DE2543420A1

DE2543420A1 - Piezoelektrisches antriebselement fuer schreibkoepfe in tintenmosaikschreibeinrichtungen

Info

Publication number: DE2543420A1
Application number: DE19752543420
Authority: DE
Inventors: Max Dr Guntersdorfer; Joachim Dr Ing Heinzl; Erich Kattner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-09-29
Filing date: 1975-09-29
Publication date: 1977-03-31
Also published as: JPS5249035A; SE7603785L; NL178494C; US4095238A; DE2543420B2; NL7610787A; JPS6069637U; JPH0245002Y2; NL178494B; FR2325510B1; IT1072792B; FR2325510A1; SE424843B; CA1090861A; DE2543420C3; GB1536576A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München ^ VPA 75 P 2 1 7 7 BRD

Piezoelektrisches Antriebselement für Schreibköpfe in Tintenmosaikschreibeinrichtungen

Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches, mit Ansteuerelektroden versehenes Antriebselement für im Gießverfahren hergestellte Schreibköpfe in Tintenmosaikschreibeinrichtungen, bei denen Schreibflüssigkeit durch piezoelektrische Einschnürung der die Tintenkanäle zylinderförmig umfassenden Antriebselemente tröpfchenweise ausgestoßen wird.

Piezoelektrische Antriebselemente für Schreibdüsen sind schon seit längerem bekannt» So wird in der amerikanischen Patentschrift 3,298,030 eine Tintenstrahlschreibeinrichtung beschrieben mit einem als Schreibdüse dienenden Glasröhrchen, das mit Schreibflüssigkeit gefüllt und von einem zylinderförmigen, piezoelektrischen Antriebselement umfaßt isto Dieses Antriebselement besteht aus einem Piezokeramikröhrchen, das an den Mantelflächen mit Metall bedampft ist und über diese als Elektroden dienenden Mantelflächen angesteuert wird. Bei Anliegen eines elektrischen Impulses an die Elektroden verengt sich das Piezoelement und damit das innenliegende Glasröhrchen, wodurch aus dem Glasröhrchen ein Tintentropfen ausgestoßen wird.

Werden derartige piezoelektrische Antriebselemente gemäß einem Vorschlag zu einem Mosaikschreibkopf zusammengefaßt, bei dem die einzelnen Antriebselemente in dem Schreibkopf vergossen werden, so resultieren für die Antriebselemente durch das Vergießen und durch die geringen Ausmaße das Schreibkopfes besondere konstruktive Probleme, insbesondere

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hinsichtlich der Kontaktierung jedes einzelnen Antriebselements und seiner Kurzschlußsicherheit.

Bei derartigen Mosaikschreibköpfen umfassen die Antriebselemente im Schreibkopf angeordnete Tintenkanäle, wobei die Antriebselemente in direktem Kontakt zur Schreibflüssigkeit stehen. Damit sind die Antriebselemente der Gefahr ausgesetzt, daß Tinte in die poröse Keramik eindringt und darin zu Kurzschlüssen führt. Außerdem sind die auf den Antriebselementen angebrachten dünnen Elektroden ausgesprochen schwierig zu kontaktieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, für Schreibköpfe in Tintenmosaikschreibeinrichtungen piezoelektrische Antriebselemente bereitzustellen, die in den Schreibkopf in einfacher Weise eingegossen v/erden können, leicht ansteuerbar und funktionssicher sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der-Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens die von der Schreibflüssigkeit benetzten Teile des Antriebselements von einer elektrisch leitenden, tintenundurchlässigen Schutzschicht bedeckt sind, die bei einer besonderen Ausführungsform aus einem Metallrohr besteht, das beidseitig aus dem Antriebselement herausragt,

Die erfindungsgemäßen Antriebselemente haben den Vorzug, daß sie kurzschlußsicher zB. in Kunstharz vergossen werden können. So wird das Metallrohr vor dem Vergießen in das einzugießende Antriebselement eingeklebt und dann mitsamt dem Antriebselement auf einen Dorn des Gießwerkzeuges aufgestülpt und in die Gießform eingebracht.

Da das Metallrohr mit der Innenelektrode leitend verbunden ist, ergibt sich daraus der große Vorzug, daß das Antriebselement sehr einfach angesteuert werden kann: Werden die

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Impulse, die zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens führen, an der Außenelektrode des Antriebselements angelegt, während die Innenelektrode über die leitende Tinte ständig an Masse liegt, so kann eine elektrische Isolation zwischen der Innenelektrode und der leitenden Tinte entfallen, und es können sich keine die Ansteuerung schädlich beeinflussenden Kapazitäten zwischen der Innenelektrode und der Tinte bilden. Außerdem reduziert diese Ansteuerung die Anzahl der Anschlüsse und damit das Gewicht des gesamten Schreibkopfes.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Schutzschicht unmittelbar fest mit dem Piezowerkstoff des Antriebselements verbunden und besteht aus Einbrennsilber mit Glaslot. Eine derartig aufgebaute Schutzschicht übernimmt nun gleichzeitig die Funktion der Elektroden, was insbesondere für die Herstellung des Antriebselementes von großem Vorzug ist. So kann man das Antriebselement in einfacher Weise dadurch herstellen, daß man gemäß der Erfindung dessen Oberfläche zunächst vollständig mit einer Schutzschicht bedeckt und das so bedeckte Antriebselement an den Kanten derart abschleift, daß zwei voneinander elektrisch isolierte Elektrodenflächen entstehen.

Eine v/eitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung enthält eine Schutzschicht, die aus dem die Antriebselemente umgebenden Gießwerkstoff besteht, in die eine an der Innenelektrode des Antriebselements zunächst elastisch anliegende Metallspirale eingegossen ist. Durch eine derartig aufgebaute Schutzschicht kann in vorteilhafter Weise die Betriebsspannung für die Piezokeramik reduziert werden, weil die Verformungsarbeit bei dieser weichen Schutzschicht sehr gering ist. Außerdem ist über die Metallspirale eine leichte Kontaktierung des Antriebselements möglich.

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Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 ein Schnittbild, eines Schreibkopfes für eine Tintenmosaikschreibeinrichtung,

Figur 2 ein Schnittbild durch ein erfindungsgemäßes Antriebselement mit eingelegtem Schutzrohr aus Metall,

Figur 3 ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Antriebselements mit einer unmittelbar auf dem Keramikkörper angebrachten Schutzschicht,

Figur 4 ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Antriebselements mit einer in die Schutzschicht eingegossenen Metallspirale.

Ein piezoelektrisch betriebener Schreibkopf 1 wird mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Vorrichtung zeilenweise entlang von einem Aufzeichnungsträger 2 bewegt und dabei im Takt eines hier nicht dargestellten Zeichengenerators zeichenabhängig angesteuert. Der Schreibkopf 1 besteht dabei aus einem' einzigen im Gußverfahren aus dielektrischem Kunststoff hergestellten ¥erkstück, das mehrere Schreibflüssigkeit aufnehmende Kanäle 3 enthält. Jeder Tintenkanal wird von einem piezoelektrischen Antriebselement 4 zylinderförmig umfaßt, das sich bei Ansteuerung über den Zeichengenerator zusammenzieht und damit die in den Tintenkanälen 3 enthaltene Schreibflüssigkeit tröpfchenförmig ausstößt.

Das Antriebselement 4 selber besteht aus einem zylinderförmigen Keramikkörper 5, der an der Innen- und Außenseite mit Elektroden 6 versehen ist, die aus auf dem Keramikkörper 5 angebrachten dünnen Einbrennsilber bestehen. Das Antriebselement 4 ist auf seiner Innenseite von einer elektrisch leitenden, tintenundurchlässigen Schutzschicht -

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in diesem Fall einem metallenen Schutzrohr 7 - bedeckt. Dieses Schutzrohr 7 wird vor dem Vergießen des Antriebselements in das Antriebselement 4 eingeklebt und zwar mit einem elektrisch leitenden Klebstoff. Durch diese leitende Verbindung zwischen dem metallenen Schutzrohr und der Innenelektrode des Keramikkörpers läßt sich das Antriebselement in besonders einfacher und vorteilhafter Y/eise ansteuern. Legt man zB. die Impulse, die zur Kontraktion des Piezoelements führen, an die Außenelektrode des Keramikrohres an, während man die Innenelektrode über die leitende Tinte ständig an Masse legt, so können sich zwischen der Innenelektrode und der Tinte keine die Ansteuerung störende Kapazitäten ausbilden. Für jedes Antriebselement 4 ist nur eine Anschlußleitung notwendig, da sämtliche Antriebselemente 4 über die elektrisch leitende Tinte auf gemeinsamem Nullpotential liegen.

Figur 3 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebselements. Bei dieser Ausführungsform wird das Keramikrohr zunächst vollständig mit der elektrisch leitenden, tintenundurchlässigen Schutzschicht bedeckt. Diese Schutzschicht besteht aus Einbrennsilber, das mit Glaslot vermischt und auf diese Weise elektrisch leitend und tintenundurchlässig ist. Durch nachfolgendes Abschleifen der Kanten 8 wird die Schutzschicht an dieser Stelle so weit abgetragen, daß zwei voneinander elektrisch isolierte Elektrodenflächen 9 und 10 entstehen. Ein derartiges Antriebselement kann nun direkt ohne zusätzliches Schutzrohr in dem Schreibkopf vergossen werden.

In Figur 4 ist ein Schnittbild einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der in die Schutzschicht eine Metallspirale 11 eingegossen ist. Dazu wird das Keramikrohr 5 zum Vergießen im Schreibkopf 1 auf einen Dorn gesteckt. Die gleichmäßige Justierung des Antriebselements und damit des Spaltes 12 zwischen Keramikrohr 5 und dem

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Dorn erreicht man durch die Metallspirale 11. Diese aus Kupferdraht bestehende Retailspirale 11 federt und liegt deshalb elastisch an der Innenelektrode des Antriebselements 4 an. So kann in vorteilhafter Weise das Antriebselement 4 über diese Spirale 11 kontaktiert werden.

.Da der gesamte Tintenkanal 3 im Schreibkopf 1 jetzt durchgehend aus glattem Gießharz besteht, können bei Inbetriebnahme des Schreibkopfes 1 die Luftblasen, die sich evtl. an der Innenwand des Tintenkanals 3 gebildet haben, aus dem Tintenkanal leicht entfernt werden.

6 Patentansprüche
4 Figuren

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Leerseite

Claims

254342U Patentansprüche

1.^Piezoelektrisches, mit Ansteuerelektroden versehenes An-V. ./triebselement für im Gießverfahren hergestellte Schreibköpfe in Tintenmosaikschreibeinrichtungen, bei denen Schreibflüssigkeit durch piezoelektrische Einschnürung der die Tintenkanäle zylinderförmig umfassenden Antriebselemente tröpfchenweise ausgestoßen wird, dadurch gekennzeichnet, faß mindestens die von der Schreibflüssigkeit benetzten Teile des Antriebselements (4) von einer elektrisch leitenden, "iintenundurchlässigen Schutzschicht (7, 10) bedeckt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (7,10) aus dem die Antriebselemente (4) umgebenden Gießwerkstoff besteht, in die eine an der Innenelektrode des Antriebselements (4) zunächst elastisch anliegende Metallspirale (11) eingegossen ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (7) aus einem Metallrohr (7) besteht, das beidseitig aus dem Antriebselement (4) herausragt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3ι dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht unmittelbar fest mit dem Piezowerkstoff (5) des Antriebselements (4) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (7) aus Einbrennsilber mit Glaslot besteht.

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Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht eines Antriebselements (4), dessen Oberfläche zunächst mit einer Schutzschicht bedeckt ist, an den Kanten (8) des Antriebselements (4) derart abgeschliffen wird, daß zwei voneinander elektrisch isolierte Elektrodenflächen (9, 10) entstehen.

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