CN104903110B - 紧凑型夹紧阀 - Google Patents

Abstract

一种改良的夹紧阀，包括凸轮轴杆及控制可枢转地安装的第一夹紧臂和相对且可枢转地安装的第二夹紧臂的位置的关联的凸轮。分别的夹紧臂对于含有凸轮轴杆的轴线的中央平面被对称地设置。弹簧延伸越过中央平面且将各自的夹紧臂互连，以便推动两夹紧臂朝向中央平面。有利的机械杠杆被提供来使得夹紧力量大于弹簧力量。

Description

紧凑型夹紧阀

发明领域

本发明涉及紧凑型夹紧阀，其适合供喷墨打印机的领域中使用，且更特别地用于墨水或空气流动至喷墨打印机的打印头的控制。本发明将在此背景下于本文中描述。

发明背景

在喷墨打印机中，打印机管线被提供来将墨水自墨水储槽供应至打印头。一般地，有多个墨水管线(例如在CYMKK打印机中，有五个连接至打印头的墨水管线)。

对于打印头，有时候必须自墨水管线被解除耦合，以使得能够实行例如用尽的打印头的更换。能将打印头注墨及排墨且能自打印头冲除气泡的喷墨打印机提供给使用者独特的优点。举例而言，如果用尽的打印头在解除耦合前没有先被排墨，移除它能造成不经意的剩余墨水溢出。此外，受困在打印头的气泡是喷墨打印机中长久的问题，且需要有每当这样的气泡出现时自打印头冲除它们的装置。

在先前技术中所知的是，提供夹紧阀，用以使得能够实行打印头注墨及排墨的用途，并用以自打印头冲除气泡。在操作中，夹紧阀直接地被定位在打印头的上游，且夹紧阀选择性地控制(i)至打印头的墨水流动，或(ii)至打印头的空气流动，使得打印头能被注墨或排墨，或使得气泡能自打印头被冲除。

申请人目前所知的最接近先前技术是国际公开案WO 2011/143698(于2011年11月24日公开)，其在此以参照方式并入。特别地，WO 2011/143698的图23-27教示夹紧阀，其选择性地控制至打印头的墨水或空气流动，以供以上所讨论的用途。

此先前技术夹紧阀的操作于例如WO 2011/143698的第39页至第48页描述。夹紧阀是二向(亦即墨水或空气)、多个通道(亦即CYMKK)的阀，其选择性地将墨水或空气导向至打印头。在所绘示的实施方案中，有五个墨水管线及五个空气管线，其藉由夹紧阀的操作选择性地开启及关闭。

墨水管线及空气管线穿过夹紧阀，且通过夹紧阀的管线的区段是由回弹性塑料管件所形成，其在夹紧阀的预设状态下是夹紧关闭的。回弹性管件是选择性地允许打开，以允许墨水或空气穿过阀至打印头。

在先前技术夹紧阀中，夹紧功能是由弹簧偏置且长的一对夹紧组件来实行，夹紧组件沿着正交路径线性地往返运动。长的夹紧组件的往返运动是由安装在可旋转的凸轮轴杆上的凸轮所控制，而凸轮轴杆接着由马达所控制。长的夹紧组件藉由弹簧被偏置至关闭(亦即夹紧)位置，且藉由马达及凸轮机构的操作选择性地被移动至开启(亦即未夹紧)位置。

发明概述

根据本发明的第一面向，提供一种夹紧阀，其包含：

本体；

凸轮，其绕着凸轮轴线可旋转地安装在该本体上；

第一夹紧臂，其绕着与该凸轮轴线平行的第一枢转轴线可枢转地安装在该本体上，该第一夹紧臂包含用于与该凸轮接合的第一凸轮从动件，及用于夹紧第一导管的第一夹紧组件；

第二夹紧臂，其绕着与该凸轮轴线平行的第二枢转轴线可枢转地安装在该本体上，该第二夹紧臂包含用于与该凸轮接合的第二凸轮从动件，及用于夹紧第二导管的第二夹紧组件；及

偏置机构，其用于将该第一夹紧臂及该第二夹紧臂朝向包含该凸轮轴线的平面偏置，以便推动该第一凸轮从动件及该第二凸轮从动件抵住该凸轮，

其中该第一夹紧臂及该第二夹紧臂在该平面的两侧上彼此相对。

较佳地，该偏置机构是与该第一夹紧臂及该第二夹紧臂接合的相互偏置机构。

较佳地，该偏置机构包含将该第一夹紧臂及该第二夹紧臂互连的回弹性组件，该回弹性组件延伸越过该中央平面。

较佳地，该回弹性组件包含被安装在该第一夹紧臂的第一弹簧安装位置与该第二夹紧臂的第二弹簧安装位置之间的拉伸弹簧。

较佳地，该第一枢转轴线与该第一弹簧安装位置之间的径向距离大于该第一枢转轴线与该第一凸轮从动件之间的径向距离，且其中该第一枢转轴线与该第二弹簧安装位置之间的径向距离大于该第二枢转轴线与该第二凸轮从动件之间的径向距离。

较佳地，该第一枢转轴线与该第一弹簧安装位置之间的径向距离大于该第一枢转轴线与该第一夹紧组件之间的径向距离，且其中该第二枢转轴线与该第二弹簧安装位置之间的径向距离大于该第二枢转轴线与该第二夹紧组件之间的径向距离。

较佳地，含有该凸轮轴线的该平面是中央平面，该第一枢转轴线位于该中央平面的第一侧，且该第二枢转轴线位于该中央平面的相对的第二侧。

较佳地，该第一夹紧组件是长的并配置成用于夹紧多个第一导管，且该第二夹紧组件是长的并配置成用于夹紧多个第二导管。

较佳地，该凸轮被安装在可旋转的凸轮轴杆上，且该夹紧阀还包含用于感测该凸轮轴杆的旋转位置的传感器。

较佳地，还包含用于旋转该凸轮的驱动机构，其中该凸轮的旋转藉由推动该第一夹紧臂或该第二夹紧臂离开包含该凸轮轴线的该平面而造成该第一导管或该第二导管的选择性放开。

较佳地，该第一导管及该第二导管相对于该凸轮轴线横向地延伸。

较佳地，该夹紧阀包含对应于该第一导管的第一入口、对应于该第二导管的第二入口、及共同出口，其中该第二导管在该第一夹紧组件的下游及该共同出口的上游连结该第一导管。

在第二方面中，提供一种喷墨打印机，其包含：

墨水容器；

打印头；

墨水管线，其将该墨水容器及该打印头互连；

空气管线，其自该墨水管线分叉；及

如上所述的夹紧阀，用于选择性地夹紧该空气管线及/或该墨水管线。

附图简述

关于优选实施方案，本发明现在将以非限制性方式来描述，其中：

图1是根据本发明的夹紧阀的立体图；

图2是夹紧阀的墨水管线侧视图；

图3是夹紧阀的俯视图；

图4是沿着线段4-4所截取且在端盖被移除的情形下的端视图；

图5是沿着线段5-5所截取且显示墨水管线及空气管线两者被夹紧关闭的构型的截面端视图；

图6是沿着线段6-6所截取且显示墨水管线及空气管线两者被夹紧关闭的构型的截面端视图；

图7A是沿着线段5-5所截取且显示墨水管线被夹紧关闭及空气管线被允许开启的构型的截面端视图；

图7B是沿着线段5-5所截取且显示墨水管线被允许开启及空气管线被夹紧关闭的构型的截面端视图；

图8是凸轮轴杆的立体图；

图9是主外壳的主部份的立体图；

图10是主齿轮的立体图；

图11是夹紧臂(不论是第一夹紧臂或第二夹紧臂)的立体图；

图12是夹紧阀的分解图；且

图13示意地显示在喷墨打印机环境下的夹紧阀。

优选实施方式详述

附图中使用的参照数字

100：夹紧阀

120、120A、120B、120C：主外壳或本体

121：墨水入口

122：墨水管线

123：出口

124：空气入口

125：空气管线

126A：第一砧件

126B：第二砧件

127：凸轮轴杆承座

128A：第一销承座

128B：第二销承座

140：端盖单元

142：马达

144：蜗轮

146：主齿轮

148：位置传感器

148A：参考标记

160：凸轮轴杆

162：凸轮

180：第一(墨水管线)夹紧臂

182：第一销

184：第一凸轮从动件

186：第一弹簧安装位置

188：第一夹紧组件

200：第二(空气管线)夹紧臂

202：第二销

204：第二凸轮从动件

206：第二弹簧安装位置

208：第二夹紧组件

220：弹簧

参照图式，绘示有根据本发明的夹紧阀100。

如前言所讨论，夹紧阀100控制至打印头的墨水或空气流动。墨水及空气的分别流动路径参照图6最能为理解，图6是沿着图2及3的线段6-6所截取的剖面图。

参照图6，墨水以向左方向于墨水入口121进入夹紧阀。墨水然后以向下方向流动通过以墨水管线122的形式呈现的第一导管。在图6中，墨水管线122显示为在夹紧或关闭状态下。特别地，墨水管线122于(a)第一夹紧臂180的长的第一夹紧组件188与(b)设置在外壳120上的第一砧件126A之间被夹紧。由此可知，墨水的流动在所绘示的构型中被阻碍或防止。然而，如果墨水管线122没有被夹紧关闭，墨水会继续向下流动通过墨水管线122，且它会以向右方向自出口123离开夹紧阀100。以向右方向自夹紧阀的出口123离开的墨水然后被导向至打印头(例如用于注墨或打印用途)。

在图6中，一个墨水管线122显示为在其夹紧状态下。然而，自图1、2及12，将明了的是，多个墨水管线122可由第一夹紧组件188同时来夹紧。一般而言，在此对“墨水管线”的参考用语隐含地包括一个或更多的墨水管线。

再次参照图6，空气以向下方向于空气入口124进入夹紧阀。它继续以向下方向通过以空气管线125的形式呈现的第二导管。在图6中，空气管线125亦显示为在夹紧或关闭状态下。特别地，空气管线125于(a)第二夹紧臂200的长的第二夹紧组件208与(b)设置在外壳120上的第二砧件126B之间被夹紧。由此可知，空气的流动在所绘示的构型中亦被阻碍。然而，如果空气管线125没有被夹紧关闭，空气会继续向下流动，然后它会如图6所示以向右方向被导向越过夹紧阀100的底部至它连结墨水管线122的一点，且以向右方向自出口123离开夹紧阀。自出口123离开的空气然后被导向至打印头(例如用于排墨用途)。

因此，将明了的是，出口123与墨水入口121及空气入口124两者流体连通。此外，将明了的是，空气管线125于该第一夹紧组件188的下游连结墨水管线122。

在图6中，一个空气管线125显示为在其夹紧状态下。然而，自图12，将明了的是，多个空气管线125可由第二夹紧组件208同时来夹紧。一般而言，在此对“空气管线”的参考用语隐含地包括一个或更多的空气管线。

墨水及空气的流动路径的开启及关闭初始参照图5最能为理解，图5是沿着图2及3的线段5-5所截取的剖面图。

参照图5，墨水管线122及空气管线125两者再次显示为在夹紧或关闭构型(虽然管线在图5中部分地分别由第一夹紧臂180及第二夹紧臂200所遮蔽)。

第一夹紧臂180及第二夹紧臂200对称地被设置在含有凸轮轴杆160的轴线的中央垂直平面的两侧上。

第一夹紧臂180藉由第一销182在第一销承座128A中的接合而被安装来用于枢转运动，枢转运动是绕着平行于含有凸轮轴杆轴线的中央平面且间隔至该中央平面右方的轴线。因此，第一夹紧臂180绕着第一销182枢转，如比较参照图7B最能为理解。

以类似的方式，第二夹紧臂200藉由第二销202在第二销承座128B中的接合而被安装来用于枢转运动，枢转运动是绕着平行于含有凸轮轴杆轴线的中央平面且间隔至该中央平面左方的轴线。因此，第二夹紧臂200绕着第二销202枢转，如比较参照图7A最能为所见。

第一夹紧臂180及第二夹紧臂200藉由被安装在各自的第一夹紧臂及第二夹紧臂的第一弹簧安装位置186与第二弹簧安装位置206之间的一对拉伸弹簧220而朝向含有凸轮轴杆轴线的中央平面被推动在一起。这对拉伸弹簧220沿着凸轮轴杆的长度轴向地隔开。在另外的实施方案中，可运用其它偏置装置(例如回弹性绳或圈)。在图5所示的构型中，且再次参照图6，弹簧220造成(a)长的第一夹紧组件188抵靠第一砧件126A来夹紧墨水管线122，使得墨水管线正常地关闭，及(b)长的第二夹紧组件208抵靠第二砧件126B来夹紧空气管线125，使得空气管线正常地关闭。

比较参照图5及图6(亦及图11)，将注意的是，销182、202与弹簧安装位置186、206之间的径向距离大于销182、202与长的夹紧组件188、208之间的径向距离。藉由所提供的机械优点(亦即杠杆作用)，这导致夹紧力量大于弹簧力量。此允许具有相比于必要的夹紧力量相对低的弹簧常数的弹簧的使用，且因此允许用于旋转凸轮轴杆的较低扭矩马达。举例而言，当销182、202与弹簧安装位置186、206之间的径向距离是大于销182、202与长的夹紧组件188、208之间的径向距离约1.5倍时，这导致夹紧力量大于弹簧力量约50％。

空气管线125的未夹紧现在将会参照图7A来描述。

在图7A中，凸轮轴杆160已被旋转，使得凸轮162采取“10点钟”位置。在此“10点钟”位置，第二凸轮从动件204已以向左方向被推动，使得第二夹紧臂200已以反时针方向被枢转来对抗弹簧220的偏置。将注意的是，如于图11最能为所见，有一对轴向间隔的第二凸轮从动件204，其与一对轴向间隔的凸轮162对齐。将理解的是，当第二夹紧臂200已被凸轮以反时针方向强迫地来枢转时，长的第二夹紧组件208已自第二砧件126B被移开，使得回弹性的空气管线125已被允许打开。在此构型中，打印头现在能被排墨。亦将注意的是，当空气管线125被打开时，弹簧220上的负荷增加，且有利地，在墨水管线122上的夹紧力量伴随地增加，以确保在排墨期间没有墨水能进入打印头。

墨水管线122的未夹紧现在将会参照图7B来描述。

在图7B中，凸轮轴杆160已被旋转，使得凸轮162采取“2点钟”位置。在此“2点钟”位置，第一凸轮从动件184已以向右方向被推动，使得第一夹紧臂180已以顺时针方向被枢转来对抗弹簧220的偏置。再次地，将明了的是，如于图11最能为所见，有一对轴向间隔的凸轮从动件184。将理解的是，当第一夹紧臂180已被凸轮以顺时针方向强迫地来枢转时，长的第一夹紧组件188已自第一砧件126A被移开，使得回弹性的墨水管线122已被允许打开。在此构型中，打印头现在能被注墨及/或打印能进行。亦将注意的是，当墨水管线122被打开时，弹簧220上的负荷增加，且有利地，在空气管线125上的夹紧力量增加，以确保在注墨或正常打印期间没有空气能进入打印头。

凸轮轴杆的控制现在将参照图4来描述，图4是沿着图2及3的线段4-4所截取的视图。

凸轮轴杆160可旋转地被耦合至容置于端盖单元140内的主齿轮146。亦容置于端盖单元140内的是马达142。马达142驱动蜗轮144，蜗轮接着驱动主齿轮146，及因此凸轮轴杆160。光学位置传感器148与设在主齿轮146上的参考标记148A协同作用，使得控制系统能确定主齿轮146的旋转位置，及因此凸轮轴杆160的旋转位置。因此，夹紧阀能被控制来(a)防止墨水及空气两者的流动，如图5及6所示，或(b)允许空气的流动，但不允许墨水的流动，如图7A所示，或(c)允许墨水的流动，但不允许空气的流动，如图7B所示。在另外的实施方案中，电子位置传感器可与主齿轮146上的一个或更多的电子接点结合来使用。

夹紧阀的组装现在将参照图8-12来简要地描述。然而，在本领域技术人员将容易地明了一系列的组装方法是可能的。

首先参照图8及9，图8的凸轮轴杆160被插入图9的外壳120A中。一旦凸轮轴杆可旋转地被安装在外壳120A内，图10的主齿轮146能通过花键连接、键合或类似的被安装至凸轮轴杆。

图11的第一夹紧臂180及第二夹紧臂200然后能被安装至外壳120A。此是由将销182、202配置在外壳120A的销承座128A、128B中来达成。

外壳的下部120B然后与外壳120A来连结，藉此将销182、202抓持于它们的座中。外壳的下部120B亦包括用于支撑凸轮轴杆的下侧的支撑件，以及用于安装墨水管线122及空气管线125的下端的插入部。此外，下部120B亦包括墨水/空气出口123，以及延伸越过下部120B的底部的导管，用以允许空气管线125与墨水/空气出口123的连通。

在此时，弹簧可与弹簧安装位置186、206接合。

外壳的上部120C可同样地与外壳120A来连结。外壳的上部120C亦包括用于安装墨水管线122及空气管线125的上端的插入部。上部120C还包括墨水入口121及空气入口124。

最后，端盖单元140，包括马达142及蜗轮144及位置传感器148可被装入，使得蜗轮144与主齿轮146接合。

图13显示美国专利公开案第2011/0279562号中所描述的墨水输送系统300(其内容在此以参照方式并入)，其适合供与在此所描述的夹紧阀关联的使用。墨水输送系统300具有由连接至墨水容器301的多个墨水管线所组成的封闭回路348。第一墨水管线380被设置于墨水容器301的出口313与打印头400之间。第二墨水管线382被设置于打印头400与墨水容器301的返回入口315的间。墨水容器301是通过连接至蛇形通气管线333的通气口317而对大气开启。出口过滤器321被设置在墨水容器301中，用以过滤被输送至打印头400的墨水。

如美国公开案第2011/0279557号中所描述(其内容在此以参照方式并入)，将明了的是，墨水容器301可为积蓄器(例如浮阀积蓄器)的形式，用以调节于打印头400的墨水的液体静压。

封闭回路348的墨水管线为管件的形式，且较佳地是在墨水环境中表现低脱落及散裂的管件。热塑性弹性体管件因此是适合的，像A-60-G。然而，本领域技术人员理解能使用其它类型的管件。封闭回路348的管件通过供应耦合件388被连接至打印头400，此使得能够实行打印头400的使用者替换。供应耦合件388及它们的连接方式描述于美国公开案第2011/0279557号中。

可逆式泵378被提供于第二墨水管线382上。泵378较佳地是可逆式蠕动泵，使得防止了被泵送的墨水的污染。然而，本领域技术人员理解能使用其它类型的泵。

阀装置367被设置于第一墨水管线380上，如图13中所绘示。阀装置367包含二向夹紧阀369，用以夹紧第一墨水管线380及/或自第一墨水管线380分叉的空气管线371。空气管线371通过具有过滤器377的空气入口373对大气开启。止回阀375被定位在空气入口373与夹紧阀369之间。

如美国公开案第2011/0279562号中所描述，泵378及夹紧阀的协作可被使用来达成各种不同的打印机操作，像是打印头注墨、打印头排墨、脉冲注墨、正常打印、待机模式等。

典型地，墨水输送系统300具有多个墨水管线，用以将墨水输送至打印头400的多个墨水通道。在这样的配置中，单一个蠕动泵378及单一个夹紧阀369典型地被共享于多个墨水管线间。因此，夹紧阀的致动可同时地夹紧所有的第一墨水管线380及/或所有的空气管线371。同样地，泵378的致动可同时地在所有的第二墨水管线382中泵送墨水。

在本揭露的上下文中，将明了的是，“墨水”用语使用来描述被输送至打印头的任何可射出流体。可射出流体可包括例如彩色墨水(例如染料基底的墨水、色料基底的墨水、紫外线固化墨水、热固化墨水等)、红外线墨水、非彩色墨水载具、功能性墨水(例如3D打印流体、纳米粒子流体)等。

在本说明书及权利要求的整体中，除非上下文另有需求，否则“包含(comprise)”用语及其变体，诸如“包含(comprises)”和“包含(comprising)”将被理解为意指内含所述的整体、或步骤、或整体或步骤的群组，但没有排除任何其它的整体、或步骤、或整体或步骤的群组。

本说明书的任何先前技术的参考并非且不应被认为是对于这样的技术形成公知常识的一部份的认可或任何形式的建议。

Claims (11)

1.一种夹紧阀，包含：

本体；

凸轮，其绕着凸轮轴线可旋转地安装在该本体上；

第一夹紧臂，其绕着与该凸轮轴线平行的第一枢转轴线可枢转地安装在该本体上，该第一夹紧臂包含用于与该凸轮接合的第一凸轮从动件，及用于夹紧第一导管的第一夹紧组件；

第二夹紧臂，其绕着与该凸轮轴线平行的第二枢转轴线可枢转地安装在该本体上，该第二夹紧臂包含用于与该凸轮接合的第二凸轮从动件，及用于夹紧第二导管的第二夹紧组件；及

回弹性组件，其使该第一夹紧臂与该第二夹紧臂在相应的第一弹簧安装位置与第二弹簧安装位置之间互连，该回弹性组件使该第一夹紧臂及该第二夹紧臂朝向包含该凸轮轴线的平面相互偏置，以便推动该第一凸轮从动件及该第二凸轮从动件抵住该凸轮，且向该第一夹紧组件及该第二夹紧组件提供夹紧力量，

其中：

该第一夹紧臂及该第二夹紧臂彼此相对；

该第一夹紧臂定位在该平面的第一侧处且该第二夹紧臂定位在该平面的相对的第二侧处；

该第一枢转轴线与该第一弹簧安装位置之间的径向距离大于该第一枢转轴线与该第一凸轮从动件之间的径向距离；并且

该第二枢转轴线与该第二弹簧安装位置之间的径向距离大于该第二枢转轴线与该第二凸轮从动件之间的径向距离。

2.如权利要求1所述的夹紧阀，其中该回弹性组件包含拉伸弹簧。

3.如权利要求1所述的夹紧阀，其中该第一枢转轴线与该第一弹簧安装位置之间的径向距离大于该第一枢转轴线与该第一夹紧组件之间的径向距离，且其中该第二枢转轴线与该第二弹簧安装位置之间的径向距离大于该第二枢转轴线与该第二夹紧组件之间的径向距离。

4.如权利要求1所述的夹紧阀，其中含有该凸轮轴线的该平面是中央平面，该第一枢转轴线位于该中央平面的第一侧，且该第二枢转轴线位于该中央平面的相对的第二侧。

5.如权利要求4所述的夹紧阀，其中该第一夹紧臂及该第二夹紧臂关于该中央平面对称地设置。

6.如权利要求1所述的夹紧阀，其中该第一夹紧组件是长的并配置成用于夹紧多个第一导管，且该第二夹紧组件是长的并配置成用于夹紧多个第二导管。

7.如权利要求1所述的夹紧阀，其中该凸轮被安装在可旋转的凸轮轴杆上，且该夹紧阀还包含用于感测该凸轮轴杆的旋转位置的传感器。

8.如权利要求1所述的夹紧阀，还包含用于旋转该凸轮的驱动机构，其中该凸轮的旋转推动该第一夹紧臂或该第二夹紧臂离开包含该凸轮轴线的该平面，以便放开该第一导管或该第二导管。

9.如权利要求1所述的夹紧阀，其中该第一导管及该第二导管相对于该凸轮轴线横向地延伸。

10.如权利要求1所述的夹紧阀，包含对应于该第一导管的第一入口、对应于该第二导管的第二入口，以及共同出口，其中该第二导管在该第一夹紧组件的下游及该共同出口的上游连结该第一导管。

11.一种喷墨打印机，包含：

墨水容器；

打印头；

墨水管线，其将该墨水容器及该打印头互连；

空气管线，其自该墨水管线分叉；及

根据前述权利要求中任一项所述的夹紧阀，其用于选择性地夹紧该空气管线及/或该墨水管线。