DE2930004A1

DE2930004A1 - Piezoelektrisches antriebselement fuer schreibkoepfe in tintenmosaikschreibeinrichtungen.

Info

Publication number: DE2930004A1
Application number: DE19792930004
Authority: DE
Inventors: Erich 8014 Neubiberg Kattner
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1979-07-24
Filing date: 1979-07-24
Publication date: 1981-03-12

Description

Piezoelektrisches Antriebselement für Schreibköpfe in
Tintenosaikschreibeinrichtungen Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Antriebselement für Schreibköpfe in Tintenmosaikschreibeinrichtungen, bei denen die Schreibflüssigkeit enthaltenden Eanäle von den Antriebselementen zylinderförmig umfaßt werden und mindestens im Bereich des von der SchreibflUssigkeit benetzten Teils des Antriebselements eine Schutzschicht zwischen dem Antriebs element und dem Kanal vorgesehen ist.
Die Nutzung des Piezoeffekts zum Antrieb von Schreibdüsen in Schreibeinrichtungen ist allgemein bekannt. So ist in der DE-OS 25 43 420 ein piezoelektrisches Antriebs element für Schreibköpfe in Tintenmosaikschreibeinrichtungen beschrieben, bei dem Keramikröhrchen mit piezoelektrischen Eigenschaften die Tintenkanäle im Schreibkopf zylinderförmig umfassen. Über Kontaktierungen an den Mantelflächen des Keramikröhrchens wird mittels geeigneter Ansteuerimpulse eine Formänderung des Antriebselementes erreicht, die zur Einschnürung der Tintenkanäle führt und einen tröpfchenweisen Ausstoß der Schreibflüssig- keit bewirkt. Aus der DE-PS 25 37 767 ist es bekannt, die piezoelektrischen Keramikröhrchen derart zu dimensionieren, daß sich neben einer geringfügigen Längenänderung lediglich der Innendurchmesser des Keramikröhrchens ändert.
Das Auftreten mechanischer Spannungen in einem in GieB-verfahren hergestellten Schreibköpfen wird somit vermieden bzw. bleibt vernachlässigbar gering. Für den praktischen Einsatz ist die mechanische Entkopplung der einzelnen piezoelektrischen Antriebs elemente untereinander dabei gewährleistet. Das ist Jedoch dann nicht mehr der Fall, wenn Schreibköpfe mit höherer Auflösung, beispielsweise mit 24 Spuren anstatt 12 Spuren, verwendet werden sollen. Dabei reduziert sich der Tröpfchendurchmesser auf die Hälfte des bisher Ublichen Wertes und die kinetische Energie der Flü.«sigkeitstrdpfchen beträgt bei gleicher Fluggeschwindigkeit lediglich nur noch den achten Teil des bisherigen Wertes. In diesem Fall machen sich bereits geringe Beeinflussungen zwischen benachbarten piezoelektrischen Antriebselementen, die z.B. durch eine minimale Längenänderung der Keramikröhrchen bei Kontraktion entstehen, störend bemerkbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, die mechanische Entkopplung zwischen benachbarten piezoelektrischen Antriebselementen zu verbessern, und danit ein Übersprechen zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die piezoelektrischen Antriebselemente von einem elastischen Material umhüllt sind, und daß die Umhüllung keine Berührung mit dem Schreibflüssigkeit führenden Kanal besitzt. Damit wird der Vorteil erreicht, daß die Beeinflussung benachbarter Kanäle auch dann weitgehend vermieden wird, wenn Schreibköpfe mit hoher Auflösung verwendet werden. Dadurch, daß die Umhüllung nicht bis an die Wandung des Schreibflüssigkeit führenden Kanals herangeführt ist, wird die Druckwelle in der Schreibflüssigkeit nicht bedämpft.
Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Einten der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 einen Schreibkopf mit erfindungsgemäß ausgestalteten Antriebselementen; Fig. 2 bis Fig. 4 Ausführungsbeispiele für die Umhüllung eines Antriebselementes; Fig. 5 bis Fig. 8 Ansführungsbeispiele für mit einer Leiterfolie kontaktierten Antriebselemente.
Der in Fig. 1 dargestellte, im Gießverfahren hergestellte Schreibkopf 1, enthält die Tintenkanäle 2, die in Richtung der Schreibrichtung an einer DUsenplatte 3 enden.
Jeder Tintenkanal 2 ist teilweise von einer Schutzschicht 4 zylinderföraig umgeben. Im von der Schutzschicht 4 umfaßten Bereich eines Tintenkanals sind die piezoelektrischen Antriebselemente 6 angeordnet, die in Form piezokeramischer Röhrchen den Tintenkanal 2 zylinderförmig umfassen. Jedes dieser Röhrchen 6 ist erfindungsgemäß von einem elastischen Material 5 umhUllt..Diese Umhüllung erstreckt sich in dargestellten Beispiel bis zur Schutzschicht 4. An der der Düsenplatte 3 gegenUberliegenden Seite des Schreibkopfes 1 enden die Tintenkanäle in einer sogenannten Drosselplatte 7, über die die Tintenkanäle mit einer Tintenverteilereinrichtung 8 in Verbindung stehen. Durch impulsweises Anlegen einer geeigneten Steuerspannung an die piezoelektrischen Antriebselenente 6 erfolgt in bekannter Weise eine Reduzierung des Innendurchmessers des piezoelektrischen Keramikröhrchens und damit eine Verengung des Tintenkanals an dieser Stelle, was zum Ausstoß eines Tintentr8pfchens über Öffnungen in der Düsenplatte 3 führt. Dabei tritt zwar auch eine Längenänderung der Röhrchen 6 auf, die Jedoch in Folge der durch die elastische Umhüllung bewirkten mechanischen Entkopplung nicht zu einer Beeinflussung benachbarter Tintenkanäle führt. Die Anzahl der im Schreibkopf 1 verlaufenden Tintenkanäle kann demnach erheblich größer sein als bei herkömmlichen Schreibköpfen.
Fig. 2 zeigt ein Ansführungsbeispiel, bei dem wiederum der im Schreibkopf 1 verlaufende Tintenkanal 3 von einem piezokeramischen Röhrchen 6 umgeben ist. Die Ausbildung der Schutzschicht 4 wurde in diesem Beispiel durch &bschleifen der Kanten des vorher beidseitig kontaktierten Rohrchens 6 gebildet. Die elastische Unhüllung 5 umgibt das Röhrchen 6 in einer solchen Weise, daß zwischen dem Tintenkanal und den die seitlichen Stirnflächen des Röhrchens 6 abdeckenden Ende der Umhüllung ein Freiraum bleibt.
Wird, wie in Fig. 3 dargestellt, die Schutzschicht durch ein zwischen dem piezoelektrischen Röhrchen 6 und dem Tintenkanal 3 angeordnetes und den Tintenkanal zylinderförmig umgebendes Schutzrohr 4 verwendet, so kann sich die elastische Umhüllung 5 des Röhrchens 6 bis an das Schutzrohr 4 erstrecken.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführgsform ist eine den Tintenkanal 3 umgebende Metallspirale 9 vorgesehen, die einen als Schutzschicht 4 wirkenden Spalt zwischen dem Tintenkanal und dem piezoelektrischen Röhrchen 6 bildet. Die z.B. aus Kupferdraht bestehende Metallspirale 9 federt und liegt deshalb elastisch an der Innenelektrode des Röhrchens 6 an, was eine besonders einfache Kontaktierung erlaubt. Die elastische Umhüllung 5 des Röhrchens 6 erstreckt sich hier wiederum bis zur Schutzschicht 4.
Die Fig. 5, 6, 7 und 8 zeigen Jeweils AusfUhrungsbeispiele für die Umhüllung der piezoelektrischen Antriebselemente bei Verwendung von Antriebselementen, die wie z.B.
aus der DS-OS 27 40 773 bekannt ist, mit einer Leiterfolie kontaktiert sind. In Fig. 5 sind die piezoelektrischen Antriebselemente 6 auf die Leiterfolie 10 gelötet, mit der aus elastischem Material bestehenden Umhüllung 5 überzogen und anschließend gemeinsam mit Gießharz vergossen.
Gemäß dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungabeispiel besteht die elastische Umhüllung 5 aus einem Formteil, das auf dea auf die Leiterfolie 10 gelöteten piezoelektrischen Antriebselement 6 aufgesetzt wird.
Die elastische Umhüllung kann auch, wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, schlauchförmig ausgebildet sein, wobei die Stirnseiten der piezoelektrischen Antriebselemente 6 durch die eingezogenen Schlauchenden, wie in Fig. 7 gezeigt ist, und/oder durch elastische Scheiben 11, wie in Fig. 8 dargestellt ist, abgedeckt sein.
Als elastisches Material zur Umhüllung der piezoelektrischen Antriebs elemente wird mit Vorteilen ein Material mit geringem Elastizitätsmodul verwendet, beispielsweise Silikon oder Silikonkautschuk.
6 Patentansprüche 8 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Piezoelektrisches Antriebselement für Schreibköpfe in Tintenmosaikschreibeinrichtungen, bei denen die Schreibflüssigkeit enthaltenden Kanäle von den Antriebselementen zylinderförmig umfaßt werden, und mindestens im Bereich des von der Schreibflüssigkeit benetzten Teiles des Antriebselementes eine Schutzschicht zwischen dem Antriebs element und dem Schreibflüssigkeit enthaltenden Kanal vorgesehen ist, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Antriebselemente (6) von einem elastischen Material (5) umhüllt sind, und daß die Umhüllung (5) keine Berührung mit dem Schreibflüssigkeit führenden Kanal (3) besitzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et , daß sich die Umhüllung (5) bis zu der Schutzschicht (4) erstreckt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeweils eine Reihe von Antriebselementen (6 in Fig. 5) von dem elastischen Material (5) umhüllt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für Jedes Antriebselement (6 in Fig. 6) eine aus einem Formteil bestehende und auf das Antriebselement (6 in Fig4 6) aufsetzbare Umhüllung (5 in Fig. 6) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für Jedes Antriebselement (6 in Fig. 7, Fig. 8) eine schlauchförmige Umhüllung (5 in Fig. 7, Fig. 8) vorgesehen ist, und daß die Stirnseite des Antriebselementes (6) durch die eingezogenen Enden der Umhüllung (5) und/oder durch Scheiben (11) ab6edeckt sind.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als elastisches Material Silikon oder Silikonkautschuk verwendet wird.