CN102211461B - 流体输送装置 - Google Patents

Abstract

流体输送装置促进流体从供源流向容器。所述流体输送装置包括用于输送流体的流体输送管道，所述流体输送管道具有与流体供源相连的入口端和与容器相连的出口端，位于所述流体输送管道最近处并配置来使所述流体输送管道的一部分选择性地变形并将流体推动通过所述流体输送管道的变形元件和位于所述流体输送管道最近处并配置来施加抵抗所述流体输送管道变形的顶着所述流体输送管道的力的复原元件。

Description

流体输送装置

技术领域

本申请总地涉及将流体从供给源泵抽至容器的机械装置，更具体地讲，涉及反复使管道变形以移动所述流体的机械装置。

背景技术

流体输送系统是众所周知并用于许多应用中。例如，可将油墨从供源输送到打印机中一个或多个打印头，和可将药物从液体源输送到为喷入到患者的出口(仅列举两个已知应用)。这些已知系统中移动流体的一种方法是蠕动泵。蠕动泵通常包括一对转子，通过它们固定输送管道。转子在马达驱动力作用下的旋转在输送方向挤压输送管道。当一定量的流体在输送方向被推动时，供给源继续填充输送管道，从而流体通过该输送管道被连续地泵送至喷射出口。

使用蠕动泵产生的一个问题是管道的反复挤压。当转子旋转时，它们通常会迫使管道壁紧密地贴在一起，之后让它们复原。当短的管道塌陷和膨胀的次数增加时，管道寿命受到不利影响。针对管道缩短的生命周期的这种风险的一种方法是采用比通常用于流体管道的那些材料更有弹性的材料，如硅弹性体。不幸的是，更有弹性的材料是昂贵的且在某些领域中成本竞争激烈。

用于在系统中通过管道输送流体的其它方法包括提供储存器，在该储存器内有囊。该囊连接于进口阀和出口阀之间。该囊周期性地填充有气体以将流体从该储存器泵出储存器，接着在下一循环开始前排出。另一方法是将压缩空气注入封闭的储存器内以将流体驱出该储存器。不断提高该密闭的储存器内的压力直到储存器内的流体供应基本上耗尽。对储存器内能感测到的低水平的响应是，终止气体注入并排放储存器内的压力从而储存器可被补充或替代。补充或替代后，再次将压缩空气引入储存器来将流体移入并通过管道。然而，这些不同方法中用于对储存器或内部储存室加压的泵通常对于一些应用是昂贵或笨重的。

如上所述，一些打印机采用流体输送系统来将液态油墨从储存器移送到打印头。一类这样的打印机是固态油墨或相变打印机。这类打印机通常采用固态油墨，球状或者墨条状的油墨。固态油墨通常以青色、黄色、品红和黑色提供。将固态油墨形状插入喂入槽中，打印机中所用每一种颜色的墨对应一个喂入槽。各喂入槽可设置有接收仅一种特定构型的墨条的开口。这种结构有利于减少具有特定特征的墨条被插入错误槽的风险。

将墨条喂入其对应的喂入槽后，它们被重力或机械执行机构推动到打印机的加热组件。所述加热组件包括将电能转化成热的加热器和熔融板。所述熔融板通常由铝或其它轻质材料组成，为板状或有开边的通道(open sided funnel)。所述加热器最靠近所述熔融板以将所述熔融板加热到使与所述熔融板接触的油墨熔融的温度。相对固态油墨槽而言，所述熔融板可以是倾斜，使得当撞击在所述熔融板上的固态油墨变相时，熔融的油墨滴入该颜色的储存器中。在等待后续使用时，储存器中储存的油墨继续被加热。

彩色液态油墨的各储存器可通过至少一歧管通道与打印头相连。当所述打印头需要油墨来喷射到接收介质或感光鼓时所述液态油墨被抽出所述储存器。打印头喷墨器，其通常为压电设备，接收液态油墨并在控制器用驱动电压选择性地激发该压电设备时将油墨排放到成像表面上。具体地讲，液体喷墨从储存器通过歧管流出以通过打印头中的压电设备从微孔中喷出。

当液体油墨打印头的吞吐率提高时，将足够量液体油墨输送该打印头的需求也提高。较高吞吐率产生的一个问题是对打印头流动路径中阻力和压力的敏感性提高。受限的油墨流可限制或减少成像速度。具有用于在所述储存器和打印头压电设备之间过滤液态油墨的过滤系统的系统中，流量也可能随时间而变化而变得不足以将液体油墨以足够量抽取到所述打印头来提供所需的打印质量。

针对流动阻力问题的一个方法是提高过滤器面积。提高的过滤器面积减少了将一定量油墨移动通过该过滤器所需的压降。然而，由于过滤材料通常是昂贵的，提高过滤器面积也提高了打印机的成本。此外，由于相变打印机的打印头附近的空间并不总是容易获得，可能无法获得较大过滤器的空间。

克服流动阻力及提高的容积需求与快速成像的另一方法是对液体油墨加压以迫使油墨通过限定的流动路径。对管道中流体加压的一种已知方法是采用蠕动泵。如上所述，蠕动泵可能负面地影响该管道的寿命。固态油墨打印机用户对价格敏感，使用具有更昂贵管道材料的蠕动泵可能负面地影响打印机的定价。

对如上所述的管道中流体加压的其它方法也在固态油墨打印机制造中提供了权衡。例如包含所述储存器和储存器排列可能需要对现有打印机设计进行大规模改进以适用泵运行参数。如果现有组件的排列太密集，那么可能产生其它限制，如空间限制。

发明内容

已经开发了选择性地挤压管道和对管道减压以将流体从流体供源输送到流体容器同时更好地保持该管道的使用寿命的流体输送装置。所述流体输送装置包括用于输送流体的流体输送管道，所述流体输送管道具有接收来自流体供源的流体的进口端和将流体输送到容器的出口端，位于所述流体输送管道最近处并配置来使所述流体输送管道的一部分选择性地变形并将流体推动通过所述流体输送管道的变形元件，和位于所述流体输送管道最近处并配置来施加抵抗所述流体输送管道变形的顶着所述流体输送管道的力的复原元件。

这类流体输送装置可被装入到相变油墨成像设备如打印机、多功能产品、包装打标机或其它成像系统或子系统中，来促进熔融的油墨流动到打印头储存器。为了方便，下面将这些成像设备称为打印机。改进的相变油墨成像设备包括配置来熔化固态油墨条以产生熔融油墨的熔融设备、配置来收集所述熔融装置产生的熔融油墨的熔融油墨收集器、配置来输送来自所述熔融油墨收集器的熔融油墨的熔融油墨输送装置、配置来储存从所述熔融油墨输送装置接收的熔融油墨的熔融油墨储存器、从所述熔融油墨储存器接收熔融油墨的打印头。此成像设备中的熔融油墨输送装置进一步包括输送流体的流体输送管道，所述流体输送管道具有接收来自流体供源的流体的进口端和将流体输送到容器的出口端，位于所述流体输送管道最近处并配置来使所述流体输送管道的一部分选择性地变形并推动流体通过所述流体输送管道的变形元件，和位于所述流体输送管道最近处并配置来施加抵抗所述流体输送管道变形的顶着所述流体输送管道的力的复原元件。

附图说明

结合附图，在以下说明中对流体输送装置和结合有流体输送装置的油墨成像设备的上述方面和其它特征进行解释。

图1是具有本文中所述的流体输送装置的相变成像设备的透视图。

图2是油墨入口盖打开的相变成像设备的局部放大俯视透视图，显示将放置到喂入槽的、在适当位置的固态油墨条。

图3是图2所示油墨打印机的侧视图，图示了油墨成像设备的主要子系统，它们可在侧面围绕物移走后显示。

图4是流体输送装置的示意图。

图5是在退动位置、可用于图4的装置中的流体输送系统的一个示例实施方案。

图6是在启动位置的图5的流体输送系统的示例实施方案。

图7是在退动位置、可用于图4的装置中的另一流体输送系统的一个示例实施方案。

图8是在启动位置的图7的流体输送系统的示例实施方案。

图9是可用于图4的装置中的另一流体输送系统的一个示例实施方案。

图10是可用于图4的装置中的另一流体输送系统的一个示例实施方案，所述装置能调节该系统输送的流体的温度。

图11在退动位置、可用于图4的装置中的另一流体输送系统的一个示例实施方案。

图12是在启动位置的图11的流体输送系统的示例实施方案。

具体实施方式

图1中显示了结合有流体输送装置的油墨打印机10的透视图，所述流体输送装置以足够克服过滤器的流体阻力的压力将熔融油墨输送到储存器。读者应理解：所述流体输送装置公开在固态油墨打印机的一个实施方案中，但所述流体输送装置可配置来用于其它流体输送应用中。因此，本文中讨论的流体输送装置可以许多替代形式和变型实施。此外，可使用任何合适尺寸、形状或类型的组件或材料。

图1显示油墨打印机10，所述油墨打印机包括外壳，所述外壳具有顶表面12和侧表面14。用户界面显示，如面板显示屏16，显示与该打印机状态相关的信息及用户操作指南。用于控制该打印机的操作的按钮18或其它控制驱动机构与所述用户界面窗口相邻，或可在该打印机的其它位置。喷墨打印机构(图3)包含于该外壳内。熔融油墨输送装置收集来自熔融装置的熔融油墨并将所述熔融油墨输送到所述打印机构。所述熔融油墨输送装置包含于所述打印机外壳的顶表面下。

所述外壳的顶表面可包括有铰链的油墨入口盖20，所述入口盖如图2中所示打开以提供进入油墨喂入系统的用户入口。在图2中所示的特定打印机中，油墨入口盖20与油墨装载连杆22相连，从而当打印机油墨入口盖20被提起时油墨装载连杆22滑动并转动到油墨装载位置。如图2中所示，打开所述油墨入口盖显示具有键控开口24A-D的主板26。各键控开口24A、24B、24C、24D提供了到固态油墨喂入系统的几个独立的喂入通道28A、28B、28C、28D之一的插入端的入口。

彩色打印机通常四种颜色的油墨(黄色、青色、品红色和黑色)。将各颜色的油墨条30通过喂入通道28A-D之一输送，所述喂入通道具有对应于彩色油墨条形状的键控开口24A-D。打印机操作员注意避免将一种颜色的油墨条插入不同颜色的喂入通道。油墨条可为彩色颜料非常饱和的从而使得打印机用户可能难以单独凭借肉眼观察区分颜色。青色、品红和黑色油墨条尤其可能难以根据颜色外观来区分。主板26具有键控开口24A、24B、24C、24D以帮助打印机用户确保仅正确颜色的油墨条被插入各喂入通道。主板的各键控开口24A、24B、24C、24D具有独特的形状。该喂入通道的彩色油墨条30的形状对应所述键控开口形状。键控开口和对应的油墨条形状排除除了各喂入通道的正确颜色油墨条以外的所有颜色的油墨条进入所述油墨喂入通道。

如图3中所示，油墨打印机10可包括油墨装载子系统40、电子模块72、纸/介质托盘74、打印头52、中间成像元件58、硒鼓维护子系统76、传输子系统80、擦拭组件82、纸/介质预热器84、双面打印路径88和废油墨盘90。简单地说，固态油墨条30被放置到油墨装入器40的槽内，通过所述槽，它们行进到固态油墨条熔融室32。在所述熔融室，所述油墨条被熔化，所得液态油墨在被输送到打印头52中的喷墨器之前通过以下述方式输送经过通道54被泵送至用于储存的储存器。所述油墨被压电式传感器通过孔喷出以在中间成像元件58旋转时在其上形成图像。中间成像元件加热器受到电子模块72中控制器的控制以保持所述成像元件在产生油墨图像并将其转移到记录介质的最佳温度范围内。将记录介质从纸/介质托盘74上移走并送至纸预热器84，使得所述记录介质被加热到接收油墨图像的更优温度。调节转移子系统80的转印辊和中间成像元件58之间的记录介质运动以进行图像的定相和传输。

如上所讨论的，所述熔融油墨在被输送到打印头之前通过流体输送管道被泵送至用于储存的储存器。流体输送装置100的一个实施方案的示意图显示于图4中。该装置包括流体输送管道104，所述流体输送管道具有与流体供源相连的入口和与流体容器110相连的出口。变形元件114最接近流体输送管道104的一部分。复原元件112也最接近流体输送管道104的一部分。控制器124操作执行机构118，以移动变形元件114，如箭头119所示。控制器124可接收来自执行机构118的反馈信号，如双箭头125所示。控制器124也可接收来自变形元件114的反馈信号，如箭头123所示。执行元件118可为转动凸轮轴或者驱动固定或可置换泵的马达。所述凸轮轴旋转通过往复运动操作变形元件114，同时该泵的运转选择性地施加压力并在复原元件112内产生负压。

流体输送装置100实现使流体输送管道104变形而不完全压扁流体输送管道104的泵抽法。在泵抽循环的一个阶段，管道104的变形驱动流体离开该管道，而在泵抽循环的另一阶段，将管道恢复到其初始形态会将流体从流体供源108抽取进入流体输送管道104。

在本文件描述的系统中，复原元件112帮助流体输送管道104恢复到其初始形状。该行为帮助将流体从流体供源108拉入该管道，并克服由于流体输送管道104的化学降解和/或老化导致的任何反弹减少。可在流体输送管道104的出口处设置止回阀128以阻止流体从流体容器110进入该管道。同样，止回阀130可与流体输送管道104的入口相连以防止流体输送管道104中的流体再进入流体供源108。

因为流体输送装置100中流体输送管道104的挤压和解压沿着比被通常蠕动泵夹住的管道的通常区域长的一部分流体输送管道104进行，管道壁的弯曲不必如使用蠕动泵所需的那样广泛。管道壁挤压和解压的减少还帮助延长该管道的寿命。

流体输送系统200的一个示例性实施方案显示于图5中，所述流体输送系统200可用于图4中所示的流体输送装置100中。流体输送系统200包括变形元件214、一对弹性臂202和其中携带205的流体输送管道204。如图6中所示，变形元件214的往下运动对流体输送管道204施加了力，导致该管道变形并使该对弹性臂202向外偏斜并适应变形的管道204。在公开的实施方案已对两臂进行描述，然而，可配置一个或多个制约弹性臂来在变形元件被缩回或释放时通过恢复到制约位置起到管道恢复力的作用。

变形元件214的往下运动是变形元件214的往复运动的部分。该往下运动可通过被马达(未显示)带动旋转的凸轮轴产生。该凸轮轴上的凸轮能使一系列的变形元件对多个独立管道起作用。变形元件214的往复运动也可通过凸轮轴的直线运动而不是偏心运动进行。

流体输送系统250的另一示例性显示于图7中，所述流体输送系统250可用于图4中所示的流体输送装置100中。流体输送系统250包括变形元件264、臂256和258、枢轴260、弹簧262和其中携带255的流体输送管道254。弹簧262驱使臂256和258相互靠近，达到图7中所示位置。臂256和258通过枢轴260相互铰在一起。如图8中所示，变形元件264的往下运动挤压流体输送管道254并驱使臂256和258分开。当变形元件214返回其初始位置时，弹簧262使臂256和258彼此相对移动以使管道254恢复到其松弛状态。在这种情况下，所述臂为刚性或半刚性的且可为镜像构型，或，如对于图5中的弹性恢复实例，可采用一个或任一合理数目的有关节的臂。一个实例将是相对的剪刀样构型。其它实施方案中，管道恢复关节臂可移动或被能移动但不能转动如滑动的结构限制于所需运动范围内。

流体输送系统400的一个示例性实施方案显示于图9，所述流体输送系统400可用于图4中所示的流体输送装置100中。在下面提供的流体输送系统400的描述中，标志“i”是指1-n范围内的值，其中n为所述系统控制的管道的数目。图9的系统中，i为在1-4的范围内。流体输送系统400包括外壳402、变形元件414_i,臂406_i和408_i、枢轴410_i和411_i、弹簧412_i和413、输送流体405_i的流体输送管道404_i、轴420和凸轮422_i。弹簧412_i和413驱使臂406_i和408_i到图9中所示位置。臂406_i和408_i通过枢轴410_i和411_i与外壳402铰在一起。轴420的旋转(例如，通过马达(未显示))使凸轮422_i旋转。凸轮422_i的旋转使得变形元件414_i作往复运动。变形元件414_i的往下运动挤压流体输送管道404_i以推动流体通过管道。当变形元件通过凸轮的旋转向上移动时，弹簧驱使所述臂顶着该管道以让管道恢复到其原始形态。所述凸轮可位于轴320上以同时地运行该管道或所述凸轮可对所述轴离心定位以分阶段运行所述管道。

在上述实施方案中，变形元件是对所述流体输送管道的笔直部分起作用的刚性元件。其它实施方案中，所述变形元件可为弯曲状的，以对管道的弯曲部分进行操作。从而，所述流体输送系统不局限于其中可操作管道的较直部分的环境，但假设其中管道弯曲和翻转的环境中，可配置受限元件来在弯曲的变形元件对所述弯曲部件起作用时适应该管道。所述受限元件可如上所述为在枢轴上转动的、有铰链的和偏置的，以帮助所述流体管道的恢复。

在某些应用中，流体输送管道内的流体可能需要保持在预定的温度范围内。流体输送系统500的一个示例性实施方案显示于图10中，所述流体输送系统500可用于图4中所示的流体输送装置100中。流体输送系统500包括变形元件514、臂506和508、枢轴510、弹簧512、输送流体505的流体输送管道504、加热器516、518和520、隔热套管522和524和热界面526。流体输送系统500的运行类似于流体输送系统250。然而，在流体输送系统500中，供热保持流体输送管道504内的流体505在预定温度范围内。热传感器(未显示)可用于监测流体505的温度并沿着图4中箭头123所示信号路径将温度传送控制器124。响应所述温度信号，控制器124触发和停止加热器516、518和520以保持流体温度在预定温度范围内。尽管图10中所示实施方案被描述为采用加热器来加热管道中的流体，冷却设备可类似地位于所述装置上并被所述控制器操作来通过调节所述冷却设备保持所述管道内的流体在预定温度范围内。

流体输送系统600的一个示例性实施方案显示于图11中，所述流体输送系统600通过流体力挤压所述流体管道和使所述流体管道恢复。流体输送系统600包括变形元件614(其包括充满流体621的压缩管道620和流体阀622)、臂606和608、枢轴610、弹簧612和输送流体605的流体输送管道604。弹簧612与臂606和608相连以驱使所述臂相互靠近。臂606和608通过枢轴610铰在一起。通过对压缩管道620内的流体621加压，压缩管道620膨胀并对流体输送管道604施加压缩力以使其变形，如图12中所示。同时，臂606和608向外偏斜以适应变形元件614的膨胀和流体输送管道604的变形。通过打开阀622来释放压缩管道620的加压流体621，流体输送管道604通过弹簧612作用于臂604和608上而驱动恢复到其初始形状。与弹簧612合作，或者代替弹簧612，阀622可与真空相连以在压缩管道620内产生负流体压力来使流体输送管道604能恢复到其初始形状。其中负压源与压缩管道620相连的结构中，流体输送管道604被安装在压缩管道内。这种结构能使所述负压直接作用在流体管道604上以帮助所述流体管道的恢复。在这种结构中，臂606、608和弹簧612可存在或被移除。

配置有上述流体输送系统的打印机能通过泵送作用将熔融油墨提供至打印头，所述泵送作用延长了流体携带管道的使用寿命。示例打印机将包括配置来使固态油墨条熔融来产生熔融油墨的熔融装置、配置来收集所述熔融装置产生的熔融油墨的熔融油墨收集器、配置来输送来自熔融油墨收集器的熔融油墨的所述熔融油墨输送装置、配置来储存从所述熔融油墨输送装置接收的熔融油墨的熔融油墨储存器和接收来自所述熔融油墨储存器的熔融油墨的打印头。所述熔融油墨输送将包括用于输送流体的流体输送管道(所述流体输送管道具有接收来自流体供源的流体的入口端和将所述流体输送到容器的出口端)、位于所述流体输送管道最近处并配置来使所述流体输送管道的一部分选择性地变形并推动流体通过所述流体输送管道的变形元件和位于所述流体输送管道最近处并配置来施加抵抗所述流体输送管道的变形的顶着所述流体输送管道的力的复原元件。所述流体输送系统还可包括加热或冷却设备来在所述熔融油墨行进通过所述管道时调节其温度。同样，以上描述的流体输送系统可用于其中流体被输送和其中较长管道寿命的益处将是有用的其它应用中。

Claims (4)

1.一种流体输送装置，包括：

用于输送流体的流体输送管道，所述流体输送管道具有接收来自流体供源的流体的入口端和将流体输送到容器的出口端；

变形元件，其位于所述流体输送管道最近处并配置来使所述流体输送管道的一部分选择性地变形并推动流体通过所述流体输送管道；和

复原元件，其位于所述流体输送管道最近处并配置来施加抵抗所述流体输送管道变形的顶着所述流体输送管道的力，

其中所述复原元件包括围绕所述流体输送管道外部的一部分的一个或多个制约弹性臂。

2.根据权利要求1所述的流体输送装置，所述变形元件进一步包括：

第二管道；和

可操作地连接到所述第二管道以向所述第二管道加压来使所述流体输送管道变形的流体压缩器。

3.一种流体输送装置，包括：

用于输送流体的流体输送管道，所述流体输送管道具有接收来自流体供源的流体的入口端和将流体输送到容器的出口端；

变形元件，其位于所述流体输送管道最近处并配置来使所述流体输送管道的一部分选择性地变形并推动流体通过所述流体输送管道；和

复原元件，其位于所述流体输送管道最近处并配置来施加抵抗所述流体输送管道变形的顶着所述流体输送管道的力；

其中

所述复原元件包括：围绕所述流体输送管道外部的一部分且为至少半刚性的一个或多个关节臂；约束所述关节臂的运动的枢轴；和配置来使所述一个或多个关节臂偏向所述流体输送管道的弹簧。

4.根据权利要求3所述的流体输送装置，所述变形元件进一步包括：

第二管道；和

可操作地连接到所述第二管道以向所述第二管道加压来使所述流体输送管道变形的流体压缩器。