特開 2022-144979 インキ補充装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022144979

(43)【公開日】2022-10-03

(54)【発明の名称】インキ補充装置

(51)【国際特許分類】

   B43K 11/00 20060101AFI20220926BHJP

【ＦＩ】

B43K11/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021046207

(22)【出願日】2021-03-19

(71)【出願人】

【識別番号】390017891

【氏名又は名称】シヤチハタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078101

【弁理士】

【氏名又は名称】綿貫 達雄

(74)【代理人】

【識別番号】100085523

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 文夫

(74)【代理人】

【識別番号】230117259

【弁護士】

【氏名又は名称】綿貫 敬典

(72)【発明者】

【氏名】影山 伴廣

(57)【要約】

【課題】カートリッジへのインキ補充後のインキ漏れを抑制することが可能なインキ補充装置を提供すること。
【解決手段】インキ注入口に、弾性体に付勢される弁体４４と、前記弁体と当接してインキ注入口を閉塞する弁座とを備えたカートリッジ４１にインキを補充することが可能なインキ補充装置１であって、インキタンク２と、下端にインキ吐出口が設けられた補充用ノズル３と、補充用ノズル３に内蔵され先端を補充用ノズル３から突出させたノズル弁３３と、前記ノズル弁３３をインキ吐出口方向に付勢する弾性体と、前記ノズル弁３３と当接してインキ吐出口を閉塞するノズル側弁座とを備え、補充用ノズル３側の弾性体のばね定数が、カートリッジ４１側の弾性体のばね定数よりも大きいことを特徴とするインキ補充装置１とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インキ注入口に、弾性体に付勢される弁体と、前記弁体と当接してインキ注入口を閉塞する弁座とを備えたカートリッジにインキを補充することが可能なインキ補充装置であって、
インキタンクと、下端にインキ吐出口が設けられた補充用ノズルと、
補充用ノズルに内蔵され先端を補充用ノズルから突出させたノズル弁と、
前記ノズル弁をインキ吐出口方向に付勢する弾性体と、
前記ノズル弁と当接してインキ吐出口を閉塞するノズル側弁座とを備え、
補充用ノズル側の弾性体のばね定数が、カートリッジ側の弾性体のばね定数よりも大きいことを特徴とするインキ補充装置。

【請求項2】

補充用ノズルとカートリッジが接近するときには前記ノズル弁が前記弁体に押し付けられてカートリッジ側の弁が先行して開き、補充用ノズルとカートリッジが離れるときには補充用ノズル側の弁が先行して閉じることを特徴とする請求項１に記載のインキ補充装置。

【請求項3】

補充用ノズルの先端部にスリット状のインキ流路が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインキ補充装置。

【請求項4】

前記ノズル側弁座が補充用ノズルの先端部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインキ補充装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カートリッジへのインキ補充装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば筆記具に設けられるようなインキを貯蔵するカートリッジが知られている。筆記具に設けられるカートリッジとしては、インキを使い切ると筆記具を廃棄せざるを得ない使い捨てのもののほかに、インキが空になった際に新しいカートリッジと交換することで筆記具を継続使用可能としたもの、または詰め替え用インキを補充して繰り返し使用できるもの等がある。カートリッジに詰め替え用インキを繰り返し補充可能とすることは、資源保護の観点だけでなく、筆記具を頻回使用する場合は結果的にコストを削減できるので好ましい。

【0003】

カートリッジにインキ等を補充する装置や方法は種々のものが公知である。例えば、特許文献１に記載されているように、流出開口に弁を備えた容器から、ノズル状の通路を経由して、流入開口に弁を備えたカートリッジにインキを補充する装置が知られている。この装置では、容器側とカートリッジ側の弁の開放が同時に行われ、また、弁の閉塞も同時に行われる。そのため、カートリッジにインキが補充されてこれらの弁が閉塞されたあとに、ノズル状の通路に残留したインキが外部に垂れるおそれがあった。このような漏れがあるとカートリッジやその周囲を汚してしまうことになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表平９－５００３３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本件の発明者は、この点について鋭意検討することにより、解決を試みた。本発明が解決しようとする課題は、カートリッジへのインキ補充後のインキ漏れを抑制することが可能なインキ補充装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、インキ注入口に、弾性体に付勢される弁体と、前記弁体と当接してインキ注入口を閉塞する弁座とを備えたカートリッジにインキを補充することが可能なインキ補充装置であって、インキタンクと、下端にインキ吐出口が設けられた補充用ノズルと、補充用ノズルに内蔵され先端を補充用ノズルから突出させたノズル弁と、前記ノズル弁をインキ吐出口方向に付勢する弾性体と、前記ノズル弁と当接してインキ吐出口を閉塞するノズル側弁座とを備え、補充用ノズル側の弾性体のばね定数が、カートリッジ側の弾性体のばね定数よりも大きいことを特徴とするインキ補充装置とする。

【0007】

補充用ノズルとカートリッジが接近するときには前記ノズル弁が前記弁体に押し付けられてカートリッジ側の弁が先行して開き、補充用ノズルとカートリッジが離れるときには補充用ノズル側の弁が先行して閉じることが好ましい。

【0008】

補充用ノズルの先端部にスリット状のインキ流路が形成されていることが好ましい。また、前記ノズル側弁座が補充用ノズルの先端部に設けられていることが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明では、カートリッジへのインキ補充後のインキ漏れを抑制することが可能なインキ補充装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態のインキ補充装置の斜視図である。

【図2】実施形態のインキ補充装置の断面図である。

【図3】実施形態の補充用ノズル及びカートリッジを表す斜視図である。

【図4】補充用ノズルがカートリッジに差し込まれておらず、カートリッジ側及び補充用ノズル側の弁がどちらも閉塞されている状態を示す断面図である。

【図5】カートリッジ側の弁が開放されていて、補充用ノズル側の弁が閉塞されている状態を示す断面図である。

【図6】カートリッジ側及び補充用ノズル側の弁がどちらも開放された状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に発明を実施するための形態を示す。図１～図２に示されるように、本実施形態のインキ補充装置１は、筐体１１と、筐体１１内の上部に設置されるインキタンク２と、インキタンク２に接続される補充用ノズル３とを備え、インキカートリッジにインキを補充することができる装置である。実施形態では、インキを消費するマーカーペンなどの筆記具４に内蔵されるカートリッジ４１にインキを補充する。

【0012】

図１～図２に示されるように、実施形態の筐体１１の表側の面に取付口１２が設けられている。筐体１１の内部には、取付口１２に面する空間である取付凹部１３が形成されており、筐体１１の外部から取付凹部１３内に筆記具４を取り付けることができる。図２に示されるように、実施形態で用いられる筆記具４はペン先の反対側の位置にカートリッジ４１が設けられていて、ペン先を下側に、カートリッジ４１を上側にする向きで取付凹部１３に配置される。インキ補充装置１に取り付けられた筆記具４は取付凹部１３内の筆記具保持部１５によって保持される。

【0013】

図２～図３に示されるように、インキタンク２の底面に、下端にインキ吐出口３１を備えた補充用ノズル３が接続されている。取付凹部１３に配置された筆記具４は補充用ノズル３の真下に位置し、補充用ノズル３とカートリッジ４１とが対向する。

【0014】

なお、図２に示されるように、インキ補充装置１には、カートリッジ４１内のインキ残量を検知可能な残量センサ１４を設けることができる。残量センサ１４は光学式センサであることが好ましい。このような残量センサ１４により、カートリッジ４１内のインキ量を検出し、インキの補充量を制御することができる。なお、残量センサ１４を設けない場合は、カートリッジ内のインキ残量が目視で確認できるような構造とすることが好ましい。

【0015】

取付凹部１３に配置された筆記具４のカートリッジ４１内のインキ残量が設定値以下の場合、筆記具保持部１５に接続された図示しないモータが作動して筆記具保持部１５が上昇し、カートリッジ４１に補充用ノズル３が差し込まれる。なお、筆記具４を上昇させるのではなく、補充用ノズル３を下降させてもよい。また、モータを設けず手動で操作レバーを操作することによって補充用ノズル３をカートリッジ４１に差し込んでもよい。

【0016】

（補充用ノズル）
補充用ノズル３について説明する。図４に示されるように、インキタンク２の底面に接続される補充用ノズル３は、下端にインキ吐出口３１を備えている。実施形態の補充用ノズル３は上面と下面が開口した中空の筒状であって、その内側にはノズル側弁室３２が形成されている。

【0017】

ノズル側弁室３２の内部には、ノズル弁３３と、ノズル弁３３をインキ吐出口３１方向に付勢する弾性体であるノズルばね３４とが配置されている。実施形態では、ノズル弁３３の外表面に、径方向外側に突出するようにばね受け３３ａが設けられ、ノズル弁３３の外側には、ばね受け３３ａを上方から押圧するようにノズルばね３４が設けられている。ノズル弁３３の先端は補充用ノズル３のインキ吐出口３１から外側へ突出している。

【0018】

補充用ノズル３の先端部近傍の内面には、ノズル弁３３と当接してインキ吐出口３１を閉塞するノズル側弁座３５が形成されている。ノズルばね３４の弾性力は、常時ノズル弁３３をノズル側弁座３５に押圧するように作用しており、インキ吐出口３１はノズル弁３３とノズル側弁座３５とによって閉塞された状態にある。なお、補充用ノズル３の内壁に付着したインキがノズル外部に漏れることを抑制するために、ノズル側弁座３５はインキ吐出口３１に近い位置に設けることが好ましい。

【0019】

（カートリッジ）
次に、カートリッジ４１について説明する。実施形態で用いられる筆記具４は、例えばインクを入れるカートリッジ４１を内蔵したホワイトボード用マーカーとすることができる。筆記具４のカートリッジ４１は、図３及び図４に示されるように、ペン先側とは反対側の端部にインキ注入口４２を備えている。

【0020】

インキ注入口４２は、インキ吐出口３１と同様に、弁機構によって開閉可能となっている。実施形態のカートリッジ４１には、インキ注入口４２からカートリッジ４１内部に向けて凹状にくぼむカートリッジ側弁室４３が形成されている。カートリッジ側弁室４３の底部には、図示しないインキ流通孔が設けられていて、カートリッジ側弁室４３に注入されたインキはインキ流通孔からカートリッジ４１内に流下する。

【0021】

カートリッジ側弁室４３内には、ボール型の弁体４４と、弁体４４をインキ注入口４２方向に付勢する弾性体であるばね４５とが設けられ、弁体４４はカートリッジ側弁室４３内を軸方向に移動可能となっている。カートリッジ側弁室４３の、インキ注入口４２側の端部には、弁体４４と当接してインキ注入口４２を閉塞するカートリッジ側弁座４６が形成されている。このように、実施形態のインキ注入口４２に設けられた弁機構はボールスプリング式であるが、このほかの機構を採用することもできる。

【0022】

（各弾性体の硬さの違いについて）
本発明のインキ補充装置１では、補充用ノズル３側の弁機構を構成する弾性体であるノズルばね３４と、カートリッジ４１側の弁機構を構成する弾性体であるばね４５との間で、ばねの硬さに違いを設けている。具体的には、ノズルばね３４のばね定数を、ばね４５のばね定数より大きくしてあり、そのため弁機構を閉塞する力は補充用ノズル３側の方がカートリッジ４１側より大きくなっている。これにより、後述するとおり、補充用ノズル３側の弁とカートリッジ４１側の弁とを時間差を持たせて開閉させることが可能となる。

【0023】

（弁が開く際の各弁機構の動作）
インキをカートリッジ４１に補充する際の各弁機構の動作について説明する。まず、図５に示されるように、インキ補充前のカートリッジ４１が上昇して補充用ノズル３とカートリッジ４１が接近する。補充用ノズル３がカートリッジ側弁室４３内に差し込まれると、補充用ノズル３の下端から外側に突出したノズル弁３３の先端が、カートリッジ側の弁体４４に当接する。ここで、前述したようにノズル弁３３の方が弁体４４より強い弾性力を持つばねによって付勢されているので、弁を閉塞する力は補充用ノズル３側の方がカートリッジ４１側より強い。したがって、ノズル弁３３が弁体４４に押し付けられると、弁体４４が押し下げられてカートリッジ側弁座４６から離れ、カートリッジ４１側のインキ注入口４２の弁が先行して開く。

【0024】

その後、図６に示されるように、ノズル弁３３によって押し下げられた弁体４４が、カートリッジ側弁室４３の底部に到達すると、弁体４４はそれ以上進むことができず前記底部からの垂直抗力を受ける。これにより、弁体４４がノズル弁３３を押し返す力が大きくなり、ノズル弁３３が上方に押し上げられてノズル側弁座３５から離れ、補充用ノズル３側のインキ吐出口３１の弁が開く。インキ吐出口３１の弁が開いた位置でカートリッジ４１が上昇を停止し、インクの充填が開始される。

【0025】

（インキ流路について）
補充用ノズル３の先端部には、側壁の一部にスリット３６が形成されている。補充用ノズル３側のインキ吐出口３１の弁が開くと、インキタンク２内に貯蔵されたインキがノズル側弁室３２内を通り、インキ吐出口３１から吐出され、スリット３６を通ってカートリッジ側弁室４３に流入する。カートリッジ側弁室４３に流入したインキは弁体４４の周囲を伝って流下し、カートリッジ側弁室４３の底部に設けられたインキ流通孔を通ってカートリッジ４１内に充填される。なお、実施形態では、インキタンク２の下側に補充用ノズル３を配置し、インキが自重によって補充用ノズル３へ流れ込む構造としているが、インキタンク２と補充用ノズル３との間に送液ポンプを設けてインクを送る構造とすることもできる。

【0026】

（弁が閉じる際の各弁機構の動作）
インキが満量充填されカートリッジ４１内のインキ残量が所定量以上となった後、両方の弁が閉じる際の各弁機構の動作について説明する。両方の弁が開放されていてインキが流下可能となっているときは、図６に示されるように、行き止まりに押し付けられてカートリッジ４１からの垂直抗力を受ける弁体４４と、硬いノズルばね３４に付勢されるノズル弁３３とが互いに押し合う力がつり合っていて、ノズル弁３３はノズル側弁座３５と当接しない位置で静止している。

【0027】

残量センサ１４により、カートリッジ４１内のインキが満量になったことを認識すると、モータが作動し補充用ノズル３とカートリッジ４１が離れていく。カートリッジ４１が所定位置に戻るために下降し始めると、カートリッジ側弁室４３の底部が弁体４４を押し返す力が弱まる。前述したように、ノズルばね３４がノズル弁３３を押し下げる力の方が、ばね４５が弁体４４を押し上げる力より強いので、弁室４３底部からの垂直抗力が弱まれば、持ち上げられていたノズル弁３３は下降してノズル側弁座３５と当接する位置に戻る。このようにして図５に示される状態となり、まず補充用ノズル３側の弁が先行して閉塞される。

【0028】

その後、補充用ノズル３側の弁が閉じられた状態のままカートリッジ４１が下降し続けると、ばね４５によって上向きに付勢される弁体４４がカートリッジ側弁室４３内を上昇する。そして、図４に示されるように、弁体４４がカートリッジ側弁座４３と当接してインキ注入口４２の弁を閉塞し、補充用ノズル３がカートリッジ４１から引き抜かれる。補充用ノズル３とカートリッジ４１との間に所定の距離が空くとカートリッジ４１が下降を停止し、筆記具４が取り出し可能となる。

【0029】

このように、ノズルばね３４をカートリッジ側のばね４５より硬くすることにより補充用ノズル側とカートリッジ側の弁を閉塞するタイミングが前後し、インキを供給する補充用ノズル３側の弁が先に閉じられるので、補充用ノズル３内にインキが残留することを抑制し、補充用ノズル３が引き抜かれた後のインキ漏れを抑制することが可能なインキ補充装置１とすることができる。

【0030】

以上、実施形態を例に挙げて本発明について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。

【符号の説明】

【0031】

１ インキ補充装置
２ インキタンク
３ 補充用ノズル
３１ インキ吐出口
３２ ノズル側弁室
３３ ノズル弁
３４ ノズルばね
３５ ノズル側弁座
３６ スリット
４ 筆記具
４１ カートリッジ
４２ インキ注入口
４３ カートリッジ側弁室
４４ 弁体
４５ ばね
４６ カートリッジ側弁座

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】