DE3729206A1 - Verfahren zum ausbilden von tintenkanaelen in einem schreibkopf fuer eine tintenmosaikschreibeinrichtung - Google Patents
Verfahren zum ausbilden von tintenkanaelen in einem schreibkopf fuer eine tintenmosaikschreibeinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem zur Ausbildung
von Tintenkanälen in einem Schreibkopf für eine Tintenmosaik
schreibeinrichtung jeweils von piezoelektrischen Antriebsele
menten zylindrisch umfaßte Formnadeln in einer Gießform ent
sprechend dem gewünschten Verlauf der auszubildenden Tinten
kanäle ausgerichtet werden, mit einer Gießmasse umgossen werden
und nach deren Aushärten unter Bildung der jeweils von den zu
geordneten piezoelektrischen Antriebselementen teilweise um
faßten Tintenkanäle entfernt werden.
Bekannte Schreibköpfe für Tintenmosaikschreibeinrichtungen
(vgl. DE-PS 25 43 451), die nach dem Prinzip des Einzeltropfen
ausstoßes (drop on demand) arbeiten, enthalten als Antriebs
elemente zum Ausstoß von Tintentropfen aus Tintenkanälen ein
zeln ansteuerbare Röhrchen aus piezokeramischem Material, von
denen jedes jeweils einen im Inneren des Schreibkopfes verlau
fenden Tintenkanal über einen Teil seiner Länge umfaßt; bei
Ansteuerung eines der Antriebselemente verengt sich dieses,
wodurch aus dem zugeordneten Tintenkanal ein Tintentropfen
ausgestoßen wird.
Zum Aufbau eines derartigen Schreibkopfes ist es aus der
DE-PS 25 43 451 bekannt, die Antriebselemente auf Formnadeln
aufzustecken und die Nadeln entsprechend dem gewünschten Ver
lauf der Tintenkanäle in einer Gießform auszurichten; an
schließend wird die Gießform mit einer Gießmasse ausgefüllt und
nach deren Aushärten die Formnadeln entfernt. Um zu verhindern,
daß die Antriebselemente in direkten Kontakt mit der Schreib
flüssigkeit in den Tintenkanälen geraten, was zum Eindringen
der Schreibflüssigkeit in die poröse Keramik der Antriebsele
mente und daraus resultierenden Kurzschlüssen führen kann,
werden in die Antriebselemente vor ihrem Vergießen metallene
Schutzröhrchen eingesteckt und zusammen mit den Antriebsele
menten auf die Formnadeln aufgezogen, so daß in dem fertigen
Schreibkopf die Schutzröhrchen die sie umgebenden Antriebsele
mente gegenüber dem Inneren der zugeordneten Tintenkanäle iso
lieren. Die im Hinblick auf die Eigenstabilität der Schutz
röhrchen relativ dicke Wandstärke der Schutzröhrchen erfordert
jedoch eine relativ hohe Ansteuerenergie für die Antriebsele
mente. Außerdem erschwert die relativ dicke Wandstärke der
Schutzröhrchen die Zusammenführung der Tintenkanäle zu einem
engen Kanalaustrittsraster (Düsenraster) insbesondere dann,
wenn die Antriebselemente möglichst nahe zu den Kanalaustritten
der Tintenkanäle angeordnet sein sollen.
Bei einer aus der DE-OS 25 43 420 bekannten Verfahrensvariante
zur Ausbildung der Tintenkanäle in dem Schreibkopf werden die
Antriebselemente unter Zwischenfügung jeweils eine Drahtwendel
auf die zugehörigen Formnadeln aufgesteckt, so daß beim nach
folgenden Vergießen die Gießmasse in die Zwischenräume zwischen
den Antriebselementen und den zugehörigen Formnadeln eindringt
und so eine das betreffende Antriebselement gegenüber dem Kanal
inneren isolierende Schutzschicht bildet. Jedoch ist die Homo
genität der Schutzschicht durch die Drahtwendel gestört, so daß
nicht auszuschließen ist, daß Partikel der Gießmasse beim Ent
fernen der Formnadeln oder später bei Ansteuerung der Antriebs
elemente durch die daraus resultierenden Druckpulse ausbröckeln
können.
Bei einer weiteren, aus der DE-OS 25 43 420 bekannten Verfahrens
variante zum Ausbilden der Tintenkanäle in dem Schreibkopf, bei
der die Antriebselemente vor ihrer Anordnung und Ausrichtung in
der Gießform jeweils mit einer Isolierschicht beschichtet werden,
kann beim Ausgießen der Gießform in unmittelbarer Nähe der An
triebselemente ein sprunghafter Übergang in der Kanalinnenwand
zwischen der Isolierschicht und dem Gießkörper entstehen, wodurch
bei Ansteuerung der Antriebselemente der Druckimpulsverlauf in
der Schreibflüssigkeit beeinträchtigt wird. Außerdem kann es
an dieser Stelle zur Rißbildung kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Antriebselemente
auf fertigungstechnisch einfache Weise unter Bildung durchgehend
glatter Kanalinnenwände gegenüber der Schreibflüssigkeit in den
Tintenkanälen zu isolieren.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei
dem Verfahren der eingangs angegebenen Art anschließend die
Kanalinnenwände der Tintenkanäle mit einer dünnen Schutzschicht
beschichtet werden.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, daß durch die Ausbildung der Schutzschicht nach dem
Gießen der Tintenkanäle über die gesamte Länge der Tinten
kanäle gleichmäßig glatte Kanalwandung gebildet wird, wobei
Risse, die während des Aushärtens der Gießmasse durch Schrumpfung
entstanden sind, ausgefüllt werden und die darunterliegenden
Bereiche gegenüber dem Eindringen von Schreibflüssigkeit
geschützt werden. Gelockerte Wandbereiche der Kanalinnenwände,
wie sie insbesondere bei Verwendung von Drahtwendeln zur
elektrischen Kontaktierung der Antriebselemente und ihrer
Zentrierung auf den Formnadeln entsprechend der DE-OS 25 43 420
auftreten können, werden mit der Gießmasse des Gießkörpers
wieder verbunden; allerdings kann wegen der Schutzschicht
generell auf die Verwendung von Drahtwendeln verzichtet werden.
Da es darüber hinaus nicht auf eine optimale Glättung der
Kanalwände vor ihrer Beschichtung ankommt, kann auch auf die
üblicherweise vorgesehene Behandlung der Formnadeln mit einem
Trennmittel zur Erleichterung ihrer Entfernung aus dem gegosse
nen Schreibkopf verzichtet werden.
Als Material für die Schutzschicht kommen insbesondere Kunst
stoffe in Betracht, die gegenüber der Schreibflüssigkeit resistent
und dicht sind, ferner durch die Schreibflüssigkeit benetzt
werden und ein gutes Haftungsvermögen mit der Gießmasse aufwei
sen.
Um bei der Ausbildung der Schutzschicht eine gleichmäßige
Schichtdicke zu gewährleisten, werden die Tintenkanäle vorzugs
weise mit einem aushärtbaren flüssigen Kunststoff gefüllt und
nach Benetzung der Kanalinnenwände mit dem Kunststoff entleert.
Die Entleerung der Tintenkanäle kann durch Abtropfen oder Ab
saugen des überschüssigen flüssigen Kunststoffes erfolgen, wo
bei eine dünne Kunststoffschicht auf den Kanalinnenwänden zu
rückbleibt, die unter Bildung der Schutzschicht aushärtet.
Anstelle der Verwendung eines flüssigen Kunststoffes kann die
Ausbildung der Schutzschicht in gleicher Weise auch aus einer
Lösung erfolgen, indem die Tintenkanäle mit einem in einem
Lösungsmittel gelösten Kunststoff gefüllt werden und nach Be
netzung der Kanalinnenwände mit dem Kunststoff entleert werden.
Bei der Entleerung der Tintenkanäle, die durch Abtropfen, Ab
saugen, Einblasen von mit Lösungsmitteln gesättigter Luft oder
durch Ausspülen mit einem Lösungsmittel erfolgen kann, bleibt eine
die Schutzschicht bildende dünne Kunststoffschicht auf den Ka
nalinnenwänden zurück, die sich nach Verdunsten des Lösungs
mittels verhärtet. Hierbei ist von Vorteil, daß auf eine zu
sätzliche Erwärmung des gegossenen Schreibkopfes verzichtet
werden kann, so daß sich bei Raumtemperatur eine spannungsfreie
Schutzschicht bildet.
Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren
der Zeichnung Bezug genommen, von denen
Fig. 1 eine Gießform mit darin positionierten Formnadeln und
von ihnen getragenen Antriebselementen zum Gießen eines
Schreibkopfes für eine Tintenmosaikschreibeinrichtung
zeigt und
Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. 1 im Bereich eines der
Antriebselemente zeigt.
Fig. 1 zeigt eine im wesentlichen trichterförmige Gießform 1
mit zwei Trichteröffnungen 2 und 3, von denen die kleinere
Trichteröffnung 2 mit einer Zentrierplatte 4 abgeschlossen
wird. Die Zentrierplatte 4 enthält Bohrungen 5 entsprechend der
gewünschten Anordnung der Kanalaustritte (Düsenanordnung) bei
dem zu fertigenden Schreibkopf. Auf einzelne Formnadeln 6 werden
aus röhrchenförmigen Piezokeramiken bestehende Antriebselemente
7 aufgesteckt; die Formnadeln 6 werden mit ihren Spitzen in den
Bohrungen 5 der Zentrierplatte 4 zentriert und entsprechend der
gewünschten Lage der in dem Schreibkopf auszubildenden Tinten
kanäle innerhalb der Gießform 1 ausgerichtet. Es ist auch
möglich, die Antriebselemente 7 in einer Halterung zu einer
hier lediglich durch eine strichpunktierte Umrandung angedeute
ten Baugruppe 8 zusammenzufassen, die Baugruppe 8 in der Gieß
form 1 zu befestigen und die einzelnen Formnadeln 6 durch die
Öffnungen der Antriebselemente 7 hindurch bis in die Bohrungen
5 der Zentrierplatte 4 zu führen. Anschließend wird die Gieß
form 1 von ihrer großen Trichteröffnung 3 her mit einer Gieß
masse (vorzugsweise Gießharz) aufgefüllt; nach dem Aushärten
der Gießmasse zu einem Gießkörper 9 werden die Formnadeln 6 aus
dem Gießkörper 9 herausgezogen, so daß in diesem Tintenkanäle
10 jeweils über einen Teil ihrer Länge von einem der Antriebs
elemente 7 umgeben verbleiben.
Fig. 2 zeigt eine Einzelheit des Gießkörpers 1 im Bereich
eines der Antriebselemente 7. Das Antriebselement 7 besteht aus
einem röhrchenförmigen Piezokeramikkörper 11, der an seiner
Innen- und Außenseite mit einer Innenelektrode 12 bzw. einer
Außenelektrode 13 versehen ist. Bei dem in Fig. 2 gezeigten
Beispiel wurde das Antriebselement 7 mittels einer als An
schlußleitung für die Innenelektrode 12 dienenden Drahtwendel
14 auf der zugehörigen Formnadel 6 (Fig. 1) zentriert, so daß
der Bereich zwischen dem Antriebselement 7 und der Formnadel
6 beim Ausgießen der Gießform 1 von der Gießmasse ausgefüllt
wurde. Die so entstandene Schale 15 zwischen dem Inneren des
Tintenkanals 10 und dem Antriebselement 7 schützt dieses vor
Einwirkungen der in dem Tintenkanal 10 enthaltenen Schreibflüssig
keit. Aufgrund der von ihr eingebetteten Drahtwendel 14 ist
die Homogenität der dünnen Schale 15 jedoch gestört, so daß nicht
ausgeschlossen ist, daß beim Entfernen der Formnadel 6 oder
später bei Ansteuerung der Antriebselemente 7 einzelne Partikel
der Gießmasse aus der Schale 15 ausbröckeln können. Außerdem
führen ungleiche thermische Schrumpfungen der Gießmasse bei
ihrem Aushärten und des Antriebselementes 7 zu Verspannungen,
die zu Rißbildungen in der Schale 15 führen können. Aus diesem
Grunde werden nach dem Entfernen der Formnadeln 6 die Kanal
innenwände der Tintenkanäle 10 mit einer dünnen Schutzschicht
16 beschichtet. Als Beschichtungsmaterial eignet sich besonders
ein Harz auf der Basis der Gießmasse in niedrig viskoser
Einstellung. Die Tintenkanäle 10 werden zunächst mit dem Harz
gefüllt und nach vollständiger Benetzung ihrer Kanalinnenwände
durch Absaugen des überschüssigen Harzes entleert, wobei eine
dünne, die Isolierschicht 16 bildende Wandschicht zurückbleibt,
die aushärtet. Statt eines Harzes bzw. flüssigen Kunststoffes
eignet sich auch ein Kunststoffauftrag aus einer Lösung. Die
hierzu mit einer Kunststofflösung gefüllten Kanäle 10 werden nach
vollständiger Benetzung geleert, wobei eine dünne Schicht zu
rückbleibt, die sich nach Verdunstung des Lösungsmittels zu
der Schutzschicht 16 verfestigt; dieses Verfahren benötigt keine
Erwärmung des Gießkörpers 9, so daß sich ein bei Raumtemperatur
spannungsarmer Belag ergibt.
Da die Schutzschicht 16 selbst einen Schutz der Antriebselemen
te 7 gegenüber der Schreibflüssigkeit in den Tintenkanälen 10
bietet, kann bei einer andersartigen Kontaktierung der Innen
elektrode 12 als durch die Drahtwendel 14 auf diesen verzichtet
werden.
Claims (3)
1. Verfahren, bei dem zum Ausbilden von Tintenkanälen (10)
in einem Schreibkopf für eine Tintenmosaikschreibeinrichtung
jeweils von piezoelektrischen Antriebselementen (7) zylindrisch
umfaßte Formnadeln (6) in einer Gießform (1) entsprechend dem
gewünschten Verlauf der auszubildenden Tintenkanäle (10) ausge
richtet werden, mit einer Gießmasse umgossen werden und nach
deren Aushärten unter Bildung der jeweils von den zugeordneten
piezoelektrischen Antriebselementen (7) teilweise umfaßten
Tintenkanäle (10) entfernt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß anschließend die Kanalinnenwände der Tintenkanäle (10) mit einer
dünnen Schutzschicht (16) beschichtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Ausbildung der Schutzschicht (16) die Tintenkanäle
(10) mit einem aushärtbaren flüssigen Kunststoff gefüllt werden
und nach Benetzung der Kanalinnenwände mit dem Kunststoff ent
leert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Ausbildung der Schutzschicht (16) die Tintenkanäle (10)
mit einem in einem Lösungsmittel gelösten Kunststoff gefüllt
werden und nach Benetzung der Kanalinnenwände mit dem Kunststoff
entleert werden.
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