JP3664407B2 - 筆記具用インク容器 - Google Patents

Description

本発明は筆記具に関するものであり、筆記具用のインク容器、特にこの型の容器に使用される弁に関するものである。
特に筆記具が使用されない時に筆記具からのインク流出を防止しまたは制御するための種々のメカニズムが存在する。例えば、万年筆においてはインクは筆記中に毛管作用によって抽出されるが、また他の場合でも一般にインクは筆記先端まで流れる事なく、インク流は「ウエア（堰）」と呼ばれるインクタンク中の小アパチュアによって制御され、筆記先端に進むインクに代わって空気が前記のウエアを通して入る。この種のペンは多くの場合、例えばインクタンク中の空気の膨張によりインクがタンクから押出される場合にインクを貯蔵するバッファとして作用する「コレクタ」を備える。
本発明の目的は改良型インク流制御システムを提供するにある。
本発明によれば、筆記具用のインク容器において、この容器は、
インクを収容するタンクと、
インクをタンクから筆記先端に送るため筆記先端に接続されたインク送り手段と、
前記インク送り手段へのインク流を制御するために前記タンクと前記インク送り手段との間に配置された弁手段とを含み、前記弁手段は、一方の側において前記インク送り手段中の圧力を受け、他方の側において大気圧を受け、前記インク送り手段中の圧力が前記弁に作用する大気圧以下に十分に落ちた時に前記弁手段が開いてインクを前記タンクから前記インク送り手段に流出させるように成された筆記具用インク容器が提供される。
この弁は非筆記期間中に確実な閉鎖を成す。さらにこの弁は筆記中にインク流の確かな制御を成す。この弁は、例えば通常の万年筆または筆記具のコレクタより小さい容積を占める。またこの弁は繊維先端ペンおよびボールペンなど、他の型の筆記具にも使用する事ができる。この弁は、タンク中のインクがこの弁を閉鎖するように配置する事ができる。これは、筆記具が偶然に落下してもインクが筆記先端に達しないように保証する。この弁をホロワーと共に使用し、このホロワーは、インクが筆記中に抽出されるに従ってタンク中を下降するインクに追随するようにインク表面に配置されたプラグとする事ができる。
弁は圧下において変形してインクをインク送り手段に通過させる通路を形成する弾性部材とする事ができる。あるいは、または追加的に、弁またはその一部が開放に際して並進する事ができる。
前記弁は弁体と弁ヘッドとを含み、前記弁ヘッドが常態において前記インクタンクと前記インク送り手段との間のインク流路を密封するように配置され、前記弁ヘッドは前記タンクの内部に配置され、また弁体は前記タンクの外側に配置され、その一方の側面が大気圧に露出され他方の側面が前記インク送り手段に露出されるように配置される事により、前記インク送り手段の中の圧力降下が前記弁ヘッドを上昇させて、前記タンクと前記インク送り手段との間にインク流路を開く。
前記容器は交換自在の充填ユニットとする事ができる。あるいは、容器を筆記具の中に配備する事ができる。
前記容器が交換自在ユニットとして使用される場合、タンクと連通した第１開口と、インク送り手段の中に開く第２開口とを含む事ができる。また弁は第１開口を閉じるための第１アームと、第２開口を閉じるための第２アームとを備える。第１アームは弁に作用する差圧によって第１開口を開くように移動され、また第２アームは筆記具上に配置された外部部品によって開放位置に保持される。
以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明するが本発明はこれに限定されない。
第１図は閉鎖状態にある本発明の弁の第１実施例を含む筆記具の部分的断面図、
第２図は開閉状態にある本発明の弁を有する第１図の筆記具の部分的断面図、
第３図は閉鎖状態にある本発明の弁の第２実施例を含む筆記具の一方の側面から見た部分的断面図、
第４図は第３図の筆記具の上から見た部分的断面図、
第５図は開閉状態にある弁を含む第３図の筆記具の一方の側面から見た部分的断面図、
第６図は第５図の筆記具の上から見た部分的断面図、
第７図は閉鎖状態にある本発明の弁の第３実施例を含む筆記具の部分的断面図、
第８図は開放状態にある弁を含む第７図の筆記具の部分的断面図、
第９図は閉鎖位置にある本発明弁の第４実施例を含む筆記具の一方の側面から見た部分的断面図、
第１０図は第９図の筆記具の上から見た部分的断面図、
第１１図は開放状態にある弁を有する第９図および第１０図の筆記具の上から見た部分的断面図、また
第１２図は筆記具中に挿入する前の弁の一方の側面から見た部分的断面図である。
下記の説明全体を通して、相互に対応する各実施例の特徴は同一参照数字を有する。
第１図と第２図には、筆記先端２を有する筆記具１の筆記端部を示す。筆記具１はインクを収容するタンク３を有し、このタンクは通常大気圧であるが大気圧以上の圧力とする事ができる。インク送りチャンバ４がインクをタンク３から筆記具先端２に誘導し、インクはタンクの小開口５を通してインク送りチャンバ４まで連通する。インク送りチャンバ４は中空毛管とし、またはキャピラリー溝穴とし、または繊維質／多孔性材料を含みまたはこの種の材料から成り、この材料がインクによって飽和されてこのインクが筆記中に抽出される。
弁６は一般にカップ状を成し、円形断面を有し、その底部７は頂部８より大直径を有し、また頂部８と底部７との間に段部９が配置される。弁６はシリコーンゴムなどの弾性可撓性材料から成る。弁６は筆記具１の凹部１０の中に着座し、弁６の段部９が凹部１０の段部１１に対してリテーナ１２によって保持されている。リテーナ１２は凹部１０の中に押しばめされて弁６を定位置に保持する。環状リッジ（図示されていない）が凹部１０の中に備えられて、リテーナ１２の環状グルーブの中に「嵌合」するようにする事ができる。あるいは、または追加的に、リテーナ１２を接着剤などの任意適当手段によって凹部１０の中に固着する事ができる。
リテーナ１２は段部１３を有し、この段部１３上に弁底部７の下側面が着座して、リテーナ１２の一部が弁６の中空内部に入って弁６を凹部１０の中に正確に確実に保持する。リテーナ１２は中心通し孔１４を有し、この孔１４はその一方の側面において大気に開き、他方の側面において弁６の内部に開く。従ってリテーナ１２の通し孔１４は、大気圧が弁６の内部に加えられる事を意味する。
弁６の頂部８がインク送りチャンバ４の中に突出して、常態ではその側壁がタンク３中の開口５を密封し、インクがタンク３からインク送りチャンバ４に流れないようにする。弁６の頂部８はインク送りチャンバ４の中に突出しているので、弁６はその外側面においてインク送りチャンバ４中の大気圧を受ける。
筆記のために筆記具を使用する場合、インクがインク送りチャンバ４から流出して紙またはその他の媒体上に落ちる。これは、インク送りチャンバ４中の圧力を大気圧に対して相対的に低下させる。弁６の内側が大気圧を受けているのであるから、弁６の内側方向に作用する正味力が存在する。差圧が十分になると、頂部８の相対的に大きな頂面を第２図に図示のように外側に湾曲させ、これにより頂部８の相対的に短い側面が内側に湾曲させられる。側面が内側に湾曲されるに従って、タンク中の開口５が密封解除され、タンク３をインク送りチャンバ４と流体連通させる。従ってインクがタンク３から流出してインク送りチャンバ４を満たし、インクはインク送りチャンバ４から必要に応じて筆記先端２に進む。
筆記が停止されると、インク送りチャンバ４がインクで満たされ、インク送りチャンバ４中の圧力が再び上昇する。これにより、弁６の頂面が平坦になり、従って側壁面を外側に押しタンク３中の開口５を密封する。従ってインクは再びタンク３からインク送りチャンバ４に流れる事を防止される。例えば筆記速度とインク送りチャンバ４から抽出されるインク量に伴なうインク送りチャンバ４中の圧力変動とに従って、弁６が筆記の進行に従って開位置と閉位置との間を揺動する事を注意しなければならない。
第３図乃至第６図は弁１５の第２実施例を成す筆記具１の筆記端部を示す。弁１５の第２実施例は第１図および第２図の弁６の第１実施例と類似である。しかしこの実施例においては、弁１５は比較的短い短軸と比較的長い長軸とを有する長円形断面であるので、弁１５は一般に高い狭い形状を有する。従って弁１５は２つの大きな平坦な対向側面１６と２つの狭い対向側面１７とを有する。開口５の狭い側面１７上に突起１８が配置され、この突起１８は常態においてタンク３の開口５を密封するサイズおよび形状を有する。
弁１５の狭い高い形状の故に、筆記中に、インク送りチャンバ４中の圧力がリテーナ１２の通し孔１４を通して弁１５の内部に加えられる大気圧に対して低下する時、第４図と第６図とを比較すれば明らかなように、弁１５の頂部８の大きな平坦側面１６が外側に湾曲する。これは第３図と第５図とを比較すれば明らかなように、細い側壁１７を内側に引張り、従って突起１８をタンク３の開口５から引き離し、タンク３とインク送りチャンバ４との間の流体連通を開く。従ってインクがインク送りチャンバ４中の流路Ａにそって弁１５の回りに流れてインクを満たし、次にこのインクがインク送りチャンバ４から抽出される。筆記が停止しインク送りチャンバ４中の圧力が十分に上昇すると、大きな側壁１６が内側に相互の方に緩み、狭い側壁１７を押して開口５を密封する。
第７図と第８図に第３型の弁１９を示す。弁１９は全体としてカップ状を成し、リテーナ１２によって筆記具１の凹部１０の中に保持されている。タンク３中の開口５が弁の側壁または側壁上の突起によって密封される前記の弁の２実施例と相違し、第３実施例の弁１９は、弁体２３の頂面２２の一部を成す弁棒２１上に弁ヘッド２０を有する。弁ヘッド２０はタンク３の内側面に着座し常態で開口５を密封している。弁棒２１は開口５の中に入り、この弁棒と開口５の縁との間に弁棒の外周にギャップを残すのに十分な程度に細い。
弁１９の外側頂面２２は開口５を有するタンク３の端壁から離間されているので、その一方の側において（弁ヘッド３０の側において）インク送りチャンバ４中の圧力を受ける。頂面２２の他方の内側面は、リテーナ１２の通し孔１４を通して大気圧を受ける。
インクが筆記先端２から抽出されインク送りチャンバ４中の圧力が低下するに従って、弁１９の頂面２２の内側に作用する大気圧が相対的に大きくなって、頂面２２を第８図に図示のように外側に湾曲させる。この外側湾曲により弁ヘッド２０が持ち上げられ、開口５を開く。従ってインクがタンク３から開口５を通して（弁棒２１の回りを通って）インク送りチャンバ４に流れ、次に筆記先端２に達する。筆記が停止された時、インク送りチャンバ４中の圧力が上昇して、外側面２２を再び平坦にし、従って弁ヘッド２０を引張ってタンク内側面に当接させ、開口５を閉じる。
この実施例においては、タンク３中のインク圧が弁１９を閉鎖する傾向を有する。これは、タンク中のインク圧が弁ヘッド２０を押して、タンク３の開口５と密封係合させるからである。従ってもし例えば筆記具が落下し、または筆記具が例えば航空機の中で高空に達しまたは使用中に筆記具が暖められる事によりタンク３中の圧力が周囲大気圧より上昇させられた場合、弁１９がさらに強く密封する傾向を示し、良好な密封状態を保証する。
第９図乃至第１２図に図示の本発明の好ましい実施態様によれば、筆記先端２を有する筆記具１は図示のような平衡弁カートリッジ３０を有する。弁カートリッジ３０は、一般に大気圧にあるインクを収容するためのタンク３と、インクをタンク３から筆記先端２に誘導するインク送りチャンバ４とを形成する壁体構造から成る。この壁体構造はさらに弁チャンバ３１を備え、この弁チャンバ３１はタンク３に開く第１開口３２と、弁チャンバ３１とインク送りチャンバ４とを連通する第２開口３４とを有する。
第１２図に最もよく図示されているように、弁３６が弁チャンバ３２の中に配置され、この弁３６は第３図乃至第６図の弁構造と同様に短い短軸と比較的長い長軸とを有する実質的に長円形断面を有する。しかしこの弁実施態様においては、弁３６はその本体から下方外側に延在する一対の弾性アーム３８、４０を備える。弁３６は前述のように弾性可撓性材料から成り、底部において大気圧に開いたカップ状を成し、その底壁４２がカップ部分から外側に延在し、弁チャンバ３１の底面と密封係合する。弁３６の底壁４２は弁チャンバ３１の開口に対して接着剤などの任意適当な手段によって密着する事ができ、その唯一の要件はこのシールが使用中に弁３６の受ける差圧に耐える型のものである事である。第１２図について述べれば、弁カートリッジを筆記具１の中に組立てる前に、弾性アーム３８が弁３６の本体から外側に弾発されて第１開口３２と密封係合しているが、弾性アーム４０は外側に弾発されて第２開口３４と密封係合している。
第９図、第１０図および第１１図に図示のように、弁カートリッジ３０が筆記具１の中に組立てられる時、筆記具の中に第２開口３４と整列するように取付けられたアーム移動部品４４が開口３４を通して延在し、弾性アーム４０と接触してこのアームを開口３４から移動させて、カートリッジ３０の使用中にこの開口３４を開放状態に保持する。アーム移動部品４４は、単一のインクチャンネルキャピラリー溝穴として筆記具の操作中にインクがこのアーム移動部品４４を通して流出する事ができるようにし、または多孔性のフィードスティックとし、または通常の穿孔管機構とする事ができる。従って、弁カートリッジ３０を筆記具１の中に配置する前には、アーム４０が開口３４を通るインク流に対して確実なシールを成す事ができるが、カートリッジの設置および筆記具の使用中には、弾性アーム４０が部品４４によって移動させられて開放位置に保持される事が理解されよう。
操作に際して、弁３６は前記の実施例と同様に機能する。筆記具が使用される時、インクがインク送りチャンバ４から紙またはその他の媒体上に流出し、インク送りチャンバ４中の圧力を大気圧に対して低下させる。この場合、弁３６の内部が大気圧に保持されているので、弁内側面に作用する正味力が存在し、この差圧が十分になると、この正味力が第１１図に図示のように弁の薄い側壁を外側に膨張させる。側壁が外側に膨張すると、弁の比較的狭い端壁が内側に移動して弾性アーム３８を内側に移動させ、アーム３８を開口３２から移動させてインクをタンク３から弁チャンバ３１の中に流入させ、次にインク送りチャンバ４の中に流出させる。このようにしてインクが絶えずタンク３から抽出されてインク送りチャンバ４を充填し、このインク送りチャンバ４からインクが必要に応じて筆記先端２まで通過する。
前記の各弁は筆記具の交換自在の充填ユニットの中に使用し、または筆記具の中に一体的に備える事ができる。

Claims (10)

1. インクを収容するタンクと、前記タンクからインクを搬送するインク送り手段とを備えた筆記具用のインク容器において、
   前記インク送り手段へのインク流を制御するために前記タンクと前記インク送り手段との間に配置された弁手段を含み、前記弁手段は、一方の側において前記インク送り手段中の圧力を受け、他方の側において大気圧を受け、前記インク送り手段中の圧力が前記弁に作用する大気圧以下に十分に落ちた時に前記弁手段が開いてインクを前記タンクから前記インク送り手段に流出させる事を特徴とする筆記具用インク容器。
2. 前記弁手段は、圧力のもとに変形してインクをインク送り手段に通過させる流路を成す弾性部材を含む事を特徴とする請求項１に記載のインク容器。
3. 前記弾性部材は弾性可撓性材料から成る側壁および円形上壁体とを有する略カップ状の弁を含み、前記弁は前記インクタンクから前記インク送り手段に達する開口に隣接して配置され、前記送り手段中の圧力が大気圧以上にある時に前記弁の側壁が前記開口と密封係合するように成され、また前記インク送り手段中の圧力降下が前記上壁体を膨張させ前記側壁を前記開口から離間させて、インクを前記タンクから前記インク送り手段に流入させる事を特徴とする請求項２に記載のインク容器。
4. 前記弾性部材は、側壁と、弾性可撓性材料から成り前記インクタンクから前記送り手段に達する開口に隣接配置された円形上壁体とを有する略カップ状の弁を含み、前記弁は前記円形上壁体に対して弁棒によって連結された弁ヘッドを有し、弁ヘッドはインクタンク内に収納されるとともに、弁はインクタンクの外方へ配置され、かつその一端は大気圧中に配置されるとともに他端はインキ送り手段内に配置され、前記弁ヘッドは前記送り手段中の圧力が大気圧以上にある時に前記開口と密封係合状態に保持され、また前記インク送り手段中の圧力降下が前記上壁体を膨張させて、前記弁を上方に移動させて前記開口から離間させ、インクを前記タンクから前記送り手段まで流出させる事を特徴とする請求項２に記載のインク容器。
5. 弾性部材は長円形断面のカップ状弁を含み、前記長円形断面は、２つの細長い対向側壁から成る比較的長い長軸と、２つの狭い対向端壁から成る短い短軸とを有し、前記タンクは前記弁の一方の端壁に隣接配置された開口を形成し、前記一方の端壁は外側に突出した突起を有し、前記インク送り手段中の圧力が大気圧以上にある時には前記開口を密封し、また前記弁の側壁は、前記フィード手段中の圧力が大気圧以下に落ちた時に外側に相互に離間するように押圧されて、前記端壁を内側に相互の方に移動させる事により、前記突起を前記開口から離間させて、インクを前記タンクから前記インク送り手段に流入させる事を特徴とする請求項２に記載のインク容器。
6. 前記タンクと前記インク送り手段との間のチャンバを成す壁体構造を有し、この壁体構造は前記インクタンクに開く第１開口と前記インク送り手段に開く第２開口とを有し、前記インク送り手段へのインクの流れを制御するために前記チャンバの中に弁手段が配置される事を特徴とする請求項１に記載の筆記具用インク容器。
7. 前記弁手段が弾性アームを含み、この弾性アームは前記インク送り手段中の圧力が大気圧以上である時に前記第１開口を覆う面を有し、また前記インク送り手段中の圧力が大気圧より十分に低く落ちた時に前記アーム面が前記第１開口を開くように移動させられる事を特徴とする請求項６に記載のインク容器。
8. 前記弁手段は弾性弁部材を含み、この弁部材は圧力を受けて変形して、インクを前記インク送り手段に通過させるために前記第１開口と前記第２開口との間にインク流路を形成する事を特徴とする請求項６に記載のインク容器。
9. 前記弾性部材は長円形カップ状弁を含み、この長円形断面は２つの細長い対向側壁から成る比較的長い長軸と、２つの狭い対向端壁から成る短い短軸とを有し、前記カップ状弁は、前記第１開口に隣接した狭い端壁上に配置された弾性アームを含み、前記弾性アームは前記インク送り手段中の圧力が大気圧以上である時に前記第１開口を覆う面を有し、前記弁の側壁は前記インク送り手段中の圧力が大気圧以下に落ちた時に相互に離間するように外側に押されて、前記端壁を相互の方に内側に移動させ、前記アーム面を前記開口から移動させてインクを前記タンクから前記インク送り手段に流入させる事を特徴とする請求項８に記載のインク容器。
10. 前記カップ状弁はさらに第２弾性アームを含み、この第２弾性アームは前記第２開口に隣接して前記弁の狭い端壁上に配置され、また前記第２弾性アームは前記第２開口を覆う面を有し、前記アーム面は、前記開口を通して挿入された外部手段によって接触されるように前記第２開口と整列させられて、前記筆記具の中に前記インク容器を使用する際に前記弾性アームとその前記面とを前記開口から離間状態に保持する事を特徴とする請求項９に記載のインク容器。

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