JP2005096440A

JP2005096440A - 塗布具

Info

Publication number: JP2005096440A
Application number: JP2004247535A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Takahashi; 裕一高橋
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【目的】塗布具の吐出口密閉性を向上し、塗布液の乾燥固化を防止する。
【構成】塗布部材となるボールをその一部が突出した状態で回転自在に抱持したボールホルダーを先端に配置し、このボールホルダー内のボール抱持室からボールホルダー後端部まで連通した塗布液流通路を配置し、この塗布液流通路の途中に前記ボールの後退規制をなすボール受座を設けると共に、ボール受座中心に配置された中心孔と、これに連通するが、ボール受座後方の内孔拡大部まで連通しない放射状溝とからなる塗布液流通路を形成し、ホルダー内には先端部でボールを先端側に押圧してホルダー先端部内壁にボールを押しつける弾撥部材を配置したボールペンチップにおいて、前記弾撥部材がボールを押圧する荷重を１０５ｇから２５０ｇに設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、貫通孔を塗布液流通路とし、先端開口部を塗布液吐出口とするボールホルダーの貫通孔に、ボールを、その一部を開口部より突出した状態で回転自在に抱持し、このボールを弾撥部材の弾撥力にて先端方向に付勢してなる塗布具に関するものである。

塗布液収容部に修正液等の乾燥造膜性塗布液を収容し、先端に塗布媒体としてのボールペンチップを備えた塗布具は、その塗布液の性質が、乾燥性によってボールでの転写が困難であったり、高い粘度を持っていたりするため、塗布液収容部における吐出補助手段を必要とすることが多い。

吐出補助手段としては、塗布液収容部内の空気やガスを予め加圧して充填したり（特許文献１参照）、塗布具後部に設けられたポンピング等の加圧機構によって必要なときに加圧したり（特許文献２参照）、塗布液収容部となる容器をブロー成形等によって可撓性をもたせて形成し、使用時に容器を押圧することによって塗布液収容部内の空気やガスや塗布液を圧縮したり（特許文献３参照）、塗布具のキャップを閉めるときにキャップ内の圧縮された空気を吐出口から流入させ、塗布液収容部内の空気を圧縮したり（特許文献４参照）、弾撥部材等を使用して塗布液や空気を後部から押圧したりする手段（特許文献５参照）が知られている。そして、このような塗布具は、吐出口におけるボールとの密閉性が重要であり、それを高めるためにボールペンチップ内に弾撥部材を配置し、ボールを先端側へ付勢することによって吐出口を閉塞することも知られている（特許文献６参照）。
実開昭５８−０５３６８２号公報実開平０６−０１６０８９号公報実開昭６２−１５４８８２号公報実開平０６−０３９１６８号公報実開昭５６−１３９５８６号公報実開昭５７−１９３５７８号公報

修正液等の乾燥造膜性塗布液は、塗布跡に均一な膜を形成するなどより顔料や樹脂などの固形分の含有量が多く、結果として高粘度の流体となることがあるが、粘度が高くなるほど塗布液の流動性は低いものとなるので、塗布液の吐出がされ難く、十分な塗布液が供給されにくいものであった。特に、塗布液の流通路が狭い場合には塗布跡のかすれなどが発生することがあった。更に、塗布液が塗布面において速やかに乾燥することが要求される場合、液媒体として低沸点の有機溶剤など蒸発しやすいものを使用することもあり、ボールペンチップ先端の吐出口や液の流通路にて液媒体が蒸発・乾燥し、吐出口や塗布液の流通路を塞いでしまい吐出できなくなることもあった。

このような問題点を極力抑制する手段として、塗布液の吐出を前述したような吐出補助手段にて支援することができるが、吐出口における密閉性が損なわれた場合、吐出口から塗布液が漏れ出したり、結局は流通路での塗布液の乾燥固化が進行して、塗布液吐出ができなくなるという問題点があった。

また、高粘度塗布液を吐出するためには吐出口の開口面積を大きくすると有利であるといえるが、そのことは反面、吐出口にゴミや紙繊維などの異物や塗布液の乾燥固化物等を挟み込み易くなることになり、吐出口の密閉性を低下させる原因にもなっていた。

即ち、本発明は、貫通孔を塗布液流通路とし、先端開口部を塗布液吐出口とするボールホルダーの貫通孔に、ボールを、その一部を開口部より突出した状態で回転自在に抱持し、このボールを弾撥部材の弾撥力にて先端方向に付勢してなる塗布具において、前記ボールに付与される弾撥力が、１０５ｇ以上２５０ｇ以下である塗布具を要旨とする。

解決しようとする問題点は、吐出口での異物挟み込みによる密閉性低下の点である。これは吐出を円滑にするために吐出口の開口面積を大きくするとより発生しやすくなる。
密閉性は、ボールペンチップ内に設置した弾撥部材の弾撥力によって、ボールホルダー先端部内壁にボールを押圧することによって隙間をなくして得ているが、この押圧力が弱いと、異物を挟み込んだ際に吐出口の隙間を無くすることができずに、密閉性は損なわれたままになってしまう。押圧力が強くなると、たとえ異物を挟み込んだとしても押圧力によって異物を強制的に排除したり、この異物が紙繊維や塗布液の乾燥固化物であれば、挟み込んだままでも押圧力によって潰し込むようにして密閉性を維持することができ、高粘度の塗布液を円滑に吐出しつつ、流通路や吐出口での液の乾燥固化を抑制し、良好な塗布跡を形成することができるものである。尚、荷重を大きくしすぎると、ボールペンチップ内に弾撥部材をセットする際のセット不良が起こりやすくなったり、弾撥力によって、ボールホルダーからボールが外れてしまうなどの不良が起こりやすくなるため、押圧する荷重は１０５ｇから２５０ｇが適切である。
高粘度塗布液を吐出するためには、ボールホルダーの開口部先端縁の内径を大きくする必要がある。その径を大きくしすぎると弾撥部材の弾撥力によってボールが押圧されて、ボールがボールホルダーから外れてしまったり、その時に外れなかったとしても、筆記によるボールの回転でボールホルダーの先端部内面が摩耗して、その結果、ボールホルダーの開口部先端縁の内径が大きくなることでボールが外れてしまうことがある。
ボール径に対する開口部先端縁の内径と開口部先端縁の外径との関係を調整することによって、ボールホルダーでのボールの保持強度が強いボールホルダー得ることができる。

図１に示すように、本発明の塗布具は、塗布部材としてのボール１を一部臨出した状態でボールホルダー２内に回転自在に抱持したボールペンチップを備えるものであり、その後部に塗布液収容部３を直接接続している。塗布液収容部３とボールホルダー２との間は必要であれば１つまたは複数の接続部品を介しても良いが、本例の図示したものでは塗布液収容部３を、筒体の先端部分をボールホルダー２の後端部の径にまで縮径した形状の合成樹脂の射出成形品を想定し、この塗布液収容部３を形成する成形品がそのまま塗布具の外装体となるものとしたため、直接接続したものとしている。塗布液収容部の後端は尾栓４にて密封されている。また、塗布液収容部３を形成する部材を前軸と後軸とを螺合で固定するような複数部品からなるものとすることなどは適宜であるが、内溶液が洩れない液密構造とすることや、内部に液吐出を支援する圧縮気体を封入する場合などの気密構造などを考慮したものとすべきである。塗布液収容部３を形成する材料としては、ポリアミド樹脂やポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、シリコーン樹脂、エラストマーなどでブロー成形または薄肉部を有する射出成形などにより一部または全体を可撓性に富んだ容器とすることもでき、射出成形によって後端側を密閉した有底中空軸形状としてもよい。また、塗布液収容部は、それ自体を把持するものとしてもよいが、外装体を別に設け塗布液収容部を形成する部材を内装したり、後端をノックする等の操作により塗布先が出没可能とすることもできる。

充填されている塗布液５は、メチルシクロヘキサンを主溶剤とし、酸化チタン等の隠蔽性を有する顔料を分散させると共に、被塗布面への定着性を付与する合成樹脂などが溶解した修正液で、不揮発成分が５０重量％であり、高い乾燥性と造膜性を持っている。摂氏２５℃における粘度は１０〜１０００ｍＰａ・ｓで望ましくは５００〜６００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計を使用し、Ｎｏ．３ローターを６０ｒｐｍで１２分回転後測定）のものを使用している。

塗布液５の後端側界面に接触して、塗布液５の減少による界面の移動に伴って追従する、グリセリンを増粘した塗布液フォロワー体６を層状に配置している。この塗布液フォロワー体６に一部浸漬して浮子７を配置している。この浮子７は、塗布液フォロワー体６よりも比重が若干軽いものが、具体的にはフォロワー体６の比重が１．２６ｇ／ｃｍ^３に対して、浮子７の比重は、材質をポリアセタールとした場合、材質の比重は１．４１ｇ／ｃｍ^３になるが、図示したように内部を空間とした有底筒状の外形形状にすることによって見かけの比重（重量／有底筒状の内部を空間としない場合の形状の体積）を０．７から１．２４ｇ／ｃｍ^３となるように設定している。

また、本例のものでは、塗布液フォロワー体６より後方の塗布液収容部３内部の空間には、フォロワー体６及び浮子７の後部を押すことによって塗布液５の吐出を補助する圧縮空気を密閉封入している。塗布液５が消費されると塗布液収容部内での圧縮空気が占める体積が増加することになるので、圧力は減少していく。また、圧縮空気による圧力は塗布液５の体積の他に温度や外気圧などの環境により変化するが、圧縮空気の充填時に、充填機内の一部空間が塗布液フォロワー体６より後方の塗布液収容部３の内部およびそれと連通して接続された圧力測定器（測定器名：ハンディマノメーターＰＧ−１００−１０３ＧＰ、日本電産コパル電子（株）製）内に圧縮空気を送り込めるよう接続され、ゲージ圧で１ｋＰａから４００ｋＰａとなるように塗布液５の量や塗布液収容部の空間の量や圧縮空気のゲージ圧を設定している。上記のゲージ圧となるように圧縮空気を充填すると、塗布液収容部３の内部は絶対圧（絶対真空を０とした場合の圧力で、標準大気圧を１０１．３ｋＰａとした場合にゲージ圧との合計）で約１００ｋＰａから約５００ｋＰａとなる。

塗布液フォロワー体６は、グリセリンに増粘剤を付与することで粘度を１００００ｍＰａ・ｓ〜１００００００ｍＰａ・ｓとし、塗布液収容部３内に配置した際の流動性を極力なくしている。
塗布液５と前述した圧縮空気とを、塗布液フォロワー体６および浮子７によって非接触状態に隔てることになり、これによって層逆転を防いでいる。層逆転が起こってしまうと、塗布液を吐出せずに圧縮空気を吐出してしまうことがあり、圧縮空気が抜けてしまうと後の塗布液吐出を行うことができなくなるという不具合が起こる。また、圧縮空気が抜けなくても、塗布液フォロワー体６が吐出されることで塗布面が汚れてしまったり、浮子７が塗布液よりも先端側へ移動することで、吐出の妨げとなって塗布液を最後まで吐出できなくなる不具合が起こる。
塗布液フォロワー体６はグリセリンを増粘したものだけではなく、塗布液５の種類によっては、低分子量の炭化水素系合成油であるポリブテン、α−オレフィン、ポリα−オレフィンや、この他シリコンオイル、ワセリン等の一種若しくは二種以上の混合物や、これらを微粒子シリカやデキストリン脂肪酸エステルなどのゲル化剤にてゲル化した高粘度ゲル状体などや、流体ではなく、エラストマー等の弾性材によるもので、この弾性を利用して塗布液収容部３の内周に密接しながら塗布液５の減少による界面の移動に伴って追従するものとしても良い。尚、塗布液フォロワー体６や浮子７の使用は適宜であり、後から適時圧縮空気を配置することができる構造であれば必ずしも必要ではなく、塗布液収容部内で塗布液が自由に移動できるようになっていても良い。

図２に図１に示したもののＩ部拡大図、図３に図２のＩＩ−ＩＩ'線横断面矢視図（ボール省略）を示す。ボールホルダー２は塗布液通路としての内孔２ａを有しており、その吐出口２ｂは、ボール１を配置した後にかしめ加工（塑性変形による縮径加工）を施すことによってボール１の直径より小さい径に縮径化されており、ボール１の抜け止めがなされている。また、内孔２ａには、複数の内方突出部２ｃ（図示のものは３つ）が放射状に形成されており、先端部がボール１が後方移動した場合の受け座となり、ボール１の後方移動規制をなすと共に、各内方突出部２ｃの間の空間を塗布液の通路として中心孔２ｄと連通する放射状溝２ｅとしている。
内方突出部２ｃは中心近傍部分にてボール１と接触可能であるが、ボール１は吐出口２ｂと内方突出部２ｃとの間の範囲内で回転自在に前後左右に移動することができる。

内孔２ａには弾撥部材であるコイルスプリング８が挿置されており、コイルスプリング８の先端部は小径としてボール１の後端を押圧し前方に付勢している。これによりボール１を吐出口２ｂの内壁に密接させて実質的に塗布液５が漏れ出さないような密閉性を得ているものである。図１のＩＩＩ部拡大縦断面図である図４に示すように、コイルスプリング８の後端側は大径部として塗布液収容部２との接続部に設けた段部９によってコイルスプリング８を抜け止め配置している。コイルスプリングの線径は０．１０ｍｍから０．１７ｍｍが望ましく、本例においては線径０．１５ｍｍのステンレス線材を使用している。また、図示はしないが、ボールホルダー２の後端をかしめることによって縮径部を形成し、コイルスプリング８を抜け止め配置しても良い。
コイルスプリングは、図５に示すような先端部を中心部から延出した形状のものでも良く、荷重を大きくするためには、コイルスプリングの線径が太くなり、先端部を小径に巻くことができないためこのような形状が有効である。このような形状の場合は、コイルスプリングの線径を０．１５ｍｍから０．２５ｍｍが望ましく。後述する試験の２０１ｇ以上の荷重のコイルスプリングにおいては、この形状で線径０．２ｍｍのステンレス線材を使用している。

尚、ボールホルダー２のボール１が設置されている部分の最大内径はボール径の１０１％から１１０％が望ましく、ボールホルダー２からボール３の突出量はボール径の１５％から２９％が望ましい。ボール１の横方向への移動量はボール径に対して１％から１０％が望ましい。ボール１の前後方向への移動量はボール径に対して１％から２０％、及び／またはボールホルダー２の先端部肉厚の半分以上が望ましい。また、放射状溝２ｅの最大幅はボール径に対して５％から４０％が望ましく、放射状溝２ｅが形成する外接円径はボール径の９０％から１０５％が望ましい。本例においては、ボール３の直径を１．０ｍｍ、のものを使用したことを想定しており、ボールホルダー２のボール１が設置されている部分の最大内径は１．０２８ｍｍ、ボールホルダー２からボール３の突出量は０．２３ｍｍ、ボール３のボールホルダー２内の横方向への移動量は０．０２５ｍｍ、ボール３の前後方向への移動量は０．０８５ｍｍ、ボールホルダー２の開口部先端縁の内径は０．９３０ｍｍ、開口部先端縁の外径は１．０６０ｍｍ、先端部肉厚は０．０６５ｍｍ、放射状溝７の最大部幅は０．３０ｍｍ、放射状溝７の外接円径は１．０ｍｍを想定している。
また、ボール３の直径を０．７ｍｍ、のものを使用した場合、ボールホルダー２のボール１が設置されている部分の最大内径は０．７６０ｍｍ、ボールホルダー２からボール３の突出量は０．２０ｍｍ、ボール３のボールホルダー２内の横方向への移動量は０．０３１ｍｍ、ボール３の前後方向への移動量は０．０８０ｍｍ、ボールホルダー２の開口部先端縁の内径は０．６９０ｍｍ、開口部先端縁の外径は０．８００ｍｍ、先端部肉厚は０．０５５ｍｍ、放射状溝７の最大部幅は０．１４ｍｍ、放射状溝７の外接円径は０．７１ｍｍが望ましい。

図１乃至図４に示した一例の構造の塗布具について、コイルスプリングの荷重及びボールホルダーの先端部肉厚（先端部外径と先端部内径の差の半分）について数水準の試験サンプルを作成し、以下の試験を行った。

（塗布試験）
コイルスプリング８の荷重を数水準試作して塗布試験を行った。
塗布液収容部３に修正液を５ｃｃ充填し、圧縮空気を１５０ｋＰａ（ゲージ圧）で密閉封入して試験を行った。試験サンプルにおけるボールペンチップは、ボールの直径を１．０ｍｍ、ボールホルダーのボールが設置されている空間部分の最大内径は１．０２８ｍｍ、ボールホルダーからボールの突出量は０．２３ｍｍ、ボールのボールホルダー内の横方向への移動量は０．０２５ｍｍ、ボールの前後方向への移動量は０．０８５ｍｍ、ボールホルダーの開口部先端縁の内径は０．９３０ｍｍ、開口部先端縁の外径は１．０６０ｍｍ、先端部肉厚は０．０６５ｍｍ、放射状溝の最大部幅は０．３０ｍｍ、放射状溝の外接円径は１．０ｍｍのものを使用した。
試験方法は、コイルスプリングの各荷重ごとに５個づつ試験サンプルとしての塗布具を用意して、紙面に対して４５°の角度で傾斜させて、紙面に対して垂直に５００ｇの塗布荷重をかけて、傾斜させた逆方向（ボールペンチップ先端側の方向）に２ｃｍ／ｓｅｃの塗布速度で１０ｃｍ×５本塗布した後、７０°Ｃの恒温槽に２週間放置し、その後、紙面にボールペンチップを垂直に５００ｇの荷重をかけて当接させ、塗布液５の吐出が行えるかで評価した。結果を表１に示す。

（ボール外れ試験）
ボールホルダーからのボールの外れを確認するために、コイルスプリングの荷重を２５０ｇにしてボールホルダー内に配置して、ボールホルダーの先端部肉厚を変化させた試験サンプルを作製し、ＪＩＳＳ６０５４に記載の筆記試験を行い、５００ｍ筆記後にボールが外れていないかの確認を行った。尚、各試験サンプルのボールホルダーの開口部先端縁の内径および開口部先端縁の外径については表２の通り。結果を表２に示す。

（筆記感試験）
表２に記載の各試験サンプルと同形状同スプリング荷重の試験サンプルについて、紙面に対しての試し書きを行い、ボールペンチップの紙面への引っかかりを確認した。結果を表３に示す。

上記の試験に使用した塗布液の配合組成は次の通り。
ＴＩＴＯＮＥＲ６２Ｎ（酸化チタン、堺化学株式会社製）４０．０重量部
アクリロイドＢ６６（アクリル樹脂、ロームアンドハース社製）５．０重量部
メチルシクロヘキサン４９．５重量部
Ａ６７０−２０Ｍ（脂肪酸アマイドペースト、溶剤：ミネラルターペン及びベンジルアルコール、有効成分２０重量％、融点１３４℃、楠本化成株式会社製）５．０重量部
ホモゲノールＬ１８（ポリカルボン酸型高分子界面活性剤）０．５重量部
Ａ６７０−２０Ｍを除く、上記各成分をボールミルにて２４時間分散処理した後、Ａ６７０−２０Ｍを加え、ディゾルバーで攪拌し、粘度６００ｍＰａ・ｓの修正液を得た。
同じく使用した塗布液フォロワー体の配合組成は次の通り。
グリセリン９７．０重量部
ＮＯＶＥＭＥＷＲＥＣ−１（粘度調整剤、Ｎｏｖｅｏｎ社製）３．０重量部

このように、塗布具における弾撥部材のボール押圧荷重を１０５ｇから２５０ｇに設定したので、吐出口に異物を挟み込んだとしてもボールによる押圧力で異物を排除することができ、吐出口における密閉性を低下させることがない。従って、吐出口付近における塗布液の乾燥固化を防止することができ、塗布具の基本性能を向上させることができる。

一例を示す縦断面図。図１のＩ部拡大断面図。図２のＩＩ−ＩＩ’線横断面矢視図。図１のＩＩＩ部拡大図。コイルスプリングの他の一例を示す拡大図。

符号の説明

１ボール
２ボールホルダー
２ａ内孔
２ｂ吐出口
２ｃ内方突出部
２ｄ中心孔
２ｅ放射状溝
３塗布液収容部
４尾栓
５塗布液
６フォロワー体
７浮子
８コイルスプリング
９段部

Claims

貫通孔を塗布液流通路とし、先端開口部を塗布液吐出口とするボールホルダーの貫通孔に、ボールを、その一部を開口部より突出した状態で回転自在に抱持し、このボールを弾撥部材の弾撥力にて先端方向に付勢してなる塗布具において、前記ボールに付与される弾撥力が、１０５ｇ以上２５０ｇ以下である塗布具。
前記ボールホルダーの開口部先端縁の内径をＡ、開口部先端縁の外径をＢとしたときに、
Ａ／Ｄ≧０．９、
１．５Ａ／Ｄ−０．３≧Ｂ／Ｄ≧１．５Ａ／Ｄ−０．４５
を満たす請求項１に記載の塗布具。
前記ボールホルダーの開口部先端縁の内径をＡ、開口部先端縁の外径をＢ、ボールの前後方向の最大移動量をＬとしたときに、０．５（Ｂ−Ａ）＜Ｌを満たす請求項１または請求項２に記載の塗布具。
塗布液収容部に乾燥造膜性塗布液を収容し、その後部には追従体を配置し、そのさらに後部に大気圧よりも加圧した気体を密閉充填した請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の塗布具。