JP7282571B2 - 液体収容ボトル - Google Patents

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Description

本発明は、内部に液体を収容する液体収容ボトルに関する。
インクジェット記録装置などの液体吐出装置で使用される液体タンクには、液体を注入するための注入口を通じて、別途用意された液体収容ボトルから液体を補充できるものがある。このような液体補充用の液体収容ボトルでは、利用者の手や周囲が汚れることを抑制するために、多くの場合、液体を注入する注入口に、それを密閉可能なキャップとは別に、ボトルの内圧に応じて開閉するスリットバルブが設けられている。また、特許文献1には、長期保管時などの不使用時に液体が固化することでスリットバルブが開かなくなることを抑制するために、キャップにより注入口が密閉された状態でもスリットバルブを開いた状態に保持する方法が記載されている。この方法では、キャップがノズルに装着されたときに、キャップの底面に設けられた突起がスリットバルブのスリットに挿入されることで、スリットバルブを開いた状態に保持することができる。
特開2018-95277号公報
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、キャップの開栓時にキャップによる注入口の密閉が解除された時点で、突起がスリットに挿入されておらず、スリットバルブが閉じられているため、ボトル内部が密閉されてしまう。そのため、液体収容ボトルの内圧が外気圧よりも高くなっていると、液体を注入するためにボトル本体を傾けただけでも、ボトル内部の液体の水頭圧がスリットバルブに作用してスリットの開放に必要な圧力を超えてしまい、液体が漏れ出すことがある。
そこで、本発明の目的は、液体を注入するためにボトル本体を傾けても液漏れを抑制する液体収容ボトルを提供することである。
上述した目的を達成するために、本発明の液体収容ボトルは、ボトル本体と、ボトル本体に収容された液体を注入する注入口を有するノズルと、注入口を開閉するようにノズルに装着可能な円筒状のキャップと、注入口に設けられたスリットバルブであって、弁体と、弁体に形成され、互いに交差する複数のスリットを有するスリットバルブと、キャップがノズルに装着されたときに注入口を密封する密封手段とを有し、キャップには、キャップがノズルに装着されたときに注入口に対向する面からスリットバルブに向かって突出する突起が設けられ、キャップがノズルに装着されて密封手段により注入口が密封された状態において突起の先端部は、複数のスリットの交点からノズルの半径方向に離れた位置でスリットバルブの弁体に対向し、かつ、突起は、スリットバルブの弁体に接触していない
本発明によれば、液体を注入するためにボトル本体を傾けても液漏れを抑制することができる。
本発明の液体収容ボトルが使用される液体吐出装置の斜視図である。 図1に示す液体吐出装置の要部の内部構成を示す斜視図である。 図1に示す液体吐出装置の液体タンクの斜視図である。 第1の実施形態に係る液体収容ボトルの側面図である。 図4に示す液体収容ボトルの分解側面図である。 第1の実施形態に係るノズルの断面図および平面図である。 第1の実施形態に係るノズルとキャップの断面図である。 キャップ開閉時のスリットバルブと突起との関係を示す断面図である。 第1の実施形態に係る突起の変形例を示す斜視図および平面図である。 第1の実施形態に係る突起の変形例を示す斜視図および平面図である。 第1の実施形態に係る突起の変形例を示す斜視図である。 第1の実施形態に係る突起の変形例を示す斜視図である。 第1の実施形態に係るスリットバルブの変形例を示す図である。 第2の実施形態に係るノズルとキャップの断面図である。 第2の実施形態に係る突起の変形例を示す斜視図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本明細書では、本発明の液体収容ボトルの用途として、液体吐出装置(インクジェット記録装置)に液体(インク)を補充する場合を例に挙げて説明するが、液体収容ボトルの用途はこれに限定されるものではない。なお、以下の説明では、同一の機能を有する構成には図面中に同一の符号を付与し、その説明を省略する場合がある。
図1は、本発明の液体収容ボトルが使用される液体吐出装置の斜視図である。
液体吐出装置1は、シリアル型のインクジェット記録装置であり、筐体11と、筐体11の内部に配置された大容量の液体タンク12とを有している。液体タンク12は、記録媒体(図示せず)に対して吐出される液体であるインクを収容するものである。
図2は、図1に示す液体吐出装置の要部の内部構成を示す斜視図である。
液体吐出装置1は、記録媒体(図示せず)を搬送する搬送ローラ13と、液体を吐出する記録ヘッド14が設けられたキャリッジ15と、キャリッジ15を駆動するキャリッジモータ16とを有している。記録媒体としては、例えば紙などが挙げられるが、記録ヘッド14から吐出された液体によって画像が形成されるものであれば、特に限定されない。記録媒体は、搬送ローラ13が間欠的に回転駆動されることで、間欠的に搬送される。キャリッジモータ16の回転駆動に伴い、キャリッジ15が記録媒体の搬送方向と交差する方向に往復運動し、この往復走査中に、記録ヘッド14に設けられた吐出口から記録媒体に液体が吐出されることで、その記録媒体に画像などが記録される。
液体は、液体タンク12に収容され、液体流通路17を通じて記録ヘッド14に供給される。液体として、4色のインク(例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラック)が使用され、液体タンク12として、それぞれが各色のインクを収容する4つの液体タンク12a~12dが設けられている。4つの液体タンク12a~12dはそれぞれ、筐体11の内部における液体吐出装置1の前面部に配置されている。
図3は、図1に示す液体吐出装置の液体タンクの斜視図である。
液体タンク12は、液体を収容するタンク本体121と、タンク本体121内の液体収容室に連通する注入口122と、注入口122を覆うようにタンク本体121に装着可能なタンクカバー123とを有している。液体タンク12への液体の補充は、タンク本体121からタンクカバー123を取り外し、それにより露出した注入口122を通じて行われる。液体の補充後、タンク本体121内の液体収容室からのインクの蒸発を抑制するために、タンクカバー123をタンク本体121に取り付け、タンク本体121内の液体収容室を密閉する。
(第1の実施形態)
図4は、本発明の第1の実施形態に係る液体収容ボトルの平面図である。図5は、図4に示す液体収容ボトルの分解平面図である。
液体収容ボトル2は、液体タンク12に液体を補充するための円筒状の容器であり、液体を収容するボトル本体21と、ノズル22と、キャップ23とを有している。ノズル22は、ボトル本体21に固定され、ボトル本体21に収容された液体を注入する機能を有している。キャップ23は、ノズル22の後述する注入口22cを開閉するようにノズル22に装着可能であり、ボトル本体21の内部を外気から遮蔽して液体収容ボトル2を密封する機能を有している。本実施形態では、ボトル本体21とノズル22は共に樹脂部品であり、後述するように、溶着により固定されるが、可撓性の部品を挟んでシールされることで固定されていてもよい。
ボトル本体21の上部には、ボトル溶着部21aが形成され、ノズル22の下部には、ノズル溶着部22aが形成されている。ノズル22は、ノズル溶着部22aの内周面または底面がボトル溶着部21aに溶着されることで、ボトル本体21に固定される。ノズル22の中央部には、外周面に雄ネジが形成されたノズルネジ部22bが形成され、キャップ23の下部には、内周面に雌ネジが形成されたキャップネジ部23aが形成されている。キャップ23は、ノズルネジ部22bの雄ネジがキャップネジ部23aの雌ネジと螺合することで、ノズル22に装着される。
図6(a)は、本実施形態のノズルの断面図であり、図6(b)は、本実施形態のノズルに設けられたスリットバルブの平面図である。図7は、本実施形態のノズルおよびキャップの拡大断面図である。
ノズル22は、液体を注入する注入口22cと、注入口22cの周縁部に沿って設けられた環状のリブからなるノズルシール部22dとを有している。注入口22cには、液体収容ボトル2の内圧に応じて開閉するスリットバルブ24が設けられている。スリットバルブ24は、可撓性を有する材料からなる弁体24aと、弁体24aに形成された互いに交差する3本のスリット24bを有し、閉状態では注入口22cを密閉することができる。弁体24aには、3本のスリット24bによって6つの分割片24cが形成されている。なお、スリット24bの本数はこれに限定されず、2本であってもよく、4本以上であってもよい。この場合、複数のスリット24bは、その本数をnとしたとき、図示したように円形の弁体24aの中心に対して2n回対称となるように形成されていることが好ましい。これにより、分割片24cを均等に開くことができ、液体収容ボトル2内の液体をスムースに注入することができる。
キャップ23の底面(注入口22cに対向する面)には、環状のリブからなるキャップシール部23bと、スリットバルブ24に向かって突出する突起23cとが設けられている。キャップシール部23bは、キャップ23がノズル22に装着されたときにノズルシール部22dと嵌合し、これにより、ノズルシール部22dと共に注入口22cを密封する密封手段として機能する。突起23cは、キャップシール部23bとノズルシール部22dにより注入口22cが密閉された状態で、その先端部が、複数のスリット24bの交点24dから横方向(ノズル22の半径方向)に離れた位置でスリットバルブ24の弁体24aに対向している。突起23cのこのような構成により、後述するように、キャップ23の開栓時に液体収容ボトル2の内圧が外気圧よりも高い場合、その内圧を解放することができる。本実施形態では、突起23cは、キャップ23に一体に設けられているが、キャップ23と別体に設けられていてもよい。
図8(a)および図8(b)は、キャップ開栓時のスリットバルブと突起との関係を示す断面図である。
キャップ23がノズル22に装着されて注入口22cが密閉された状態では、上述したように、突起23cは、スリット24bの交点24dから横方向に離れた位置で弁体24aに対向しており、弁体24aには接触していない。ここで、キャップ23を開け始めると、キャップシール部23bとノズルシール部22dの嵌合が解除されて注入口22cの密封が解除される。このとき、液体収容ボトル2の内圧が外気圧よりも高い場合、図8(a)に示すように、スリットバルブ24の弁体24aは、液体収容ボトル2の内圧によって外側に膨らんで変形する。そして、膨らんだ弁体24aが突起23cに接触すると、スリット24bが開いて液体収容ボトル2内の圧力が解放され、弁体24aの膨らみが解消される。その後、キャップ23を取り外すと、図8(b)に示すように、スリット24bが閉じて注入口22cが再び密閉される。液体収容ボトル2から液体タンク12に液体を注入する際には、液体収容ボトル2の内部と外部との気圧差が解消されており、かつ注入口22cが密閉状態となっている。そのため、ボトル本体21を傾けただけでは、スリット24bの開放に必要な圧力がスリットバルブ24に作用することが抑制され、注入口22cから液体が漏れ出すことを抑制することができる。
一方、図8(c)および図8(d)は、キャップ閉栓時のスリットバルブと突起との関係を示す断面図である。
キャップ23がノズル22に装着されていない状態で液体収容ボトル2の内圧が上昇すると、図8(c)に示すように、スリットバルブ24の弁体24aは外側に膨らんで変形する。ここで、キャップ23を閉め始めると、図8(d)に示すように、キャップシール部23bとノズルシール部22dが嵌合される前に、膨らんだ弁体24aに突起23cが接触する。これにより、スリット24bが開いて液体収容ボトル2内の圧力が解放され、弁体24aの膨らみが解消された後、スリット24bが閉じて注入口22cが密閉される。そして、さらにキャップ23を閉め続けると、キャップシール部23bとノズルシール部22dが嵌合されて注入口22cが密封される。このとき、弁体24aの膨らみが解消されているため、突起23cは、スリット24bの交点24dから横方向に離れた位置で弁体24aに対向しており、弁体24aには接触していない。
このような構成により、液体収容ボトル2の内圧が上昇した場合にも、キャップ23の開閉時に突起23cがスリットバルブ24に接触することで、その内圧を外部に逃がすことができる。なお、突起23cの長さは特に限定されず、液体収容ボトル2の内圧上昇により弁体24aが実際に変形する変形量に応じて、最適な長さに設定することができる。したがって、例えば、弁体24aの変形量が比較的小さい場合には、キャップシール部23bとノズルシール部22dにより注入口22cが密閉された状態で、突起23cの先端部は、弁体24aを変形させない程度に弁体24aに接触していてもよい。
なお、膨らんだ弁体24aに突起23cを接触させるだけなら、図7に示すようにキャップ23がノズル22に装着された状態(注入口22cが密閉された状態)で、突起23cの先端部をスリット24bの交点24dに対向させることも考えられる。しかしながら、この場合、突起23cの細さによっては、弁体24aが膨らんだ際に突起23cが交点24d付近でスリット24bに挿入されてしまい、そのように突起23cが挿入されていても、スリット24bが閉じた状態が維持されてしまうことがある。その結果、膨らんだ弁体24aに突起23cが接触しても、液体収容ボトル2内の圧力が解放されないことがある。このような観点から、突起23cの先端部は、注入口22cが密閉された状態で、複数のスリット24bの交点24dから横方向に離れた位置でスリットバルブ24の弁体24aに対向していることが好ましい。
図9(a)から図10(c)の左側は、それぞれ本実施形態の突起の変形例を示す斜視図であり、図9(a)から図10(c)の右側は、それぞれそのような変形例に係る突起とスリットバルブとの関係を示す平面図である。図11(a)から図12(b)は、それぞれ本実施形態の突起の変形例を示す斜視図である。
膨らんだ弁体24aに突起23cが接触してスリット24bを開放させるためには、スリット24bによって形成された複数の分割片24cのうち少なくとも1つには接触しないことが好ましい。すなわち、突起23は1つだけでなく複数設けられていてもよいが、その数は、図9(a)から図9(c)に示すように、スリット24bによって形成された分割片24cの数よりも少ないことが好ましい。また、突起23cは、図9(a)および図9(b)に示すように、キャップ23の底面から直接突出していてもよく、図9(c)に示すように、キャップ23の底面に設けられた柱状のベース部23dの端面から突出していてもよい。
また、突起23cが複数設けている場合、それらは、図10(a)および図10(b)に示すように、スリット24bの交点24dに対して回転非対象な位置でスリットバルブ24の弁体24aに対向していることが好ましい。なお、突起23cは、弁体24aに面接触するようになっていてもよく、その場合、図10(c)に示すように、端面の一部が切り欠かれた円筒形状を有していることが好ましい。
また、図11(a)および図11(b)に示すように、突起23cの先端部のうち、キャップ23の開栓時に突起23cが移動する方向Yの上流側に位置する角部が平面状または曲面状に面取りされていることが好ましい。これにより、突起23cと弁体24aとの接触が解除される際に、突起23cが弁体24aから滑らかに離れるため、分割片24cの先端が重なることが抑制され、スリット24bを閉じやすくすることができる。加えて、図11(b)に示す例では、突起23cの先端部が曲面状に面取りされているため、弁体24aとの接触時に突起23cが弁体24aに与えるダメージを軽減することもできる。このような面取りは、図11(c)および図11(d)に示すように、キャップ23の開栓時に突起23cが移動する方向Yの上流側だけでなく下流側に位置する角部にも設けられていてよい。すなわち、キャップ23の閉栓時に突起23cが移動する方向の上流側に位置する角部に設けられていてもよい。また、このような面取りは、突起23cが複数設けている場合、図11(e)および図11(f)に示すように、各突起23cのそれぞれの角部に設けられていてもよい。なお、突起23cの先端部は、図11(g)に示すように、スリットバルブ24に対向したときに弁体24aと平行になる面を有しないように面取りされていてもよい。これにより、弁体24aとの接触時に突起23cが弁体24aに与えるダメージをより軽減することができる。
また、図12(a)に示すように、突起23cは、端面が螺旋状に形成された円筒形状を有していてもよく、この螺旋状の端面は、キャップネジ部23aの雌ネジと同じ回転方向かつ同じピッチで形成されていることが好ましい。これにより、キャップ23の開栓時に、突起23cを弁体24aに滑らかに接触させることで、弁体24aに与えるダメージを軽減できるとともに、分割片24cの先端が重なることを抑制してスリット24bを閉じやすくすることができる。なお、螺旋状の端面は、図12(b)に示すように、互いに異なる位相で複数設けられていてもよい。
図13(a)および図13(b)は、それぞれ本実施形態のスリットバルブの変形例を示す断面図であり、図13(c)は、図13(b)に示すスリットバルブの斜視図である。
スリットバルブ24は、図13(a)に示すように、ノズル22の軸方向Xに垂直な面に対して内側に凹んでいてもよい。このような形状により、わずかな内圧の上昇でも弁体24aが外側に膨らみやすくなり、弁体24aを突起23cに容易に接触させることができる。また、スリットバルブ24は、図13(b)および図13(c)に示すように、弁体24aが嵌合されて保持される剛体の枠部材24eを有していてもよい。この場合、同じく剛体であるノズル22に枠部材24eを圧入させることで、ノズル22からスリットバルブ24を外れにくくすることができる。
(第2の実施形態)
図14(a)および図14(b)は、本発明の第2の実施形態に係るノズルおよびキャップの拡大断面図であり、キャップ開栓時のスリットバルブと突起との関係を示す図である。図15(a)から図15(c)は、それぞれ本実施形態の突起の変形例を示す斜視図である。以下、第1の実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付してその説明を省略し、第1の実施形態と異なる構成のみ説明する。
本実施形態では、突起23cの構成が第1の実施形態と異なっており、これに伴い、キャップ23の開閉時に液体収容ボトル2内の圧力を解放させる方法が第1の実施形態と異なっている。具体的には、突起23cは、図14(a)に示すように、キャップシール部23bとノズルシール部22dにより注入口22cが密閉された状態で、スリットバルブ24のスリット24bに挿入されている。そして、この状態からキャップ23を開け始めると、図14(b)に示すように注入口22cの密封は解除されるが、この状態でも、突起23cはスリット24bに挿入されている。したがって、本実施形態では、注入口22cの密封が解除された時点で、突起23cがスリット24bに挿入されているため、液体収容ボトル2の内圧が上昇した場合にも、その内圧を外部に逃がすことができる。
なお、上述したように、突起23cの細さによっては、突起23cが交点24d付近でスリット24bに挿入されていると、スリット24bが閉じた状態が維持されてしまうことがある。これを抑制するために、突起23cは所定の太さを有していることが好ましい。具体的には、突起23cが図15(a)に示すように円柱形状を有している場合、その直径φが、スリット24bの長さLの1/2以上であることが好ましい。これにより、突起23cがスリット24bに挿入されていても、スリット24bが閉じた状態が維持されてしまうことを抑制し、スリット24bを確実に開放させることができる。
突起23cの形状は、スリット24bへの挿入時などに弁体24aに与えるダメージを軽減できる点で、図15(a)に示すように円柱形状が好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、突起23cは、図15(b)に示すように角柱形状を有していてもよく、図15(c)に示すように楕円柱形状を有していてもよい。このような場合にも、突起23cは所定の太さを有していることが好ましく、具体的には、突起23cの外接円の直径φが、スリット24bの長さLの1/2以上であることが好ましい。
2 液体収容ボトル
22 ノズル
23 キャップ
23c 突起
24 スリットバルブ

Claims (13)

  1. ボトル本体と、前記ボトル本体に収容された液体を注入する注入口を有するノズルと、前記注入口を開閉するように前記ノズルに装着可能な円筒状のキャップと、前記注入口に設けられたスリットバルブであって、弁体と、前記弁体に形成され、互いに交差する複数のスリットを有するスリットバルブと、前記キャップが前記ノズルに装着されたときに前記注入口を密封する密封手段とを有する液体収容ボトルであって、
    前記キャップには、該キャップが前記ノズルに装着されたときに前記注入口に対向する面から前記スリットバルブに向かって突出する突起が設けられ、
    前記キャップが前記ノズルに装着されて前記密封手段により前記注入口が密封された状態において前記突起の先端部は、前記複数のスリットの交点から前記ノズルの半径方向に離れた位置で前記スリットバルブの前記弁体に対向し、かつ、前記突起は、前記スリットバルブの前記弁体に接触していないことを特徴とする液体収容ボトル。
  2. 前記キャップには、前記複数のスリットによって形成された分割片の数よりも少ない数の前記突起が設けられている、請求項1に記載の液体収容ボトル。
  3. 前記突起は、前記キャップの前記面に設けられた柱状のベース部の端面から突出している、請求項2に記載の液体収容ボトル。
  4. 前記突起は、前記交点に対して回転非対象な位置で前記スリットバルブに対向する、請求項2または3に記載の液体収容ボトル。
  5. 前記突起は、端面の一部が切り欠かれた円筒形状を有する、請求項4に記載の液体収容ボトル。
  6. 前記ノズルの外周面には雄ネジが形成され、前記キャップの内周面には前記雄ネジに螺合する雌ネジが形成されている、請求項1から5のいずれか1項に記載の液体収容ボトル。
  7. 前記突起の先端部が、平面状または曲面状に面取りされている、請求項6に記載の液体収容ボトル。
  8. 前記面取りは、前記先端部のうち、前記キャップの開栓時に前記突起が移動する方向の上流側に位置する角部に施されている、請求項7に記載の液体収容ボトル。
  9. 前記面取りは、前記先端部のうち、前記キャップの閉栓時に前記突起が移動する方向の上流側に位置する角部が面取りされている、請求項8に記載の液体収容ボトル。
  10. 前記突起は、端面が螺旋状に形成された円筒形状を有する、請求項6に記載の液体収容ボトル。
  11. 前記スリットバルブは、前記ノズルの軸方向に垂直な面に対して内側に凹んでいる、請求項1から1のいずれか1項に記載の液体収容ボトル。
  12. 前記スリットバルブが、剛体の枠部材を有し前記弁体は、可撓性を有する材料からなり、前記枠部材に嵌合して保持されている、請求項1から1のいずれか1項に記載の液体収容ボトル。
  13. 前記液体としてインクが収容される、請求項1から12のいずれか1項に記載の液体収容ボトル。
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