EP0164445B1

EP0164445B1 - Anordnung zur Fixierung und Kontaktierung piezoelektrischer Antriebselemente im Schreibkopf von Tintenschreibeinrichtungen

Info

Publication number: EP0164445B1
Application number: EP84115418A
Authority: EP
Inventors: Wilfried Dipl.-Ing. Kindler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-05-16
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1989-04-26
Also published as: EP0164445A2; DE3477902D1; US4584591A; JPS60259460A; EP0164445A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Fixierung und Kontaktierung von röhrenförmigen piezoelektrischen Antriebselementen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Für Tintenschreibeinrichtungen sind Schreibköpfe bekannt, die mehrere Schreibdüsen in Form von Schreibflüssigkeit aufnehmenden Tintenkanälen enthalten, die ihrerseits durch Ausformungen im Schreibkopf gebildet sind (DE-C-25 43 451). Unter der Einwirkung von piezoelektrischen Antriebselementen, die die Tintenkanäle über einen Teil ihrer Länge zylinderförmig umfassen und die sich bei geeigneter Ansteuerung verformen, erfolgt ein tröpfchenweiser Ausstoß von Tinte. Ein solcher Aufbau gestattet es, den Schreibkopf durch Vergießen der Antriebselemente bei gleichzeitiger Ausformung der Tintenkanäle herzustellen. Die hohen Anforderungen, die an die Ausbildung der Tintenkanäle gestellt werden, erfordern allerdings einen sehr großen Fertigungsaufwand. Zur Reduzierung dieses Aufwandes ist es bekannt, mehrere piezoelektrische Antriebselemente zu einer sogenannten Piezorohrgruppe zusammenzufassen (DE-A-32 34 408). Die bekannte Maßnahme sieht vor, daß die Piezorohrgruppe in eine Form eingelegt wird und daß zur Kontaktierung der piezoelektrischen Antriebselemente Kontaktfedern vorgesehen sind, die bei Aufsetzen einer Gehäusekappe auf die Piezorohrgruppe die elektrische Verbindung herstellen. Dadurch, daß die Piezorohrgruppe als Einzelteil zunächst sozusagen vormontiert werden kann, ergibt sich zwar eine Vereinfachung bei der Herstellung, doch ist eine exakte Positionierung und Fixierung der piezoelektrischen Antriebselemente nach wie vor nur schwierig zu beherrschen und erfordert ein relativ großes manuelles Geschick. Das trifft auch auf eine andere bekannte Maßnahme zu, bei der die eine Gruppe bildenden Piezoröhrchen einzeln mittels federnder Halte- und Kontakt-elemente auf einer Leiterplatte aufgebracht werden (US-A-4 430 594). Wenn auch in diesem Fall die Lage der Kontaktfedern mit der Lage der piezoelektrischen Antriebselemente übereinstimmt, so ist der damit erforderliche Montage- und Fertigungsaufwand keinesfalls geringer, da jedes Piezoröhrchen von ersten Kontaktelementen auf seiner Innenseite und von zweiten Kontaktelementen auf seiner Außenseite erfaßt werden müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung anzugeben, mit der die Fixierung und die Kontaktierung der piezoelektrischen Antriebselemente vor allem im Hinblick auf die Fertigung von Schreibköpfen mit einer großen Anzahl von Tintenkanälen weiter verbessert wird.
Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Herstellung von Schreibköpfen automatisierbar ist und daß durch die Verwendung von Kontaktklammern und von Leiterplatten die piezoelektrichen Antriebselemente stets in der richtigen Lage exakt fixiert sind und kontaktiert werden können.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in

Fig. 1 eine Leiterplatte mit Kontaktklammern und Kontaktbänken,
Fig. 2 die Leiterplatte nach Fig. 1 mit eingesetzten piezoelektrischen Antriebselementen und
Fig. 3 eine Grundleiterplatte mit eingesetzten und bestückten Leiterplatten.

Auf der in Fig. 1 dargestellten Leiterplatte 1 befinden sich jeweils eine Reihe von Kontaktklammern 2, die einander paarweise zugeordnet als Aufnahme- und Kontaktierungselemente für piezoelektrische Antriebselemente in Form von Piezoröhrchen dienen. Die Kontaktklammern 2 sind mit beidseitig der Leiterplatte 1 vorgesehenen Kontaktbänken 3, 4 verbunden, wobei diese Verbindung in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Schwallöten erfolgt. Die Kontaktbänke 3, 4 weisen jeweils einen Verbindungssteg auf, der nach einem Lötvorgang mechanisch, beispielsweise durch Beschneiden entfernt wird. In Fig. 1 sind diese äußeren abtrennbaren Teile der Kontaktbänke 3 und 4 schraffiert dargestellt. Das Abtrennen der äußeren Teile bedeutet, daß die Kontaktklammern 2 vereinzelt werden. Jeder der Kontaktklammern 2 weist einen kleinen Kontaktansatz 5 auf, über den die kontaktierende Verbindung mit den hier nicht dargestellten Leiterbahnen auf der Leiterplatte 1 und damit mit der Innen- und mit der Außenelektrode jedes eingesetzten Piezoröhrchens erfolgt.
Wie Fig. 2 zeigt, werden die einzelnen Piezoröhrchen 7 in die Kontaktklammern 2 eingeschnappt. Damit ist zum einen eine sehr sichere Halterung und Fixierung der Piezoröhrchen gewährleistet. Zugleich erfolgt damit aber auch eine zuverlässige Kontaktierung zwischen den hier nicht dargestellten Leiterbahnen auf der Leiterplatte 1 und der äußeren und der inneren Elektrode jedes Piezoröhrchens 7. Es wird dabei die äußere Elektrode jedes Piezoröhrchens 7 über die eine und die innere Elektrode, die wie an sich bekannt, über die Stirnfläche des Piezoröhrchens nach außen geführt ist, über die andere Kontaktklammer eines Kontaktklammerpaares kontaktiert. Im Beispiel der Fig. 2 erhält' jede der auf diese Weise vormontierten Leiterplatten 1 eine Reihe von acht Piezoröhrchen 7, deren Lage sowohl zueinander als auch in bezug auf ihre Anordnung in einem Schreibkopf genau festgelegt ist.
Die vormontierten Leiterplatten 1 werden anschließend, wie Fig. 3 zeigt, in eine entsprechende Aufnahme- und Halteschlitze aufweisende Grundleiterplatte 8 eingesteckt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Leiterplatten 1 in der Grundleiterplatte 8 eingesteckt, das heißt, das Ausführungsbeispiel zeigt eine Möglichkeit, einen 32-Düsenschreibkopf aufzubauen. Anhand von Fig. 3 erkennt man auch, daß die Kontaktklammern 2 der Leiterplatten 1 die Piezoröhrchen 7 jeweils haltend und kontaktierend umfassen, wobei über die eine Kontaktklammer die Verbindung mit der Innenelektrode 9 und über die andere Kontaktklammer die Verbindung mit der Außenelektrode 10 jedes Piezoröhrchens 7 hergestellt ist. Die Grundleiterplatte 8 ist weiterhin ein- oder beidseitig mit einer Steckerleiste 11 versehen, an deren nach außen weisenden Steckeranschlüssen 12 die Zuführungen für die Ansteuerleitungen angeschlossen werden. Nach dem Einstecken der Leiterplatten 1 sowie dem Einstecken der Steckerleisten 11 in die Grundleiterplatte 8 wird die Einheit schwallverlötet.
Auf der auf diese Weise vormontierten Piezorohrgruppe sind aufgrund der entsprechenden Anordnung der Leiterplatten 1 und der Kontaktklammern 2 sämtliche Piezoröhrchen 7 in der richtigen Lage fixiert und kontaktiert. Dadurch ist auch das Einführen von hier nicht dargestellten Formnadeln erheblich erleichtert. Diese werden, wie bekannt, durch die Piezoröhrchen 7 gesteckt und im wesentlichen durch die Ausrichtung der Piezoröhrchen geführt. Die mit Formnadeln bestückte Einheit wird schließlich in eine Gieß- oder Spritzformschale eingelegt und vergossen, wobei durch die Formnadeln die eigentlichen Tintenkanäle des Schreibkopfes gebildet werden.

Claims

1. Anordnung zur Fixierung und zur Kontaktierung einer Vielzahl von röhrenförmigen piezoelektrischen Antriebselementen (7) im Schreibkopf von Tintenschreibeinrichtungen, bei der für jeweils eine Gruppe von piezoelektrischen Antriebselementen (7) eine Leiterplatte (1) mit einer der in der Gruppe zusammengefaßten piezoelektrischen Antriebselementen (7) entsprechenden Anzahl von Halte- und Kontaktelementen zurAufnahme der piezoelektrischen Antriebselemente (7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- und Kontaktelemente als Kontaktklammern (2) ausgebildet sind, die die piezoelektrischen Antriebselemente (7) einschnappbar aufnehmen, daß jede Reihe der Kontaktklammern (2) mit einer Kontaktbank (3, 4) versehen ist, deren Verbindungsstege abtrennbar sind, und daß eine Grundleiterplatte (8) vorgesehen ist, in die jeweils mehrere mit piezoelektrischen Antriebselementen (7) bestückte Leiterplatten (1) einsetzbar sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundleiterplatte (8) mit Steckeranschlüssen (11, 12) versehen ist und nach ihrer Bestückung als vollständige Piezorohrgruppe in eine Gieß- oder Spritzformschale einsetzbar ist.