JP4067488B2 - インクカートリッジ - Google Patents

Description

本特許は、自動化分配システム用の液体分配カートリッジに関する。より詳しくは、本特許は、自動式石版印刷機に使用する、自動閉鎖弁付インクカートリッジに関する。

石版印刷は、１７００年代から存在する印刷方法であり、そこでは、絵柄領域と非絵柄領域の両方を有するプレートに、インクが付けられる。絵柄領域は、インク受容性であり、撥水性である。非絵柄領域は、水受容性であり、インクをはじく性質である。回転式石版印刷機では、印刷中に回転するシリンダに、インクプレートが取り付けられる。ある標準的な構成では、プレートシリンダが、絵柄領域のインクを捉え、ブランケットシリンダに絵柄を転写し、次いでブランケットシリンダが、イメージを紙に転写する。多色刷、枚葉給紙式の石版印刷機では、多数のインクステーションが連続して配置される。各ステーションは、それぞれに個別のインク供給システムを有し、別々の色を取り扱う。紙シートが、ステーションからステーションへと移動するにつれて、新たな色が、各ステーションそれぞれで刷られてゆく。

石版印刷用インクは、揺変性であるので、従来型の石版印刷インク供給システムは、粘度の高いインクを取り扱い、分配するために、ドラム、振動器、およびインクだめローラの複雑なシステムを必要とする。標準的な石版印刷インク供給システムでは、作業者が、特別製のヘラで、ドラム（または、場合によって、小型のスズ缶）からインクを取り出し、インクを、トレイ（インクだめ）の全域に広げる。インクだめローラが、インクだめに対して回転し、インクを捉え、それをプレートシリンダに移す。この工程は、大きな労力を要し、誤りを免れない。

また、石版印刷用インクを、ドラムに保管し、そこから再使用することは困難である。このインクは酸化し易く、その結果、１回ごとの刷りによって、また、１回の刷りのうちでもシートによって、色のバラつきが起こる。さらに、インクが外気に曝されると、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が蒸発し、これが、インクの腐敗を引き起す可能性がある。

現代の石版印刷装置には、インクを分配するのに、リア（Ｒｅａ）他による米国特許第６，１９２，７９７号に記載されているものなどの、特別設計のカートリッジを使用するものがある。これらのカートリッジは、ドラムより極めて小型であり、一般に、長さが２２．８６ｃｍ（９インチ）から３３．０２ｃｍ（１３インチ）、直径が、約８．８９ｃｍ（約３．５インチ）から約１２．７ｃｍ（約５インチ）である。印刷中、インクカートリッジは、インクだめの全域を往復移動して、インクを、インクだめのといの中、あるいは直接インク付けローラ上に分配する。自動化された機械では、とい内のインクの量は、絶えず監察され、必要に応じて補充される。

インクカートリッジは、簡単に充填、移送、使用、かつ再使用することが可能である。カートリッジは、インクが外気に曝されるのを最小限に抑え、また、使用後にカートリッジ内に残る残留物を最小限に抑える。

インクカートリッジは、一般に、中空の筒状本体と、一方端部にプランジャ、および他方端部に分配用取付部品を備える。筒状本体にはインクが充填される。プランジャは、筒状本体の中で、軸方向に移動することができる。プランジャが、例えば機械的圧力、または空気圧力によって分配端部に向けて押しやられると、インクが分配器から押し出される。

分配用取付部品は、筒状本体の分配端部内に、密閉的に係合して取り付けられ、通常、カートリッジを開閉する弁を有する。米国特許第６，１９２，７９７号に記載のインクカートリッジでは、弁は、搬送中および格納中に、損傷を受けないように、カートリッジのリムより奥に配置される。しかし、インクが流れるようにするには、弁を手で開けなければならず、時間がかかり、誤りが起こる可能性がある。さらに、手で閉じるまで開いたままとなる弁は、粘度の低いインクでは、それらの「垂れ」易い傾向のため、うまく働かない。これは、様々な粘度のインクが製造される合衆国では、特に問題となる。インクからの圧力に呼応して開閉する、多数の自動弁が試用されてきたが、それらは、圧力が低下しても開いたままであることが多く、それによって、インクは押し出され続ける。

したがって、インクからの圧力を受けると開き、圧力が、ある所定のレベルよりも低下すると、粘度の低いインクを用いて使用した場合でも、自動的かつ完全に閉鎖する、インクカートリッジ分配弁への必要が生じる。本発明は、この必要を満たすものである。

本発明は、自動式石版印刷機でインクを分配するのに使用される形式の、改良型インクカートリッジである。このインクカートリッジは、押し出し可能なインクの備えを保持する中空の筒状本体を備え、プランジャ端部と分配端部を有する。プランジャ端部は、プランジャによって閉鎖されるが、プランジャは、筒状本体の中でピストンとしての働きをするよう適合されて、機械圧力または空気圧力によって分配端部に向けて押しやられると、分配器の内容物を押し出すようになる。分配端部は、膠または他の適切な手段で、筒状本体に取り付けられた分配用取付部品によって閉鎖される。この改良は、分配用取付部品の中央開口部を覆って取り付けられる弁部材を含み、弁部材は、インクからの圧力を受けると開き、圧力が、ある所定レベルよりも低下すると、自動的かつ完全に閉鎖するよう適合される。

改良型インクカートリッジでは、実質的に円筒状のノズルが、分配用取付部品開口部の周囲から延び、リムで終端する。このノズルは、実質的に円筒状の空間を画定する。可撓性の、成形プラスチックバネが、円筒状の空間内に取り付けられ、これが、弁部材をノズルのリムに押し当てる。弁部材が閉鎖位置にあるときは、バネは、プランジャの方向の後方へ湾曲される。バネは、バネを通って、またはその周りを流れるインクを供給する開口部を有する。

弁部材は、バネの下流に位置し、またバネによって支持される。弁部材は、弁部材が、バネの付勢力によって、ノズルのリムに押し当てられる閉鎖位置と、インクによってバネおよび弁部材に掛かる圧力が、バネの付勢力を超えたとき、弁部材が、ノズルのリムから上に上げられて、環状の隙間をつくる開放位置との間で移動することができる。

一実施形態では、弁部材は、実質的に平らな円板形状の部分と、円板形状の部分から上向きに、バネの穴を通って延びて、弁部材をバネに固定する突起部とを備える。
プランジャは、実質的に円形の円板部分と、円板部分の周囲から、分配用取付部品から離れる方向へ延びる側壁とを備える。好ましくは、プランジャは、円形の円板部分から、分配用取付部品の方向に突き出る環状リングを含む。環状リングは、円筒状の外壁と凹形の内壁とを有し、弁部材の突起部の周囲に、またノズルによって画定される空間内に嵌るように適合されて、プランジャが完全に押し下げられたとき、カートリッジ内に残留するインクを最小限に抑える。

図面を見ると、図１〜４に、石版印刷機に使用される形式のインクカートリッジ１０が示してある。インクカートリッジ１０は、中空の筒状本体１２と、筒状本体１２の一方端部内に、滑動的に係合して取り付けられるプランジャ１４と、筒状本体１２の反対側端部に、膠付けまたは他の形で取り付けられた分配用取付部品１６とを備える。

自動式石版印刷機では、インクカートリッジ１０は、分配用取付部品１６を下に向けて、カートリッジ運び台（図示せず）内に取り付けられる。動作中、運び台が、インクだめローラの長さに沿って横方向に移動する一方、インクレベルセンサが、インクだめローラ内のインクの量を絶えず監察して、インクが必要とされる正確な位置を決定する。センサによって、インクのレベルが低いことが検出されると、制御装置が空気供給を始動させ、この空気供給が、カートリッジ内に滑動的に係合された、空圧制御プランジャ１４に空気を押し当てると、プランジャ１４は、インクをインクだめローラに押し付ける。

筒状本体１２は、プランジャ（充填）端部（図示せず）と、リム１８で終端する分配端部とを有する。筒状本体１２は、内側を高分子材料で裏打ちした、渦巻状に巻かれた紙で作られるのが好ましいが、用途に応じて、金属またはプラスチックを含む、任意の適切な材料を使用することができる。実際には、筒状本体１２の長さは、一般に、約２２．８６ｃｍ（９インチ）又は３３．０２ｃｍ（１３インチ）であるが、必要に応じて、任意の適切な長さを用いることができる。

プランジャ１４は、実質的に円形の円板部分２０と、そこから上向きに延びる周囲側壁２２とを備える（ここで上向きとは、プランジャ１４が、筒状本体１２のプランジャ端部内に挿入されたとき、分配端部から離れる方向として定義される）。プランジャ１４は、カートリッジ１０にインクが充填された後、筒状本体１２の内壁と滑動的に係合して、インクカートリッジ１０の充填端部内に挿入される。

中央に配設された環状リング２４は、円形の円板２０から、分配用取付部品１６に向かって突き出る。環状リング２４は、実質的に円筒状の外壁２５および凹形の内壁２６を有し、プランジャが完全に押し下げられると、分配用取付部品の円筒状ノズル４２によって画定される空間内に嵌るように適合される。内壁２６の凹形状は、以下に述べる弁部材５０の上向きに延びる突起部５４と適合するよう設計されて、図４に示す通り、カートリッジ１０からインクが完全に分配されると、プランジャ１４が、分配用取付部品１６にぴったりと嵌ることができ、それによって、インクの損失が最小限に抑えられる。

分配用取付部品１６は、カートリッジ本体１２の底端部内に密閉的に係合して取り付けられる。取付部品１６は、カートリッジ本体１２の内壁に膠付けし、または他の任意の適切な手段によって取り付けることができる。分配用取付部品１６は、全体としてカップ形状であり、平らな遮蔽部分３２と、遮蔽部分３２の周囲に形成された側壁３４と、インクが流れることができる、遮蔽部分３２に配設された環状のオリフィス３８とを含む。閉鎖フランジ３６は、側壁３４の底端部から半径方向外方へ延びる。分配用取付部品２０が、筒状本体１２内に完全に挿入されると、閉鎖フランジ３６が、筒状本体１２のリム１８に当接して、分配用取付部品１６がさらに挿入されることを防ぐ。分配用取付部品１６はまた、平らな遮蔽部分３２から下向きに延びる任意選択の補強壁４０と、オリフィス３８の周囲から下向きに延びるが、フランジ３６の底面によって画定される平面を越えない、実質的に円筒状のノズル４２とを有する。ノズル４２は、実質的に円筒状の空間を画定し、傾斜リム４３を有することができる。

本発明の主要な態様では、可撓性バネ手段４４および弁部材５０は、円筒状ノズル４２によって画定される空間内に取り付けられる。好ましくは、バネ手段４４は、成形プラスチックから形成され、ノズル４２の内側に沿って位置する環状の溝内に保持される。別法として、図面に示す通り、バネ手段４４を、ノズル４２および分配用取付部品１６と一体成形することもできる。

図示する実施形態では、バネ手段４４は、中央部分４６、ならびに、中央部分４６とノズル４２との間に延びる架橋部分４８を備える。中央部分４６は、その中に開口部を有するが、その目的を次に説明する。

弁部材５０は、実質的に剛性の円板形状の部分５２と、後方へ即ち上方へ延びる突起部５４とを備える。弁部材５０は、可撓性バネ４４の中央部分４６の開口部内に、突起部５４を挿入することによって、可撓性バネ手段４４に取り付けられる。円形形状の部分５２は、傾斜縁部５３を有することができるが、これは、弁部材５０が、閉鎖位置にあるとき、円筒状ノズル４２の傾斜リム４３と当接する。

本発明は、以下の方法で作動する。可撓性バネ４４は、弛緩した、圧力のかかっていない状態（図３）では、凹形であり、即ち、プランジャ１４（図３において図示せず）の方向の後方へ（上方へ）湾曲される。可撓性バネ４４が、この弛緩した状態にあるときは、弁部材の円板形状部分５２は、ノズル４２の傾斜縁部またはリム４３に着座して、インクが流れることはできない。

プランジャ１４に圧力が及ぼされると（図４の矢印によって示す）、プランジャ１４は、前方の（下方の）カートリッジ内へ押し入れられ、それによって、インクが、バネ４４と、弁部材の円板形状部分５２とに圧力を及ぼすようになる。インクの圧力が、バネ４４の付勢力を超えると、弁部材５０は、図４に示す通り、前方へ移動して、可撓性バネ４４を下向きに引っ張り、ノズルのリム４３と弁の円板形状部分５２との間に環状開口部６０をつくりだし、そこを通ってインクが流れることができる。

インク圧力の力が、バネの付勢力よりも低下すると、可撓性バネ４４は、元の凹形の位置に戻って、弁の円板形状部分５２を、ノズルのリム４３に再度着座させ、自動的に弁を閉鎖する。

インクの流れを誘導する助けとなるように、任意選択のノズル延長部６２（図２および４）を、分配用取付部品１６から延びる、実質的に円筒状のノズル４２に、スナップ式取付手段、または他の取付手段によって取り付けることができる。任意選択の着脱可能な蓋部６４（図１および３）を使用して、カートリッジ１０を使用していないときに、弁部材５０を遮蔽することができる。

カートリッジは、任意選択のノズル延長部６２を使用せずに（しかし、好ましくは任意選択の蓋部６４を取り付けて）、その分配端部を下向きに伏せて、平板な表面に設置することができる。カートリッジを、このようにして、使用スタンバイとなるまで、積み上げておくことができる。

したがって、本発明は、インクからの圧力を受けると開き、たとえ粘度の低いインクを用いて使用した場合でも、弁への圧力が所定レベルよりも低下すると自動的に且つ完全に閉鎖する、自動閉鎖弁を有するインクカートリッジを提供する。

プランジャ端部が、押し下げられて、インクを、ノズル４２と弁部材５０の間の環状開口部６０を経由して押し出すと、カートリッジは、自動的にインクを分配する。プランジャへの圧力が、所定のレベルまで低下すると、弁は、自動的に、かつ完全に閉鎖する。本発明は、自動式インクレベルセンサを有する給紙式石版印刷機で使用する、インク分配器として特に適している。

本発明の他の変更形態、および代替的実施形態もここに企図するが、それらは、前述の教示および添付の請求項によって規定される通りの、本発明の趣旨および範囲から逸脱するものではない。請求項は、それらの範囲に該当する全てのそのような変形形態を網羅するものである。

本発明による、インクカートリッジおよび分配用取付部品の斜視図であって、任意選択の搬送用蓋部および格納用蓋部が、弁を覆って取り付けられているところを示す図である。 図１のインクカートリッジおよび分配用取付部品の斜視図であって、任意選択のノズル延長部が、弁を覆って取り付けられ、弁が開放位置にあるところを示す図である。 図１のインクカートリッジおよび分配用取付部品の、線３−３に沿う断面図である。 図２のインクカートリッジおよび分配用取付部品の、線４−４に沿う断面図である。 図１の分配用取付部品の上平面図であって、格納用蓋部および搬送用蓋部が外されているところを示す図である。 図１の分配用取付部品の底平面図である。

Claims (9)

1. 石版印刷機に使用される形式の所定の改良を施されたインクカートリッジ（１０）であって、押し出し可能なインクの備えを保持するための中空の筒状本体（１２）を備え、該筒状本体（１２）は分配端部とプランジャ（１４）により閉鎖されるプランジャ端部とを有し、該プランジャ（１４）が該筒状本体（１２）内のピストンとして機能するよう適合されていることにより、該プランジャ（１４）が前記分配端部の方へ押しやられるとき、前記インクカートリッジ（１０）の内容物を押し出し、該分配端部はそれに取り付けられた分配用取付部品（１６）によって閉鎖され、該分配用取付部品（１６）は、平らな遮蔽部分（３２）と、該遮蔽部分（３２）の周囲に形成された側壁（３４）と、該遮蔽部分（３２）内に配設されたオリフィス（３８）とを備えた、前記インクカートリッジ（１０）において、
   該インクカートリッジ（１０）に施された前記改良は、
   前記オリフィスの周囲から延び、リム（４３）を有し、且つ空間を画定するノズル（４２）と、
   前記ノズル（４２）によって画定された空間内に取り付けられ、インクの流れを供給する開口部を有する可撓性バネ手段（４４）と、
   前記可撓性バネ手段（４４）の下流に位置し、該可撓性バネ手段（４４）によって支持される実質的に剛性の弁部材（５０）であって、該可撓性バネ手段（４４）の付勢力によって前記ノズルのリム（４３）に押し当てられる閉鎖位置と、インクにより該バネ手段（４４）および該弁部材（５０）に対してかけられる圧力が該バネ手段（４４）の付勢力を超えるとき、該弁部材（５０）が該バネ手段（４４）を下向きに引っ張り、環状開口部（６０）をつくりだす開放位置との間を移動自在である前記弁部材（５０）と、を含む、
   ことを特徴とするインクカートリッジ（１０）。
2. 前記可撓性バネ手段（４４）は、成形プラスチックから形成され、前記弁部材（５０）が前記閉鎖位置にあるとき、前記プランジャ（１４）の方向の後方へ湾曲される、請求項１に記載のインクカートリッジ（１０）。
3. 前記可撓性バネ手段（４４）は、前記ノズル（４２）内に形成された環状の溝内に保持される、請求項２に記載のインクカートリッジ（１０）。
4. 前記弁部材（５０）は、実質的に平らな円板形状の部分（５２）と、該円板形状の部分（５２）から前記可撓性バネ手段（４４）の穴を通って前記プランジャ（１４）の方向に延びることにより該バネ手段（４４）に該弁部材（５０）を固定する突起部（５４）とを備える、請求項１乃至３の何れか１項に記載のインクカートリッジ（１０）。
5. 前記ノズルのリム（４３）は傾斜がつけられ、前記平らな円板形状の部分（５２）は、前記弁部材（５０）が前記閉鎖位置にあるとき該ノズルの傾斜リム（４３）と係合する傾斜縁部を有する、請求項４に記載のインクカートリッジ（１０）。
6. 前記プランジャ（１４）は、実質的に円形の円板部分（２０）と、該円板部分（２０）の周囲から、前記分配用取付部品（１６）から離れる方向へ延びる側壁（２２）と、インク損失を最小限に抑える手段とを備え、前記最小限に抑える手段は、前記円形の円板部分（２０）から、該分配用取付部品（１６）の方向に突き出る環状リング（２４）を備え、該環状リング（２４）は外壁（２５）及び凹形の内壁（２６）を有し、該環状リング（２４）は、前記プランジャ（１４）が該分配用取付部品（１６）に着座するとき、前記弁部材の突起部（５４）の周囲であり且つ前記ノズル（４２）によって画定される前記空間内に嵌合するよう適合される、請求項１乃至５の何れか１項に記載のインクカートリッジ（１０）。
7. 前記ノズル（４２）に対して着脱可能に取り付けられるノズル延長部（６２）をさらに備える、請求項１乃至６の何れか１項に記載のインクカートリッジ（１０）。
8. 前記ノズル（４２）に対して着脱可能に取り付けられる蓋部（６４）をさらに備える、請求項１乃至７の何れか１項に記載のインクカートリッジ（１０）。
9. 前記筒状本体の分配端部はリム（１８）で終端し、前記分配用取付部品（１６）は、該分配用取付部品の前記側壁（３４）から半径方向外方へ延びるとともに該筒状本体（１２）のリム（１８）に当接するフランジ（３６）をさらに備え、該フランジ（３６）は平面を画定する底面を有し、且つ、前記ノズルのリム（４３）及びその閉鎖位置にある前記弁部材（５０）の両方は該フランジ（３６）の底面によって画定される平面を越えて延びない、請求項１乃至８の何れか１項に記載のインクカートリッジ（１０）。

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