JPH01204751A - 印字ワイヤ - 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、ドツトインパクト式の印字ヘッドに用いられ
る印字ワイヤに関するものである。

［従来の技術］ 従来より、クラッパ型の印字ヘッドでは、ワイヤの後端
部に一円柱状の被打撃子（印字ピン）が結合しである。

この被打撃子は、電磁的駆動装置の印字ハンマによって
打撃されるとともに、ワイヤに挿通されるコイル状の復
帰バネのストッパとなっているため、被打撃子とワイヤ
とを極めて高い結合強度をもって結合する必要がある。

そのため従来では、ワイヤの後端部を被打撃子の取付穴
に圧入した後、さらにろう付けや熱間圧着あるいは冷間
圧着などを行なって両者を結合させていた。

またワイヤおよび被打撃子には、その性質上、極めて高
い耐摩耗性と靭性とが要求されるため、従来においては
、ワイヤを高速度工具鋼やハイス鋼などの材料にて形成
し、被打撃子を高炭素鋼などによって形成し、適宜焼入
れ焼きもどし処理などの熱処理を施したり、窒化処理な
どの表面硬化処理を施している ［解決しようとする課題］ しかしながら、従来においてはワイヤと被打撃子とが別
部材となっているため、部品点数が多くなり、さらに上
述したようにワイヤと被打撃子との結合作業が極めて煩
雑であるため、製造コストが高くなってしまうという欠
点がある。

またワイヤおよび被打撃子には、前記したように高速度
工具鋼や高炭素鋼などの鉄鋼材料が用いられる関係上、
ろう付けや熱圧着の際の加熱によって相変態を起し易く
、これを防止するため、両者を結合するときに、同時に
熱処理を施す必要が、ある上、ワイヤと被打撃子とが異
なった材料にて形成されているため処理条件の設定が極
めて難しくなるという問題がある。

また従来行なわれている窒化処理などの表面硬化処理で
は表面硬度をマイクロビッカース硬度１０００〜１２０
０ＨＶ程度とするのが限度であり、ワイヤに要求される
耐摩耗性付与の為の表面硬化処理として十分なものでは
なく、さらにワイヤや被打撃子に表面硬化処理を施した
ものを用いる場合には、両者を結合する際に表面にクラ
ックが生じ易く、所望の特性を得ることが難しいという
問題がある。

そこで本発明の目的は、部品点数を減少し、印字ワイヤ
の形成および優れた耐摩耗性、靭性の付与を容易にし、
極めて高い特性を有する印字ワイヤを低コストにて提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の第１の特徴は、ワイヤの後端部に、塑性加工に
よって形成した被打撃部が一体的に形成してあり、被打
撃部は、上記ワイヤに挿通されるコイル状の復帰バネが
通過不能な形状となってるところにある。

第２の特徴は、ワイヤの母材として鉄鋼材料からなる線
材を用い、ワイヤの後端部に塑性加工を施して被打撃部
を一体的に形成した後、浸炭処理を施した後、固体拡散
処理を施すことによって炭化クロムからなる表面硬化層
を形成し、その後さらに焼入れ焼きもどし処理を施した
ところにある。

第３の特徴は、ワイヤの母材として鉄鋼材料からなる線
材を用い、ワイヤの後端部に塑性加工を施して被打撃部
を一体的に形成した後、その表面に下層側から順に金属
チタン層、窒化チタン層。

炭化ケイ素に酸化ケイ素を複合した複合層を形成する表
面硬化処理を施したところにある。

第４の特徴は、ワイヤの母材としてステンレス鋼からな
る線材を用い、ワイヤの後端部に塑性加工を施して被打
撃部を一体的に形成した後、ワイヤ表面に直接窒化チタ
ン層を形成し、さらにその上層に炭化ケイ素に酸化ケイ
素を複合した複合層を形成した表面硬化処理が施しであ
るところにある。

［実施例コ 以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する
。

第１図は、印字ヘッド要部の断面図を示すものであって
、印字ワイヤＡはワイヤガイド１のガイド孔１ａに摺動
自在に挿入しである。印字ワイヤＡにおけるワイヤ２の
後端部には、曲げ加工（塑性加工）によって形成した被
打撃部３が一体的に形成しである。第２図に拡大して示
すようにこの被打撃部３は側面方向から見てループ状に
層成してあり、ワイヤ２に挿通されているコイル状の復
帰バネ４が通過不能となっている。なお印字ワイヤＡは
、被打撃部３を形成した後、後に詳細に説明する硬化処
理を施したものであって、印字ワイヤとして要求される
耐摩耗性および靭性が付与されている。

電磁的駆動装置Ｂは、永久磁石５．前ヨーク６゜後ヨー
ク７、励磁コイル８．印字ハンマ９．可動ヨーク１０お
よびストッパプレート１１とから構成されており、平常
時においては永久磁石５から発生する磁束５ａによって
可動ヨーク１０が後ヨーク７に吸引されて印字ハンマ９
は偏倚状態にある。そして励磁コイル８に通電すること
により、磁束５ａが打ち消されると、可動ヨーク１０が
後ヨーク７から釈放され、印字ハンマ９は自己のバネ力
によって復帰し、印字ワイヤＡの被打撃部３を打撃し、
これによって印字ワイヤＡが駆動される。

第３〜５図は、被打撃部の加工方法および形状について
の変更例を示すものであって、第３図はワイヤ２の後端
部に曲げ加工によって、被打撃部３１をワイヤの先端方
向から見て渦巻状になるように形成した例、第４図は鍛
造加工によって被打撃部３２を円柱状に形成した例、第
５図はプレス加工によって、被打撃部３３側面方向から
見て後方に向うにつれて幅広の扇形状に形成した例であ
る。

なお被打撃部は塑性加工によってワイヤと一体的に形成
されかつ復帰バネが通過不能な形状になっていればよく
、その加工方法は塑性加工の範晴にあるものならば上述
の各実施例に限定されるものではなく、その形状も上述
の例に限られるものではない。

次に本発明に係る印字ワイヤの硬化処理について詳細に
説明する。

（実施例１） ワイヤ２の母材として鉄鋼材料バネ用線材の１つである
硬鋼線を所定寸法に切断したものを用い、先ず、ワイヤ
２の後端部に曲げ加工を施してループ状の被打撃部３（
第２図示）を一体的に形成し、被打撃部３を含むワイヤ
２全体に以下に説明する硬化処理を施した。

先ず、ワイヤ２を粉末炭素中に埋没させ、１０００℃に
て２時間加熱する固体浸炭処理を施し、ワイヤ２の炭素
含有量を１．２〜１．５重量パーセントに上昇させた。

その後、ワイヤ２を、粉末クロムと触媒としての塩化ア
ンモニウムとをほぼ１０：１の割合で混合した混合粉中
に埋没し、１０００℃にて０．７５時間加熱する固体拡
散処理を施し、第６図に示すようにワイヤ２の表面に約
１０μｍの炭化クロム層１２を形成するとともに母材内
部の炭素素含有量を０．８重量パーセントとして母材内
部に均一なパーライト組織を生成した。その後、８５０
℃に加熱した後油冷する焼入れ処理を施した後、さらに
４００℃０．５時間の焼もどし処理を施した。

これらの一連の表面硬化処理および焼入れ焼きもどし処
理により、第７図に示すように印字ワイヤＡの表面に、
炭化クロム層１２からなる表面硬化層を形成しかつ内部
組織を均一な焼きもどしマルテンサイト組織とすること
ができた。

その結果、印字ワイヤＡの表面硬度をマイクロビッカー
ス硬度１５００〜２０００ＨＶとすることができ、その
内部硬度をマイクロビッカース硬度５００〜６００ＨＶ
とすることができた。これにより印字ワイヤＡ全体に極
めて優れた耐摩耗性と靭性と付与することができ、第１
０図に示すように、印字ワイヤＡはワイヤ２の先端中央
部で２゜０億ドツト以上の耐久性を示し、実用摩耗限界
の１００μｍに対しては、３億ドツト以上の耐久性を示
し、従来の硬鋼線ワイヤおよび粉末ハイスワイヤに比べ
はるかに優れた特性を有することが確認された。

また被打撃部３は、３億ドツト以上においても実用上支
障を来たすような摩耗や変形が認められず、十分な耐久
性を示した。

このように本実施例によれば、被打撃部３を含むワイヤ
２全体に一括して表面硬化処理と熱処理を施すことがで
き、炭化クロムからなる高硬度の表面硬化層と均一な焼
きもどしマルテンサイト組織からなる内部組織を得るこ
とができるため、印字ワイヤに対して極めて優れた耐摩
耗性と靭性とを付与することができる。

（実施例２） ワイヤ２の母材として実施例１と同様に鉄鋼材料バネ用
線材の１つである硬鋼線（マイクロビッカース硬度５０
０〜６００ＨＶ）を所定寸法に切断したものを用い、ワ
イヤ２の後端部に曲げ加工を施してループ状の被打撃部
３を一体的に形成した後、被打撃部３を含むワイヤ２全
体に以下に説明する硬化処理を施した。

先ず、ワイヤ２．金属チタン、炭化ケイ素−酸化ケイ素
複合物（本実施例では酸化ケイ素の複合量を２０重量パ
ーセントとした。）をそれぞれスパッタリング装置の電
極テーブルに装着した。その後、スパッタリング装置内
をアルゴンガス雰囲気とし、ワイヤ２を載置した電極テ
ーブルを陰極として逆スパツタリングを行ない、ワイヤ
２にスパッタエツチングを施した。その後、装置内の雰
囲気をアルゴンガス雰囲気としたまま金属チタンをター
ゲットとして高周波スパッタリングを行ない、ワイヤ２
の表面に金属チタン層１３（第８図示）を形成した。つ
いで、該雰囲気をアルゴンガスに窒素ガスを少量混入し
た雰囲気とし、金属チタンをターゲットとして高周波ス
パッタリングによる反応性スパッタリングを行ない、金
属チタン層１３の表面に窒化チタン層１４　（第８図示
）を形成した。そしてさらに該雰囲気をアルゴンガスの
みの雰囲気とし、炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物をター
ゲットとして高周波スパッタリングを行ない、窒化チタ
ン層１４の表面に炭化ケイ素−酸化ケイ素度合物層１５
（第８図示）を形成した。

これによって第８図に示すように、被打撃部３を含むワ
イヤ２全体の表面に内層側から順に金属チタン層１３．
窒化チタン層１４．炭化ケイ素−酸化ケイ素度合物層１
５（酸化ケイ素含有量２０重量パーセント）を形成した
。

なお上述した各工程は、それぞれ同一スパッタリング装
置において連続して行なったものであり、各工程におけ
る処理条件は以下の通りである。

スパッタエツチング 高周波出力　　　　　　５　Ｗａｔｔ／　Ｃｍ２アルゴ
ンガス圧　　　　６．　　ＯＸ　１０”−ＩＰａ到達真
空度　　　　　　１．　０　Ｘ　１０−３Ｐａスパッタ
リング時間　　５　ａ＋Ｉｎ 全Ｉｎタンスパッタリング 高周波出力　　　　　　８　Ｗａｔｔ／　ｃ［ｌｌ”ア
ルゴンガス圧　　　　６．　　ＯＸ　１０”Ｐａ到達真
空度　　　　　　１．　０　Ｘ　１０”’Ｐａワーク温
度　　　　　　　２４０℃ スパッタリング時間　　１０ｍ１ｎ 窒化チタンスパツタリング 高周波出力　　　　　　８νａｔｔ／　ｃｍ２混合ガス
圧　　　　　　６．　　ＯＸ　１０−’Ｐａ窒素分圧　
　　　　　　３．　　ＯＸ　１０””’Ｐａ到達真空度
　　　　　　１．　　ＯＸ　１０−３ｐａワ一ク温度　
　　　　　　２４０℃ スパッタリング時間　　２　ｈｏｕｒ 炭化ケイ素−酸化ケイ素度合物スパッタリング高周波出
力　　　　　　８　Ｗａｔｔ／　Ｃｍ２アルゴンガス圧
　　　　６．０ＸＩＯ−ＩＰａ到達真空度　　　　　　
１．０ＸＩＯ−３Ｐａワ一ク温度　　　　　　　３００
℃ スパッタリング時間　　４　ｈｏｕｒ これによって、金属チタン層１３の層厚を約０゜２μｍ
、窒化チタン層１４の層厚を約２．０μｍ。

炭化ケイ素−酸化ケイ素度合物層１５の層厚を約４．０
μｍとすることができ、最外層の炭化ケイ累−酸化ケイ
素複合物層の表面硬度はマイクロビッカース硬度で２０
００〜２３００ＨＶを得ることができた。

その結果、印字ワイヤＡ全体に亘って、極めて優れた耐
摩耗性を付与することができ、第１０図に示すように、
ワイヤ２の先端中央部で２，５億ドツト以上の耐久性を
示し、実用摩耗限界の１００μｍに対しては、３，５億
ドツト以上の耐久性°　を示し、従来の硬鋼線ワイヤお
よび粉末ハイスワイヤに比べはるかに優れた特性を有す
ることが確認された。

また被打撃部３は、３．５億ドツト以上においても実用
上支障を来たすような摩耗や変形が認められず、十分な
耐久性を示した。

なお本実施例において、金属チタン層１３および窒化チ
タン層１４は耐磨耗性向上のための表面硬化層となって
いるだけでなく、金属チタン層１３はワイヤ２（母材：
鉄鋼材料）と窒化チタン層１４との密着性を向上させる
結合材として作用しており、窒化チタン層１４は金属チ
タン層１３と炭化ケイ素−酸化ケイ素抜合物層１５との
密着性を向上させるための結合材として作用している。

また炭化ケイ素−酸化ケイ素抜合物層１５における酸化
ケイ素は、母性分としての炭化ケイ素同志を結合させる
バインダとして作用しているとともに、複合物層１５と
窒化チタン層１４との密着性を向上するためのバインダ
となっている。

なお炭化ケイ素−酸化ケイ素抜合物層１５における酸化
ケイ素の含有量は、１０〜２５重量パーセントの範囲が
望ましく、１０重量パーセント以下であると剥離が生じ
易くなり、２５重量パーセント以上であると表面硬度が
低下することが確認された。

このように本実施例によれば、被打撃部３を含むワイヤ
２全体に一括して表面硬化処理を施すことができる上、
従来困難とされていた炭化ケイ素による表面硬化層の形
成が可能となり、ワイヤ２の表面に従来にない極めて高
い硬度（マイクロビッカース硬度２０００〜２３００Ｈ
Ｖ）の表面硬化層を形成することができ、印字ワイヤに
対して極めて優れた耐磨耗性を付与することができる。

なお本実施例において各工程の処理条件は適宜選択可能
であることはいうまでもない。

（実施例３） 本実施例は、ステンレス鋼の表面に形成される酸化クロ
ム被膜が窒化チタンに対して優れた密着性を示すことに
着目し、ワイヤの母材としてステンレス線材を用い、実
施例２における金属チタン層１３（第８図示）形成する
ことなく、第９図に示すようにワイヤ２の表面に直接、
窒化チタン層１４を形成し、この窒化チタン層１４の表
面に炭化ケイ素−酸化ケイ素複合層１５を形成したもの
である。なお本実施例では、ワイヤ２の母材として高硬
度ステンレス鋼からなる線材、更に詳しくは５ＵＳ３０
４−Ｈからなるステンレス線材を所定寸法に切断したも
のを用い、実施例２の母材として用いた硬鋼線と同様な
母材硬度（マイクロビッカース硬度５００〜６００ＨＶ
）を確保している。なお金属チタン層の形成を省略した
他は、スパッタエツチングの処理条件、窒化チタン１４
および炭化ケイ素−酸化ケイ素複合層１５の形成時の処
理条件は実施例２の条件と同一とした。

これによって、実施例２と同様に窒化チタン層１６の層
厚を約２．０μｍ、炭化ケイ素−酸化ケイ素複合層１７
の層厚を約４．０μｍとすることができ、最外層の炭化
ケイ素−酸化ケイ素複合層の表面硬度はマイクロビッカ
ース硬度で２０００〜２３００ＨＶを得ることができた
。

その結果、印字ワイヤＡ全体に亘って、極めて優れた耐
摩耗性を付与することができ、第１０図に示すように、
実施例２とほぼ同様な耐久性を示した。また被打撃部３
も実施例２と同様の耐久性を示し、３．５億ドツト以上
においても実用上支障を来たすような摩耗や変形が認め
られなかった。

本実施例に示したように、ワイヤ２の母材として高硬度
ステンレス鋼線材を用いれば、ステンレス鋼の表面に形
成されてい゛る酸化クロム被膜と窒化チタンとの密着性
が極めて高いため、ワイヤ２の表面に直接、窒化チタン
層１４を形成することができる。そのため実施例２にお
いて形成した金属チタン層を形成することなく、極めて
高硬度の表面硬化層を得ることができる。そのため作業
工程が減少し、耐磨耗性の付与が容易になり、コスト的
にも有利である。

［発明の効果］ 以上に詳細に説明したように、請求項１ないし４の発明
によれば、ワイヤの後端部に塑性加工を施すことによっ
て被打撃部をワイヤと一体的に形成したため、被打撃部
の形成が極めて容易になる。

またワイヤと被打撃部が一体となっており印字ワイヤ全
体に亘って材料特性が均一になっているため、表面硬化
処理あるいは熱処理を印字ワイヤ全体に亘って一括して
行なうことができ、処理条件の設定も極めて容易になり
、極めて優れた特性を有する印字ワイヤを低コストにて
提供することができる。

請求項５ないし７の発明によれば印字ワイヤに極めて優
れた耐磨耗性と靭性とを付与することができ、さらに請
求項６．７の発明によれば、従来困難とされていた炭化
ケイ素による高硬度表面硬化層を形成することが可能と
なり、印字ワイヤに極めて優れた耐摩耗性を付与するこ
とができる。

また請求項７によれば、作業工程を減少させることがで
き、コスト的にも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る印字ワイヤが適用される印字ヘッ
ドの要部断面図、第２Ａ図は本発明による印字ワイヤの
要部を拡大して示す一部切欠側面図、第２Ｂ図は同上印
字ワイヤの拡大正面図、第３図、第４図、第５図はそれ
ぞれ被打撃部の形状の変更例を示すものであって、第３
Ａ図、第４Ａ図、第５Ａ図はそれぞれ各変更例の要部を
拡大して示す一部切欠側面図、第３Ｂ図、第４Ｂ図、第
５Ｂ図はそれぞれ各変更例における印字ワイヤの拡大正
面図、第６図および第７図は実施例１に関するものであ
り、第６図は炭化クロム層形成後の印字ワイヤの金属組
織を示す顕微鏡写真、第７図は焼入れ焼もどし処理後の
印字ワイヤの金属組織を示す顕微鏡写真、第８図は実施
例２おける印字ワイヤの金属組織を示す顕微鏡写真、第
９図は実施例３における印字ワイヤの金属組織を示す顕
微鏡写真、第１０図は、実施例１，２．３の印字ワイヤ
の特性を従来の印字ワイヤの特性と比較して示した耐久
ドツト数と先端部の摩耗量との関係図である。 Ｂ・・・電磁的駆動装置、 １・・・ワイヤガイド、 ２φφ命ワイヤ、 ４・・・復帰バネ、 ３．３１，３２．３３・・・被打撃部、１２・・・炭化
クロム層 １３・・・金属チタン層、 １４・・・窒化チタン層、 １５・・・炭化ケイ素−酸化ケイ素複合物届。 以　　上 出願人　　株式会社　精　工　舎

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワイヤガイドによって摺動自在に支持されるワイ
   ヤの後端部に、電磁的駆動装置の印字ハンマによって駆
   動される被打撃部が塑性加工によって一体的に形成して
   あり、上記被打撃部は上記ワイヤの先端部より挿通され
   て上記ワイヤガイドと上記被打撃部との間に介在するコ
   イル状の復帰バネが通過不能な形状となっている ことを特徴とする印字ワイヤ。
2. （２）請求項１において、上記被打撃部は、曲げ加工に
   よって形成したものであって、側面方向から見てループ
   状に屈成されているものであることを特徴とする印字ワ
   イヤ。
3. （３）請求項１において、上記被打撃部は、曲げ加工に
   よって形成したものであって、上記ワイヤの先端方向か
   ら見て渦巻状に屈成されているものであることを特徴と
   する印字ワイヤ。
4. （４）請求項１において、上記被打撃部は、鍛造加工に
   よって円柱状に形成したものであることを特徴とする印
   字ワイヤ。
5. （５）請求項１において、上記被打撃部は、プレス加工
   によって形成したものであって、後方に向うにつれて幅
   広になる扇形状となっていることを特徴とする印字ワイ
   ヤ。
6. （６）請求項１ないし請求項５のいずれか１つの請求項
   において、上記ワイヤは鉄鋼材料にて形成した線材に浸
   炭処理を施した後、拡散処理により表面に炭化クロムか
   らなる表面硬化層を形成し、その後さらに焼入れ焼きも
   どし処理を施したものであることを特徴とする印字ワイ
   ヤ。
7. （７）請求項１ないし請求項５のいずれか１つの請求項
   において、上記ワイヤは鉄鋼材料にて形成した線材の表
   面に内層側から順に金属チタン層、窒化チタン層、炭化
   ケイ素に酸化ケイ素を複合した複合層を形成したもので
   あることを特徴とする印字ワイヤ。
8. （８）請求項１ないし請求項５のいずれか１つの請求項
   において、上記ワイヤはステンレス鋼にて形成した線材
   の表面に窒化チタン層を形成し、さらにその上層に炭化
   ケイ素に酸化ケイ素を複合した複合層を形成した表面硬
   化処理が施してあることを特徴とする印字ワイヤ。