Система подачи жидкости
Предложенная система подачи жидкости содержит корпус, охватывающий резервуар жидкости и имеющий отверстие между резервуаром жидкости и пространством снаружи корпуса; регулируемую камеру внутри резервуара жидкости; рычаг, выполненный с возможностью перемещения в ответ на расширение и сжатие регулируемой камеры; шарик между рычагом и отверстием, причем шарик выполнен с возможностью перемещения между первым положением, в котором отверстие уплотнено, и вторым положением, в котором отверстие разуплотнено; пружину, упруго отклоняющую рычаг к шарику для упругого отклонения шарика в первое положение, при этом пружина и рычаг вместе выполнены как единое общее тело. Предложенная система подачи жидкости повышает ее надежность. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил.
Предпосылки создания изобретения
В системах подачи жидкости возможно использование одного или более клапанов для решения проблемы противодавления во время выдачи жидкости. Такие клапаны могут быть сложными, занимающими много места и ненадежными.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлено схематическое изображение системы для осаждения жидкости, имеющей систему подачи жидкости с клапанным устройством в качестве регулятора давления в закрытом состоянии в соответствии с возможным вариантом осуществления.
На фиг. 2 представлено схематическое изображение системы для осаждения жидкости согласно фиг. 1, иллюстрирующее клапанное устройство в качестве регулятора давления в открытом состоянии в соответствии с возможным вариантом осуществления.
На фиг. 2А представлено схематическое изображение системы для осаждения жидкости согласно фиг. 1, иллюстрирующее клапанное устройство в качестве обратного клапана в соответствии с возможным вариантом осуществления.
На фиг. 3 представлено схематическое изображение еще одного варианта осуществления системы для осаждения жидкости согласно фиг. 1, имеющей еще один вариант выполнения системы подачи жидкости с клапанным устройством в качестве регулятора давления в закрытом состоянии в соответствии с возможным вариантом осуществления.
На фиг. 4 представлено схематическое изображение системы для осаждения жидкости согласно фиг. 3, иллюстрирующее клапанное устройство в качестве регулятора давления в первом открытом состоянии в соответствии с возможным вариантом осуществления.
На фиг. 4А представлено схематическое изображение системы для осаждения жидкости согласно фиг. 4, иллюстрирующее клапанное устройство в качестве обратного клапана в соответствии с возможным вариантом осуществления.
На фиг. 5 представлено перспективное изображение в разобранном виде еще одного варианта выполнения системы подачи жидкости согласно фиг. 1 в соответствии с возможным вариантом осуществления.
На фиг. 6 представлено перспективное изображение системы подачи жидкости согласно фиг. 5 со снятой крышкой в соответствии с возможным вариантом осуществления.
На фиг. 7 представлено фрагментарное сечение системы подачи жидкости согласно фиг. 5 с клапанным устройством в закрытом состоянии в соответствии с возможным вариантом осуществления.
На фиг. 8 представлено фрагментарное сечение системы подачи жидкости согласно фиг. 5 с клапанным устройством в качестве регулятора давления в открытом состоянии в соответствии с возможным вариантом осуществления.
На фиг. 8А представлено фрагментарное сечение системы подачи жидкости согласно фиг. 5 с клапанным устройством в качестве обратного клапана в соответствии с возможным вариантом осуществления.
Подробное описание возможных вариантов осуществления
На фиг. 1 представлено схематическое изображение системы 20 для осаждения жидкости в соответствии с возможным вариантом осуществления. Система 20 для осаждения жидкости осаждает жидкость или раствор на подложке или материале. В иллюстрируемом примере, система 20 для осаждения жидкости содержит систему формирования изображений или печатающую систему, выполненную с возможностью печати рисунков, текста или изображений на запечатываемом материале 22. В других вариантах осуществления, система 20 для осаждения жидкости может осуществлять осаждение жидкостей другими способами. Как будет описано ниже, система 20 для осаждения жидкости включает в себя систему подачи жидкости, имеющую клапанное устройство, которое компактно, недорого и надежно регулирует давление.
Система 20 для осаждения жидкости включает в себя средство 24 транспортировки материалов, исполнительный механизм 26, жидкостные эжекторы 28, систему 30 подачи жидкости и контроллер 34. Средство 24 транспортировки материалов содержит механизм, выполненный с возможностью позиционирования подложки или запечатываемого материала 22 напротив жидкостных эжекторов 28 и относительно них. В одном варианте осуществления, средство 24 транспортировки материалов может быть выполнено с возможностью позиционирования полотна запечатываемого материала, такого как полотно бумаги, напротив жидкостных эжекторов 28. В другом варианте осуществления, средство 24 транспортировки материалов может быть выполнено с возможностью позиционирования или шагового перемещения отдельных листов запечатываемого материала напротив жидкостных эжекторов 28. Средство 24 транспортировки материалов может перемещать и позиционировать такую подложку или запечатываемые материалы с помощью любого из совокупности ремней, роликов, цилиндров или барабанов и аналогичных средств.
Исполнительный механизм 26 представляет собой механизм, выполненный с возможностью перемещения, сканирующего движения или возвратно-поступательного движения жидкостных эжекторов 28 взад и вперед вдоль оси 36 и поперек подложки или материала 22, позиционируемого средством 24 транспортировки материалов. В иллюстрируемом примере, где жидкостные эжекторы 28 поддерживаются системой 30 подачи жидкости или установлены на ней, исполнительный механизм 26 перемещает или обеспечивает сканирующее движение как жидкостных эжекторов 28, так и системы 30 подачи жидкости в виде единого узла поперек или по существу поперек материала или подложки 22, позиционируемой средством 24 транспортировки материалов. В одном варианте осуществления, исполнительный механизм 26 может содержать ведомый вал электродвигателя, который приводит в движение гибкий трос, ремень или аналогичное средство, соединенное с кареткой (не показана), поддерживающей систему 30 подачи жидкости и эжекторы 28 для перемещения системы 30 подачи жидкости и жидкостных эжекторов 28 поперек подложки или материала 22. В еще одном варианте осуществления, исполнительный механизм 26 может иметь другие конфигурации. В других вариантах осуществления, исполнительный механизм 26 может отсутствовать. Например, в вариантах осуществления, где эжекторы 28 представляют собой матрицу эжекторов, расположенную по ширине страницы, или где средство 24 транспортировки материалов удовлетворительно позиционирует материал 22 относительно эжекторов 28, исполнительный механизм 26 может отсутствовать.
Жидкостные эжекторы 28 представляют собой конструктивные элементы, выполненные с возможностью избирательного выброса или избирательной выдачи жидкости на подложку или запечатываемый материал. Жидкостные эжекторы 28 получают жидкость из системы 30 подачи жидкости. Поскольку жидкостные эжекторы 28 всасывают жидкость из системы 30 подачи жидкости, внутри этой системы 30 подачи жидкости возможно возникновение противодавлений. В иллюстрируемом примере, жидкостные эжекторы 28 представляют собой одну или более печатающих головок, соединенных непосредственно с системой 30 подачи жидкости. Примеры жидкостных эжекторов 28 включают в себя, но не в ограничительном смысле, теплорезистивные печатающие головки, пьезорезистивные печатающие головки и т.п. В других вариантах осуществления, жидкостные эжекторы 28 могут быть соединены непосредственно с системой 30 подачи жидкости дополнительными магистралями, каналами, трубками и т.п.
Система 30 подачи жидкости подает жидкость, такую как чернила или другие растворы, в жидкостные эжекторы 28. Система 30 подачи жидкости включает в себя корпус 40, регулируемую камеру 42, отклоняющее средство 44, насос 46, рычаг 48, отклоняющее средство 50 и шарик 52. Корпус 40 содержит один или более конструктивных элементов, которые охватывают и образуют внутреннюю камеру - объем или резервуар 56 жидкости. В одном варианте осуществления, корпус 40 имеет конфигурацию картриджа, который образует резервуар 56 для содержания чернил. Корпус 40 дополнительно включает в себя или образует отверстие 60, седло 62, направляющую 64 выравнивания шарика и одну или более точек поворота 66.
Отверстие 60 представляет собой трубку или канал, простирающийся изнутри корпуса 40 (резервуар 56 жидкости) наружу из корпуса 40. В одном варианте осуществления, отверстие 60 выходит в атмосферу, позволяя воздуху попадать в резервуар 56 через отверстие 60, когда отверстие 60 открыто или разблокировано. В другом варианте осуществления, отверстие 60 соединено с отдельной системой 70 подачи жидкости, позволяя жидкости, такой как чернила, попадать в резервуар 56 через отверстие 60. Например, в одном варианте осуществления, система 70 подачи жидкости может представлять собой больший независимый резервуар жидкости или может представлять собой систему подачи жидкости, не находящуюся на оси, либо систему подачи, соединенную с отверстием 60 посредством трубки или другого конструктивного элемента для подачи жидкости. Хотя отверстие 60 схематически изображено как по существу линейное, отверстие 60 может иметь множество размеров, форм, длин и конфигураций.
Седло 62 содержит одну или более поверхностей вокруг отверстия 60, конфигурация которых обеспечивает контакт с уплотнительным элементом (шарик 52 в системе 30 подачи жидкости). Седло 62 взаимодействует с уплотнительным элементом (шариком 52), образуя уплотнение поперек отверстия 60, когда уплотнительный элемент находится в контакте с седлом 62. Седло 62 может иметь многочисленные формы и размеры в зависимости от размера и формы уплотнительного элемента. В одном варианте осуществления, седло 62 может включать в себя поверхность 72, размеры, формы и расположение которой таковы, что она может контактировать с уплотнительным элементом, причем поверхность 72 выполнена из гидрофобного материала. В одном варианте осуществления, поверхность 72 может быть выполнена как неотъемлемая часть корпуса 40 или может обеспечиваться кольцом или другим отдельным конструктивным элементом, закрепленным вокруг отверстия 60. В том варианте осуществления, в котором поверхность 72 является гидрофобной, отверстие 60 имеет меньшее давление в пузырьке. В других вариантах осуществления, поверхность 72 может быть выполнена из других материалов, так что не является гидрофобной.
Направляющая 64 выравнивания шарика содержит один или более конструктивных элементов, выполненных с возможностью направления движения шарика 52 к седлу 62 и отверстию 60 или от них. Направляющая 64 облегчает выравнивание шарика 52 с седлом 62 и поперек отверстия 60. В иллюстрируемом примере, направляющая 64 представляет собой выемку, лунку или полость, которая принимает по меньшей мере часть шарика 52, препятствуя поперечному перемещению шарика 52 до такой степени, что шарик 52 больше не располагается поперек отверстия 60 или больше не вступает в адекватный контакт с поверхностью 72, чтобы создать поперечное уплотнение отверстия 60. В других вариантах осуществления, направляющая 64 может иметь другие конфигурации.
Точка поворота 66 представляет собой опору или точку покоя, вокруг которой поворачивается или качается рычаг 48. Размер и местонахождение точки поворота 66 таковы, что рычаг 48 может качаться или поворачиваться вокруг точки поворота 66 до такой степени, что уплотнительный элемент - шарик 52 - может отодвигаться от отверстия 60, открывая, деблокируя или разуплотняя отверстие 60. В других вариантах осуществления, точка поворота 66 может быть заменена другими конструкциями или механизмами, которые обеспечивают рычагу 48 шарнирную опору относительно уплотнительного элемента (шарика 52). Например, в альтернативном варианте рычаг 48 может быть шарнирно прикреплен к корпусу 40.
Регулируемая камера 42 представляет собой камеру или огороженный объем внутри резервуара 56 и внутри корпуса 40, причем эта камера имеет по меньшей мере одну упругую, гибкую или растяжимую стенку, связанную с рычагом 48, так что расширение или сжатие камеры 42 и движение стенки обуславливает приложение силы к рычагу 48 и поворот рычага 48 вокруг точки поворота 66. В иллюстрируемом примере, камера 42 имеет гибкую, упругую или растяжимую стенку 76, которая перемещается, расширяя, сжимая или изменяя форму камеры 42 для перемещения рычага 48. Например, в одном варианте осуществления, стенка 76 камеры 42 может представлять собой упругую перегородку или мембрану. В других вариантах осуществления, камера 42 может включать в себя дополнительные упругие или растяжимые стенки, и при этом объем камеры 42 можно увеличивать или уменьшать, либо этот объем может оставаться тем же, а форма камеры 42 может изменяться, чтобы к рычагу 48 прикладывалась сила, и происходило его перемещение.
Отклоняющее средство 44 содержит одну или более пружин, выполненных с возможностью сопротивления расширению или изменению формы стенки 76 и камеры 42, либо управление ими. В иллюстрируемом примере, отклоняющее средство 44 содержит пружину сжатия. В других вариантах осуществления, отклоняющее средство 44 может содержать пружины других форм или может отсутствовать.
Насос 46 представляет собой насос, сообщающийся с внутренним пространством камеры 42 для избирательного надувания и спускания камеры 42. В иллюстрируемом варианте осуществления, насос 46 выполнен с возможностью подачи сжатого воздуха вовнутрь камеры 42, чтобы надуть камеру 42 для избыточного надувания камеры 42 так, что внутреннее пространство резервуара 56 приобретет давление выше атмосферного. Такое избыточное надувание камеры 42 облегчает выброс жидкости через эжекторы 28 для инициирования жидкостных эжекторов 28. В некоторых вариантах осуществления, насос 46 может отсутствовать.
Рычаг 48 представляет собой по существу неупругий или жесткий стержень или удлиненный элемент, простирающийся через точку поворота 66, через шарик 52 и находящийся в контакте со стенкой 76 камеры 42 или оперативно связанный с ней. Рычаг 48 обеспечивает силу относительно малой величины, являющуюся результатом перемещения стенки 76 для перемещения рычага 48. В одном варианте осуществления, рычаг 48 имеет длину и местонахождение относительно точки поворота 66 и отклоняющего средства 50, обеспечивающие увеличение силы в соотношении 7:1.
В одном варианте осуществления, рычаг 48 выполнен из штампованного металла. В другом варианте осуществления, рычаг 48 может быть выполнен из жестких или по существу жестких полимеров либо других материалов. Рычаг 48 перемещается в ответ на расширение, сжатие или изменение формы камеры 42 и перемещение или растяжение стенки 76. Хотя он изображен как линейный или находящийся в плоскости, рычаг 48 может включать в себя колена и т.п. В одном варианте осуществления, рычаг 48 может включать в себя один или более закругленных участков или впадин в контакте либо со стенкой 76 или шариком 52, либо с ними обоими.
Отклоняющее средство 50 содержит одну или более пружин, выполненных с возможностью упругого отклонения или поджима рычага 48 к отверстию 60, к шарику 52 и к поверхности стенки 76 камеры 42. Отклоняющее средство 50 поджимает рычаг 48 к шарику 52, упруго отклоняя шарик 52 к седлу 62 и к положению, в котором шарик 52 блокирует, закрывает или уплотняет отверстие 60. В иллюстрируемом примере, отклоняющее средство 50 содержит пружину растяжения между корпусом 40 и рычагом 48, прикрепленную к каждому из них. В других вариантах осуществления, отклоняющее средство 50 может содержать пружину сжатия между корпусом 40 и рычагом 48. В одном варианте осуществления, отклоняющее средство 50 может содержать одну или более пружин, выполненных как неотъемлемая часть единого тела, общего с корпусом 40, или неотъемлемая часть единого тела, общего с рычагом 48.
Шарик 52 представляет собой сферический элемент между рычагом 48 и отверстием 60, причем шарик 52 выполнен с возможностью перемещения между первым положением (показанным на фиг. 1), в котором отверстие 60 уплотнено, и вторым положением (показанным на фиг. 2), в котором отверстие 60 разуплотнено или открыто. В одном варианте осуществления, шарик 52 выполнен с возможностью линейного перемещения между первым положением и вторым положением. В компоновке, показанной на фиг. 1, шарик 52 служит в качестве уплотнительного элемента, уплотняя или закрывая отверстие 60. В одном варианте осуществления, шарик 52 имеет внешнюю поверхность из каучука, эластомера или сжимаемую поверхность, позволяющую шарику 52 сопрягаться с седлом 62 для получения улучшенного уплотнения. В другом варианте осуществления, шарик 52 может быть относительно твердым и гладким, причем поверхность 72 выполнена из эластомера или является сжимаемой для улучшенного контакта в сопряжении - или уплотнения - между шариком 52 и седлом 62. В таких вариантах осуществления, сжимаемость или эластомерный характер шарика 52 и/или седла 62 позволяет клапанному устройству, снабженному шариком 52 и седлом 62, компенсировать несовершенства в уплотнительных поверхностях, а также оказывать воздействие, обуславливающее сопротивление вторжению воздуха в резервуар 56, запрет или минимизацию такого вторжения при ударах или воздействиях внешних сил на систему 30 подачи жидкости. В еще одних вариантах осуществления, и шарик 52, и седло 6 могут быть эластомерными, либо и шарик 52, и седло 62 могут быть несжимаемыми и гладкими. В некотором варианте осуществления, шарик 52 может включать в себя внешнюю гидрофобную поверхность для облегчения отделения от седла 62 и от рычага 48 при надувании или расширении камеры 42 или перемещении стенки 76. В целях, преследуемых этим описанием, когда упоминается седло 62, поверхность 72 или поверхность шарика 52, термин «сжимаемая» или «выполненная из эластомера» означает, что поверхность будет изменять форму или упруго деформироваться в ответ на воздействие сил, прикладываемых рычагом 48 к шарику 52 у седла 62, в одном варианте осуществления - меньших или равных примерно 200 г силы и номинально меньших или равных примерно 100 г силы.
Контроллер 34 содержит один или более блоков обработки, конфигурация которых обеспечивает генерирование сигналов управления, предписывающих режим работы системе 20 для осаждения жидкости (показанной в форме принтера) и управляющих ею. В целях, преследуемых этой заявкой, термин «блок обработки» будет означать блок обработки, который уже разработан или будет разработан и который выполняет последовательности команд, содержащихся в запоминающем устройстве. Выполнение последовательностей команд заставляет блок обработки проводить такие этапы, как генерирование сигналов управления. Команды для выполнения блоком обработки можно загружать в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), запоминающего устройства большой емкости или некоторого другого доступного запоминающего устройства. В других вариантах осуществления, вместо команд программного обеспечения или в сочетании с ними можно использовать жестко смонтированные схемы, чтобы воплотить описанные функции. Например, контроллер 34 можно воплотить как часть одной или более интегральных схем прикладной ориентации (ASICs). Если специально не отмечено иное, то контроллер не ограничивается ни какой-либо конкретной комбинацией аппаратных схем и программного обеспечения, ни каким-либо конкретным источником команд, выполняемых блоком обработки.
В иллюстрируемом варианте осуществления, контроллер 34 генерирует сигналы управления, предписывающие средству 24 транспортировки материалов позиционировать подложку или запечатываемый носитель 22 относительно жидкостных эжекторов 28. Контроллер 34 также генерирует сигналы управления, предписывающие жидкостным эжекторам 28 избирательно осаждать жидкость на подложке или запечатываемом носителе 22. В вариантах осуществления, где система 30 подачи жидкости совершает сканирующее движение поперек запечатываемого носителя 22, контроллер 34 также может генерировать сигналы управления, предписывающие такое движение посредством управления исполнительным механизмом 26. Чтобы облегчить использование эжекторов 28, контроллер 34 также может генерировать сигналы управления, предписывающие насосу 46 избыточно надуть камеру 42, чтобы инициировать работу таких эжекторов 28. В других вариантах осуществления, контроллер 34 может - в большей или меньшей степени - управлять такими функциями, связанными с системой 20 для осаждения жидкости.
Фиг. 1, 2 и 2A также иллюстрируют работу системы 30 подачи жидкости. На фиг. 1 изображено клапанное устройство, снабженное рычагом 48 и шариком 52, служащее в качестве регулятора давления и - в закрытом или уплотненном состоянии - закрывающее отверстие 60. На фиг. 2 изображено клапанное устройство, снабженное рычагом 48 и шариком 52, служащее в качестве регулятора давления и находящееся в открытом состоянии. На фиг. 2А изображена система 30 подачи жидкости во время инициирования эжекторов 28, при этом шарик 52 служит в качестве обратного клапана.
В состояниях, показанных на фиг. 1 и 2, рычаг 48 и шарик 52 функционируют как регулятор давления, а открывание и закрывание отверстия 60 происходит на основе давления внутри резервуара 56 и осуществляется для регулирования давления внутри резервуара 56. В состоянии, показанном на фиг. 1, любое давление ниже атмосферного или противодавление внутри резервуара 56 оказывается недостаточным для существенного перемещения стенки 76 с противодействием отклоняющему средству 44 и с противодействием отклоняющему средству 50. Иными словами, любое давление ниже атмосферного или противодавление, существующее в текущий момент внутри резервуара 56, не является достаточно большим, чтобы переместить рычаг 48 на расстояние, достаточное для того, чтобы шарик 52 мог отойти от седла 62. В результате, отклоняющее средство 50 продолжает упруго поджимать рычаг 48 у точки поворота 66 и у шарика 52, так что шарик 52 поджимается у седла 62 поперек отверстия 60 и вступает в уплотнительный контакт с этим седлом. В одном варианте осуществления, сила, прикладываемая к шарику 52 рычагом 48, составляет приблизительно 100 г или 1 ньютон. В других вариантах осуществления, сила может иметь другие значения в зависимости от характеристик шарика 52 и седла 62 и ожидаемых давлений, прикладываемых к шарику 52 через отверстие 60. В одном варианте осуществления, воздух из камеры 42 выпускается в атмосферу, когда рычаг 48 и шарик 52 функционируют как регулятор давления, регулируя давление внутри резервуара 56.
На фиг. 2 изображена система 30 подачи жидкости, обеспечивающая попадание жидкости (из системы 70 подачи жидкости) или воздуха во внутреннее пространство резервуара 56 (как показано стрелкой 80) в ответ на давление ниже атмосферного или противодавление внутри резервуара 56. В результате, клапанное устройство, снабженное рычагом 48 и шариком 52, снижает или устраняет противодавление. Такое давление ниже атмосферного или противодавление может быть результатом предыдущего отвода жидкости из резервуара 56. Как показано на фиг. 2, противодавление внутри резервуара 56 заставляет стенку 76 камеры 42 расширяться дальше в резервуар 56, и такое перемещение стенки 76 приводит к повороту рычага 48 вокруг точки поворота 66 (вокруг шарнира или другой точки поворота в других вариантах осуществления) с противодействием отклонению, вызываемому отклоняющим средством 50. В результате, противодавление внутри резервуара 56, отжимающее шарик 52 от отверстия 60 и от седла 62, становится больше, чем остаточные силы, поджимающие шарик 52 к отверстию 60 и к седлу 62. Вследствие этого, шарик 52 отходит от отверстия 60, позволяя воздуху (в одном варианте осуществления) или жидкости (в другом варианте осуществления) попадать в резервуар 56, как показано стрелкой 80. Воздух или жидкость течет в резервуар 56 до тех пор пока противодавления внутри резервуара 56 не становятся достаточно малыми, так что стенка 76 перемещается обратно в положение или состояние, показанное на фиг. 1, обеспечивая возврат рычага 48 - под действием силы отклоняющего средства 50 - в состояние, показанное на фиг. 1, и отжимая шарик 52 обратно к первому положению, так что он сразу же закрывает или уплотняет отверстие 60 снова. Таким образом, камера 42, рычаг 48, шарик 52 и отклоняющие средства 44 и 50 служат для регулирования давления внутри резервуара 56.
На фиг. 2A изображено клапанное устройство, снабженное рычагом 48 и шариком 52, служащим в качестве обратного клапана во время инициирования эжекторов 28. Во время такого инициирования эжекторов 28, воздух больше не выпускается из камеры 42 в атмосферу, а насос 46 надувает или избыточно надувает эту камеру. В частности, насос 46 избыточно надувает камеру 42, перемещая или растягивая стенку 76. В результате, стенка 76 поворачивает рычаг 48 вокруг точки поворота 66 (или вокруг шарнира или иной точки поворота в других вариантах осуществления), противодействуя отклонению, вызываемому отклоняющим средством 50. Рычаг 48 больше не поджимает шарик 52 к отверстию 60 и к седлу 62.
Избыточное надувание камеры 42 дополнительно увеличивает давление внутри резервуара 56, тем самым приводя в движение или нагнетая жидкость, такую как чернила, в эжекторы 28. Увеличенное давление внутри резервуара 56 принудительно подводит шарик 52 к седлу 62, так что шарик 52 функционирует как обратный клапан, закрывая отверстие 60. В некоторых вариантах осуществления, в которых отверстие 60 сообщается с внешней системой 70 подачи жидкости, эта внешняя система 70 также может выдавать дополнительную жидкость через канал или отверстие 60, чтобы она служила в качестве дополнительного источника давления, обуславливающего нагнетание жидкости или чернил к эжекторам 28. В таких вариантах осуществления, дополнительная жидкость, подаваемая через канал или отверстие 60, чтобы способствовать инициированию эжекторов 28, подается под давлением, превышающим давление внутри резервуара 56, чтобы отвести шарик 52 от седла 62 и открыть отверстие 60.
В конце инициирования, камере 42 дают сдуваться с возвратом в состояние, показанное на фиг. 1. В одном варианте осуществления, воздух из камеры 42 снова выпускают в атмосферу (наружу из системы 30). В результате, клапанное устройство, снабженное рычагом 48 и шариком 52, опять служит в качестве регулятора давления, либо закрывая отверстие 60, как показано на фиг. 1, либо открывая отверстие 60, как показано на фиг. 2, в зависимости от наличия или величины какого-либо противодавления внутри резервуара 56.
На фиг. 3 и 4 схематически изображена система 120 для осаждения жидкости, представляющая собой еще один вариант системы 20 для осаждения жидкости, показанной на фиг. 1 и 2. Система 120 для осаждения жидкости аналогична системе 20 для осаждения жидкости, за исключением того, что система 120 для осаждения жидкости включает в себя систему 130 подачи жидкости вместо системы 30 подачи жидкости. Система 130 подачи жидкости аналогична системе 30 подачи жидкости, за исключением того, что система 130 подачи жидкости включает в себя седло 162 вместо седла 62 и дополнительно включает в себя уплотнительный элемент 154. Остальные элементы системы 120 для осаждения жидкости, которые соответствуют элементам системы 20 для осаждения жидкости, пронумерованы аналогично.
Седло 162 аналогично седлу 62, за исключением того, что конфигурация седла 162 обеспечивает взаимодействие с уплотнительным элементом 54 (а не шариком 52) с целью образования уплотнения для блокировки, закрытия или закупоривания отверстия 60, когда уплотнительный элемент 154 расположен у седла 162 и находится в контакте с ним. В иллюстрируемом примере, седло 162 изображено как по существу плоская, планарная поверхность, расположенная вокруг отверстия 60 и перпендикулярная оси отверстия 60. В других вариантах осуществления, седло 162 может - в качестве альтернативы - иметь другие конфигурации в зависимости от противолежащих сопрягаемых поверхностей уплотнительного элемента 154.
В одном варианте осуществления, седло 162 может включать в себя поверхность 172, размеры, форма и местонахождение которой обеспечивают контакт с уплотнительным элементом, причем поверхность 172 выполнена из гидрофобного материала. В одном варианте осуществления, поверхность 172 может быть выполнена как неотъемлемая часть корпуса 40 или может обеспечиваться кольцом или другим отдельным конструктивным элементом, закрепленным вокруг отверстия 60. В том варианте осуществления, в котором поверхность 172 является гидрофобной, отверстие 60 имеет меньшее давление в пузырьке. В других вариантах осуществления, поверхность 172 может быть выполнена из других материалов, так что не является гидрофобной.
Уплотнительный элемент 154 представляет собой элемент, простирающийся поперек отверстия 60 и захватываемый между шариком 52 и отверстием 60. Уплотнительный элемент 154 выполнен с возможностью перемещения между уплотненным положением (показанным на фиг. 3), в котором он уплотняет или блокирует отверстие 60, и разуплотненным положением (показанным на фиг. 4), в котором он отстоит от отверстия 60, позволяя воздуху (в одном варианте осуществления) или жидкости (в другом варианте осуществления) течь мимо уплотнительного элемента 154 и попадать в резервуар 56. В иллюстрируемом примере, уплотнительный элемент 154 выполнен с возможностью линейного перемещения между уплотненным положением и разуплотненным положением.
В соответствии с одним вариантом осуществления, уплотнительный элемент 154 включает в себя внешнюю гидрофобную поверхность 165, обращенную к седлу 162, для облегчения отделения элемента 154 от седла 162. В одном варианте осуществления, седло 162 может - в качестве дополнения или альтернативы - включать в себя внешнюю гидрофобную поверхность 167, обращенную к шарику 52, для облегчения отделения шарика 52 от уплотнительного элемента 154. В одном варианте осуществления, поверхность 165 уплотнительного элемента 154, помимо того, что она является гидрофобной, или в качестве альтернативы тому, что она является гидрофобной, может быть выполнена из каучукоподобного материала или эластомера для облегчения уплотнения у седла 162. В целях, преследуемых этим описанием, когда упоминаются поверхности 165, 167 или поверхность 172, термин «сжимаемая» или «выполненная из эластомера» означает, что поверхность будет изменять форму или упруго деформироваться в ответ на воздействие сил, прикладываемых рычагом 48 к шарику 52 у уплотнительного элемента 154 и у седла 162, причем эти силы в одном варианте осуществления меньше или равны примерно 200 г силы, а номинально - меньше или равны примерно 100 г силы.
В варианте осуществления, иллюстрируемом на фиг. 3 и 4, уплотнительный элемент 154 представляет собой по существу жесткую, негибкую плоскую пластину или диск. В других вариантах осуществления, уплотнительный элемент 154 может иметь другие формы и конфигурации. Например, уплотнительный элемент 154 может иметь больший поперечный размер, простираясь ближе к противоположным сторонам направляющей 64 или вступая в контакт с ними, причем направляющая 64 направляет перемещение уплотнительного элемента 154 к отверстию 60 и от него, а также поддерживает уплотнительный элемент 154 расположенным по всей ширине отверстия 60.
Фиг. 3, 4 и 4A также иллюстрируют работу системы 130 подачи жидкости. На фиг. 3 изображено клапанное устройство, снабженное рычагом 48, шариком 52 и уплотнительным элементом 154, служащее в качестве регулятора давления и находящееся в закрытом или уплотненном состоянии, закрывая отверстие 60. На фиг. 4 изображено клапанное устройство, снабженное рычагом 48, шариком 52 и уплотнительным элементом 154, служащее в качестве регулятора давления и находящееся в открытом состоянии. На фиг. 4A изображена система 130 подачи жидкости во время инициирования эжекторов 28, причем уплотнительный элемент 154 служит в качестве обратного клапана.
В состояниях, показанных на фиг. 3 и 4, рычаг 48, шарик 52 и уплотнительный элемент 154 функционируют как регулятор давления, открывая и закрывая отверстие 60 на основе давления внутри резервуара 56 для регулирования давления внутри резервуара 56. В состоянии, показанном на фиг. 3, любое давление ниже атмосферного или противодавление внутри резервуара 56 оказывается недостаточным для существенного перемещения стенки 76 с противодействием отклоняющему средству 44 и с противодействием отклоняющему средству 50. Иными словами, любое давление ниже атмосферного или противодавление, существующее в текущий момент внутри резервуара 56, не является достаточно большим, чтобы существенно переместить стенку 76 к отклоняющему средству 44 и к отклоняющему средству 50. Иными словами, любое давление ниже атмосферного или противодавление, существующее в текущий момент внутри резервуара 56, не является достаточно большим для перемещения рычага 48 на расстояние, достаточное для того, чтобы шарик 52 и уплотнительный элемент 154 могли отойти от седла 162. В результате, отклоняющее средство 50 продолжает упруго поджимать рычаг 48 у точки поворота 66 и у шарика 52, так что уплотнительный элемент 154 поджимается у седла 162 поперек отверстия 60 и вступает в уплотнительный контакт с этим седлом. В одном варианте осуществления, сила, прикладываемая к шарику 52 рычагом 48, составляет приблизительно 100 г или 1 ньютон. В других вариантах осуществления, сила может иметь другие значения в зависимости от характеристик уплотнительного элемента 154 и седла 162 и ожидаемых давлений, прикладываемых к уплотнительному элементу 154 через отверстие 60. В одном варианте осуществления, воздух из камеры 42 выпускается в атмосферу, когда рычаг 48, шарик 52 и уплотнительный элемент 154 функционируют как регулятор давления, регулируя давление внутри резервуара 56.
На фиг. 4 изображена система 130 подачи жидкости, обеспечивающая попадание жидкости (из системы 70 подачи жидкости) или воздуха внутрь резервуара 56 (как показано стрелкой 180) в ответ на воздействие давления ниже атмосферного или противодавление внутри резервуара 56. В результате, клапанное устройство, снабженное рычагом 48 и шариком 52, снижает или устраняет противодавление. Такое давление ниже атмосферного или противодавление может быть результатом предыдущего отвода жидкости из резервуара 56. Как показано на фиг. 4, противодавление внутри резервуара 56 заставляет стенку 76 камеры 42 расширяться дальше в резервуар 56, и такое перемещение стенки 76 приводит к повороту рычага 48 вокруг точки поворота 66 (вокруг шарнира или другой точки поворота в других вариантах осуществления) с противодействием отклонению, вызываемому отклоняющим средством 50. В результате, противодавление внутри резервуара 56, отжимающее шарик 52 от отверстия 60 и от седла 62, становится больше, чем остаточные силы, поджимающие шарик 52 к отверстию 60, а уплотнительный элемент 154 - к седлу 62. Вследствие этого, уплотнительный элемент 154 отходит от отверстия 60, позволяя воздуху (в одном варианте осуществления) или жидкости (в другом варианте осуществления) попадать в резервуар 56, как показано стрелкой 180. Воздух или жидкость течет в резервуар 56 до тех пор пока противодавления внутри резервуара 56 не становятся достаточно малыми, так что стенка 76 перемещается обратно в положение или состояние, показанное на фиг. 3, обеспечивая возврат рычага 48 - под действием силы отклоняющего средства 50 - в состояние, показанное на фиг. 3, и отжимая шарик 52 обратно к первому положению, а уплотнительный элемент 154 - обратно к седлу 162, так что он сразу же закрывает или уплотняет отверстие 60 снова. Таким образом, камера 42, рычаг 48, шарик 52, уплотнительный элемент 154 и отклоняющие средства 44 и 50 служат для регулирования давления внутри резервуара 56.
На фиг. 4A изображено клапанное устройство, снабженное рычагом 48, шариком 52 и уплотнительным элементом 154, служащим в качестве обратного клапана во время инициирования эжекторов 28. Во время такого инициирования эжекторов 28 воздух из камеры 42 больше не выпускается в атмосферу, а камера надувается или избыточно надувается насосом 46. В частности, насос 46 избыточно надувает камеру 42, перемещая или растягивая стенку 76. В результате, стенка 76 поворачивает рычаг 48 вокруг точки поворота 66 (или вокруг шарнира или другой точки поворота в других вариантах осуществления), противодействуя отклонению, вызываемому отклоняющим средством 50. Рычаг 48 больше не поджимает шарик 52 к отверстию 60, а уплотнительный элемент 154 - к седлу 62.
Избыточное надувание камеры 42 также приводит к увеличению давления внутри резервуара 56 для приведения в движение или нагнетания жидкости, такой как чернила, в эжекторы 28. Увеличенное давление внутри резервуара 56 приводит к поджиму уплотнительного элемента 154 к седлу 162, так что уплотнительный элемент 154 функционирует как обратный клапан, закрывая отверстие 60. В некоторых вариантах осуществления, в которых отверстие 60 соединено с внешней системой 70 подачи жидкости, эта внешняя система 70 также может выдавать дополнительную жидкость через канал или отверстие 60, чтобы она служила в качестве дополнительного источника давления, обуславливающего нагнетание жидкости или чернил к эжекторам 28. В таких вариантах осуществления, дополнительная жидкость, подаваемая через канал или отверстие 60, чтобы способствовать инициированию эжекторов 28, подается под давлением, превышающим давление внутри резервуара 56, чтобы отвести уплотнительный элемент 154 от седла 162 и открыть отверстие 60.
В конце инициирования, камере 42 дают сдуваться с возвратом в состояние, показанное на фиг. 3. В одном варианте осуществления, воздух из камеры 42 снова выпускают в атмосферу (наружу из системы 130). В результате, клапанное устройство, снабженное, в частности, рычагом 48, шариком 52 и уплотнительным элементом 154, опять служит в качестве регулятора давления, либо закрывая отверстие 60, как показано на фиг. 3, либо открывая отверстие 60, как показано на фиг. 4, в зависимости от наличия или величины какого-либо противодавления внутри резервуара 56.
На фиг. 5-8 изображена система 330 подачи жидкости, представляющая собой еще один вариант выполнения системы 30 подачи жидкости. В соответствии с одним вариантом выполнения, система 330 подачи жидкости используется вместо системы 30 подачи жидкости, показанной на фиг. 1, или системы 130 подачи жидкости, показанной на фиг. 3. Как и в случае систем 30 и 130 подачи жидкости, система 330 подачи жидкости подает жидкость, такую как чернила, в жидкостные эжекторы 28 (показанные на фиг. 1 и 3), которые соединены с системой 330 подачи жидкости. Система 330 подачи жидкости включает в себя корпус 340, регулируемую камеру 342, отклоняющее средство 344, насос 46 (схематически показанный на фиг. 1 и 3), пневматически связанный с внутренним пространством камеры 342, рычаг 348, отклоняющее средство 350, шарик 352 и уплотнительный элемент 354. Корпус 340 содержит один или более конструктивных элементов, которые охватывают и образуют внутреннюю камеру - объем или резервуар 56 жидкости. В одном варианте осуществления, корпус 340 имеет конфигурацию картриджа, который образует резервуар 56 для содержания чернил. В иллюстрируемом примере, корпус 340 дополнительно включает в себя основную часть 400 в форме тигля и крышку 402, которые, когда соединены друг с другом, огораживают внутреннее пространство резервуара 356. Как показано посредством фиг. 6 и 7, основная часть 400 включает в себя или образует отверстие 360, седло 362, направляющую 64 выравнивания шарика и точки поворота 366.
Отверстие 360 представляет собой трубку, канал или проход, идущий изнутри корпуса 340 (резервуара 356 жидкости) в пространство снаружи корпуса 340. В одном варианте осуществления, отверстие 360 сообщается с атмосферой, позволяя воздуху попадать в резервуар 356 через отверстие 360, когда это отверстие 360 открыто или деблокировано. В другом варианте осуществления, отверстие 360 соединено с отдельной системой 70 подачи жидкости (показанной на фиг. 1 и 3), позволяя жидкости, такой, как чернила, попадать в резервуар 356 через отверстие 360. Хотя отверстие 360 схематически изображено как по существу линейное, отверстие 360 может иметь множество размеров, форм, длин и конфигураций.
Седло 362 содержит одну или более поверхностей вокруг отверстия 360, конфигурация которых обеспечивает контакт с уплотнительным элементом 354. Седло 362 взаимодействует с уплотнительным элементом 354, образуя уплотнение поперек отверстия 360, когда уплотнительный элемент 354 находится в контакте с седлом 362. Седло 362 может иметь многочисленные формы и размеры в зависимости от размера и формы уплотнительного элемента. В одном варианте осуществления, седло 362 может включать в себя поверхность 372, размеры, формы и расположение которой таковы, что она может контактировать с уплотнительным элементом, причем поверхность 372 выполнена из гидрофобного материала. В иллюстрируемом варианте осуществления, поверхность 372 может быть выполнена как часть корпуса 340. В других вариантах осуществления, поверхность 372 может снабжаться кольцом или другим отдельным конструктивным элементом, закрепленным вокруг отверстия 360. В том варианте осуществления, в котором поверхность 372 является гидрофобной, отверстие 360 имеет меньшее давление в пузырьке. В других вариантах осуществления, поверхность 372 может быть выполнена из других материалов, так что не является гидрофобной.
Направляющая 364 выравнивания шарика содержит один или более конструктивных элементов, выполненных с возможностью направления движения шарика 352 к седлу 362 и отверстию 360 или от них. Направляющая 364 облегчает выравнивание шарика 352 с седлом 362 и поперек отверстия 360 и находится в контакте с уплотнительным элементом 354. В одном варианте осуществления, между краями уплотнительного элемента 354 и противолежащими поверхностями направляющей 364 предусмотрен минимальный зазор 0,2 мм. В иллюстрируемом примере, уплотнительный элемент 354 имеет диаметр по меньшей мере 0,4 мм, т.е. меньший, чем внутренний диаметр отверстия между противолежащими поверхностями направляющей 364. Поскольку направляющая 364 отстоит от уплотнительного элемента 354, в тех вариантах осуществления, где воздух попадает сквозь отверстие 360, этот воздух может легче протекать мимо уплотнительного элемента 354 и мимо шарика 352 с меньшей вероятностью образования мениска, который в противном случае способствовал бы противодавлению внутри резервуара 356.
В иллюстрируемом примере, направляющая 364 содержит множество расположенных под углом пальцев или штырьков, принимающих по меньшей мере часть шарика 352, препятствуя поперечному перемещению шарика 352 до такой степени, что шарик 352 больше не располагается поперек отверстия 60 или больше не вступает в адекватный контакт с уплотнительным элементом 354, чтобы прижать уплотнительный элемент 354 поперек отверстия 360. Поскольку направляющая 364 содержит штырьки, ребра или другие конструктивные элементы (а не представляет собой сплошной цилиндр), разнесенные под углом друг от друга вокруг шарика 352 и уплотнительного элемента 354, в тех вариантах осуществления, где воздух попадает сквозь отверстие 360, этот воздух может легче протекать мимо уплотнительного элемента 354 и мимо шарика 352 с меньшей вероятностью образования мениска, который в противном случае способствовал бы противодавлению внутри резервуара 356. В других вариантах осуществления, направляющая 64 может иметь другие конфигурации.
Точки поворота 366 представляют собой опоры или точки покоя, вокруг которых поворачивается, скользит и/или качается рычаг 348. Размеры и местонахождения точек поворота 66 таковы, что рычаг 348 может качаться или поворачиваться вокруг точек поворота 66 до такой степени, что уплотнительный элемент 354 и шарик 52 могут отодвигаться от отверстия 360, открывая, деблокируя или разуплотняя отверстие 360.
Как показано посредством фиг. 6, в иллюстрируемом примере точки поворота 366 включают в себя пару точек поворота, расположенных с противоположных сторон от шарика 352, так что рычаг 348 находится в контакте в трех разных, отстоящих друг от друга точках. В иллюстрируемом примере такие точки расположены как точки треугольника, причем две точки поворота 366 служат в качестве углов основания треугольника, а шарик 352 служит в качестве вершины треугольника. Поскольку точки поворота 366 отстоят друг от друга с противоположных сторон от шарика 352, эти точки поворота 366 стабильнее поддерживают и ориентируют рычаг 348 поперек шарика 352 без шарниров и аналогичных приспособлений. В одном варианте осуществления, две трети силы, прикладываемой рычагом 348, прикладываются к шарику 352, а одна треть этой силы распределяется между точками поворота 366. В других вариантах осуществления, количество точек поворота 366, их относительные местонахождения и распределение сил между ними могут изменяться. В других вариантах осуществления, точки поворота 366 можно заменить другими конструктивными элементами или механизмами, которые поддерживают рычаг 348 с возможностью поворота относительно шарика 352. Например, в альтернативном варианте рычаг 348 может быть шарнирно прикреплен к корпусу 340.
Крышка 402 отгораживает внутреннее пространство корпуса 340. В иллюстрируемом примере, крышка 402 включает в себя пару монтажных стоек 404 для закрепления рычага 348 и отклоняющего средства 350. В иллюстрируемом примере, монтажные стойки 404 имеют наклонные грани 417, которые контактируют с пластинчатыми пружинами вокруг отверстий монтажных проушин 416 под углом относительно проушин 416. В одном варианте осуществления, грани 417 расположены под углом примерно 15 градусов. В иллюстрируемом примере, грани 417 находятся на линии, пересекающей обе стойки 404, и на стороне соответствующей стойки 405, ближайшей к другой стойке 404. В результате, стойки 404 надлежащим образом взаимодействуют с отклоняющим средством 350 во время отклонения проушин 416, и изменения в отношении силы, действующей на шарик 352, к силе, действующей на точки поворота 366, уменьшаются. В одном варианте осуществления, отношение силы, действующей на шарик 352, к силе, действующей на точки поворота 366, составляет примерно 3:1.
Как дополнительно показано посредством фиг. 5, одна из стоек 404 включает в себя шпоночный участок 419. Шпоночный участок 419 имеет соответствующую некруглую выемку в одной из проушин 416, при этом участок 419 препятствует неправильному монтажу отклоняющего средства 350 на стойки 404. В других вариантах осуществления, крышка 402 может иметь другие конфигурации.
Регулируемая камера 342 представляет собой камеру или огражденный объем внутри резервуара 356 и внутри корпуса 340, причем эта камера имеет по меньшей мере одну упругую, гибкую или растяжимую стенку, связанную с рычагом 348, так что расширение или сжатие камеры 342 и перемещение стенки обуславливает приложение силы к рычагу 348 для поворота рычага 348 вокруг точек поворота 366. В иллюстрируемом примере, камера 342 имеет гибкую, упругую или растяжимую стенку 376, которая перемещается, расширяя, сжимая или изменяя форму сторон камеры 342 для перемещения рычага 348. В иллюстрируемом примере, камера 342 представляет собой упругий мешочек. В других вариантах осуществления, камера 342 может представлять собой неупругий, жесткий контейнер, имеющий по меньшей мере одну сторону, образованную упругой или растяжимой стенкой 376. Например, в одном варианте осуществления, стенка 376 камеры 342 может представлять собой упругую перегородку или мембрану. В других вариантах осуществления, камера 342 может включать в себя дополнительные упругие или растяжимые стенки, причем объем камеры 342 можно увеличивать или уменьшать, либо этот объем может оставаться тем же, а форма камеры 342 изменяется, чтобы к рычагу 348 прикладывалась сила, и происходило его перемещение.
Отклоняющее средство 344 содержит пружину, выполненную с возможностью сопротивления расширению или изменению формы стенки 376 и камеры 342. В иллюстрируемом примере, отклоняющее средство 344 содержит пластинчатую пружину, заключенную между стенкой 376 и крышкой 402. В других вариантах осуществления, отклоняющее средство 344 может содержать пружины в других формах или может отсутствовать.
Рычаг 348 представляет собой по существу неупругий или жесткий стержень или удлиненный элемент, простирающийся через точки поворота 366, через шарик 352 и находящийся в контакте со стенкой 376 камеры 342 или оперативно связанный с ней. Рычаг 348 обеспечивает силу относительно малой величины, являющуюся результатом перемещения стенки 376 для перемещения рычага 348. В иллюстрируемом примере, рычаг 348 имеет длину и местонахождение относительно точки поворота 366 и отклоняющего средства 350, обеспечивающие увеличение силы в соотношении 7:1.
В иллюстрируемом примере, рычаг 348 выполнен из штампованного металла. В другом варианте осуществления, рычаг 348 может быть выполнен из жестких или по существу жестких полимеров либо других материалов. Рычаг 348 перемещается в ответ на расширение, сжатие или изменение формы камеры 342 и перемещение или растяжение стенки 376. Как показано на фиг. 7, рычаг 348 включает в себя первый участок 410, идущий под острым углом от поверхности стенки 376 камеры 342, и второй участок 412, загнутый или проходящий под острым углом от первого участка 410, так что простирается по существу параллельно уплотнительному элементу 354 и по существу перпендикулярно осевой центральной линии отверстия 360, проходящей через центр шарика 352. В результате, уравнивание сил, действующих на шарик 352 и уплотнительный элемент 354, улучшается. В других вариантах осуществления, рычаг 348 - в качестве альтернативы - может быть линейным или проходить в плоскости. В одном варианте осуществления, рычаг 348 может включать в себя один или более закругленных участков или впадин в контакте либо со стенкой 76 или шариком 52, либо с ними обоими.
Отклоняющее средство 350 содержит одну или более пружин, выполненных с возможностью упругого отклонения или поджима рычага 348 к отверстию 360, к шарику 352 и к поверхности стенки 376 камеры 342. Отклоняющее средство 350 поджимает рычаг 348 к шарику 352, упруго отклоняя шарик 352 к уплотнительному элементу 354 у седла 62, в котором уплотнительный элемент 354 блокирует, закрывает или уплотняет отверстие 360. В иллюстрируемом примере, отклоняющее средство 50 содержит пару пластинчатых пружин между корпусом 40 и рычагом 48, прикрепленную к каждому из них. В иллюстрируемом примере, пара пластинчатых пружин выполнена как единое тело, общее с рычагом 348. Каждая пластинчатая пружина включает в себя монтажную проушину 416, установленную на соответствующей опоре 404 крышки 402. Геометрия такова, что сила прикладывается к монтажным проушинам 412 (по направлению к отверстию 360) ниже шарика 352 и выше точек поворота 366 (по направлению от отверстия 360). В результате, повышается стабильность. В иллюстрируемом примере, отклоняющее средство 350 имеет такие форму и геометрию, что идет от или проходит (не перекрываясь) снаружи от камеры 342 или отклоняющего средства 344. В результате, препятствий перемещению стенки 376 камеры 342 и отклоняющего средства 344 нет. В других вариантах осуществления, отклоняющее средство 350 может иметь другие конфигурации.
В других вариантах осуществления, отклоняющее средство 350 может содержать другие механизмы и может быть прикреплено к корпусу 360 и рычагу 348 по-другому. Например, в других вариантах осуществления, отклоняющее средство 350 может содержать пружину растяжения между корпусом 340 и рычагом 348, прикрепленную к каждому из них. В других вариантах осуществления, отклоняющее средство 350 может содержать пружину сжатия между корпусом 340 и рычагом 348.
Шарик 352 представляет собой сферический элемент между рычагом 348 и отверстием 360, причем шарик 352 выполнен с возможностью перемещения между первым положением (показанным на фиг. 7), в котором отверстие 360 уплотнено посредством промежуточного уплотнительного элемента 354, и вторым положением (показанным на фиг. 8), в котором отверстие 360 разуплотнено или открыто. В одном варианте осуществления, шарик 352 выполнен с возможностью линейного перемещения между уплотненным положением и разуплотненным положением.
Уплотнительный элемент 354 представляет собой элемент, простирающийся поперек отверстия 360 и захватываемый между шариком 352 и отверстием 360. Уплотнительный элемент 354 выполнен с возможностью перемещения между уплотненным положением (показанным на фиг. 7), в котором он уплотняет или блокирует отверстие 360, и разуплотненным положением (показанным на фиг. 8), в котором он отстоит от отверстия 360, позволяя воздуху (в одном варианте осуществления) или жидкости (в другом варианте осуществления) течь мимо уплотнительного элемента 354 и попадать в резервуар 356. В иллюстрируемом примере, уплотнительный элемент 354 выполнен с возможностью линейного перемещения между уплотненным положением и разуплотненным положением.
В соответствии с одним вариантом осуществления, уплотнительный элемент 354 включает в себя внешнюю гидрофобную поверхность 365, обращенную к седлу 362, для облегчения отделения элемента 354 от седла 362. В одном варианте осуществления, седло 354 может - в качестве дополнения или альтернативы - включать в себя внешнюю гидрофобную поверхность 367, обращенную к шарику 352, для облегчения отделения шарика 352 от уплотнительного элемента 354. В одном варианте осуществления, помимо того, что она является гидрофобной, или в качестве альтернативы тому, что она является гидрофобной, поверхность 365 уплотнительного элемента 354 может быть выполнена из каучукоподобного материала или эластомера для облегчения уплотнения у седла 362. В результате, уплотнительный элемент 354 сжимается или растягивается, приспосабливаясь к несовершенствам на противолежащих поверхностях для образования улучшенного уплотнения.
В целях, преследуемых этим описанием, когда упоминаются поверхности 365, 367 или поверхность 372, термин «сжимаемая» или «выполненная из эластомера» означает, что поверхность будет изменять форму или упруго деформироваться в ответ на воздействие сил, прикладываемых рычагом 348 к шарику 352 у уплотнительного элемента 354 и у седла 362, причем эти силы в одном варианте осуществления меньше или примерно равны силам в упомянутом варианте осуществления, примерно 200 г силы, а номинально - меньше или равны примерно 100 г силы. В одном варианте осуществления, уплотнительный элемент 354 содержит эластомерный диск, выполненный из синтетического каучука, такого как каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM). В других вариантах осуществления, уплотнительный элемент 354 может быть выполнен из других материалов.
В иллюстрируемом варианте осуществления, уплотнительный элемент 354 содержит по существу жесткую, негибкую плоскую пластину или диск с поперечным размером, позволяющим простираться ближе к противоположным сторонам направляющей 364 или вступать в контакт с ними, причем направляющая 364 направляет перемещение уплотнительного элемента 354 к отверстию 360 и от него, а также поддерживает уплотнительный элемент 354 расположенным по всей ширине отверстия 360. В других вариантах осуществления, уплотнительный элемент 354 может иметь другие формы и конфигурации.
Фиг. 7, 8 и 8A также иллюстрируют работу системы 330 подачи жидкости. На фиг. 7 изображено клапанное устройство, обеспечиваемое рычагом 348, шариком 352 и уплотнительным элементом 354, служащее в качестве регулятора давления и находящееся в закрытом или уплотненном состоянии, закрывая отверстие 360. На фиг. 8 изображено клапанное устройство, обеспечиваемое рычагом 348, шариком 352 и уплотнительным элементом 354, служащее в качестве регулятора давления и находящееся в открытом состоянии. На фиг. 8A изображена система 330 подачи жидкости во время инициирования эжекторов 28 (показанных на фиг. 1 и 3), причем уплотнительный элемент 354 служит в качестве обратного клапана.
В состояниях, показанных на фиг. 7 и 8, рычаг 348, шарик 352 и уплотнительный элемент 354 функционируют как регулятор давления, открывая и закрывая отверстие 360 на основе давления внутри резервуара 356 для регулирования давления внутри резервуара 356. В состоянии, показанном на фиг. 7, любое давление ниже атмосферного или противодавление внутри резервуара 356 оказывается недостаточным для существенного перемещения стенки 376 с противодействием отклоняющему средству 344 и с противодействием отклоняющему средству 350. Иными словами, любое давление ниже атмосферного или противодавление, существующее в текущий момент внутри резервуара 56, не является достаточно большим, чтобы существенно переместить стенку 76 к отклоняющему средству 44 и к отклоняющему средству 50. Иными словами, любое давление ниже атмосферного или противодавление, существующее в текущий момент внутри резервуара 356, не является достаточно большим для перемещения рычага 348 на расстояние, достаточное для того, чтобы шарик 352 и уплотнительный элемент 354 могли отойти от седла 362. В результате, отклоняющее средство 350 продолжает упруго поджимать рычаг 348 у точки поворота 366 и у шарика 352, так что уплотнительный элемент 354 поджимается у седла 362 поперек отверстия 360 и вступает в уплотнительный контакт с этим седлом. В одном варианте осуществления, сила, прикладываемая к шарику 352 рычагом 348, составляет приблизительно 100 г или 1 ньютон. В других вариантах осуществления, сила может иметь другие значения в зависимости от характеристик уплотнительного элемента 354 и седла 362 и ожидаемых давлений, прикладываемых к уплотнительному элементу 352 через отверстие 360. В одном варианте осуществления, воздух из камеры 342 выпускается в атмосферу, когда рычаг 348, шарик 352 и уплотнительный элемент 354 функционируют как регулятор давления, регулируя давление внутри резервуара 356.
На фиг. 8 изображена система 330 подачи жидкости, обеспечивающая попадание жидкости (из системы 70 подачи жидкости, показанной на фиг. 1 и 3) или воздуха внутрь резервуара 356. В результате, клапанное устройство, обеспечиваемое рычагом 348 и шариком 352, снижает или устраняет противодавление. Такое давление ниже атмосферного или противодавление может быть результатом предыдущего отвода жидкости из резервуара 356. Как показано на фиг. 8, противодавление внутри резервуара 356 заставляет стенку 376 камеры 342 расширяться дальше в резервуар 356, а такое перемещение стенки 376 приводит к повороту рычага 348 вокруг точки поворота 366 (вокруг шарнира или другой точки поворота в других вариантах осуществления) с противодействием отклонению, вызываемому отклоняющим средством 350. В результате, противодавление внутри резервуара 356, отжимающее шарик 352 от отверстия 360 и от седла 362, становится больше, чем остаточные силы, поджимающие шарик 352 к отверстию 360, а уплотнительный элемент 354 - к седлу 362. Вследствие этого, уплотнительный элемент 354 отходит от отверстия 360, позволяя воздуху (в одном варианте осуществления) или жидкости (в другом варианте осуществления) попадать в резервуар 356. Воздух или жидкость течет в резервуар 356 до тех пор пока противодавления внутри резервуара 356 не становятся достаточно малыми, так что стенка 376 перемещается обратно в положение или состояние, показанное на фиг. 7, обеспечивая возврат рычага 348 - под действием силы отклоняющего средства 350 - в состояние, показанное на фиг. 7, и отжимая шарик 352 обратно к первому положению, а уплотнительный элемент 354 - обратно к седлу 362, так что он сразу же закрывает или уплотняет отверстие 360 снова. Таким образом, камера 342, рычаг 348, шарик 352, уплотнительный элемент 354 и отклоняющие средства 344 и 350 служат для регулирования давления внутри резервуара 356.
На фиг. 8А изображено клапанное устройство, обеспечиваемое рычагом 348, шариком 352 и уплотнительным элементом 354, служащим в качестве обратного клапана во время инициирования эжекторов 28 (схематически показанных на фиг. 1 и 3). Во время такого инициирования эжекторов 28, воздух из камеры 342 больше не выпускается в атмосферу, а камера надувается или избыточно надувается насосом 346. В частности, насос 346 избыточно надувает камеру 342, перемещая или растягивая стенку 376. В результате, стенка 376 поворачивает рычаг 348 вокруг точки поворота 366 (или вокруг шарнира или другой точки поворота в других вариантах осуществления), противодействуя отклонению, вызываемому отклоняющим средством 350. Рычаг 348 больше не поджимает шарик 352 к отверстию 360, а уплотнительный элемент 354 - к седлу 362.
Избыточное надувание камеры 342 дополнительно увеличивает давление внутри резервуара 356, тем самым приводя в движение или нагнетая жидкость, такую как чернила, в эжекторы 28. Увеличенное давление внутри резервуара 356 принудительно подводит уплотнительный элемент 354 к седлу 362, так что уплотнительный элемент 354 функционирует как обратный клапан, закрывая отверстие 360. В некоторых вариантах осуществления, в которых отверстие 360 сообщается с внешней системой 70 подачи жидкости (схематически показанным на фиг. 1 и 3), эта внешняя система 70 также может выдавать дополнительную жидкость через канал или отверстие 360, чтобы она служила в качестве дополнительного источника давления, обуславливающего нагнетание жидкости или чернил к эжекторам 28. В таких вариантах осуществления, дополнительная жидкость, подаваемая через канал или отверстие 360, чтобы способствовать инициированию эжекторов 28, подается под давлением, превышающим давление внутри резервуара 356, чтобы отвести уплотнительный элемент 354 от седла 362 и открыть отверстие 360.
В конце инициирования, камере 342 дают сдуваться с возвратом в состояние, показанное на фиг. 7. В одном варианте осуществления, воздух из камеры 342 снова выпускают в атмосферу (наружу из системы 330). В результате, клапанное устройство, обеспечиваемое рычагом 348, шариком 352 и уплотнительным элементом 354, опять служит в качестве регулятора давления, либо закрывая отверстие 360, как показано на фиг. 7, либо открывая отверстие 360, как показано на фиг. 8, в зависимости от наличия или величины какого-либо противодавления внутри резервуара 356.
Хотя данное изобретение описано со ссылками на возможные варианты осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что в рамках сущности и объема притязаний заявляемого объекта изобретения в его форму и подробности конструкции могут вноситься изменения. Например, хотя различные возможные варианты осуществления могли быть описаны как включающие в себя один или более признаков, обеспечивающих одно или несколько преимуществ, предполагается, что описанные признаки могут быть взаимозаменяемыми друг с другом или - в качестве альтернативы - могут быть объединены друг с другом в описанных возможных вариантах осуществления или других - альтернативных - вариантах осуществления. Поскольку технология осуществления данного изобретения довольно сложна, не все изменения в этой технологии можно предусмотреть заранее. Данное изобретение описано со ссылками на возможные варианты осуществления и изложено в прилагаемой формуле изобретения явно с намерением как можно более широкой его интерпретации. Например, если специально не отмечено иное, то пункты формулы изобретения, где указывается один конкретный элемент, также охватывают множество таких конкретных элементов.
1. Система (30, 330) подачи жидкости, содержащая:
корпус (40, 340), охватывающий резервуар (56, 356) жидкости и имеющий отверстие (60, 360) между резервуаром (56, 356) жидкости и пространством снаружи корпуса (40, 340);
регулируемую камеру (42, 342) внутри резервуара (56, 356) жидкости;
рычаг (48, 348), выполненный с возможностью перемещения в ответ на расширение и сжатие регулируемой камеры (42, 342);
шарик (52, 352) между рычагом (48, 348) и отверстием (60, 360), причем шарик (52, 352) выполнен с возможностью перемещения между первым положением, в котором отверстие (60, 360) уплотнено, и вторым положением, в котором отверстие (60, 360) разуплотнено; и
пружину (50, 350), упруго отклоняющую рычаг (48, 348) к шарику (52, 352) для упругого отклонения шарика (52, 352) в первое положение,
при этом пружина (50, 350) и рычаг (48, 348) вместе выполнены как единое общее тело.
2. Система подачи жидкости по п.1, дополнительно содержащая седло (62) вокруг отверстия (60), причем шарик (52) контактирует с седлом (62) и создает уплотнение около седла (62), когда находится в первом положении.
3. Система подачи жидкости по п.2, в которой по меньшей мере одно из седла (62) и шарика (52) включает в себя гидрофобную поверхность, находящуюся в контакте с другим из седла (62) и шарика (52).
4. Система подачи жидкости по п.1, в которой шарик (52) включает в себя внешнюю поверхность, выполненную из эластомера.
5. Система подачи жидкости по п.1, дополнительно содержащая уплотнительный элемент (154, 354) поперек отверстия (60, 360) между шариком (52, 352) и отверстием (60, 360), причем уплотнительный элемент (154, 354) выполнен с возможностью перемещения в уплотненное положение, когда шарик (52, 352) находится в первом положении, и разуплотненное положение, отстоящее от отверстия (60, 360), когда шарик (52, 352) находится во втором положении.
6. Система подачи жидкости по п.5, в которой по меньшей мере один из уплотнительного элемента (154, 354) и шарика (52, 352) включает в себя гидрофобную поверхность, находящуюся в контакте с другим из уплотнительного элемента (154, 354) и шарика (52, 352).
7. Система подачи жидкости по п.6, в которой по меньшей мере одна из поверхностей вокруг отверстия (60, 360) и уплотнительного элемента (154, 354) включает в себя гидрофобную поверхность, находящуюся в контакте с другой из поверхностей вокруг отверстия (60, 360) и уплотнительного элемента (154, 354).
8. Система подачи жидкости по п.1, в которой рычаг (48, 348) представляет собой по существу неупругий или жесткий стержень или удлиненный элемент, простирающийся через точку поворота (66, 366) и через шарик (52, 352).
9. Система подачи жидкости по п.1 или 8, в которой рычаг (48, 348) выполнен с возможностью перемещения в направлении от отверстия (60, 360) на достаточное расстояние, так что рычаг (48, 348) выполнен с возможностью выхода из контакта с шариком (52, 352).
10. Система подачи жидкости по п.9, в которой рычаг (48, 348) выполнен с возможностью перемещения в направлении от отверстия (60, 360) с противодействием отклонению, вызываемому пружиной (50, 350), в ответ на расширение упругой камеры (42, 342) с регулируемым объемом.
11. Система подачи жидкости по п.9, в которой рычаг (48, 348) выполнен с возможностью поворота вокруг первой точки (66, 366) опоры в направлении от отверстия (60, 360).
12. Система подачи жидкости по п.11, в которой рычаг (48, 348) выполнен с возможностью поворота вокруг второй точки (66, 366) поворота в направлении от отверстия (60, 360), причем первая точка (66, 366) поворота и вторая точка (66, 366) поворота расположены с противоположных сторон от шарика (52, 352).
13. Система подачи жидкости по п.1, в которой рычаг (48, 348) изогнут в направлении к шарику (52, 352), так что участок рычага (48, 348), который контактирует с шариком (52, 352), простирается перпендикулярно направлению отверстия (60, 360).
14. Система подачи жидкости по п.5, в которой корпус (40, 340) содержит направляющую (64, 364), которая направляет перемещение шарика (52, 352) и уплотнительного элемента (154, 354) к отверстию (60, 360) и от него.
15. Система подачи жидкости по п.1, в которой пружина (50, 350) выполнена в виде пары пластинчатых пружин, выполненных как единое общее тело с рычагом (48, 348) и расположенных между корпусом (40, 340) и рычагом (48, 348).
16. Система подачи жидкости по п.1, которая дополнительно сдержит насос (46, 346), сообщающийся с внутренним пространством камеры (42, 342) для избирательного надувания и спускания камеры.
17. Система подачи жидкости, содержащая:
корпус (40, 340), охватывающий резервуар (56, 356) жидкости и имеющий отверстие (60, 360) между резервуаром (56, 356) жидкости и пространством снаружи корпуса (40, 340);
регулируемую камеру (42, 342) внутри резервуара (56, 356) жидкости;
рычаг (48, 348), выполненный с возможностью перемещения в ответ на расширение и сжатие регулируемой камеры (42, 342);
уплотнительный элемент (52, 154, 354) между рычагом (48, 348) и отверстием (60, 360), причем уплотнительный элемент (154, 354) выполнен с возможностью линейного перемещения между первым положением, в котором отверстие (60, 360) уплотнено, и вторым положением, в котором отверстие (60, 360) разуплотнено; и
пружину (50, 350), упруго отклоняющую рычаг (48, 348) к отверстию (60, 360), причем уплотнительный элемент (52, 154, 354) выполнен с возможностью перемещения в первое положение после перемещения рычага (48, 348) в ответ на расширение регулируемой камеры (42, 342),
при этом пружина (50, 350) и рычаг (48, 348) вместе выполнены как единое общее тело.
