SE454152B - Metod for framstellning av stralmunstyckskanaler - Google Patents

Description

454 152 påläggande av en elektrisk spänning mellan metallagren, att den första huvud- ytan hos den första plattan och den första huvudytan hos den andra plattan täcks med ett lager av bindemedel, att den andra plattan anordnas på den första plattan på så sätt att de två huvudytorna som är försedda med bindemedel vetter mot varandra och att bindemedlet utsätts för en härdningsprocess.

Kanalerna kan åstadkommas mycket enkelt medelst en skär- eller slip- operation, och huvudytorna hos de två plattorna förblir fortfarande ytterytor när elektroderna anordnas, varigenom inga större problem uppstår i detta avseende.

Efter slutförandet av metoden enligt uppfinningen, kan strålmunstyckskana- lerna bibehållas förenade för att bilda ett skrivhuvud. Ett föredraget utföran- de av metoden i vilket strâlmunstyckskanalerna blir separat tillgängliga för ytterligare behandling kännetecknas av att de individuella pumpsektionerna, efter bindemedlets härdning, helt separeras från varandra genom separeringsplan som sträcker sig parallellt med rörens axlar och vinkelrätt mot plattornas huvudytor.

En bläckstrâleskrivare med ett skrivhuvud vilket innefattar åtminstone en strålmunstyckskanal framställd medelst metoden enligt uppfinningen kännetecknas av att pumpanordningen består av två delar som är förbundna med varandra medelst ett bindemedel.

Uppfinningen kommer att beskrivas i detalj härefter med hänvisning till ritningen, där: fjg_l visar en längdsnittsvy av en del av ett skrivhuvud hos en bläckstråleskrivare innefattande en strålmunstyckskanal framställd medelst metoden enligt uppfinningen; fig_§ visar en tvärsnittsvy av två plattor av piezo-elektriskt material för framställning av pumpanordningar; jjg_§ visar en tvärsektionsvy av de i fig 2 visade plattorna efter anordnandet av kanaler i en av plattorna; jjg_§ visar en tvärsektionsvy av plattorna efter anordnandet av metallager och polarisationen; fig_§ visar en tvärsektionsvy av en platt- enhet innefattande ett antal strâlmunstyckskanaler; jjg_§ visar en tvärsek- tionsvy, motsvarande fig 4, bestående av två plattor av piezoelektriskt mate- rial framställda enligt en alternativ metod; jjg_Z visar en tvärsektionsvy av en plattenhet framställd enligt en annan alternativ metod.

Fig 1 visar schematiskt en strålmunstyckskanal 1 som utgör en del av ett - .mu-l-...m-.m-.m-fl-.fa ev- fl-l-äw-wf: 'av ~ ...ø-qnnunu-n-n-n-...í-scfl « -v-- - d."- 454 152 skrivhuvud hos en bläckstråleskrivare. Skrivhuvudet kan innefatta ett flertal sådana strålmunstyckskanaler.

Strålmunstyckskanalen 1 består av ett cylindriskt rör 3 av exempelvis glas eller metall. På ytterväggen hos röret är en rörformig pumpanordning 7 fast anordnad medelst ett lager av bindemedel 5. Pumpanordningen 7 består av ett rör 9 av approximativt radiellt polariserat piezo-elektriskt material, exempelvis PXE, vars inner- och ytteryta är försedda med elektroder 11 respektive 13, vilka bildats av exempelvis ångutfällda nickellager. Enligt denna utföringsform är de båda ändytorna inte täckta med elektrodmaterial.

Vid ena änden (den högre änden i fig 1) bildar ett strâlmunstycke 15 strålmunstyckskanalens 1 avslutning och dess andra ände är ansluten, via en förträngning 17, till en bläcktillförselkanal 19 som står i förbindelse med en bläckbehållare 21 och möjligen med ytterligare strålmunstyckskanaler (icke visade). I den visade utföringsformen är strâlmunstycket 15 och förträngningen 17 utförda i ett stycke med den del av röret på vilken pumpanordningen 7 är belägen och vilken bildar en pumpsektion. Det är emellertid alternativt möjligt att konstruera pumpanordningen 7 (med eller utan röret 3), munstyckskanalen 15 och ett rör innefattande en förträngning 17 som separata delar vilka i ett senare steg sammansätts för att bilda en komplett strålmunstyckskanal.

När en elektrisk spänning påläggs mellan elektroderna 11 och 13 utvidgar pumpanordningen 7 sig i längdriktningen och följaktligen drar den samman sig i den radiella riktningen, varigenom röret 3 drar ihop sig. Under normal funktion hos bläckstråleskrivaren är bläckbehållaren, bläcktillförselkanalen 19 och strålmunstyckskanalen 1 fyllda med bläck i vilket en tryckvâg alstras när röret 3 plötsligt sammandras. Denna tryckvâg fortplantar sig inte genom förträng- ningen 17 men i strålmunstyckets 15 riktning. Följaktligen stöts en liten bläckdroppe ut från munstyckskanalen 15 med kraft. Denna droppe hamnar på ett pappersark som är anordnat till höger om munstyckskanalen (icke visat). Tecken och bilder kan formas på pappret genom att förflytta skrivhuvudet relativt pappret och genom att aktivera pumpanordningen 7 vid lämpliga ögonblick.

För framställning av strålmunstyckskanaler, såsom visade i fig 1, används två plattor av piezo-elektriskt material 23 och 25 vilka är visade i en tvär- sektionsvy i fig 2 (i förtydligande syfte har plattorna 23, 25 inte skuggats).

Längden och bredden hos dessa tvâ plattor är företrädesvis väsentligen lika, men tjockleken hos den första plattan 23 är större än hos den andra plattan 25.

Den första plattan 23 har en första huvudyta 27 och en andra huvudyta 29 och den andra plattan 25 har en första huvudyta 31 och en andra huvudyta 33. ...___ ...___ 454 152 Därefter bildas,såsom framgår av fig 3, en eller flera inbördes parallella kanaler 35 i den första huvldytan 27 hos den första plattan 23, varvid nämnda kanaler sträcker sig från en kant hos den första huvudytan till den motsatta kanten, så att deras längd är lika med den första huvudytans. Kanalernas 35 bred och djup är något större än diametern hos röret 3 (fig 1), varigenom ett sådant rör kan inpassas i varje kanal med viss säkerhetsmarginal. Kanalerna 35 kan bildas genom exempelvis skärning eller slipning. Det är uppenbart att det alternativt är möjligt att välja tjockleken hos de två plattorna 23, 25 att vara ungefär lika och att förse de båda plattornas första huvudytor 27, 31 med kanaler 35 vars djup uppgår till ungefär rörets 3 halva diameter.

Såsom framgår av fig 4, förses de två huvudytorna 27, 29 hos den första plattan 23 och de två huvudytorna 31, 33 hos den andra plattan 25 därefter med metallager, vilka betecknats med hänvisningsbeteckningarna 37, 39, 41 respek- tive 43. Dessa metallager kan vara exempelvis ångutfällda nickellager. De har till uppgift att bilda elektroderna 11 och 13 (fig 1).

Mellan metallagren 37 och 39 hos den första plattan 23 påläggs en elektrisk spänning så att ett starkt elektriskt fält uppstår i plattan, vilket resulterar i att plattans material polariseras. Polarisationsriktningen visas medelst pilar 45. Den andra plattan 25 utsätts för samma behandling genom att en elektrisk spänning påläggs mellan metallagren 41 och 43. Den resulterande polarisationsríktningen visas av pilarna 47. Polarisationsriktningen måste vara densamma för båda plattorna, d.v.s för båda plattorna måste den riktas från den andra huvudytan mot den första huvudytan (såsom visas i fig 4) eller så måste den för båda plattorna riktas från den första huvudytan mot den andra huvud- ytan. Om polarisationsriktningarna i de två plattorna var motsatta, skulle inga approximativt radiellt polariserade pumpanordningar erhållas efter sammasätt- ning av plattorna.

Metallagret 37 hos den första plattans 23 första huvudyta 27 och metal- lagret 41 hos den andra plattans 25 första huvudyta 31 täcks därefter med ett lager bindemedel, exempelvis epoxyharts eller lod. Därefter anordnas ett rör 3 i varje kanal 35 och den andra plattan 25 anbringas i rätt läge på den första plattan 23, så att de två plattornas huvudytor 27 och 31 som är försedda med bindningsmedel vetter mot varandra. Bindemedlet flyter sedan runt rören 3 vari- genom rören helt inbäddas i bindemedlet. Detta visas tydligt i fig 5 i vilken bindemedlet är betecknat med hänvisningsbeteckningen 5 såsom i fig 1. Efter bindemedlets 5 härdning blir plattorn 23 och 25 styvt förbundna och rören 3 blir orörliga i kanalerna 35. Varje rör 3 omges sedan av en pumpanordning 7 454 152 som består av delar av de tvâ plattorna 23, 25. Varje rör 3 som omges av en pumpanordning bildar en pumpsektion hos en strålmunstyckskanal 1. När rören 3 förses med en munstyckskanal 15 vid ena änden och med en förträngning 17 nära den andra änden, bildar de inte enbart pumpsektioner utan även hela strâlmun- styckskanaler.

Om så önskas kan de individuella pumpsektionerna separeras från varandra enligt separeringsplanen 51 (betecknade med streckade linjer i fig 5) som sträcker sig parallellt med rörens 3 axlar och vinkelrätt mot plattornas 23, 25 huvudytor 27, 29, 31, 33. Detta kan åstadkommas genom att exempelvis skära plattorna 23, 25 i överensstämmelse med planen 51. Efter en sådan operation bildar tvärsnittssektionerna hos pumpanordningens yttre approximativt en kvadrat som begränsas av metallagrens 39 och 43 tvärsektioner och separerings- planen 51.

För att möjliggöra påläggande av styrspänningar på elektroderna 11 och 13 måste metallagren 37, 39, 41 och 43 anslutas till ledare (icke visdae). Detta kan realiseras medelst en förut känd teknik, exempelvis medelst tryckkontakter eller medelst lödning av anslutningsledare. Den yttre elektroden 13 är lätt tillgänglig för en sådan anslutning. Den inre elektroden 11 kan kontakteras exempelvis via metallagren 37, 41 vilka vetter mot pumpanordningens sidor eller via en metallisering på den vänstra eller högra ändytan hos pumpanordningen 7 som är ansluten till dessa metallager. Alternativt är det möjligt att täcka rörets 3 ytteryta med ett metallager som skjuter ut utanför pumpanordningen och som via bindemedlet, vilket 1 sådant fall är ledande (t.ex. lod), står i för- bindelse med den inre elektroden 11. Via detta metallager kan anslutningen till denna elektrod etableras. Om själva röret 3 är tillverkat av metall kan ett sådant extra metallager uppenbarligen avvaras.

Såsom framgår av fig 5 är polarisationsriktningen som pilarna 45 och 47 betecknar endast approximativt radiella. När avståndet från rörens 3 axlar ökar åt vänster och höger uppträder avvikelsen från den radiella riktningen alltmer tydligt. I praktiken har det befunnits att sådana avvikelser endast har en liten inverkan på pumpanordningarnas 7 korrekta funktion. Om så önskas kan emellertid sådana avvikelser reduceras medelst en lätt anpassning av formen hos plattornas 23 och 25 andra huvudytor 29 och 33. Härför bildas fördjupningar 53 och 55 i dessa huvudytor, exempelvis samtidigt med bildandet av kanalerna 35 (d.v.s. i den i fig 3 visade fasen), varvid axlarna hos nämnda fördjupningar sträcker sig parallellt med kanalernas axlar och är anordnade halvvälgs mellan kanalaxlarna. Efter anbringandet av metallager och polarisationen är utseendet 454 152 på plattorna sådant som det visas i fig 6. Det framgår att metallagren 39 och 43 är lätt böjda, varigenom polarisationsriktningarna 45 och 47 bättre approxi- merar den radiella riktningen. Efter separering av pumpsektionerna enligt sepa- reringsplanen 51 (fig 5) kommer tvärsektionen hos pumpanordningarna att vara fonnade approximativt som kvadrater med avrundade hörn.

Pumpsektionerna är fullständigt separerade från varandra medelst separe- ringsplanen 51. Det är emellertid alternativt möjligt att anordna den i fig 5 visade enheten i sin helhet i ett skrivhuvud för en bläckstråleskrivare. För att i ett sådant fall möjliggöra separat aktivering av pumpanordningarna måste metallagren 39 och 43, vilka tillsammans utgör pumpanordningens yttre elektrod 13 delas i remsor som sträcker sig parallellt med rören 3. Detta kan realiseras genom att ta bort smala remsor av dessa metallager i området för skärnings- linjen mellan metallagren och planen 51, exempelvis genom etsning eller skär- ning eller slipning av metallagren. När denna operation utförs före det.att det två plattorna 23, 25 binds tillsammans, d.v.s. i den i fig 4 visade fasen, kan, om önskvärt, metallagren 37, 41 vilka har till uppgift att bilda den inre elektroden 11 hos pumpanordningen delas på liknande sätt. Det är en nackdel att pumpsektionerna fortfarande är mekaniskt stelt förbundna, varigenom de riskerar att påverka funktionen hos varandra. Denna nackdel elimineras i en alternativ version som visas i fig 7. Enligt den sistnämnda metoden anordnas enheten bestående av de två plattorna 23, 25, efter bindemedlets 5 härdning, på en bäryta 57 hos en bärplatta 59, exempelvis medelst ett bindemedel 61 medelst exempelvis den första plattans 23 andra huvudyta 29 vänd mot bärytan. Den andra plattans 25 andra huvudyta 33 förses med skåror 63 i överensstämmelse med plan som sträcker sig parallellt med rörens 3 axlar och vinkelrätt mot plattornas huvudytor. Skårornas djup överskrider inte ungefär halva tjockleken hos den av de två plattorna bildade enheten. Skårorna 53 fylls med ett bindemedel (icke visat) som förblir elastiskt efter härdning (exempelvis en elastisk epoxyharts) och enheten avskils från bärytan 57. Därefter anordnas enheten på bärytan 57 medelst den andra huvudytan 33 hos den andra plattan mot bärytan, varefter de önskade operationerna upprepas. Efter det att enheten avlägsnats från bärytan 57 förblir pumpsektionerna förbundna endast via det elastiska bindemedlet (och möjligen via en smal brygga av piezo-elektriskt material), varigenom de i funk- tion inte längre påverkar varandra.

Claims (3)

454 152 -,1 Patentkrav

1. Metod för framställning av strâlmunstyckskanaler (I), särskilt för bläckstråleskrivare, i vilka en väsentligen radiellt polariserad rörfor- mig piezoelektrisk pumpanordning (7) är anordnad runt en del av varje strål- munstyckskanal för att bilda en pumpsektion, k ä n n e t e c k n a d av att två plattor (23,25) av piezo-elektriskt material används för att bil- da pumpanordningarna (fi), att i en första huvudyta (27) hos åtminstone den första plattan (23) inbördes parallella kanaler (35) bildas vilka sträcker sig från en kant hos den första huvudytan till den motsatta kan- ten, att båda huvudytorna (27,29) hos den första plattan och båda huvudytor- na (3l,33) hos den andra plattan (25) förses med metallager (37,39,ül,å3), att båda plattorna polariseras genom att pâlägga en elektrisk spänning mel- lan metallagren, att den första huvudytan hos den första plattan och den första huvudytan hos den andra plattan täcks med ett lager av bindemedel (5), att den andra plattan anordnas på den första plattan på så sätt att de två huvudytorna som är försedda med bindemedel vetter mot varandra och att bin- demedlet utsätts för en härdningsprocess.

2. Metod enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att de in- dividuella pumpsektionerna, efter bindemedlets (5) härdning helt separeras från varandra genom separeringsplan (Si) som sträcker sig parallellt med kana- lerhaS (35)axlar och vinkelrätt mot plattornas (23,25) huvudytor (27,29,3l,33).

3. Metod enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att enheten som består av de två plattorna (23,25) som bildats efter bindemedlets (S) härdning anordnas på en bäryta (57) via den andra huvudytan (29,33) hos en av plattorna (23,Z5), att den andra plattans (25,23) andra huvudyta (33,29) förses med skåror (63) i överensstämmelse med planen som sträcker sig _paral- _ lellt med kana]erna5(35)axlar och vinkelrätt mot plattornas huvudytor, var- i vid skårornas djup inte överskrider mer än ungefär halva tjockleken hos den enhet som bildas av de två plattorna, att skârorna fylls med ett bindemedel som förblir elastiskt efter härdning, att enheten avlägsnas från bärytan och därefter anordnas på bärytan via den andra huvudytan (33.29) vilken inne- fattar skårorna, varefter anordnandet av skåror och fyllandet av skåror upp- repas på samma sätt och att enheten till sist avskils från bärytan igen.