：って固着ざれる。

１　６ 次に、第１０図に示づ゛ようにレーザカット、ワイＶ放
電カット等により分割溝３３．３４が形或されるこどに
より、フレーム１０から可動子５が分離される。

次に、第１１図に示すように平行リンク機構１６が位置
決め治具等を用いて各部材に対し所定位置に位置決め調
整された状態にｄ３いて、リンクプレート１７の第１の
リンク部１８がザブフレーム４の側面に、第２のリンク
部１９が可動子５の側面にそれぞれスポット溶接、レー
量ア溶接等によって固着される。さらに前記連結プレー
ト部３０のまた連結プレート部３０の基端部がザブフレ
ーム部４にスボッ１〜溶接、レーザ溶接等によって固着
されると共に、その先端部がメインフレーム部２にスポ
ッ１〜溶接、レーザ溶接等にＪ：って固着ざれる。

次に、第１１図に二点鎖線で示すようにメインフレーム
部２の基部３に跨って予圧部材１３が上下動自在に嵌込
まれるー・方、圧電索子１の伸縮方向一端面に編度補償
材１２が接着剤にＪ：つて固肴１７ される。なお予圧部祠１３の上面又は温度補償材１２の
下面、及び、可動子５の下面又は圧電素子１の伸縮方内
他端面には、必要に応じて接着剤が塗布される。

続いて、前記温度補償祠１２の下面が前記予圧部利１３
の上面に当接されるとともに、予圧部材１３が押上げら
れながら、圧電素子１の伸縮方向の他端而が可動子５の
下面に所定荷重で圧接される。そして、前記圧電素子１
に所定の圧縮荷重を伺加した状態のもとで、前記予圧部
材１３の側板部が前記基部３の側面にスポット溶接、レ
ーザ溶接によって固肴される。

以上の製造過程をもって、運動変換装置が製造される。

前記した運動変換装置の製造方法によると、フレーム４
０と可動子５とをフレーム或形休３１として低膨脹焼結
合金或形品により同時成形したのち、エデンばね６７を
配置したうえで、可動子５を分離することにより、フレ
ーム４０と可動子５どの配ｆＩ￥ｌ関係を高精度に保つ
ことができる。この１８ ことは、低膨脹焼結合金の高精疫成形と相俟って、品質
向上に有益である。

「発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、合金材料とその材利を用いた焼結合金特有の複合性を
利用した優れた低膨脹特性をもたせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は低膨服焼結合金成形体の製造工程を示すブロッ
ク図、第２図は試料の顕微鏡写真、第３図は試料Ａ〜Ｄ
の熱ｐ＃Ｊ服量を示す特性線図である。 第４〜７図は運動変換装置を示すもので、第４図は運動
変換装置の斜視図、第５図はその側向図、第６図は第５
図のＶｌ　−　Ｖｌ線断面図、第７図は平行リンク機構
の斜視図である。 第８〜１１図は運動変換装圓の製造過捏をそれぞれ示す
側面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＮｉとＣｏとＦｅとからなりかつ前記Ｎｉが約３１重量
   ％以上、前記Ｃｏが約５重量％以上、残部がＦｅから成
   る合金粉と熱可塑性樹脂のバインダとの混合物が射出成
   形された成形体を加熱して、前記バインダ成分を除去す
   るとともに前記合金粉を焼結させ、所定形状の焼結合金
   成形品とした低膨脹焼結合金成形品。