JPH03109280A - プリンタ用印字ヘツド軸受 - 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、データ通信機器のプリンタ用印字ヘッド軸受
に係り、特に耐摩耗性に優れたドツトプリンタ用印字ヘ
ッド軸受に関する。

〔従来の技術〕

データ通信機器の端末プリンタは、従来より活字をタイ
プするいわゆるタイププリンタが用いられているが、こ
の方式では印字速度が精々１５〜２０字／秒であって、
近年のデータ処理の高速化への要求を満たすことができ
ない。

この問題点を解決するために端末プリンタとしてドツト
方式を採用することにより一応の高速化が可能となった
。しかし、ドツトプリンタの高密度化が要求されている
が、それを案内する従来の軸受材料では、軸受の破損及
び摩耗から短い期間に印字品質が悪くなることが判った
。

従来の材料は、一般にワイヤーはタングステン、軸受が
ルビーあるいは工具鋼である。

第１図により印字ヘッド部の作動状況を説明する。サー
ボモータ１とアマチュア２の作用により、プリントワイ
ヤ３をその一端に付着された先端部材４を介して打撃す
る。先端部材４は、スプリング５が設けられ１元の位置
に戻るようになっている。ワイヤー３はガイド６に案内
されて印字ヘッド軸受７に支承されインクリボン８を介
して紙９に刻印するものである。印字ヘッド軸受７は１
通常短冊上を有しており、その寸法は印字範囲の関係か
らほぼ決まっている。また軸受には、ワイヤーを通すた
めにワイヤー本数に見合った微小な孔が設けられる。孔
の径は通常０．３０から０．３５閣である。

〔発明が解決しようとする課題〕

かくの如くドツトプリンタの印字ヘッド部は、ワイヤー
３の往復運動を印字ヘッド軸受７により案内し、任意の
印字をするものであって、この際ワイヤー３は場合によ
っては衝撃的運動もする。

印字ヘッド軸受７は前記の如〈従来ルビーや工具鋼で作
られていたが、ワイヤー３の本数を増加して印字品質を
向上させようとすれば、当然ワイヤー間隔が狭くなるの
で、ワイヤー３を支承する軸受の穴部が破損し、印字品
質を悪化するのみならず機器の機能をも著しく低下する
原因となる。

本発明の目的は、熱膨張係数５　Ｘ　Ｉ　Ｏ−８／’Ｃ
以下、密度５ｇ／ａｉ？以下のセラミックス軸受、特に
多孔質セラミックス軸受とすることにより、ワイヤーガ
イドをスムーズに行うと共に破損を防止し、かつ耐摩耗
性、耐腐蝕性、高速回転性に優れたプリンタ用印字ヘッ
ド軸受を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、炭化物、窒化物、酸窒化物、酸化物、ホウ
化物の少なくとも一種以上の無機化合物から成り、密度
５ｇ／ｃｍ３以下の多孔質セラミックスでプリンタのプ
リントワイヤを案内する印字ヘッド軸受を構成すること
により達成される。

特に、第２図に示すように多孔質のセラミックス中に潤
滑剤を含浸させて使用すると極めて優れた耐摩耗性軸受
が得られる。また、気孔率が３０％を越えると、摩耗量
が急激に多くなっていることが判る。また、気孔率５％
より少ないと摩耗量が若干多くなっている。この理由は
、適当な気孔量を有することにより、この気孔が保油効
果をもたらし、油膜を形成するため潤滑効果によりかじ
りが発生せず、耐摩耗性に優れるためである。気孔率が
３０％より多くなると、粒子間の機械的強度が低下する
ために摩耗量が多くなる。したがって本発明において、
軸受を気孔率５〜３０％の気孔を持つセラミックス焼結
体とすることにより、耐摩耗性に優れたプリンタ用印字
ヘッド軸受が得られる。

またこの気孔にフラン樹脂などの固体潤滑剤や樹脂、油
、フッ素オイル、グリースなどを含浸することによって
も耐摩耗性に優れ、焼き付きが生じず、摩擦係数が小さ
くできる。

本発明において、炭化物、窒化物、酸窒化物。

酸化物、ホウ化物の少なくとも一種以上、特にＳｉＣ，
ＳｉａＮ＊、ＳｉｚＮｚＯ，ＳｉＯｚ＊ＳｉＡｎＯＮ、
ＺｒＣ，Ｚｒ０ｚ、ＺｒＢｚ＊Ｔｉ０ｚ、ＴｉＮ、Ｔｉ
　Ｂａｙ　Ｃｒａ（、ｙ、Ｃｒ２Ｎ。

ＷＣ，ＶＮ、ＡＱｚＯｓＡＱＮ、ＢｅＯ，ＵＣ。

ＢＮ、ＴａＮ、ＴａＣ，ＣｅＣｚの少なくとも一種以上
から成り、密度５ｇ／ａｌ以下、気孔率５がら３０％の
多孔質のセラミックス製軸受とすることが好ましい、該
セラミックスは、従来の金属に比較して特に耐腐食性に
優れるからである。

金属粉末には、周期表■族、■族、■族、■族及び■族
の金属、特にＴｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ。

Ｔａ、Ｃｒ、Ｃｅ、Ｇｏ、Ｍｎ、Ｈｆ＋　Ｗｅ　Ｍｏｐ
ＡａｖＳｘの少なくとも一種以上のもめを用いることが
できる。

印字ヘッド軸受が作動すると慣性力が必ず発生する。本
発明では、密度５ｇ／ｃｍ３以下のセラミックスとする
ことにより軽量化が計れ、慣性力を従来の金属製品に比
較して１／２から１／３まで小さくできる。これにより
、高速印刷が可能であることが発明者らの実験によって
判った。

上記目的は、摺動面を平均粒径１００μｍ以下の炭化物
、酸化物、窒化物、酸窒化物の少なくとも一種の無機化
合物と平均粒径が該無機化合物より小さいＳｉｓＮｉ、
及び気孔量が５から３０ｖｏｌ％、最大気孔径が３０μ
ｍ以下の気孔で構成されたセラミックスとし、該気孔中
及びＳｉｓＮ４部の表面上に油、グリース、樹脂、固体
潤滑剤のうち少なくとも一種以上を含浸及び／又は付着
させることにより達成される。

本発明は、第４図に示すように、平均粒径１００μｍ以
下の炭化物、酸化物、窒化物、酸窒化物の少なくとも一
種の無機化合物、平均粒径が該無機化合物より小さいＳ
ｉａＮｉ、及び気孔量が８から４０ｖＯＱ％、最大気孔
径が３０μｍ以下の気孔からなり、平均粒径が該無機化
合物より小さいＳｉａＮ４２２粒子間の微小な気孔中に
２４のように該気孔中及びＳｉａＮ＊部の表面上に油な
どを含浸及び／又は付着させることにより達成される。

なぜなら、摺動により２４の油などが、摺動面を支える
１の無機化合物粒子上に広がり摺動特性を高めると共に
、油などを保持する微小気孔部分が存在することにより
、保持性をも高めることができることが発明者らによっ
て判ったからである。

ここで２２のＳｉａＮ＊粒子の大きさは、２１の該無機
化合物粒子より小さくなければならない。

ＳｉａＮ＊粒子の粒径が該無機化合物粒子の粒径以上に
なると潤滑剤の脱落率が高くなると共に急激に摩耗する
ことが判ったからである。これは、２２のＳｉａＮ＊粒
子が２１の該粒子より大きいと気孔中及びＳｉａＮ４粒
子表面上での油などとの接触面積が小さくなるために保
持効果が悪くなるためである。特に、ＳｉａＮ４粒子の
平均粒径は。

０．２〜５μｍの範囲にあると最も潤滑剤の保持性に優
れる。

第４図の無機化合物粒子２１とＳｉａＮ＋粒子２２の摺
動面は平滑あるいは、ラッピング加工により、ＳｉａＮ
４粒子番号２２をＯ，１μｍ　から１μｍ程度凹にする
とさらに潤滑剤の保持性を高めることが可能である。こ
の凹部があると潤滑剤が溜り潤滑効果をより向上できる
。

特に本発明においては、ＳｉａＮ４粒子２２は、無機化
合物と金属Ｓｉ粉末の成形体を窒化反応させて生成した
ＳｉａＮ＋粒子とするのが好ましい。

なぜなら、これによって生成したＳｉａＮ４粒子は３μ
ｍ以下の均一微細であり、気孔径も３０μｍ以下のもの
が容易に得られるからである。またこの方法では、該気
孔中に直径１μｍ以下の窒化物ボイスカーが生成し、気
孔中の物質との接触面積が増加し、油などの保持性をさ
らに高めることができ、耐摩耗性に優れるとともに、潤
滑剤の脱落による汚染を防止できる。

本発明においても、無機化合物は、硬度の大きいＳｉＣ
，ＴｉＮ、ＴｉＣ，ＺｒＮ、ＺｒＣの少なくとも一種と
するのが好ましい、なぜなら、第１図の番号２１の粒子
が主に摺動相手材を支えるので耐摩耗性に優れた材料が
良いためである。また、ＳｉＣ，ＴｉＮ、ＴｉＣ，Ｚｒ
Ｎは、金属Ｓｉから生成してできたＳｉｓＮａとの共有
結合性が良いために結合力が極めて強く、粒子の脱落が
生じにくいからである。

本発明において、無機化合物の平均粒径は０．５から１
００μｍとするのが好ましい。なぜなら。

０．５μｍより小さいと無機化合物が脱落しやすくなる
からである。また１００μｍより大きいと粒子の脱落が
生じやすくなり汚染の元になるからである。特に５から
２０ｐｍとすると相手材を支えるのに有効であり、粒子
の脱落防止に最適である。また同様にボイス力を使用す
ることもできる。

ここで、粘度４００センチポアズ以上の油にグラファイ
ト、二硫化モリブデン、二硫化タングシテン、二硫化チ
タン、ＢＮ、フッ素樹脂、二硫化テルル、二硫化セレン
、水酸化バリウム、塩化鉄。

ヨウ化銀、タルク、ホウ砂、カオリン、酸化鉛。

バーミュライト、パラフィンワックス、ステアリン酸、
Ｆａ−Ｍｎリン酸鉛などの少なくとも一種以上の固体潤
滑剤が混合されている潤滑剤を使用することもできる。

なぜなら、油単体であると高温状態で長期間の使用中に
油切れ状態になる可能性があるが、油と固体潤滑剤の混
合物であるとその心配がなく信頼性、耐久性に優れるか
らである。

本発明においても、金属Ｓｉ粉末と、炭化物。

窒化物、酸窒化物、酸化物、ホウ化物の少なくとも一種
以上の粉末から成る成形体を窒化して構成された多孔質
のＳｉｊＮ＋結合セラミックスであるセラミックス製の
軸受とするのが好ましい、該成形体を窒化して得られる
ＳｉａＮ＋結合セラミックスで軸受を製造することによ
り、焼結時の寸法変化率が１％以内、小さいものでは０
．１％以内で焼結体を得ることができ、複雑形状の軸受
を殆ど加工することなく製造可能である。

本発明において、金属Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末から成る成
形体を窒化して構成された多孔質Ｓｉ　３Ｎ４結合Ｓｉ
Ｃセラミックスであるセラミックス製軸受とするのが好
ましい、該成形体を窒化して得られるＳｉａＮ４結合Ｓ
ｉＣセラミックスで軸受を製造することにより、焼結時
の寸法変化率が０．１％以内で焼結体を得ることができ
、複雑形状の軸受を殆ど加工することなく製造可能であ
る。ＳｉＣは熱膨張係数が小さく、耐腐食性、熱伝導性
、耐摩耗性に優れ、ＳｉａＮ＋は熱膨張係数が小さく、
耐腐食性に優れルセラミックスであり好適である。

特にそのセラミックスがＳｉＣ粒子及び／又はウィスカ
をＳｉａＮ＋粒子及びウィスカで互いに固結させたセラ
ミックス焼結体とすることが好ましい、これにより、気
孔率５〜３０％、気孔径１００μｍ以下の開気孔を持つ
焼結体が得られ。

本発明において、ＳｉＣ，ＳｉａＮ４及び気孔で構成さ
れたセラミックスに含まれるＳｉＣは金属Ｓｉ粉末から
生成したＳｉｓＮａなどの粒子またはウィスカより大き
い方が耐摩耗性、耐熱衝撃性に優れており、特に、耐熱
衝撃性は複合セラミックスであるために同じ気孔率を持
ち他のセラミックスに比較して優れている。

本発明において、炭化物、窒化物、酸窒化物。

酸化物、ホウ化物粒子の平均粒径は１００μｍ以下、炭
化物、窒化物、酸窒化物、酸化物、ホウ化物ウィスカの
平均アクペクト比は２００以下、平均長２００μｍ以下
とするのが好ましい。なぜなら、それ以外では原料の混
合が難しく、分散が不均一になり機械的強度が低下する
ためである。

本発明により、金属ワイヤーと軸受部との摩耗が極小化
できたため、金属ワイヤーを細く出来るなどにより、ド
ツトマトリックスを２４Ｘ２４マトリックス以上、例え
ば３０Ｘ３０のドツトマトリックスでも適用可能である
。

〔作用〕

本発明では、プリンタ用印字ヘッド軸受に多孔質セラミ
ックスを用いることにより、耐摩耗性を大幅に向上でき
ると共に軽量化が計れる。また非磁性かつ導電性を付与
することも可能である。このためデータ通信機器の印字
品質の向上、印字速度の高速化が可能である。

以下５本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されない。

〔実施例〕

実施例１〜３ Ｈａ　１　；　Ｓ　ｉ　Ｃ粉末９５ｗｔ％とＡＩＮ粉末
５ｗｔ％から製造される常圧焼結Ｓｉセラミックス（熱
膨張係数３Ｘ１０−６℃″″１、気孔率１０％密度３．
４ｇ／ｃｍ３）により印字ヘッド軸受を作製した。

Ｎａ２　；　ＳｉｓＮｔ粉末９５ｗｔ／％とＡＩＮ粉末
２ｗｔ％とＹｚＯａ３ｗｔ％から製造される常圧焼結５
１８Ｎ４セラミツクス（熱膨張係数４　Ｘ　１０−”Ｃ
−”気孔率５％、密度３．３ｇ／ｃｊ）により印字ヘッ
ド軸受作製した。Ｎα３；Ｔｉ粉末５０ｗｔ％とＴｉＮ
粉末５０ｗｔ％から製造されるＴ　ｉ　Ｎ結合ＴｉＮＴ
ｉＮセラミックス（熱膨張係数７．２２ｘｌ□″″Ｂ−
Ｃ−１，気孔率２５％、密度４．１ｇ／ｃｍ３）により
印字ヘッド軸受作製した。そして、従来の工具鋼軸受や
気孔率１％の緻密質ＳｉａＮａを用いた場合との耐摩耗
性（印字回数：１０８回）の比較を行った。

ワイヤーにはタングステンを使用した。その結果を第３
図に示す、これより、従来の工具鋼や緻密質ＳｉａＮ４
に比較して本発明品は耐摩耗性に優れていることが確認
できた。

実施例４ 平均粒径０．９μｍの金属Ｓｉ粉数６０重量部と平均粒
径１６μｍのα−３ｉＣ粉末４０重量部をメタノールと
一緒にボットミルで混合、乾燥した後、ポリエチレン系
ワックスを９重量部添加して、１５０℃で加圧ニーダを
用いて５時間混練した。そして混合物を粉砕し、１５０
℃、　１０００ｋｇ／ｃｍ３の条件で印字ヘッド軸受の
形状をした金型で成形した。成形体のワックス分を除去
した後、窒素ガス中１３８０℃まで段階的に長時間かけ
て加熱処理し、焼結体を得た。この時の成形体から焼結
体への寸法変化率０．１％　と小さく寸法精度に優れた
ものが得られた。焼結体の気孔率は１０％、気孔径２０
μｍ以下であった。このセラミックス軸受を用いて耐摩
耗試験（印字回数：１０３）した結果、タングステンワ
イヤー及び軸受の摩耗量が２μｍ以下と極めて耐摩耗性
に優れていることが判った。

実施例５ 平均粒径０．９μｍの金属Ｓｉ粉末と平均粒径２μｍの
ＴｉＮ粉末の各種配合比からなる原料を用いて、メタノ
ールと一緒にポットミルで混合、乾燥した後、ポリエチ
レン系ワックスを５から１３重量部添加して、１５０℃
で加圧ニーダを用いて５時間混練した。そして混合物を
粉砕し、１５０℃、１０００ｋｇ／ｃｍ３の条件で印字
ヘッド軸受の形状をした金型で成形した。成形体のワッ
クス分を除去した後、窒素ガス中１３８０℃まで段階的
に長時間かけて加熱処理した。このような方法により気
孔率の異なる印字ヘッド軸受を作製した。ここで、この
時の成形体から焼結体への寸法変化率０．２％　と以下
小さく寸法精度に優れたものが得られた。この気孔にフ
ッ素オイルを含浸した６焼結体の気孔率と印字回数１０
８回後の摩耗量の関係を第２図に示す、これより、気孔
率３０％以上になると摩耗量が急激に多くなることが判
る。特に、気孔率５から２０％が耐摩耗性に優れている
ことが判った。

実施例６ 実施例４で得られた印字ヘッド軸受の気孔部にフッ素油
を含浸した。そして同様に耐摩耗試験をした結果、タン
グステンワイヤー及び軸受の印字回数１０８回後の摩耗
量が１μｍ以下と極めて耐摩耗性に優れていることが判
った０本発明品は、気孔部に含浸された油が潤滑効果を
もたらすために摩耗が生じず、ドライの状態でも良好で
あった。

これにより信頼性を大きく向上させることができた。油
の代わりに固体潤滑剤、フッ素樹脂、グリース含浸して
も同様な効果が得られる。

〔発明の効果〕

セラミックス製印字ヘッド軸受を使用することにより、
従来の無い耐摩耗性、高速印字性、印字品質、耐腐蝕性
に優れたドツトプリンター装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のデータ通信機器のドツト
プリンタの印字ヘッド部の説明図、第２図は１本発明の
セラミックス軸受の気孔率と摩耗量の説明図、第３図は
本発明による軸受と従来の軸受の実機による摩耗試験結
果の説明図、第４図は本発明の多孔質セラミックスの一
例の断面図である。 １・・・サーボモータ、２・・・アーマチュウ、３・・
・プリントワイヤー、４・・・先端部材、５・・・スプ
リング、６・・・ガイド、７・・・印字ヘッド軸受、８
・・・インクリボン、９・・・紙、２１・・・無機化合
物、２２・・・ＳｉｓＮ＋、第１ｆｆｌ 第３図 第２図 り（］し４４年ｖｏ見％、）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭化物、窒化物、酸窒化物、酸化物、ホウ化物の少
   なくとも一種以上の無機化合物から成り、密度５ｇ／ｃ
   ｍ＾３以下、気孔率５から３０％の多孔質のセラミック
   スでプリンタのプリントワイヤを案内する印字ヘッド軸
   受を構成してなることを特徴とするプリンタ用印字ヘッ
   ド軸受。 ２、炭化物、窒化物、酸窒化物、酸化物、ホウ化物の少
   なくとも一種以上の無機化合物から成り、密度５ｇ／ｃ
   ｍ＾３以下、気孔率５から３０％の多孔質の反応焼結セ
   ラミックスでプリンタのプリントワイヤを案内する印字
   ヘッド軸受を構成してなることを特徴とするプリンタ用
   印字ヘッド軸受。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、金属
   粉末と、炭化物、窒化物、酸窒化物、酸化物、ホウ化物
   の少なくとも一種以上の無機化合物の粉末から成る成形
   体を窒化して構成された密度５ｇ／ｃｍ＾３以下、気孔
   率５から３０％の多孔質の金属窒化物結合セラミックス
   でプリンタのプリントワイヤを案内する印字ヘッド軸受
   を構成してなることを特徴とするプリンタ用印字ヘッド
   軸受。 ４、特許請求の範囲第１項または第２項において、金属
   Ｓｉ粉末と、炭化物、窒化物、酸窒化物、酸化物、ホウ
   化物の少なくとも一種以上の無機化合物の粉末から成る
   成形体を窒化して構成された密度５ｇ／ｃｍ＾３以下、
   気孔率５から３０％の多孔質のＳｉ＿３Ｎ＿４結合セラ
   ミックスでプリンタのプリントワイヤを案内する印字ヘ
   ッド軸受を構成してなることを特徴とするプリンタ用印
   字ヘッド軸受。 ５、摺動面が、平均粒径１００μｍ以下の炭化物、窒化
   物、酸窒化物の少なくとも一種の無機化合物と平均粒径
   が該無機化合物より小さいＳｉ＿３Ｎ＿４、及び気孔量
   が５から３０ｖｏｌ％最大気孔径が３０μｍ以下の気孔
   、密度５ｇ／ｃｍ＾３以下、で構成されたセラミックス
   から成り、該気孔中及びＳｉ＿３Ｎ＿４部の表面上に油
   、グリース、樹脂、固体潤滑剤のうち少なくとも一種以
   上を含浸及び／又は付着させたことを特徴とするプリン
   タ用印字ヘッド軸受。 ６、摺動面が平均粒径が１００μｍ以下の炭化物、酸化
   物、酸窒化物の少なくとも一種の無機化合物と金属Ｓｉ
   粉末からなる成形体を窒化して得られる平均粒径が該無
   機化合物より小さいＳｉ＿３Ｎ＿４で反応結合した。気
   孔量が５から３０ｖｏｌ％、最大気孔径が３０μｍ以下
   の気孔、密度５ｇ／ｃｍ＾３以下、でセラミックスを構
   成し、該気孔中及びＳｉ＿３Ｎ＿４部の表面上に油、グ
   リース、樹脂、固体潤滑剤のうち少なくとも一種以上を
   含浸及び／又は付着させたことを特徴とするプリンタ用
   印字ヘッド軸受。 ７、特許請求の範囲第３、第４、または第６項において
   、金属Ｓｉ粉末とＳｉＣ粉末から成る成形体を窒化して
   構成された密度３ｇ／ｃｍ＾３以下、気孔率５から３０
   ％の多孔質のＳｉ＿３Ｎ＿４結合ＳｉＣセラミックスで
   プリンタのプリントワイヤを案内する印字ヘッド軸受を
   構成してなることを特徴とするプリンタ用印字ヘッド軸
   受。 ８、特許請求の範囲第１項ないし第４項において、多孔
   質のセラミックス内に固体潤滑剤、油、グリース、樹脂
   が含浸されていることを特徴とするプリンタ用印字ヘッ
   ド軸受。 ９、特許請求の範囲第１項ないし第８項に記載されてい
   る、プリンタ用印字ヘッド軸受を装備していることを特
   徴とするドットプリンタ装置。