EP0161341B1

EP0161341B1 - Device for fastening and contacting for cylindrical piezo-electrical transducers

Info

Publication number: EP0161341B1
Application number: EP84115417A
Authority: EP
Inventors: Ingolf Dipl.-Ing.(Fh) Depta; Wilfried Dipl.-Ing. Kindler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-05-18
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1989-10-18
Also published as: JPS60260343A; DE3480183D1; EP0161341A3; EP0161341A2; US4588999A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fixierung und Kontaktierung von als Piezoröhrchen ausgebildeten Antriebselementen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 (EP-A 0 103 841).The invention relates to a device for fixing and contacting drive elements designed as piezo tubes according to the preamble of claim 1 (EP-A 0 103 841).

Die Herstellung von Schreibköpfen für Tintenschreibeinrichtungen, in denen eine Vielzahl von Tintenkanälen zwischen einem Tintenversorgungsteil und dem einem Aufzeichnungsträger zugewandten Ende des Schreibkopfes verlaufen, erfolgt bekanntlich in einem sogenannten Giessverfahren. Praktisch werden dazu in ein Formteil sogenannte Formnadeln eings!egt, auf die jeweils ein Antriebselement für den Tröpfchenausstoss in Form eines aus piezokeramischem Material bestehenden sogenannten Piezoröhrchens aufgesteckt wird. Zur Kontaktierung der Piezoröhrchen können Kontaktklammern vorgesehen sein, die zugleich auch die Piezoröhrchen halten. Die derart vormontierte Einheit wird dann vergossen. Nach dem Aushärten der Form werden die Formnadeln herausgezogen. Die auf diese Weise entstehenden Ausnehmungen bilden die im Inneren des Schreibkopfes verlaufenden Tintenkanäle.It is known that the production of writing heads for ink writing devices, in which a multiplicity of ink channels run between an ink supply part and the end of the writing head facing a recording medium, takes place in a so-called casting process. In practice, so-called molding needles are inserted into a molded part, onto each of which a drive element for droplet ejection is attached in the form of a so-called piezoceramic material made of piezoceramic material. For the contacting of the piezo tubes, contact clamps can be provided which also hold the piezo tubes. The pre-assembled unit is then cast. After the mold has hardened, the molding needles are pulled out. The recesses formed in this way form the ink channels running inside the print head.

Dabei stellt die exakte Positionierung und Fixierung der Piezoröhrchen im Formteil ein Problem dar. Wegen der sehr kleinen Dimensionen der verwendeten Teile und der hohen Anforderungen an die Exaktheit der Justierung ist für die Herstellung von Tintenschreibköpfen ein sehr hohes Mass an manueller Geschicklichkeit erforderlich. Dazu kommt noch, dass die Kontaktierung der mit einer äusseren und mit einer inneren Elektrode versehenen Piezoröhrchen vor dem eigentlichen Vergiessen vollständig gewährleistet sein muss.The exact positioning and fixing of the piezo tubes in the molded part is a problem. Because of the very small dimensions of the parts used and the high demands on the accuracy of the adjustment, a very high degree of manual dexterity is required for the production of ink writing heads. In addition, the contacting of the piezo tubes provided with an outer and an inner electrode must be completely guaranteed before the actual casting.

In diesem Zusammenhang ist bereits angegeben worden (EP-A 0103841), die Tintenkanäle und die ihnen zugeordneten Piezoröhrchen zu einer Piezorohrgruppe zusammenzufassen. Die Fixierung der Piezoröhrchen erfolgt dabei beim Einlegen in ein Formteil, was hohe Anforderungen an die Sorgfalt bei der Fertigung erfordert. Die Kontaktierung geschieht über federnde Kontaktelemente, die in Durchbrüchen einer Abdeckkappe gehalten sind und die nach dem Aufsetzen der Abdeckkappe an den Kontaktflächen der Piezoröhrchen anliegen. Damit ist weitgehend nur eine punktförmige Berührung zwischen Kontaktelement und Kontaktflächen erreichbar. Da ausserdem bereits eine geringfügige Lageveränderung zu Kontaktfehlern führt, sind die Anforderungen an Genauigkeit und manueller Geschicklichkeit sehr hoch.In this connection, it has already been stated (EP-A 0103841) to combine the ink channels and the piezo tubes assigned to them to form a piezo tube group. The piezotubes are fixed when they are inserted into a molded part, which places high demands on the care taken during manufacture. The contacting takes place via resilient contact elements which are held in openings in a cover cap and which bear on the contact surfaces of the piezo tubes after the cover cap has been put on. In this way, only a point-like contact between the contact element and contact surfaces is largely achievable. Since a slight change in position also leads to contact errors, the requirements for accuracy and manual dexterity are very high.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fixierung und die Kontaktierung der Piezoröhrchen zu vereinfachen und damit den für die Herstellung von Schreibköpfen der genannten Art verbundenen Aufwand zu reduzieren.The invention has for its object to simplify the fixation and contacting of the piezo tubes and thus to reduce the effort associated with the production of writing heads of the type mentioned.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale. In weiteren Unteransprüchen sind Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of patent claim 1. Embodiments of the invention are specified in further subclaims.

Im folgenden werden Einzelheiten der Erfindung unter Bezugnahme auf ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel gegeben.Details of the invention are given below with reference to an embodiment shown in the drawing.

Im oberen Teil der Zeichnung ist ein Kunststoffteil 1 dargestellt, das seiner Funktion wegen im folgenden als Röhrchenträger bezeichnet wird. Im unteren Teil der Zeichnung ist ein Klemmteil 2 dargestellt, in das der Röhrchenträger 1 einschnappbar ist. Der Röhrchenträger 1 weist im Beispiel 9 Ausnehmungen 3 auf, die in ihrer Form der Form der Piezoröhrchen, die mit 4 bezeichnet sind, angepasst sind und die als Aufnahme für die Piezoröhrchen 4 dienen. Die Ausnehmungen 3 sind entsprechend der Anordnungen der Piezoröhrchen 4 im Schreibkopf angeordnet. Erste Kontaktelemente 5 sind zur individuellen Kontaktierung der einzelnen Piezoröhrchen 4 vorgesehen. Die ersten Kontaktelemente 5 können als Einzelkontakte oder, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt ist, in Form von Kontaktbänken 6 vorgesehen sein. In diesem Falle bilden die Kontaktzungen einer Kontaktbank die entsprechenden Kontaktelemente 5, die in die entsprechenden Ausnehmungen 3 des Röhrchenträgers 1 eingelegt werden. Wenn, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, die Ausnehmungen 3 beidseits des Röhrchenträgers 1 vorgesehen sind, so ist für jede Reihe von Ausnehmungen jeweils eine solche Kontaktbank vorhanden. Die Kontaktelemente 5 reichen dabei soweit in die Ausnehmungen 3 hinein, dass über sie eine Kontaktierung mit der einen vorzugsweise mit der äusseren Elektrode jedes Piezoröhrchens 4 gewährleistet ist.In the upper part of the drawing, a plastic part 1 is shown, which because of its function is referred to below as a tube carrier. In the lower part of the drawing, a clamping part 2 is shown, into which the tube holder 1 can be snapped. In example 9, the tube carrier 1 has recesses 3, the shape of which is adapted to the shape of the piezo tubes, which are designated by 4, and which serve as receptacles for the piezo tubes 4. The recesses 3 are arranged in accordance with the arrangements of the piezo tubes 4 in the write head. First contact elements 5 are provided for the individual contacting of the individual piezo tubes 4. The first contact elements 5 can be provided as individual contacts or, as shown in the exemplary embodiment, in the form of contact banks 6. In this case, the contact tongues of a contact bank form the corresponding contact elements 5, which are inserted into the corresponding recesses 3 of the tube carrier 1. If, as shown in the exemplary embodiment, the recesses 3 are provided on both sides of the tube carrier 1, such a contact bank is provided for each row of recesses. The contact elements 5 extend so far into the recesses 3 that they ensure contact with the one, preferably with the outer electrode of each piezo tube 4.

Das im unteren Teil der Zeichnung dargestellte Klemmteil 2 dient zur Aufnahme des Röhrchenträgers 1, der nach Einlegen der ersten Kontaktelemente in das Klemmteil 2 eingedrückt und durch Einschnappen befestigt wird. Im Bereich der Ausnehmungen 3 des eingeschnappten Röhrchenträgers 1 weist das Klemmteil 2 in seinen seitlichen Längswandungen 7 Durchbrechungen 8 auf. Die Durchbrechungen 8 dienen zur Aufnahme der zweiten Kontaktelemente 9. Auch die zweiten Kontaktelemente sind in Form von Kontaktbänken ausgebildet, wobei die Kontaktzungen 10 vor dem Einschnappen des Röhrchenträgers 1 durch die Durchbrechungen 8 hindurchgesteckt werden. Die Kontaktzungen 10 sind derart dimensioniert, dass über sie eine Kontaktierung mit der inneren Elektrode jedes Piezoröhrchens gewährleistet ist. Das Klemmteil 2 isoliert dabei die Kontaktierung der Piezoröhrchen über die zweiten Kontaktelemente von der Kontaktierung durch die ersten Kontaktelemente.The clamping part 2 shown in the lower part of the drawing serves to receive the tube carrier 1, which is pressed into the clamping part 2 after insertion of the first contact elements and is fastened by snapping. In the area of the recesses 3 of the snapped-in tube carrier 1, the clamping part 2 has 7 openings 8 in its lateral longitudinal walls. The openings 8 serve to receive the second contact elements 9. The second contact elements are also designed in the form of contact banks, the contact tongues 10 being inserted through the openings 8 before the tube carrier 1 snaps into place. The contact tongues 10 are dimensioned in such a way that they ensure contact with the inner electrode of each piezo tube. The clamping part 2 isolates the contacting of the piezo tubes via the second contact elements from the contacting by the first contact elements.

Nach dem Einschnappen des Röhrchenträgers 1 in das Klemmteil 2, wodurch die ersten und die zweiten Kontaktelemente klemmend gehalten werden, werden die Kontaktzungen 5 der Kontaktbank 6 durch Beschneiden vereinzelt. Damit ist die für einen Schreibkopf der genannten Art erforderliche Einzelkontaktierung der Piezoröhrchen gewährleistet. Die für sämtliche Piezoröhrchen gemeinsame Verbindung mit der jeweils anderen Elektrode der Piezoröhrchen kann dann über die Kontaktzungen 10 der zweiten Kontaktbank9 erfolgen.After the tube carrier 1 has snapped into the clamping part 2, as a result of which the first and the second contact elements are held in a clamping manner, the contact tongues 5 of the contact bank 6 are separated by trimming. This ensures the individual contacting of the piezo tubes required for a write head of the type mentioned. The one for all piezo tube Chen common connection with the other electrode of the piezo tubes can then be made via the contact tongues 10 of the second contact bank 9.

Der auf diese Weise durch das Einschieben des eigentlichen Röhrchenträgers 1 in das Klemmteil gebildete Halteteil wird vorzugsweise vor dem Bestücken mit den einzelnen Piezoröhrchen auf eine Leiterplatte gesteckt und schwallgelötet. Danach werden die Piezoröhrchen 4 eingeschoben, wobei sie über die Kontaktzungen 5 und 10 sicher kontaktiert sind. Der mit dem Piezoröhrchen bestückte Halteteil wird anschliessend in eine Giessform oder ein Formteil eingelegt, und nach Durchstecken der eingangs erwähnten Formnadeln durch die Piezoröhrchen vergossen. Die Lage der Formnadeln ist dabei weitgehend durch die eindeutig fixierte Lage der bereits vollständig kontaktierten Piezoröhrchen gesichert.The holding part formed in this way by inserting the actual tube carrier 1 into the clamping part is preferably plugged onto a printed circuit board and wave-soldered before being fitted with the individual piezo tubes. The piezotubes 4 are then inserted, wherein they are securely contacted via the contact tongues 5 and 10. The holding part equipped with the piezotube is then placed in a casting mold or a molded part and, after the shaping needles mentioned at the beginning, is poured through the piezotubes. The position of the shaping needles is largely secured by the clearly fixed position of the already fully contacted piezo tubes.

Der Röhrchenträger 1 und das Klemmteil 2 bestehen aus einem temperaturfesten kostengünstigen Kunststoff. Der gesamte aus diesen beiden Teilen bestehende Halteteil kann somit problemlos vergossen werden und bleibt Bestandteil des Schreibkopfes.The tube holder 1 and the clamping part 2 consist of a temperature-resistant, inexpensive plastic. The entire holding part consisting of these two parts can thus be cast easily and remains part of the writing head.

Claims

1. Device for the fixing and contacting of drive elements designed as cylindrical piezoelectric transducers (4) in the write head of ink-jet printing devices, produced by a casting process, with a transducer carrier (1) for positionally correct reception of the cylindrical piezoelectric transducers and with contact elements (10) which are held in openings of a clamping part (2), characterized in that the transducer carrier (1) has recesses (3), which receive the cylindrical piezoelectric transducers (4) over their entire length and a first group of contact elements (5, 6), in that the clamping part (2) is shaped in such a way that it receives the transducer carrier (1) completely and in a snap-fit manner, and in that a second group of contact elements (10) can be inserted into the openings (8) of the clamping part (2).

2. Device according to Claim 1, characterized in that the first and the second contact elements (5, 6; 9, 10) are designed as contact banks, the contact prongs (5, 10) of which are held in correct position after snap-fitting of the transducer carrier (1) into the clamping part, and in that the contact prongs (5) of the first contact bank (6) contact an outer contact layer and the contact prongs (10) of the second contact bank (9) contact an inner contact layer of the cylindrical piezoelectric transducers (4).

3. Device according to Claim 2, characterized in that, after placing in the transducer carrier (1) and after snap-fitting into the clamping part (2), the contact prongs (5) of the first contact bank (6) are separated.

4. Device according to Claims 1 to 3, characterized in that the transducer carrier (1) and the clamping part (2) are in each case temperature- resistant plastic parts.