DE2927269A1

DE2927269A1 - Piezoelektrisches antriebselement fuer schreibduesen in tintenmosaikschreibeinrichtungen

Info

Publication number: DE2927269A1
Application number: DE19792927269
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Rer Nat Dietrich; Max Dr Rer Nat Guntersdorfer; Peter Dipl Phys Kleinschmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-07-05
Filing date: 1979-07-05
Publication date: 1981-01-15
Also published as: US4379246A; JPS5611268A; EP0022254A1; DE2927269C2

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin und München VPA

⁷³ Ρ2 3Λ ί BRD

Piezoelektrisches Antriebselement für Schreibdüsen in Tintenmosaikschreibeinrichtxingen -

Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Antriebselement für Schreibdüsen, insbesondere in Tintenmosaikschreibeinrichtungen, bei denen eine in einer von dem Antriebselement zylinderförmig umfaßten Kompressionskammer enthaltene Schreibflüssigkeit durch steuerbare Kontraktion der Kompressionskammer tropfchenförmig ausgestoßen wird.

Es ist seit längerem bekannt, den sogenannten Piezoeffekt zum Antrieb von Schreibdüsen in Tintenschreibeinrichtungen auszunutzen. Ein piezoelektrisches Antriebselement für Schraibdüsen ist beispielsweise aus der DE-PS 25 37 bekannt. Die Anwendung dieses Effektes in einer Tintenmosaiks ehre ib einrichtung ist beispielsweise in der DE-OS 25 48 691 beschrieben. Bei dieser bekannten Anordnung werden röhrenförmige, die Tintenkanäle zylinderförmig umfassende Antriebselemente aus polarisierter Keramik

Fk 1 Obh / 3.7.1979

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verwendet, deren Durchmesser sich bei Anliegen einer in Richtung der Polarisationspannung gepolten elektrischen Spannung verengen, und bei Anliegen einer entgegen der Polarisationsspannung gepolten elektrischen Spannung erweitern. Über eine geeignete Schaltungsanordnung wird das Antriebselement zunächst erweitert und dann durch Umpolung der Spannung in einen verengten Zustand gesteuert, wodurch ein Tintentröpfchen ausgestoßen wird. Für den Betrieb einer derartigen Anordnung ist eine impulsartig auftretende Spannung von mehr als 80V erforderlich. Die zur Erzeugung des Spannungsimpulses vorzusehenden Schaltungen erhöhen den Aufwand für einen Tintenspritzkopf insofern, als für jede der piezoelektrisch betriebenen Schreibdüsen eine derartige Spannungserzeugung vorhanden sein muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein piezoelektrisches Antriebselement für Schreibdüsen in Tintenmosaikschreibeinrichtungen zu schaffen, das unter Beibehaltung der bekannten Vorteile derartiger Anordnungen mit einer erheblich geringeren Spannung betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet.

Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Schreibkopfes mit einem Antriebselement

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Fig. 2 und 3 jeweils Aufbaumöglichkeiten für ein Antriebselement.

Der in Fig. 1 teilweise dargestellte Schreibkopf 1 einer Tintenmosaikschreibeinrichtung enthält den Tintenkanal 2, der sich zur Austrittsöffnung 3 hin verengt und eine Schreibdüse bildet. Der Schreibkopf 1 ist durch eine Düsenplatte 4 abgeschlossen, die die Austrittsöffnungen 3 aufweist. Der Tintenkanal 2 ist teilweise von dem Antriebselement 5> "6 zylinderförmig umschlossen. Im Bereich des Antriebselementes stellt der Tintenkanal eine sogenann te Kompressionskammer dar. Im Ausführungsbeispiel besteht das Antriebselement aus einem Wickel 6, der durch viele Lagen einer dünnen, beidseitig großflächig kontaktierten Folie mit piezoelektrischen Eigenschaften gebildet ist,und der an den Stirnflächen und an den Außenflächen von einem elastischen Material 5> das beispielsweise Siliconkautschuk sein kann, umhüllt ist. Über Anschlüsse 7, 8 werden die zum Betrieb des piezoelektrischen Antriebselemente? notwendigen Spannungsimpulse angelegt, durch die abhängig von der Polung der ausgelegten Spannung und der Richtung der Polarisationsspannung des piezoelektrischen Materials eine Veränderung des Innenradius des Wickels bewirkt wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel für den Wickel 6. Der in Fig. 2 dargestellte Wickel besteht aus mehreren Lagen einer dünnen, beidseitig großflächig kontaktierten Folie 9, z.B. Polyvenylidendifluouid PVDF. Er wird durch Aufwickeln von zwei ansinandergelegten Folien gebildet, wobei beide Folien piezoelektrisch aktiv sind. Wie in Fig. 3 dargestellt, kann eine der Folien durch eine Isolierschicht 10 ersetzt sein. In jedem Fall ist es jedoch wesentlich, daß zwi-

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sehen den einzelnen Lagen des Wickels ein sehr guter Kontakt besteht. Das kann beispielsweise durch eine mechanische Vorspannung beim Aufwickeln der Folien oder durch ein dünnes Beschichten der Folien vor dem Wickelvorgang mit viskosen Klebstoffen oder Flüssigkeiten erreicht werden.

Der Wickel wird entweder direkt in den vergleichsweise starren Kunststoffkörper des Tintenspritzkopfes eingegössen, oder er wird, wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1, an den Stirnflächen und an den Außenflächen von einem elastischen Material, beispielsweise Siliconkautschuk, umhüllt.

Zum Anschluß des Wickels an die Betriebsspannung dienen Elektroden, für die mit .Vorteil Materialien mit niedrigem Ε-Modul hoher Duktilität sowie hoher elektrischer Leitfähigkeit Verwendung finden.

Mit einem erfindungsgemäß gestalteten Antriebselement, das über eine Breite von etwa 10mm einen Tintenkanal mit einem Durchmesser von etwa 0,8mm zylinderförmig umgibt, können bei einer Impulsspannung von 35V aus einer Auslaßöffnung mit einem Durchmesser von 40/U Tröpfchen mit einer Geschwindigkeit von ktnlsGO. ausgestoßen werden.

8 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims

VPA 79 P 2 3 4 ί

Patentansprüche:

Piezoelektrisches Antriebselement für Schreibdüsen insbesondere in Tintenmosaikschreibeinrichtungen, bei denen eine in einer von dem Antriebselement zylinderförmig umfaßten Kompressionskammer enthaltene Schreibflüssigkeit durch eine steuerbare Veränderung des Raumes der Kompressionskammer tröpfchenförmig ausgestoßen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement ein aus mehreren Lagen einer beidseitig großflächig kontaktierten Folie (9) mit piezoelektrischen Eigenschaften bestehender Wickel (6) ist.
2. Antriebselement nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeic hnet, daß die Lagen des Wickels (6) aus aneinandergelegten beidseitig kontaktierten Folien (9) mit piezoelektrischen Eigenschaften besteht. '
3. Antriebselement nach Anspruch 1,

dadurch gek en η ζ e i c h η e t , daß die Lagen des Wickels (6) aus einer beidseitig kontaktierten Folie {9) mit piezoelektrischen Eigenschaften und einer Isolierfolie (10) besteht.
4. Antriebselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß als Folie (9) eine Folie aus Polyvenylidendifluouid (PVDF) verwendet wird.
5· Antriebselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die den Wickel (6) bildenden Folien (9,10) mit einem viskosen Klebstoff beschichtet sind.

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6. Antriebselement nach eine ι der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickel (6) in das die Kompressionskammer umgebende Ge- ^ hause (1) eingegossen ist.
7. Antriebselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickel (6) an seiner Stirnfläche und an seinen Außenflächen von einem elastischen Material (5) umhüllt ist.
8. Antriebselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickel (6) Elektroden (7,8) zum Anschließen an eine Betriebsspannungsquelle aufweist, und daß das Elektrodenmaterial einen niedrigen Ε-Modul, eine hohe Duktilität und eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzt.

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