专利名称：泵和安装该泵的喷墨打印机的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有壳体和在该壳体内旋转的转子的泵，该泵将流体吸进该壳体中并迫使被吸进的流体流到该壳体外面。本发明还涉及安装这种泵的喷墨打印机。
背景技术：
旋转泵在本领域是已知的。旋转泵的一个例子见于新机械原理，1997年，第十期，203页(27.13，卡氏(Cary’s)旋转泵，第一部分)“Kikai no so Fukkan Iinkai Hensha Koogakusha”。这种泵叫做卡氏旋转泵。
如图9所示，Cary’s旋转泵70具有壳体73、转子74、一对叶片(分隔件)76a和76b以及压缩弹簧75。入口71和出口72形成在该壳体73上。该转子74是圆柱形的并且在其上具有延伸横跨其直径的槽78。该转子旋转，同时与该入口71和出口73之间的壳体73的内表面部分接触。该对叶片(该分隔件)76a和76b安放在该槽78内。该压缩弹簧75安放在该对叶片(该分隔件)76a和76b之间。该压缩弹簧75将该对叶片(该分隔件)76a和76b压向该壳体73的内表面。
当转子74旋转时，该对叶片76a和76b与该转子74整体地旋转，同时与壳体73的内表面接触。作用在该对叶片76a和76b上的离心力增加将该对叶片76a和76b压向该壳体73的内表面的力。
该对叶片76a和76b以及该转子74将该壳体73内的空腔分成三个分隔的空间。也就是说，在壳体73内的空腔被分成与入口71相连的分隔空间77a、既不与入口71也不与出口72相连的分隔空间77b、以及与出口72相连的分隔空间77c。
当该对叶片76a和76b与转子74整体地旋转时，这种旋转沿顺时针方向进行，并且该对叶片76a和76b与壳体73的内表面接触，与入口71相连的分隔空间77a的容积增加，而与出口72相连的分隔空间77c的容积减小。与入口71相连的分隔空间77a的容积增加将诸如水、空气等的流体从入口71吸进壳体73内。与出口72相连的分隔空间77c的容积减小将增大被吸进壳体内的流体的压力，并且这种增压的流体从出口72排放到壳体73的外面。
例如，在喷墨打印机的情况下，墨水必须从墨盒供给喷墨头。在正常打印期间，当墨水从喷墨头排出时，喷墨头内的墨水通道中的压力减小，因此墨水被吸进喷墨头中。在正常打印期间不需要迫使墨水流向喷墨头。
但是，当例如更换墨盒时，气泡等可能进入在喷墨头内的墨水通道中。在这种情况下，必须通过迫使墨水朝向喷墨头将进入的气泡等排出(这个过程叫做清空)。泵必须设置在墨盒和喷墨头之间用于进行这种清空作业。
用于喷墨打印机的泵在泵旋转时需要迫使墨水通过出口到外面，在泵不旋转时需要使墨水能够从入口流到出口。
但是，在图9所示的常规的旋转泵70中，在泵不旋转时，入口71和出口72被转子74和一对叶片76a和76b隔开。因此在泵不旋转时，流体不能从入口71流到出口72。
通过在图9所示的旋转泵70的转子74的外周表面形成一个切去部分能够维持该入口和出口之间的通道。这使得泵70即使在不旋转时也能够在其中实现流体从供给源流到供给目的地。
这种类型的旋转泵公开在日本专利申请公告2004-268272和2004-270455号中。在这些公告中公开的泵包括在其外周表面上具有切去部分的转子，并且在该泵停止时能够维持从入口到出口的通道。
发明内容
然而，如果在该转子74的外周表面上的切去部分形成得不合适，该转子往往会不均匀地旋转。具体说，当诸如步进电机的同步电机用来驱动该转子旋转时，该转子74的不均匀旋转可能引起该电机变成不同步。
而且，还存在切去部分的形状可能导致由该切去部分形成的通道内的高阻力的危险。因此，从流体源供给目的地的流体的量可能不足。
公开在日本专利申请公告2004-268272和2004-270455号中的旋转泵具有以平面形式延伸的切去部分，该平面切去部分往往会产生转子的不均匀旋转。
本发明的目的是提供一种泵，当该泵不旋转时其不阻止流体从入口流到出口，而且其消除转子的不均匀旋转。
本发明的另一个目的是提供一种泵，其中该泵的效率高，而且当该泵停止时，在入口和出口之间的通道中的阻力很低。
本发明的再一个目的是提供一种具有这种泵的喷墨打印机。
本发明的泵包括壳体、转子和分隔件。
该壳体具有圆柱形壁，设置在该圆柱形壁一端的底壁和设置在该圆柱形壁另一端的顶壁。入口和出口形成在该圆柱形壁上。在该壳体内形成一圆柱形空腔。转子和分隔件安装在壳体内，并且该分隔件与转子一起旋转。该分隔件的边与该壳体的内表面接触。该分隔件将壳体的内部空腔分成多个分隔的空间，并且当分隔件与转子一起旋转时该分隔件的边沿壳体的内表面滑动。在本发明的泵中，在该转子的外周表面上在有限的圆周角区域内形成一个曲面，其曲率半径比转子半径大。
流体从入口吸进壳体中，并且当转子在壳体内旋转时已经被吸进的流体从出口被排出。
由于具有比转子半径大的曲率半径的曲面在该转子的外周表面上形成在有限的圆周角区域中，即便当该曲面最靠近入口和出口之间的壳体的内表面时，在该曲面和壳体之间保留一个空间。通过在入口和出口之间保留一个空间，能够得到一种旋转泵，其中流体从入口流动到出口而没有阻碍。
在入口和出口之间形成通道的切去部分形成为一曲面。因此，当转子的旋转部分(转子的旋转角)发生变化时，在该通道内的阻力发生很小程度的变化，并且转子平稳地旋转。因此，驱动转子旋转的电机不容易变成不同步。由于其旋转平稳该转子能够以高速旋转，并且能够获得具有高输出量的泵。而且，当该曲面和该内表面最靠近时，该通道形成在该转子的曲面和该壳体的内表面之间的空间内，在该通道中的阻力很小，因此，流体能够顺畅地从入口流动到出口。
优选，该转子的外周和该曲面相交的部分形成曲面形状。优选，该转子的外周(当作不具有曲面的部分，该曲面具有较大的曲率半径)和该曲面以曲面形状平滑地结合在一起。结果，当转子的旋转位置发生变化时该通道内的阻力发生很小程度的变化，并且该转子因此甚至更平稳地旋转。该转子能够以高速旋转而不增加电机的输出。
优选，当该曲面的曲率半径为r、该转子曲面的半径为R时，1.1＜r/R＜1.3。
如果曲面的曲率半径r和转子的曲率半径R之间的比在上述范围内，通道内的阻力很小——当该曲面和该壳体的内表面最靠近时，该通道形成在该转子的曲面和该壳体的内表面之间的空间内。因此，流体能够从入口顺畅地流到出口。而且，相对于该转子旋转位置的变化，在该通道内阻力变化的程度可以限制在允许的范围内。
优选，该曲面以凹面形状沿该转子的轴向形成在该转子外周表面上的部分去掉的部分(中间部分)。
在这种情况下，该转子轴向两端具有完整的圆形截面并与壳体的内表面稳定地接触。转子能够在该转子被该壳体导向的条件下旋转，因此，转子能够以高速旋转而不增加电机的输出量。
优选，当在包括该转子旋转轴的截面内观察时，在具有较大曲率半径的凹面形状和该转子的圆形外表面之间在两端形成拐角部分，其具有规定的曲率半径。
在这种情况下，转子和壳体之间的接触阻力减小，并且因此该转子能够以高速旋转。
当本发明的泵安装在喷墨打印机中时，其中该泵的入口与墨盒相连，泵的出口与喷墨头相连，能够获得该喷墨打印机，其中墨水从该出口被迫向外，并且当该泵运行时因此进行清空作业，并且其中即便在该泵不旋转的时候，墨水也能够从入口流向出口，并且能够进行打印。即便用低输出电机该转子也能够高速旋转，并能够实现改进清空作业。
图1是本发明的喷墨打印机的实施例的侧视图。
图2是该喷墨打印机的墨水供给系统的简要结构示意图。
图3是图2所示的泵沿A-A线的剖面图。
图3(a)是剖面图，示出盖件没有固定于壳体件的状态，图3(b)是剖面图，示出盖件已经固定于壳体件的状态。
图4是具有曲面的转子的示意图。图4(a)示出相交部分没有形成曲面形状的情况，而图4(b)示出相交部分附近的放大图，其中形成曲面形状。
图5是沿图2所示的转子的B-B线的剖面图。
图6示出在打印作业和清空作业中泵的状态。图6(a)示出泵在停止状态，图6(b)和图6(c)示出泵在旋转状态。
图7是具有平面切去部分的转子示意图。
图8示出转子旋转角与通道中的阻力关系。图8(a)示出曲面形成为横跨转子80°范围的情况，而图8(b)示出曲面形成为横跨过转子40°范围的情况。
图9是卡氏旋转泵的剖面图。
具体实施例方式
下面将描述实施本发明的优选实施例。在本实施例中，本发明已经应用于线式彩色喷墨打印机中。
如图1所示，彩色喷墨打印机1具有四个喷墨头2。该喷墨打印机1相对于图1具有分别在左侧的纸张供给部分3和在右侧的纸张输出部分4。在喷墨打印机1内在纸张供给部分3和纸张输出部分4之间形成纸张运送路线。
一对上下供给滚轮5设置在纸张供给部分的下游。纸张(记录媒质)保持在供给滚轮5之间并且被传送。该供给滚轮5相对于图1将纸张从左向右传送。该纸张运送路线具有设置在其上的两个皮带轮6和7，环形的运送皮带8绕于该皮带轮6和7之间。对运送皮带8的外表面(运送表面)进行过硅处理，因此由一对滚轮5向其传送的纸张借助于附着力保持在运送皮带8的表面上。皮带轮6由未示出的电机驱动，因而借助于运送皮带8向下游(向右)运送纸张。压紧件9位于与皮带轮6相对的一侧(相对于该纸张运送路线的相对一侧)。该压紧件9将纸张压在运送皮带8上，使得纸张不升离运送面。
提升机构10相对于图1形成在运送皮带8的右侧。该提升机构提升附着在该运送皮带8的运送面上的纸张并将其传送到在右侧的纸张输出部分4。还有，导向件11在与喷墨头2相对的位置设置在运送皮带8的内侧。也就是说，导向件11与运送皮带8上半部的下面接触并从其内周边一侧支撑该运送皮带8。该导向件11具有长方形的平行六面体形状。
喷墨头2沿着与图1页面正交的方向是细长的，并且从俯视图上看是矩形的。每个喷墨头2对应于四种颜色(深红色、黄色、蓝绿色和黑色)墨水的其中之一。并且喷墨头2对齐以便沿纸张的供给方向延伸。喷墨头主体18设置在每个喷墨头2的下端部。该喷墨头主体18包含墨水通道单元和设置在该墨水通道单元表面的致动器。该墨水通道单元由包括压力室的墨水通道构成。该致动器提升该压力室内的墨水的压力。多个喷嘴形成在该喷墨头主体18的下面。这些喷嘴与喷墨头主体18中的墨水通道相连，并朝着由皮带8传送的纸张排出墨水。
一个细小的缝隙形成在喷墨头2的下面和运送皮带8的运送面之间。这个缝隙形成纸张运送路线。当纸张通过这四个喷墨头2和运送皮带8之间的缝隙时，每种颜色的墨水从喷嘴排出到纸张的上面(打印面)。所希望的颜色图像因此形成在纸上。
下面将结合图2描述将墨水供给喷墨头2的供给系统。用于储存供给喷墨头2的墨水的墨盒20安装在喷墨打印机1中。安装对应于四种墨水颜色(深红色、黄色、蓝绿色和黑色)的四个墨盒20。
每个墨盒20和每个喷墨头2经由泵30和弹性管13而连接。该管13由弹性体构成并具有相当好的弹性。
图2仅仅示出一组墨盒20、泵30和管子13，它们对应于一个喷墨头2。但是，事实上具有四组墨盒20、泵30和管子13。
如图2所示，墨盒20具有墨盒主体21和墨水袋22。该墨盒主体21由合成树脂形成。该墨水袋22设置在该墨盒主体21内。墨水袋22包括用热压粘接多个弹性薄膜形成的袋薄膜。去除了气泡的墨水储存在墨水袋22内。聚丙烯薄膜形成在袋薄膜的最内侧，聚酯薄膜形成在其最外侧，在聚酯薄膜里面是铝箔薄膜，然后是尼龙薄膜。树脂出口(spout)形成在墨水袋22中用于密封其开口部分。这种出口具有用硅橡胶或丁基橡胶形成的帽23。当空心针25(下面将要描述)穿过该帽23时，墨盒20中的墨水经由泵30和管子13供给喷墨头2。而且，当墨盒20中的墨水用完时，该空心针25从该帽23退出，并且可以更换墨盒20。
圆柱形的墨水供给口14相对于其纵向形成在喷墨头2的喷墨头主体18一端的上面。管子13的一端与墨水供给口14连接。管子13的另一端连接于泵30。
当更换墨盒20时，气泡等可能够进入喷墨头主体18内的墨水通道中。运行泵30以便迫使该喷墨头2中的墨水向外，并且因此从该喷嘴中排出(即清空)进入墨水中的气泡等。在清空作业中，需要有效地排出气泡，同时将浪费的墨水量减少到最少。因此，墨水必须以高流速被迫向外。
在打印期间，喷墨头主体18的致动器运行并且排出墨水。排出墨水减小该喷墨头主体18内的墨水通道中的压力，因而将墨水吸进该墨水通道中。由于在打印中向喷墨头主体18供给墨水，因此不需要运行泵30。一个通道43(见图3(a)和(b)以及图4(a))形成在泵30内，以便在泵30不旋转时允许墨水通过。在打印期间，当泵30处于停止状态时，墨盒20中的墨水通过该泵30和管子13，通过形成在喷墨头主体18中的墨水通道并从喷嘴排出。
下面将详细描述泵30。如图3(a)和(b)所示，泵30具有壳体件31(第一壳体件)、盖件60(第二壳体件)、转子40、分隔件50和螺钉70(紧固装置)。图2的泵30示出该盖件60被去掉的状态。而且，图3(a)是沿图2的A-A线的剖面图，示出该盖件60没有固定于壳体件31的状态。图3(b)是沿图2的A-A线的剖面图，示出该盖件60被固定于壳体件31的状态。
壳体件31由合成树脂用注模法制造。该壳体件31具有其内有空腔32的圆柱形壁31h、通过该圆柱形壁31h的入口31a和出口31b(见图2)、形成在该圆柱形壁31h下端的基底31c、以凸缘形状从该基底31c水平延伸的固定部分31e，以及从该基底31c向下延伸的圆柱形壁31k。该圆柱形壁31h的上端是敞开的。
入口31a在与墨盒20的帽23相对的位置形成在该壳体件31的圆柱形壁31h上。由金属制成的空心针25安装在该入口31a中。该入口31a经由该空心针25连接于墨盒20。空心针25在其墨盒20侧面的端部是尖锐的并且被倾斜地切割。如图2所示，该空心针25通过墨盒的帽23安装在入口31a中，并且墨盒20中的墨水经空心针25从入口31a吸进空腔32中。
出口31b沿图2的反时针方向在离入口31a大约270°的地方(在图2位于该壳体件31的上端)形成在该壳体件31圆柱形壁31h上。一过滤器壳体部分35通常与壳体件31一体地形成。该过滤器壳体部分35与出口31b连接并装有过滤器36。管子13的一端连接于该过滤器壳体部分35。出口31b因此经由该过滤器壳体部分35和管子13连接于喷墨头2。该过滤器壳体部分35在垂直截面内具有菱形形状，并且网状过滤器36安放在其内。该过滤器36过滤从墨盒20供给喷墨头2的墨水。过滤器36从墨水中收集并去掉例如在安装或拆下墨盒时当空心针25穿过帽23或当空心针25从其退出时产生的橡胶残留物。在墨盒20一侧不再需要设置过滤器，因此可以简化墨盒的结构。
基底31c形成在该壳体件31的圆柱形壁31h的下端。轴接纳孔31j形成在该基底31c中。该轴接纳孔31j接纳在转子40下侧的旋转轴40b(稍后描述)。在图2中，该轴接纳孔31j形成在从空腔32的中心C2倾斜地向上并向左延伸的偏离中心的位置。
如图3所示，以凸缘形状水平延伸到该圆柱形壁31h外侧的固定部分31e以与基底31c相同的高度形成。如图2所示，螺钉孔31f沿该固定部分31e的圆周形成在三个等距离的位置。
该壳体件31具有从基底31c向下延伸的圆柱形壁31k。油密封件37安放在该圆柱形形状的壁31k内。
转子40以圆柱形形状构成并且在轴向(图3的上下方向)比空腔32稍短一点。旋转轴40a和40b分别在该转子40的上下端(相对于图3)一体地形成。该上旋转轴40a以允许旋转的方式支撑在形成于盖件60的密封部分61中的凹形的轴接纳件61a中(稍后描述)。下旋转轴40b以允许旋转的方式插入并支撑在形成于壳体件31的基底31c中轴接纳孔31j中。转子40的上下端均以允许旋转的方式支撑并且转子40能够在该壳体件31的空腔32内自由地旋转。如图2所示，转子40的旋转中心C1位于从空腔32的中心C2倾斜地向上并向左延伸的偏离中心的位置。转子40的外周表面(实际上，转子40没有曲面42的外圆周表面的一部分，稍后描述)与该壳体件31的圆柱形壁31h的内表面31g在出口31b的下游和入口31a的上游位置处接触(上游和下游是相对于转子的反时针方向而言，该转子相对于图2沿反时针方向旋转)。
如图3所示，齿轮46借助于螺钉45固定于旋转轴40b的下端。该齿轮46与由步进电机构成的驱动电机(未示出)连接。该驱动电机的驱动力通过齿轮46传递给旋转轴40b，因此驱动转子40旋转。
油密封件37设置在旋转轴40b和壳体件31之间。该油密封件37防止施加在齿轮46等上的润滑油进入空腔32中。而且，油密封件37防止该空腔内的墨水渗漏到外面。
如图2至图4所示，具有比转子40的半径大的曲率半径的曲面42形成在该转子40的有限圆周角区域。当泵30将要停止时，它通过具有转子的步进电机以曲面42面向该壳体件31的内表面31g的角度，停止在出口31b的下游和入口31a的上游位置(件图4(a)和图6(a))。当泵30处于停止状态时，通道43形成在转子40的曲面42和壳体件31的内表面31g之间。该通道43连接入口31a和出口31b。
当泵30不被驱动时，通道43连接墨盒20和喷墨头2。当纸张将要被打印时，即使在泵30不运动时墨水也从墨盒20输送喷墨头2。
如图3所示，该曲面42沿转子40的轴向形成在转子40的外周表面的部分去掉部分(中间部分)。转子40的上下端在其截面上是完整的圆形。曲面42在转子40的上下端之间形成凹面形状。旋转时，转子40的上下端连续地接触壳体件31的内表面31g。该内表面31g引导转子40的上下端。结果，转子40能够以高速平稳地旋转。
如图3所示，形成转子40的曲面42的凹面形状的成角度的部分(台阶和拐角部分)——从包括转子40的旋转轴的截面看——其具有规定的曲率半径。因此，转子40与壳体件31之间的接触阻力减小。
使转子40转过一单位角度(unit angle)所需要的力的大小随着该转子40的旋转角度而变化。曲面42沿转子40的圆周方向的有限分隔区域在转子40的外周表面形成凹面形状。转子40具有曲面42的外周表面的角度相对于壳体31因此变化，并且用于旋转转子40所需要的力的大小也变化。
如图4(b)所示，优选，转子40的外周表面与该曲面相交的部分42b由一个具有规定曲率半径r′的曲面平滑地结合。在图4(b)中，相交部分42b未形成曲面形状的状态用双点划线示出。转子40的外周表面和该曲面之间的平滑结合抑制旋转转子40的力的变化程度，因此转子40平稳地旋转。
如图2和图5所示，用于保持分隔件50的保持槽41沿径向通过该转子40。该保持槽41也沿轴向通过该转子40，延伸到旋转轴40a和40b，并且暴露在该转子40的两轴向端面，除旋转轴40a和40b之外。
分隔件50和将该分隔件50夹在其之间的两个滑动件51a和51b以重叠状态插入该保持槽41中。该分隔件50由合成橡胶EPDM(乙烯、丙烯、二烯烃三元共聚物)形成，并具有弹性。该滑动件51a和51b由POM(聚甲醛)树脂形成，并且相对于两个分隔件50和转子40具有低摩擦系数。夹在两个滑动件51a和51b之间的分隔件50位于包括转子40的中心C1的平面内，并与该转子40整体地旋转。
该分隔件50具有长方形平面形状。如图2所示，当该分隔件50已经被插入该保持槽41中时，该分隔件50沿径向伸出超过该转子40的外周表面，并且其伸出端与该壳体件31的内表面31g接触。该分隔件50的弹力将该分隔件50的伸出端部压向该内表面31g。
该分隔件50还沿该转子40的轴向从该转子40的端面(相对于轴向)伸出。该分隔件50的下伸出端与壳体件31的基底31c接触，而其上伸出端与盖件60接触。该分隔件50的弹力将该其伸出下端压向基底31c并将伸出上端压向该盖件60的内表面。
如图2所示，在壳体件31内的空腔32被分隔件50和转子40分隔成与入口31a相连的分隔空间100a、既不与入口31a也不与出口31b相连的分隔空间101，以及与出口31b相连的分隔空间100b。该分隔件50沿径向伸出超过转子40的外周表面，并且与壳体件31的内表面31g接触。而且，该分隔件50沿轴向伸出超过转子40的两轴向端面并与壳体件31的基底31c和盖件60的内表面接触。不具有曲面42的该转子40的外周表面在入口31a与出口31之间与壳体件31的内表面31g接触。
在被分隔件50和转子40分开的分隔空间100a、101和100b之间能够可靠地防止墨水渗漏。
当转子40的曲面42处于出口31b的下游和入口31a的上游的范围内时，通道43连接分隔空间100a和100b。当转子40的曲面42不在上述范围内时，分隔空间100a、101和100b被分隔件50和转子40可靠地分开。
像分隔件50一样，两个滑动件51a和51b具有长方形平面形状。但是，该滑动件51a和51b相对于该转子40的径向较短并且比分隔件50薄。而且，该滑动件51a和51b由合成树脂形成，因此相对于保留槽41滑动时它们具有比分隔件50低的摩擦系数。该分隔件50设置在保留槽41内，同时夹在该滑动件51a和51b之间。因此，该滑动件51a和51b的低摩擦系数使分隔件50能够在保留槽41内平滑地滑动。分隔件50沿转子40径向平滑地滑动确保分隔件50伸出的端部和该内表面31g之间紧密的接触。因此在转子40旋转的同时该分隔件50相对于壳体件31平滑地滑动。该分隔件50还相对于基底部分31c和盖件60平滑地滑动。在转子40旋转的同时该分隔件50与该空腔32形成的内表面保持紧密的接触。
该盖件60由合成树脂用注模法形成。如图3所示，该盖件60具有密封部分61、侧面部分62和接触部分63。该密封部分61与上部(相对于图3的壳体件31的上部)紧密地配合，并罩住空腔32。该侧部62是圆柱形的并相对于图3从该密封部分61延伸到该壳体件31的下端一侧，因此覆盖该壳体件31的侧面。该接触部分63形成在侧面部分62的下端，并且以凸缘形状水平地延伸。该盖件60形成一个帽子形状并盖住盖壳体件31的上半部。
该密封部分61对应于该帽子形盖件60的顶部并具有平盘形形状。转子40的上旋转轴40a可以支撑在其内的凹形轴接纳部分61a形成在该密封部分61的内侧(转子40一侧)。
正如前面所描述的，转子40的下旋转轴40b由壳体件31的轴接纳孔31j支撑。转子40在轴向两侧被支撑的情况下旋转。转子40的旋转偏斜因此被消除，这减小转子40的旋转载荷并且因此增加泵30的输出效率。泵30的运转噪声或振动也减小。还有，如果转子40和壳体件31被保持在说上面的位置关系，能够在由转子40和分隔件50(除了由曲面42形成的通道43之外)分开的分隔空间100a、101和100b之间可靠地防止墨水的渗漏。
环形凹槽61b沿该密封部分61的轴接纳部分61a的周边形成。该环形槽61a相对于图3向上的方向是凹形的，并且壳体件31的圆柱形壁31h的上端部分安放在其内。配合面61c形成在凹槽61b的内表面。该壳体件31的圆柱形壁31h的上端部分的内表面与该盖件60的内配合面紧密地配合，并且因此可靠地防止墨水渗漏到外面。
该盖件60的侧面部分62从该密封部分61的外周边延伸到该壳体件31的固定部分31e，并盖住壳体件31上部的侧面。一个弹性O形环64(密封件)连接在该侧面部分和壳体件31的侧面之间。该弹性O形环64可靠地防止墨水通过壳体件31的侧面和盖件60的侧面部分62之间的空间渗漏到泵30的外面。该配合面61c形成在凹槽61b的内表面，并与该壳体件31的上端部分的内表面紧密地配合。因此在该侧面部分62和该壳体件31之间沿其整个圆周具有均匀的间隙(space)。因此沿该O形环64的整个圆周也具有均匀的压缩度，并且由该O形环64形成的密封因此也是均匀的。还有，该O形环64的弹性对侧面部分62产生令直径增大的力。结果，拉力起作用以增加该密封部分61的配合面61c的直径。这导致配合面61c被均匀地推进该壳体件31的上端部分的配合面中，结果是该盖件60与壳体件31的内圆周面均匀地配合。
凸缘形状的连接部分63的平面以与该壳体件31的固定部分31e大致相同的形状形成，并且通过在沿其圆周等距离位置处设置的三个螺钉70固定在该固定部分。通过三个等距离的螺钉70将帽子形的盖件60固定于壳体件31意味着均匀的力作用在密封件61上，并且该密封部分61沿其整个圆周与壳体件31的上部因此紧密地配合。而且，如图3(a)所示，当该盖件60不固定于该壳体件时，该连接部分63在该固定部分31e之上，并且与其分开一个很小的间隙“d”。螺钉70平行与转子的旋转轴延伸，并且当该连接部分63和固定部分31e通过紧固螺钉70连接在一起时该间隙“d”减小到零。也就是说，当该盖件60用三个螺钉70被固定于该壳体件31时，该连接部分63被强制地推向该固定部分31e，并与其固定。结果，一个拉力作用在该侧面部分62，并且一个压力作用在该壳体件31的圆柱形壁31h上。该密封部分61被推向该壳体件31的上端部分，并可靠地与其配合，因而，可靠地防止空腔32内的墨水渗漏到外面。
该壳体件31的上端部分是敞开的，并且该壳体件31的圆柱形壁31h的内表面31g由于在模制时的变形等能够很容易偏离圆形。如图3所示，圆柱形壁31h上端部分的内表面31g被推进形成在该密封部分61中的凹槽61b内侧的配合面61c中。该内表面31g因此能够与该配合面61c的形状相配。在壳体件31内的空腔32的形状因此被可靠地调节。当转子40和分隔件50在该空腔32内旋转时，流体不容易在由壳体件31和盖件60形成在该壳体内被转子40和分隔件50分开的分隔空间100a、101和100b之间渗漏。该壳体结构适于防止墨水在分隔空间100a、101和100b之间渗漏(在由曲面42在分隔空间100a和100b之间形成通道43的情况除外)。该壳体结构还适合于防止墨水渗漏到由该壳体件31和盖件60形成的壳体的外面。
下面将描述泵30的运行。
在纸张由喷墨头2打印的情况下，步进电机使该泵30的转子40停止在图6(a)所示的位置。当泵30停止时，在该转子40的曲面42该壳体件31的内表面31g之间保持通道43，这个通道43连接入口31a和出口31。在这种情况下，墨盒中的墨水经泵30内的该通道43和管子13供给喷墨头2，并且墨水从喷墨头2的喷嘴被排出到纸上。
如果墨盒20已经被更换，气泡等可能进入墨水中。当将要排除(清空)这些气泡时，驱动转子的驱动力经齿轮46传递给转子40并且该转子40从图6(a)所示的状态开始沿反时针方向旋转。于是，如图6(b)所示，该转子40没有曲面42的部分与该壳体件31的内表面31g接触，并且连接入口31a和出口31b的该通道43被关闭。与该入口31a相连的分隔空间100a和与该出口31b相连的分隔空间100b被与该内表面31g接触的转子40分开。
此外，如图6(c)所示，当转子40沿箭头所示的方向旋转时，与入口31a相连的分隔空间100a变大，该分隔空间100a内的墨水压力减小，因此从墨盒20将墨水吸入其中。相反，由于转子40的旋转，与出口31b相连的分隔空间100b变小，该分隔空间100b内的墨水压力增加并且被迫从出口31b流到喷墨头2。这样墨盒20内的墨水借助于泵30被强制地输送给喷墨头2。因此，进入喷墨头主体18的墨水通道中的气泡与墨水一起被清空。
如前面所述，转动转子40所需要的力的大小随着该转子40相对与壳体件31的旋转角而变化。通过在转子40的外周表面沿圆周方向的有限的角区域形成凹陷形状42而保持通道43。具有该凹陷形状42的位置相对于该壳体件31的角度因此在转子40旋转的时变化，并且转动转子40所需要的力的大小因此随着具有该凹陷形状42的位置相对于该壳体件31的角度而变化。
如图7所示，通过在转子40A的外周表面形成平面切去部分42A能够保持通道43A。但是，如果这样做，转动转子40A所需要的力的大小随着具有切去部分42A的位置相对于该壳体件31的角度迅速变化。对转子40A而言很难平稳地旋转，并且驱动该转子40A旋转的步进电机很容易变成不同步。
当通过具有比转子40大的曲率半径的曲面42而形成通道43时，上述现象被消除。在转子40旋转期间切去部分42相对于壳体件31的角度变化时转动转子40所需要的力几乎没有什么变化，并且转子40能够平稳地旋转。由于驱动转子40旋转的步进电机不容易变成不同步，该转子能够以高速旋转。
此外，如果通道43由曲面42形成，当泵30停止时(图6(a)所示的状态)在该通道43中几乎没有阻力。因此在进行打印时墨水能够顺畅地供给喷墨头2。
在转子40的外周表面横跨80°分界区形成曲面42的情况下，测量该通道43中的阻力。在以下内容中，转子40的曲率半径为R，曲面42的曲率半径为r。当转子40的旋转角变化时(-40°到+40°)，测量该通道中从入口31a到出口31b的阻力。结果示于图8(a)。转子40的旋转角为0°的状态表示，相对于圆周方向该曲面42的中心部分最靠近该壳体件31在入口31a和出口31b之间的内表面31g的中间点，并且入口31a和出口31b被连通(见图4(a)和图6(a))。从0°沿反时针方向，转子40的旋转角度为正，从0°沿顺时针方向，转子40的旋转角度为负。此外，在图8(a)，曲线L1示出曲面42的曲率半径r和转子40的曲率半径R大致相等的情况(几乎不形成切去部分)。曲线L2示出比例r/R为1.1的情况。曲线L3示出比例r/R为1.3的情况。L4是直线，示出转子的旋转角和通道中的阻力之间的关系，用于图7所示的情况，其中，在转子40A上形成平面切去部分42A。在该通道中阻力的具体值根据曲率半径r、该转子40的曲率半径R和直径以及壳体件31的内径变化。阻力的具体值还随着该曲面42的纵向长度变化，但是，该曲面42的纵向长度对通道中阻力和转子40的旋转角度之间的曲线形状没有直接影响。
如图8(a)所示，在曲面42的曲率半径r和转子40的曲率半径R大致相等的情况下(L1，几乎没有形成切去部分)，在纸张被打印时(该通道位于0°角度处)通道43中的阻力比较大。因此在纸张打印时很难为喷墨头2顺畅地供给规定量的墨水。在曲线L4，这是通道43A由平面切去部分42A形成的情况(即，r＝无穷大)，当进行清空时，相对于转子的旋转角，通道中的阻力变化太大。因此，当驱动电机上的载荷变化很大时，存在转子旋转不均匀，电机不同步的危险，并且转子40A将停止旋转。
在1.1＜r/R＜1.3(在曲线L2和L3之间的范围)，当纸张被打印时通道中具有很小的阻力。因此，在打印期间很容易为喷墨头2顺畅地供给墨水。而且，在清空时，相对于转子旋转角度的变化，通道中阻力的变化很小。能够消除驱动电机上的载荷变化，并且电机不容易变成不同步。结果，1.1＜r/R＜1.3被优选。
如果，例如，墨水供给目的地是分辨率为600dpi的4英寸大小的喷墨头2，墨水的粘度为3cps，壳体件31的直径为20mm，转子的高度为12mm，R＝8.7mm，r＝10.6mm，该通道中的阻力被抑制到1.0kPa/(ml/s)，并且不存在再充填不足(当该喷墨头喷射的墨水量大于由于墨水被排出引起的压力下降而吸入该喷墨头中的墨水量时，将产生喷墨头内的墨水不足)，并且在打印时墨水的供给不会发生障碍等。此外，在清空时用40平方毫米的额定步进电机能够达到4.7ml/s的压缩(转子40以14.6rps旋转)，并且因此可以获得能够进行有效清空的流速。而且，根据喷墨头2的尺寸(墨水供给目的地)、墨水排出的频率和微滴数，通道中所需要的阻力不同。
图8(b)示出转子旋转角度和通道中阻力之间的关系，用于横跨转子40的外周表面40°形成曲面42的情况。即便在该通道中的阻力要求更小的情况下，如果形成曲壁42的角度更小并且从r/R为1.1到1.3的范围内选择，该通道中的阻力能够减小到所需要的值，泵的效率能够增加，并且能够实现平衡良好的泵性能。
利用上面描述的泵能够获得如下结果。
具有密封部分61和侧面部分62的帽子形的盖件60用沿圆周方向等距离设置的三个螺钉70固定于壳体件31。结果，力均匀地施加于该密封部分61，并且因此沿整个圆周方向与该壳体件31的上部紧密地配合。此外，当该盖件60未固定于该壳体件31时，连接部分63在该固定部分31e之上，并与其分开一个很小的间隙“d”。当该盖件60用三个螺钉70固定于壳体件31时，该密封部分61被推向该壳体件31的上部，因此将该盖件60更可靠地与其固定。结果，可靠地防止空腔内的墨水渗漏到外面。特别是，该壳体件31的圆柱形壁31h上端的内表面被推进该盖件60的凹形槽61b内侧的配合面61c中，并且因此内表面31g与该配合面61c的形状相配。在该壳体件31内的空腔32的形状因此可靠地调节到预定的形状。因此，也能够可靠地防止墨水在被分隔件50和转子40分开的分隔空间100a、101和100b之间渗漏。泵30的效率因此增加。
形成连接入口31a和出口31b的曲面42的曲率半径r大于转子40的曲率半径R。因此，在清空期间，相对于该转子40的旋转角度的变化，该通道中的阻力变化率很小。结果，转子40的载荷变化很小，并且转子40能够平稳地旋转。也就是说，驱动转子40旋转的驱动电机不容易变成不同步，并且转子40能够高速旋转。还有，在进行打印时，当泵30处于停止状态时该通道中的阻力很小，并且墨水能够顺畅地供给喷墨头2。
下面将描述上述实施例的变化。与上述实施例的零部件同样构造的零部件具有与其相同的附图标记，并且对其描述被略去。
(1)用于将该盖件60固定与该壳体件31的装置不限于上述实施例的螺钉70。例如，盖件可以通过将该盖件的连接部分与该壳体件31的固定部分相配合而固定于该壳体件31。可选地，该侧面部分可以用粘接剂、焊接等以不可拆卸的方式固定于该壳体件。
(2)该盖件60的侧面部分不必如上述实施例一样是圆柱形的，例如，沿圆周方向分开的多个侧面部分可以向着该壳体件31的固定部分31e延伸。而且，该壳体件的侧面可以被该侧面部分整个地覆盖。此外，该盖件的连接部分不必以凸缘形状水平地延伸。可以采用其他的形状，只要该形状使该盖件能够与该壳体件的固定部分相配合。
(3)转子的曲面也可以在其轴向沿整个纵向延伸。在这种情况下，更容易在转子上形成该曲面。
(4)优选，转子的曲面沿转子的轴向形成在一个有限部分。具体说，优选地，该转子的曲面沿该转子的轴向在该转子的中间沿有限的距离形成。优选地，该转子在上下两端具有完整的圆形截面。该完整的圆形截面由该壳体件对转子的旋转提供恒定的导向。即便该切去部分是平面或平坦部分也能够获得这一优点。
权利要求
1.一种泵，包括壳体，该壳体具有圆柱形壁、设置在该圆柱形壁一端的底壁和设置在该圆柱形壁另一端的顶壁，其中，入口和出口形成在该圆柱形壁中；安装在壳体内的转子；和与转子一起旋转的分隔件，该分隔件的一边缘与该壳体的内表面接触，其中，壳体的内部空腔被该分隔件和该转子分成多个分隔的空间，并且当该分隔件与该转子一起旋转时，该分隔件的所述边缘沿壳体的内表面滑动；其中，在该转子的外周表面上的一个有限的圆周角区域处形成一个曲面，该曲面的曲率半径大于转子的曲率半径。
2.如权利要求1所述的泵，其中，该转子外周边与该曲面相交的部分形成一曲面形状。
3.如权利要求1所述的泵，其中，r/R的比率为1.1＜r/R＜1.3，其中r是该曲面的曲率半径，R是该转子的曲率半径。
4.如权利要求1所述的泵，其中，在转子的外周表面的中间部分处，该曲面沿转子的轴向形成凹陷形状。
5.如权利要求1所述的泵，其中，当在包括转子的旋转轴的截面中观察时，在轴向两端处、在具有较大曲率半径的凹陷形状与转子的圆周外表面之间形成的拐角部分具有预定的曲率半径。
6.如权利要求1所述的泵，其中，该入口与一墨盒相连，而该出口与一喷墨头相连。
7.一种喷墨打印机，其中，如权利要求1所述的泵的入口与一墨盒相连，如权利要求1所述的泵的出口与一喷墨头相连。
全文摘要
一种泵具有壳体31、转子40和分隔件50。该壳体50形成圆柱形空腔。该转子40和该分隔件50在该壳体31内旋转。该分隔件50的边与该壳体31的内表面接触。该分隔件50将壳体31的空腔分成与该入口31a相连的分隔空间100a，既不与该入口31a相连也不与该出口31b相连的分隔空间101，和与该出口31b相连的分隔空间100b。在该转子40的外周面在有限的圆周角区域内形成曲面42，其具有比该转子40的曲率半径大的曲率半径。即便当该曲面42最靠近该入口31a和出口31b之间的壳体31内表面时，在曲面42和该壳体31之间也保持一空间43。当该转子40旋转时，在该通道43中的阻力变化很小，并且该转子40平稳地旋转。因此，该转子40能够平稳地高速旋转。当泵停止时流体从入口31a顺畅地流向出口31b。
文档编号B41J2/175GK1673541SQ200510059
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月23日 优先权日2004年3月23日
发明者高木修 申请人:兄弟工业株式会社