专利名称：利用托架运动的打印机墨水泵的制作方法
概括地讲，本发明涉及打印机。确切地说，本发明涉及一种利用移动打印头托架的惯性而从墨水输送容器中将墨水泵吸给打印头的泵。
打印机如喷墨打印机中的一个公共墨水供给源将一个固定不同的墨水容器中的连续墨水流或者输送到打印头托架上的一个托架容器，或者直接输送到在其上进行打印的介质如一页纸上间歇性运动的打印头。为了引导墨水从墨水输送容器最终流到打印头，打印机可包括一个通常是泵的装置，它被用于在系统中的墨水上产生一定压力。泵和其它装置者将正压输送到墨水输送容器以便从该墨水输送容器挤压出墨水，或将打印头托架处的负压输送到墨水输送容器以便从该墨水输送容器吸出墨水。在任何一种方法中，该泵或其它装置都是利用外电源来操作的。
现有技术中的墨水泵通常利用打印机的电源来对泵组件加电以便对墨水产生压力。在现有技术中已知的其它泵和装置为了启动压力发生件而采用了一种与打印机或打印头直接或间接相连的机械连接结构。该泵的其它细件增加了打印机制造的复杂性，并且大量的部件因为各自的故障都会或多或少地增加打印机整体出现故障的可能性。
因此，在打印机中包括这样一个泵，即不需要外在电源来将墨水泵吸到打印头中是有利的。在这样的打印机中，打印机可采用现有的机械力或压力源，从而有利于引起墨水以足够大的速率传送到打印头。因此，就需要一种本发明所提供的系统和方法。
本发明提供了这样一种系统和方法，即利用移动托架上的墨水泵的运动而将墨水从墨水输送容器泵吸到打印头中，从而将墨水输送到该托架上的打印头。该系统优选地包括一个墨水输送容器、一个在该移动托架上的墨水泵，其中该墨水泵具有一个包括至少一个柔性壁的托架容器、一个打印头以及一个与该托架容器和该打印头处于液体相通状态中的压力调整器。该墨水泵的柔性壁因对移动托架的加速有惯性阻力而变形。该系统也包括一个与该墨水输送容器和该托架容器处于液体相通状态中的墨水输送管。打印头托架的加速引起柔性壁根据该打印头托架的运动情况而在托架容器内产生正压或负压，从而从墨水输送容器将墨水泵吸到打印头或托架容器，以及从托架容器将墨水泵吸到打印头。另外，该系统在位于该墨水输送容器和该托架容器之间的墨水输送管中还包括一个止回阀。
柔性壁还包括一个与之为一体的块体，并且该块体增大了对移动托架加速的惯性阻力，并且在该柔性壁上产生了更大的力，从而在托架容器内产生更大的内压。为了提高变形柔性壁的泵吸作用，该托架容器优选在其内包括一个刚性元件，这样该刚性元件便防止了柔性壁向该托架容器内部变形。该托架容器内的该刚性元件优选是一个多孔壁。
本发明还包括一个在该移动托架上并与打印头连接的墨水泵。该墨水泵包括一个刚性壳体，其内部包括一个托架容器，并且该壳体包括至少一个柔性壁，其中该柔性壁因对移动托架的加速有惯性阻力而变形。一个压力调整器在该托架容器和该打印头之间处于液体流通的状态，其中该压力调整器调整从该托架容器流到打印头中的墨水的压力。墨水从一个单独的墨水源中被送入该托架容器。
因而，本发明的墨水泵和系统提供了一种将墨水输送到打印机中移动托架上的一打印头中的方法，该方法包括的步骤有向一个固定的墨水输送容器中提供墨水，移动墨水泵和托架，并采用一个该墨水泵中的柔性壁来从该墨水输送容器泵吸墨水到一打印头，其中该柔性壁因对移动托架的加速有惯性阻力而变形。当该墨水泵还包括一个托架容器时，该方法还包括的步骤为采用该托架容器中的柔性壁来从该墨水输送容器泵吸墨水到一托架容器中，其中该柔性壁因对移动托架的加速有惯性阻力而变形。接着，采用该托架容器中的一柔性壁来从该墨水输送容器泵吸墨水到一打印头的步骤优选为采用该托架容器中的一柔性壁来从该托架容器泵吸墨水到一打印头，其中该柔性壁因对移动托架的加速有惯性阻力而变形。
该方法优选地包括以下步骤与该柔性壁组合在一起的有一个块体，这样这一重块便增加了在该柔性壁上的力，从而使移动托架加速运动。接着该方法优选包括的步骤为抑制该柔性壁朝着该托架容器的内部变形，优选在该托架容器的内部设置一个刚性元件如一个多孔壁，这样该刚性元件便防止该柔性壁朝着该托架容器变形。
因此，本发明就存在一种商业上的优势，即它提供了一种用来从打印机墨盒传送墨水的经济系统。该系统具有可在制造时安装在打印机中的简单部件。而且，该系统和方法扩大了打印机墨盒的墨水承载容积，因为采用了本发明的墨水泵，最少量浪费的墨水也仍然使用在打印机墨盒中。
而且，本发明具有工业实用性，因为它尤其有利于用在喷墨打印机的墨盒中。相对于上述的与喷墨打印机有关的墨水输送问题来说，将气泵和相关的管子安装到制造时的喷墨打印机中便提供了充分的解决方案。
阅读了本文中对附图的简述、发明的详述和权利要求书之后，便明显地看出本发明的其它目的、特征和优点。
图1是一移动托架上打印头的墨水输送系统的优选实施例的示意图；图2A是一图1中墨水泵在箭头A方向上加速移动的视图，其中柔性壁向内朝着托架容器变形，使墨水流到打印头中；图2B是一图1和2A中墨水泵在箭头B方向上加速移动的视图，其中该柔性壁向外变形并把墨水吸入该托架容器；图3A是该墨水泵在箭头C方向上加速移动的替换实施例，其中它具有一个防止该柔性元件朝该载体托架变形的刚性元件；图3B是图3A中所示的墨水泵在箭头D方向上加速移动的实施例，其中该柔性壁向外变形并将墨水吸入该托架容器。
各附图中相同的标记代表相同的部件。参照附图，图1示出了一个用于一移动托架上的打印头38的墨水输送系统，它包括一个在该移动托架上的墨水泵12，其中该墨水泵12具有一个托架容器14，该托架容器14通过一根墨水输送管18与一个墨水输送容器16相连。该墨水输送管18包含一个单向止回阀20，从而控制墨水通过该墨水输送管18的流动。优选具有包含该止回阀20的结构，从而调整墨水通过该墨水输送管18的流动，但不必要一定得具有这样的结构。
该托架容器14包括至少一个柔性壁22，该柔性壁22因对移动托架乃至墨水泵12的加速有惯性阻力而变形。该柔性壁22优选具有一个与之一体的块体如重块24来加大该柔性壁22对墨水泵12加速的惯性阻力，并在该托架容器14中产生一个较大的泵吸作用。
该墨水泵12还包括一个打印头38并优选地包括一个在托架容器14和打印头38之间与液体相通的压力调整器26。为了保证良好的打印质量和避免打印头38出现其它问题如“渗流”或“沸溅”，一个压力调整器26应位于该托架容器14和实际使用的打印头38之间。
如图1所示，该压力调整器26通过一根连接管28与该墨水泵12相连。一般来说，打印头要求相对于外界空气和压力调整器存在低负压的墨水应调制成在其可接受的范围内保持这种压力。一个示范性的压力调整器26在图1中示出，它具有一根从该连接管28延伸到该托架容器14中的墨水管30。该墨水管30靠在一个柔性的制动器31上，该制动器位于靠在弹簧34或现有技术中其它偏压元件上的转动杆32上。一个与该压力调整器26外的外界空气相通的柔性气囊36位于该转动杆32上并与该弹簧34相对。柔性制动器31、转动杆2、弹簧34和气囊36都位于一个封闭的墨水通道40内。该气囊36与该转动杆32和向该囊36施压的弹簧34相接，从而在该压力调整器26的墨水通道40内引起负压。
在打印的过程中，打印头喷射出墨水并使从该压力调整器26抽出的墨水通到该墨水通道40中。当墨水流动时，该压力调整器26内的压力减小并且该囊36通过吸进外界空气而稍稍有些膨胀，因而使该转动杆32偏转并把它压向弹簧34。这一操作导致柔性制动器31从墨水管30移走，从而允许更多的墨水从该托架容器14流到墨水通道40中，并最终流到打印头38中。压力调整器的该实施例仅仅说明了控制墨水从托架容器14流到打印头38的一种方法，现有技术中已知的其它控制墨水流动的方法也可在本发明中替换使用。墨水泵12或者可从墨水输送容器16泵吸墨水到打印头38中，或者可先从墨水输送容器16泵吸墨水到托架容器14中，然后再泵吸到打印头38中。
本发明的重要特征在于由柔性壁22的变形产生的泵吸作用。托架容器14内的压力波动将有助于墨水在墨水输送管18中的流动，继而流动到打印头38中。打印头38(使墨水打印在介质上)安装在一个托架上，其中托架沿着纸张或其它介质的宽度在直线上移动。因为打印头托架间歇性地前后移动，所以它通过现有技术中已知的一个传动装置驱动的马达加速和减速。当每一次加速(或减速)时，就在与托架块体成比例的每一部件上施加力。
柔性壁22也可是多个壁，优选包括增大惯性阻力的例如为与之一体的重块的块体，从而无论托架加速或减速都可在托架上的墨水容器中产生压力变化，如该柔性壁22上的重块24所示。因而，由托架的加速引起的容器内液体上的压力可确定为P=P’+ma/A其中，P是托架上容器内的压力，P’是空气压力，m是柔性壁22的块体，a是托架(与该壁垂直)的加速度，A是该柔性壁22的面积。
参照图2A和2B，墨水泵12被示出在加速和减速运动，而该柔性壁22为抵抗移动托架的加速而变形。在图2A中，该墨水泵12在箭头A的方向上加速，而该柔性壁22朝着托架容器14变形并离开其初始停止位置42。这样的操作便在该托架容器14内产生负压，并且如果由压力调整器26的操作确定出在打印头38中需要墨水时，就将墨水逼进该压力调整器26中。因而，该压力调整器26在图中示出是打开的，此时柔性制动器31离开允许墨水流到打印头38的墨水管30。
相反，当该墨水泵12在相反方向上或在图2B的箭头B的方向上加速时，该柔性壁22从其初始停止位置42向外变形并在托架容器14中产生负压。负压导致墨水输送管18的墨水膨胀，从而充满该托架容器14。图2A和图2B也示出了柔性壁22上的一个块体如与之一体的重块24是如何提高惯性阻力来加速墨水泵12的运动乃至在加速和减速的过程中使柔性壁22变形的。
图3A和3B示出了墨水泵46的一个替换实施例，它具有一个在柔性壁50上的与之一体的重块48和一个刚性元件，其中该刚性元件在这里示出为具有固定元件56的多孔壁54，它防止柔性壁50朝着托架容器52变形。该刚性元件的存在最大限度地实现了变形柔性壁50的泵吸作用，因为当移动托架和墨水泵46在箭头C的方向上加速运动时，多孔壁54上的固定元件56便防止该柔性壁50朝着该托架容器52发生显著的变形。
在图3B中，当墨水泵46在与图3A相反的方向，也即箭头D所示的方向上加速运动时，柔性壁50仍然从其停止位置58向外变形，并在该托架容器52中产生负压，从而将墨水吸进该托架容器52。多孔壁54上的多个孔使得墨水流进该多孔壁54和变形柔性壁50之间的空隙，且因此使墨水泵46的负压达到最大，从而将墨水吸进该托架容器52。该刚性元件还可采用一些其它方式形成任何固定于该容器的制动器的形式，并且基本上防止了柔性壁50向着该托架容器52变形。
再次参照图1、2A和2B本发明的墨水泵和系统提供了一种向打印机中移动托架上的一个打印头38输送墨水的方法，该方法包括的步骤有向一个固定的墨水输送容器16内提供墨水，使墨水泵12和移动托架加速运动，并且采用该墨水泵12中的一柔性壁22将该墨水输送容器16的墨水泵吸到一打印头38，其中该柔性壁22因对移动托架和墨水泵12的加速有惯性阻力而变形。当该墨水泵还包括一托架容器14时，该方法还包括的步骤是采用托架容器14内的一柔性壁22将该墨水输送容器16中的墨水泵吸到该托架容器14，其中该柔性壁因对移动托架的加速有惯性阻力而变形。接着，采用该托架容器14内的一柔性壁将墨水输送容器16的墨水泵吸到一个打印头38的步骤优选为采用该托架容器14内一个柔性壁22将该托架容器14的墨水泵吸到一个打印头38，其中该柔性壁因对移动托架的加速有惯性阻力而变形。
该方法还优选包括的步骤为与该柔性壁22组合有一个块体如重块24，这样该重块24便加大该柔性壁22对移动托架加速的惯性阻力。接着，如图3A和3B所示，该方法优选包括的步骤为抑制该柔性壁22向着托架容器52的内部变形，优选在该托架容器内部设置一个刚性元件如多孔壁54，这样该刚性元件便防止柔性壁50朝着该架容器52变形。
虽然本发明已示出一个优选实施例和多个替换实施例，但可以理解根据本发明方法的组件和步骤的形式和布置方式，可以在不脱离后续权利要求书限定的本发明的精神和范围的前提下作出一定的改动。此外，对于本领域的技术人员来说，权利要求书中的所有方法加功能元件相应的结构、材料和等价物都应包括与其它要求保护的元件一起进行操作的任何结构、材料或组件。
权利要求
1.一种用于一个移动托架上的打印头的墨水输送系统，它包括一个墨水输送容器；一个在该移动托架上的墨水泵，该墨水泵具有一个包括至少一个柔性壁的托架容器、一个打印头以及一个与该托架容器和该打印头处于液体相通状态的压力调整器，该柔性壁因对移动托架的加速有惯性阻力而变形；一个墨水输送管，它与该墨水输送容器和该托架容器处于液体相通状态；其特征在于，该墨水泵的加速使该柔性壁变形，从而从该墨水输送容器泵吸墨水到该打印头中。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该墨水泵的加速使墨水从该墨水输送容器泵吸到该托架容器中。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，该墨水泵的加速还使墨水从该托架容器泵吸到打印头中。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该柔性壁还包括一个与之一体的决体，该块体增大了对该移动托架加速的惯性阻力。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括一个位于该墨水输送容器和该托架容器之间的墨水输送管中的止回阀。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该托架容器具有一个内部，并且在该托架容器的内部还包括一个刚性元件，该刚性元件防止该柔性壁向着该托架容器的内部变形。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，该刚性元件是一个多孔壁。
8.一个位于一个移动托架之上并与一个打印头相连接的墨水泵，该墨水泵包括一个内部包括一个托架容器的刚性壳体，该壳体包括至少一个柔性壁，且该柔性壁因对该移动托架的加速有惯性阻力而变形；一个在该托架容器和该打印头之间与液体相通的压力调整装置，该压力调整装置用来调整墨水从该托架容器流动到该打印头的压力；一个墨水输送装置，用来将墨水输送到该托架容器中。
9.如权利要求8所述的墨水泵，其特征在于，该柔性壁还包括一个与之一体的块体，该块体增大了对该移动托架加速的惯性阻力。
10.如权利要求8所述的墨水泵，其特征在于，该墨水输送装置是一根与该托架容器处于液体相通状态的墨水输送管。
11.如权利要求8所述的墨水泵，其特征在于，该托架容器具有一个内部，并且在该托架容器的内部还包括一个制动装置，该制动装置用来防止该柔性壁朝着该托架容器变形。
12.如权利要求11所述的墨水泵，其特征在于，该制动装置是一个多孔壁。
13.一种将墨水输送到一个打印机中移动托架上打印头的方法，该方法包括的步骤有在一个固定的墨水输送容器中提供墨水；加速该移动托架的运动；采用该墨水泵中的一个柔性壁，从该墨水输送容器泵吸墨水到一个打印头，其中该柔性壁因对该移动托架的加速有惯性阻力而变形。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，该墨水泵还包括一个托架容器，并且该方法还包括的步骤为采用该托架容器中的一个柔性壁，从该墨水输送容器泵吸墨水到一个托架容器，其中该柔性壁因对该移动托架的加速有惯性阻力而变形；采用该托架容器中一个柔性壁来从该墨水输送容器泵吸墨水到一个打印头，其中该柔性壁因对该移动托架的加速有惯性阻力而变形的步骤是采用该托架容器中的一个柔性壁来从该托架容器泵吸墨水到一个打印头，其中该柔性壁因对该移动托架的加速有惯性阻力而变形。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括的步骤是，使一个块体与该柔性壁连成一体，这样该块体便增大了该柔性壁对该移动托架加速的惯性阻力。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括的步骤是，调整墨水由墨水泵输送到打印头的压力。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括的步骤是，抑制该柔性壁朝着该托架容器的内部变形。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，抑制该柔性壁朝着该托架容器的内部变形的步骤是通过在该托架容器的内部设置一个刚性元件来抑制该柔性壁朝着该托架容器的内部变形，从而该刚性元件防止该柔性壁朝着该托架容器的内部变形。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在该托架容器的内部设置一个刚性元件来抑制该柔性壁朝着该托架容器的内部变形，从而该刚性元件防止该柔性壁朝着该托架容器的内部变形的步骤是通过在该托架容器的内部设置一个多孔壁来抑制该柔性壁朝着该托架容器的内部变形，从而该多孔壁防止该柔性壁朝着该托架容器的内部变形。
全文摘要
一种用于一个移动托架上的打印头的墨水输送系统,它包括:一个墨水输送容器;一个在该移动托架上的墨水泵,该墨水泵具有一个包括至少一个柔性壁的托架容器、一个打印头以及一个与该托架容器和该打印头处于液体相通状态的压力调整器,该柔性壁因对移动托架的加速有惯性阻力而变形;一个墨水输送管,它与该墨水输送容器和该托架容器处于液体相通状态;其特征在于,该墨水泵的加速使该柔性壁变形,从而从该墨水输送容器泵吸墨水到该打印头中。
文档编号B41J2/01GK1313195SQ011170
公开日2001年9月19日 申请日期2001年3月9日 优先权日2000年3月9日
发明者罗纳德·W·贝克, 威廉·P·库克, 菲利普·J·海克, 杰弗里·L·里切, 唐纳德·W·斯塔弗德 申请人:莱克斯马克国际公司