JP4011633B2 - マーキング用具のためのカートリッジまたはリザーバ - Google Patents

Description

この発明は、リザーバチャンバーからマーキングチップへのインクの流れを制御するバルブを備えた形式のマーキング用具のためのカートリッジまたはリザーバに関する。この発明は、特に、リザーバ形ペンに適用され、そのように明細書に記載されているが、本発明は、他の形式のマーキング用ペンにも適用できる利点がある。
国際出願ＷＯ９５／１６５７７では、マーキングペン用のインクをリザーバからペン先端のマーキングチップに送るインク供給機構のインクの流れを制御するバルブが開示されている。このバルブは、バルブに作用する大気圧とバルブ下流の供給機構における圧力に応動する部材によって作動し、差圧が一定のレベルを越えたときにバルブが開くようになっている。上記国際出願には、交換式のインクリザーバ、すなわちインクカートリッジに適用したいくつかの実施例が記載されており、これらの実施例においてバルブは良好に機能するようになっている。
しかしながら、空になったインクカートリッジを新しいカートリッジに交換するときにインクを最初に導通させるときに問題が生じる。とりわけ、マーキングペンに組み込まれているインク供給機構が空っぽになっている場合、インク供給機構における毛細吸引が働かずにバルブを開けるための圧力を確実に下げることができなくなる。
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の第１の特徴は、リザーバチャンバーと、このリザーバチャンバーとバルブによって制御されるインク供給通路を介して接続されるインク送りチャンバーとを形成するボディを有する、マーキング用具のためのカートリッジであって、前記インク送りチャンバーは、該カートリッジがマーキング用具（筆記具）に挿着されたときに移動可能部材によって部分的に制限されて、インクをインク送りチャンバーが供給できるようにインク送りチャンバーの体積が減少するようになっているカートリッジにある。
本発明のカートリッジによれば、該カートリッジとマーキング用具を結合すると、インク送りチャンバーから、マーキング用具のマーキングチップに通じるインク供給機構へと送り込まれる小量のインク（マーキング流体）が生じ、これにより、該インク供給機構に呼び水（インク）を行って該チップへのインクの最初の供給を確実にし、バルブ機構の動作によるリザーバチャンバーからのその後のインク供給の信頼できる制御が容易に実現され得る。
特に、有用な構造においては、移動可能な部材がインク送りチャンバーの前端部を閉じ、インク送りチャンバーとマーキング用具のインク供給機構との連通が移動可能な部材を通じて確立される。この構造では、例えばカートリッジボディとマーキング用具のねじ係合等によって引き起こされる該ボデイの軸方向の移動によってインクがインク送りチャンバーから送られるように、上記連通が図られると共に移動可能な部材がずらされ得る。
国際出願ＷＯ９５／１６５７７に記載されている実施形態では、バルブは、リザーバチャンバーの軸線と交差する方向にバルブチャンバーに挿入されるバルブ部材を含んでいる。このような構造は、カートリッジ部品の軸方向の組立が有利である現状のカートリッジ製造装置および行程では、製造を複雑化する傾向にある。
本発明の第２の特徴は、マーキング用具のリザーバであって、軸線を有するリザーバチャンバーと、インク送りチャンバーと、リザーバチャンバーとインク送りチャンバーとの間の連通を制御するバルブを有し、前記バルブは、シートと、バルブ部材とを含み、バルブ部材は、シートと協働するシール部と、一面がインク送りチャンバーの圧を受け、他面が大気圧を受ける作動部とを有し、前記シートとバルブ部材がリザーバチャンバーと実質的に同軸に組立られるリザーバであることを特徴とする。
有用な実施形態においては、バルブシートは、円筒状で、バルブハウジングと一体的な軸方向の差込み口からなる。ハウジング部材は、プラスチック成形品で、リザーバチャンバーを囲むカートリッジケースの前端部に取付られる。差込み口は、カートリッジケースの前端壁を通って延び、リザーバの内部をバルブシートに接続するインク通路を含む。バルブ部材は、バルブシートの周りに延在しかつバルブシートと接触する円筒状のシール部分と、バルブハウジング内で空気室（エアチャンバー）とインク送りチャンバーとを分離する環状ダイアフラムとを含む。バルブ部材は、環状リップをも含み、これは、カートリッジケースの前壁と上記差込み口の外面との間をシールする。
以下、本発明の実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。これらの図面において、
図１は、本発明に従って構成されたインクカートリッジの軸方向断面図。
図２Ａは、図１で円で囲んだ部分の拡大図で、バルブが閉じた状態を示す図。
図２Ｂは、図２Ａと同じ拡大図で、バルブが開いた状態を示す図。
図３は、筆記具にカートリッジが挿入された初期段階のカートリッジの前端部を示す図。
図４は、筆記具へのカートリッジの挿着が完了した状態のカートリッジの前端部を示す図。
図５は、筆記具からカートリッジを取り外す間のカートリッジの前端部を示す図。
添付図面に示されているインクカートリッジは、大容量のインクを収容するリザーバチャンバー２を有するカートリッジケース１と、バルブハウジング部材３とからなる円筒状のボディを備えている。カートリッジケース１の後端部には、プラグ４が挿着されており、このプラグ４には、空気穴が形成され、この空気穴を通って空気がインクが減るにしたがってカートリッジケース内に入ることができる。この種のインクカートリッジによくみられるように、グリース付きのプラグ５は、リザーバチャンバー２においてインクと空気とを分離し、インクが減ってゆくにつれてケースの内壁に沿って摺動する。
カートリッジケース１は、フラットな前端壁６を有し、この前端壁６には、その中央に軸方向に延びる差込み口７が挿入される穴が形成されている。この差込み口７は、バルブハウジング部材３と一体成形されている。また、バルブハウジング部材３の後側には、スリーブ９が形成され、このスリーブ９は、差込み口７を囲み、カートリッジケース１の前端部に溶着等によりしっかりと取り付けられている。バルブハウジング部材３の前側には、管状部１０が形成され、この管状部１０の外周にはネジ山が形成され、筆記具と着脱自在な接続部を構成している。管状部１０に収容されるのは、弾性変形可能なシール部材１１で、このシール部材１１は、隔壁１７を含み、この隔壁１７には穴が開けられて、後述するように、カートリッジ内部からインクが導出されるようになっている。
差込み口７は、バルブシートを構成する円筒面１２を有し、円筒面１２は、円環肩部１３により、ケース前壁を通って延びる差込み口部分から分離している。軸方向スロットすなわち溝１４によって形成される少なくとも一つのインク供給通路が差込み口の後端から差込み口に沿って延び、上記バルブシート面（円筒面）１２で終端する。さらに、軸方向の（複数の）溝１５が、バルブシート面（円筒面）１２に沿って前記溝１４と離間した円周位置に延びている。通常、溝１５は、バルブシート面１２の周りに延在する円筒部１６を有する弁部材によって溝１４と遮断され、溝１４、１５間のバルブシート面１２における該領域を円筒部１６と接触させることにより、溝１４から溝１５へのインクの流れが阻止されている。
弁部材は、円筒部１６の前端部に一体に連結されたダイアフラム１８の形態をなした作動部と、内側に向けられた環状シールリップ部１９とを含み、環状シールリップ部１９は、差込み口７の肩部１３とカートリッジケース前端壁６との間に保持されてこの間を液密にシールする。ダイアフラム１８の外周縁は、バルブハウジング部内部に形成されている環状ショルダー部に支持されるとともに、バルブハウジングの内周面に一定間隔で形成されたスプライン類似の一連の突起部によって環状ショルダー部とシール密着して保持される。ダイアフラム１８は、図示しない空気穴を介して外気と通じるエアチャンバー２０と、インク供給溝１５と連通するインク送りチャンバー２１とを分離する。インク送りチャンバー２１は、シール部材１１のすぐ後ろでバルブハウジング３の管状部１０の内部を含む。
インクカートリッジが利用される筆記具は、管状部１０の外周面の雄ねじと螺合する雌ねじが内周面に形成されたソケットと、ソケット内に軸方向に設けられた穴開け要素３０（図３）とを含み、穴開け要素３０は、ライティングチップ、たとえば従来のペン先にインクを送るための、筆記具内におけるインク供給機構の少なくとも最初の部分を構成するインクダクトを有する。
インクカートリッジが、リザーバチャンバー２とインク送りチャンバー２１がインクで満たされて与えられる。該インクカートリッジが筆記具に挿着される時には、先のとがった穴開け要素３０が図３に示すように、シール部材１１の隔壁１７を貫いてここに穴をあける。この穴開けは、シール部材１１を著しく変形させることなく成し遂げられ、また、インク送りチャンバー２１と筆記具のインク供給機構とを連通させる役割を果たす。
インクカートリッジの前端部を筆記具のソケットに螺入していくにつれて、穴開け要素３０周りに設けられたシュラウド３２（図４参照）がシール部材１１に当接し、シール部材１１を後端側に移動させる。これにより、インク送りチャンバー２１の体積が減少する。しかしながら、インク送りチャンバー２１内でインクは実質的に加圧されず、チャンバー２１の体積減少分だけ押し退けられるインクが筆記具のインク供給機構に流れていく。このようなインクの初期移動は、インク供給機構に呼び水（インク）が差されて、筆記具がカートリッジへの正確な挿着後ただちに使用できることを保証する。
筆記具の使用を続けていくと、インク送りチャンバー２１の圧力が、インク供給機構の毛細吸引の結果、減少していく。そして、バルブ部材のダイアフラム１８に両面から作用する圧力に差圧が生じるようになる。この差圧が所定のレベルを越えると、ダイアフラム１８は前方に窪むように変形し、図２Ｂに示すように、バルブシート面１２から円筒部１６を離間せしめる。これによって、溝１４と溝１５とが連通し、インクは、リザーバチャンバー２からインク送りチャンバー２１に流れる。
なお、筆記具先端のチップにインクが必要な場合においてのみインクがリザーバチャンバー２を出ることが許容されて、インク供給が制御されることが理解される。
リザーバチャンバー２のインクが空になったときには、カートリッジを筆記具から抜いて交換される。カートリッジを筆記具から抜くことによって、シール部材１１は、その初期状態に戻り、インク送りチャンバー２１の体積が増えることになる。しかしながら、これにより生じるインク送りチャンバー２１内の圧力の低下は、筆記具のインク供給機構からのインクの吸い戻しを伴わない。なぜなら、バルブが開いて、リザーバチャンバー２内の残りのインクがバルブを通って送りチャンバー２１に送られることにより、圧力減少が制限されるからである。
なお、上述のカートリッジでは、すべての部品は、軸方向での組立のために配置される点に留意すべきである。バルブ部材は、バルブハウジング３とカートリッジケース１との軸方向の組立より前に、バルブハウジング３と軸方向に組立てられる。
さらに、シール部材１１は、バルブハウジング３と軸方向に組立てられ、プラグ４は、ケースと軸方向に組立てられる。これらの部品は、プラスチック成形による製造に適しているので、カートリッジの経済的な製造を達成できる。

Claims (15)

1. リザーバチャンバーと、このリザーバチャンバーとバルブによって制御されるインク供給通路を介して接続されるインク送りチャンバーとを形成するボディを有する、マーキング用具のためのカートリッジであって、前記インク送りチャンバーは、該カートリッジがマーキング用具に挿着されたときに移動可能部材によって部分的に制限されて、インクをインク送りチャンバーが供給できるようにインク送りチャンバーの体積が減少するようになっているカートリッジ。
2. 前記移動可能部材は、インク送りチャンバーの体積を減少させるためにボディ後端部側に移動するように組み込まれている請求項１に記載のカートリッジ。
3. 前記移動可能部材は、弾性的に変形して、インク送りチャンバーの体積を減少せしめる請求項２に記載のカートリッジ。
4. 前記移動可能部材は、インク送りチャンバーの前端部を閉じ、マーキング用具のインク供給機構とインク送りチャンバーの連通が該移動可能部材を通じて確立される請求項２または３に記載のカートリッジ。
5. 前記移動可能部材は、マーキング用具の穴開け要素によって穴を開けられ、インク送りチャンバーと前記インク供給機構の連通がなされるようになっている請求項４に記載のカートリッジ。
6. カートリッジの前記ボディは、前端部の管状ハウジング部を含み、移動可能部材は、管状ハウジング部に収容される請求項２乃至４のいずれかの項に記載のカートリッジ。
7. 前記移動可能部材は、カートリッジがマーキング用具から抜かれたときに、インク送りチャンバーの体積を増大するように移動し、バルブが開いて、リザーバチャンバーからインク送りチャンバーへのインクの供給を可能にさせ、かつ該移動可能部材の移動に伴う吸込圧を制限する請求項１乃至６のいずれかの項に記載のカートリッジ。
8. 前記リザーバチャンバーは軸線を有し、バルブは、シートと、バルブ部材とを含み、バルブ部材は、シートと協働するシール部と、一面がインク送りチャンバーの圧を受け、他面が大気圧を受ける作動部とを有し、前記シートとバルブ部材がリザーバチャンバーと実質的に同軸に組立られる請求項１乃至７のいずれかの項に記載のカートリッジ。
9. マーキング用具のリザーバであって、軸線を有するリザーバチャンバーと、インク送りチャンバーと、リザーバチャンバーとインク送りチャンバーとの間の連通を制御するバルブを有し、前記バルブは、シートと、バルブ部材とを含み、バルブ部材は、シートと協働するシール部と、一面がインク送りチャンバーの圧を受け、他面が大気圧を受ける作動部とを有し、前記シートとバルブ部材がリザーバチャンバーと実質的に同軸に組立られるリザーバ。
10. 前記シートは、円筒面を有し、バルブ部材は、シートと協働する円筒部と、円筒部の一端部に取り付けられた作動ダイアフラムとを含む請求項８に記載のカートリッジまたは請求項９に記載のリザーバ。
11. 前記リザーバチャンバーは、ケース内に画成され、インク送りチャンバーは、ケースの前端部に同軸に取り付けられたバルブハウジング部材内に画成され、前記シートはバルブハウジング部材と一体の部分に設けられる請求項１０に記載のカートリッジまたはリザーバ。
12. 前記バルブ部材は、前記円筒部の他端部に取り付けられたシールリップを含み、該シールリップは前記シートとケースの間をシールする請求項１１に記載のカートリッジまたはリザーバ。
13. 前記バルブハウジング部材は、前記作動ダイアフラムの外周縁部を支持する、後方を向く内側環状ショルダー部を含む請求項１０または１１に記載のカートリッジまたはリザーバ。
14. 前記シートは、ケースの前端部の壁の中央穴を通じて延び、バルブハウジング部材は、ケースの前端部に取り付けられる、後方を向く円筒部分を含む請求項１１、１２または１３項に記載のカートリッジまたはリザーバ。
15. 前記リザーバチャンバーに連通する少なくとも一つのインク供給通路が前記シートの表面で開口し、インク送りチャンバーに連通する少なくとも一つのインク供給溝が、前記少なくとも一つのインク供給通路から周方向に離隔した位置において前記シートの表面に沿って延びている請求項１０乃至１４のいずれかの項に記載のカートリッジまたはリザーバ。

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