JPH07171977A - ドットプリンタヘッド用のプリントワイヤとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 より寿命が長く、組立の容易なドットプリン
タヘッドのプリントワイヤを提供する。 【構成】 プリントワイヤ２４は、プリントワイヤ材料
である線材を焼鈍し処理してから矯正した後、所定のサ
イズに切断し、次いで鍛造工程を行って頭部１００を形
成してから、少なくとも頭部１００に対し無電解ニッケ
ルめっき１０２を施したものである。また、鍛造時に頭
部１００は大直径部と小直径部の２段構成とされ、小直
径部に復元用のバネ２６が嵌められるようになってい
る。焼鈍し処理による亀裂抑制や亀裂を埋めるニッケル
めっき、そして２段構成としたことで鍛造部分の強度が
非常に高められ、アーマチュア１８との硬度差もなくな
るので、格段に寿命が延びる。また、めっきにより防錆
が行われるため防錆剤等の必要はなく、またバネ２６を
組込んだ状態でワイヤガイド２２に組付けられるので、
取扱いや組立てが容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はドットプリンタヘッドに
関し、その印字手段であるプリントワイヤと製造方法に
関するものである。

【０００２】本明細書において、線材（wire rod）は、
針金、くぎ等の材料として使用される丸鋼（round ste
el、あるいはround bar：断面が円形で表面に凸凹がな
い棒状の鋼材）の細長いものを主に意味する。また、焼
鈍し（annealing ）は、金属材料を適当な温度に加熱し
ておいて徐々に冷却する処理を意味する。

【０００３】

【従来の技術】最近では、９ピンプリンタヘッドの印字
品質では満足しきれず、プリントワイヤの数を９個から
２４個に増加させて印字品質を向上させた２４ピンドッ
トプリンタヘッドの需要が高まっている。この２４ピン
ドットプリンタヘッド用のプリントワイヤでは、その印
字幅を９ピンドットプリンタヘッドと等しくするため
に、プリントワイヤの直径を９ピン用プリントワイヤよ
り細くしなければならないのは当然である。

【０００４】一般に、線材等の材料を鍛造して強度を維
持できる限界は元の材料直径の２倍までで、材料直径が
小さいほどその限界値も小さくなることはよく知られて
いる。これまでの９ピンプリンタヘッド用のプリントワ
イヤにおいては、直径が約０．３ｍｍの線材（オイルテ
ンパワイヤ：oil temper wire）を鍛造して直径の２
倍、すなわち０．６ｍｍの頭部を形成していたので、強
度的に問題はなく、プリンタヘッドの使用寿命期間中に
鍛造した頭部が亀裂によって破損するような問題は生じ
ていなかった。ところが、印字品質向上のために開発さ
れた２４ピンドットプリンタヘッド用のプリントワイヤ
では、０．２〜０．２３ｍｍの直径とされた線材を鍛造
して直径約０．５ｍｍの頭部を形成するため、鍛造によ
り線材直径の約２．５倍に及ぶ頭部を形成することにな
る。したがって、冷間鍛造のみで形成したものは非常に
亀裂を生じやすく、鍛造部分が破損しやすいという難点
がある。

【０００５】また、従来のプリントワイヤはオイルテン
パー線材をそのまま鍛造して完成するので錆発生のおそ
れがあり、保管時には油を塗るか、あるいは防錆処理を
施す必要がある。したがって、このプリントワイヤをド
ットプリンタヘッドに組立てる際には酸化防止のために
塗布した油や防錆剤を除去しなければならず、そのまま
ではプリンタヘッドの動作中に発生する熱により油や防
錆剤が化学的に反応してしまい、ヘッドハウジングの破
損につながる。

【０００６】ここで、約０．３ｍｍの直径を有する線材
に約０．６ｍｍ直径の頭部をつくる９ピン用プリントワ
イヤ製造工程を説明しておく。すなわち、まず線材の曲
がりを矯正（straightening ）して切断（cut ）し、次
いで切断した各線材の一端部を冷間鍛造して頭部を形成
するようになっている。ただし、矯正後の線材を冷間鍛
造して頭部を形成しつつ切断することも可能である。

【０００７】このように形成された従来のプリントワイ
ヤを用いたヘッドの具体例について説明する。従来のド
ットプリンタヘッドは、図４に示すように、プリントワ
イヤ４０を長円状に一様に離隔した配置で支持するため
の手段としてワイヤガイド２２を備えている。このワイ
ヤガイド２２に、復元手段としてのバネ２６を介してプ
リントワイヤ４０が組付けられる。バネ２６はまた、プ
リントワイヤ４０が元に戻った後の跳ね返り（rebound
）を防止する役割ももつ。尚、このプリントワイヤ４
０の組付け前に防錆剤等は除去される。

【０００８】ワイヤガイド２２の外側には、多数の鉄心
１４を一定間隔離して配置した平板１０が備えられてお
り、各鉄心１４にはコイル１６が巻かれてソレノイドが
構成されている。また、平板１０は、その外側端から所
定の大きさでワイヤ頭部の方（図中上向）へ延設された
ヨーク１２を有している。

【０００９】アーマチュア１８は、ヨーク１２の端面で
軸支され、その先端部でプリントワイヤ４０の頭部４４
を打撃する。そしてその基端部は、復元手段としての復
帰バネ２０で付勢されている。このアーマチュア１８は
一般にニッケルめっきが施される。また、ワイヤガイド
２２にアーマチュア１８の回動行程を規制するためのネ
ジ３０が設けられる。

【００１０】このようなドットプリンタヘッドのコイル
１６に電流を流すと鉄心１４により磁場が形成され、こ
の鉄心１４にアーマチュア１８が引きつけられる。引き
つけられたアーマチュア１８はプリントワイヤ４０の頭
部４４を打撃し、打撃されたプリントワイヤ４０が移動
してリボン、用紙、及びプラテン（図示せず）を打って
印字する。印字後のプリントワイヤ４０はバネ２６の付
勢力によって元に戻る。また、プリントワイヤ４０の頭
部４４を打撃したアーマチュア１８は、復帰バネ２０の
付勢力により回動して図４に示す復帰位置、すなわち、
その先端部がネジ３０の内側面に接して基端部１８ａが
下となる傾斜姿勢に復帰する。

【００１１】この印字動作において、アーマチュア１８
がプリントワイヤ４０に加える力を１．２パウンドと
し、バネ２６による荷重を１３ｇｆ（gram forces）と
したときのプリントワイヤ４０の寿命を検査した。その
結果、プリントワイヤ４０の先端がプラテン等に接触す
るように動作する場合は８千万回〜１億２千万回で寿命
となって破損し、プリントワイヤ４０の先端が接触せず
に動作する場合は約５００万回で破損した。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術にあって
は、以上のような各種問題があった。すなわち、２４ピ
ンドットプリンタヘッド用のプリントワイヤでは頭部形
成に際して線材直径の約２．５倍まで鍛造する結果とな
るため、単なる冷間鍛造では多くの亀裂を発生し、鍛造
部分が破損しやすくなるという問題、線材を鍛造するだ
けで完成されるので酸化防止のために保管時には防錆処
理をしなければならず、組立に際して防錆処理した防錆
剤を除去する手間がかかるという問題、そして、ニッケ
ルめっきしたアーマチュアと接触するため硬度差によっ
てプリントワイヤの磨耗が早いという問題……等々であ
る。

【００１３】したがって本発明の目的は、亀裂発生によ
る強度低下を極力抑えたプリントワイヤを提供すること
にある。また、より簡単に組立が行え、そして磨耗や衝
撃に強くより寿命の長いプリントワイヤを提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、プリントワイヤ材料としての線材
を矯正及び切断し、次いで線材を鍛造して頭部を形成し
た後、鍛造部分の微細亀裂を補強するためにめっき処
理、特に無電解ニッケルめっき処理を施すことを特徴と
する。

【００１５】より具体的数値を示して説明すると、本発
明による製造工程は、プリントワイヤ形成用に直径を
０．２〜０．２３ｍｍとした線材を矯正する第１過程
と、線材を所定のサイズに切断する第２過程と、線材を
鍛造して直径０．５ｍｍ程度の頭部を形成する第３過程
と、第３過程の鍛造時に発生し得る微細亀裂を補強する
ためにめっき処理、特に１〜５μｍの無電解ニッケルめ
っき処理を施して微細な亀裂まで埋めるようにする第４
過程と、からなるものである。尚、上記第２過程と第３
過程は逆順で行うこともでき、線材端部を鍛造して頭部
を形成しつつ切断することも可能である。また、線材の
鍛造により生じる亀裂を抑制するために第１工程の前に
線材焼鈍し処理を行うよにするとなおよい。

【００１６】無電解ニッケルめっきとする点について
は、上述のようにニッケルめっきされたアーマチュアと
同じ硬度を得られるばかりでなく、めっき処理に際して
特定部分に対する選択的めっきが容易である、あるい
は、めっき厚を薄くする等のめっき厚調整が容易に行え
る等の利点を有している。

【００１７】このようにして頭部にめっき処理を施した
プリントワイヤは格段に寿命、強度が向上しており、例
えば以下に示す実施例によるプリントワイヤをテストし
てみた結果、約２億回程度の寿命を有している。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付の図面を
参照して詳細に説明する。尚、従来と共通の部分に対し
てはできるだけ同じ符号を付して説明する。

【００１９】この例では２４ピンドットプリンタヘッド
に適用されるプリントワイヤを説明する。図３に示すよ
うにワイヤガイド２２に一定の間隔で組立てられるプリ
ントワイヤ２４は、０．２〜０．２３ｍｍの直径を有す
る線材（オイルテンパワイヤ）２４′を焼鈍し処理した
後、図１に示すような治具１０４にはめ込んで冷間鍛造
加工により頭部１００を形成したものである。このプリ
ントワイヤ２４の頭部１００は異なる直径の２段構成を
もっている。この２段構成の頭部１００において、大直
径部は０．５ｍｍ径で小直径部は０．３ｍｍ径とされて
いる。そして小直径部にプリントワイヤ２４の復元手段
であるバネ２６が嵌められる。このような２段頭部とす
ることで衝撃力が分散するので、従来の１段構成のもの
に比べてより耐衝撃性に優れたものとできる。さらに、
小直径部にバネ２６をはめ込んで容易に外れないように
して組立を行えるので、組立性も向上する。

【００２０】上述のように強度を維持できる鍛造限界が
一般的に２倍であり、プリントワイヤ２４の頭部１００
は冷間鍛造加工でその限度を越えることになるので、微
細な亀裂が発生し得る。この亀裂により頭部１００の境
界部が破損するのを防止するために、図２に示すよう
に、発生した微細亀裂にまでニッケルが入り込むように
無電解ニッケルめっき処理（electroless nickel plati
ng）１０２を施して補強する。これにより、鍛造部分は
一定の強度を維持できるようになる。

【００２１】このように形成されたプリントワイヤ２４
の小直径部にバネ２６を嵌め、バネ２６とプリントワイ
ヤ２４が一体的に動作するようにする。そして、バネ２
６を組み込んだプリントワイヤ２４をワイヤガイド２２
にそれぞれ組付け、プリントワイヤ２４の頭部１００に
これを打撃するアーマチュア１８が接触できるようにす
る。このアーマチュア１８は無電解ニッケルめっき処理
されている。ワイヤガイド２２の外側には平板１０が設
置され、この平板１０に多数の鉄心１４が一定間隔で配
置される。そして、各鉄心１４周囲には円筒形コイル１
６が巻かれてソレノイドを構成している。

【００２２】以上のように構成されたドットプリンタヘ
ッドは、コイル１６に電源を加えると鉄心１４で磁場が
形成されてアーマチュア１８を引きつけ、引きつけられ
たアーマチュア１８がプリントワイヤ２４の頭部１００
を打撃する。そして、プリントワイヤ２４が移動してリ
ボン、用紙、及びプラテン（図示せず）を打って印字が
行われる。印字が終わると、アーマチュア１８は基端部
の復帰バネ２０による付勢力で元に戻り、また、プリン
トワイヤ２４は、その頭部１００の小直径部に嵌められ
たバネ２６の付勢力で元に復帰し、印字待機状態とな
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明によるプリントワイヤは、焼鈍し
処理による亀裂抑制や亀裂を埋めるめっき処理（特に無
電解ニッケルめっき処理）により鍛造部分の強度が非常
に高められており、格段に寿命が延びる。加えて、めっ
き厚で寸法の微調整も可能であり、そしてめっき処理に
より酸化防止、すなわち防錆が行われるため防錆剤等を
塗布する必要はなく、取扱いや組立てが容易となる。さ
らに、特に無電解ニッケルめっきによりアーマチュアと
同程度の硬度をもつので、アーマチュアとの硬度差によ
る磨耗の問題も解消され、より一層寿命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプリントワイヤの鍛造工程を説明
する要部断面図。

【図２】プリントワイヤの頭部に施した無電解ニッケル
めっきの状態を示す説明図。

【図３】Ａは本発明によるプリントワイヤを用いたドッ
トプリントヘッドの要部断面図で、Ｂはその一部拡大
図。

【図４】従来のドットプリンタヘッドの要部断面図。

【符号の説明】

２４ プリントワイヤ ２６ バネ １００ 頭部 １０２ ニッケルめっき １０４ 治具

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドットプリンタヘッド用のプリントワイ
   ヤの製造方法において、 プリントワイヤ材料の線材を矯正してから所定のサイズ
   に切断し、次いで鍛造工程を行ってプリントワイヤの頭
   部を形成した後、少なくとも形成した頭部に対しめっき
   処理を施すようにしたことを特徴とする製造方法。
2. 【請求項２】 鍛造工程を行って線材端部にプリントワ
   イヤの頭部を形成しつつ所定のサイズに切断していくよ
   うにした請求項１記載の製造方法。
3. 【請求項３】 めっき処理を無電解ニッケルめっき処理
   とした請求項１又は請求項２記載の製造方法。
4. 【請求項４】 ニッケルめっき厚を１〜５μｍとした請
   求項３記載の製造方法。
5. 【請求項５】 鍛造時に発生する亀裂を抑制するため線
   材に焼鈍し処理を施すようにした請求項１〜４のいずれ
   か１項に記載の製造方法。
6. 【請求項６】 鍛造工程で大直径部と小直径部の２段頭
   部を形成するようにした請求項１〜５のいずれか１項に
   記載の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の製
   造方法により得られたプリントワイヤ。
8. 【請求項８】 ドットプリンタヘッド用のプリントワイ
   ヤであって、少なくとも頭部にめっき処理を施したこと
   を特徴とするプリントワイヤ。
9. 【請求項９】 めっきがニッケルめっきである請求項８
   記載のプリントワイヤ。
10. 【請求項１０】 ニッケルめっき厚が１〜５μｍである
    請求項９記載のプリントワイヤ。
11. 【請求項１１】 頭部が大直径部と小直径部の２段構成
    とされる請求項８〜１０のいずれか１項に記載のプリン
    トワイヤ。
12. 【請求項１２】 頭部の小直径部に復元手段としてのバ
    ネを嵌めるようにした請求項１１記載のプリントワイ
    ヤ。
13. 【請求項１３】 頭部の最大直径がほぼ０．５ｍｍであ
    る請求項８〜１２のいずれか１項に記載のプリントワイ
    ヤ。
14. 【請求項１４】 頭部以外の部分の直径が０．２〜０．
    ２３ｍｍである請求項１３記載のプリントワイヤ。