JPS61220868A - ワイヤ−ドツトプリンタ−用ガイド板とその製造方法 - 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〕 本発明は多孔質の炭化珪素質焼結体の開放気孔内に樹脂
を充填させた複合体からなるワイヤードットプリンター
用ガイド板とその製造方法に関し、特に本発明は、所定
形状に成形した生成形体の形状寸法を実質的に焼成収縮
させることな（焼結した開放気孔を有する多孔質の炭化
珪素質焼結体の開放気孔内に樹脂を充填させた複合体か
らつくられるワイヤードットプリンター用ガイド板、並
びに実質的に機械加工などの仕上加工を必要とせず安価
にかつ容易に前記ガイド板を製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

従来のワイヤードットプリンター用ガイド板（以下単に
ガイド板ともいう）は、各漂のプラスチック材料、ガラ
スのフォトエツチング加工材料、アルミナ焼結体、ルビ
ー又はサファイヤなどからつくられている。

そして、ワイヤードットプリンターのプリントヘッドは
、一般にタングステンや炭化タングステンなどの硬質金
属で形成された断面円形のインパクトワイヤーが先端の
ガイド仮に向って設けられている。

そのため、前記プラスチック材料からなるガイド板は摩
耗が著しく使用寿命が短かい欠点があり、また前記ガラ
スのフォトエツチング加工材料からなるガイド板は孔を
ストレートに整列加工することが困難でありコストが高
価となるばかりでなく、破損し易いので使用寿命が短か
いなどの欠点がある。

一方、アルミナ焼結体、ルビー又はサフアイヤなどから
つくられたガイド板は比較的硬度が高いため機械加工な
どによる仕上加工は困難でありコストが高価となるばか
りでなく比較的脆い性質があるため加工性が悪く、独立
した円形の孔をわずかな間隔で穿孔することは非常に困
難なものである。

また、例えば特開昭５６−８９９６２号の公報によれば
、「カーボンで構成したドツトプリンター用ガイド板の
基体に酸化珪素を反応させ基体の総てを炭化珪素層に転
化形成させるか又は基体の総ての表面か又は分散してい
る部分的表面を炭化珪素層に形成することを特徴とする
ワイヤードットプリンター用ガイド板。」が開示されて
いる。

上記ワイヤードットプリンター用ガイドは、プリントす
る時にソレノイドによってインパクトワイヤーが往復運
動し、ガイド板上を摺動すると共に、インパクトワイヤ
ーの先端部がリボンを叩いて文字をプリントすることに
より使用されるものである。上記インパクトワイヤーの
作動は非常に早く、往復回数も非常に多い為、ガイド板
はインパクトワイヤーの摺動により摩耗し易い。また、
文字を構成する点と点の間隔は小さい方が読み易くなる
為−ガイド躬の肩１間距紺はかスベ／　７１％倉い官ｈ
５ｒい。

前記特開昭５６−８９９６２号の公報によれば、カーボ
ン基体に酸化珪素を反応させ、基体全体又は表面を炭化
珪素に転化したコンバージ暫ンのガイド板が開示されて
いる。そして、カーボン基体表面を炭化珪素に転化する
反応は下記の通りのものである。

２Ｃ＋８ｉ０→８ｉＣ＋ＣＯ それゆえ上記反応式によって生成する８ｉＣの粒子の大
きさを調整することは一般に困難であり、生成したＳｉ
Ｃの粒子が大きく成長し表面粒子が粗くなる為、孔の内
面を研摩加工しないと使用できる状態ではない。

（発明が解決しようとする問題点〕 本発明は前記従来の各種材料からなるガイド板の欠点を
除去、改善することを目的とし、ガイド板に本来要求さ
れる高い寸法精度、耐摩耗性、耐久強度および使用時の
粉脱落防止などの緒特性をいずれも兼備した多孔質炭化
珪素質焼結体の開放気孔部に樹脂を充填した複合体によ
り構成されたワイヤードットプリンター用ガイド板とそ
の製造方法を提供するものである。

すなわち、前記目的に対し、開放気孔を有する多孔質体
であって、実質的に焼成収縮させることなく所定形状の
ままで焼結された炭化珪素質焼結体の開放気孔部に樹脂
を充填させた複合体により寸法精度が高（実用耐久強度
および耐摩耗性に優れたガイド板とその製造方法を提供
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、開放気孔を有する多孔質体であって、
実質的に収縮させることなく所定形状で焼結させた炭化
珪素質焼結体を基材とすることを必要とする。

一般に炭化珪素質焼結体は高い硬度、高い耐熱衝撃性並
びに高温での高い強度を有し、耐摩耗性、耐酸化性、耐
蝕性に優れ、良好な熱伝導率、低い熱膨張率などの化学
的および物理的に優れた緒特性を有するのでメカニカル
シールや軸受けなどの耐摩耗摺動材料又は耐蝕性の要求
されるポンプ部品などの耐久材料として広く使用されて
いる。

しかしながら、反面高い硬度を有する炭化珪素質焼結体
は、前記アルミナ焼結体、ルビー又はサファイヤなどと
同様に機械加工などによる仕上加工に困難を伴い高価と
なる欠点がある。特にワイヤードットプリンター用ガイ
ド板のように、例えば縦寸法が６ａ＋で、横寸法が３＋
ｗ、板厚さが１ｆｆと極めて小さく、シかも第１図に例
示するように、直径が２００〜３０００μｍ位の孔が９
〜２４箇位明けられているものは、仕上加工費が高価と
なる欠点がある。

そこで本発明は、実質的に焼成収縮を生じない方法で焼
結された炭化珪素質焼結体、すなわち開放気孔を有する
多孔質体であって、実質的に生成形体で形成された第１
図に例示するような形状で前記の形状寸法を有する多数
の成形体を殆んど焼結収縮を生じさせることなく所定形
状のままで焼結し、機械加工などの仕上加工を実質的に
必要としない多孔質の炭化珪素質焼結体を基材とするも
のである。

このような炭化珪素質焼結体をガイド板の基材に使用す
れば、従来のアルミナ焼結体やルビー又はサファイヤな
どのように比較的高い硬度の材料を仕上加工する必要は
なく、少なくとも加工費に要する分は安価に製造できる
。

また、炭化珪素質焼結体自体が有する本来の緒特性、特
に高い硬度で耐摩耗性に優れ、インクやその他の化学薬
品などに対する耐蝕性にも優れた特性をそのまま活用さ
せることもできる。

また本発明によれば、前記前定形状で焼結した炭化珪素
質焼結体の前記開放気孔部に樹脂を充填した複合体とす
ることを必要とする。その理由は、樹脂を炭化珪素質焼
結体の開放気孔内に充填することによりて、炭化珪素質
焼結体からの結晶粒の脱離を防止することができ、耐摩
耗性を著しく向上させることができるからである。

前記炭化珪素質焼結体に充填する樹脂としては、エポキ
シ樹脂、ポリイミド樹脂、トリマジン樹脂、ポリパラバ
ン酸樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコン樹脂、エポ
キシシリコン樹脂、アクリル酸樹脂、メタクリル酸樹脂
、アニリン酸樹脂、フェノール樹脂、ウレタン系樹脂、
フラン系樹脂、フッ素樹脂、アセタール樹脂、ナイロン
樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ
ブチレンテレフタレート樹脂、スチレンアクリロニトリ
ル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂および
ポリフェニレンサルファイド樹脂から選択される樹脂を
単独あるいは混合して使用することが好ましい。

そして前記樹脂の充填率は、前記開放気孔１００容積部
に対し、樹脂が少なくとも１０容積部充填されたもので
あることが好ましい。その理由は、金属シリコンの充填
量がｌＯ容積部より少ないと炭化珪素質焼結体からの結
晶粒の脱離を防止する効果が充分でなく、耐摩耗性を向
上させることが困難であるからである。

また、前記炭化珪素質焼結体は、その結晶の平均粒径が
５μｍ以下であることが好ましい。前記平均粒径が５μ
ｍを越えると焼結体表面の面粗度が大きくなり、ガイド
板表面が平滑となり難く、シかも焼結体自体の寸法精度
が劣化するからである。

そして前記炭化珪素質焼結体の密度は、１．４〜２．６
ＦＡであることが好ましい。前記密度が１．４ｆβより
も小さい焼結体は、炭化珪素の粒子相互の結合箇所が少
なくなるた−め十分な耐久強度を有する焼結体となすこ
とが困難であるからであり、一方２．６ｆＡより大きな
焼結体はそれ区見合った生成形体の密度とすることが極
めて困難であって現実的でないからである。

前記炭化珪素質焼結体は、寸法精度に優れていることが
重要であり、平均アスペクト比が５以下の炭化珪素結晶
によって構成される三次元網目構造を有するものである
ことが有利である。

次に本発明のワイヤードットプリンター用ガイド板の製
造方法について説明する。

本発明によれば、炭化珪素粉末を主成分とするセラミッ
クス原料を所定形状の生成形体とし、前記生成形体を非
酸化性雰囲気下で実質的に前記生成形体の形状寸法を収
縮させることなく高い寸法精度の状態で焼結して得られ
る開放気孔を有する多孔質の炭化珪素質焼結体の前記開
放気孔内に樹脂を含浸させた複合体によりつくることを
特徴とする方法によってワイヤードットプリンター用ガ
イド板を製造することができる。

前記炭化珪素粉末は、平均粒径が５μｍ以下であること
が好ましい。その理由は、５μｍより大きい粒度の炭化
珪素は焼成収縮を抑制する上では好ましいが、焼結体内
の粒と粒との結合箇所が少なくなるため、高強度の炭化
珪素焼結体を得ることが困難になるばかりでなく、表面
の面粗度を劣化させるからである。

ところで、前記炭化珪素の結晶系にはβ型、β型および
非晶質のものがあるが、その何れか、およびそれらの混
合物をも極用することができ、なかでもβ型のものは５
μｍ以下のものを微粉末状で取得し易く、しかも比較的
高強度の焼結体を製造することができるため有利に使用
することができ、なかでもβ型炭化珪素を５０重量％以
上含有する炭化珪素粉末を使用することが有利である。

前記炭化珪素粉末は、ホウ素、アルミニウムおよび鉄の
含有量の合計が元素に換算して０．３重量％以下である
ことが有利である。その理由は、前記ホウ素、アルミニ
ウムおよび鉄の含有量の合計が元素に換算して０．３重
量％より多いと、炭化珪素粉末中に含有されている遊離
炭素との相互作用によって焼結時に焼成収縮し易く、実
質的な収縮を生じさせることなく焼結体を製造すること
が困難になるからである。

なお、前記炭化珪素粉末にホウ素、アルミニウムおよび
鉄の含有量が上記範囲内である場合には、出発原料中に
５重量％以下の遊離炭素を含有させるべく炭素質物質を
添加することができる。前記遊離炭素は結晶粒の粗大化
を抑制する作用を有しており、出発原料中に存在させる
ことにより、焼結体の結晶粒径を均一化し比較的高強度
の焼結体を得ることができる。前記遊離炭素の含有量を
５重量％以下とする理由は、５重Ｊ１９６よりも多いと
炭化珪素粉末粒子間に過剰の炭素が存在することになり
、粒と粒との結合を著しく阻害するため、焼結体の強度
が劣化するからである。

前記炭素質物質としては、焼結開始時に炭素を存在させ
られるものであればよく、例えばフェノール樹脂、リグ
ニンスルホン酸塩、ポリビニルアルコール、コンスター
チ、糖類、コールタールピッチ、アルギン酸塩のような
各種有機物質あるいはカーボンブラック、アセチレンブ
ラックのような熱分解炭素を有利に使用することができ
る。

前記炭化珪素粉末は、前記ホウ素、アルミニウムおよび
鉄の含有量の合計が元素に換算して０．３重ｊｋｇ６を
越える場合には炭素質物質および遊離炭素の含有量が固
定炭素量に換算して０．６重量％以下であることが有利
である。その理由は、ホウ素、アルミニウムおよび鉄の
含有量の合計が元素に換算して０．３重量％を越える場
合に、炭素質物質および遊離炭素の含有量が固定炭素量
に換算して０．６重量％よりも多いと、先にも説明した
如く、前記ホウ素、アルミニウムあるいは鉄と炭素との
相互作用によって焼結時に焼成収縮し易く；、実質的な
収縮を生じさせることなく焼結体を得ることが困難にな
るからである。

また、前記ホウ素、アルミニウムおよび鉄の含有量が余
り多いと焼結体の物性を劣化させるため、なるべく少な
いことが望ましく、その含有量の合計は元素に換算して
２重量％以下であることが有利である。

前記炭化珪素粉末を主成分とするセラｔツクス原料を所
定形状の生成形体に成形する方法としては、従来知られ
た各種の成形方法を使用することができ、例えば型押し
成形、鋳込み成形、静水圧成形あるいは射出成形を用い
て目的とする所定形状の生成形体に成形することができ
る。なかでも、射出成形法は複雑な形状でかつ高精度の
生成形体を得る仁とができるため有利である。

前記生成形体は１４００〜２１００℃の温度範囲内で焼
成される。その理由は、前記温度が１４００℃より低い
と粒と粒との結合が充分でな（強度が極めて低いからで
あり、一方２１００°Ｃより高いと一旦成長したネック
のうち一定の大きさよりも小さなネックがくびれだ形状
となったり、著しい場合には消失したりして、むしろ強
度が低くなったり、また一部の粒子が粗大化するため表
面の面粗度が劣化するからである。

前記生成形体は非酸化性雰囲気中で実質的に収縮させる
ことなく焼成される。その理由は、焼結時における収縮
は焼結体の強度を向上させる上では好ましいが、一般的
には焼結時の収縮量は生成形体の密度に太き（影響する
ため、均一な収縮を生成させるためには均一な密度を有
する生成形体を得ることが重要である。しかし、そのよ
うな均一な密度を有する生成形体を得ることは極めて困
難であるため、極めて寸法精度の高い焼結体を焼成収縮
を生起させて製造することが困難であるからである。

なお、前述の如き寸法精度の高い焼結体を得る上で実質
的に収縮させることなく焼結する際の焼成収縮率は２％
以下であることが好ましく、なかでも、１％以下である
ことがより好適である。

また、前記生成形体は１４００〜２１００℃の温度範囲
内において少なくとも１０分間雰囲気中のＣＯあるいは
Ｎ２の少なくともいずれかのガス分圧が１００Ｐａ以上
に維持された雰囲気中で焼成されることが有利である。

その理由は、前記温度範囲内において少なくとも１０分
間雰囲気中のＣＯあるいはＮ２の少なくともいずれかの
ガス分圧を１００　Ｐｍ以上とすることによって、ネッ
クの成長を促進させ、かつ炭化珪素の焼結時における焼
成収縮を効果的に抑制することができるからである。

本発明によれば、前記生成形体を焼成雰囲気を制御する
ことのできる耐熱性容器内に装入し、焼成することが有
利である。このように耐熱性の容器内に装入して焼成雰
囲気を制御しつつ焼成することが有利である理由は、隣
接する炭化珪素結晶同志の結合およびネックの成長を促
進させることができるからである。前述の如（耐熱性の
容器内に生成形体を装入して焼成雰囲気を制御しつつ焼
成することによって隣接する炭化珪素結晶同志の結合お
よびネックの成長を促進させることができる理由は、炭
化珪素粒子間における炭化珪素の蒸発−再凝縮および／
または表面拡散による移動を促進することができるため
と考えられる。

前記耐熱性容器としては、黒鉛や炭化珪素などの材質お
よびこれらと同等の機能を有するものを有利に使用する
ことができる。

また、前記生成形体を焼成雰囲気を制御することのでき
る耐熱性容器中に装入して焼成することにより、焼成時
における炭化珪素の揮散率を５Ｍ量％以下に制御するこ
とが有利である。

前記生成形体は４５〜８０容積％の密度を有するもので
あることが有利である。その理由は、前記生成形体の密
度が４５容積％より低いと炭化珪素粒子相互の接触点が
少ないため、必然的に結合箇所が少なく高強度の焼結体
を得ることが困難であるからであり、−万８０容積％よ
り高い生成形体は製造することが困難であるからである
。

また、前記１４００°Ｃに至るまでの昇温過程のうち１
３００℃以上で少なくとも３０分間雰囲気中のＣＯおよ
びＮ２のガス分圧の合計を１００Ｐａ以下に維持するこ
とにより、炭化珪素の粒子と粒子との間のネックを均一
に生成させて強固に接合することができる。

本発明によれば、炭化珪素質焼結体の開放気孔内に樹脂
を充填することが必要である。その理由は、樹脂を炭化
珪素質焼結体の開放気孔内に充填することによって、炭
化珪素質焼結体からの結晶粒の脱離を防止することがで
き、耐摩耗性を著しく向上させることができるからであ
る。

前記炭化珪素質焼結体の気孔中へ充填する方法としては
、樹脂を加熱して溶融させて含浸する方法、樹脂を溶剤
に溶解させて含浸する方法、樹脂をモノマー状態で含浸
した後ポリマーに転化する方法あるいは、微粒化した樹
脂を分散媒液中に分散し、この分散液を炭化珪素質焼結
体に含浸し、乾燥した後、樹脂の溶融温度で樹脂を焼き
つける方法が適用できる。

本発明によれば、前記樹脂を前記炭化珪素質焼結体の開
放気孔１００容積部に対し、少なくとも！０容積部充填
することが有利である。その理由は、樹脂の充填量がｌ
Ｏ容積部より少ないと炭化珪素質焼結体からの結晶粒子
の脱離を防止する効果が充分でなく、耐摩耗性を向上さ
せることが困難であるからである。

次に本発明を実施例および比較例について説明する。

〔実施例〕

実施例１ 出発原料として使用した炭化珪素粉末は９４．６重ｊ１
％がβ型結晶で残部が実質的に２Ｈ型結晶よりなり、０
．２９重量％の遊着炭素、０．１７重量％の酸素、０．
０３重量％の鉄、０．０３重量％のアルミニウムを主と
して含有し、０．２８　戸の平均粒径を有しており、ホ
ウ素は検出されなかった。

前記炭化珪素粉末１００重量部に対し、ポリビニルアル
コール５重量部、水３００重量部を配合し、ボールミル
中で５時間混合しｔ二後乾燥した。

この乾燥混合物を適危採取し、顆粒化した後金属製押し
型を用いて３０００ｔＱ／ｄの圧力で成形した。

この生成形体の寸法は６１１１１Ｘ３ｆｉＸ厚さ１１１
ＩＩで、密度は２．Ｑ　ｔＡ４　（６２容積％）であっ
た。そして前記生成形体に超硬ドリルで直径０．２１０
１の孔を第１図に示すように９個あけた。

前記生成形体を多数つくり、黒鉛製ルツボに装入し、タ
ンマン型焼成炉を使用して１気圧の主としてアルゴンガ
ス雰囲気中で焼成した。昇温過程は４５０℃／時間で１
９００℃まで昇温し、最高温度１９００℃で１０分間保
持した。焼結中のＣ（１７分圧は常温〜１７００℃が８
０Ｐａ以下、１７００°Ｃよりも高温域では３００±５
０Ｐａの範囲内となるようにアルゴンガス流量を適宜調
整して制御した。

得られた焼結体の密度は２．Ｑ５　ｆ／ｃ４で、その結
晶構造は走査型電子顕微鏡によって観察したところ、多
方向に複雑に絡み合った三次元構造を有しており、生成
形体に対する線収縮率はいずれの方向に対しても０．２
５±０．０２％の範囲内で、焼結体の寸法精度は±０．
０１５１ＥＩ以内であった。また、この焼結体の平均曲
げ強度は１Ｂ、５＃／−と極めて高い値を示した。

次いで、この焼結体に二液性タイプのエポキシ樹脂を真
空下で浸漬し含浸させた後、約１５０℃の温度で硬化さ
せ、複合体を得た。得られた複合体の気孔率は約２％で
あった。

次いで、前記ガイド板の細孔の内面を研摩仕上げした。

このようにして製造されたワイヤードットプリンターガ
イド板を実際とプリンターに装着して耐用試験を行った
ところ、従来のプラスチック製ガイド板は約１．５億ド
ツト、ガラス製ガイド板は約３億ドツトで使用が困難で
あったのに対し、本発明のガイド板は５億ドツト以上の
使用に充分耐える耐久性を有していることが確認された
。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明のワイヤードットプリンターガ
イド板は、実質的に収縮を生じさせることなく焼結され
た多孔質の炭化珪素質焼結体を基材とし、その開放気孔
中に樹脂が充填された複合体であるため、寸法精度およ
び耐摩耗性に極めて優れており、耐久性に優れたワイヤ
ードットプリンターガイド板を格別の機械加工を施すこ
となく安価に供給することができるものである。

【図面の簡単な説明】

ＩＩＩ図は、本発明のワイヤードットプリンター用ガイ
ド板の１例の斜視因である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、開放気孔を有する多孔質体であって、実質的に収縮
   させることなく所定形状で焼結させた炭化珪素質焼結体
   の前記開放気孔内に樹脂が充填された複合体からなるワ
   イヤードットプリンター用ガイド板。 ２、前記炭化珪素質焼結体は、その結晶の平均粒径が５
   μｍ以下で密度が１．４〜２．６ｇ／ｃｍ＾３である特
   許請求の範囲第１項記載のガイド板。 ３、前記樹脂の充填率は、前記開放気孔１００容積部に
   対し、少なくとも１０容積部である特許請求の範囲第１
   項記載のガイド板。 ４、炭化珪素粉末を主成分とするセラミックス原料を所
   定形状の生成形体とし、前記生成形体を非酸化性雰囲気
   下で実質的に前記生成形体の形状寸法を収縮させること
   なく高い寸法精度の状態で焼結して得られる開放気孔を
   有する多孔質の炭化珪素質焼結体の前記開放気孔内に樹
   脂を含浸させた複合体によりつくることを特徴とするワ
   イヤードットプリンター用ガイド板の製造方法。 ５、前記炭化珪素粉末は、平均粒径が５μｍ以下である
   特許請求の範囲第４項記載の製造方法。 ６、前記生成形体を１４００〜２１００℃の温度範囲内
   で焼結する特許請求の範囲第４項記載の製造方法。 ７、前記焼結に伴う収縮率は、実質的に２％以下である
   高い寸法精度の複合体でつくられる特許請求の範囲第４
   項記載の製造方法。 ８、前記樹脂は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、トリ
   マジン樹脂、ポリパラバン酸樹脂、ポリアミドイミド樹
   脂、シリコン樹脂、エポキシシリコン樹脂、アクリル酸
   樹脂、メタクリル酸樹脂、アニリン酸樹脂、フェノール
   樹脂、ウレタン系樹脂、フラン系樹脂、フッ素樹脂、ア
   セタール樹脂、ナイロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ
   カーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、
   スチレンアクリロニトリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、
   ポリウレタン樹脂あるいはポリフェニレンサルファイド
   樹脂から選択される少なくとも１種である特許請求の範
   囲第４項記載の製造方法。