JPH0474840A - プリントワイヤおよびその製造方法 - 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、ドツトプリンタのプリントワイヤおよびその
製造方法に関する。

［従来の技術］ ドツトプリンタのプリントワイヤーには、要求特性とし
て、摩耗性を有するとともに強い靭性を有し、且つ印字
インクに対して耐腐食性を有することが必要とされる。

この様な要求特性を満たすプリントワイヤの合金材料と
しては、モリブデン、タングステン、ＷＣや特に耐摩耗
性に優れたＷ　Ｃ−Ｃｏ系超硬合金か使用されることが
多い。この様な材料によって構成されたプリントワイヤ
は、印字時の衝撃に耐える二とができるため、印字速度
を大きくてきるとともに、鮮明に印字ができる。

５発明か解決しようとする課８］ しかし、データ処理の高速化が求められ、また、従来主
流であった英字かカナに代わた結果、漢字のしかも複雑
な字画のものをより鮮明にプリントすることに対する要
求も強い。この要求に応える為には、プリントワイヤを
多数本にしなければならず、しかもそのワイヤの本数に
対応した数の作動機構か必要となるため、上記したタン
グステン等のように、比重の大きい材料によって形成さ
れたプリントワイヤを用いた場合、印字ヘッド全体が大
型化し、重量も増加するため、印字速度の高速化の要求
には応えられないという問題が発生している。また、印
字の鮮明度に加えて、印字用紙との相性ならびに、各社
独自の字体の微妙な差を得るためのリボンインクも多様
化してきており、ワイヤの耐食性の基準も厳しくなって
来ている。

しかしなから、上記した重量の面および耐食性の面て、
Ｗ、ＷＣ，Ｍｏ材料等はプリントワイヤ材料に不適であ
る。このような状況のもとに、軽量で耐衝撃性のあるプ
リントワイヤの開発が待たれていた。軽量且つ耐衝撃性
の強い材料として、炭化物析出硬化型Ｃｏ合金（ＤＣｏ
ＣｒＡ、Ｂ・・ＪＩＳ　　２Ｂ２５１による）かある。

この炭化物析出硬化型Ｃｏ合金は、硬度もあり、ヤング
率も優れている材質であり、Ｃｏ−Ｃｒ合金マトソクス
中に炭化物が析出した組織を有しており、非常に硬く、
また、摩耗特性に優れていることか知られている。

従来、ＤＣｏＣｒＡ及びＢの鋳造材は塑性加工が困難で
従って線材は得られなかった。しかしこの炭化物析出硬
化型Ｃｏ合金は、急冷・凝固などの方法により金属組織
の微細化を図れば、通常の金属より加工度は小さいなが
らも、冷間加工、それも冷間線引きができることか判明
している。しかし、一般にこのような材料でも１■以下
の線弓きは困難であった。また、特性面においてもこの
ＤＣＣｏＣｒＡ、Ｂは塑性加工なしては、必要とされる
硬度は得られないという欠点かあった。

しかしながら、１０％前後の落し率て冷間線引きし、し
かも１〜２バス線引き後、焼鈍（アニル）処理（１１０
０〜１１５０℃の温度範囲で、１分／ａｖ）が必要であ
り、その製造工程が複雑であった。また、通常の冷間加
工によって、改善（硬度向上）されるものの、まだ不十
分て硬度、強度共により高めることが必要とされた。

そこで、本発明の第１の技術的課題は、軽量化できる合
金材料とプリントワイヤの製造方法を提供することにあ
る。

本発明の第２の技術的課題は、耐蝕性の極めて良好な合
金材料を使用したプリントワイヤおよびその製造方法を
提供することにある。

本発明の第３の技術的課題は、曲げ特性か少なくともＭ
ｏ合金より優れている炭化物析出硬化型Ｃｏ合金合金材
料を用いたプリントワイヤおよびその製造方法を提供す
ることにある。

本発明の第４の技術的課題は、ヤング率か２３０００に
達し、ハイスと同し程度あり、且つ硬さはＨｖかＷ、Ｍ
ｏ合金より優れた炭化物析出硬化型Ｃｏ合金材料を用い
たプリントワイヤおよびその製造方法を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、２５〜３５ｗｔ％Ｃｒ、３〜１０ｗｔ％Ｗ、
０．６〜１．５ｗｔ％Ｃ残部がＣｏと不可避の不純物か
らなる炭化物折用硬化型Ｃｏ合金において、析出した炭
化物の大きさか５μｍ以下で、表面の硬度がＨＶて７０
０〜８００、中心部の硬度がＨＶで６００〜６５０であ
ることを特徴とするプリントワイヤにある。

また、本発明は、２５〜３５ｗｔ％Ｃｒ、３〜ｌ　Ｑ　
ｗ　ｔ％Ｗ、０．６〜１．５ｗｔ％Ｃ１残部がＣｏと不
可避の不純物からなる合金のインゴットで凝固時の冷却
速度を１０２℃／　ｓ　ｅ　ｃ以下としたものを、最終
的に熱間線引き加工を経て、時効硬化させることによっ
てプリントワイヤを製造することを特徴とするプリント
ワイヤの製造方法にある。

更に、本発明は、前記プリントワイヤの製造方法におい
て、前記熱間線引き加工は、加工温度か８００〜１００
０℃、加工率か１５％以上であることを特徴とするプリ
ントワイヤの製造方法にある。

本発明は、前記プリントワイヤの製造方法において、前
記時効処理は５５０〜６５０℃の温度範囲で、１０〜９
０分間行われることを特徴とするプリントワイヤの製造
方法にある。

この時効処理は簡易的に行うには、線径か細いため、６
５０℃以上の高温、好ましくは６５０〜８００℃で１分
以内のような短時間で行うこともありうる。これは、必
ずしも十分な硬度は得られないが、短時間で高硬度化す
ることができる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

く試料の作製〉 第１表に示す素材を溶解法により素材を凝固させ直径２
０〜３０■φのインゴットとして用意した。この凝固時
の冷却速度は１０２℃／　ｓ　ｅ　ｃ以下である。その
後、このインゴットをスェージング法、次いで直径３Ｉ
ＩＩＩｌｌφよりダイス線引でいずれも熱間伸線加工を
行った。（このとき、ダイス毎の加工率はおよそ１５〜
２５９Ｑで行い、直径３ｍｍφに仕上げその後超硬ダイ
スを使用して、熱間伸線を行い、１．５ｍｍφまて仕上
げた。）特に１．直径１．５ｍｍφ以後は、第３表に示
す条件で加工を行った。（その加工率はおよそ１５〜２
５９ｏてあった。）線引きの完了したものは、仕様に応
じて直線加工後、５０ｍｍ程度の長さに切断した。時効
処理は、６００℃、６０分で行った。

得られた線材の密度、引張りの強さ、ヤング率、硬さを
測定した。その結果を第３表に示す。

本発明において、合金材料の比重の目標レベルは、従来
において望ましいとされる９以下とした（特開昭６０−
６７１６９号公報参照）。

合金脱炭を防ぐ為には、高い温度で線引をし、高温にさ
らされる時間を短縮する。更に、高硬度化するための時
効前の加工硬化を冷間線引き材よりも大きくとるために
、高温での線引およびその後の時効処理によりプリント
ワイヤとして優れる性能を有するものを得ることができ
る。上述のように、炭化物析出硬化型Ｃｏ合金を６００
℃〜８００℃に加熱しながら、線引することにより、１
０〜２５％の落とし率が得られることと、線弓しなから
ランニングアニールが可能となった（アニールは８５０
〜１０００℃）。特に、直径１．５１φ以下では、冷間
伸線は望むべくもないが、加工温度が４００〜９００℃
、速度が１〜５０ｍ／分、焼鈍温度が８００〜１０００
℃で３０秒以下の条件で線引きする事で、プリントワイ
ヤの求める０、２■■φ程度の細線にまで容易に加工で
きるようになった。

しかし、時効処理は必要であり、５５０℃〜６５０℃、
３０〜９０分の時効処理により硬度を保つことができる
。５５０℃未満では、時効の硬化はなく、しかも６５０
℃を越えることは、時効硬化は再び小さくなる。更に、
温度を上げても、処理時間を大幅に減ずれば、同様の効
果が期待できるが、安定性、再現性を鑑みれば、６００
℃で６０分間程度の時効処理が望ましい。この時効処理
により、第１表に示される本発明の実施例に係る合金は
表面部でＨｖ６３０〜７９０、中心部はＨＶで６００〜
６５０が確保される。

表面部が硬いのは曲げ強度を向上させるのはもちろん、
それ以外にプリント時において、摩耗が最も激しい表面
部の摩耗量を軽減し、また中心部の硬度が低いのは、ワ
イヤとして靭性を高めることに寄与している。

尚、本発明の実施例と同様の組成を有する合金材料を冷
間線引および焼鈍を繰り返し、ドツトピンの試作によっ
て、０．２φＩの線材を得た。しかし、この試作材は焼
鈍回数が多かった為、表面層の脱炭が激しく、また、時
効処理により硬度がＨｖで６００〜６７０とＷ、Ｍｏよ
りも高いもののまだ不十分であったためか、摩耗特性に
劣りプリントワイヤとしては、期待した効果が得られな
かった。

く荷重に対する曲げ特性〉 第１図は第３表に示す合金の荷重に対する曲げの特性を
示す図である。比較例として、第３表に記載された本発
明の実施例に係る合金材料以外の従来の合金材料につい
ても併記した。

第１図において、本発明の実施例に係る合金は、Ｍ　ｏ
材料よりもその降伏強度が大きいことがわかる。

く耐摩耗試験〉 次に本発明に係るプリントワイヤの耐摩耗性を試験する
ために、耐摩耗試験を行った。

その手順は、（１）セツティング、（２）研磨、（３）
測定である。以下に順をおって説明する。

（１）セツティング 第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明の実施
例に係るドツトワイヤー２０の耐摩耗試験方法のセツテ
ィングを順に示す図である。

第２図（ａ）は、内径５ｍｍ、長さ６０ｍｍのアルミバ
イブの束２１，２１．・・・に、第２図（ｂ）で示すよ
うなテスト用ドツトワイヤーを挿入して、第２図（Ｃ）
で示すように、両端を＃６０のサシドペーペ−２２，２
２−および超硬板２３，２３−を介して塩化ビニル製ケ
ース２４を設け、第２図（ｄ）に示すように、この塩化
ビニル製ケース２４間にガムテープを巻回して、隙間を
覆って、ポットを完成４６した。

（２）研磨 第３図（ａ）、（ｂ）は第２図（ａ）、（ｂ）。

（ｃ）、（ｄ）でセツティングされたポット２６の耐摩
耗試験の方法を示す図である。

第３図（ａ）に示すように、ポット２６には、ポット２
６外方の一点を支点３１とする円軌道３２を描いて振動
か加えられ、第３図（ｂ）に示すように、ポット２６に
は、ポット自身の中心軸回りおよびこの中心軸に交差す
る軸の回りに回転運動か加えられる。更に、第３図（ａ
）および（ｂ）に示すような１２００回転／回転速動の
他に、前後、左右、上下方向の振動が加わる。（３）耐
摩耗度の測定 以上の様な振動が加えられた後に、次のような測定が行
われる。まず、ポットから取り出されたドツトワイヤー
２０は、ベンゼンに浸され、超音波洗浄が１５分間行わ
れる。次に、化学天秤を用いて減量測定が行われる。さ
らに、投影機にて１００倍に拡大されてＲ値の測定が行
われる。

第４図は上記のように行われた第３表に示す合金の摩耗
試験の結果を示す図である。

第４図に示すように、本発明の実施例に係る合金線材の
Ｒ測定値は、曲線４１で表され、その初期摩耗量（５分
間以内）が曲線４２１曲線４４で示されるＷ、Ｍｏより
も少なく、５分を越える領域においては、その摩耗量は
曲線４２，４３，４４．４５で示されるＷ、　ハイス（
Ｆ）、Ｍｏ、超硬化型合金（ＷＣ−Ｃｏ）とほぼ変わり
ないことが判明した。

く耐食試験〉 次に本発明の実施例に係る合金線材および比較例に係る
合金線材に対する耐食試験について説明する。

耐食性を評価する方法は種々あるが、しかし、プリンタ
に用いるインクリボンの材質は、多岐に渡り、耐食性性
能の確証を得るには各々のインク材質に対し、評価が要
求されることになる。比較的金属材料の腐食との関係が
得られるとされる分極試験により第３表に示される合金
線材の比較を行った。その方法は、以下の通りである。

１％硫酸溶液にワイヤを浸し、動電位法により、−〇、
７Ｖ（飽和カロメル電極電位を基準）から（＋）側へ徐
々に変化させた時の電気の流れ（電流密度）および気泡
等の発生による反応性を観察し、その電位と電流密度の
関係について、第５図に示した。一般に、飽和カロメル
電極電位（Ｖ　ｖｓ　Ｓ、Ｃ，Ｅ　）を基準として、少
なくとも（＋）側において、電流密度が少なく、電位の
上昇によっても変化の少ないものが（傾斜の小さなもの
）が良いとされている。第５図から明らかなように、本
発明の実施例の合金が、Ｗ、Ｍｏおよびハイスに比較し
て最も優れていることが判明した。また、プリントワイ
ヤーとして避けることのできないロー付性については、
ＢＡｇ−４でも充分接合できた。しかも、さらに耐高温
性を向上させた場合には、電解または鉱酸等の酸処理に
より、酸化物層を除去するか、センタレス等により表面
研摩の後、ロー付けすれば良い。

以　　下　　余　　白 第　　１ 表 ［発明の効果］ 以上、説明したように、本発明によれば、密度９以下の
軽量プリントワイヤが得られる。

また、本発明によれば、耐蝕性の極めて良好なプリント
ワイヤが得られる。

更に、本発明によれば、曲げ特性が少なくともＭｏ合金
より優れているプリントワイヤが得られる。

また、本発明によれば、ヤング率が２３０００に達し、
ハイスと同じ程度あり、プリントワイヤとしては良好な
ものが得られる。

更に、本発明によれば、硬さはＨｖて表面７００〜８０
０．中心６００〜６５０のプリントワイヤが得られ、こ
れはＷ、Ｍｏ合金より優れている。

３図（ａ）、（ｂ）は第２図（ａ）、（ｂ）。

（ｃ）、（ｄ）でセツティングされたポットの研摩試験
をする方法を示す図、第４図は上記のように行われた第
３表に示す合金の摩耗試験の結果を示す図、第５図は１
％硫酸溶液にワイヤを浸し、動電位法により、−０，７
Ｖ（飽和カロメル電極電位を基準）から（＋）側へ徐々
に変化させた時の電気の流れ（電流密度）および気泡等
の発生による反応性を観察し、その電位と電流密度の関
係を示す図である。

図中、２０・・・ドツトワイヤー　２１・・アルミパイ
プ、２６・・・ポット、３１・・支点、３２・・円軌道
。

【図面の簡単な説明】

第１図は第３表に示す合金の荷重に対する曲げの特性を
示す図、第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）。 （ｄ）は本発明の実施例に係るドツトピン２０の耐摩耗
試験方法のセツティングを順に示す図、第第 図 変 位［ｍｍ］ ３１支声 第 ２図 （ｄ） （Ｃ） ３図 （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２５〜３５ｗｔ％Ｃｒ、３〜１０ｗｔ％Ｗ、０．６
   〜１．５ｗｔ％Ｃ残部がＣｏを含む炭化物析出硬化型Ｃ
   ｏ合金において、 析出した炭化物の大きさが５μｍ以下で、 表面の硬度がＨＶで７００〜８００、中心部の硬度がＨ
   Ｖで６００〜６５０であることを特徴とするプリントワ
   イヤ。 ２、２５〜３５ｗｔ％Ｃｒ、３〜１０ｗｔ％Ｗ、０．６
   〜１．５ｗｔ％Ｃ、残部がＣｏと不可避の不純物からな
   る合金のインゴットで凝固時の冷却速度を１０＾２℃／
   ｓｅｃ以下としたものを、最終的に熱間線引き加工を経
   て、時効硬化させることによってプリントワイヤを製造
   することを特徴とするプリントワイヤの製造方法。 ３、第２の請求項記載のプリントワイヤの製造方法にお
   いて、前記熱間線引き加工は、加工温度が８００〜１０
   ００℃、加工率が１５％以上であることを特徴とするプ
   リントワイヤの製造方法。 ４、第３の請求項記載のプリントワイヤの製造方法にお
   いて、前記時効処理は５５０〜６５０℃の温度範囲で、
   １０〜９０分間行われることを特徴とするプリントワイ
   ヤの製造方法。