JP2007083622A - ドットヘッド及びドットヘッド用アーマチュア構体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速印字と高耐久性を可能としたドットヘッドと、このドットヘッドに用いられる、高い透磁率と耐久性を備えたアーマチュア構体の製造方法を提供する。
【解決手段】 磁気特性が優れた板状の素材にホウ素系メッキを施した２枚のアーマチュア材８ａ，８ｂと、耐磨耗性に優れ強度の高い板状の素材にホウ素系メッキを施した１枚のアーム材９とを、このアーム材９の一部が前記２枚のアーマチュア材８ａ，８ｂにより両側から挟まれる状態で重ね合わせる。これら重ね合わされた２枚のアーマチュア材８ａ，８ｂおよび１枚のアーム材９を共通に貫通する孔１８に、ピアノ線にホウ素系メッキを施したピン１９を軽圧入して仮組み立てをする。この仮組み立てされた２枚のアーマチュア材８ａ，８ｂおよび１枚のアーム材９の、軽圧入したピン１９を含むその近傍を、一対の電極２４ａ，２４ｂにより挟圧通電して前記ホウ素系メッキ部分を溶着させ、一体化する。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤドットプリンタのニードルを駆動するドットヘッド及びこのドットヘッド用アーマチュア構体の製造方法に関する。

ワイヤドットプリンタは、周知のように、ニードルと呼ばれるワイヤを進退動作させ、このワイヤの先端を印字媒体に衝突させて、ドット状の印字を行うもので、伝票などの重ね打ちが可能なことから業務用などに採用されている。上記ワイヤ（ニードル）を進退動作させる方式には各種のものがあるが、クラッパ形と呼ばれる方式が、構造が簡単で、ストロークを比較的大きく取れることから一般的に用いられており、その構造に関する提案も多くなされている（例えば、特許文献１参照）。

このようなクラッパ形のドットヘッドは、一端近くが回動可能に枢支され、自由端側にコアと対向する被吸着部が形成されたアーマチュアを有する。このアーマチュアの自由端からは、先端部にニードルが設けられるアームを延設している。ニードルは、その軸方向がアームの先端において、アームの長さ方向と交差するように取り付けられている。したがって、前記コアが生じる磁力によりアーマチュア及びこれと一体のアームが前記枢支点と中心に回動することにより、アームの先端部に設けたニードルは前進し、磁力を解除することにより、ばね力などで後退する。

アームを一体に有するアーマチュアは、上述のように磁気に反応してニードルを多数回、高速で進退駆動するという機能上、高透磁率で耐久性に優れたものが必要となる。従来、このアーマチュアには純鉄が広く用いられていた。しかし、純鉄は比較的柔らかいため、浸炭処理などにより強度を増大していた。
特開２００５−７５０００号公報

このように、アームを一体に有するアーマチュアは、磁気に反応してニードルを多数回、高速で進退駆動するものであるから、高透磁率で耐久性に優れていることが必要であった。しかし、従来の純鉄を浸炭処理したものは、その製造に多くの手間がかかると共に、透磁率や耐久性などの性能面からも改良の余地があった。

本発明の目的は、高速印字と高耐久性を可能としたドットヘッドと、このドットヘッドに用いられる、高い透磁率と耐久性を備えたアーマチュア構体の製造方法を提供することにある。

本発明のドットヘッドは、一端近くが回動可能に枢支され、自由端側にコアと対向する被吸着部が形成されたアーマチュアを有し、このアーマチュアの前記自由端から、先端部にニードルが設けられるアームを延設し、前記コアが生じる磁場によりアーマチュア及びこれと一体のアームを回動させて前記ニードルを進退動作させるドットヘッドであって、 前記アーマチュアは、磁気特性が優れた板状の素材にホウ素系メッキを施した２枚のアーマチュア材を有し、前記アームは、耐磨耗性に優れ強度の高い板状の素材にホウ素系メッキを施した１枚のアーム材からなり、このアーム材は、その基端側の一部が前記２枚のアーマチュア材により両側から挟まれ、前記各メッキ部分がスポット溶接により溶着され、前記アーマチュア材と一体に構成されていることを特徴とする。
本発明では、アーマチュア材に用いられる磁気特性が優れた板状の素材が、鉄−コバルト合金である。

また、本発明では、ホウ素系メッキは、無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂまたは無電解Ｎｉ−Ｂによるメッキ処理である。

さらに、本発明では、アーマチュア材とアーム材の少なくとも一方のホウ素系メッキとして、下地に無電解Ｎｉ−Ｐを、その表面側に無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂまたは無電解Ｎｉ−Ｂを、それぞれメッキ処理してもよい。

本発明によるドットヘッド用アーマチュア構体の製造方法は、磁気特性が優れた板状の素材にホウ素系メッキを施した２枚のアーマチュア材と、耐磨耗性に優れ強度の高い板状の素材にホウ素系メッキを施した１枚のアーム材とを、このアーム材の一部が前記２枚のアーマチュア材により両側から挟まれる状態で重ね合わせ、これら重ね合わされた２枚のアーマチュア材および１枚のアーム材を共通に貫通する孔に、ピアノ線にホウ素系メッキを施したピンを軽圧入して仮組み立てを行い、この仮組み立てされた２枚のアーマチュア材および１枚のアーム材の、前記軽圧入したピンを含むその近傍を、一対の電極により挟圧通電して前記ホウ素系メッキ部分を溶着させることを特徴とする。

本発明によれば、磁気特性が優れたアーマチュア材と、耐摩耗性に優れた高強度のアーム材とを一体化したことにより、高い透磁率と耐久性を備えたアーマチュア構体が得られる。また、その一体化は、アーマチュア材及びアーム材の表面に施したホウ素系メッキをスポット溶接で溶解し接合するので、素材の磁気特性に影響を与えることなく、高耐久性を維持した状態で一体化できる。特に、ホウ素系メッキを施したことにより、スポット溶接に伴って燃焼や、この燃焼によるボイドの発生の無い、安定した高強度の溶着状態が得られる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。

まず、ワイヤドットプリンタのドットヘッドの全体構成について図１を参照して説明する。図１は本実施の形態のドットヘッド１を概略的に示す中央縦断斜視図である。

ドットヘッド１は、取付ねじ（図示せず）によって結合されるフロントケース２とリヤケース３とを備えている。これらの間には、アーマチュア構体４、ワイヤ（ニードル）ガイド５、ヨーク６等が設けられている。

アーマチュア構体４は、詳細構造は後述するが、アーマチュア８とこのアーマチュア８の自由端（図示右端）から延設されたアーム９とを有する。アーマチュア８は、その一端（図示左端）近くに支点軸１０が設けられ、この支点軸１０により回動可能に枢支されている。また、アーマチュア８の自由端（図示右端）側の側部（図示下面）には、被吸引面１１が形成され、前記ヨーク６と一体のコア１２と対向する。

このようなアーマチュア構体４は、環状を成すヨーク６の軸心に対して、放射状に複数配置されている。これらアーマチュア構体４は、その支点軸１０を中心としてヨーク６から離反する方向に回動自在な状態でそれぞれヨーク６の上面に支持されている。そして、アーム９の先端側下部に配置された筒体１３内の図示しないばねによって、ヨーク６から離反する方向に付勢されている。

コア１２には図示しないがコイルが巻回されており、このコイルに通電することにより磁気を発生し、アーマチュア８の被吸着面１１を吸引する。このため、アーマチュア８及びこれと一体のアーム９は支点軸１０を中心に図示時計回りに回動する。

アーム９の長さ方向の先端部には、図示しないが印字用のワイヤ（ニードル）がロウ付けにより取り付けられる。このワイヤの取付け方向は、その軸方向が、アーム９の長さ方向と交差するように、図示下向きに取り付けられる。

したがって、コア１２が生じる磁力によりアーマチュア８及びこれと一体のアーム９が支点軸１０を中心に図示時計回りに回動すると、アーム９の先端部に設けられた図示しないワイヤは図示下方に前進し、先端部が用紙等の印字媒体に衝突する位置まで移動する。また、磁力を解除することにより、筒体１３の図示しないばねの反発力で図示上方に後退する。

ワイヤガイド５は、図示しないワイヤが貫挿されるガイド孔５ａを有し、ワイヤの先端部が印字媒体の所定位置に衝突するようにワイヤを摺動自在にガイドする。また、フロントケース２には、ワイヤの先端部を所定のパターンに整列させるとともにワイヤを摺動自在にガイドする先端ガイド１６が設けられている。

次に、アーマチュア構体４を図２により説明する。アーマチュア構体４は、前述のように、アーマチュア８とアーム９とを一体化したものである。アーマチュア８は、２枚のアーマチュア材８ａ，８ｂを有する。これらアーマチュア材８ａ，８ｂには、磁気特性が優れた板状の素材、例えば、鉄−コバルト合金（49Co-2V-49Fe）を用い、その表面にホウ素系メッキを施す。また、アーム９は、耐磨耗性と強度を確保することから、その素材として、例えば、熱処理を施した板状のSK-5M材料(Hv580)をアーム材として用いる。そして、このアーム材９にもホウ素系メッキを施す。

このアーム材９は、その基端側の一部が、２枚のアーマチュア材８ａ，８ｂにより両側から挟まれた状態に重ね合わせられる。これら２枚のアーマチュア材８ａ，８ｂ及び１枚のアーム材９は、上記重ねあわせ状態で前記支点軸１０を貫挿できるように、図示左端近くの部分に共通の貫通孔１７が設けられている。また、アーマチュア８の図示右端近くには、重ねあわせ状態の２枚のアーマチュア材８ａ，８ｂ及び１枚のアーム材９に共通の貫通孔１８が、仮組み立て用として設けられている。この仮組み立て用の貫通孔１８には、高強度ピアノ線の表面にホウ素系メッキを施したピン１９を軽圧入して仮組み立てを行う。

ここで、アーマチュア材８ａ，８ｂは、耐磨耗性能を確保するため、液軟窒化を深さ：８μｍ、表面硬度：Hv800以上の仕様で施してある。上述のように貫通孔１８にピン１９を挿入し、アーマチュア構体4として仮組み立てを行うが、この際、脆性材料である鉄−コバルト合金に液軟窒化を施したアーマチュア材８ａ，８ｂの貫通孔１８へピン１９を圧入関係（しまりばめ）で挿入すると、アーマチュア材８ａ，８ｂが割れる場合があるので、アーマチュア材８ａ，８ｂの貫通孔１８とピン１９とは軽圧入の関係を維持する。

前記ホウ素系メッキは、無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂまたは無電解Ｎｉ−Ｂによるメッキ処理である。このホウ素系メッキを、アーマチュア材８ａ，８ｂ及びアーム材９の表面に、５±１μの厚さでメッキする。

このように、１枚のアーム材９の一部を２枚のアーマチュア材８ａ，８ｂで両側から挟んで重ね合わせ、ピン１９を貫通孔１８に軽圧入して仮組み立てされたアーマチュア構体４に対してスポット溶接を行い、一体化する。すなわち、仮組み立てされたアーマチュア構体４の、軽圧入されたピン１９を含むその近傍に、一対の電極をアーマチュア材８ａ，８ｂの両側から接触させ、挟圧通電してホウ素系メッキ部分を溶着させる。

このスポット溶接に当っては、図３で示すように、溶接用の冶具２１を用いる。この冶具２１は、絶縁材による台２２上に、支点軸１０と同じ外径を有するセラミック製の位置決めピン２３を立設している。仮組み立てされたアーマチュア構体４は、その支点軸１０用の貫通孔１７を上記位置決め用のピン２３に嵌合させて装着する。冶具２１の台２２上には、図１で示したコア１２に相当する位置決め部２２ａが形成されている。この位置決め部２２ａは、位置決めピン２３に貫通孔１７が嵌め込まれた横向きのアーマチュア構体４の被吸着面１１と図示のように当接して、アーマチュア構体４を溶接位置に位置決めする。

この位置決め部２２ａ近くにはスポット溶接用の一方の電極２４ａが、上記位置決め用のピン２３と平行に立設されており、この一方の電極２４ａの上端面は、位置決め用のピン２３と位置決め部２２ａにより位置決めされたアーマチュア構体４の、軽圧入されたピン１９を含むその近傍に、図示下面から接触する。

スポット溶接用の一方の電極２４ａに対しては、その上方に他方の電極２４ｂが間隔を保って突合せ上に配置されている。したがって、この他方の電極２４ｂを下降させ、その下端面を、前記軽圧入されたピン１９を含むその近傍に、図示上面から接触させる。そして、これら一対の電極２４ａ，２４ｂにより、アーマチュア構体４の軽圧入されたピン１９を含むその近傍を所定圧力で挟圧し通電する。

なお、スポット溶接用の一対の電極２４ａ，２４ｂにはクロム銅を使用し、アーマチュア構体４の表面と接する部分の直径はφ４．２mmの平面とする。

このスポット溶接により、アーマチュア構体４のアーマチュア材８ａ，８ｂとアーム材９との間、及びこれらとピン１９との間において、ホウ素系メッキが溶着され、アーマチュア構体４は強固に一体化される。このスポット溶接による接合力は８kg・cm以上を確保し、メッキの焼失や、各部の変形は生じなかった。上記接合力：８kg・cmは、アーマチュア構体４として要求される耐久性（２５００回／秒で３億ドット以上）を充分に保証する値である。

また、スポット溶接による溶接ナゲット領域は、溶接用電極２４ａ，２４ｂが接触した、ピン１９を含むその近傍を中心として、その周囲全域のアーマチュア材８ａ，８ｂとアーム材９との接合部分の表面に形成され、上述のような強固な接合力が得られる。なお、アーマチュア構体４の外径に一部溶け出したメッキが出ることがあるが、他の部品と干渉することはない。このように溶接ナゲットは、最短の磁気回路を構成するアーマチュア８に対してその表面のメッキ部に形成されるので、アーマチュア材８ａ，８ｂが、スポット溶接の加熱により磁気特性が変化することはなく、良好な磁気特性を維持できる。
ホウ素系メッキは、前述のように、無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂまたは無電解Ｎｉ−Ｂによるメッキ処理である。これらのメッキ処理では、ホウ素（Ｂ）が含まれているため、硬く、溶接性がよい。また、メッキが溶接によって燃焼することはない。したがって、燃焼に伴うボイドの発生もなく、安定した溶着状態を得ることができる。すなわち、従来のこの種の金属のメッキには、無電界Ｎｉ−Ｐが低価格であることから一般的に用いられた。しかし、リン（Ｐ）を含むことから溶接時に燃焼が生じることがある。燃焼が生じると、ボイドが発生し、巣の多い不安定な溶着状態となる。これに対し、上述した無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂまたは無電解Ｎｉ−Ｂによるメッキ処理では、ホウ素を含むことから溶接に伴って燃焼することはなく、安定した溶着状態が得られる。

ただし、無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂまたは無電解Ｎｉ−Ｂによるメッキ処理は高価であるため、コストを抑えることから、下地に安価な無電界Ｎｉ−Ｐを施してもよい。すなわち、前述したメッキ厚さ５μｍのうち下地として安価な無電界Ｎｉ−Ｐを２．５μｍ施し、その上に高価な無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂまたは無電解Ｎｉ−Ｂを２．５μｍ施し、全体として５μｍのメッキ厚さとなるようにしてもよい。

このように、下地に無電界Ｎｉ−Ｐを２．５μｍ施しても、その上に無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂまたは無電解Ｎｉ−Ｂを２．５μｍ施すことにより、溶接時に燃焼が生じることは無い。このことは発明者による実験により確認されている。

すなわち、燃焼によるボイドが生じることなく、安定した溶着状態を低コストで実現することができる。

このように、磁気特性が優れたアーマチュア材と、耐摩耗性に優れた高強度のアーム材とを一体化したことにより、高い透磁率と耐久性を備えたアーマチュア構体が得られる。また、その一体化は、アーマチュア材及びアーム材の表面に施したホウ素系メッキをスポット溶接で溶解し接合するので、素材の磁気特性に影響を与えることは無い。さらに、ホウ素系メッキを施したことにより、スポット溶接に伴って燃焼や、この燃焼によるボイドが発生することはなく、安定した高強度の溶着状態が得られる。

本発明によるドットヘッドの一実施の形態を説明する中央縦断斜視図である。 本発明による製造方法の一実施の形態により製造されるアーマチュア構体を示す斜視図である。 同上一実施の形態によるスポット溶接状態を説明する斜視図である。

符号の説明

４ アーマチュア構体
８ａ，８ｂ アーマチュア材
９ アーム材
１０ 支点軸
１２ コア
１７ 支点軸用の貫通孔
１８ 貫通孔
１９ 仮組み立て用のピン
２１ 冶具
２２ａ 位置決め部
２３ 位置決め用のピン
２４ａ，２４ｂ 溶接用の電極

Claims (5)

1. 一端近くが回動可能に枢支され、自由端側にコアと対向する被吸着部が形成されたアーマチュアを有し、このアーマチュアの前記自由端から、先端部にニードルが設けられるアームを延設し、前記コアが生じる磁場によりアーマチュア及びこれと一体のアームを回動させて前記ニードルを進退動作させるドットヘッドであって、
   前記アーマチュアは、磁気特性が優れた板状の素材にホウ素系メッキを施した２枚のアーマチュア材を有し、
   前記アームは、耐磨耗性に優れ強度の高い板状の素材にホウ素系メッキを施した１枚のアーム材からなり、
   このアーム材は、その基端側の一部が前記２枚のアーマチュア材により両側から挟まれ、前記各メッキ部分がスポット溶接により溶着され、前記アーマチュア材と一体に構成されている
   ことを特徴とするドットヘッド。
2. アーマチュア材に用いられる磁気特性が優れた板状の素材が、鉄−コバルト合金であることを特徴とする請求項１に記載のドットヘッド。
3. ホウ素系メッキが、無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂまたは無電解Ｎｉ−Ｂによるメッキ処理であることを特徴とする請求項１に記載のドットヘッド。
4. アーマチュア材とアーム材の少なくとも一方のホウ素系メッキとして、下地に無電解Ｎｉ−Ｐを、その表面側に無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｂまたは無電解Ｎｉ−Ｂを、それぞれメッキ処理したことを特徴とする請求項１に記載のドットヘッド。
5. 磁気特性が優れた板状の素材にホウ素系メッキを施した２枚のアーマチュア材と、耐磨耗性に優れ強度の高い板状の素材にホウ素系メッキを施した１枚のアーム材とを、このアーム材の一部が前記２枚のアーマチュア材により両側から挟まれる状態で重ね合わせ、
   これら重ね合わされた２枚のアーマチュア材および１枚のアーム材を共通に貫通する孔に、ピアノ線にホウ素系メッキを施したピンを軽圧入して仮組み立てを行い、
   この仮組み立てされた２枚のアーマチュア材および１枚のアーム材の、前記軽圧入したピンを含むその近傍を、一対の電極により挟圧通電して前記ホウ素系メッキ部分を溶着させる
   ことを特徴とするドットヘッド用アーマチュア構体の製造方法。

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