泵和安裝該泵的噴墨印表機的製作方法
2023-10-31 06:26:27 2
專利名稱：泵和安裝該泵的噴墨印表機的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有殼體和在該殼體內旋轉的轉子的泵，該泵將流體吸進該殼體中並迫使被吸進的流體流到該殼體外面。本發明還涉及安裝這種泵的噴墨印表機。
背景技術：
旋轉泵在本領域是已知的。旋轉泵的一個例子見於新機械原理，1997年，第十期，203頁(27.13，卡氏(Cary’s)旋轉泵，第一部分)「Kikai no so Fukkan Iinkai Hensha Koogakusha」。這種泵叫做卡氏旋轉泵。
如圖9所示，Cary’s旋轉泵70具有殼體73、轉子74、一對葉片(分隔件)76a和76b以及壓縮彈簧75。入口71和出口72形成在該殼體73上。該轉子74是圓柱形的並且在其上具有延伸橫跨其直徑的槽78。該轉子旋轉，同時與該入口71和出口73之間的殼體73的內表面部分接觸。該對葉片(該分隔件)76a和76b安放在該槽78內。該壓縮彈簧75安放在該對葉片(該分隔件)76a和76b之間。該壓縮彈簧75將該對葉片(該分隔件)76a和76b壓向該殼體73的內表面。
當轉子74旋轉時，該對葉片76a和76b與該轉子74整體地旋轉，同時與殼體73的內表面接觸。作用在該對葉片76a和76b上的離心力增加將該對葉片76a和76b壓向該殼體73的內表面的力。
該對葉片76a和76b以及該轉子74將該殼體73內的空腔分成三個分隔的空間。也就是說，在殼體73內的空腔被分成與入口71相連的分隔空間77a、既不與入口71也不與出口72相連的分隔空間77b、以及與出口72相連的分隔空間77c。
當該對葉片76a和76b與轉子74整體地旋轉時，這種旋轉沿順時針方向進行，並且該對葉片76a和76b與殼體73的內表面接觸，與入口71相連的分隔空間77a的容積增加，而與出口72相連的分隔空間77c的容積減小。與入口71相連的分隔空間77a的容積增加將諸如水、空氣等的流體從入口71吸進殼體73內。與出口72相連的分隔空間77c的容積減小將增大被吸進殼體內的流體的壓力，並且這種增壓的流體從出口72排放到殼體73的外面。
發明內容
在上述類型的旋轉泵中，如果液體在該殼體73內形成的分隔空間77a、77b和77c之間發生滲漏，那麼泵的效率下降。「泵效率」是指實際提供的液體量與理論上能夠提供的液體量之比。如果泵效率低，那麼泵必須以高速旋轉以獲得所希望的流量，而高速旋轉的問題在于振動、噪聲和使用壽命。由於能量效率也較差，因此需要大電機，這樣就產生裝置的尺寸和生產成本問題。而且，低效率泵還有這樣的特點，即當流體通道中的阻力發生變化時或當流體性質改變時，泵的性能會極大地變化。也就是說，泵的性能不穩定。
人們需要效率高和性能穩定的泵。為此，需要一種結構，其中在殼體內的分隔空間被可靠地分隔開，使得流體在這些分隔空間之間不發生滲漏。
該殼體內的空腔被該殼體、轉子和分隔件分隔開。需要一種結構，其中流體很難在該殼體和轉子之間，或在該殼體和分隔件之間發生滲漏。
為此，殼體必須具有高形狀精度和高硬度。而且，殼體和轉子之間的位置關係的精度必須不斷地控制。
為了製造廉價的零部件，利用模具進行模製是有利的。但是，以這種方式模製的零件通常不具有高形狀精度。然而，形狀精度不高的模製零件增加製造成本。
用這種技術，由於當用模具廉價地成批地生產零件時獲得形狀精度，工作時不能獲得效率高和性能穩定的泵。模製零件的形狀精度變化很大，並且業已知道，這將導致在殼體內的分隔空間之間發生液體滲漏。
本發明的目的是提供一種泵結構，其中每個零件具有用模具廉價地成批地生產零件時獲得的形狀精度，並且同時能夠獲得高的泵效率。提供一種泵結構，其中零件的形狀精度不是特別高，並且通過模製廉價地成批地生產零件時而得到，並且其中流體不容易在殼體和轉子之間，或在殼體和分隔件之間發生滲漏。
本發明的另一個目的是提供一種泵結構，其中，每個零件具有通過模具廉價地成批地生產零件時而得到形狀精度，並且還能夠防止流體滲漏到殼體外面。提供一種泵結構，其中，零件的精度不是特別高並且通過模具廉價地成批地生產零件時而得到，並且流體不容易滲漏到殼體外面。
本發明的再一個目的是提供一種噴墨印表機，其中即便當用於列印所用的墨水性質發生變化時列印性能也不容易變化。
本發明的泵包括殼體、轉子和分隔件。該殼體通過連接兩個殼體件形成。第一殼體件時圓柱形的。該第一殼體件具有圓柱形的壁和形成在該圓柱形壁的一個軸向端的底壁，而該圓柱形壁的另一端是開放的。第二殼體件包括用於密封該第一殼體件的開口端的蓋。第一殼體件具有形成在該圓柱形壁上的入口和出口。
轉子安裝在第一殼體件的圓柱形壁內。分隔件與該轉子一起旋轉同時與該第一殼體件的內表面接觸。該第二殼體件包括密封部分、側面部分和連接部分。該密封部分與該第一殼體件的圓柱形壁的開口端緊密地配合，並且因此密封該圓柱形壁內的空腔與大氣隔離。該側面部分從該密封部分沿著第一殼體件的圓柱形壁的外表面向該第一殼體件的底側延伸。該連接部分將該側面部分的遠端連接於該第一殼體件。該第二殼體件的連接部分用固定裝置連接於第一殼體件。該側面部分至少部分地覆蓋該第一殼體件的側面。
當轉子和分隔件在殼體內旋轉時，流體從形成在該殼體上的入口吸進該殼體中。在被殼體、轉子和分隔件包圍的分隔空間內的墨水壓力增加，並且該增壓的墨水被迫流到殼體外面。
具有基底的圓柱形形狀的第一殼體件在不形成基底的一端是開放的。第二殼體件蓋住這個敞開端。
第二殼體件包括密封部分、側面部分和連接部分。該密封部分與該第一殼體件的圓柱形壁的開口端緊密地配合。該側面部分從該密封部分向該第一殼體件的另一端延伸並且至少部分地覆蓋該第一殼體件的側面。該連接部分形成在該側面部分的遠端(與密封部分相對的一端)，並且該第二殼體件在該連接部分的位置連接於第一殼體件。連接部分比密封部分靠近第一殼體件的基底。因此，將第二殼體件在這個位置連接於第一殼體件的連接導致均勻的壓力作用在該第二殼體件的密封部分和和該第一殼體件之間。因此，該密封部分沿其整個圓周與第一殼體件的圓柱形壁緊密地配合。第一殼體件的開口端被第二殼體件可靠地密封。因此能夠可靠地防止流體滲漏到通過將該第一殼體件和第二殼體件配合在一起而形成的殼體的外面，並且提高了泵的效率。
優選地，該第一殼體件在軸向比第二殼體件的側面部分長。也就是說，優選地，當第二殼體件在連接部分連接於第一殼體件時，得到這樣的關係，其中壓力作用在該第一殼體件的圓柱形壁上，而推力作用在第二殼體件的側面部分上。
由於這種關係，密封部分被推向第一殼體件的圓柱形壁的端部。因此，能夠可靠的防止流體滲漏到殼體外面。能夠可靠的防止流體在殼體內的分隔空間之間滲漏，並提高泵的效率。
優選地，環形凹槽形成在該第二殼體件的密封部分中。該第一殼體件的圓柱形壁的開口端被接納在該凹槽中。優選地，配合面形成在該凹槽的內表面。第一殼體件的圓柱形壁的內表面與該配合面緊密地配合。
在這種情況下，第一殼體件的圓柱形壁的內表面與形成在該第二殼體件的密封部分中的凹槽的配合面緊密地配合。因此，能夠可靠地防止流體滲漏到通過將該第一殼體件和第二殼體件配合在一起而形成的殼體的外面，並且提高泵的效率。
而且，該第二殼體件的環形槽的配合面控制第一殼體件在開口端處的圓柱形壁的內徑。在通過將該第一殼體件和第二殼體件配合在一起而形成的該殼體內的空腔的形狀因此被可靠地調節成預定的形狀。因此獲得一種結構，其中，當轉子和分隔件在這個內腔中旋轉時，流體既不容易在殼體和轉子之間滲漏，也不容易在殼體和分隔件之間滲漏。該殼體內的分隔空間被可靠地密封在它們之間。
優選地，該第二殼體件的側面部分是圓柱形的並以環形延伸。優選地，一個環形密封件安裝在該第一殼體件的圓柱形壁的外表面和該第二殼體件的圓柱形側面的內表面之間。
在這種情況下，環形密封件防止流體滲漏到通過將該第一殼體件和第二殼體件配合在一起而形成的殼體的外面。而且，該環形密封件起作用以便增加形成在該第二殼體件的密封部分中的環形槽的內表面的直徑，並且因此該槽的內配合面與該第一殼體件的圓柱形壁的內表面緊密地配合。結果，該第二殼體件的圓柱形側面部分和第一殼體件的圓柱形壁的同軸性增加。該環形密封件沿其整個圓周被均勻地壓縮，因此由該密封件形成的密封沿其整個圓周也是均勻的。
優選地，該轉子的旋轉軸向第二殼體件延伸，並且能夠支撐該旋轉軸的凹形軸接納部分形成在該第二殼體件的密封部分中。
在這種情況下，旋轉軸的旋轉偏轉被消除，並且保持殼體、轉子和分隔件的位置關係。因此，獲得一種結構，其中，流體不容易在殼體和轉子之間或在殼體和分隔件之間滲漏。還有，轉子的旋轉載荷減小，並且因此泵的驅動力能夠減小。此外，泵的工作噪聲和振動減小。
優選地，該轉子的旋轉軸朝該轉子的兩軸向端延伸，並且形成在該轉子上用於支撐分隔件的支撐槽延伸到該旋轉軸的兩端。也就是說，優選地，該支撐槽暴露在該轉子的軸向兩端不形成旋轉軸的位置。
在這種情況下，分隔件沿該轉子旋轉軸方向的長度可以大於該轉子的長度。因此，得到一種狀態，其中，即使該轉子的軸向兩端(旋轉軸除外)不與殼體接觸，該分隔件的軸向兩端也與殼體接觸。
得到一種結構，其中，液體不容易在殼體與分隔件之間的分隔件軸向兩端滲漏。
人們需要一種在噴墨印表機中供給墨水的泵。具有包含在其內的本發明的泵的噴墨印表機能夠穩定地供給墨水，並且能夠高質量地列印。
圖1是本發明的噴墨印表機的實施例的側視圖。
圖2是該噴墨印表機的墨水供給系統的簡要結構示意圖。
圖3是圖2所示的泵沿A-A線的剖面圖。
圖3(a)是剖面圖，示出蓋件沒有固定於殼體件的狀態，圖3(b)是剖面圖，示出蓋件已經固定於殼體件的狀態。
圖4是具有曲面的轉子的示意圖。圖4(a)示出相交部分沒有形成曲面形狀的情況，而圖4(b)示出相交部分附近的放大圖，其中形成曲面形狀。
圖5是沿圖2所示的轉子的B-B線的剖面圖。
圖6示出在列印作業和清空作業中泵的狀態。圖6(a)示出泵在停止狀態，圖6(b)和圖6(c)示出泵在旋轉狀態。
圖7是具有平面切去部分的轉子示意圖。
圖8示出轉子旋轉角與通道中的阻力關係。圖8(a)示出曲面形成為橫跨轉子80°範圍的情況，而圖8(b)示出曲面形成為橫跨過轉子40°範圍的情況。
圖9是卡氏旋轉泵的剖面圖。
具體實施例方式
下面將描述實施本發明的優選實施例。在本實施例中，本發明已經應用於線式彩色噴墨印表機中。
如圖1所示，彩色噴墨印表機1具有四個噴墨頭2。該噴墨印表機1相對於圖1具有分別在左側的紙張供給部分3和在右側的紙張輸出部分4。在噴墨印表機1內在紙張供給部分3和紙張輸出部分4之間形成紙張運送路線。
一對上下供給滾輪5設置在紙張供給部分的下遊。紙張(記錄媒質)保持在供給滾輪5之間並且被傳送。該供給滾輪5相對於圖1將紙張從左向右傳送。該紙張運送路線具有設置在其上的兩個皮帶輪6和7，環形的運送皮帶8繞於該皮帶輪6和7之間。對運送皮帶8的外表面(運送表面)進行過矽處理，因此由一對滾輪5向其傳送的紙張藉助於附著力保持在運送皮帶8的表面上。皮帶輪6由未示出的電機驅動，因而藉助於運送皮帶8向下遊(向右)運送紙張。壓緊件9位於與皮帶輪6相對的一側(相對於該紙張運送路線的相對一側)。該壓緊件9將紙張壓在運送皮帶8上，使得紙張不升離運送面。
提升機構10相對於圖1形成在運送皮帶8的右側。該提升機構提升附著在該運送皮帶8的運送面上的紙張並將其傳送到在右側的紙張輸出部分4。還有，導向件11在與噴墨頭2相對的位置設置在運送皮帶8的內側。也就是說，導向件11與運送皮帶8上半部的下面接觸並從其內周邊一側支撐該運送皮帶8。該導向件11具有長方形的平行六面體形狀。
噴墨頭2沿著與圖1頁面正交的方向是細長的，並且從俯視圖上看是矩形的。每個噴墨頭2對應於四種顏色(深紅色、黃色、藍綠色和黑色)墨水的其中之一。並且噴墨頭2對齊以便沿紙張的供給方向延伸。噴墨頭主體18設置在每個噴墨頭2的下端部。該噴墨頭主體18包含墨水通道單元和設置在該墨水通道單元表面的致動器。該墨水通道單元由包括壓力室的墨水通道構成。該致動器提升該壓力室內的墨水的壓力。多個噴嘴形成在該噴墨頭主體18的下面。這些噴嘴與噴墨頭主體18中的墨水通道相連，並朝著由皮帶8傳送的紙張排出墨水。
一個細小的縫隙形成在噴墨頭2的下面和運送皮帶8的運送面之間。這個縫隙形成紙張運送路線。當紙張通過這四個噴墨頭2和運送皮帶8之間的縫隙時，每種顏色的墨水從噴嘴排出到紙張的上面(列印面)。所希望的顏色圖像因此形成在紙上。
下面將結合圖2描述將墨水供給噴墨頭2的供給系統。用於儲存供給噴墨頭2的墨水的墨盒20安裝在噴墨印表機1中。安裝對應於四種墨水顏色(深紅色、黃色、藍綠色和黑色)的四個墨盒20。
每個墨盒20和每個噴墨頭2經由泵30和彈性管13而連接。該管13由彈性體構成並具有相當好的彈性。
圖2僅僅示出一組墨盒20、泵30和管子13，它們對應於一個噴墨頭2。但是，事實上具有四組墨盒20、泵30和管子13。
如圖2所示，墨盒20具有墨盒主體21和墨水袋22。該墨盒主體21由合成樹脂形成。該墨水袋22設置在該墨盒主體21內。墨水袋22包括用熱壓粘接多個彈性薄膜形成的袋薄膜。去除了氣泡的墨水儲存在墨水袋22內。聚丙烯薄膜形成在袋薄膜的最內側，聚酯薄膜形成在其最外側，在聚酯薄膜裡面是鋁箔薄膜，然後是尼龍薄膜。樹脂出口(spout)形成在墨水袋22中用於密封其開口部分。這種出口具有用矽橡膠或丁基橡膠形成的帽23。當空心針25(下面將要描述)穿過該帽23時，墨盒20中的墨水經由泵30和管子13供給噴墨頭2。而且，當墨盒20中的墨水用完時，該空心針25從該帽23退出，並且可以更換墨盒20。
圓柱形的墨水供給口14相對於其縱向形成在噴墨頭2的噴墨頭主體18一端的上面。管子13的一端與墨水供給口14連接。管子13的另一端連接於泵30。
當更換墨盒20時，氣泡等可能夠進入噴墨頭主體18內的墨水通道中。運行泵30以便迫使該噴墨頭2中的墨水向外，並且因此從該噴嘴中排出(即清空)進入墨水中的氣泡等。在清空作業中，需要有效地排出氣泡，同時將浪費的墨水量減少到最少。因此，墨水必須以高流速被迫向外。
在列印期間，噴墨頭主體18的致動器運行並且排出墨水。排出墨水減小該噴墨頭主體18內的墨水通道中的壓力，因而將墨水吸進該墨水通道中。由於在列印中向噴墨頭主體18供給墨水，因此不需要運行泵30。一個通道43(見圖3(a)和(b)以及圖4(a))形成在泵30內，以便在泵30不旋轉時允許墨水通過。在列印期間，當泵30處於停止狀態時，墨盒20中的墨水通過該泵30和管子13，通過形成在噴墨頭主體18中的墨水通道並從噴嘴排出。
下面將詳細描述泵30。如圖3(a)和(b)所示，泵30具有殼體件31(第一殼體件)、蓋件60(第二殼體件)、轉子40、分隔件50和螺釘70(緊固裝置)。圖2的泵30示出該蓋件60被去掉的狀態。而且，圖3(a)是沿圖2的A-A線的剖面圖，示出該蓋件60沒有固定於殼體件31的狀態。圖3(b)是沿圖2的A-A線的剖面圖，示出該蓋件60被固定於殼體件31的狀態。
殼體件31由合成樹脂用注模法製造。該殼體件31具有其內有空腔32的圓柱形壁31h、通過該圓柱形壁31h的入口31a和出口31b(見圖2)、形成在該圓柱形壁31h下端的基底31c、以凸緣形狀從該基底31c水平延伸的固定部分31e，以及從該基底31c向下延伸的圓柱形壁31k。該圓柱形壁31h的上端是敞開的。
入口31a在與墨盒20的帽23相對的位置形成在該殼體件31的圓柱形壁31h上。由金屬製成的空心針25安裝在該入口31a中。該入口31a經由該空心針25連接於墨盒20。空心針25在其墨盒20側面的端部是尖銳的並且被傾斜地切割。如圖2所示，該空心針25通過墨盒的帽23安裝在入口31a中，並且墨盒20中的墨水經空心針25從入口31a吸進空腔32中。
出口31b沿圖2的反時針方向在離入口31a大約270°的地方(在圖2位於該殼體件31的上端)形成在該殼體件31圓柱形壁31h上。一過濾器殼體部分35通常與殼體件31一體地形成。該過濾器殼體部分35與出口31b連接並裝有過濾器36。管子13的一端連接於該過濾器殼體部分35。出口31b因此經由該過濾器殼體部分35和管子13連接於噴墨頭2。該過濾器殼體部分35在垂直截面內具有菱形形狀，並且網狀過濾器36安放在其內。該過濾器36過濾從墨盒20供給噴墨頭2的墨水。過濾器36從墨水中收集並去掉例如在安裝或拆下墨盒時當空心針25穿過帽23或當空心針25從其退出時產生的橡膠殘留物。在墨盒20一側不再需要設置過濾器，因此可以簡化墨盒的結構。
基底31c形成在該殼體件31的圓柱形壁31h的下端。軸接納孔31j形成在該基底31c中。該軸接納孔31j接納在轉子40下側的旋轉軸40b(稍後描述)。在圖2中，該軸接納孔31j形成在從空腔32的中心C2傾斜地向上並向左延伸的偏離中心的位置。
如圖3所示，以凸緣形狀水平延伸到該圓柱形壁31h外側的固定部分31e以與基底31c相同的高度形成。如圖2所示，螺釘孔31f沿該固定部分31e的圓周形成在三個等距離的位置。
該殼體件31具有從基底31c向下延伸的圓柱形壁31k。油密封件37安放在該圓柱形形狀的壁31k內。
轉子40以圓柱形形狀構成並且在軸向(圖3的上下方向)比空腔32稍短一點。旋轉軸40a和40b分別在該轉子40的上下端(相對於圖3)一體地形成。該上旋轉軸40a以允許旋轉的方式支撐在形成於蓋件60的密封部分61中的凹形的軸接納件61a中(稍後描述)。下旋轉軸40b以允許旋轉的方式插入並支撐在形成於殼體件31的基底31c中軸接納孔31j中。轉子40的上下端均以允許旋轉的方式支撐並且轉子40能夠在該殼體件31的空腔32內自由地旋轉。如圖2所示，轉子40的旋轉中心C1位於從空腔32的中心C2傾斜地向上並向左延伸的偏離中心的位置。轉子40的外周表面(實際上，轉子40沒有曲面42的外周表面的一部分，稍後描述)與該殼體件31的圓柱形壁31h的內表面31g在出口31b的下遊和入口31a的上遊位置處接觸(上遊和下遊是相對於轉子的反時針方向而言，該轉子相對於圖2沿反時針方向旋轉)。
如圖3所示，齒輪46藉助於螺釘45固定於旋轉軸40b的下端。該齒輪46與由步進電機構成的驅動電機(未示出)連接。該驅動電機的驅動力通過齒輪46傳遞給旋轉軸40b，因此驅動轉子40旋轉。
油密封件37設置在旋轉軸40b和殼體件31之間。該油密封件37防止施加在齒輪46等上的潤滑油進入空腔32中。而且，油密封件37防止該空腔內的墨水滲漏到外面。
如圖2至圖4所示，具有比轉子40的半徑大的曲率半徑的曲面42形成在該轉子40的有限圓周角區域。當泵30將要停止時，它通過具有轉子的步進電機以曲面42面向該殼體件31的內表面31g的角度，停止在出口31b的下遊和入口31a的上遊位置(件圖4(a)和圖6(a))。當泵30處於停止狀態時，通道43形成在轉子40的曲面42和殼體件31的內表面31g之間。該通道43連接入口31a和出口31b。
當泵30不被驅動時，通道43連接墨盒20和噴墨頭2。當紙張將要被列印時，即使在泵30不運動時墨水也從墨盒20輸送噴墨頭2。
如圖3所示，該曲面42沿轉子40的軸向形成在轉子40的外周表面的部分去掉部分(中間部分)。轉子40的上下端在其截面上是完整的圓形。曲面42在轉子40的上下端之間形成凹面形狀。旋轉時，轉子40的上下端連續地接觸殼體件31的內表面31g。該內表面31g引導轉子40的上下端。結果，轉子40能夠以高速平穩地旋轉。
如圖3所示，形成轉子40的曲面42的凹面形狀的成角度的部分(臺階和拐角部分)——從包括轉子40的旋轉軸的截面看——其具有規定的曲率半徑。因此，轉子40與殼體件31之間的接觸阻力減小。
使轉子40轉過一單位角度(unit angle)所需要的力的大小隨著該轉子40的旋轉角度而變化。曲面42沿轉子40的圓周方向的有限分隔區域在轉子40的外周表面形成凹面形狀。轉子40具有曲面42的外周表面的角度相對於殼體31因此變化，並且用於旋轉轉子40所需要的力的大小也變化。
如圖4(b)所示，優選，轉子40的外周表面與該曲面相交的部分42b由一個具有規定曲率半徑r′的曲面平滑地結合。在圖4(b)中，相交部分42b未形成曲面形狀的狀態用雙點劃線示出。轉子40的外周表面和該曲面之間的平滑結合抑制旋轉轉子40的力的變化程度，因此轉子40平穩地旋轉。
如圖2和圖5所示，用於保持分隔件50的保持槽41沿徑向通過該轉子40。該保持槽41也沿軸向通過該轉子40，延伸到旋轉軸40a和40b，並且暴露在該轉子40的兩軸向端面，除旋轉軸40a和40b之外。
分隔件50和將該分隔件50夾在其之間的兩個滑動件51a和51b以重疊狀態插入該保持槽41中。該分隔件50由合成橡膠EPDM(乙烯、丙烯、二烯烴三元共聚物)形成，並具有彈性。該滑動件51a和51b由POM(聚甲醛)樹脂形成，並且相對於兩個分隔件50和轉子40具有低摩擦係數。夾在兩個滑動件51a和51b之間的分隔件50位於包括轉子40的中心C1的平面內，並與該轉子40整體地旋轉。
該分隔件50具有長方形平面形狀。如圖2所示，當該分隔件50已經被插入該保持槽41中時，該分隔件50沿徑向伸出超過該轉子40的外周表面，並且其伸出端與該殼體件31的內表面31g接觸。該分隔件50的彈力將該分隔件50的伸出端部壓向該內表面31g。
該分隔件50還沿該轉子40的軸向從該轉子40的端面(相對於軸向)伸出。該分隔件50的下伸出端與殼體件31的基底31c接觸，而其上伸出端與蓋件60接觸。該分隔件50的彈力將該其伸出下端壓向基底31c並將伸出上端壓向該蓋件60的內表面。
如圖2所示，在殼體件31內的空腔32被分隔件50和轉子40分隔成與入口31a相連的分隔空間100a、既不與入口31a也不與出口31b相連的分隔空間101，以及與出口31b相連的分隔空間100b。該分隔件50沿徑向伸出超過轉子40的外周表面，並且與殼體件31的內表面31g接觸。而且，該分隔件50沿軸向伸出超過轉子40的兩軸向端面並與殼體件31的基底31c和蓋件60的內表面接觸。不具有曲面42的該轉子40的外周表面在入口31a與出口31之間與殼體件31的內表面31g接觸。
在被分隔件50和轉子40分開的分隔空間100a、101和100b之間能夠可靠地防止墨水滲漏。
當轉子40的曲面42處於出口31b的下遊和入口31a的上遊的範圍內時，通道43連接分隔空間100a和100b。當轉子40的曲面42不在上述範圍內時，分隔空間100a、101和100b被分隔件50和轉子40可靠地分開。
像分隔件50一樣，兩個滑動件51a和51b具有長方形平面形狀。但是，該滑動件51a和51b相對於該轉子40的徑向較短並且比分隔件50薄。而且，該滑動件51a和51b由合成樹脂形成，因此相對於保留槽41滑動時它們具有比分隔件50低的摩擦係數。該分隔件50設置在保留槽41內，同時夾在該滑動件51a和51b之間。因此，該滑動件51a和51b的低摩擦係數使分隔件50能夠在保留槽41內平滑地滑動。分隔件50沿轉子40徑向平滑地滑動確保分隔件50伸出的端部和該內表面31g之間緊密的接觸。因此在轉子40旋轉的同時該分隔件50相對於殼體件31平滑地滑動。該分隔件50還相對於基底部分31c和蓋件60平滑地滑動。在轉子40旋轉的同時該分隔件50與該空腔32形成的內表面保持緊密的接觸。
該蓋件60由合成樹脂用注模法形成。如圖3所示，該蓋件60具有密封部分61、側面部分62和接觸部分63。該密封部分61與上部(相對於圖3的殼體件31的上部)緊密地配合，並罩住空腔32。該側部62是圓柱形的並相對於圖3從該密封部分61延伸到該殼體件31的下端一側，因此覆蓋該殼體件31的側面。該接觸部分63形成在側面部分62的下端，並且以凸緣形狀水平地延伸。該蓋件60形成一個帽子形狀並蓋住蓋殼體件31的上半部。
該密封部分61對應於該帽子形蓋件60的頂部並具有平盤形形狀。轉子40的上旋轉軸40a可以支撐在其內的凹形軸接納部分61a形成在該密封部分61的內側(轉子40一側)。
正如前面所描述的，轉子40的下旋轉軸40b由殼體件31的軸接納孔31j支撐。轉子40在軸向兩側被支撐的情況下旋轉。轉子40的旋轉偏斜因此被消除，這減小轉子40的旋轉載荷並且因此增加泵30的輸出效率。泵30的運轉噪聲或振動也減小。還有，如果轉子40和殼體件31被保持在說上面的位置關係，能夠在由轉子40和分隔件50(除了由曲面42形成的通道43之外)分開的分隔空間100a、101和100b之間可靠地防止墨水的滲漏。
環形凹槽61b沿該密封部分61的軸接納部分61a的周邊形成。該環形槽61a相對於圖3向上的方向是凹形的，並且殼體件31的圓柱形壁31h的上端部分安放在其內。配合面61c形成在凹槽61b的內表面。該殼體件31的圓柱形壁31h的上端部分的內表面與該蓋件60的內配合面緊密地配合，並且因此可靠地防止墨水滲漏到外面。
該蓋件60的側面部分62從該密封部分61的外周邊延伸到該殼體件31的固定部分31e，並蓋住殼體件31上部的側面。一個彈性O形環64(密封件)連接在該側面部分和殼體件31的側面之間。該彈性O形環64可靠地防止墨水通過殼體件31的側面和蓋件60的側面部分62之間的空間滲漏到泵30的外面。該配合面61c形成在凹槽61b的內表面，並與該殼體件31的上端部分的內表面緊密地配合。因此在該側面部分62和該殼體件31之間沿其整個圓周具有均勻的間隙(space)。因此沿該O形環64的整個圓周也具有均勻的壓縮度，並且由該O形環64形成的密封因此也是均勻的。還有，該O形環64的彈性對側面部分62產生令直徑增大的力。結果，拉力起作用以增加該密封部分61的配合面61c的直徑。這導致配合面61c被均勻地推進該殼體件31的上端部分的配合面中，結果是該蓋件60與殼體件31的內圓周面均勻地配合。
凸緣形狀的連接部分63的平面以與該殼體件31的固定部分31e大致相同的形狀形成，並且通過在沿其圓周等距離位置處設置的三個螺釘70固定在該固定部分。通過三個等距離的螺釘70將帽子形的蓋件60固定於殼體件31意味著均勻的力作用在密封件61上，並且該密封部分61沿其整個圓周與殼體件31的上部因此緊密地配合。而且，如圖3(a)所示，當該蓋件60不固定於該殼體件時，該連接部分63在該固定部分31e之上，並且與其分開一個很小的間隙「d」。螺釘70平行與轉子的旋轉軸延伸，並且當該連接部分63和固定部分31e通過緊固螺釘70連接在一起時該間隙「d」減小到零。也就是說，當該蓋件60用三個螺釘70被固定於該殼體件31時，該連接部分63被強制地推向該固定部分31e，並與其固定。結果，一個拉力作用在該側面部分62，並且一個壓力作用在該殼體件31的圓柱形壁31h上。該密封部分61被推向該殼體件31的上端部分，並可靠地與其配合，因而，可靠地防止空腔32內的墨水滲漏到外面。
該殼體件31的上端部分是敞開的，並且該殼體件31的圓柱形壁31h的內表面31g由於在模製時的變形等能夠很容易偏離圓形。如圖3所示，圓柱形壁31h上端部分的內表面31g被推進形成在該密封部分61中的凹槽61b內側的配合面61c中。該內表面31g因此能夠與該配合面61c的形狀相配。在殼體件31內的空腔32的形狀因此被可靠地調節。當轉子40和分隔件50在該空腔32內旋轉時，流體不容易在由殼體件31和蓋件60形成在該殼體內被轉子40和分隔件50分開的分隔空間100a、101和100b之間滲漏。該殼體結構適於防止墨水在分隔空間100a、101和100b之間滲漏(在由曲面42在分隔空間100a和100b之間形成通道43的情況除外)。該殼體結構還適合於防止墨水滲漏到由該殼體件31和蓋件60形成的殼體的外面。
下面將描述泵30的運行。
在紙張由噴墨頭2列印的情況下，步進電機使該泵30的轉子40停止在圖6(a)所示的位置。當泵30停止時，在該轉子40的曲面42該殼體件31的內表面31g之間保持通道43，這個通道43連接入口31a和出口31。在這種情況下，墨盒中的墨水經泵30內的該通道43和管子13供給噴墨頭2，並且墨水從噴墨頭2的噴嘴被排出到紙上。
如果墨盒20已經被更換，氣泡等可能進入墨水中。當將要排除(清空)這些氣泡時，驅動轉子的驅動力經齒輪46傳遞給轉子40並且該轉子40從圖6(a)所示的狀態開始沿反時針方向旋轉。於是，如圖6(b)所示，該轉子40沒有曲面42的部分與該殼體件31的內表面31g接觸，並且連接入口31a和出口31b的該通道43被關閉。與該入口31a相連的分隔空間100a和與該出口31b相連的分隔空間100b被與該內表面31g接觸的轉子40分開。
此外，如圖6(c)所示，當轉子40沿箭頭所示的方向旋轉時，與入口31a相連的分隔空間100a變大，該分隔空間100a內的墨水壓力減小，因此從墨盒20將墨水吸入其中。相反，由於轉子40的旋轉，與出口31b相連的分隔空間100b變小，該分隔空間100b內的墨水壓力增加並且被迫從出口31b流到噴墨頭2。這樣墨盒20內的墨水藉助於泵30被強制地輸送給噴墨頭2。因此，進入噴墨頭主體18的墨水通道中的氣泡與墨水一起被清空。
如前面所述，轉動轉子40所需要的力的大小隨著該轉子40相對與殼體件31的旋轉角而變化。通過在轉子40的外周表面沿圓周方向的有限的角區域形成凹陷形狀42而保持通道43。具有該凹陷形狀42的位置相對於該殼體件31的角度因此在轉子40旋轉的時變化，並且轉動轉子40所需要的力的大小因此隨著具有該凹陷形狀42的位置相對於該殼體件31的角度而變化。
如圖7所示，通過在轉子40A的外周表面形成平面切去部分42A能夠保持通道43A。但是，如果這樣做，轉動轉子40A所需要的力的大小隨著具有切去部分42A的位置相對於該殼體件31的角度迅速變化。對轉子40A而言很難平穩地旋轉，並且驅動該轉子40A旋轉的步進電機很容易變成不同步。
當通過具有比轉子40大的曲率半徑的曲面42而形成通道43時，上述現象被消除。在轉子40旋轉期間切去部分42相對於殼體件31的角度變化時轉動轉子40所需要的力幾乎沒有什麼變化，並且轉子40能夠平穩地旋轉。由於驅動轉子40旋轉的步進電機不容易變成不同步，該轉子能夠以高速旋轉。
此外，如果通道43由曲面42形成，當泵30停止時(圖6(a)所示的狀態)在該通道43中幾乎沒有阻力。因此在進行列印時墨水能夠順暢地供給噴墨頭2。
在轉子40的外周表面橫跨80°分界區形成曲面42的情況下，測量該通道43中的阻力。在以下內容中，轉子40的曲率半徑為R，曲面42的曲率半徑為r。當轉子40的旋轉角變化時(-40°到+40°)，測量該通道中從入口31a到出口31b的阻力。結果示於圖8(a)。轉子40的旋轉角為0°的狀態表示，相對於圓周方向該曲面42的中心部分最靠近該殼體件31在入口31a和出口31b之間的內表面31g的中間點，並且入口31a和出口31b被連通(見圖4(a)和圖6(a))。從0°沿反時針方向，轉子40的旋轉角度為正，從0°沿順時針方向，轉子40的旋轉角度為負。此外，在圖8(a)，曲線L1示出曲面42的曲率半徑r和轉子40的曲率半徑R大致相等的情況(幾乎不形成切去部分)。曲線L2示出比例r/R為1.1的情況。曲線L3示出比例r/R為1.3的情況。L4是直線，示出轉子的旋轉角和通道中的阻力之間的關係，用於圖7所示的情況，其中，在轉子40A上形成平面切去部分42A。在該通道中阻力的具體值根據曲率半徑r、該轉子40的曲率半徑R和直徑以及殼體件31的內徑變化。阻力的具體值還隨著該曲面42的縱向長度變化，但是，該曲面42的縱向長度對通道中阻力和轉子40的旋轉角度之間的曲線形狀沒有直接影響。
如圖8(a)所示，在曲面42的曲率半徑r和轉子40的曲率半徑R大致相等的情況下(L1，幾乎沒有形成切去部分)，在紙張被列印時(該通道位於0°角度處)通道43中的阻力比較大。因此在紙張列印時很難為噴墨頭2順暢地供給規定量的墨水。在曲線L4，這是通道43A由平面切去部分42A形成的情況(即，r＝無窮大)，當進行清空時，相對於轉子的旋轉角，通道中的阻力變化太大。因此，當驅動電機上的載荷變化很大時，存在轉子旋轉不均勻，電機不同步的危險，並且轉子40A將停止旋轉。
在1.1＜r/R＜1.3(在曲線L2和L3之間的範圍)，當紙張被列印時通道中具有很小的阻力。因此，在列印期間很容易為噴墨頭2順暢地供給墨水。而且，在清空時，相對於轉子旋轉角度的變化，通道中阻力的變化很小。能夠消除驅動電機上的載荷變化，並且電機不容易變成不同步。結果，1.1＜r/R＜1.3被優選。
如果，例如，墨水供給目的地是解析度為600dpi的4英寸大小的噴墨頭2，墨水的粘度為3cps，殼體件31的直徑為20mm，轉子的高度為12mm，R＝8.7mm，r＝10.6mm，該通道中的阻力被抑制到1.0kPa/(ml/s)，並且不存在再充填不足(當該噴墨頭噴射的墨水量大於由於墨水被排出引起的壓力下降而吸入該噴墨頭中的墨水量時，將產生噴墨頭內的墨水不足)，並且在列印時墨水的供給不會發生障礙等。此外，在清空時用40平方毫米的額定步進電機能夠達到4.7ml/s的壓縮(轉子40以14.6rps旋轉)，並且因此可以獲得能夠進行有效清空的流速。而且，根據噴墨頭2的尺寸(墨水供給目的地)、墨水排出的頻率和微滴數，通道中所需要的阻力不同。
圖8(b)示出轉子旋轉角度和通道中阻力之間的關係，用於橫跨轉子40的外周表面40°形成曲面42的情況。即便在該通道中的阻力要求更小的情況下，如果形成曲壁42的角度更小並且從r/R為1.1到1.3的範圍內選擇，該通道中的阻力能夠減小到所需要的值，泵的效率能夠增加，並且能夠實現平衡良好的泵性能。
利用上面描述的泵能夠獲得如下結果。
具有密封部分61和側面部分62的帽子形的蓋件60用沿圓周方向等距離設置的三個螺釘70固定於殼體件31。結果，力均勻地施加於該密封部分61，並且因此沿整個圓周方向與該殼體件31的上部緊密地配合。此外，當該蓋件60未固定於該殼體件31時，連接部分63在該固定部分31e之上，並與其分開一個很小的間隙「d」。當該蓋件60用三個螺釘70固定於殼體件31時，該密封部分61被推向該殼體件31的上部，因此將該蓋件60更可靠地與其固定。結果，可靠地防止空腔內的墨水滲漏到外面。特別是，該殼體件31的圓柱形壁31h上端的內表面被推進該蓋件60的凹形槽61b內側的配合面61c中，並且因此內表面31g與該配合面61c的形狀相配。在該殼體件31內的空腔32的形狀因此可靠地調節到預定的形狀。因此，也能夠可靠地防止墨水在被分隔件50和轉子40分開的分隔空間100a、101和100b之間滲漏。泵30的效率因此增加。
形成連接入口31a和出口31b的曲面42的曲率半徑r大於轉子40的曲率半徑R。因此，在清空期間，相對於該轉子40的旋轉角度的變化，該通道中的阻力變化率很小。結果，轉子40的載荷變化很小，並且轉子40能夠平穩地旋轉。也就是說，驅動轉子40旋轉的驅動電機不容易變成不同步，並且轉子40能夠高速旋轉。還有，在進行列印時，當泵30處於停止狀態時該通道中的阻力很小，並且墨水能夠順暢地供給噴墨頭2。
下面將描述上述實施例的變化。與上述實施例的零部件同樣構造的零部件具有與其相同的附圖標記，並且對其描述被略去。
(1)用於將該蓋件60固定與該殼體件31的裝置不限於上述實施例的螺釘70。例如，蓋件可以通過將該蓋件的連接部分與該殼體件31的固定部分相配合而固定於該殼體件31。可選地，該側面部分可以用粘接劑、焊接等以不可拆卸的方式固定於該殼體件。
(2)該蓋件60的側面部分不必如上述實施例一樣是圓柱形的，例如，沿圓周方向分開的多個側面部分可以向著該殼體件31的固定部分31e延伸。而且，該殼體件的側面可以被該側面部分整個地覆蓋。此外，該蓋件的連接部分不必以凸緣形狀水平地延伸。可以採用其他的形狀，只要該形狀使該蓋件能夠與該殼體件的固定部分相配合。
(3)轉子的曲面也可以在其軸向沿整個縱向延伸。在這種情況下，更容易在轉子上形成該曲面。
(4)優選，轉子的曲面沿轉子的軸向形成在一個有限部分。具體說，優選地，該轉子的曲面沿該轉子的軸向在該轉子的中間沿有限的距離形成。優選地，該轉子在上下兩端具有完整的圓形截面。該完整的圓形截面由該殼體件對轉子的旋轉提供恆定的導向。即便該切去部分是平面或平坦部分也能夠獲得這一優點。
權利要求
1.一種泵，其包括第一殼體件，該第一殼體件具有圓柱形壁，設置在該圓柱形壁的一端的底壁，且該圓柱形壁的另一端是開放的，以及形成在該圓柱形壁中的入口和出口；安裝在第一殼體件內的轉子，能夠與該轉子一起旋轉的分隔件，該分隔件的一邊緣與該第一殼體件的內表面接觸，其中，該第一殼體件的內腔被分隔件和轉子分隔成多個分開的空間，並且，在該分隔件與該轉子一起旋轉的同時，該分隔件的邊緣沿該第一殼體件的內表面滑動；以及第二殼體件，該第二殼體件包括密封部分、側面部分和連接部分；其中，該密封部分與該第一殼體件的圓柱形壁的開口端緊密接觸，該側面部分從該密封部分沿著第一殼體件的圓柱形壁的外表面延伸到該第一殼體件的底側，該連接部分設置在該側面部分的遠端，並且該連接部分連接到該第一殼體件。
2.如權利要求1所述的泵，其中，當該第二殼體件與該第一殼體件不處於連接狀態時，該第二殼體件的連接部分與該第一殼體件分開一定的距離。
3.如權利要求2所述的泵，其中，該第二殼體件的連接部分被沿轉子的轉軸方向延伸的一螺釘拉向第一殼體件，並固定於該第一殼體件。
4.如權利要求1所述的泵，其中，在該第二殼體件的密封部分中形成一凹槽，在該凹槽的內表面處形成一配合面，該第一殼體件的圓柱形壁的開口端容納在該凹槽內，並且該第一殼體件圓柱形壁的內表面與該配合面緊密配合。
5.如權利要求1所述的泵，其中，在該第二殼體件的側面部分的內表面與該第一殼體件的圓柱形壁的外表面之間安裝有一環形密封件。
6.如權利要求1所述的泵，其中，該轉子的一旋轉軸與該轉子一體形成，該旋轉軸從該轉子朝該第二殼體件延伸，並且在該第二殼體件的密封部分中形成能夠接納該旋轉軸的一凹形軸接納部分。
7.如權利要求1所述的泵，其中，該轉子的一旋轉軸與該轉子一體形成，該旋轉軸從該轉子朝該第一殼體件的底側延伸，並且在該第一殼體件的底側形成能夠支撐該旋轉軸的一軸接納孔。
8.如權利要求1所述的泵，其中，用於支撐該分隔件的一支撐槽在該轉子內既沿該轉子的徑向又沿該轉子的軸向延伸，並且，該支撐槽從該轉子延伸到與該轉子相連的一旋轉軸。
9.如權利要求8所述的泵，其中，該分隔件既沿該轉子的徑向又沿該轉子的軸向從該轉子伸出。
10.如權利要求1所述的泵，其中，該入口與一墨盒相連，且該出口與一噴墨頭相連。
11.一種噴墨印表機，其中，如權利要求1所述的泵的入口與一墨盒相連，如權利要求1所述的泵的出口與一噴墨頭相連。
全文摘要
一種泵具有殼體、轉子和分隔件。該殼體通過連接兩個殼體件形成。第一殼體件具有圓柱形的壁和底壁，而該圓柱形壁的另一端是開放的。第二殼體件包括密封部分、側面部分和連接部分。該側面部分從該密封部分沿著第一殼體件的圓柱形壁的外表面向該第一殼體件的底側延伸。該連接部分將該側面部分的遠端連接於第一殼體件。該密封部分沿其整個圓周與第一殼體件的圓柱形壁緊密地配合。第一殼體件的開口端被第二殼體件可靠地密封。該殼體內的空腔的形狀可靠的調節成預定的形狀。能夠可靠地防止流體在被轉子和分隔件分開的該殼體內的分隔空間之間滲漏，並且提高了泵的效率。
文檔編號F04C15/00GK1673540SQ20051005921
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月23日 優先權日2004年3月23日
發明者高木修 申請人:兄弟工業株式會社