JP7106094B2

JP7106094B2 - インキ補充装置

Info

Publication number: JP7106094B2
Application number: JP2018094560A
Authority: JP
Inventors: 倫英横澤; 史人大久保; 達也東海林; 映里山川; 伴廣影山
Original assignee: シヤチハタ株式会社
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2022-07-26
Anticipated expiration: 2038-05-16
Also published as: JP2019199018A

Description

本発明は、インキを消費する筆記具等に詰め替え用のインキを補充するためのインキ補充装置又はインキ補充装置を用いて筆記具等にインキを補充する方法に関する。

従来、インキを消費する筆記具に詰め替え用のインキを手動で補充するためのインキ補充装置が開示されている（例えば特許文献１）。

特許第４２０３３８３号公報

例えば特許文献１に記載の従来のインキ補充装置おいては、筆記具にインキを補充するためのポンプを使用者が操作レバーを手動で操作しなければならず煩雑であること、また筆記具のセット状態やインキの補充量も目視で確認する必要があり、使用者が十分注意しなければ、インキの溢れ出しなどの操作ミスや誤作動が生じるおそれもあった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、筆記具等へのインキの補充を自動化等することにより、インキ補充の際の操作性を改善し、又は人為的なミスによる誤作動を防止できる等のインキ補充装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため、本発明は、筆記具にインキを補充するためのインキ補充装置であって、ケースと、前記ケースの外部から設置可能なインキボトルと、前記インキボトル内のインキを液送するよう配置されたポンプと、前記ポンプに接続され上下動可能に配置された吐出ノズルと、前記吐出ノズルを上下に駆動するノズル駆動手段と、前記ケースの外部から筆記具を取り付け可能な筆記具取付部と、前記筆記具取付部に取り付けられた筆記具を検知可能な筆記具センサーと、制御基板とを備え、前記制御基板が、前記筆記具センサーから送信される取付検知信号に基づいて前記ノズル駆動手段を作動して前記吐出ノズルを前記筆記具のインキタンクに挿入する制御を行うノズル制御手段と、前記吐出ノズルが前記インキタンクに挿入された後、前記ポンプを作動して前記インキボトル内のインキを前記吐出ノズルを介して前記インキタンクに補充する制御を行うポンプ制御手段とを備えている、インキ補充装置である。

インキ補充装置は、前記インキタンク内のインキの残量を検知可能なインキ残量センサーを更に備え、前記ポンプ制御手段が、前記筆記具センサーにより筆記具が前記筆記具取付部に取り付けられていることを検知し、かつ、前記インキ残量センサーにより検知されたインキの残量が所定量以下であるときに前記ポンプを作動させて前記インキタンクにインキを補充する制御を行うことが好ましい。

また、インキ補充装置は、前記ポンプがモータの回転方向により吐出側及び吸込側の各ポートが切り換わる双方向型ポンプからなり、前記ポンプ制御手段は、前記インキ残量センサーにより検知されたインキの残量が所定量に達したときに前記モータを逆回転させる制御を行うことが好ましい。

また、インキ補充装置は、前記インキタンクのインキ補充口に内部のばねの弾発力により当該インキ補充口を常時塞ぐ弁体が設けられており、前記吐出ノズルの下動時に当該吐出ノズルの先端部が前記弁体に当接しながら前記ばねの弾発力に抗して当該弁体を押し下げることにより、前記インキ補充口が開放するよう構成されていることが好ましい。

また、インキ補充装置は、前記吐出ノズルのインキ吐出口が、前記弁体に当接しない先端部の側壁の少なくとも一部に形成されていることが好ましい。

また、インキ補充装置は、前記インキボトルに貯留されている補充用インキの貯留量を測定するための貯留量センサーを更に備え、前記制御基板が、前記貯留量センサーにより検知された補充用インキの貯留量が所定量よりも少なくなったときに、前記インキボトルを自動的に発注するインキボトル発注手段を更に備えていることが好ましい。

本発明のインキ補充装置によれば、筆記具へのインキの補充を自動化することで、インキ補充の際の操作性を従来よりも大幅に改善することができる。これにより、人為的な操作ミスによる誤作動等を極力防止することができる。

インキ補充装置の外観斜視図である。インキ補充装置の内部構造を示す斜視図である（吐出ノズルが初期位置）。インキ補充装置の内部構造を示す斜視図である（吐出ノズルが下動位置）。インキ補充装置の内部を模式化して示す正面図である（吐出ノズルが初期位置）。インキ補充装置の内部を模式化して示す正面図である（吐出ノズルが下動位置）。インキタンク上部の断面図である。インキタンクに吐出ノズルが挿入した状態を示す断面図である。筆記具取付部の背後に設けた筆記具センサーの動作を説明するための図である。インキ補充の制御動作を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態によるインキ補充装置１を説明する。インキ補充装置１は、インキを消費する筆記具（例えばマーカーペン）に詰め替え用のインキを補充するための装置である。ここで、図１は、インキ補充装置１の外観斜視図である。図２及び３は、蓋ケース１０Ａを外した状態でインキ補充装置１の内部構造を示す斜視図である。図４及び５は、インキ補充装置１の構成要素を説明するため内部を模式化して示す正面図である。

特に図４に示すように、インキ補充装置１は、硬質の樹脂又は板金等により形成された蓋ケース１０Ａ及び本体ケース１０Ｂを備え、そのケース内に、インキボトル２０、ポンプ３０、吐出ノズル４０、ノズル駆動手段５０、筆記具取付部６０及び制御基板７０などが設けられている。

インキボトル２０は、筆記具８０への補充用インキを貯留している交換可能なボトルであり、蓋ケース１０Ａ及び本体ケース１０Ｂの一部が空洞となったボトル収容部１１に着脱可能に設置される。本実施形態では、本体ケース１０Ｂ内の左下部にインキボトル設置用のソケット部１２が設けられ、インキボトル２０下部のインキ供給ニップルがソケット部１２に挿着される。

ソケット部１２には、インキボトル２０の設置状態を検知するためのボトル設置センサー１３が内蔵されている。インキボトル２０がソケット部１２に正常に設置されると、ボトル設置センサー１３は、ボトル設置信号を制御基板７０に出力するように構成されている。

また、ソケット部１２には、インキボトル２０の重量を検知することにより、インキの貯留量を測定することが可能な貯留量センサー１４が設けられている。貯留量センサー１４は、一定以上の重量を閾値にしてオンオフするセンサスイッチでもよいが、インキボトル２０の重量をアナログ又はデジタルの信号値に変換して制御基板７０に出力する変量センサーであることが好ましい。その場合、制御基板７０は、貯留量センサーが示す信号値に基づいて、インキボトル２０内のインキの貯留量を判断することができる。

なお、他の態様として、貯留量センサーは、インキボトル２０のインキレベル（液面）を光学的に検知可能な光学式センサーであってもよい。また、上述のボトル設置センサーを貯留量センサーが兼用してもよい。また、インキボトル２０の大まかなインキの量が、ケース１０Ａ、１０Ｂに設けた窓等を透して、目視確認可能であることが好ましい。

ポンプ３０は、ポンプモータ３１の回転方向により吐出側及び吸込側の各ポートが切り換わる双方向型の送液ポンプであることが好ましい。このような送液ポンプとして、例えばチュービングポンプを採用することができる。本実施形態では、フレキシブルチューブ３４を介して、ポンプ３０の第一ポート３２と、インキボトル２０が設置されているソケット部１２とが接続されている。また、フレキシブルチューブ３５を介して、ポンプ３０の第二ポート３３と、吐出ノズル４０とが接続されている。ここで、ポンプモータ３１を順方向に回転させた場合には、第一ポート３２が吸込（イン）側となり、第二ポート３３が吐出（アウト）側となる。その結果、インキボトル２０内のインキが吸い上げられて、インキが吐出ノズル４０に液送される。他方、ポンプモータ３１を逆回転させた場合には、第一ポート３２が高圧、第二ポート３３が低圧（又は負圧）となる。これにより、例えばインキ補充後に吐出ノズル４０に残留したインキを効率よく吸い取ることができる。

吐出ノズル４０は、中空で円筒状のカプセル４１の中に格納されており、カプセル４１とともに上下動可能に配置されている。より詳細には、カプセル４１は、垂直姿勢が維持されて上下移動するよう案内する案内プレート部材４２に係合している。また、カプセル４１の側壁から左に延びる連結部４１ａの先端には、吐出ノズル４０及びカプセル４１の長手方向（垂直方向）と平行にギア歯を配列したラックギア４３が設けられている。ノズル駆動手段５０であるモータのピニオンギア５１はこのラックギア４３に噛合し、その回転がカプセル４１を介して吐出ノズル４０の上下動に変換されるよう構成されている。

ノズル駆動手段５０により吐出ノズル４０が下動すると、カプセル４１が筆記具８０のインキタンク８１の外側を覆い被さるようにして、内部の吐出ノズル４０がインキタンク８１のインキ補充口８１０に挿入される（図５参照）。

インキタンク８１のインキ補充口８１０は、インキの漏れ出しや乾燥等を防ぐ、いわゆる逆止弁の構造を有している。ここで、インキ補充口８１０の構造をより詳細に説明する。図６に示すように、インキタンク８１の上部には、タンクの内部に向けて凹状に窪む弁室８１１が形成されている。この弁室８１１の上端の開口部にはパッキン８１４が装着され、そのパッキン８１４の中央の孔がインキ補充口８１０となっている。弁室８１１の底部は、注入されたインキを滞りなくタンク内に流下させるために、底孔８１１ａの周囲が漏斗状に形成されている。

弁室８１１には、圧縮状態のコイルばね８１２と弁体（プランジャー）８１３とが収容されている。弁体８１３は、円柱状のヘッド部８１３ａと、ヘッド部８１３ａの下部に接続する円錐部８１３ｂと、円錐部８１３ｂの下面中心から下方に延びるロッド部８１３ｃとを有している。弁体８１３のロッド部８１３ｃは、弁室８１１の段部８１１ｂに設置したコイルばね８１２を貫通し、そして弁室８１１の底孔８１１ａに挿入されている。

コイルばね８１２の弾発力は、常時、弁体８１３の円錐部８１３ｂの下部に作用している。これにより、円錐部８１３ｂのテーパー状の上面が、パッキン８１４のテーパー状の下面に押し付けられ、通常はインキ補充口８１０が弁体８１３で閉塞された状態にある。

吐出ノズル４０の下動時には、図７に示すように、当該吐出ノズル４０の先端部がインキ補充口８１０の弁室８１１に挿入し、弁体８１３のヘッド部８１３ａに当接しながらコイルばね８１２の弾発力に抗して当該弁体８１３を押し下げる。これにより、インキ補充口８１０の弁が開放する。吐出ノズル４０の先端部には、弁体８１３のヘッド部８１３ａに当接しない側壁の一部に、スリット孔状のインキ吐出口４０ａが形成されている。このインキ吐出口４０ａから吐出したインキは、弁室８１１から底孔８１１ａを抜けてインキタンク８１の中に補充される。

本体ケース１０Ｂの右下部に設けられる筆記具取付部６０は、蓋ケース１０Ａの取付凹部１０Ａａを介して露出しており、この取付凹部１０Ａａを介して、筆記具８０がケースの外部から取り付けができるように構成されている（図１参照）。本実施形態では、筆記具８０のペン先を覆うキャップ８２の部分が筆記具取付部６０に着脱可能に取り付けられる。また、筆記具取付部６０の背後には、図８に示すように、当該筆記具取付部６０に取り付けられた筆記具８０を検知可能な筆記具センサー６１が設けられている。筆記具センサー６１は、例えばマイクロスイッチからなり、筆記具８０のキャップ８２が接触子６１ａを押し下げ、接触子６１ａが所定量回動するとオンするよう構成されている。このような筆記具センサー６１により、筆記具取付部６０への筆記具８０の取り付け状態を検知することができる。筆記具８０が筆記具取付部６０に正常に取り付けられると、筆記具センサー６１から取付検知信号が制御基板７０に出力される。

また、本実施形態のインキ補充装置１には、筆記具８０のインキタンク８１内のインキの残量を検知可能なインキ残量センサー６２が設けられている。インキ残量センサー６２は、透明なインキタンク８１を透して内部のインキを検知可能な光学式センサーであることが好ましい。この光学式のインキ残量センサー６２によれば、インキタンク８１のインキの残量が所定量以下の場合、インキタンク８１を光が透過し、インキ残量センサー６２の受光部がその透過光を検知することにより、インキエンプティ信号を制御基板７０に出力することができる。またインキ残量センサー６２は、インキタンク８１に補充されたインキのレベルが所定値に達し、インキタンク８１を透過する光が遮断された場合に、インキフル信号を出力するものであってもよい。

次に、制御基板７０による制御動作を説明する。ここで、次に説明する各種制御手段は、何れも制御基板７０に設けられている演算処理ユニット（例えばＣＰＵ）が、データ記憶手段（例えばＲＯＭ）に記憶されたプログラムに従って演算処理を実行することで、所定の制御機能が実現される。

先ず、インキボトル監視手段は、バックグラウンドの処理により、ボトル設置センサー１３からの検知信号に基づいてインキボトル２０の設置状態を常時監視している。インキボトル監視手段は、インキ補充装置１にインキボトル２０が正常に設置されていないと判断すると、ボトルエラー信号又は警告信号を出力する。またユーザにインキボトルの設置を促す案内信号を出力してもよい。

また、インキボトル監視手段は、貯留量センサー１４からの信号に基づいて、インキボトル２０内のインキの貯留量を常時監視する。インキボトル監視手段は、インキの貯留量が所定量以上のときには、インキ補充動作が可能と判断し、レディ信号を出力することができる。また、インキの貯留量が所定量よりも少なくなった場合に、インキが間もなく無くなることを警告する警告信号を出力してもよい。

なお、インキ補充装置１は、インキボトル２０内のインキの貯留量が所定量よりも少ない場合に、交換用のインキボトルを自動的に発注するインキボトル発注手段を備えてもよい。インキボトル発注手段は、例えばインターネット経由で、例えば予め定めたインキ供給業者に対し直接発注処理を行ってもよい。また、ネットワーク上の例えば筆記具メーカ等が運営する管理サーバに発注情報を送信し、その情報に基づいて管理サーバが、提携するインキ供給業者等にインキボトルの発注処理を行ってもよい。更に、管理サーバが、インキ補充装置１のインキ貯留量等の状態を随時監視し、インキの貯留量が少なくなったと判断したとき又はインキが無くなるまでの期間を予測してインキボトルを自動発注するようにしてもよい。

上述したように、インキ補充装置１においては、所定量以上のインキが貯留されたインキボトル２０が正常に設置されている等の諸条件が確認された場合にレディ（準備完了）状態となり、インキの自動補充が可能となる。そこで次に、インキ補充装置１により自動的に行われるインキ補充の制御動作について、図９のフローチャートを参照しながら具体的に説明する。

先ず、筆記具監視手段は、筆記具センサー６１からの検知信号に基づいて、筆記具８０が筆記具取付部６０に取り付けられているか否かを検知する（ステップＳ１）。筆記具８０がインキ補充装置１に正常に取り付けられたと判断すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、筆記具監視手段は、インキ残量センサー６２からの検知信号に基づいて、筆記具８０のインキタンク８１内のインキの残量を検知する（ステップＳ２）。インキタンク８１の液面がインキ残量センサー６２と同レベル、つまりインキ補充の必要がないと判断した場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、インキ補充は行わずに処理が終了する。

インキタンク８１の液面がインキ残量センサー６２の位置よりも低い場合、つまりインキの残量が所定量以下の場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ノズル制御手段は、ノズル駆動手段５０のモータを作動して、吐出ノズル４０を下降させる（ステップＳ３）。このとき吐出ノズル４０がインキタンク８１内に挿入し、内部の弁体８１３を押し下げることにより、インキ補充口８１０の弁が開放する。

ノズル制御手段は、吐出ノズル４０が規定の下動位置に達すると、ノズル駆動手段５０のモータの回転を停止させる。そして、ポンプ制御手段は、ポンプモータ３１を順方向に回転させてポンプ３０を作動し、インキタンク８１にインキを補充する（ステップＳ４）。そして、インキの補充量が所定量（満杯）に達するまで（ステップＳ５：ＮＯ）、ポンプ３０の作動を継続する（ステップＳ６）。

インキタンク８１の液面がインキ残量センサー６２のレベル、つまりインキの補充量が所定量に達すると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ポンプ制御手段は、ポンプモータ３１を所定時間（例えば数秒）逆回転させ、吐出ノズル４０のインキを吸い上げる（ステップＳ７）。これにより、吐出ノズル４０に残留するインキの固着や流路の詰まり又は狭窄を防止することができる。

そして、ノズル制御手段は、ノズル駆動手段５０のモータを逆回転し、吐出ノズル４０を初期位置に上昇させる（ステップＳ８）。吐出ノズル４０がインキタンク８１から抜け出ることにより、インキ補充口８１０が弁体８１３で閉じられ、インキの補充が完了する。

なお、ステップＳ３の吐出ノズル４０の下動開始から、ステップＳ８の初期位置（上位置）に戻るまでのインキ補充処理の間、インキボトル２０が不用意に取り外されないよう、ソケット部１２をロックすることが好ましい。また、ステップＳ２で筆記具８０を正常に取り付けた後、ユーザがインキ補充開始操作をしてから、ステップＳ３からのインキ補充処理を行うようにしてもよい。

１インキ補充装置
１０Ａ蓋ケース
１０Ｂ本体ケース
１２ソケット部
１３ボトル設置センサー
１４貯留量センサー
２０インキボトル
３０ポンプ
３１ポンプモータ
４０吐出ノズル
４１カプセル
４３ラックギア
５０ノズル駆動手段
５１ピニオンギア
６０筆記具取付部
６１筆記具センサー
６２インキ残量センサー
７０制御基板
８０筆記具
８１インキタンク
８１０インキ補充口
８１１弁室
８１２コイルばね
８１３弁体
８１４パッキン
８２キャップ

Claims

筆記具にインキを補充するためのインキ補充装置であって、
ケースと、前記ケースの外部から設置可能なインキボトルと、前記インキボトル内のインキを液送するよう配置されたポンプと、前記ポンプに接続され上下動可能に配置された吐出ノズルと、前記吐出ノズルを上下に駆動するノズル駆動手段と、前記ケースの外部から筆記具を取り付け可能な筆記具取付部と、前記筆記具取付部に取り付けられた筆記具を検知可能な筆記具センサーと、制御基板とを備え、
前記制御基板が、前記筆記具センサーから送信される取付検知信号に基づいて前記ノズル駆動手段を作動して前記吐出ノズルを前記筆記具のインキタンクに挿入する制御を行うノズル制御手段と、前記吐出ノズルが前記インキタンクに挿入された後、前記ポンプを作動して前記インキボトル内のインキを前記吐出ノズルを介して前記インキタンクに補充する制御を行うポンプ制御手段とを備え、
前記インキタンク内のインキの残量を検知可能なインキ残量センサーを更に備え、
前記ポンプ制御手段が、前記筆記具センサーにより筆記具が前記筆記具取付部に取り付けられていることを検知し、かつ、前記インキ残量センサーにより検知されたインキの残量が所定量以下であるときに前記ポンプを作動させて前記インキタンクにインキを補充する制御を行う、インキ補充装置。
前記ポンプがモータの回転方向により吐出側及び吸込側の各ポートが切り換わる双方向型ポンプからなり、前記ポンプ制御手段が、前記インキ残量センサーにより検知されたインキの残量が所定量に達したときに前記モータを逆回転させる制御を行う、請求項１に記載のインキ補充装置。
前記インキタンクのインキ補充口に内部のばねの弾発力により当該インキ補充口を常時塞ぐ弁体が設けられており、前記吐出ノズルが、下動時に当該吐出ノズルの先端部が前記弁体に当接しながら前記ばねの弾発力に抗して当該弁体を押し下げることにより、前記インキ補充口が開放するよう構成されている、請求項１又は２に記載のインキ補充装置。
前記吐出ノズルのインキ吐出口が、前記弁体に当接しない先端部の側壁の少なくとも一部に形成されている、請求項３に記載のインキ補充装置。
前記インキボトルに貯留されている補充用インキの貯留量を測定するための貯留量センサーを更に備え、前記制御基板が、前記貯留量センサーにより検知された補充用インキの貯留量が所定量よりも少なくなったときに、前記インキボトルを自動的に発注するインキボトル発注手段を更に備えている、請求項１～４の何れか１項に記載のインキ補充装置。