JPH021330A - ワイヤドット印字ヘッドの可動部の製造方法 - 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　］ 本発明はインパクトプリンタに用いられるワイヤドツト
印字ヘッドの可動部に関するもので、詳しくは印字ワイ
ヤを取付けたレバーと、板バネに支持されるアーマチュ
アとより成る可動部の製造方法に関するものである。

〔従来の技術　〕

周知のようにインパクトプリンタは、低価格でかつ多種
の媒体に印字可能である等の利点を有することから、情
報処理システム等の出力装置を初めとして多方面に利用
されており、その普及に伴って高性能化されてきたが、
近年においては印字速度の高速化や印字ヘッドの高信頼
性が益々要求されてきている。

このような要求に対応するために、インパクトプリンタ
に使用されているバネチャージ式のワイヤドツト印字ヘ
ッドにおいては、印字ワイヤを取付けたレバーと、板バ
ネに支持されるアーマチュアとで構成される可動部の強
度を向上させることにより、この可動部を疲労等による
破損を生じさせることなく、長期にわたって安定した動
作を行い得るようにすることが課題となっている。

ここでバネチャージ式のワイヤドツト印字ヘッドの一例
を第２図により説明する。

第４図はワイヤドツト印字ヘッドの側面図で、内部構造
を明確にするため下半分を断面として示している。

図において１は印字ワイヤ、２は先端に前記印字ワイヤ
ｌの基部を固着したレバー、３は先端に前記レバー２の
基部を固着したアーマチュアで、このアーマチュア３の
基部はバイアス用の板バネ４の先端に支持されており、
さらにこの仮バネ４の基部はアーマチュアサポータ５に
固定されている。

６は第一ヨーク、７は環状の磁性スペーサ、８は同じく
環状の第二ヨーク、９も同じく環状の永久磁石、１０は
中央部に複数本のコア１１を略円または楕円を成すよう
に配列形成したベースで、このベース１１の外周縁上に
前記第一ヨーク６、磁性スペーサ７、第二ヨーク８、及
び永久磁石９が所定の順序で積層されており、その最前
部に位置する第一ヨーク６の内側に前記アーマチュアサ
ポータ５を固定することによりアーマチュア３がコア１
１と対向する位置に延在している。

尚、前記印字ワイヤ１、レバー２、アーマチュア３、及
び板バネ４からなる可動部がコア１１と同数だけ設けら
れることはいうまでもない。

１２は各コア１１の外周に装着された消磁コイル、１３
は前記第一ヨーク６の外側に取付けられたカバーで、こ
のカバー１３の中央部に突出形成されたガイド部の先端
に各印字ワイヤｌの先端が導かれて所定の配列となるよ
うに規制されている。

１４はインクリボン、１５は用紙等の印字用媒体、１６
はこのインクリボン１４及び印字用媒体１５を介して前
記カバー１３のガイド部と対抗するように配置されたプ
ラテンである。

ここで前記の構成によるワイヤドツト印字ヘッドにおけ
る一回動部の動作を簡単に説明する。

まず、消磁コイル１２を励磁していないとき、永久磁石
９の磁束は第二ヨーク８＝＋磁性スペーサ７＝：ｐｉ−
ヨーク６峙アーマチユア３悼コア１１吋ベース１０から
成る磁気回路を通り、これによってアーマチュア３とコ
ア１１との間に生じる磁気吸引力により、アーマチュア
３が板バネ４を撓ませながらコア１１に吸引される。

このとき、この吸引動作により印字ワイヤ１はレバー２
と共にベース１０側に変位し、その変位した位置を印字
ワイヤとレバー２の初期位置としている。

この状態から消磁コイル１２に通電して励磁すると、前
記永久磁石９の磁束が打ち消されてアーマチュア３がコ
ア１１の吸引力から解放され、これにより板バネ４が復
旧して、アーマチュア３がコア１１から離間動作する。

このアーマチュア３の離間動作によりレバー２と共に印
字ワイヤ１が駆動されて、印字ワイヤｌの先端がカバー
１３のガイド部先端から突出し、その突出した先端がイ
ンクリボン１４及び印字用媒体１５を介してプラテン１
６を打撃することで、印字用媒体１５にインクリボン１
４のインクがドツトとして転写される。

その後、印字ワイヤｌは打撃の反発力により突出方向と
逆の方向へ復帰動作を開始し、同時に消磁コイル１２へ
の通電が切られることにより、永久磁石９の磁束が前記
磁気回路を通ることで、再びアーマチュア３がコア１１
に吸引されると、印字ワイヤｌはレバー２と共に前記初
期位置に復帰する。

以上が一回動部における一回の印字動作であるが、実際
の印字においては印字データに応じて各可動部が選択的
に駆動され、印字用媒体１５にドツト構成の文字等が印
字される。

ところで、このようなワイヤドツト印字ヘッドにおいて
従来の可動部は、印字の高速化を実現するため、一般に
高強度バネ材料として知られているマルエージング鋼や
エルジロイ等を前記レバー２の素材として用いると共に
、１〜５％ケイ素鋼やパーメンダ等のコバルト人高磁束
密度材料をアーマチュアの素材として用いることによっ
て軽量化を計り、このような素材によるレバー２の基部
とアーマチュア３の先端とを接合固着した構造としてい
るもので、この固着方法としてはロウ溶接が用いられる
。

一般にロウ溶接は、互いに固着する金属の融点より低い
融点を持つロウ材を用い、このロウ材の成分に互いに固
着する金属と同種乃至は親和性の強い成分を配合して、
このロウ材を無酸化雰囲気ガス中で溶融させることによ
り、ロウ材と固着する金属とを密着させ、接合強度を得
ている。

そのため、従来においては前記レバー２の基部とアーマ
チュア３の先端との接合固着には通常銀ロウ溶接が採用
され、更に高い強度が必要な場合にはレバー材料やアー
マチュア材料を適切に選択することにより銅ロウ溶接等
が行われる。

〔発明が解決しようとする問題点　〕

しかしながら上述した従来の技術では、印字動作におけ
る印字ワイヤのプラテン打撃時、及びコアのアーマチュ
ア再吸着時等に、これら印字ワイヤやレバー及びアーマ
チュアから成る可動部が衝撃を受けることによって、レ
バーとアーマチュアとの接合部に折れや剥がれが生じる
という問題があった。

その理由として、銀ロウ溶接ではフラックスが使用され
るので、そのフラックスによる接合部付近の酸化により
レバー材料の強度が劣化することが考えられる。また、
銅ロウ溶接されたものは、湿度の高い空気中や塩素、硫
黄を含んだ空気中で等で酸化され易く、これにより接合
部等が腐食し易くなって強度を劣化させることになる。

従って、これらのことが印字ヘッドの高信頼性を得る上
で大きな障害の一つとなっている。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
で、レバーとアーマチュアとの接合部の折れや剥がれを
防止できる信頼性の高いワイヤドツト印字ヘッドの可動
部の製造方法を実現することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段　］ 上述した目的を達成するため本発明は、レバーとアーマ
チュアの素材を、互いに同原子を含む金属あるいは拡散
し易い金属とし、レバー基部の接合部をアーマチュア先
端に設けた接合溝に嵌合させ、１１００℃以上でかつレ
バー及びアーマチュアの溶解温度未満の温度によって、
該レバーとアーマチュアとを真空中で熱処理することに
より、両者を拡散接合するものである。

〔作用］ 上述した手段による本発明は、レバーの基部をアーマチ
ュアに嵌合させて両者を拡散接合するため、従来のよう
なフラックスによる接合部付近の酸化によるレバー材料
の劣化や、接合部等の腐食による強度の劣化をなくすこ
とができる。

その結果、レバーとアーマチュアとの接合部の折れや剥
がれを防止でき、これにより充分な接合強度を有する信
頼性の高いワイヤドツト印字ヘッドの可動部の実現が可
能となる。

〔実施例〕

以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本発明により製造されるワイヤドツト印字ヘッ
ドの可動部の一例を示す分解斜視図で、図において１７
は印字ワイヤ、１８は先端に前記印字ワイヤ１７の基部
を固着したレバー　１９はアーマチュアであり、本実施
例はこのレバー１８とアーマチュア１９を、互いに同原
子を含む素材あるいは拡散し易い素材によってそれぞれ
形成すると共に、レバー１８の基部を接合部２０とし、
またアーマチュア１９の先端には接合部２ｏの形状に対
応する接合溝２１を設けて、この接合部２０と接合溝２
１とを嵌合させた上で両者を真空中で熱拡散により接合
した構造としている。

次にこのような構造とした可動部の製造方法について説
明する。

一般に拡散接合においては同原子を含む素材同士を用い
るのが有効であり、この条件を満たすため、本実施例で
はレバー１８及びアーマチュア１９の素材の組み合わせ
を以下のようにする。

まず、同原子として鉄を含む組み合わせでは、レバー１
８の素材としてＳＫ鋼を用い、アーマチュア１９の素材
として１〜５％ケイ素鋼を用いるものとする。

また、同原子としてコバルトを含む組み合わせにでは、
レバー１日の素材としてマルエージング鋼、チタン合金
、またはエルジロイ等を用い、アーマチュア１９の素材
としてパーメンダ等のコバル１−入り高密度磁束材料を
用いるものとする。

このような素材により形成したレバー１８の接合部２０
の面と、アーマチュア１９の接合溝２１の内面をそれぞ
れできるだけ平らになるように研磨し、そしてこのレバ
ー１８の接合部２０をアーマチュア１９の接合溝２１に
押し込んで嵌合させる。

このときの接合部２０が接合溝２１から受ける圧力は、
ここでは０．３〜０．５　ｋｇ　ｆ　／ｃｔ程度になる
ように予め設計した。

その後、接合部２０と接合溝２１とを嵌合させたレバー
１８とアーマチュア１９を真空度を１×１０−　Ｔｏｒ
ｒとした真空炉内に入れ、１１００°Ｃ以上の温度でで
約５時間熱処理を行うことにより、レバー１８とアーマ
チュア１９とを前記接合部２０と接合溝２１の嵌合部で
拡散接合する。但し、温度はレバー１８及びアーマチュ
ア１９に対して溶解温度未満までである。

次に、本実施例による可動部の試作及び耐久試験結果に
ついて述べる。

■、レバー１８：ＳＫ鋼　　アーマチュア】９：１％ケ
イ素鋼 ■、レバー１８：マルエージング鋼　　アーマチュア１
９：パーメンダ の組み合わせについて、それぞれ銀ロウ溶接と熱拡散に
より可動部を製造し、その可動部を第２図に示したワイ
ヤドツト印字ヘッドに組み込み、インパクトプリンタ上
で印字ワイヤ１７とプラテン１６との間のプラテンギャ
ップを０．３５ミリメートルに設定して、連続的に印字
動作させた。

このときのレバー１８とアーマチュア１９の接合部にお
ける折れや剥がれ等の障害発生の状況、つまり接合部の
強度を第３図及び第４図示す。

ここで第３図は前記■の組み合わせの場合、また第４図
は前記■の組み合わせの場合を示し、この両図において
横軸は印字をスタートさせてからの合計の印字ドツト数
であり、継軸は接合部の障害積算件数である。

また、図中の○は銀ロウ溶接による可動部、口と△と・
は熱拡散による可動部で、その熱拡散の処理温度は、口
が９００°Ｃ１△が１１００°ｃ１更に・が１３００°
Ｃの場合である。

このように熱処理温度を定めたのは、真空炉が安定して
温度を保つことができる温度を考慮したためである。

この図から明らかなように、前記■の組み合わせにおい
て、９００　”Ｃの温度で熱拡散したちは銀ロウ溶接に
よるものよりも障害積算件数が上回るものの、１１００
°Ｃ及び１３００°Ｃで熱拡散したものは銀ロウ溶接に
よるものよりも障害積算件数が低く、特に１３００°Ｃ
で熱拡散したものは銀ロウ溶接によるものよりもかなり
低いという結果が得られ、また■の組み合わせについて
も同様の結果が得られた。

尚、熱処理時間は前記■と■のいずれの組み合わせの場
合も約５時間とした。この熱処理時間による接合強度の
変化も充分考えられるが、今回の実験により１１００″
Ｃで約５時間熱処理を行えば、恨ロウ溶接よりも充分大
きい接合強度を持つ可動部を実現できることが確認され
た。

第５図は接合部２０が接合溝２１から受ける圧力を変え
た場合の接合部２０の強度を示す説明図であり、ここで
はレバー１８とアーマチュア１９は■の組み合わせのも
のを用いた。

上述した実施例では接合部２０が接合溝２１から受ける
圧力を０．３〜０．５　ｋｇ　ｆ　／　ｃｆｆｌ程度に
なるように設定したが、この図に見られるように前記圧
力を０．５ｋｇｆ／ｃＩＩＩ以上（本図では０．７　ｋ
ｇ　ｆ　／ｃｆｆｌ）にした場合、０．３〜０．５　ｋ
ｇ　ｆ　／ｃｉ程度の場合と比べて障害発生は低いとい
う結果が得られ、従って前記圧力は０．３　ｋｇ　ｆ　
／　ｃ＋ｆ１以上であればよいことが確認された。

また、第６図は真空炉内の真空度を変えた場合の接合部
２０の強度を示す説明図であり、ここでもレバー１８と
アーマチュア１９は■の組み合わせのものを用い、上述
した実施例における真空度Ｉ　Ｘ　Ｉ　Ｑｌ、。、、、
、よりも真空度を落とした場合と、上げた場合の例をそ
れぞれ示している。

この図に見られるように、真空度をｌＸｌ０−３７゜、
、、に落とした場合、及びｌＸｌ０−’Ｔ。ｒｒ以上に
上げた場合のいずれもＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒの真空
度の場合とほぼ同様の結果が得られ、従って真空炉内の
真空度はｌＸｌ０−３７゜ｒ、以上であればよいことが
確認された。

尚、本発明は上述した銀ロウ接合のみでなく、銅ロウ接
合によりレバーの基部とアーマチュアの先端とを固着す
る可動部に対しても同様の結果が得られることは無論で
ある。

また、上述した実施例ではレバーとアーマチュアの素材
として互いに同原子を含む金属を用いた場合を例にして
説明したが、互いに拡散し易い金属を素材として用いる
ことも可能である。

この場合の金属素材としては、レバーとして前記ＳＫ鋼
やマルエージング鋼を用い、またアーマチュアとしては
例えばＮｉを主成分とする高６１１性材料（７９％Ｎｉ
、５％Ｍｏ、１６％Ｆｅ）を用いることが考えられる。

ｎｌ記ｓＫ鋼２マルエージング鋼はＦｅを主成分とする
もので、このＦｅの融点は〜１５３５°Ｃ１また前記高
磁性材料の主成分であるＮ１は〜１４５５°Ｃである。

そしてＦｅ−Ｎｉの拡散係数りは１１００°Ｃの温度で
、 Ｄ＝１．３ＸＩ　Ｌ１２　［ｍ２／ｓ］であり、従って
適当な真空度を選んで真空炉中で前記金属素材によるレ
バーとアーマチュアを１１００°Ｃい以上でかつ素材の
溶解温度未満の温度で熱処理すれば上記実施例を同様に
接合することができる。

［発明の効果　］ 以上説明したように本発明は、レバーの基部をアーマチ
ュア先端の接合溝に嵌合させて両者を真空中で一定範囲
内の温度により拡散接合するため、従来のようなフラッ
クスによる接合部付近の酸化によるレバー材料の劣化や
、接合部等の腐食による強度の劣化をなくすことができ
、これによりレバーとアーマチュアとの接合部の折れや
剥がれを防止できるので、充分な接合強度を有する信頼
性の高いワイヤドツト印字ヘッドの可動部の実現が可能
になるという効果が得られる。

また、チタン合金は恨ロウ溶接が困難であるという理由
から今まであまり用いられなかったが、本発明では熱拡
散にレバーとアーマチュアを接合するため、チタン合金
をレバーとアーマチュアの素材として使用することがで
き、これによりチタン合金の強靭性、高耐食性を生かし
た可動部の製造も可能になるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により製造されるワイヤドツト印字ヘッ
ドの可動部の一例を示す分解斜視図、第２図はワイヤド
ツト印字ヘッドの側面図、第３図は実験によるロウ接合
と拡散接合における接合部の強度・を示す説明図、第４
図は同じく実験によるロウ接合と拡散接合における接合
部の強度を示す説明図、第５図は接合部が接合溝から受
ける圧力を変えた場合の接合部の強度を示す実験結果の
説明図、第６図は真空炉内の真空度を変えた場合の接合
部の強度を示す実験結果の説明図である。 ４：仮バネ　　　　　　９；永久磁石 １１：コア　　　　　　１２：ン肖石荘コイル１７：印
字ワイヤ　　　１８ニレバー １９：アーマチュア　　２０：接合部 ２１：接合溝 １８レバー 本発明の一実施例を示す分Ｍ斜視図 絨　１　国 ワイヤドラ ト印字ヘン ドの側面図 鴫 ■レバー：マルエージング鋼 ア マチュア：パーメンダの時 印字ドツト数（刈０　回） ０銀ロウ接合 口拡散接合（９００℃） Δ拡散接合（１１００℃） ９拡散接合（＋３１ＪＯ℃） 実験による接合部の強度を示す説明図 輸 国 ■レバー：８１（鋼 アーマチュア：１％ケイ素鋼の時 印字ドツト数（×１０ 回） ０銀ロウ接合 口拡散接合（９１ＪＵｔ：　） Δ拡散接合（１１００℃） ・拡散接合（１３ｔ）０℃） 実験による接合部の強度を示す説明図 袖 国 レバー：ＳＫ鋼 アーマチュア：１％ケイ素鋼 拡散接合（１１００Ｏｃ） 印字ドツト数１．６Ｘ１０　（回） 接合部が受けた圧力を変えた場合の結果を示す説明し１
嫡 国

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、先端に印字ワイヤを取り付けるレバーと板バネに支
   持されるアーマチュアの素材を、互いに同原子を含む金
   属あるいは拡散し易い金属とし、レバー基部の接合部を
   アーマチュア先端に設けた接合溝に嵌合させ、 １１００℃以上でかつレバー及びアーマチュアの溶解温
   度未満の温度によって、該レバーとアーマチュアとを真
   空中で熱処理することにより、両者を拡散接合すること
   を特徴とするワイヤドット印字ヘッドの可動部の製造方
   法。