УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ В СЕБЯ ПАССИВНЫЙ КЛАПАН
DEVICE FOR GENERATION OF IMAGES, INCLUDING PASSIVE VALVE

Предпосылки создания изобретения
Устройства для формирования изображений, например принтеры, могут использовать формирующую изображение жидкость, например, чернила, поступающие из картриджа для чернил в процессе использования. По мере расходования чернил из картриджа для чернил может оказаться желательным продолжение печати без прерывания. Соответственно, может использоваться второй картридж для чернил. Для определения момента, когда первый картридж для чернил оказывается пустым или почти пустым, можно использовать датчики. Для изоляции картриджа для чернил, который надлежит извлечь, можно использовать активный клапан, такой как ручной клапан, пневматический клапан или электромагнитный клапан. Этим активным клапанам для работы может потребоваться некое внешнее входное воздействие, например, ручная манипуляция, проводимая оператором, или ввод из источника давления воздуха или источника напряжения. Для их работы также могут потребоваться дополнительные схемы и/или программное обеспечение, они могут иметь подвижные части, изнашиваемые со временем, и могут обеспечивать малый проточный канал для потока жидкости. Кроме того, покупка и установка этих активных клапанов в устройстве для формирования изображений могут быть связаны с большими затратами. Соответственно, может оказаться желательным наличие пассивного, экономичного способа изоляции картриджа для чернил, который надлежит извлечь из устройства для формирования изображений без прерывания печати чернилами из другого картриджа для чернил.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схематичная диаграмма потока для двух резервуаров для чернил и двух насосов в возможном варианте осуществления устройства для формирования изображений.
На фиг. 2 представлена схематичная диаграмма потока для двух резервуаров для чернил и одного насоса в возможном варианте осуществления устройства для формирования изображений.
На фиг. 3А и 3В показаны схематичные представления возможного варианта осуществления пассивного клапана в закрытом и открытом положениях, соответственно.
На фиг. 4А и 4В показаны схематичные представления другого возможного варианта осуществления пассивного клапана в закрытом и открытом положениях, соответственно.
На фиг. 5А и 5В показаны схематичные представления еще одного возможного варианта осуществления пассивного клапана в закрытом и открытом положениях, соответственно.
Подробное описание чертежей
На фиг. 1 представлена схематичная диаграмма потока для двух резервуаров для чернил, таких как резервуары 10 и 12 для чернил, и двух насосов 14 и 16 в устройстве 18 для формирования изображений. Устройство 18 для формирования изображений может содержать принтер, такой как струйный принтер, включающий в себя печатающую головку 20 для печати изображения (не показано). Устройство 18 для формирования изображений может дополнительно включать в себя Y-образное соединение 22, которое соединяет печатающую головку 20 с каждым из резервуаров 10 и 12 для чернил. Y-образное соединение 22 может обеспечивать устройству для формирования изображений возможность печати с использованием чернил любого из резервуаров 10 или 12 для чернил.
Каждый из резервуаров 10 или 12 для чернил может содержать источник чернил, содержащий чернила 24. Чернила 24 могут содержать формирующую изображение жидкость любого типа, используемую для печати изображения из печатающей головки 20 устройства 18 для формирования изображений. Насосы 14 и 16 могут представлять собой насос любого типа, такой как шестеренный насос, вращательный насос, перистальтический насос, насос сжатого воздуха, используемый для сжатия гибкого резервуара для чернил, или механическую пружину, такую как подпружиненная пластина, используемую для сжатия гибкого резервуара для чернил, или аналогичное средство. Соответственно, насосы 14 и 16 могут быть расположены в любом месте внутри устройства 18 для формирования изображений, где обеспечивается возможность осуществления перемещения чернил 24 из резервуаров 10 и 12 в печатающую головку 20. Кроме того, каждый из насосов 14 и 16 можно охарактеризовать как устройство, которое прямым или косвенным образом заставляет чернила 24 вытекать из резервуара для чернил. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, каждый из насосов 14 и 16 содержит вращательный насос.
Устройство 18 для формирования изображений дополнительно содержит систему 25 управления потоком чернил, которая может включать в себя первый и второй пассивные клапаны 26 и 28, связанные, соответственно, с каждым из резервуаров 10 и 12. В иллюстрируемом варианте осуществления каждый из пассивных клапанов 26 и 28 представляет собой запорный клапан, включающий в себя отверстие 30, подвижную диафрагму 32 и упорную поверхность 34. Запорный клапан 26 показан в открытом положении, а запорный клапан 29 показан в закрытом положении. Клапан 28 может функционировать так же, как клапан 26. Соответственно, будет описана работа клапана 26.
Во время работы клапан 26 может обеспечить поток жидкости в одном направлении 36 протекания. В принципе, жидкость будет пытаться течь из области высокого давления в область низкого давления. Если давление в области 38 ниже по течению от клапана 26 ниже, чем давление в области 40 выше по течению от этого клапана, то диафрагма 32, которая может быть гибкой мембраной, будет перемещаться жидкостью к упорной поверхности 34, тем самым открывая запорный клапан 26. Тогда жидкость, такая как чернила 24, сможет течь вокруг диафрагмы 32 и упорной поверхности 34 в находящуюся ниже по течению область 38 пониженного давления.
Если давление в области 38 ниже по течению от обратного клапана выше, чем давление в области 40 выше по течению от этого клапана, то диафрагма 32 будет перемещаться жидкостью к отверстию 30 (как показано в закрытом положении клапана 28 на фиг. 1) и вступать в уплотнительный контакт с ним, тем самым закрывая запорный клапан. Тогда можно воспрепятствовать протеканию жидкости, такой как чернила 24, к расположенной выше по течению области 40 или предотвратить это протекание. Следовательно, запорные клапаны 26 и 28 можно назвать однонаправленными гидрораспределителями.
Каждый из запорных клапанов можно также назвать пассивным клапаном, потому что условия давления внутри системы, которые могут быть непрерывно изменяющимися, могут обуславливать переход клапана между открытым и закрытым положениями без ручного вмешательства оператора. Запорные клапаны обычно проще и дешевле в изготовлении, чем активные клапаны, и надежнее благодаря своей механической простоте, и для их работы обычно не используется дополнительная управляющая электроника. Эти преимущества обеспечивают систему управления потоками, которая является недорогой, надежной и автономной.
Ниже со ссылками на фиг. 1 описана работа согласно одному варианту осуществления устройства 18 для формирования изображений. Насосы 14 и 16 могут работать совместно с запорными клапанами 26 и 28, позволяя устройству 18 для формирования изображений осуществлять печать с использованием одного резервуара для чернил и с возможностью извлечения повторного наполнения и повторной установки другого резервуара для чернил в устройство для формирования изображений. В одном режиме работы насос 16 может приводиться в действие в обратном направлении, заставляя чернила 24 течь в направлении 42 вверх по течению к запорному клапану 28, тем самым закрывая запорный клапан 28 и изолируя второй резервуар 12 от печатающей головки 20 и первого резервуара 10. В течение всего времени, когда насос 16 приводится в действие в обратном направлении, запорный клапан 28 может оставаться закрытым. Это обеспечит возможность извлечения второго резервуара 12 для чернил из устройства 18 для формирования изображений повторно наполнить чернилами, а затем повторно установить в устройство 18 для формирования изображений и ввести в гидравлическое сообщение с печатающей головкой 20. Насос 16 может оставаться работающим в обратном направлении, так что печатающая головка 20 будет продолжать печатать чернилами, подаваемыми только из первого резервуара 10 в то время, когда резервуар 12 извлечен.
Чернила из первого резервуара 10 могут течь в печатающую головку 20 за счет работы насоса 14 в прямом направлении. Если резервуар 10 для чернил оказывается пустым или почти пустым, что может указываться датчиком 44 на резервуаре 10 для чернил контроллеру 46, то насос 14 может работать в обратном направлении под управлением контроллера 46. Это может заставить чернила 24 течь в направлении вверх по течению к первому запорному клапану 26, что приведет к закрыванию запорного клапана 46, а значит - и к изоляции резервуара 10 для чернил от резервуара 12 для чернил и печатающей головки 20. После этого контроллер 48 может включить насос 16 в прямом направлении, что может заставить чернила течь в направлении вниз по течению от второго резервуара 12 для чернил, тем самым открывая запорный клапан 28. Затем можно извлечь первый резервуар 10 для чернил из устройства 18 для формирования изображений, повторно наполнить чернилами, а потом повторно установить в устройство 18 для формирования изображений и ввести в гидравлическое сообщение с печатающей головкой 20. Насос 14 может оставаться работающим в обратном направлении, так что печатающая головка 20 будет продолжать печатать чернилами, подаваемыми только из второго резервуара 12. Когда датчик 50 на втором резервуаре 12 для чернил обнаруживает, что резервуар 12 для чернил пуст или почти пуст, процесс можно повторить со вторым резервуаром 12 для чернил, изолированным от системы, а чернила для формирования изображений печатающей головкой 20 брать из первого резервуара 10.
Поскольку устройство 18 для формирования изображений может продолжать печать во время извлечения одного из резервуаров для чернил, это устройство для формирования изображений может печатать в течение бесконечно большого количества времени. Соответственно, устройство 18 для формирования изображений можно назвать имеющим избыточный или бесконечно большой источник чернил, потому что, когда один резервуар для чернил опустошается, устройство для формирования изображений может печатать чернилами из другого резервуара при условии, что резервуары для чернил постоянно заменяются или повторно наполняются, когда они становятся пустыми.
В другом варианте осуществления устройство 18 для формирования изображений может включать в себя три или более резервуаров для чернил, каждый из которых связан с запорным клапаном, насосом, датчиком и контроллером. В другом варианте осуществления один контроллер может управлять каждым из насосов. В еще одном варианте осуществления картридж для чернил, который извлечен, можно не наполнять повторно, а заменить в устройстве 18 для формирования изображения новым, наполненным картриджем для чернил, при этом старый - пустой - картридж для чернил можно утилизировать.
Согласно фиг.1 в другом режиме работы насос 14 может работать в прямом направлении для перекачивания чернил из первого резервуара 10. Насос 16 может оставаться невключенным. Работа насоса 14 заставит чернила течь в направлении 42 вверх по течению к запорному клапану 28, тем самым закрывая этот запорный клапан. Поэтому второй резервуар 12 для чернил оказывается изолированным от первого резервуара 10 и печатающей головки 20, так что второй резервуар 12 для чернил можно извлечь, повторно наполнить и установить, не прерывая печать посредством печатающей головки 20. Аналогичным образом, насос 16 может работать в прямом направлении, перекачивая чернила из второго резервуара 12. Насос 14 может оставаться невключенным. Работа насоса 16 заставит чернила течь в направлении вверх по течению к запорному клапану 26, тем самым закрывая этот запорный клапан. Поэтому первый резервуар 10 для чернил оказывается изолированным от второго резервуара 12 и печатающей головки 20, так что первый резервуар 10 для чернил можно извлечь, повторно наполнить и установить, не прерывая печать посредством печатающей головки 20. Этот способ работы не предусматривает использование обратного направления действия перекачивания и поэтому позволяет использовать самые разные насосы.
На фиг. 2 представлена схематичная диаграмма, иллюстрирующая другой вариант осуществления устройства 18 для формирования изображений, включающего в себя два резервуара 10 и 12 для чернил и один насос 14. Насос 14 может содержать воздушный компрессор, который может быть оперативно соединен с каждым из резервуаров 10 и 12 для чернил. Каждый из резервуаров 10 и 12 для чернил может включать в себя гибкий пакет 54 и 56, соответственно, наполненный формирующей изображение жидкостью, такой как чернила 24. Каждый резервуар может также включать в себя пластину 58 и 60, соответственно, установленную с возможностью перемещения относительно гибких пакетов 54 и 56 и соединенную с распределительной коробкой 62 через посредство нагнетательных воздуховодов 64 и 66, соответственно. Распределительная коробка 62 может быть соединена с насосом 14. Распределительной коробкой 62 может управлять контроллер 46, который может быть соединен с датчиками 44 и 50, соответственно, на резервуарах 10 и 12 для чернил. Контроллер 46 может обеспечивать работу распределительной коробки 62 таким образом, что насос 14 сможет избирательно нагнетать давление на одну из пластин 58 или 60, выжимая чернила из одного из гибких пакетов 54 и 56, соответственно, в ответ на показание, получаемое с помощью датчика 40 и/или 50.
Ниже описана работа в варианте осуществления согласно фиг. 2. Датчик 50 может указывать контроллеру 46, что второй гибкий пакет 56 второго резервуара 12 для чернил пуст. Затем контроллер 46 может обеспечивать работу распределительной коробки 62 таким образом, что будет активирован насос 14 и откроется нагнетательный воздуховод 64, идущий к пластине 58 в первом резервуаре 10 для чернил. Давление воздуха на пластину 58 может вызывать сжатие пакета 54 этой пластиной, тем самым заставляя чернила течь в направлении 36 вниз по течению через открытый первый запорный клапан 26 к печатающей головке 20. Этот поток также будет направляться вокруг Y-образного соединения 22 в направлении 42 вверх по течению ко второму запорному клапану 28, тем самым закрывая второй запорный клапан 28. Соответственно, пакет 56 второго резервуара 12 для чернил изолируется закрытым запорным клапаном 28 от печатающей головки 20 и первого резервуара 10 для чернил. После этого второй резервуар 12 для чернил можно извлечь, повторно наполнить и повторно установить внутри устройства 18 для формирования изображений, а печатающая головка 20 при этом будет печатать непрерывно без прерываний и потерь давления.
Когда первый пакет 54 пуст или почти пуст, датчик 44 может указать такое состояние контроллеру 46. После этого контроллер 46 может обеспечивать работу распределительной коробки 62 таким образом, что будет активирован насос 14 и откроется нагнетательный воздуховод 66, идущий к пластине 60 в первом резервуаре 12 для чернил. Давление воздуха на пластину 60 может вызывать сжатие пакета 56 этой пластиной, тем самым заставляя чернила течь в направлении 36 вниз по течению через открытый второй запорный клапан 28 к печатающей головке 20. Этот поток также будет направляться вокруг Y-образного соединения 22 в направлении вверх по течению к первому запорному клапану 26, тем самым закрывая первый запорный клапан 26. Соответственно, пакет 58 первого резервуара 10 для чернил изолируется закрытым запорным клапаном 26 от печатающей головки 20 и второго резервуара 12 для чернил. После этого первый резервуар 12 для чернил можно извлечь, повторно наполнить и повторно установить внутри устройства 18 для формирования изображений, а печатающая головка 20 при этом будет печатать непрерывно, без прерываний и потерь давления.
В другом варианте осуществления устройство 18 для формирования изображений может включать в себя три или более резервуаров для чернил, каждый из которых связан с запорным клапаном, датчиком и контроллером. Насос может быть соединен с этими тремя или более резервуарами соответствующим нагнетательным воздуховодом, при этом возможно одновременное нагнетание давления в одном или нескольких резервуарах, что приводит к закрыванию соответствующих запорных клапанов, ведущих к резервуарам, где давление не повышено.
На фиг. 3А и 3В показаны схематичные представления другого варианта осуществления пассивного клапана 26 в закрытом и открытом положениях, соответственно. В этом варианте осуществления клапан 26 включает в себя два гибких «утконоса» 80 и 82, которые смыкаются под давлением обратного потока 84 (фиг. 3А) и открываются под действием прямого потока 86 (фиг. 3В).
На фиг. 4А и 4В показаны схематичные представления другого варианта осуществления пассивного клапана 26 в закрытом и открытом положениях, соответственно. В этом варианте осуществления клапан 26 включает в себя плунжер 90, нагруженный пружиной 88, который закрывает этот клапан под давлением обратного потока 84 (фиг. 4А) и открывает его под действием прямого потока 86 (фиг. 4В).
На фиг. 5А и 5В показаны схематичные представления еще одного возможного варианта изображения еще одного возможного варианта осуществления пассивного клапана 26 в закрытом и открытом положениях, соответственно. В этом варианте осуществления клапан 26 включает в себя диафрагму 92, нагруженную пружиной 88 и закрывающую этот клапан под давлением обратного потока 84 (фиг. 5А) и открывающей его под действием прямого потока 86 (фиг. 5В). В этом варианте осуществления диафрагма 92 может деформироваться давлением прямого потока 86. Соответственно, относительно высокое давление прямого потока можно использовать для открывания диафрагмы 92. В этом варианте осуществления клапан 26 может сообщаться с атмосферой в месте расположения пружины 88.
Могут использоваться изменения и модификации описанных принципов, находящиеся в рамках объема притязаний нижеследующей формулы изобретения.