DE112012007223T5

DE112012007223T5 - Fluidströmungsaufbau

Info

Publication number: DE112012007223T5
Application number: DE112012007223.5T
Authority: DE
Inventors: Rhonda Lynn Wilson; Daniel D. Dowell
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2015-09-10
Also published as: US20150367637A1; WO2014092723A1; US20170080713A1; CN104837634A; US10265957B2; CN104837634B; US9539812B2

Abstract

In einem Beispiel umfassen Teile zum Zusammensetzen zu einem Fluidströmungsaufbau: einen ersten Teil mit planen Dichtungsflächen, von denen jede eine von einer Vielzahl von Leitungsöffnungen umgibt; einen zweiten Teil mit Dichtungsstegen, von denen jeder eine von einer Vielzahl von Leitungsöffnungen umgibt; und eine einzelne Dichtung mit einer Vielzahl von Löchern, von denen jedes auf beiden Seiten von einer planen Dichtungsfläche umgeben ist. Jedes Loch in der Dichtung ist so positioniert, dass es zu einer der ersten und der zweiten Leitungsöffnungen ausgerichtet ist, so dass beim Zusammensetzen der Teile jede Dichtungsfläche der Dichtung eine der entsprechenden planen Dichtungsflächen am ersten Teil oder einen der Dichtungsstege am zweiten Teil berührt und Fluid durch die Löcher in der Dichtung von den Dichtungsöffnungen in einem der Teile zu den Dichtungsöffnungen im anderen Teil strömen kann.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei manchen Tintenstrahldruckern wird eine stationäre medienbreite Druckkopfleiste verwendet, um auf Papier oder andere Druckmedien zu drucken, die dazu an der medienbreiten Druckkopfleiste vorbeigeführt werden. Medienbreite Druckkopfleisten können mehrteilige Strömungsaufbauten umfassen, die Strömungsbahnen bereitstellen, in denen die Tinte vom Tintenzuführsystem zu den Druckköpfen auf der Druckkopfleiste strömt.
ZEICHNUNGEN
1–3 veranschaulichen eine medienbreite Druckkopfleiste, bei dem ein Beispiel eines neuen mehrteiligen Strömungsaufbaus umgesetzt ist.
4 und 5 sind Teilansichten einer der Dichtungen im Strömungsaufbau für die Druckkopfleiste aus 1–3.
6 und 7 sind Detailansichten, in denen die Leitungsöffnungen und die Flächen der sie umgebenden Dichtungsflächen der Dichtungen auf den Tintenverteilungselementen im Strömungsaufbau aus 1–3 für die Druckleiste dargestellt sind.
8 ist eine Teilansicht im Schnitt entlang einer Strömungsleitung an der Verbindung zwischen den Tintenverteilungselementen im Strömungsaufbau für die Druckleiste aus 1–3.
Die jeweiligen Bezugsziffern werden in allen Figuren zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile verwendet.
BESCHREIBUNG
Es wurde ein neuer mehrteiliger Strömungsaufbau für eine Tintenstrahldruckleiste entwickelt, um dazu beizutragen, dass die Kräfte, die zum Zusammensetzen der Teile erforderlich sind, die den Druckköpfen Tinten zuführen, minimiert werden können. Geringere Kräfte beim Zusammensetzen führen zu geringeren Spannungen in den zusammengesetzten Teilen, wodurch sich eine bessere Ausrichtung der Druckköpfe und eine zuverlässigere Abdichtung um die Strömungsbahnen herum erzielen lässt. Bei dem neuen Strömungsaufbau sind die Dichtungsflächen der Dichtung, die die Strömungsbahnen umgeben, flach und die Dichtung ist durch einen Steg an einem der Teile und einer planen Fläche am anderen, dem Steg gegenüberliegenden Teil abgedichtet. Durch den Steg ist eine gute Abdichtung mit einer geringeren Kraft beim Zusammensetzen als bei planen Flächen möglich, da der zum Abdichten aufgewendete Druck entlang eines schmaleren Bereichs konzentriert wird. Auch wenn die Kraft beim Zusammensetzen durch einen Steg auf beiden zueinander passenden Teilen noch weiter reduziert werden kann, können dann, wenn die Teile nicht richtig zueinander ausgerichtet sind (und eine leicht ungenaue Ausrichtung der Teile tritt immer auf), die ungenau ausgerichteten Stege die Dichtung verziehen, wodurch sich die Kompression der Abdichtung signifikant verringert. Dementsprechend liefert ein Steg an nur einem Teil eine zuverlässigere Abdichtung als Stege an beiden Teilen.
Beispiele des neuen mehrteiligen Strömungsaufbaus sind zwar in Bezug auf eine Druckleiste für einen Tintenstrahldrucker beschrieben, allerdings ist der neue Strömungsaufbau nicht auf Druckleisten beschränkt und nicht einmal auf das Tintenstrahldrucken im Allgemeinen, sondern könnte möglicherweise auch in anderen Aufbauten und Vorrichtungen umgesetzt werden. Die in den Figuren dargestellten und nachfolgend beschriebenen Beispiele veranschaulichen die in den auf die Beschreibung folgenden Ansprüchen definierte Erfindung, schränken sie aber nicht ein.
Die in diesem Dokument verwendete Bezeichnung „Druckkopf” bezieht sich auf denjenigen Teil eines Tintenstrahldruckers oder einer anderen Tintenstrahlausgabevorrichtung, der bzw. die Flüssigkeit ausgibt, beispielsweise als Tropfen oder Ströme. „Druckkopf” oder „Druckleiste” sind nicht auf das Drucken mit Tinte beschränkt sondern umfassen auch die tintenstrahlartige Ausgabe anderer Flüssigkeiten und oder für andere Zwecke als zum Drucken.
1–3 veranschaulichen eine medienbreite Druckleiste 10, bei der ein Beispiel eines neuen mehrteiligen Strömungsaufbaus umgesetzt ist. Mit Bezug auf 1–3 umfasst eine Druckleiste 10 eine Vielzahl von Druckköpfen 14, die auf einen Körper 16 montiert sind. Im abgebildeten Beispiel sind die Druckköpfe 14 entlang einem äußeren Teil 18 des Körpers 16 montiert und der Strömungsaufbau 12 wird in einem innerer wannenförmigen Teil 20 des Körpers 16 gestützt. Der äußere Teil 18 des Körpers und der wannenförmige Teil 20 können als zwei (oder mehr) separate und dann zusammengefügte Bauteile oder in Baueinheit miteinander als Einzelteil ausgebildet sein. Eine Abdeckplatte 22 erstreckt sich entlang der Unterseite der Druckleiste 10 und bedeckt freiliegende Abschnitte des äußeren Teils 18 des Körpers und der Druckköpfe 14 und lässt dabei die Vorderseite eines jeden Druckkopfs 14 zum Ausgeben von Tinte frei.
Der Strömungsaufbau 12 umfasst ein oberes Bauteil 24, eine unteres Bauteil 26 und einen Satz von Elastomer-Dichtungen oder andere auf geeignete Weise biegsam ausgebildete Dichtungen 28, die zwischen den Bauteilen 24 und 26 angeordnet sind. Das Bauteil 24 verteilt Tinte von jedem der vier Einlässe 30, 32, 34, 36 in der Nähe der Mitte des Bauteils 24 an die dazugehörigen Auslässe 38, 40, 42, 44. Beispielsweise erhält jeder der Einlässe 30–36 eine andere Farbtinte direkt oder indirekt von einem Tintenzuführsystem und verteilt diese Tinte an die entsprechenden Auslässe 38–44. Im dargestellten Beispiel wird die Tinte aus jedem Einlass 30–36 zu den entsprechenden Auslässen in jeder der fünf Gruppen von Auslässen 38–44 verteilt, die sich entlang der Breite des Bauteils 24 entsprechend den fünf Druckköpfen 14 befinden. Das untere Bauteil 26 erhält Tinte vom oberen Bauteil 24 über die Dichtungen 28 an den Einlässen 46, 48, 50, 52 und transportiert die Tinte zu den Druckköpfen 14 direkt oder indirekt über ein andere Reihe von Strömungsbahnen. Im dargestellten Beispiel gibt es wiederum fünf Gruppen von Einlässen 46–52 im unteren Bauteil 26, die zu den fünf Gruppen von Auslässen 38–44 und den fünf Druckköpfen 14 gehören. Andere Strömungskonfigurationen sind möglich. Beispielsweise können mehr oder weniger Gruppen von Einlässen und Auslässen vorhanden sein und die Anzahl der Druckköpfe muss der Anzahl der Einlässe und/oder Auslässe nicht 1:1 entsprechen.
Jede Dichtung 28 enthält eine Reihe von Löchern 54, 56, 58, 60, durch die Tinte aus den Auslässen 38–44 zu den Einlässen 46–52 gelangen kann und jede Dichtung 28 dichtet die beiden Bauteile 24, 26 um die Löcher 54–58 herum ab. Wie in den vergrößerten Bildausschnitten in 4 und 5 zu sehen ist, sind die obere und untere Dichtungsfläche 59, 61 der Dichtungen, die die Löcher 54–58 umgeben, plan. Wie im vergrößerten Bildausschnitt in 6 zu sehen ist, ist die Dichtungsfläche 62, die jeden der Auslässe 38–44 von einer Leitung 64 im oberen Bauteil 24 umgibt, plan. Wie im vergrößerten Bildausschnitt in 7 zu sehen ist, ist die Dichtungsfläche 66, die jeden der Einlässe 46–52 zu einer Leitung 68 im unteren Bauteil 26 umgibt, ein Steg. Wie in der Schnittansicht in 8 zu sehen ist, in der eine Verbindung 70 zwischen den Bauteilen 24 und 26 entlang einer (durch die Leitungen 64, 68 und das Loch 54 gebildeten) Strömungsbahn 72 dargestellt ist, komprimiert der Dichtungssteg 66 die biegsame Dichtung 28 an der Dichtungsfläche 61 in einem vorgegebenen Ausmaß, beispielsweise im Bereich von 10–40% der Stärke der Dichtung, und trägt dazu bei, die gewünschten Kräfte zur Abdichtung zwischen den zusammensetzten Teilen sowohl entlang der planen Fläche am Bauteil 24, als auch entlang des Stegs 66 am Bauteil 26 zu erzeugen und aufrechtzuerhalten.
Im dargestellten Beispiel weist, wie am besten in 8 zu sehen ist, jeder Dichtungssteg 66 eine dreieckige Basis 74 und einen gerundeten Scheitel 76 auf und jede plane Dichtungsfläche 62 reicht bis zum Scheitel 76 des gegenüberliegenden Stegs 66. Außerdem wird es meist wünschenswert sein, dass jede Dichtungsfläche 62 breit genug ist, dass die Toleranz für die ungenaue Ausrichtung der Bauteile 24 und 26 vollständig abdeckt, so dass jede Fläche 62 sogar bei maximaler Fehlausrichtung bis zum dazugehörigen Scheitel 76 reichen wird. Beispielsweise wäre bei einer Toleranz für die Fehlausrichtung der Anordnung von 1 mm (pro Seite), was typisch für durch Kunststoffformen hergestellte Strömungsbauteile 24, 26 bei einer medienbreiten Druckleiste ist, die plane Dichtungsfläche 62 mindestens 2 mm breit. Es ist davon auszugehen, dass ein Dichtungssteg mit einem abgerundeten Profil wie dasjenige, das in 8 dargestellt ist, für die meisten Anwendungen des neuen Strömungsaufbaus wünschenswert ist, aber es sind auch andere geeignete Stegprofile möglich. Zudem ist, auch wenn mehr als ein Steg, der einige oder alle Leitungsöffnungen umgibt, verwendet werden kann, davon auszugehen, dass Einschränkungen hinsichtlich der Kosten und Formgebung) ein einzelner Steg, der jede der Leitungsöffnungen umgibt, zu bevorzugen sein wird.
Die Dichtungsfläche 59 der Dichtung oder die plane Dichtungsfläche 62, oder beide, kann bzw. können poliert oder anderweitig auf einen Grenzwert der Glätte gebracht werden, beispielsweise weniger als 32 Mikrozoll der zum Sicherstellen einer zuverlässigen Abdichtung erforderlich oder wünschenswert ist. Die Dichtungsfläche 61 der Dichtung kann auch mit einem Grenzwert der Glätte hergestellt werden, um die Abdichtung zu verbessern, auch wenn die Abdichtung an dieser Verbindung, an der die Dichtung über dem Steg komprimiert wird, gegenüber rauen Oberflächen weniger empfindlich sein sollte. Ein Steg oder mehrere oder andere geeignete Vorsprünge 78 in den Leitungen 64, 66 und den Dichtungslöchern 54–58 bilden kleine kapillarartige Merkmale, die verhindern oder zumindest erschweren, dass Luftblasen den Tintenstrom durch die vertikalen Strömungsbahnen 72 blockieren.
Die Verwendung einer Dichtung 28 mit planer Dichtungsfläche 61 macht die Abdichtung weniger anfällig für eine ungenaue Ausrichtung, da der Steg 66 am dazu passenden Bauteil 26 in einen größeren Bereich der Dichtung 28 eingreifen und dennoch eine gute Abdichtung erzielen kann. Außerdem hat eine Dichtung 28 mit planen Dichtungsflächen 59, 61 anders als ein O-Ring kein hervorspringendes Merkmal, das sich unter der Belastung durch Kräfte beim Zusammensetzen/Abdichten auswölben oder verziehen kann. Eine plane Dichtung 28 ist kostengünstig in der Herstellung und wenn, wie hier, die einzige kritische Abmessung die Stärke ist, dann ist es einfach, bei der Herstellung konsistente Abmessungen sicherzustellen.
Wie oben erwähnt, schränken die oben dargestellten und beschriebenen Beispiele die Erfindung nicht ein. Es können andere Beispiele ausgeführt werden, ohne dabei vom Schutzumfang der Erfindung, die in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

Teile zum Zusammensetzen zu einem Fluidströmungsaufbau, wobei diese umfassen: einen ersten Teil, mit planen Dichtungsflächen, von denen jede eine von einer Vielzahl von ersten Leitungsöffnungen umgibt; einen zweiten Teil, mit Dichtungsstegen, von denen jeder eine von einer Vielzahl von zweiten Leitungsöffnungen umgibt; und eine einzelne Dichtung mit einer Vielzahl von durch sie von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite hindurchgehenden Löchern, wobei jedes Loch auf beiden Seiten von einer planen Dichtungsfläche umgeben ist und wobei jedes Loch so positioniert ist, dass es zu einer der dazugehörigen ersten und zweiten Leitungsöffnung(en) ausgerichtet ist, so dass beim Zusammensetzen der Teile mit der dazwischen eingefügten Dichtung jede Dichtungsfläche der Dichtung eine entsprechende der Dichtungsflächen am ersten Teil oder die Dichtungsstege am zweiten Teil berührt, und Fluid durch die Löcher in der Dichtung von den Leitungsöffnungen in einem der Teile zu den Leitungsöffnungen im anderen Teil strömen kann.
Teile nach Anspruch 1, wobei ein Querschnitt eines jeden Dichtungsstegs einen gerundeten Scheitel umfasst und jede plane Dichtungsfläche so konfiguriert ist, dass sie beim Zusammensetzen der Teile zum Scheitel eines dazugehörigen Dichtungsstegs reicht.
Teile nach Anspruch 2, wobei der Bereich jeder planen Dichtungsfläche eine Toleranz für ungenaue Ausrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil abdeckt, so dass jeder Dichtungssteg beim Zusammensetzen der Teile immer einer planen Fläche gegenüberliegt.
Teile nach Anspruch 3, wobei jeder Teil ein Merkmal innerhalb jeder Leitung umfasst, das so konfiguriert ist, dass es Luftblasen verhindert, die ein Durchströmen der Leitungen blockieren; und wobei die Dichtung ein Merkmal innerhalb jedes Lochs umfasst, das so konfiguriert ist, dass es Luftblasen verhindert, die ein Durchströmen der Löcher blockieren.
Druckleistenaufbau, umfassend: ein Merkmal zum Montieren eines Druckkopfs; und eine Anordnung zum Transportieren von Flüssigkeit zu einem Druckkopf, wenn der Druckkopf auf das Merkmal zum Montieren des Druckkopfs montiert ist, wobei die Anordnung umfasst: einen ersten Teil mit einem Auslass aus einer ersten Leitung; einen zweiten Teil, der am ersten Teil befestigt ist, wobei der zweite Teil einen Einlass zu einer zweiten Leitung umfasst, der zum Auslass aus der ersten Leitung ausgerichtet ist; und eine biegsame Dichtung mit planen Flächen, die die beiden Teile um den Einlass und den Auslass herum mittels eines Stegs an einem der Teile und einer planen Fläche am anderen Teil abdichtet.
Aufbau nach Anspruch 5, wobei der Auslass aus der ersten Leitung eine Vielzahl von Auslässen aus jeweils einer entsprechenden aus der Vielzahl der ersten Leitungen umfasst; der Einlass zur zweiten Leitung eine Vielzahl von Einlässen zu jeweils einer entsprechenden aus der Vielzahl von zweiten Leitungen umfasst, die zu einem der Auslässe aus den ersten Leitungen ausgerichtet sind; und die Dichtung eine einzelne Dichtung umfasst, die die beiden Teile um den Einlass und den Auslass herum mittels Stegen an einem der Teile und mittels planer Flächen am anderen Teil abdichtet.
Aufbau nach Anspruch 6, wobei das Merkmal zur Druckkopfbefestigung eine Außenfläche zum Befestigen von Druckköpfen am Druckleistenaufbau umfasst und wobei der Druckleistenaufbau weiterhin umfasst: eine innenliegende Mulde, welche die Anordnung zum Transportieren der Flüssigkeit hält; und Öffnungen von der innenliegenden Mulde zu der Außenfläche zum Befestigen des Druckkopfs, durch die Flüssigkeiten von den zweiten Leitungen zu an der Außenfläche befestigten Druckköpfen strömen können, wenn die Druckköpfe am Druckleistenaufbau befestigt sind.
Aufbau nach Anspruch 6, wobei jeder Steg einen Einlass am zweiten Teil umgibt und jede plane Fläche einen Auslass am ersten Teil umgibt.
Aufbau nach Anspruch 5, wobei die plane Fläche und die durch die plane Fläche abgedichtete Dichtungsfläche der Dichtung eine Oberflächenrauigkeit von weniger als 32 Mikrozoll aufweisen.
Druckleistenaufbau, umfassend: ein äußeres Merkmal mit einer Druckkopfbefestigungsfläche zum Befestigen der Druckköpfe am Druckleistenaufbau; und ein innenliegendes Merkmal, das eine Anordnung zum Verteilen von Flüssigkeit hält, um Flüssigkeit zu den Druckköpfen zu transportieren, wenn Druckköpfe am Druckkopfleistenaufbau befestigt sind, wobei die Anordnung zum Verteilen von Flüssigkeit umfasst: einen ersten Teil mit ersten Leitungen, einen Auslass aus jeder der ersten Leitungen, und zweite Flächen, von denen jede einen der Auslässe umgibt; einen zweiten Teil, der am ersten Teil befestigt ist, wobei der zweite Teil zweite Leitungen umfasst, einen Einlass zu jeder der zweiten Leitungen, der mit dem Auslass von einer entsprechenden ersten Leitung ausgerichtet ist, und zweite Flächen, von denen jede eine der zweiten Leitungen umgibt; und eine biegsame Dichtung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil, wobei die Dichtung durch sie hindurchgehende Löcher aufweist, von denen jedes zum Auslass aus einer dazugehörigen ersten Leitung und zum Einlass zu einer dazugehörigen zweiten Leitung ausgerichtet ist, plane erste Dichtungsflächen, von denen jede eine dazugehörige erste Fläche am ersten Teil berührt, und plane zweite Dichtungsflächen, von denen jede eine entsprechende zweite Fläche am zweiten Teil berührt; wobei jede der ersten Dichtungsflächen oder der zweiten Dichtungsflächen plan ist und jede der anderen der ersten Flächen oder der zweiten Flächen einen Steg umfasst, der in die Dichtungsfläche der Dichtung hineinragt.
Teile nach Anspruch 10, wobei ein Querschnitt eines jeden Stegs einen gerundeten Scheitel umfasst und jede plane Dichtungsfläche zum Scheitel eines dazugehörigen Stegs reicht.
Aufbau nach Anspruch 10, wobei jeder Teil ein Merkmal innerhalb jeder Leitung umfasst, das so konfiguriert ist, dass es Luftblasen verhindert, die ein Durchströmen der Leitungen blockieren; und wobei die Dichtung ein Merkmal innerhalb jedes Lochs umfasst, das so konfiguriert ist, dass es Luftblasen verhindert, die ein Durchströmen der Löcher blockieren.