JP2904866B2 - ニードルガイドの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ドットプリンター用の印字ヘッドのニード
ルを保持するためのニードルガイドの製造方法に係わ
り、詳しくは高密度印字に適したガイド穴間隔が非常に
狭い印字ヘッドのニードルガイドの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

ドットプリンターの印字ヘッド部には、ソレノイド機
構を持った駆動部とその円周上に配置された複数のニー
ドルがあり、そのニードルは複数のニードルガイドのガ
イド穴に挿通されて印字ヘッドの先端部のニードルガイ
ドまでラッパ状に収束され、それぞれの曲率をもって往
復運動をしていることが知られている。

このニードルをガイドするニードルガイドのガイド穴
は、ニードルの外径に対して適切な内径を有し、またニ
ードルの激しい摺動に長期間耐える機械的強度と表面の
平滑性による潤滑性とが必要とされ、さらにガイド穴間
隔も印字品質を左右するので精度良く設けられている必
要もある。

従って、このニードルガイドは、機械的強度や耐久性
に優れたセラミックが用いられ、例えば特開昭63−2074
64号に示されているように、粉末射出成形法によって提
供できることが知られている。

粉末射出成形によってニードルガイドを製造する場
合、従来は、以下の例のような工程による方法が一般的
であった。

第１に、アルミナ、ジルコニアなどのセラミック粉末
とワックスや熱可塑性樹脂等の有機バインダーとを混練
して射出成形用材料を得る。

第２に、射出成形機によってこの射出成形用材料を射
出成形金型に射出成形してニードルガイドの成形体を得
る。

ここで、成型金型は、ガイド穴が貫通した成型品が得
られるように、ガイド穴を形成する成型ピンをその軸方
向の両端が金型と連接した構造とし、成形材料は上記成
型ピンの軸方向とは直角な方向にあるサイドゲートから
注入し、第４図（ａ）に示すように、ガイド穴43の両端
が貫通された成型体40が得られる。

第３に、大気または窒素雰囲気下で500℃程度まで徐
々に昇温して有機バインダーの大半を分解除去する脱脂
処理を行って脱脂体とした後、大気中でこの脱脂体を焼
結させてニードルガイド焼結体を得る。

第４に、この焼結体のゲート材47や材料溜り49等の不
要部分を研削等で除去し、ガイド穴43の内面仕上とテー
パ部の仕上をワイヤラッピング加工で、またエッヂをブ
ラシラッピング加工で仕上げ、第４図（ｂ）に示す、ニ
ードルガイド41を得る。

上記のように、従来の製造方法では、ガイド穴を形成
する成型ピンが、その軸方向の両端が金型と連接した成
型型で、かつ成形材料を成型ピンの軸方向とは直角な方
向にあるサイドゲートから注入し、ガイド穴の両端が貫
通された成型体を得ることを特徴としていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年、ドットプリンターの印字品質を向上させるた
め、ドット数を著しく増加させた印字ヘッドが強く要望
され、かかる印字ヘッドに用いるニードルガイドはガイ
ド穴の間隔をできるだけ狭くする必要があり、例えば24
ドットで一文字を構成する印字ヘッドの場合には、ガイ
ド穴間の薄肉部の厚さが約50μｍと著しく狭くなってい
る。

しかしながら、これらのガイド穴間隔が著しく狭いニ
ードルガイドは、上記従来の製造方法によっては提供で
きないという問題がある。

これは、第５図の従来の製造方法における成型材料の
流動流の模式図に示されるように、サイドゲート58から
圧入される成型材料流56の流れが、成型ピン53間の薄肉
部に対しては、その間隔が狭すぎるためにその流れが阻
害され、成型ピン列の両サイドを流れる成型材料流56
が、丁度ガイド穴間の薄肉部で、両側から衝突してウエ
ルドラインWLを形成するためである。

このウエルドラインの発生には、ガイド穴径に対する
ガイド穴間隔の比も関係し、その比が三分の一以下では
発生が顕著となる。

このウエルドラインのために、ガイド穴周辺の成型体
に密度のムラや充填不良等を生じて、焼成後の焼結体の
ガイド穴の穴径精度や穴表面の凹凸あるいは穴の強度等
に問題を生じて提供が困難となっている。

このウエルドラインが発生する問題に対して、例えば
金型温度を上げたりあるいは射出材料の加熱筒の温度を
上げる等の対策を行ってみたが、成形材料が金型に固着
して離型が悪くなったり、成形材料が劣化して脱脂処理
中に変形したり、スプルおよびランナー部の再生利用が
できない等の問題が生じている。

一般に、ガイド穴の真円度は上記ガイド穴間の薄肉部
における種々な欠陥、つまりウエルドラインの発生に伴
う部分的充填不足、密度のムラ、穴の欠け、穴表面の凹
凸、穴強度の不足、穴間隔の不揃い等、と密接な関係が
あり、上記欠陥が少なくなるにつれて真円度も良くな
る。

従って本発明は、セラミックの射出成形によって、ガ
イド穴間隔がガイド穴の三分の一以下の著しく狭いニー
ドルガイドを製造する方法において、ガイド穴の真円度
が優れている製造方法の提供を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、射出成形においてガイド穴成型ピンの先端
側に設けた導入案内部のゲートから成形材料を流入させ
て導入案内部を有する成形体を得て、脱脂、焼成後に、
上記導入案内部を除去する方法によって、上記課題を解
決し、ガイド穴の真円度が優れたニードルガイドの製造
方法の提供を可能ならしめたものである。

ここで、導入案内部とは、第２図（ａ）、（ｂ）に示
されているように、本来のニードルガイド21のガイド穴
23の露出した面でニードル先端側に位置する面のガイド
穴23全てを封じるように設けられている。

その高さＨは、成形ピン間隔Ｄと成形材料の流動比Ｒ
に対応させて、最適に設定することでウエルドラインの
発生を抑制して、真円度の優れたガイド穴の提供が可能
となる。

ここで成形材料の流動比Ｒとは、同じ単位通過面積に
ついて成型ピン間隔Ｄで変化する成形材料の通過量であ
る流動量の比を意味し、成形ピン間隔が大きく実質的に
フリーな流動条件での流動量を基準としてその流動比を
Ｒ＝1.0と表現し、成形ピン間隔Ｄが狭くなり流動量が
減少すると流動比Ｒも小さい値で表現する。

導入案内部の幅と奥行きは、最低でも夫々導入案内部
の高さ相当分（W1、W2）、成形ピンから外側に拡大して
設定する。

〔作用〕

従来発生していたウエルドラインは、第１に、流動す
る成形材料が高粘度なので狭いガイド穴間つまりガイド
穴成形ピン間を流れ難いために、そして第２に、ゲート
からの流動距離が長くて成形材料が徐々に冷却され一層
粘度が高くなって異なる流れの成形材料がお互いに相溶
しずらくなるために、特に温度の低い成形ピン間の両流
動流の衝突面で発生しやすかった。

この傾向は当然、流動比Ｒが小さくなる程顕著となっ
ている。

本発明では、ニードルガイドの射出成形金型に成形材
料の導入案内部を設けさらに成形材料のゲートをこの導
入案内部に設けた構成によって、従来の成形ピンの軸方
向とは直角な方向への成形材料の流れを、平行な方向へ
の流れに変えた。

成形ピンの狭い薄肉部分に対するこの成形材料の流れ
の方向の変化が、つまり成形ピンとの平行な流れが、成
形材料の流動流の衝突の形態を変えて、ウエルドライン
の発生を著しく抑制している。

また、ニードルガイドとして最も重要なニードル先端
側に位置するガイド穴先端部の薄肉部に相当する成形ピ
ン先端近くの狭い薄肉部分に、最も流動距離が短くかつ
冷されていない、すなわち流動性の良い成形材料が到達
し、充填するので、ウエルドラインの抑制に一層効果的
である。

さらに、ガイド穴間隔で変わる成形材料の流動比Ｒに
対応させて導入案内部の高さを変えて、成形材料の流れ
の方向をある程度意図的に制御して、ウエルドラインの
発生を抑制している。

しかし、0.05以下のように小さい流動比Ｒでは、ウエ
ルドラインの抑制は著しく困難となる。

以下本発明の詳細を図面及び実施例にもとづいて説明
する。

〔実施例１〕 本発明になる製造方法は、第１に、平均粒径0.5μｍ
ジルコニア粉末100重量部に対し、アタクチックポリプ
ロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体およびパラフ
ィンワックスが40:30:30の割合からなる有機バインダー
を15重量部で添加したものを、加圧ニーダにて100℃で
１時間混練し、冷却後粉砕して成形材料を得る。

第２に、この成形材料を射出成形機の加熱筒内に充填
し、加熱筒内の温度を150℃に保って成形材料を溶融状
態にした後、あらかじめ焼結による収縮を見込みかつガ
イド穴の成形ピンの先端部側に導入案内部を設けた射出
成形金型を用いて前記導入案内部のゲートから成形材料
を充填し、第１図（ａ）の導入案内部15のついた成形体
10を得る。

第３に、この成形体を脱脂炉にて窒素雰囲気下で20℃
／時間の速度で500℃まで温度を上げて有機バインダー
の97％を除去して脱脂体を得て、この脱脂体を大気中15
00℃で１時間焼成して焼結体を得る。

第４に、この焼結体の導入案内部15を研削除去して貫
通ガイド穴13を露出させて、第１図（ｂ）の完成ニード
ルガイド11を得る。

上記工程による製造方法によって製造されたニードル
ガイドの各部分の寸法測定およびガイド穴間の薄肉部の
断面観察を行ったところ、いずれの部分においても、9
9.8％以上の寸法精度が得られ、ガイド穴間の薄肉部分
にウエルドラインや充填不足の部分は見られず、最大径
と最小径の比で表現したガイド穴の真円度も99.8％以上
の優れたものであった。

〔実施例２〕 実施例１とほぼ同じ製造方法で、第２図（ａ）及び
（ｂ）に示す成型体を与える金型の成型ピン間隔Ｄを成
形材料の流動比が0.05〜0.4の範囲となるように、また
導入案内部の高さを成型ピン間隔の１〜３倍の範囲で変
化させて、ニードルガイドを製造した。

得られたニードルガイトのガイド穴の真円度を測定し
て、それぞれの成型ピン間隔に対応した流動比Ｒで、ガ
イド穴の真円度が99.8％を越える導入案内部高さの成形
ピン間隔に対する比を求めたところ、第３図に示すよう
に、流動比Ｒによってその最適な高さが異ることが判明
した。

このことは、導入案内部の高さは、成形材料の流動比
つまり同じ射出条件が同じなばら成形ピン間隔に対応さ
せて変える必要があるが、不必要に導入案内部の高さを
大きく設定すると、焼結後の研削除去に多大な手間を要
してコストが高くなり、さらに本発明の特色である成形
材料の成型ピンと平行した流れが乱れて、むしろ、真円
度が悪くなる傾向がある。

一般に、成形材料の流動比Ｒが0.05以下では成形が困
難であり、0.4以上では成形ピン間隔の影響が少ない。

成形材料の流動比は同じ成型ピン間隔でも、成形材料
組成や型温度や材料温度や射出圧等によっても変化す
る。

さらに成形ピンの形状は、ストレート形状でも、ある
いはテーパ形状でも良いが、本発明の方法には、特に狭
い薄肉部を有するテーパ形状がより効果的である。

上記実施例ではセラミック粉末にジルコニアを使用し
たが、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素
等高硬度なセラミック材料や潤滑材を複合させた材料で
も良い結果が得られた。

〔発明の効果〕

本発明によるニードルガイドの製造方法によって、隣
接する成形ピンの隙間に成形材料が流動性のよい状態で
均一にかつ充分に充填するので、ウエルドラインの発生
が著しく抑制でき、真円度の優れた欠陥のほとんど無い
ガイド穴を有するニードルガイドの量産的な提供が可能
となり、印字密度の高いプリンタヘッドの製品化が実現
された。

また外形寸法のバラツキが0.2％以内と寸法精度が非
常に良く、さらにガイド穴の面粗さが小さく、ガイド穴
の内面仕上げの二次加工処理が不要で、さらにテーパ部
を持った成形ピンを用いた場合、ガイド穴のエッヂの二
次加工処理も不要であった。

以上のように、本発明による製造、寸法精度や機械的
強度の様な機能的要素にも、また２次加工を必要としな
いなどの生産性や経済性にも優れた製造方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による製造方法のポイントの工程例を示
す図で、導入案内部を有する成型体（ａ）と、完成ニー
ドルガイド（ｂ）とを示す。 第２図は本発明の製造方法で得られるニードルガイドの
成型体の上面図（ａ）と断面図（ｂ）とを示す。 第３図は、種々な流動比Ｒでガイド穴の真円度が99.8％
を越える導入案内部高さの成形ピンに対する比を示した
図である。 第４図は従来のニードルガイドの製造方法の主要な工程
例を示す図で、貫通ガイド穴を有する成型体（ａ）と、
完成ニードルガイド（ｂ）を示す。 第５図は、従来の製造方法における、成型材料の流動流
の模式図を示す。 11……ニードルガイド、 13……ガイド穴、 15……導入案内部、 10……成形体。

フロントページの続き (72)発明者 星 政美 東京都田無市本町６丁目１番12号 シチ ズン時計株式会社田無製造所内 (72)発明者 斎藤 茂 埼玉県所沢市大字下富字武野840 シチ ズン時計株式会社技術研究所内 審査官 尾崎 俊彦 (56)参考文献 特開 昭63−56460（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−78657（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/265

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックの粉末射出成形によって、貫通
   ガイド穴列におけるガイド穴間の薄肉部の厚さが、前記
   ガイド穴径の三分の一以下であるニードルガイドを製造
   する方法であって、前記射出成形において、前記貫通ガ
   イド穴の一方の全ての出口を封じるように設けられた導
   入案内部を有する型を用いて、前記導入案内部を介して
   成形材料を射出し、得られた成型体の前記導入案内部を
   焼成後に除去することを特徴としたニードルガイドの製
   造方法。