JPS62199461A - ドツトプリンタ用印字部品 - 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〕 本発明はドツトマトリックス型プリンタの印字部品に関
するものである。

〔従来の技術〕

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に開示されたワイヤの先端に硬質
合金のチップを接合する方法や、特開昭５４−５４７１
３に開示された先端部をレーザ焼入硬化する方法がある
。また、同様目的で特開昭５２−９６１１９に開示され
た化学気相メッキ法や特開昭５７−３４９８２、特開昭
５８−１９３１６６、特開昭６０−２３９２５３に開示
されたイオンブレーティング法によりワイヤ表面に硬質
物質を被覆する方法がある。

しかし、硬質被覆と母材との密着性を向上させる技術お
よびワイヤとアーマチュアとのろう付性を向上させる技
術に関する具体的な開示はない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は安定して高い印字寿命が得られ。

さらに優れたろう材部を有するドツトプリンタ用印字部
品を提供することである。

先ず第１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、アーマチュア３にろう接、か
しめ等で固着された印字ワイヤ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Ｑ、３
ｎｗｎφ程度であり、ガイド８等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。

このほか、フライングタイプと称して、ワイヤの後端に
ろう接、かしめ等で固着した頭部部材でなる直径膨大部
（以下頭と記す）を設け、該頭の下面をコイルスプリン
グ等で上方に押圧されることにより、頭部上面をアーマ
チュアに常時接しており、アーマチュアの抑圧運動によ
り、スプリング力に逆らって打点運動する形式のものも
ある。

これらの印字用ワイヤが安定して高い印字寿命を得るた
めに要求される材質特性は、 １６　　ワイヤの耐摩耗性が高いこと。ワイヤ先端はイ
ンクリボンを１０８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、印字位置精度を悪くする原因
ともなっている。

２、　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。

３、　ワイヤの靭性が高いこと。ワイヤはガイド８等に
よってわん曲されて配置されるため、印字中に折損し易
くワイヤは靭性の高い材質であることが必要である。

また、印字ワイヤ１はアーマチュア３に銀ろうなどのろ
う付により接合される場合が多いが、ろう付が悪いと、
使用中にワイヤの脱落や接合部付近からの折れなどの問
題が起るので、高度の技術と精密な条件制御を必要とす
る。したがって、ワイヤのろう付性はこの種のプリンタ
の品質・価格に大きく影響を及ぼしている。

従来、これらの印字ワイヤには、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、あるいは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。さらに靭性
も低いので使用中または組立中に折損する等信頼性が劣
る、高価である、ろう付に多大のコストがかかるなどの
欠点がある。

タングステン細線は、比重が大きい、強度の塑性加工の
ためファイバー組織が発達して二枚割れを発生し易い、
耐摩耗性が劣る等の欠点がある。

高速度工具鋼細線は、比重が小さく靭性が高いので、欠
は折れ等の発生が少なく、安定した寿命を示す。また、
ろう付性にも優れている。しかし、高速度工具鋼製ワイ
ヤの硬さはＨｖ７００〜９００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、ワイヤの先端に硬
質合金のチップを接合する方法や、特開昭５４−５４７
１３に開示される、先端部をレーザー照射等で衝撃焼入
する方法は、Ｍ＆性、コストに難点がある。さらに、特
開昭５２−９６１１９に開示されるワイヤを化学気相メ
ッキにより被覆する方法は、形成温度が９００〜１１０
０℃と著しく高温であるため、メッキ後のワイヤに曲が
り、変寸が生じて実質的に使用できない。

特開昭５７−３４９８２、特開昭５８−１９３１６６、
特開昭６０−２３９２５３に開示されるイオンブレーテ
ィング法により、金属・鋼製ワイヤの表面に硬質物質を
被覆する方法では、母材と被覆物質との密着強度にバラ
ツキがあり、安定して高い印字寿命を示さない場合があ
る。さらに、被覆される硬質物質（金属の炭化物、窒化
物、炭窒化物、酸化物）はいずれもろう剤との濡れ性が
悪いので、ろう付後の接合強度が十分でない。また、ろ
う付温度に加熱する際に被覆膜が部分的に剥離する等の
問題もあり、実用されていない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は先端部の耐摩耗性、アーマチュア等とのろう液
性および全体の靭性を向上したドツトプリンタ用印字部
品を提供することを目的とする。

なお、本発明においてドツトプリンタ用印字部品とは、
プリントワイヤ単体およびプリントワイヤとアーマチュ
アまたは頭部部材を接合した部品を総称したものである
。

本発明は前記従来の欠点を解消するために、ワイヤ母材
として粉末高速度工具鋼を用い、少なくともワイヤの印
字側先端１．０ｍｍの長さまでの部分は、金属の炭化物
、窒化物、炭窒化物あるいは酸化物の１種または２種以
上の薄膜で被覆されていることを特徴とするドツトプリ
ンタ用印字部品である。

〔作用〕

前記のごとく、高速度工具鋼細線は比重が小さい、靭性
が高い等の利点を有している。特に、粉末高速度工具鋼
は、通常の高速度工具鋼のような炭化物の縞状偏析や１
０μを越える巨大炭化物が存在せず、微細な硬質粒子が
均一に分散した組織となっているためにワイヤ先端は、
印字時の欠けや折れに対してさらに強くなるのみならず
、焼入・焼もどしによってＫ　ｖ　８００〜１０００の
高硬度が得られ耐摩耗性も高まる。しかし、超硬合金製
ワイヤに比較すると、まだ耐摩耗性が十分でなく、印字
寿命で劣る。

そこで、耐摩耗性を向上させるために、焼入・焼もどし
後の粉末高速度工具鋼ワイヤの表面に金属の炭化物、窒
化物、炭窒化物あるいは酸化物の１種または２種以上か
らなるＨｖｌＯ００以上の硬質物質を少なくともワイヤ
の印字側先端から１．０ｍの長さまでの部分に被覆する
。少なくとも先端から１．０■の長さまでに限定したの
は、前記のごとくワイヤが摩耗するのは、インクリボン
を押印する先端面（特に摩耗が激しいのは先端コーナ部
）および主ガイドと摺動するワイヤ側面であるが、先端
面から１．０ｍｍの長さまでの部分に上記の硬質膜が被
覆されていれば、十分に前記の摩耗を防止することがで
きるからである。１．０ｍ以上の長さにわたって硬質膜
の被覆がなされていても、本発明を実施するうえで何ら
問題はなく、むしろ耐食性等において有利であるが、後
述のごとく後端面から　２　、　Ｏｎ＋ｍの長さまでの
部分は上記被覆膜が有害となる場合がある。

耐摩耗性向上を目的とした上記硬質膜被覆の最大の問題
は、被覆膜とワイヤ母材の密着強度である。密着強度が
弱いと印刷時に膜の剥離がおこり、安定した印字寿命が
得られない。本発明でワイヤ母材に粉末高速度工具鋼を
用いた主要な結果として、被覆膜とワイヤ母材の密着強
度を向上させる効果がある。この理由は、前述のごとく
粉末高速度工具鋼は、炭化物や窒化物、炭窒化物、酸化
物などの硬質粒子が微細でかつ均一に分散しているため
、平均粒子間距離は通常の高速度工具鋼に比較して著し
く小さくなるので、化学的、物理的性質が比較的近い被
覆膜との親和性が増し、密着強度を向上させるものと思
われる。

炭化物、窒化物、炭窒化物あるいは酸化物の１種または
２種以上からなる硬質粒子が面積率１０％以上、平均粒
径２μｍ以下、最大粒径６μｍ以下で平均粒子間距離が
１０μｍ以下となるように分散していると、上記の密着
強度向上効果はさらに向上すると同時に、母材そのもの
の耐摩耗性も向上するのでより望ましい組織である。

被覆膜の厚さは耐摩耗性と密着強度の兼合いで決められ
るが１合計で０．５〜１０μｍが適切である。

０．５μ未満では耐摩耗向上効果が十分でなく、逆に１
０μｍを越えると膜が剥離し易くなる。

被覆膜の形成は、物理蒸着法（ＰＶＤ法）により、６０
０℃以下の温度で行なうのがよい。これは母材に焼入れ
、焼もどしした粉末高速度工具鋼を用いるため、これの
焼もどし温度以下で蒸着すると母材の特性を変えること
なく処理できる利点があるからである。

ドツトプリンタ用ワイヤを印字部品として機能させるに
はアーマチュアまたは頭部部材と接合するのが一般的で
あり、通常この接合には、銀ろうなどによるろう付性が
用いられている。ワイヤのろう付性はプリンタの品質や
価格に大きな影響を及ぼし、従来の超硬合金ワイヤや硬
質物質被覆ワイヤでは、このろう付性が悪いためにコス
ト高や実質的に実用不能となっているのが現状である。

本発明ではワイヤ母材としてろう付性の良い粉末高速度
工具鋼を用いる。また、ろう何部である後端より２．０
ｍ＋の長さまでの部分は硬質物質の被覆を行なわないよ
うにすると、アーマチュアや頭部部材と粉末高速度工具
鋼を十分なる強度でろう接合できる。

アーマチュｙや頭部部材の厚さくワイヤの軸方向に平行
な寸法）は一般に１．Ｏｎ＋＋程度なので、被覆の形成
されていない部分の長さは、本質的には後端より１．０
ｍであればよいが、ろう何時のスポット加熱によって、
被覆膜が急熱されて剥離が始まり、この剥離部を起点と
して次第に剥離が拡大する問題があった。そこで、本発
明では薄膜の被覆されない部分の長さを後端より２．０
ｆｆＯ以上と限定することにより、ろう付性の改善と同
時に被覆の耐剥離性の改善をも可能とした。

また、かしめ接合する場合、被覆層があれば。

これに亀裂が発生し易いから、この場合も後端部の被覆
は行なわないのが良い。

〔実施例〕

次に本発明の詳細な説明する。

ワイヤ母材として表および第２図に示す粉末高速度工具
鋼および溶製５ＫＨ９（比較用）を用い、焼入・焼もど
し後のワイヤ表面に窒化チタン膜の被覆を行なった。本
発明ワイヤの母材および比較ワイヤ母材のミクロ組織を
第２図の写真に示す。

該写真で白色の球状体はいずれも、焼もどしマルテンサ
イト基地中に分散する炭化物である。被覆は、ホローカ
ソード方式のイオンブレーティングにより処理温度５０
０℃で行なった。窒化チタンは先端より１５．０ｍｍま
での長さの部分に約２．５μ■の厚さで形成させ、それ
より後端にいたる２０．０ｍｍの長さはアルミの薄板で
カバーし、被覆の形成を防いだ。

このようにして製作したドツトプリンタ用ワイヤの後端
（窒化チタンの被覆されていない）とアーマチュアをレ
ーザビームの加熱によりろう付した。

この印字部品を印字ヘッドに組み込んで２億ドツトの印
字テストを実施後、ワイヤ先端の摩耗減量を測定したと
ころ、本発明ワイヤの摩耗量は、５ＫＨ９に窒化チタン
を被覆したワイヤの約１７２と優れた耐摩耗性を示した
。また、従来の超硬ワイヤの摩耗量は本発明ワイヤとほ
ぼ同じであり、硬質被覆のなされていない高速度工具鋼
製ワイヤの摩耗量は本発明ワイヤの約３倍と大きく摩耗
した。

なお、本実施例のワイヤではアーマチュアとのろう付作
業において特に問題は起らず、比較的簡単にろう付がで
きた。また、使用中にろう何部付近よりの折れ、ワイヤ
の脱落等の問題は発生しなかった。

〔発明の効果〕

以上のごとく、本発明によれば従来不十分であった高速
度工具鋼製ドツトプリンタ用ワイヤの印字寿命が大幅に
向上するとともに、信頼性、ろう付性も向上するので、
高速印字プリンタにおいて、安定して高い印字寿命を達
成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はドツトプリンタのプリンタヘッドの構造の例を
示す図、第２図は本発明ワイヤの母材お篤　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　工具鋼からなるワイヤ単体または該ワイヤの後端部
   にアーマチュア、頭部部材等を固着接合してなるドット
   プリンタ用印字部品において、ワイヤは粉末高速度工具
   鋼であり、その印字側である先端面から１．０ｍｍの長
   さまでの部分は金属の炭化物、窒化物、炭窒化物あるい
   は酸化物の１種または２種以上の薄膜で被覆されている
   ことを特徴とするドットプリンタ用印字部品。 ２　粉末高速度工具鋼は、焼入・焼もどしされたマルテ
   ンサイト基質に、面積率１０％以上、平均粒径２μｍ以
   下、最大粒径６μｍ以下および平均粒子間距離１０μｍ
   以下の炭化物、窒化物、炭窒化物あるいは酸化物の１種
   または２種以上が分散した組織からなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のドットプリンタ用印字部
   品。 ３　金属の炭化物、窒化物、炭窒化物あるいは酸化物の
   １種または２種以上からなる薄膜の厚さは合計で０．５
   〜１０μｍであり、またその被覆は６００℃以下の温度
   で処理されてなるものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項に記載のドットプリンタ用印
   字部品。 ４　ワイヤの後端面から２．０ｍｍの長さまでの部分は
   、金属の炭化物、窒化物、炭窒化物あるいは酸化物の被
   覆が施されていないことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第３項記載のドットプリンタ用印字部品。 ５　ワイヤ後端の実質的に被覆が施されていない部分で
   、ワイヤはアーマチュアまたは頭部部材とろう接合され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のド
   ットプリンタ用印字部品。