JPS61132354A - ドツトプリンタ用ワイヤ - 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〕 本発明はドツトマトリックス型プリンタの印字ワイヤに
供されるワイヤに関するものである。

〔従来の技術〕

先ずＷ、６図に、ドツトマトリックス型プリンタの印字
ヘッド機構の一例の概略を示す。電気信号によって、電
磁石４がアーマチュア３を吸引し、アーマチェアロに固
定された印字ワイヤ１の先端がインクリボン６を介して
印字紙７に押印する。

ワイヤの直径は０．３１１！ＩＩ＋φ程度であり、カイ
ト８によりわん曲した状態で、複数本（７〜２４本）が
配置されている。

この印字用ワイヤとして要求される材ｇ特性は、（イ）
　ワイヤの耐摩耗性が高いこと。ワイヤ先端はリンクリ
ボンを１０１１回以上も打点するために、先端が摩耗し
、印字が不明瞭となる。また、主ガイド２はルビーなど
の硬質材でつくられ、ガイド穴径が摩耗により拡大する
のを防止しているが、この主ガイドとワイヤとの摺動に
よりワイヤが摩耗し、印字精度を悪くする原因ともなっ
ている。

（ロ）　ワイヤが軽量であること。印字ワイヤを含む運
動系は高速で移動しなければならず、印字速度を高くす
るためには、ワイヤが軽量であることが重要である。

（ハ）　ワイヤのしん性が高いこと。ワイヤはガイドに
よってわん曲されて配置されるため、印字中に折損し易
く、ワイヤはじん性の高い材質であることが必要である
。

従来、この種の印字ワイヤには、一般に超硬合金細線、
タングステン細線、高速度工具鋼細線等が所定の寸法に
切断されて、あるいけさらに先端を研削加工して用いら
れている。

このうち超硬合金細線は、耐摩耗性に優れており、長時
間の使用に耐える長所がある。しかし、比重が大きいた
めにワイヤが重く、高速印字には適さない。さらにじん
性も低いので使用中又は組立中に折損する等信頼性が劣
る、高価であるなどの欠点がある。

タングステン細線は、一時期好んで用いられていたが、
比重が大きい、強度の塑性加工のだめファイバー組織が
発達して二枚割れを発生し易い、耐摩耗が劣る等の欠点
がある。

高速度工具鋼細線は、タングステン細線に比し、比重が
小さくしん性及び耐摩耗性が高いので、現在最も多量に
使用されているものの一つである。

しかし、高速度工具鋼製ワイヤの硬さはＨＶ　７００〜
９００と超硬合金ワイヤのＨｖ　１２００〜１４００と
比較すると低硬度であるため、耐摩耗性に劣る欠点があ
り、高寿命化のためには、耐摩耗性の改善が必要である
。

印字ワイヤの耐摩耗性を向上させる目的で例えば特開昭
５２−１１０１２１に開示されるように、ワイヤの先端
に硬質合金のチップを接合する方法が知られている。し
かし、この方法は量産性に乏しく、コストが高ぐ々る欠
点がある。また、特開昭５４−５４７１３に開示される
ような、先端部をレーザー照射等で衝撃焼入する方法も
あるが、やはり、量産性、コストに難点がある。さらに
、特開昭５２−９６１１９に開示されるよう忙、ワイヤ
の先端を化学気相メッキ法によって炭化、窒化、ホウ化
して、ワイヤの表面に超硬質化合物を形成させる方法や
、特開昭５３−１４９４１７に開示されるごとくワイヤ
を窒化して、ワイヤの表面に９化層を形成させる方法も
知られている。しかし、従来の化学気相メッキ法や窒化
法では、以下に述べる間四点があって、工業的に実用さ
れていないのが現状である。

ドツトマトリックス型プリンタの印字ヘッドは、第６図
において、ガイド８に、前記のように複数本（７〜２４
本）の印字ワイヤが配置されており、所定の長さに切断
されたワイヤを印字ヘッドに組込むときに、各々のワイ
ヤの微小な長さの差や、ワイヤ１とアーマチェアろの接
合バラツキに起因して、ワイヤ先端の高さに不等を生ず
る。したがって、印字ヘッドにワイヤを組み込んだ後そ
のままワイヤの先端を０．０５５ｍ〜［］、２ｍ＋程度
研削除去して先端高さを均一化することが必須である。

ところが、上記に開示された化学気相メッキ法や窒化法
あるいはそれに類似する方法では、化学気相メッキの場
合の硬質層の厚さは１０μｍ以下、窒化の場合の窒化層
厚さはワイヤ半径の４０チ以下、望ましくは６〜１５％
となるように表面処理しなければならない。何故ならば
、窒化層などの硬質層は著しく脆いため、ワイヤのしん
性を低下させしめ第６図のガイド８間での印字時の曲は
応力によって早期（折損し７＋：、す、組立中に折損す
るからである。また、第２図Ａに示すように、先端０．
０５〜０．２鵡を研削除去すると、上記従来法の窒化等
のように硬化処理層が薄いワイヤは、たしかに外周には
硬い窒化層１０がそのまま残存するが、先端面は軟かい
非窒化部１１が端面中心部に広い面積で露出するものが
発生する○このよう釦先端面に軟質部が其出しだワイヤ
で印字を行なうと、第２図Ｂに示すごとく、硬い窒化層
１０ｔ−ｊはとＸ７ど摩耗せずに軟質部が優先的に摩耗
するので、ワイヤ先端は大きい凹状部１４を生ずる。こ
の状態で印字を続けると、印字ドツトがリング状となっ
て印字が不鮮明となるか、著しい場合はインクリボンや
印字紙に穴をあける場合もある。このような理由により
、上記の化学気相メッキ法や窒化法による印字ワイヤの
耐摩耗性向上手法は実用化されていないのが現状である
。

〔発明が解決しようとする問題に 本発明は先端面に十分な耐摩耗性を与えるとともに１先
端面の偏摩耗を実用上問題とならない程度に抑制し、か
つ湾曲を受ける軸部に十分な靭性を与えたドツトプリン
タ用ワイヤを提供するものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は、窒素、炭素、硼素の１種又は２種以上をワイ
ヤ表面から拡散浸透させる硬化処理を施されたドツトプ
リンタ用ワイヤにおいて、ワイヤの印字側の先端面から
０．３〜１０鰭までの長さの部分は硬化処理層の径方向
の厚さが該ワイヤの先端部の半径の４０％を綽え、かつ
該ワイヤの芯部は実質的に非硬化部が残存１−２、前記
部分から後端側を前記の硬化処理層の半径方向の厚さが
愛化する部分を経て、前記硬化処理層の前記半径方向の
厚さがその部分の半径の４０％以下または実質的に前記
硬化処理されていないことを特徴とするドツトプリンタ
用ワイヤである。

〔作用〕

本発明者らは先に（特願昭５９−８５３７４号）先端部
を芯部まで硬化処理し、他の部分は硬化処理層を薄く又
は硬化処理しないワイヤを提案した。

このワイヤは先端面が芯部まで硬化処理されているため
、前記のような偏摩耗が防止され、かつその耐摩性を超
硬合金に匹敵するまで向上可能、かつ軸部は十分な靭性
を保持するので非常に優れたワイヤである０本発明は上
記のワイヤをさらに改良したものである。すなわち、本
発明者らは、先端部分の硬化部を芯部まで達せしめるこ
とは寿命テストの結果からさほど必要ではなく、むしろ
、プリンタヘッドに組込後の研削で欠けが発生し易いこ
とを見い出した。そして硬化処理層をワイヤ先端部の半
径の４０チを越える厚みとする（硬化処理層の面積率＞
６４％　）ことにより、凹状偏摩耗の深さは実用上問題
とならない程度となることを１．い出した。

図面で本発明を説明すると、第１図Ａのように、先端面
を０．０５〜０．２期研削除去したとき、本発明のワイ
ヤでも芯部に非硬化部が露出する場合がある。しかしこ
の露出部は、小面積かつ芯部のため、使用中（第１図Ｂ
）生ずる凹部は浅く、実用上問題とならず、かつ同一ヘ
ッドに組込まれ非硬化部が露出したワイヤと露出しない
ワイヤとの軸方向摩耗量の差は少く使用中に生ずる主ガ
イド２からの突出骨の差も実用上問題とならない。

本発明は前記の知見に基づくものであり、先端面の偏摩
耗を実用上支障ない範囲とし、先端面の耐摩耗性をほと
んど低下させることなく、芯部に非硬化部を残存させる
ことにより研削時の欠は発生を防止するものである、以
下に本発明の数値限定理由を述べる。

本発明け、先端部の硬化処理層の厚さは４０％をｐ芽か
つ芯部に実質上非硬化部を残存させるものであり、この
厚みを４０％を超過させる理由は既に述べた。この硬化
層の適当な厚みは硬化処理の種類９条件及びプリンタヘ
ッドに組込後の研削条件によって異なり一概にはいりな
いが、半径の４５〜８０％程度が良好である。

また、本発明ではこの部分の長さを０３〜１０闘と規定
している。その理由は前述のようにプリンタヘッドに組
込後研削を最大０．２−研削されてもなお十分な硬化処
理層を残存せしめるため最低０．６Ｍは必要であり、捷
だこの硬化処理層は印字精度維持上重要な主ガイド２と
の摺動接触部にも利用することが望１しく、この場合は
さらに長くする必要がある。しかし、プリンタヘッドの
設計によって異なるがこの長さが過大となると、主ガイ
ド２の後方の湾曲部に硬化処理部がさしかかり、靭性不
足で折損し易くなるので帰犬限１０ｗｍとする。この部
分の適正な長さはプリンタヘッドの寸法関係から容易に
定めることができる。主ガイド′２からの突出骨は印字
秤度維持上からも極微量に設計されるので、ワイヤが核
部から折損することはない。

次に本発明は、前記部分の後方に硬化処理層の厚さが半
径の４０％以下または実質的に硬化処理されていない部
分を有する。この部分は湾曲される部分であり、高靭性
又は高い耐疲労性を要求される部分である。適度の硬化
処理は、表面圧縮残留応力付与により、疲労強度を高め
るため有効であり、またガイド８との摺動摩擦に対する
耐摩耗性向上からも有効である。しかし強度の硬化処理
は靭性を低下する。適当な硬化処理層の厚みは、しいて
いえばワイヤ半径の１０〜２０％程度であるが、プリン
タヘッドの設計は多様であるので、この部は硬化処理し
ない又は硬化処理層の厚みを半径の４０チ以下の範囲で
選定する。これ以上とすれば前記のように折損を発生す
る。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を示す。

実施例１ 焼入・焼もどしされた高速度工具鋼細線（直径０．５ｖ
Ｒφ）１を、第３図に示すごとく、５４５Ｃ製平板２０
のＶ溝２１に、先端２請のみが突き出る様にセットし、
上から図示しない５４５Ｃ製平板（Ｖ溝はない）を重ね
てボルトで固定した。Ｖ溝２１の間隔は１０ｍとした。

このままの状態で、先端をよく洗浄した後、イオン窒化
し九。イオン窒化条件は窒化温度５２０℃２時間５　Ｈ
ｒ　＋ガス組成Ｎ２／Ｈｚ＝Ｏ−０８５、圧力１０　Ｔ
ｏｒｒである。

窒化後、ワイヤの縦断面のミクロ組織を一察すると、第
４図に示すごとく、先端から約２ｍの部分のみ半径の約
８０％の厚みの窒化層が形成されており、それより後端
ではしだいに窒化層の厚さが減少し、先端より約５讃を
越えると実質的に窒化されていないことがわかった。さ
らに先端面二り約１四の部分の径方向の硬さを測定した
結果は、第５図に示すごとく、表層から約０．１ｍまで
は１（ｖ１１００程度以上の著しく高硬度であるが、表
層から約０．１２５ｓｅｗを越えると約Ｈｖ　９００以
下と通常の焼入・焼もどしした高速度工具鋼細線の硬さ
と同程度となっている。すなわち、この実施例１に示す
高速度工具Ｓ製ワイヤは、先端側約２廖はその断面積の
大部分が超硬合金細線に匹敵する高硬摩のため耐摩耗性
において著しく優れており、しかも、芯部及びそれより
後端側では、通常の高速度工具鋼細線と変らないため折
損の心配がなく、また、比重も小さいので、高速・高寿
命プリンタに最適である。

実施例２ ０．４四φの５ＫＤ６１相当の工具鋼細線を実施例１と
同様の治具に先端突出長さ１ｗＩＩＩでセットし、先端
部を十分洗浄した後市販の浸硼素剤を用いて浸硼化処理
を実施した。処理条件は９００℃Ｘ２Ｈｒである。次に
このワイヤを１０３０℃で真空焼入れ。

５５０℃Ｘ　１　）（ｉ　Ｘ　２回の焼もどしを行った
。ついでこのワイヤをセンタレス研削して０．６Ｍφと
した。

このワイヤの径方向の硬さ分布を先端から０．５１の位
置で測定したところ、Ｈｖ　１４００以上の硬化層が半
径の約７５％の厚さで形成されており、芯部の硬さは約
ＨＶ　６００であった。このような硬化層は先端面から
約１Ｒまで形成されており、先端から約１．５鰭を越え
る部分では表層の硬さは約Ｈｖ６００程度で硬化層は認
められなかった。

実施例６ 焼入・焼もどしされた５ＫＤ６１相当の細線（直径０．
６Ｍφ）を実施例１と同じ方法で先端１酬を突き出して
セットした。処理温度５５０℃２時間８Ｈｒ　、ガス組
成３％ＣＨ４＋　４７　％Ｎｔ　＋　５０　％Ｈｚ　、
圧力３Ｔｏｒｒでイオン浸炭・窒化したところ、先端側
約１綱のみＨｖ　１０００以上の硬化層が半径の約６５
％の深さで形成され、それより芯部及び後端側では約Ｈ
ｖ　５００であるワイヤが得られた。

以上の実施例に用いた形式の治具は、硬化処理不要部分
をマスクするとともに、曲り発生防止効果をも有し、硬
化処理作業上有効である。

実施例４ 焼入・焼もどしされた高速度工具鋼細Ｍ（０，３鵡φ）
を先端側５１Ｉｊ！を残して、窒化防止剤を塗布し、そ
のまま浸硫窒化（塩浴法）した。処理温度Ｖｉ５４０℃
１時間は８　Ｈｒである。処理後のワイヤを調べたとこ
ろ、先端制約５ＷでＨＶ　１０５０以上の硬化層が半径
の約５５％の厚さで形成され、しかも表面には数μの浸
硫層が形成されていた○それより後端側の芯部の硬さは
約Ｈｖ　８２０であった。

窒化又は浸炭窒化を行う場合、イオン窒化又はイオン浸
炭窒化法で行うと硬化層の制御及び後端側のマスギング
が容易である。もちろんガス法又は塩浴法等でも可能で
ある。

以上主に先端部の硬化処理を中心に述べたが、これらの
処理は後端側の硬化処理にも適用できる。

すなわち後端側も硬化処理する場合、先端部の硬化処理
の前又は後に、全体を後端側に所定の硬化処理層を得る
条件で硬化処理を行うのである。

これら硬化処理後ワイヤの全表面又は特定の部分に硫黄
、酸素、弗素及び燐の１種以上からなる化合物を塗布、
化成法等により形成すれば、これらが主ガイド２又はカ
イト８との摺動摩擦に対し潤滑作用をなし、乾式潤滑を
可能とし、また油脂類を使用する湿＠潤滑を一層効果的
とすることができる。

以上述べたように、本発明のワイヤは、先端部０．３〜
１〇四の部分をその半径の４０％を越える厚みの硬化処
理層を施し、その後端＠１＋の部分を硬化処理しないか
又は硬化処理層の厚みを制限することにより、軸部に十
分々靭性を確保するとともに、先端面に耐摩耗性、耐偏
摩耗性を与えかつ先端面研削による欠けの発生を防止し
たワイヤである。すなわち、軽量、靭性の点では優れて
いるが、唯一の欠点である先端面及び主ガイドとの接触
部の耐摩・純性に欠ける高速度工具−等を、その欠点で
ある耐摩耗性を超硬合金に匹敵するまで高めることによ
り、総合的に最も優れたドツトプリンタ用ワイヤとした
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及びｉ＠２図はそれぞれ本発明と従来の硬化処理
を施したワイヤの完成時及び使用中の縦断面図、第６図
は実施例１〜３に使用しだ治具の斜視図、第４図及び第
５図は実施例１の検査、測定結果、第６図はプリンタヘ
ッドの１例の断面図である０ １：ワイヤ、２：主ガイド、８ニガイド。 １０；硬化処理層、１１：非硬化部。 １３：研削除去部、１４：凹部、２０：治具′＄１面　
　　　　　　　　　　第ど閏グ３回 θ　　　ヅ石−イ（２１°イ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　５１糎声４藺 〃　　　　σｌ　　　　ρｔ　　　　θ３ずｌデ＋士Ｔ
の距噛Ｈ仁Ｑ）尻ノ　。 Ｘ５図 薯り習

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ドットプリンタ用ワイヤに供される窒素、炭素、硼
   素の１種又は２種以上をワイヤ表面から拡散浸透させる
   硬化処理を施されたワイヤにおいて、ワイヤの印字側の
   先端面から０．３〜１０ｍｍまでの長さの部分は、硬化
   処理層の径方向の厚さが該ワイヤの先端部の半径の４０
   ％を越えかつ該ワイヤの芯部は実質的に非硬化部が残存
   し、前記部分から後端側を前記硬化処理層の半径方向の
   厚さが変化する部分を経て、前記硬化処理層の前記半径
   方向の厚さがその部分の半径の４０％以下または実質的
   に前記硬化処理されていないことを特徴とするドットプ
   リンタ用ワイヤ。 ２、硬化処理は、イオン窒化又はイオン浸炭窒化である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のドットプ
   リンタ用ワイヤ。 ３、硬化処理したワイヤの表面に、さらに硫黄、酸素、
   弗素及び燐の１種又は２種以上からなる化合物を形成さ
   せたことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載のドットプリンタ用ワイヤ。