流體輸送器、流體灌裝裝置和流體輸送方法

專利名稱：流體輸送器、流體灌裝裝置和流體輸送方法
技術領域：
本發明涉及輸送具有流動性的物質如粉末的流體輸送器、具有流體輸送器的流體灌裝裝置以及輸送流體的方法。
背景技術：
通常，電子照相成像中使用的墨粉通過墨粉灌裝裝置灌裝在墨粉容器中，并且墨粉容器設置在成像裝置中。在墨粉灌裝裝置中，當墨粉輸送裝置從包括墨粉的墨粉筐輸送墨粉用于灌裝至墨粉容器時，已知旋轉螺旋輸送元件的螺旋方法。但是，在使用螺旋方法的墨粉輸送裝置中，墨粉受到與旋轉輸送元件的摩擦造成的應力并可能使質量劣化。日本專利號4335216公開了墨粉輸送器，其供應空氣至墨粉筐中的墨粉以具有更高的流動性，并通過往復式泵輸送墨粉至墨粉容器。往復式泵包括體積變化部件，當往復元 件作往復運動時體積變化部件改變其體積。往復式泵使體積變化部件膨脹一定體積，以從墨粉筐引入墨粉并壓縮其體積以用壓力將引入的墨粉輸送至墨粉容器。因此，往復式泵防止墨粉由于旋轉方法中輸送元件的摩擦而劣化。但是，使用常規往復式泵的墨粉灌裝裝置具有灌裝在墨粉容器中墨粉的量方面非常不均勻的問題。這具有下列原因。當關閉時，往復式泵不迅速停止輸送墨粉而是輸送少量墨粉。因此，使用往復式泵的墨粉灌裝裝置包括稱量墨粉容器的稱，并且當稱量到重量比用期望量的墨粉灌裝的墨粉容器的重量稍輕時墨粉灌裝裝置就停止往復式泵。當完全壓縮的體積變化部件被膨脹并再次被完全壓縮的周期是一個循環時，常規的往復式泵具有在一個往復運動循環中膨脹和壓縮體積變化部件的體積的相同時間。僅當體積變化部件被壓縮時，墨粉被進料至墨粉容器，這是輸送墨粉至墨粉容器的時間不長于循環的一半的原因。考慮每次墨粉的輸送量更短地從一個循環時間分配，當輸送墨粉至墨粉容器的時間不長于循環的一半時，在循環期間墨粉輸送量的峰值大于其平均值。根據循環期間關閉的時機，常規往復式泵在關閉后具有進料墨粉量非常不均勻的問題。具體地，當就在墨粉的輸送量具有峰值之前關閉泵時，峰值量的墨粉被進料并且相當大量的墨粉被灌裝在墨粉容器中。同時，當體積變化部件的體積膨脹的時候或就在體積變化部件的體積膨脹之前關閉泵時，在關閉泵之后幾乎沒有墨粉進料。因此，相當大量的墨粉被灌裝在墨粉容器中，或在關閉泵之后幾乎沒有墨粉進料，并且灌裝在墨粉容器中的墨粉量在灌裝過程之后具有非常不均勻的問題。為了防止灌裝在墨粉容器中的墨粉量的不均勻，需要的墨粉輸送裝置是這樣的其使用往復運動，并且在循環期間墨粉輸送量的峰值和其平均值之間具有小的差異。進一步，當循環期間墨粉輸送量的峰值小于其平均值時，可減小對墨粉和形成墨粉輸送裝置的每個元件的應力。防止灌裝裝置中灌裝量的不均勻以及對流體和形成輸送裝置的每個元件的應力的物體不限于墨粉輸送裝置。因此，不僅是墨粉輸送裝置而且是輸送其他流體比如除了墨粉之外的粉末、液體和氣體的裝置優選地在循環期間輸送量的峰值和其平均值之間具有小的差異。
因為這些原因，存在對如此輸送流體的流體輸送器的需要，所述流體輸送器使用往復運動，并在往復運動循環期間防止流體輸送量的平均值和其峰值之間的差異。

發明內容
因此，本發明的一個目的是提供輸送流體的流體輸送器，其使用往復運動，并在往復運動循環期間防止流體輸送量的平均值和其峰值之間的差異。本發明的另一個目的是提供使用流體輸送器的流體灌裝裝置。本發明的進一步目的是提供輸送流體的方法。本發明的這些和其他目的，已經被流體輸送器的發現單獨地或共同地滿足，所述流體輸送器包括
體積變化部件； 往復元件，其配置為往復運動以使體積變化部件的體積膨脹以從輸送方向的上游側汲取流體并壓縮其體積以用壓力將汲取的流體輸送至其下游側；和驅動控制器，其配置為控制往復元件的往復運動以便壓縮體積變化部件的體積的時間比使其體積膨脹的時間長。當結合附圖考慮本發明優選實施方式的以下描述時，本發明的這些和其他目的、特征和優點將變得顯而易見。附圖簡述當結合附圖考慮時，從詳細說明本發明的各種其他目的、特征和伴隨的優點將被更充分地認識并且變得更好理解，貫穿附圖相同的參考字符表示相同的對應部分，其中圖I是圖解本發明的墨粉灌裝裝置的示意圖；圖2A、2B和2C分別是圖解本發明隔膜泵(bellows pump)的示意性正視圖、頂視圖和側視圖；圖3是圖解包括在本發明隔膜泵中的凸輪的放大圖；圖4A和4B分別是圖解常規隔膜泵的示意性正視圖和側視圖；圖5是圖解包括在常規隔膜泵中的凸輪的放大圖；圖6是包括在本發明隔膜泵中的凸輪的凸輪圖；圖7是包括在常規隔膜泵中的凸輪的凸輪圖；圖8是顯示粉末排出速度和本發明隔膜泵的旋轉角之間關系的圖；圖9是顯示粉末排出速度和常規隔膜泵的旋轉角之間關系的圖；

圖10是顯示當波紋管(bellows)多處放置時粉末排出速度和本發明隔膜泵的旋轉角之間關系的圖；和圖11是顯示當波紋管多處放置時粉末排出速度和常規隔膜泵旋轉角之間關系的圖。發明詳述本發明提供輸送流體的流體輸送器，其使用往復運動并在往復運動循環期間防止流體輸送量的平均值和其峰值之間的差異。更具體地，本發明涉及流體輸送器，其包括體積變化部件；
往復元件，其配置為往復運動以使體積變化部件的體積膨脹以從輸送方向的上游側汲取流體并壓縮其體積以用壓力將汲取的流體輸送至其下游側；和驅動控制器，其配置為控制往復元件的往復運動以便壓縮體積變化部件體積的時間比使其體積膨脹的時間長。在下文中，解釋作為本發明流體輸送器的隔膜泵100的實施方式。圖I是圖解包括本發明隔膜泵100的墨粉灌裝裝置500的示意圖。墨粉灌裝裝置500從儲存墨粉T的墨粉筐10的底部沿箭頭A的方向供應空氣以使墨粉T流化，并通過隔膜泵100用流化的墨粉T以具體的量灌裝墨粉容器20。圖2A、2B和2C分別是圖解包括在墨粉灌裝裝置500中的隔膜泵100的示意性正視圖、頂視圖和側視圖。
墨粉筐10形成墨粉流化部分，其從筐底部11吸收空氣以流化存儲在其中的墨粉T。隔膜泵100壓縮波紋管101并使波紋管101膨脹螺旋進入閥組140，以將來自墨粉筐10的墨粉T沿一個方向經過兩個鴨嘴閥110和120輸送至墨粉容器20。稱量灌裝在墨粉容器20中的墨粉T的稱21位于放置墨粉容器20的位置以形成墨粉稱。墨粉管10在管底部11具有過濾器，其具有開孔比墨粉T的顆粒直徑小，空氣通過開孔被供給進入其中以使墨粉流化。隔膜泵100從墨粉筐10沿圖I中箭頭B的方向汲取流化的墨粉T，并將墨粉T沿箭頭C的方向輸送至墨粉容器20。墨粉稱通過稱21稱量輸送至墨粉容器20的墨粉。基于稱量結果，未圖解的控制器停止隔膜泵100以用預定量的墨粉T灌裝墨粉容器20。隔膜泵100包括兩個鴨嘴閥作為止回閥以將墨粉T沿一個方向輸送，即，在汲取側的第一鴨嘴閥Iio和在排出側的第二鴨嘴閥120，并膨脹和壓縮波紋管101以汲取和排出。凸輪130位于作為旋轉軸的凸輪軸131上，并且具有凸輪從動件133——由凸輪130驅動一的杠桿102傳動垂直往復運動至連接桿104以升高和落下以使波紋管101膨脹和壓縮。杠桿102的凸輪從動件133所在的側面末端被壓縮彈簧134向下壓，并且凸輪從動件133持續地接觸凸輪130的圓周表面。墨粉灌裝裝置500通過未圖解的驅動器比如馬達使凸輪軸131旋轉以進行灌裝以及停止旋轉凸輪軸131以停止灌裝。凸輪從動件133沿著它的軸向方向被固定在杠桿102的末端，并且連接桿104與其另一端連接，以連接隨其的波紋管101。波紋管101的往復元件105被固定在連接桿104的下端，并且其上端通過可轉向連接元件106與杠桿102可轉向地連接。杠桿102可圍繞杠桿轉向軸103轉動，并且連接桿104傳動杠桿102的轉向運動至往復元件105作為垂直往復運動。波紋管101具有往復元件105固定在其上的伸縮管的結構。當往復元件105下降時，伸縮管收縮并且它的內部體積收縮以進行壓縮。當往復元件105上升時，伸縮管膨脹并且它的內部體積膨脹以進行膨脹。凸輪130旋轉以改變從凸輪軸131的中心至凸輪130圓周表面上凸輪從動件133接觸的點的距離。當距離增加時，凸輪從動件133相對于凸輪軸131被向上推起，并且通過連接桿104跨過杠桿轉向軸103與杠桿102的一端連接的往復元件105被向下推并下降。當距離減少時，杠桿102在其側面的一端一凸輪從動件位于此處一被壓縮彈簧134向下推，并且往復元件105上升。當凸輪130旋轉以增加從凸輪軸131的中心至凸輪130圓周表面上凸輪從動件133接觸的點的距離時，往復元件105下降，以壓縮波紋管101。當螺旋進入其中時，與波紋管101連接的閥組140的空間壓力增加。接著，第一鴨嘴閥110在汲取側的一端被阻擋并且具有汲取側輸送管12的管道被關閉。接著，第二鴨嘴閥120在排出側的一端被向外推以打開，并且波紋管101中的墨粉T被排出至排出側輸送管22。當凸輪130旋轉以減少從凸輪軸131的中心至凸輪130圓周表面上凸輪從動件133接觸的點的距離時，往復元件105上升，并且波紋管101膨脹以減少閥組140的空間。接著，第二鴨嘴閥120在排出側的一端被向內拉以被關閉，并且墨粉T從汲取側輸送管12的管道被汲取進入波紋管101。為了用墨粉精確灌裝墨粉容器20，要求在隔膜泵100的壓縮過程中排出速度變化 小，以改進墨粉灌裝裝置500的灌裝精確性。進一步，為了防止墨粉劣化，要求當通過墨粉灌裝裝置500灌裝時防止對墨粉的應力。如上面所提到的，本發明的墨粉灌裝裝置500具有在墨粉T中混合氣體成為被流化的粉末的機構并使用在汲取側和排出側具有止回閥比如鴨嘴閥的隔膜泵100。接著，灌裝在墨粉容器20中的墨粉T被稱重，并且停止隔膜泵100被停止以用具體量的墨粉T灌裝墨粉容器20。進一步，在墨粉灌裝裝置500中，傳動往復運動至隔膜泵100的波紋管101的凸輪130具有一定的形狀，以便凸輪130的旋轉角包括的分配至波紋管101的壓縮操作的角(壓縮側角)比分配至膨脹運動的角(膨脹側角)大，并且使壓縮速度恒定。解釋隔膜泵100的凸輪130。圖3是圖解凸輪130的放大圖。當隔膜泵100驅動時凸輪軸131旋轉，以使凸輪130沿圖3中箭頭D的方向逆時針旋轉。當凸輪從動件133接觸圖3中角α區域的圓周表面時，從凸輪軸131的中心131ρ至Ij凸輪130圓周表面上凸輪從動件133接觸的點的距離r增力口。在下文中，角α稱作壓縮側分配角α。當凸輪130旋轉，而凸輪從動件133接觸圖3中角β區域的圓周表面時，從凸輪軸131的中心131ρ到凸輪130圓周表面上凸輪從動件133接觸的點的距離r減少。在下文中，角β稱作膨脹側分配角β。如圖3顯示，凸輪130具有充分大于膨脹側分配角β的壓縮側分配角α。當凸輪130沿箭頭D的方向旋轉，而凸輪從動件133以壓縮側角α接觸圓周表面時，距離r大體上與轉速成正比地增加。因為距離r大體上與轉速成正比地增加，當凸輪130以恒定速度旋轉，而凸輪從動件133以壓縮側角α接觸圓周表面時，距離r大體上以恒定速度增加。因此，凸輪從動件133以恒定速度上升，往復元件105通過杠桿102以恒定速度下降，并且波紋管101的體積以恒定速度減少。結果，在壓縮操作中，波紋管101中的墨粉T以恒定速度排出至排出側輸送管22。解釋使用常規墨粉灌裝裝置的墨粉輸送方法。其具體例子包括螺旋方法(augermethods)、管方法(tube methods)、流體壓力方法(fluid pressure methods)、流體下落方法(fluid drop methods)、隔膜泵方法(bellows pump methods)等。尤其，已知流體壓力方法、流體下落方法和隔膜泵方法增加墨粉的流動性以使其容易輸送墨粉并防止對其的應力。
日本專利號4335216公開了包括墨粉汲取機構的墨粉灌裝裝置，該裝置由作為往復式泵的隔膜泵和粉末狀墨粉空氣供給裝置組成。墨粉灌裝裝置向包括待流化粉末狀墨粉的墨粉筐供應空氣，并通過隔膜泵汲取流化墨粉，將粉末狀墨粉從墨粉筐輸送至墨粉容器。當輸送時隔膜泵防止對粉末狀墨粉的應力。日本專利號4335216中公開的墨粉灌裝裝置與墨粉灌裝裝置500類似，在于隔膜泵用作墨粉輸送裝置。但是，常規隔膜泵有大的脈動(pulsation),并且當具體量的墨粉被灌裝在墨粉容器比如墨粉瓶中時，灌裝在墨粉容器中墨粉的量根據停止隔膜泵的時機大幅度改變。日本公開的未審查的申請號2008-075534使用導螺桿傳動往復運動至波紋管，并向前和向后旋轉驅動馬達以拉長和收縮波紋管，以輸送流體。導螺桿能夠以恒定速度拉長和收縮波紋管，以便以恒定速度排出墨粉。但是，當以相同的速度向前和向后旋轉驅動馬達時，灌裝的墨粉的量也根據停止隔膜泵的時機大幅度改變。圖4A和4B分別是圖解常規隔膜泵100的示意性正視圖和側視圖。圖5是圖解包括在常規隔膜泵100中的凸輪130的放大圖。 常規隔膜泵100使用偏心凸輪作為壓縮和膨脹波紋管101的凸輪130，如圖4和5顯示。偏心凸輪是圓盤，其具有以偏心量W穿透遠離其中心的點的凸輪軸。在圖4的常規隔膜泵100中，連接桿104的上端是凸輪從動件133，并且偏心凸輪直接傳動垂直往復運動至連接桿104。偏心凸輪具有雙側環(bilateral circle)形狀。因此，增加從中心131p到凸輪130的圓周表面上凸輪從動件133接觸的點的距離r的壓縮側分配角α和減少距離r的膨脹側分配角β的比是1/1。距離r和旋轉角Θ之間的關系近似為具有下式的單弦曲線(single chordcurve)r=R0_Wcos θ其中Rq是圓盤的半徑，W是偏心量。比較圖3與圖5，圖5中的常規凸輪130具有彼此相等的壓縮側分配角α和膨脹側分配角β，并且圖3中本發明具有充分更大的凸輪130的壓縮側分配角α。因此，當凸輪130具有相同的轉速時，當凸輪130旋轉一次，凸輪從動件133以壓縮側分配角α接觸本發明凸輪130的圓周表面的時間比常規凸輪130的長。每單位時
間-其是凸輪130旋轉一次的時間的較短部分時間(divisional time)-的排出峰量
可小于凸輪130旋轉一次的每單位時間平均值。限制排出峰量以比常規隔膜泵更穩定地進行排出操作。在圖2的隔膜泵100中，拉長和收縮波紋管101的凸輪130具有分配壓縮側比膨脹側長的形狀。因此，往復運動的一個循環時間是相同的，并且當往復運動的每一個循環時間的墨粉輸送量相同時，壓縮速度可比當使用常規偏心凸輪時降低，并且每單位時間通過波紋管101的壓縮供應的墨粉T的排出量可被減少。進一步，壓縮速度近似恒定。當停止隔膜泵100的未圖解的凸輪軸驅動馬達時，當灌裝期望量的墨粉時，直至停止灌裝墨粉T時，供應的墨粉T的量變化較少。因此，其灌裝在墨粉容器20中的量較少不均勻。進一步，由于較低的壓縮速度，對墨粉T的應力比使用偏心凸輪時更加降低。如圖2顯示，隔膜泵100的多處放置(multiply-located)的波紋管101增加每次輸送量并使每次排出量平均化(average)。未圖解的凸輪軸驅動馬達驅動凸輪軸131，并且多個(在該實施方式中是4個)凸輪130位于凸輪軸131上。當360[° ]被其數量(在該實施方式中是4個)相除時，凸輪130位于相位差處。圖6是顯示旋轉角Θ和到包括在本發明的隔膜泵100中的凸輪130的外圓周的距離r之間關系的凸輪圖。當旋轉角Θ在壓縮側分配角α內時，旋轉角Θ和距離r之間的關系線性上升。因為在Θ方向壓縮側分配角α比膨脹側分配角β長，當轉速恒定時，壓縮波紋管101體積的壓縮過程的時間比膨脹其體積的膨脹過程時間長。圖7是顯示旋轉角Θ和到包括在圖4和5中常規隔膜泵100中的凸輪130的外圓周的距離r之間關系的凸輪圖。如圖5顯示，常規例子凸輪圖近似是具有下式的單弦曲線 T=R0-Wcos Θ其中Rtl是圓盤的半徑，W是偏心量。因為在Θ方向壓縮側分配角α和膨脹側分配角β長度相同，當轉速恒定時，壓縮波紋管101的體積的壓縮過程的時間和膨脹其體積的膨脹過程的時間具有相同長度。圖8是顯示每單位時間墨粉T排出速度(在下文中稱作粉末排出速度)和本發明隔膜泵100的旋轉角Θ之間關系的圖。凸輪圖中在凸輪曲線線性增加的壓縮過程中，波紋管101以幾乎恒定的速度減少體積，以便以幾乎恒定的速度排出墨粉Τ。在膨脹過程中，第二鴨嘴閥120關閉管道，排出側輸送管22僅汲取墨粉Τ。圖9是顯示圖4和5中常規隔膜泵100的粉末排出速度和旋轉角Θ之間關系的圖。因為常規隔膜泵100被進行單弦運動的偏心凸輪向下推，通過收縮隔膜泵100推出的粉末的排出量具有單弦的形狀并周期性變化。在膨脹過程中，第二鴨嘴閥120關閉管道，排出側輸送管22僅汲取墨粉Τ。壓縮過程與膨脹過程的時間比是1/1，排出速度的最大值大于圖8中本發明隔膜泵100的排出速度最大值。因此，常規隔膜泵100具有大的脈動。相比之下，本發明的隔膜泵100的峰值排出速度比常規泵低并且可以以較小的脈動輸送粉末。當隔膜泵100作為圖I中的墨粉灌裝裝置500用于灌裝墨粉時，當灌裝的墨粉量通過稱21稱量接近目標值時，從未圖解的凸輪軸驅動馬達停止直到墨粉T完全停止排出需要時間。根據凸輪130的旋轉角Θ具有不均勻排出速度的常規隔膜泵100具有不均勻排出的墨粉量，因為凸輪軸驅動馬達根據停止凸輪軸驅動馬達的時機而停止。相反，具有較少不均勻排出速度的本發明的隔膜泵100防止不均勻排出的墨粉量，因為凸輪軸驅動馬達停止。當壓縮時，墨粉T密度增加并且易遭受應力，并且排出的時間可被延長，峰值排出速度可被降低，這對于具有低軟化點的產品是有效的。由于壓縮被釋放產生反作用力(reactive force)的膨脹過程可汲取墨粉，而不損害墨粉，即使在較短時間內。圖10是顯示當波紋管101被多處放置時本發明的隔膜泵100的粉末排出速度和旋轉角Θ之間關系的圖。當4個凸輪130位于90[° ]相位差——360[° ]的四分之一——時，在圖10中顯示每個相位(第一至第四相位)的粉末排出速度和旋轉角Θ之間的關系。通過每個相位輸送的墨粉T的綜合排出速度和旋轉角θ具有如圖10所示的關系，在所有旋轉角θ可以以較少的脈動排出墨粉T。當使用本發明的隔膜泵100時，墨粉灌裝裝置500可用墨粉精確地灌裝墨粉容器20。圖11是顯示當波紋管101被多處放置時常規隔膜泵100的粉末排出速度和旋轉角Θ之間關系的圖。當4個凸輪130位于90[° ]相位差——360[° ]的四分之一——時，在圖11中顯示每個相位(第一至第四相位)的粉末排出速度和旋轉角Θ之間的關系。通過每個相 位輸送的墨粉T的綜合排出速度和旋轉角θ具有如圖11所示的關系，并且具有峰值排出速度的脈動出現在4個點。當使用常規隔膜泵100時，墨粉灌裝裝置500不能用墨粉精確灌裝墨粉容器20，因為排出的墨粉T的量變化直到墨粉T完全停止排出。常規隔膜泵100有4個點一在此發生具有峰值排出速度的脈動，即使當4個波紋管101的壓縮和膨脹相位移位(shifted)時。但是，在一個往復運動的循環期間流體輸送量的平均值與其峰值之間的差異與具有一個波紋管101的隔膜泵相比可減小更多，如圖11顯示。本發明人通過墨粉灌裝裝置500用450 [g]墨粉灌裝墨粉容器20。常規隔膜泵100的標準偏差為O. 950 [g]而本發明的隔膜泵100的標準偏差為O. 584 [g]。上面提到的本發明的流體輸送器是隔膜泵，但不限于此。也可使用其他往復式泵比如隔板泵，只要它們由于往復運動而具有體積變化部件。作為本發明流體輸送器的隔膜泵100包括波紋管101，其是體積變化部件，由于往復元件105的往復運動而改變其體積。波紋管101膨脹其體積，以從墨粉筐10中沿輸送方向在上游側汲取流體墨粉T，并壓縮其體積，以用壓力沿輸送方向往下游輸送汲取的墨粉T。在隔膜泵100中，如圖I和2顯示，圖3中的凸輪130等作為驅動控制器控制往復元件105的往復運動，以便壓縮波紋管101的體積的時間比膨脹其體積的時間長。圖3中的凸輪130可增加每一個壓縮和膨脹波紋管101的循環用壓力輸送墨粉T的時間。當每一個循環的墨粉T的輸送量相同時，每次墨粉T的輸送量和其峰值可被控制，因為用壓力輸送墨粉T的時間長。當每一個循環墨粉T的輸送量和一個循環的時間相同時,每一個循環墨粉T輸送量的平均值相同。因此，控制墨粉T輸送量的峰值以控制一個往復運動循環期間墨粉T輸送量的平均值和其輸送量的峰值之間的差異。因此，當停止隔膜泵100的未圖解的凸輪軸驅動馬達時，根據其時機直到停止灌裝墨粉從波紋管101供應的墨粉T的不均勻量變少。因此，灌裝在墨粉容器20中墨粉T的量變化較小。圖I和2中的隔膜泵100的驅動控制器包括未圖解的作為旋轉驅動源的凸輪軸驅動馬達、凸輪130、凸輪從動件133、杠桿102和連接桿104。通過來自凸輪軸驅動馬達的驅動傳動旋轉凸輪130，并且從旋轉軸至凸輪圓周表面的距離根據圓周表面上的位置變化。凸輪從動件133接觸凸輪130的圓周表面，并被支撐以便不沿凸輪130的旋轉方向輸送，并且當凸輪130旋轉時圓周表面上的接觸點變化，每當凸輪130旋轉一次，該接觸點向前和向后往復運動一次。杠桿102和連接桿104是往復傳動元件，其傳動凸輪從動件133的往復運動至往復元件105。凸輪130包括在旋轉方向上形成壓縮側分配角α和膨脹側分配角β的區域。當凸輪130的旋轉角在壓縮側分配角α范圍內時，從旋轉軸至圓周表面的距離與旋轉角的增加成比例變大，并且凸輪130傳動運動至往復元件105以壓縮波紋管101的體積。當凸輪130的旋轉角在膨脹側分配角β范圍內時，從旋轉軸至圓周表面的距離與旋轉角的增加成比例變小，并且凸輪130傳動運動至往復元件105以使波紋管101的體積膨脹。凸輪130的壓縮側分配角α大于其膨脹側分配角β。因為這樣，可使用控制往復元件105的往復運動的驅動控制器，以便壓縮波紋管101體積的時間比使其體積膨脹的時間長。驅動控制器不限于此。如日本公開的未審查的申請號2008-075534中所公開的，當導螺桿壓縮和膨脹波紋管時，馬達在向前和向后旋轉時可具有不同的轉速以便波紋管的膨脹時間比其壓縮時間長。 圖I和2中的隔膜泵100包括壓縮彈簧134，其將凸輪從動件133壓向凸輪130的圓周表面以便凸輪從動件133以膨脹側分配角β隨其圓周表面而動(follow)。這是驅動控制器傳動凸輪130的旋轉作為凸輪從動件133的往復運動的原因。本發明的隔膜泵100的凸輪130優選地以從20至90rpm旋轉。當小于20rpm時，因為墨粉顆粒間的空氣抽出(deflate)，墨粉T的流動性可能被破壞。當墨粉T的流動性破壞時，墨粉引起波紋管101和排出側輸送管22內部堵塞。當快于90rpm時，墨粉T受到更多的應力而聚集。如圖2顯示，隔膜泵100由多個平行放置的往復元件105和波紋管101組成，并且為輸送方向上游側的流動路徑的汲取側輸送管12和為輸送方向下游側的流動路徑的排出側輸送管22彼此連接。因此，每單位時間隔膜泵100的輸送量可被增加而不增加每單位時間每個波紋管的輸送量。當不增加每單位時間每個波紋管100的輸送量時，每單位時間的輸送量可被增加同時防止輸送時對墨粉T的應力。圖2中的隔膜泵100具有一個循環，其包括一個使波紋管101的體積膨脹的膨脹時間和一個使其體積壓縮的壓縮時間，并且4個波紋管101的每個的膨脹時間和壓縮時間相同。如圖10顯示，對應于每個波紋管101的往復元件105以一個循環時間除以波紋管101的數量獲得的相位差往復運動。即，凸輪130以通過360[° ]除以4獲得的90[° ]的相位差放置。當以一個循環時間除以波紋管101的數量獲得相位差時，隔膜泵100在一個循環期間具有幾乎均勻的粉末排出速度作為圖10中顯示的基線(綜合)。隔膜泵100的波紋管101的膨脹時間比相位差的時間短。即使當一個波紋管101處于膨脹過程中且不輸送墨粉時，另一個波紋管101處于壓縮過程中并且隔膜泵100恒定地輸送墨粉T。當膨脹側分配角β太小以至于縮短膨脹時間時，凸輪從動件133不能隨凸輪130的圓周表面而動。因此，膨脹時間優選地大于一個循環時間的1/12，S卩，膨脹側分配角β優選地大于30[ο]。圖I中的墨粉灌裝裝置500是粉末灌裝裝置，其通過粉末輸送器將灌裝在墨粉筐10中的粉末狀墨粉T輸送至墨粉容器20以用墨粉T灌裝墨粉容器20。作為粉末輸送器，使用作為本發明流體輸送器的隔膜泵100。
墨粉灌裝裝置500包括作為流化床的筐底部11，其供應空氣至墨粉筐中的墨粉T以增加墨粉T的流動性。墨粉灌裝裝置500進一步包括閥組140，其通過波紋管101膨脹產生的負壓汲取流化的墨粉T，并通過其壓縮產生的正壓排出墨粉T。閥組140包括第一鴨嘴閥110和第二鴨嘴閥120。當波紋管101膨脹產生負壓并關閉其錐形端(tapered end)時，第二鴨嘴閥120關閉排出管。當壓縮波紋管101產生正壓并關閉其錐形端時，第一鴨嘴閥110關閉汲取管。通過壓縮和膨脹波紋管101產生的負壓和正壓以及兩個鴨嘴閥的止回閥作用，隔膜泵100控制沿一個方向輸送用空氣流化的墨粉T。隔膜泵100包括傳動往復運動至往復元件105以使波紋管101壓縮和膨脹的連接桿104、舉起和降低連接桿104的凸輪130，和旋轉凸輪130的凸輪軸131。進一步，隔膜泵100包括旋轉凸輪軸131的未圖解的凸輪軸驅動馬達。凸輪130具有這樣的形狀以便從凸輪軸131的中心至在壓縮側分配角α處的圓周表面的距離與旋轉角成比例變大，并且往復 元件105可被以恒定的速度向下推并且波紋管101的體積可被以恒定的速度壓縮。當往復元件105被向下推時凸輪從動件133接觸圓周表面對應的壓縮側分配角α大于當往復元件105被向上提時凸輪從動件133接觸圓周表面對應的膨脹側分配角β。墨粉灌裝裝置500進一步包括稱量灌裝在墨粉容器20中的墨粉的稱21。當墨粉容器20被探測包括預定重量的墨粉時，基于稱21的稱量結果，停止凸輪軸驅動馬達后本發明的隔膜泵100具有較少不均勻輸送量的墨粉Τ。墨粉灌裝裝置500防止墨粉容器20被灌裝不均勻量的墨粉Τ。當停止墨粉灌裝裝置500的隔膜泵100以停止用墨粉T灌裝墨粉容器20時，優選的是當壓縮波紋管101的體積時停止隔膜泵100，而不是當使其體積膨脹時停止隔膜泵100。即，當凸輪從動件133接觸對應于凸輪130的壓縮側分配角α的圓周表面時優選地停止凸輪軸驅動馬達。當使波紋管101的體積膨脹、停止凸輪軸驅動馬達時，墨粉T不被輸送或即使輸送也是輸送一點，這比當壓縮其體積、停止凸輪軸驅動馬達、并引起墨粉T不均勻灌裝量時輸送的墨粉少。因此，當壓縮波紋管101的體積時，停止凸輪軸驅動馬達以防止用不均勻量的墨粉T灌裝墨粉容器20。作為當往復元件105往復運動時通過使波紋管101的體積膨脹改變體積以從輸送方向的上游側汲取流體墨粉T并壓縮波紋管101的體積以用壓力將汲取的墨粉T輸送至輸送方向下游側的輸送墨粉τ的方法，優選的是往復元件105和波紋管101位于在多個位置并且往復元件105具有相位差。隔膜泵100包括多個往復元件105和波紋管101，并將從輸送方向上游側墨粉筐10的流動路徑和其下游側至墨粉容器20的流動路徑彼此連接。隔膜泵100具有一個循環，其包括一個使波紋管101的體積膨脹的膨脹時間和一個壓縮其體積的壓縮時間，并且每個波紋管101的膨脹時間和壓縮時間相同。一個循環時間被波紋管101的數量相除以確定相位差，并且每個波紋管101的每個往復元件105以相位差往復運動。因此，即使隔膜泵100包括具有相同膨脹和壓縮時間的波紋管，如圖11中的底部圖顯示，防止一個往復運動的循環期間墨粉T輸送量的平均值和峰值之間的差異。現已經充分描述了本發明，在不背離本文所闡釋的本發明精神和范圍的情況下可對其作出改變和改進對本領域普通技術人員是顯而易見的。
權利要求
1.流體輸送器，其包括 至少一個體積變化部件； 至少一個往復元件，其配置為往復運動以使所述體積變化部件的體積膨脹以從輸送方向的上游側汲取流體并壓縮其體積以用壓力將所述汲取的流體輸送至其下游側；和 驅動控制器，其配置為控制所述往復元件的往復運動以使壓縮所述體積變化部件的體積的時間比使其體積膨脹的時間長。
2.根據權利要求I所述的流體輸送器，其中所述驅動控制器包括 旋轉驅動源； 凸輪，其配置為通過從所述旋轉驅動源驅動傳動來旋轉并根據圓周表面的位置改變從旋轉軸至其圓周表面的距離； 凸輪從動件，其配置為接觸所述凸輪的圓周表面，以被支撐，以便不在其旋轉方向上運轉，當所述凸輪旋轉時改變在所述圓周表面上的接觸位置，并且每當所述凸輪旋轉一次時往復運動一次；和 往復運動傳動元件，其配置為傳動所述凸輪從動件的往復運動至所述往復元件， 其中所述凸輪包括 一個區域，在該區域中從所述旋轉軸至所述圓周表面的距離與所述凸輪旋轉角的增加成比例變大，并且形成傳動運動以壓縮所述體積變化部件的體積的壓縮側分配角；和 一個區域，在該區域中從所述旋轉軸至所述圓周表面的距離與所述凸輪旋轉角的增加成反比變小，并且形成傳動運動以使所述體積變化部件體積膨脹的膨脹側分配角，并且其中所述壓縮側分配角大于所述膨脹側分配角。
3.根據權利要求2所述的流體輸送器，其進一步包括壓縮彈簧，其配置為將所述凸輪從動件壓向所述凸輪的圓周表面以便所述凸輪從動件以所述膨脹側分配角隨動所述凸輪的圓周表面。
4.根據權利要求2所述的流體輸送器，其中所述凸輪以20rpm至90rpm旋轉。
5.根據權利要求I所述的流體輸送器,包括多個體積變化部件和多個往復元件,其中在所述輸送方向上游側的流動路徑和在所述輸送方向下游側的流動路徑彼此連接。
6.根據權利要求5所述的流體輸送器，其中壓縮每個所述體積變化部件的體積的時間與使每個所述體積變化部件的體積膨脹的時間相同，并且其總時間是一個循環時間，和 其中所述一個循環時間除以所述體積變化部件的數量以確定時間的相位差，并各自對應于每個所述體積變化部件的所述往復元件的每一個以所述相位差往復運動。
7.根據權利要求6所述的流體輸送器，其中使每個所述體積變化部件體積膨脹的時間比所述時間的相位差短并且比所述一個循環時間的1/12長。
8.一種粉末灌裝裝置，其包括 粉末筐，其配置為包括粉末； 粉末容器，其配置為包含所述粉末；和 粉末輸送器，其配置為將所述粉末從所述粉末筐輸送至所述粉末容器， 其中所述粉末輸送器是根據權利要求I至7任一項所述的流體輸送器。
9.根據權利要求8所述的粉末灌裝裝置，其中當壓縮所述體積變化部件的體積時，停止所述流體輸送器，而當使其體積膨脹時不停止所述流體輸送器，以停止用所述粉末灌裝所述粉末容器。
10.一種流體輸送方法，其包括 用多個往復元件的每一個使多個體積變化部件的每一個的體積膨脹，以從輸送方向的上游側汲取流體；和 用多個往復元件的每一個壓縮多個體積變化部件的每一個的體積，以用壓力將汲取的流體輸送至其下游側， 其中在所述輸送方向的上游側的流動路徑和在所述輸送方向的下游側的流動路徑彼此連接，壓縮每個所述體積變化部件的體積的時間與使其體積膨脹的時間相同，并且其總時間是一個循環時間，且所述往復元件的每一個以相位差往復運動。
全文摘要
本發明的題目是“流體輸送器、流體灌裝裝置和流體輸送方法”。一種流體輸送器，其包括體積變化部件；往復元件，其配置為往復運動以使體積變化部件的體積膨脹以從輸送方向的上游側汲取流體并壓縮其體積以用壓力將汲取的流體輸送至其下游側；和驅動控制器，其配置為控制往復元件的往復運動以便壓縮體積變化部件體積的時間比使其體積膨脹的時間長。
文檔編號G03G15/08GK102778830SQ201210141350
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月8日 優先權日2011年5月9日
發明者內田裕介, 森井和好, 馬屋原立志 申請人:株式會社理光