JP4602666B2 - 圧力作動式弁 - Google Patents

Description

本発明は、流体物を分与するための容器に使用される圧力作動式可撓弁に関する。より厳密には、本発明は、印刷用のインクカートリッジに取り付けることができ、インクの圧力に応じて自動的に開閉する圧力作動式可撓弁に関する。

印刷機用の最近のインクカートリッジは、通常、中空の管状本体と、一方の端部に挿入された可動プランジャと、反対側の端部に取り付けられた静止分与器具とを備えている。分与器具は、管状本体の分与用端部を覆い、カートリッジを開閉する弁としても働く。プランジャが、手動、又は一般的には空気圧によって分与用端部に向けて押されると、カートリッジからインクが押し出される。

弁即ち分与器具は、管状本体の分与用（上）端部内に密封係合状態で装着されている。弁には４つの機能があり、即ち（１）プランジャ作動時に、カートリッジからのインクの流れを制御し、（２）カートリッジの充填時、輸送時、保存時、及び印刷機への装着時を含め、プランジャ作動時以外の全ての場合にインクが流れ出ないようにし、（３）ノズルで局所的にインクが乾燥したり、酸化や粘度の変化によりインク成分の特性に影響が出かねない、カートリッジ内への空気の侵入を防ぎ、（４）分与器具又は印刷用備品の他の領域にインクが流れないようにする。（上記領域にインクがあると乾燥して剥がれ落ち、インクリザーバを汚染する恐れがある。）
既知のインクカートリッジの例として、リッターの欧州特許ＥＰ１００５９９９Ａ３号に開示されているものがある。リッターの弁は、カートリッジの内容物から加えられる圧力に応じて弁を開閉するばねとして働く、一体成形された弾性壁ステーを具備している。

リッターは、ブリッジでマウスピースのネック内側に接続されたドーム形状のシール部分を有する中央本体と、ネックを覆うように取り付けられた弁スリーブとを備えた弁を開示している。弁スリーブは、中央本体のシール部分と嵌合して弁を閉じる環状のリップを有している。弁スリーブは、ばねとして働く一体成形の壁ステーを具備している。壁ステーは、弁がインクからの内部圧力を受けると軸方向に伸張し、環状のリップを持ち上げて、シール部分と弁スリーブのリップ部の間に環状の開口部を作り出す。

本発明とは異なり、リッターの弁は可動シール面を２つ有している。第１のシール面は、中央本体のシール部分と環状のシールリップとの境界面にある。このシール面は、カートリッジから出るインクの流れを制御する。第２のシール面は、マウスピースのネックと環状の弁スリーブワイパとの境界面にある。このシール面は、インクがマウスピースのネックを通過してばね様壁ステーの周囲に漏れないようにするためのものである。これらシール面は、非常に厳密な許容差に合うように製造しなければならず、組立て前及び組み立て中に損傷を受けやすい。
欧州特許第１００５９９９Ａ３号明細書抜粋

従って、本発明の目的は、シール面が唯１つしかない、流体物を分与するための分与弁を提供することである。
本発明の更に別の目的は、容器の内部圧力により作動する弁を提供することである。

この他の追加の目的は、以下の説明、添付図面、及び特許請求の範囲の記載事項から明らかになるであろう。

本発明は、流体物を分与するための容器に使用される圧力作動式弁を提供するものである。或る好適な実施形態では、弁は、外側構成要素と内側構成要素とを備えている。外側構成要素は、カバー部分と、カバー部分に取り付けられたノズルとを備えている。ノズルは、実質的に円筒形の側壁と、上縁部と、側壁の上縁部から半径方向内向きに伸張し剛性のある環状リムで終端している環状の可撓性部分とを有している。

内側構成要素は、側壁と、ブリッジを介して側壁に接続されている静止シール部分とを備えている。内側構成要素は、ノズル側壁の内側に固定されこれと近接して係合している。シール部分と、外側構成要素の剛性のある環状リムは、弁が閉位置にあるときには協働してシールを形成する。弁が開位置にあるときには、シール部分と環状リムとは、環状の開口部を形成し、ここを通って流体物が流れる。

本発明の或る重要な態様では、外側構成要素の環状の可撓性部分は、容器の流体物から相当の圧力を受けると上向き外方向に撓み、これにより剛性のある環状リムが閉位置と開位置との間で動くように構成されている。この好適な実施形態では、可撓性部分は実質的にＳ字型の断面形状を有している。

或る別の実施形態では、可撓性部分は、ノズル側壁の上縁部から内向きに伸張するのではなく、ノズルの側壁部分を形成し、容器の内部圧力の変化に応じて伸縮することによりベローズのように作用する。容器内部圧力があるレベルより下の場合（即ち、可撓性部分が収縮位置にある場合）、外側構成要素の剛性のある環状弁リムは、内側構成要素の凸状シール部分に当接して着座し、インクカートリッジを閉じてインクが流れないようにする。容器内容物により弁に相当の圧力が掛けられると、可撓性部分が伸び、弁リムとシール部分の間に開口部を露出させ、カートリッジからインクが流れ出せるようにする。

本発明の第３の実施形態では、ノズル側壁と、ノズルの上縁部から内向きに伸びる環状部分の両方が可撓性となっている。容器内容物により相当の圧力が弁に掛ると、ノズル側壁及び／又は環状部分は撓んで、弁リムとシール部分の間に環状の開口部を露出させ、カートリッジからインクが流れ出せるようにする。

本発明の第４の実施形態では、静止したシール部分が容器に直接取り付けられており、弁を開閉する可撓性部分を有する実質的にカップ状の外側構成要素が、シール部分の上に取り付けられている。

本発明は、市販印刷機用のインクカートリッジのような流体分与容器用の圧力作動式弁を提供する。弁は、容器内の流体により圧力が加えられると開き、圧力が下がると閉じる。弁は、ばねの様に作用して弁を開閉する可撓性部分を有している。この可撓性部分は、波状断面を有し内向きに伸張するリング（図１から図４、及び図７）、又は円筒形のベローズ（図５）、或いはその両方の形態（図６）を採っている。可撓性部分の構成にかかわらず、弁にはシール面が唯１つしかない。

本弁は、限定するわけではないが、金属容器、搾り出しチューブ及び袋を含む他の型式の容器、及びガス、粉末、乳剤及びペーストを含む他の種類の流体物でも使用できるものと理解頂きたいが、説明の都合で、添付図面の圧力作動式弁は、印刷インクを分与するための管状板紙インクカートリッジで使用されるものとして示している流体物。インクカートリッジは、その弁即ち分与用端部が上を指した状態で描かれているが、分与用端部は、カートリッジ使用時には普通は下を向いている。

図１から図４は、圧力作動式弁の第１の実施形態を示しており、この場合、可撓性部分は、波状の断面形状を有し内向きに伸張するリングの形態を採っている。図１及び図２は、弁即ち分与器具１０とプランジャ５０の分解斜視図であり、両者が円筒形管（図示せず）の各端部に挿入されてインクカートリッジを形成する。弁１０は、２つの部分、即ち内側（嵌合）構成要素１２と外側構成要素１４を有している。外側構成要素１４は、図に示すように、一体成形されたノズル部分１６を有している。代わりに、ノズル部分１６は、別部品として成形して外側構成要素１４のカバー部分１８に取り付けてもよい。

内側嵌合構成要素１２は、円筒形側壁２０と、ブリッジ２４により側壁２０に接続されている好ましくはドーム型のシール部分２２とを備えている。内側構成要素１２は、外側構成要素１４のノズル部分１６に、例えば、円筒形側壁２０の基部周りに設けられた環状のフランジ２６を使って固定されている。フランジ２６は、ノズル側壁３０の内側に沿って円周方向に配置されている溝２８内にスナップ嵌合している。図示の実施形態では、溝２８の底面は、ノズル側壁３０の内側表面から半径方向内向きに伸張する戻り止め３２で画成されている。代わりに、内側構成要素１２は、スクリュー、加熱溶着又は他の適した手段で外側構成要素１４のノズル部分１６に固定してもよいし、或いは、内側構成要素１２は、ノズル部分１６の一体部分として、即ち同一材料部品で形成してもよい。内側構成要素１２をノズル１６内部に固定する手段に関わらず、内側構成要素１２は、無駄なインクを最小限にするためノズル１６の内側と密に嵌合していなければならない。つまり、内側構成要素側壁２０の外径は、ノズル側壁３０の内径とほぼ同じでなければならない。

外側構成要素１４の説明に戻るが、側壁３４は、カバー部分１８の周辺から下向きに伸張している。側壁３４は、円筒形カートリッジ本体（図面では省略）の分与用端部内にぴったりと嵌るが、側壁３４の上面から半径方向外向きに伸張するフランジ部３６を設けて、外側構成要素１４を本体内に充分に挿入したときにカートリッジ本体の上部リムと当接するようにしてもよい。代わりに、側壁を、カートリッジ本体として機能できる長さまで伸ばしてもよい。

ノズル１６は、外側構成要素カバー部分１８の中央に設けられた穴を覆うように配備され、この好適な実施形態では、側壁３０と、ノズル側壁３０の上縁部４２から半径方向内向きに伸張する環状の可撓性部分４０とを備えている。可撓性部分は、剛性のある環状リム４４で終端している。環状リム４４は、中央に配置された開口部４６を画定している。代表的な印刷インクカートリッジの場合、この開口部４６は、直径が約３／４インチであるが、もっと小さくても大きくてもよい。

ノズル１６の可撓性部分４０は、圧力が掛かると、図３に示す閉じ位置から図４に示す開き位置へと撓むことのできる外形と肉厚を有している。図１から図４に示す実施形態では、可撓性部分４０は、図面に示すＳ字形など湾曲した又は波状の断面を有し内向きに伸張するリングの形状をしている。可撓性部分４０は、凸部４８と凹部５２を備えているのが望ましい。凸部４８は、円形環状面の上半分のような形状で、凹部分５２は、円形環状面の下半分のような形状をしているのが望ましい。２つの環状面４８、５２は、交差点５３で接合し一体となって略Ｓ字状の断面を形成している。

ノズル１６の可撓性部分４０は凸部と凹部を１つずつ備えていると説明したが、複数の凹凸部を有するもの、１つの凸部だけ又は１つの凹部だけを有するものなど、他にも適した構造があるものと理解頂きたい。可撓性部分の基本的要件は、容器内容物により掛けられる圧力の変化に応じて閉位置と開位置の間で撓むことができ、閉位置にあるときには、リム４４とシール部２２の間に適切な密封状態を維持できるようになっていることである。

図３に示すように、容器内容物により掛けられる内圧が殆ど又は全くない場合（即ち、可撓性部分４０が閉位置にある場合）は、弁リム４４は、シール部分２２に当接して着座し、インクカートリッジを閉じてインクが流れないようにする。図示の実施形態では、シール面、即ちリム４４がシール部分２２に当接して着座している面は、実質的に円錐台のような形状をしている。シール面が１つなので、材料が容器から漏れ出る可能性、又は空気が容器に漏れ込む可能性が低減される。弁リム４４とシール部分２２の相対する面の間に良好な漏れ止め封止状態を保証するために、内側構成要素１２を外側構成要素１４のノズル部分１６の内側にスナップ嵌合すると、シール部分２２により可撓性部分４０に予圧が掛かるようになっている。

図４に示すように、容器内容物により相当の内圧が弁１０に掛かると、可撓性部分４０が上向き外方向に撓んで、弁リム４４とシール部分２２の間の環状開口部５４が露出し、インクをカートリッジから流し出せるようになる。圧力が再び下がると、可撓性部分４０は元の形状に戻り、弁１０は閉じる。

プランジャ５０は、分与器具１０に密に嵌合し、プランジャが容器本体内側を全行程に亘って移動した後にカートリッジ内に残される残留インク量が最小限になるよう構成されている。このように、プランジャ５０の上面５６は、外側構成要素カバー部分１８に嵌合し、プランジャ中央ハブ５８は、内側構成要素１２及びノズル１６に嵌合する。

図５に示す第２の実施形態では、弁の可撓性部分は、円筒形ベローズ、即ちアコーディオン形状と呼ばれるもののような形状をしている。図に示す弁即ち分与器具６０は、内側構成要素６２と外側構成要素６４を備えている。この好適な実施形態では、内側構成要素６２は、円筒形側壁７０と、ブリッジ７４で側壁７０に接続されているシール部分７２とを備えている。内側構成要素６２は、外側構成要素６４のノズル部分６６に固定され、ノズル６６の内側と密に嵌合している。

外側構成要素６４は、カバー部分６８と、カバー部分６８の周辺から下向きに伸張する側壁８４と、カバー部分６８の中央に設けられた穴を覆うように配備されたノズル部分６６とを備えている。側壁８４は、円筒形カートリッジ本体（図示せず）の分与用端部にぴったりと嵌っており、側壁８４の上部から半径方向外向きに伸張するフランジ８６を設けてもよい。環状の上側部分８８は、ノズル側壁８０の上縁部９２から内向きに伸張し、剛性のある環状リム９４で終端している。

この代替実施形態では、可撓性部分は、先の好適な実施形態でのようにノズル側壁の上縁部から内向きに伸張しているのではなく、ノズル側壁８０の一部を形成している。具体的には、ノズル側壁８０は、比較的剛性のある下部分８２（内側構成要素６２がこれに固定される）と、可撓性のある伸縮可能な上部分９０とを有している。伸縮可能な上部分９０は、実質的に円筒形状で、容器内圧の変化に応じて伸縮しベローズのように働く。可撓性部分９０には開口が存在しない。先の好適な実施形態でのように、可撓性部分９０の基本的要件は、容器内容物により掛けられる圧力の変化に応じて閉位置と開位置の間で伸縮することができ、収縮位置にあるときには、リム９４とシール部７２の間に適切な密封状態を維持できるようになっていることである。

図５に示すように、容器内容物により掛けられる圧力が殆ど又は全くない場合（即ち、可撓性部分９０が収縮位置にある場合）には、弁リム９４は、内側構成要素６２のシール部分７２に当接して着座し、インクカートリッジを閉じてインクが流れないようにする。容器内容物により相当の内圧が弁６０に掛けられると、可撓性部分９０が伸張して、弁リム９４とシール部分７２の間の環状開口部（図示せず）が露出し、インクをカートリッジから流し出せるようになる。圧力が下がると、可撓性部分９０は元の形状に収縮し、弁６０は閉じる。

図６に示す本発明の第３の実施形態では、ノズル側壁と、ノズルの上縁部から内向きに伸張する環状部分とが、共に可撓性となっている。先の実施形態でのように、弁即ち分与器具１１０は、内側構成要素１１２と外側構成要素１１４を備えている。内側構成要素１１２は、円筒形側壁１２０と、ブリッジ１２４で側壁１２０に接続されているシール部分１２２を備えている。内側構成要素１１２は、外側構成要素１１４のノズル部分１１６に固定され、ノズル１１６の内側と密に嵌合している。

ノズル部分１１６は、外側構成要素１１４のカバー部分１１８の中央に設けられた穴を覆うように配備されている。ノズル１１６は、側壁１３０と、ノズル側壁１３０の上縁部１４２から内向きに伸張しリム１４４で終端している環状の上側部分１４０を備えている。環状の上側部分１４０は可撓性があり、先の好適な実施形態の可撓性部分４０と同様の外形を有している。

第２の実施形態と同じように、ノズル側壁１３０は、比較的剛性のある下部分１３２（内側構成要素１１２がこれに固定される）と、可撓性のある伸縮可能な上部分１３４を備えている。伸縮可能な上部分１３４は、実質的に円筒形で、容器内圧の変化に応じて、可撓性のある環状の上部分１３２と協働して弁１１０の開閉を行なう。

図６に示すように、容器内容物により弁１１０に掛けられる圧力が殆ど又は全くない場合、弁リム１４４は、内側構成要素１１２のシール部分１２２に当接して着座し、インクカートリッジを閉じてインクが流れないようにする。容器内容物により相当の圧力が掛けられると、可撓性のある伸縮可能部分１３４は伸張し、及び／又は環状の可撓性部分１４０が上向き外方向に撓んで、弁リム１４４とシール部分１２２の間に環状開口部（図示せず）が露出し、インクをカートリッジから流し出せるようになる。圧力が下がると、可撓性のある伸縮可能部分１３４と可撓性環状部分１４０は元の形状に戻り、弁１１０は閉じる。

図７に示す本発明の第４の実施形態では、弁１６０は、先の実施形態でのように、内側構成要素１６２と外側構成要素１６４を備えているが、本実施形態は、外側構成要素１６４ではなく内側構成要素１６２が容器に直接取り付けられる点が先の実施形態と異なっている。カップ状の外側構成要素１６４は、内側構成要素１６２上に取り付けられている。

内側構成要素１６２は、カバー部分１６８と、カバー部分から上向きに伸張する円筒形側壁１７０と、ブリッジ１７４で側壁１７０に接続されているシール部分１７２を備えている。第２の側壁１６６は、カバー部分１６８の周辺から下向きに伸張しており、インクカートリッジの分与用端部内側にぴったりと嵌るように構成されている。

カップ状の外側構成要素１６４は、内側構成要素１６２上に取り付けられるが、側壁１８４の基部に設けられ半径方向内向きに伸張し、側壁１７０上にスナップ嵌合するフランジ１７６により装着されるのが望ましい。環状の上部分１９０は、側壁１８４の上縁部１９２から内向きに伸張しリム１９４で終端している。環状の上部分１９０は、可撓性があり、先の好適な実施例の可撓性部分４０と同様の外形を有している。

図７に示すように、容器内容物により弁１６０に掛けられる圧力が殆ど又は全くない場合、弁リム１９４は内側構成要素１６２のシール部分１７２に当接して着座し、インクカートリッジを閉じて、インクが流れないようにする。容器内容物により相当の圧力が掛けられると、環状可撓性部分１９０が上向き外方向に撓んで、弁リム１９４とシール部分１７２の間に環状の開口部が露出し、インクをカートリッジから流し出せるようになる。圧力が下がると、環状可撓性部分１９０は元の位置に戻り、弁１６０は閉じる。

シール部分は、図１から図６に示すようなドーム型である必要も、また図７に示すように円錐台形状である必要もない。シール部分は、環状リムとのシール領域に適するのならば、どの様な形状であってもよい。図８に、本発明のシール部分として可能な３通りの構成を示す。図８ａでは、シール部分は円錐形である。図８ｂでは、シール部分は図７のように円錐台形をしている。図８ｃでは、シール部分はもっと複雑な形状をしている。

以上、動的シール領域が１つの、圧力作動式可撓弁の４つの実施形態について説明してきた。シール領域が１つしかないことにより、容器からの材料が漏れる可能性、又は空気が容器内に漏れ込む可能性が低減される。弁は、シール部分を有する第１の静止構成要素と、シール部分に当接して着座する環状リムを有する第２の可動構成要素で構成されている。第２の構成要素は、更に、容器内容物による圧力に応じて形状を変化させ、それにより弁を開閉する可撓性部分を有している。可撓性部分は、弁の環状の上側部分、又は弁側壁の一部、或いはその両方であってもよい。

圧力作動式弁は、プランジャを作動させた場合にはカートリッジからのインクの流れを制御し、他の全ての場合にはインクが流れないようにし、カートリッジへの空気の流入を最小限にし、分与器具又は印刷用備品の他領域にインクが流れ込まないようにする。

以上の他にも、上記教示及び特許請求の範囲の記載内容により定義される本発明の範囲を逸脱することなく、変更例及び代替実施形態が考えられる。特許請求の範囲の記載内容は、本発明の範囲内に入るそのような変更の全てを包含するものである。

本発明の圧力作動式可撓弁の分解底面斜視図であり、プランジャと共に外側構成要素の破断図を含めて示している。 図１の圧力作動式可撓弁とプランジャの上面分解斜視図である。 本発明に基づいて作られた圧力作動式可撓弁の組立て状態の断面図であり、閉じた状態示している。 図３の圧力作動式可撓弁の、開いた状態を示す断面図である。 本発明の圧力作動式弁の第２実施形態の断面図である。 本発明の圧力作動式弁の第３実施形態の断面図である。 本発明の圧力作動式弁の第４実施形態の断面図である。 本発明のシール部分の３つの実施可能な構成例を示す断面図である。

Claims (6)

1. 流体物を分与するための容器に使用され、印刷用のインクカートリッジに取り付けることができる圧力作動式弁（１０）において、
   上縁部（４２）を有する側壁（３０）と、前記側壁（３０）の上縁部（４２）から半径方向内向きに伸張し、環状リム（４４）で終端している環状の可撓性部分（４０）とを備えているノズル（１６）を備えている外側構成要素（１４）と、
   側壁（２０）、及びブリッジ（２４）により前記側壁（２０）に接続されている静止シール部分（２２）を備えている内側構成要素（１２）と、を備えており、
   前記可撓性部分（４０）が、円形環状面の上半分のような形状を有する環状の凸部（４８）と円形環状面の下半分のような形状を有する環状の凹部（５２）とを備え、前記凸部（４８）及び前記凹部（５２）が交差点（５３）で接合してＳ字形断面形状を形成し、
   前記内側構成要素（１２）が前記外側構成要素（１４）の前記ノズル（１６）の内側に嵌合されて、前記シール部分（２２）により前記可撓性部分（４０）に予圧が掛かり、
   前記環状リム（４４）が剛性を有し、
   前記環状リム（４４）が閉位置にあるとき、前記可撓性部分（４０）がばねのように作用して、前記環状リム（４４）が前記シール部分（２２）に対して着座して前記容器を完全にシールし、
   プランジャーが前記容器内を移動して前記容器の流体物による相当の圧力を受けると、前記可撓性部分（４０）が上向き外方向に撓んで、前記環状リム（４４）を前記閉位置から開位置まで移動し、前記環状リム（４４）が前記開位置にあるとき、前記シール部分（２２）と前記環状リム（４４）との間に環状の開口部（５４）が形成され、
   前記容器の流体物による圧力が下がると、前記可撓性部分（４０）は元の形状に戻り、前記圧力作動式弁（１０）が閉じ、
   これによって、シール面を唯１つしか有さない、圧力作動式弁（１０）。
2. 前記外側構成要素（１４）は、中央に穴が設けられたカバー部分（１８）を更に備えており、前記ノズル（１６）は、前記穴を覆うように配備されている、請求項１に記載の圧力作動式弁（１０）。
3. 前記外側構成要素（１４）は、前記カバー部分（１８）の周辺から下向きに伸張する側壁（３４）を更に備えている、請求項２に記載の圧力作動式弁（１０）。
4. 前記内側構成要素（１２）は、前記内側構成要素の側壁（２０）の基部の周りに配置された環状のフランジ（２６）を更に備えており、前記フランジ（２６）は、前記ノズル側壁（３０）の内側に沿って円周方向に形成された溝（２８）にスナップ嵌合している、請求項１乃至３の何れか１項に記載の圧力作動式弁（１０）。
5. 前記溝（２８）は、前記ノズル側壁（３０）の内側表面から半径方向内向きに伸張する戻り止め（３２）により画成された底面を有している、請求項４に記載の圧力作動式弁（１０）。
6. 前記ノズルの側壁は、可撓性のある伸縮可能部分（１３４）を備える、請求項１乃至５の何れか１項に記載の圧力作動式弁（１１０）。

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