JP2008132779A

JP2008132779A - 筆記具へのインキ補充装置

Info

Publication number: JP2008132779A
Application number: JP2007284610A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tamai; 淳玉井
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2008-06-12

Abstract

【課題】手などへの汚れ、煩わしい作業性、過剰なインキ注入による溢れだし、適用筆記具が制限される問題を解消する筆記具へのインキ補充装置を提供する。
【解決手段】インキタンク内のインキを、直接又は接続部材を介してペン先に接続し、インキの消費に伴ってインキタンク内に空気を供給する通気路１ｄを有する筆記具に対し、この通気路１ｄに対する閉塞手段を有して、この筆記具のペン先を気密に接続するペン先接続孔を備え、このペン先接続孔を通じて吸引力によりインキタンク内を吸引する吸引路３および吸引手段６と、補充インキタンク７とペン先接続部１ａとに連通したインキ供給路４と、この吸引路３とインキ供給路４のいずれかをペン先接続部と選択的に連通させる切替機構５とを備える筆記具へのインキ補充装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、筆記により消費されてインキが減少した筆記具へのインキ補充装置に関する。

筆記によって空になったインキタンクにインキを補充するものとして、特許文献１には、筆記具の尾栓を取り外し、スポイト等によって本体内部のインキタンクへインキを注入できるようにしたものが、特許文献２には、インキ充填ノズルを、ペン先以外のノズル挿入口からインキタンク内に挿入して、インキを押し入れるインキ補給具と筆記具との組み合わせが、特許文献３には、筆記具のペン先をインキ浴に接触させて、ペン先の毛細管力によってインキを吸い上げるようにしたものが、それぞれ開示されている。
特開２００４−１４８５５９号公報特開平０９−２０２０９１号公報特開２００６−１４２７２１号公報

特許文献１に開示されているものは、尾栓の取り外し、付着残留したインキやスポイトから注入されるインキによる汚れに対する配慮が必要となる。また、インキを過剰に注入して溢れだしてしまうという危険性が伴う。
また、特許文献２に記載の発明でも、ノズルより押出したインキを充填するので、特別な溢れ出し制御機構を配置しなくては、インキを過剰に注入して溢れだしてしまうという危険性からは逃れることができない。
更に、特許文献３に記載の発明では、ペン先の毛細管力に頼ったインキの浸透による補充であるため、その補充スピードが遅いという問題があり、また、繊維収束体などの毛細管力を発揮する部材を収容せずに、インキタンク内の空間に直接インキを収容するタイプの筆記具に適用できないという問題があった。

本発明は、インキタンク内のインキを、直接又は接続部材を介してペン先に接続し、インキの消費に伴ってインキタンク内に空気を供給する通気路を有する筆記具に対し、この通気路に対する閉塞手段を有して、この筆記具のペン先を気密に接続するペン先接続孔を備え、このペン先接続孔を通じて吸引力によりインキタンク内を吸引する吸引路および吸引手段と、補充インキタンクとペン先接続部とに連通したインキ供給路と、この吸引路とインキ供給路のいずれかをペン先接続部と選択的に連通させる切替機構とを備える筆記具へのインキ補充装置を要旨とする。

本発明の筆記具へのインキ補充装置は、インキタンク内部を大気に対して密閉して、ペン先接続孔を通じて強制的に吸引してインキタンク内部を一時的に減圧状態とすることによって、インキタンク自体に、補充インキに対する吸引力を発生させ、インキを吸引補充する。
また、吸引力による強制的な補充となるので、速やかなインキ補充がなされ、また、減圧状態が解消された段階でインキが充填されなくなるので、過剰なインキ供給によるインキの溢れ出しの防止ができ、更に、インキタンク内の空間に直接インキを収容するタイプの筆記具にも適用することができるものである。

請求項２に係る発明では、補充インキタンク内のインキの消費と共に、空間の体積が増加しても、圧力変化が生じることのないように、補充インキタンク内部と外気との空気流通を可能としている。そのため、筆記具のインキタンク内の吸引力によってのみ、補充インキタンクからのインキの供給が行われることになる。よって、インキ補充回数による補充インキタンク内部の空間体積量及びインキ残量を問わず、筆記具へのインキの供給量のバラツキを抑制することができるものである。
そして、補充インキタンクのインキ容量を、取り込まれる空気量を考慮せずに、筆記具に応じて最小とすることができるので、複数色に対応したインキ補充装置では、補充インキタンク容量を、使用頻度の高さ別に設定することもできる。

請求項３に係る発明では、請求項２の発明の補充インキタンクに備えられた通気孔からの、インキの揮発及び減量を抑制するために、補充インキタンクの内部と外気との空気流通を維持しつつ、インキを通過させない撥インキ性の空気流通膜を配置している。そのため、補充インキタンク内部のインキの揮発及び減量による濃度上昇、高粘度化などの物性変化が抑制され、インキ供給路内のインキの供給阻害、補充後の筆記具の筆記カスレなどの品質低下を抑制することができる。

請求項４に係る発明では、インキ補充装置に筆記具を接続していない非補充の状態における、ペン先接続部からのインキ補充装置内に存在するインキの揮発及び減量を抑制するために、筆記具の取り外しと共に外気と補充装置内部とが気密閉塞する開閉弁機構としている。そのため、インキ供給路に接続した補充インキタンク内のインキの揮発及び減量による物性変化を抑制するほか、インキ供給路、吸引路に付着残留したインキの主溶剤の蒸発による固形化を抑制し、インキ補充時における、吸引路における吸引不足及び非吸引、インキ供給路における供給不足及び非供給を抑制することができる。

請求項５に係る発明では、吸引手段によって筆記具のインキタンク内から吸引した廃インキを吸引手段の内部に蓄積し残留しないように、吸引手段に吸引した空気と共に廃インキを排出する排出路を配置し、排出路より廃インキタンクにてインキを回収可能にしている。そのため、吸引手段の内部の浄化が常になされ、吸引詰まり、吸引不足などの吸引能力の低下が抑制できる。

本発明の筆記具へのインキ補充装置のインキ補充機構の基本的な実施形態を、図１及び図２に模式的に示す。
先ず、図１に示したように、筆記具１のペン先１ａを、装置のペン先接続部２の内孔に気密に接続する。
図１に示す筆記具１は、ペン先１ａと、このペン先１ａを周状に包囲する軸部材１ｂとの間を、インキタンク１ｃ内に連通して大気中の空気を供給する通気路１ｄとしているものであるので、軸部材１ｂとペン先接続部２とを周状に当接させてペン先１ａを取り付ければ、通気路１ｄも大気に対して閉塞されるものである。
次に、吸引路３とインキ供給路４とのいずれかを選択的にペン先１ａと連通するように切り替える、切替機構５（矢印は連通し合う位置を示す）を、ペン先接続部２の連通路２ａが吸引路４と連通して、インキ供給路５とは非連通となる状態にする。次いで、吸引ポンプなどの吸引手段６によって、吸引力を発生させ、吸引路４、連通路２ａを通じて吸引し、筆記具１のインキタンク１ｃ内を減圧状態にする。
ここで、図２に示すように、切替機構５を、連通路２ａとインキ供給路４とに連通し、連通路２ａと吸引路３とは非連通とするよう切り替える。これにより、吸引手段６によって、筆記具１のインキタンク１ｃ内に発生した吸引力により、補充インキタンク７内のインキ８が、インキ供給路４を通じて、連通路２ａに移動し、筆記具１のインキタンク１ｃ内に、吸引された分のインキ８が供給される。
筆記具１は、インキタンク内のインキの水頭を保持し得る微負圧（通常、収容されるインキの重さによる圧力。５０ｍｍＨ_２ｏ〜２００ｍｍＨ_２ｏ程度（２０℃）。）を維持でき、筆記によって消費したインキの体積に見合う体積の外気を内部に取り込むタイプの筆記具であれば、繊維収束体製などによるインキ吸蔵体を備えるものや、インキタンクにインキ吸蔵体を備えずに、自由状態のインキを収容するものなどを使用することができる。
例えば、インキタンク内に自由状態でインキを収容するものとして、操作によりインキタンクとペン先との間に介在する弁を開放する弁付塗布具（例えば、特開平０６−１５５９７９号公報、特開平０９−１８３２９２号公報に開示されているもの）や、温度や圧力の環境変化に応じて、インキタンク内の空気の膨張によるインキを一時的に溜める、縦断面櫛歯状や繊維収束体などの所謂一時的インキ貯め部材と称されるような部材を備えた筆記具（例えば、特開平０６−２３９０８７号公報、特開平０８−２８２１７１号公報に開示されているもの）などが例示できる。インキタンク内に自由状態でインキを収容しないものとして、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリプロピレン繊維を接着剤や、融点の異なる繊維を溶融することによって収束させた繊維収束体や、ウレタンなどの合成樹脂を発泡や溶出により連通多孔を形成した連通多孔質体、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの合成樹脂を小球体や粉末状にして堆積させた粒状物の集合体などによって、インキを保持するための毛細管力を有する連通曲路が形成されたインキ吸蔵体に、温度や圧力の環境変化によってインキ洩れを抑制し得る範囲のインキ量が収容されたもの（例えば、実開平０５−０００４８２号公報、実開平０７−００５７７８号公報、特開平０７−２４２０９４号公報に開示されているもの）などが例示できる。

筆記具に使用されるペン先は、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリアミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維を接着剤によって収束させた繊維収束体を適宜形状に研磨切削により加工したものや、射出成形後の熱処理によって硬化させる焼結体、ポリアセタール等を押出成形によって形成する所謂樹脂ペン先、ステンレスパイプを切断し、塗布面に研磨やコーティングを施した細管パイプ、合成樹脂の射出成形品やステンレスなどを切削加工した後、先端にボールを抱持させたボールペンチップなどが例示できる。また、インキ接続部材を使用する場合では、例えば、ペン先と同様の繊維収束体や、焼結体などのほか、インキ濡れのよい合成樹脂の棒状体、自由状態でインキを内部に収容できるパイプ状のものであってもよい。

図示したもののように、筆記時のインキ通路として、繊維収束体などより形成されるペン先１ａ、環境変化に応じてインキ８を内部に一時的に貯留する一時的インキ吸蔵部１ｅ、インキタンク１ｃとペン先１ａとを直接的に接続するインキ誘導芯１ｆを備えており、外気の取り込み通路である通気路１ｄとして、常時インキ８を介在させて、インキタンク１ｃのインキ８を保持するための約０．１〜０．３ｍｍの溝により形成されるスリット部１ｇを備えるものが使用できる。尚、本例の筆記具１における一時的インキ吸蔵部１ｅは、インキ誘導芯１ｆのある中心方向ほど繊維密度が高く、毛細管力が強くなるように密度勾配を設けてある。この密度勾配により、通気路１ｄより一時的インキ吸蔵部１ｅへ移動したインキは、その場に留まらずインキ誘導芯１ｆ側へ移動し、インキ補充後の一時的インキ吸蔵部１ｅへのインキ８の貯留が可能となり、インキ補充後には、再度、使用時における環境変化に応じたインキ８の一時的な貯留機能を満足し得るものとすることができる。
このような筆記具を使用した場合、インキ８の供給は、インキタンク１ｃ内の吸引力によって、強制的に行われ、ペン先１ａ、一時的インキ吸蔵部１ｅ、インキ誘導芯１ｆを殆ど介さずに、通気路１ｄを経て、スリット部１ｇを通過して、インキタンク１ｃ内へ移動する。
以上のように、ペン先接続部２の内孔に気密に接続している筆記具１からインキ供給路４内を連通した密閉空間としてインキ８の供給を行うので、気温の上昇などでインキ８の供給の勢いが高まったとしても、インキ８が洩れてしまう危険は抑制されたものとなる。また、通常、大きく温度が変わらない環境下で、吸引、供給を行った場合には、筆記具１のインキタンク内が真空となるまで吸引したとしても、それに見合うだけのインキ８が供給されるだけで、過剰なインキ８の充填とはならない。ただし、必ずしも筆記具１のインキタンク内を真空になるまで吸引する必要は無く、単に一時的に筆記具１のインキタンク内を減圧状態として、その圧力に見合った分のインキ８が供給されるようにすればよい。

インキ補充装置のペン先接続部は、内孔に筆記具を接続する際の気密を維持する、筆記具本体への周状当接部を備え、ペン先を覆い、筆記具内部を大気と遮断して気密にしつつ、吸引路及びインキ供給路がペン先と連通させるものである。
この周状当接部は、過去の筆記具の着脱持などにおいて付着したインキが固化し、この固化したインキが、筆記具の接続の際、筆記具本体と周状当接部の間に介在して筆記具内部の大気との気密性が損ねられてしまうことを予防するために、インキが付着し難いように、予め撥インキ部材によって形成することもできる。例えば、ペン先接続部全体若しくは周状当接部及びその近傍をフッ素樹脂などにより形成したり、周状当接部及びその近傍に、フッ素系の撥油コーティングを施したりすることが挙げられる。また、周状当接部を内孔方向の内方突起とし、筆記具本体への当接面積を小さくすることで、当接圧力を高めて気密の維持性能を向上するなどもできる。

この内方突起により形成される周状当接部は、ペン先接続部からの筆記具の取り外しの際に、筆記具のペン先が突出している部分の先端部分まで摺接するようになすことが好ましい。これは、インキの補充後、筆記具の取り外しの際、筆記具本体の周状当接部との接触部分に付着したインキを、ペン先方向へ掻き取ることができるので、補充後の筆記具本体へのインキ汚れを抑制し得る。

また、内方突起の寸法及び形状は、そもそも筆記具の密閉性及び着脱性を考慮して設計されている筆記具自身のキャップと同一となすことが好ましいが、周状当接部の摺接での摩擦による消耗を考慮して、周状当接部をフッ素系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴムなどの加硫ゴムからなるエラストマーで形成してもよいし、筆記具のペン先が突出している部分の先端部分を周状当接部となしてもよい。
更に、補充用のインキがホワイトボードマーカーなどに用いられる、揮発性の高いイソプロピルアルコールなどの有機溶剤を主溶剤とする場合、インキの揮発による減量、高粘度化を抑制し得るように、筆記具を接続していないときに、吸引路又はインキ供給路に通じる連通路を自動的に気密閉塞する弁を備えることが好ましい。尚、補充用のインキが揮発し難いなどでは、筆記具を接続していないときに、連通路を閉塞する弁を備えないものとすることもできる。

インキ補充装置の吸引手段は、吸引により筆記具内部を減圧状態になし得るものであればよい。例えば、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復ポンプ、ローラーポンプ、ベーンポンプ、歯車ポンプ、ネジポンプなどの回転ポンプなどの一般的に容積式と呼ばれるポンプが挙げられる。
吸引路及び／又は吸引手段に、前記筆記具のインキタンク内から吸引した廃インキを、補充インキタンクとは異なる経路に導くインキ排出路を設けることができる。空気及び空気と共に吸引したインキが吸引手段の内部に蓄積して、吸引詰まり、吸引不足などの吸引能力の低下を抑制するためである。筆記具が製造又は補充から日が浅いなどでインキに経時的な物性変化が生じていなければ、排出口を補充インキタンクへ接続し、インキを再利用することができる。廃インキ収容部は、例えば、自由状態で廃インキを収容した廃インキタンク、繊維収束体や発泡や溶出などによる連通多孔質体に廃インキを吸収浸透させ、経時的に廃インキの溶剤成分を気化させるようになした廃インキ吸蔵体などが挙げられる。廃インキが、水を主溶剤とした水性インキである場合は、廃インキ吸蔵体を用いてもよいが、廃インキが、揮発性の有機溶剤を主溶剤とした油性インキである場合は、インキ補充装置に貯留された廃インキに含まれる溶剤成分などの臭気による嫌悪感を考慮されるため、廃インキを気化させずに貯留する廃インキタンクとし、廃インキの排出口を設けたり、取り外し自在になしたりして、貯留した廃インキを廃棄処理できるものとすることが好適である。

インキ補充装置の補充インキタンクは、補充するインキを貯蔵し、このインキを補充時において、インキ供給路へ供給すると共に、極力貯蔵しているインキの全てが消費できるものであることが望ましい。したがって、補充インキタンクに接続するインキ供給路は、補充インキタンクの底面近傍付近で開口するように延在すると共に、補充インキタンクの底面が、インキ供給路の開口部分に向かって下方傾斜することが好ましい。
また、補充インキタンクは、吸引手段によって吸引された空気が、取り込まれるように、吸引手段と接続させ、この空気を取り込むことによって、補充インキタンク内の空間圧力を上昇させ加圧状態にして、補充インキタンクのインキの界面を押し上げ、筆記具のインキタンク内へのインキ供給支援となし、筆記具内部の減圧力でインキ補充する場合に比べて更に高速な補充をすることができる。
しかしながら、補充インキタンクの空間を密閉空間とすると、筆記具の補充回数を重ねる毎に、補充インキタンクの空間体積が増加し、これに伴い加圧力が減少する。加圧力が減少するとインキの供給支援能力が失われるばかりか、インキ供給を阻害する減圧抵抗となってしまうこともあるので、吸引手段と補充インキタンクを密閉接続することは、筆記具を１本乃至２〜３本補充する約５〜２０ｃｃ前後の小容積の補充インキタンクでのみ、補充インキタンクのインキ減量と、より高速な筆記具へのインキ補充を行う場合に効果的である。
勿論、吸引手段によって吸引された空気が補充インキタンク内に取り込まれても、大気へ排出するように通気孔を設けたり、吸引手段によって吸引された空気が補充インキタンク内に一切取り込まれないようになしたりし、筆記具内部の減圧力でのみインキ補充されるようにしてもよい。この場合は、容積を問わずあらゆる容積の補充インキタンクにおいて使用できる。

また、補充インキタンクに通気孔を配置する場合、インキが水を主媒体とした水性インキであれば、孔径１ｍｍ以下の通気孔をなすだけでもよいが、例えばイソプロピルアルコールなどを主媒体とした油性インキでは、インキの揮発減量が比較的多く、外気と直接接触すると数日中に高粘度化してしまう。この場合には、外気との大気流通、即ち、外気との空気の流通を維持しつつ、補充インキタンクのインキを通過させない撥インキ性の空気流通膜を通気孔に配置し、インキが外気に直接接触しないようになすとよい。撥インキ性の空気流通膜としては、ポリテトラフルオロエチレン樹脂多孔質膜、ポリウレタンなどの高分子多孔質多孔質体を圧縮し撥インキ処理を施したものなどのが例示でき、特に、ポリテトラフルオロエチレン樹脂多孔質膜の公称孔径が５．０μｍ以下のものでは、イソプロピルアルコールなどを主媒体とした油性インキの揮発減量を極力抑え、密閉状態並の経時的物性変化になすことができ好適である。

更に、補充インキタンクは、大容量のインキが収容され、インキ補充装置からの取り替え及び取り付けを可能となせば、簡単で且つ、タンク取り替え頻度が少なくできる利便性がある。尚、複数種のインキ色のものを使用する場合は、各色使用頻度が異なることが想定されるため、各色別々にインキタンクが交換可能であったほうが経済的で好ましい。

インキ補充装置の切替機構は、吸引路とインキ供給路のいずれか一方をペン先接続部に連通させると同時に他方を閉塞させるような選択的に連通を切り替える弁機構を備えたものであればよい。一般的に３方バルブ、３方コックとよばれ、例えば、フッ素樹脂製三方コック（型番０１６．１３０２．６．２（アズワン（株）製））などの手動式のものや、ダイヤフラムｔｆｅ電磁弁（三方タイプ）（型式ＡＶ−４３４５−１１（アドバンス電気工業（株）製））などの電動式のものが例示できる。

また、例えばホワイトボードマーカーなど、複数種のインキ色のものを使用する場合は、筆記具側とインキ補充装置側の両者に、筆記具のペン先を、インキ補充装置のペン先接続部に接続しようとした際に、嵌め合い可能な照合凹凸部分を設けることが好ましい。これは、インキ補充時に、誤って筆記具のペン先を、この筆記具の色に対応していないペン先接続部に接続してしまうことを抑制し、インキ補充装置内のインキの混合等の不具合を防止するのに効果的である。

更に、インキが介在する部分は、外部よりの視認が可能な透明又は半透明の材料より可能な限り形成されることが好ましい。万が一、インキ供給路や吸引路、切替機構、吸引手段、ペン先接続部、補充インキタンクなどに介在したインキが乾燥してインキ成分の顔料や添加剤などが、内面に付着したり、この付着が堆積したりして、インキの流通を阻害する事態が生じた場合、簡単に原因究明できると共に、インキ補充装置の部品交換や洗浄などの早急なメンテナンス対応が可能となる。透明性材料としては、ポリエチレンテレフタレートポリエチレンナフタレートコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン１２、ナイロン６、非晶性ナイロン、微結晶性ナイロン、半芳香族性ナイロン、脂肪酸ナイロン、ポリアクリロニトリル、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリエチレンナフタレートポリエチレンテレフタレートコポリマー、ポリエチレンナフタレートとポリエチレンテレフタレートのポリマーアロイ、ポリエチレンテレフタレートとポリブチレンテレフタレートのポリマーアロイ、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ボリカーボネート、ポリメチルメタクリレートなどの透明若しくは半透明の合成樹脂が例示できる。また、透明硝子も透明性材料の一つとして挙げられるが、強度などの耐久性、製造コストなどを考慮すると合成樹脂による成形品であることが望ましい。

筆記具のインキタンクに収容されるインキとしては、水を含有する水性インキ、筆記後の塗布面の速乾性を考慮して、揮発性の高いイソプロピルアルコールなどの有機溶剤を主溶剤とする油性インキ、染料、顔料、又はこれら両方を着色剤として使用したものなどを問わず使用できる。特に、インキ補充装置の吸引路、インキ供給路、補充インキタンクのインキ流通性能などを考慮すると、インキの粘度が、６００ｍＰａ・ｓ以下（Ｂ型粘度計Ｎｏ．３ローター、６０ｒｐｍ、２５℃）、更にインキの補充に要する速度を考慮すると、１００ｍＰａ・ｓ以下（Ｂ型粘度計Ｎｏ．３ローター、６０ｒｐｍ、２５℃）であるような比較的低粘度のものが良好である。
また、油性インキの主溶剤である有機溶剤としては、イソプロピルアルコールの他、キシレン、メチルシクロヘキサンなどが挙げられ適宜選択することができるが、比較的毒性の低く、極力臭気による嫌悪感が抑えられるイソプロピルアルコールが好ましく使用できる。

本発明の筆記具内にインキを補充する装置は、筆記具のキャップをはずして装着すれば足り、固定されている筆記具の部品を分離させるような作業をする必要もなく、速やかにインキ補充を完了できるので、特に、会議などでの筆記頻度が非常に高く、使用中のインキ切れを引き起こすことがしばしば発生するホワイトボードマーカー用のインキ補充装置として好適である。

以下、図面に基づき一例について説明する。
図３に示したものは、卓上などで使用可能としたインキ補充装置の一例である。
ポリアセタール製の装置本体９は、下方の内部に補充インキタンク７及び取り外し可能な廃インキタンク１０を、上面にペン先接続部２を、側部に吸引手段６を備え、ペン先接続部２の連通路２ａと、補充インキタンク７に通じるインキ供給路４、吸引手段６に通じる吸引路３とそれぞれ連結している。連通路２ａ、吸引路３、インキ供給路４が交差する部分には、回転によって、連通させる通路を選択できるＴ字状の通路を有する切替機構５が配置されており、電気的に又は手動にて回転させて連通路を切り替える。
吸引手段６は、基本的に、装置本体９に設けられたシリンダ空間６ａと、このシリンダ空間６ａの側壁面に気密に接触して摺動可能なピストン部材６ｂとからなり、シリンダ空間６ａ内をピストン部材６ｂが摺動することによって空間体積を変動して、ピストン空間６ａ内に空気を取り込んだり、取り込まれた空気を押出したりすることができる機構である。ピストン部材６ｂは、シリンダ空間６ａの内壁と直接接触するエチレンプロピレンゴム製の摺接シール部材１１を備えており、ピストン部材６ｂを押して減少する、摺接シール部材１１との接触部分より前側の空間に、切替機構５に通じる吸引路３及び排出路１２を開口している。また、シリンダ空間６ａと、排出路１２の間には、回転によって、連通と非連通の状態を選択できる一文字の通路を有する切替機構１３を設けている。切替機構５を、吸引路３がペン先接続部２と連通している状態では、シリンダ空間６ａと、排出路１２を非連通の状態とし、ピストン部材６ｂを後退させると、筆記具１内の空気がシリンダ空間６ａ内に吸引され、筆記具１内が減圧状態になり吸引力が生じる。次いで、筆記具１内の減圧状態が解除されないようにするため、ピストン部材６ｂが後退した状態で、切替機構５を、インキ供給路４がペン先接続部２と連通している状態にする。このピストン部材６ｂが後退した状態は、切換機構１３をシリンダ空間６ａと排出路１２が連通した状態にすることで解除される。即ち、シリンダ空間６ａ内で減圧状態になっている空気は、排気路１２を経て廃インキタンク１０に設けられた排気口１０ａから大気へ排出される。この際、筆記具１内の吸引時に、空気と共に筆記具１より排出されたインキ８は、廃インキタンク１０へ溜まり、シリンダ空間６ａ内を完全に元の状態し、次の筆記具１へのインキ８の補充に備えることができる。尚、本例の摺接シール部材１１の材質として、インキ８との接触による反応性がないものとして、エチレンプロピレンゴムを用いたが、本例のエチレンプロピレンゴムやフッ素ゴムなどのエラストマーの他、肉薄に成形された他の合成樹脂に比べて軟質のポリエチレンなどが例示される。

ペン先接続部２には、軸部材１ｂの先端部分と周状に当接する周状凸部２ｂが設けられており、筆記具１の内部空間を大気に対して閉塞する。また、ペン先接続部２の底部分には、筆記具１の設置によって下降する弁機構が配置されている。この弁機構は、筆記具１が挿入、設置されることによって軸部材１ｂの先端と当接して押し下げられる弁筒２ｃと、弁筒２ｃの底孔に周状当接する弁体２ｄとからなっており、弁筒２ｃが押し下げられることによって弁体２ｄとの間である底孔が開口する仕組みになっている。即ち、筆記具１が設置されることによって、ペン先接続部２は連通路２ａと連通することとなる。尚、弁筒２ｃは、コイルスプリング１４によって弾撥されており、筆記具１を取り外すと底孔を閉じる。連通路２ａ内にゴミなどが侵入しないようになすと共に、該部からの補充インキの揮発を抑制するためである。

補充インキタンク７は、装置本体９に直接設置しており、インキ供給路４と通じるノズル４ａがタンクの底部近傍にまで延びている。上述のピストン部材６ｂの操作によって、
筆記具１内は減圧状態となり吸引力が生じており、切替機構５を、連通路２ａと吸引路との連通を閉鎖して、連通路２ａとインキ供給路４とが連通するように切り替えることによって、補充インキタンク７のインキ８がインキ供給路４を通じて連通路２ａ、ペン先接続部２、筆記具１の本体内部へと吸引されて移動する。補充インキタンク７内の上面部には、補充インキタンクへのインキ補充用の孔である通気孔７ａが設けられ、螺号により着脱可能なキャップ１５を被冠している。このキャップ１５には、公称孔径が０．６μｍのポリテトラフルオロエチレン樹脂多孔質からなる撥インキ性の空気流通膜１６が配置されており、補充インキタンク７内の空気が外気へ流通する一方、インキ８を通過させないようになされている。このため、筆記具１内へインキ８が移動する際には、補充インキタンク７内の空気が減圧状態になって、インキ８の移動抵抗を生じることなはない。
また、本例の、補充インキタンク７の底面７ｂは、ノズル５ａの開口部が位置する付近が低く凹んだ位置になるように傾斜面に形成されており、吸引力を余すところ無く補充インキ８のインキ供給路４への供給に提供できると共に、補充インキ８を使い切ることができるようにしている。

図４に他の一例を示す。
ホワイトボードに設置でき、筆記具１の使用中において、その場でインキ補充が可能なインキ補充装置の一例である。その場でのインキ８の補充の容易性を考慮して、装置本体９の側部正面にて吸引手段及び切替機構５の操作を可能としている。
本例は、複数のインキ色の筆記具１を使用する場合を想定しており、それぞれのインキ色に対してそれぞれのインキ補充機構が設けられている。参照符号５ａは切替機構５の操作部、参照符号６ｃは吸引手段６の操作部であり、上面にペン先接続部２を、各色毎に配置している。補充インキタンク７も当然色毎に異なるものであり、各色単独で交換可能なカートリッジ状にしてある。
図５にホワイトボードに設置された状態を示す。ホワイトボードの筆記面１７を起立させる枠脚体１８に装置自体を取り付けてある。尚、図４は図５のＩ部拡大図という関係になっている。

図６に、本例の装置の内部構造を示す。
操作する部分を側面に配置したので、装置本体９の下方に着脱可能な補充インキタンク７を、上面に、ペン先接続部材２、吸引手段６としてローラーポンプを備え、ペン先接続部材２の連通路２ａ、吸引路３、インキ供給路４が交差する部分には、前後摺動によって、連通させる通路を選択できる切換機構５が配置されている。
本例では、ホワイトボードに設置するものであるので、ホワイトボードへ筆記する際に、筆記者が左右への移動する場合の利便性を考慮し、極力筆記面１７から、装置本体９が突出しないような形状となしている。そのため、吸引手段６として、操作性及び吸引原理から、空間体積や突出方向への長さを必要とするピストン型のポンプを用いず、平面的な形状であり、空間体積を必要とせず小型化が可能なローラーポンプを用いている。また、ローラーポンプの場合、ローラー１９の回転数により減圧量を調整することが可能であるので、例えば、使用中に急を要する場合に、少量のインキ８を補充させて速やかに再使用を可能にするなど、状況に応じた補充を行うことができる。さらに、本例では、野外などを含め比較的電気手段の乏しい場所においての使用も可能となることを想定したものであるため、手動式のものとしているが、回転数を調整する制御装置を小型化または、装置本体９と隔離させることによって電気的な自動式のものとすることもできる。
吸引手段６のローラーポンプは、図６のＩＩ部正面断面拡大図である図７に示すように、収容体２０の内部にフッ素製の軟質チューブ２１を周壁に沿って収容すると共に、回転軸２２の回転によって上流側から下流側へ順次、軟質チューブ２１を押圧するローラー１９を放射状に５つ備えている。回転軸２２の外部へ延在した部分には、操作部６ｃが嵌着されており、この操作部６ｃを時計方向に回転させることにより、収容体２０の内部のローラー１９を回転させている。ローラー１９の回転により、軟質チューブ２１が順次押圧されると、軟質チューブ２１の吸引路３側の空気が、排出路１２側へ移動するので、筆記具１の内部が吸引状態となる。吸引によって移動した空気は、排出路１２を経て補充インキタンク７へ移動し、通気孔７ａ、図３の例のものと同様の撥インキ性の空気流通膜１６を介して大気中へ排出される。尚、本例では、使用頻度が高く経時的な長期放置がなく、且つ、同種類の筆記具１の使用を想定しているため、廃インキタンクを設けていない。このため、筆記具１内の吸引時に、空気と共に筆記具１より排出されたインキ８は補充インキタンク７に流入し、このインキ８を補充用のインキ８として無駄なく再利用できるようになしている。
また、本例では、軟質チューブ２１としてフッ素製のものを用いたが、インキ８に対して、反応や膨潤などを伴わず、ローラー１９によって押圧可能な軟質のものであればよく、作動性を考慮してエラストマーや合成樹脂により適宜設定できる。

切替機構５は、正面にて外部操作を可能とし、側面からの外部操作を不要とするため、
連通路２ａと吸引路３、インキ供給路４のそれぞれの端部を同一直線上に揃えて配置し、同一直線上を摺動可能にした、エチレンプロピレンゴム製の栓体リング２３，２４が取り付けられた外部からの操作が可能な操作部５ａにより形成されている。操作部５ａを正面側へ引き出すことにより、操作部５ａの内方側に取り付けられた、栓体リング２４によってインキ供給路４が閉塞され、連通路２ａと吸引路３が接続される。また、操作部５ａを内方へ押し込むことにより、操作部５ａの外方側に取り付けられた、栓体リング２３によって、吸引路３が閉塞され、連通路２ａとインキ供給路４を接続させるようなしてある。

本例では、装置本体９から着脱可能な透明性のあるポリプロピレンの合成樹脂により形成されたカートリッジ式の補充インキタンク７を用いている。例えば、長時間の会議等で補充を繰り返し行い、補充インキタンク７を使い切ったとしても、直ちに新品の補充インキタンク７に交換できるので、直ぐに補充を再開することができ、会議がインキ８の消耗によって中断してしまうという事態を極力防ぐことができるものである。
また、本例の補充インキタンク７も、図３の例のものと同様、無駄なく補充インキ８を使い切ることができるように補充インキタンク７の底面７ｂは、インキ供給路４と連結したノズル７ｃの開口部が位置する付近が低く凹んだ位置になるように傾斜面に形成されている。

本例のペン先接続部２は、筆記具１の挿入によって開口し、取り外しにおいて閉塞して、インキ８の減量や高粘度化、乾燥固化を抑制し得る弁部として、十文状のスリットが設けられたエチレンプロピレンゴムよりなる弾性弁２５が配置されている。この弾性弁２５には、周状凸部２５ａが設けられており、筆記具１の挿入によって筆記具１の外周部に周接し、筆記具１の内部を大気と遮断して気密にしている。このように、筆記具１の着脱に応じて開閉し、筆記具１の取り外し時において、インキ８の減量や高粘度化、乾燥固化を抑制し得るものであれば、弁部を弾性弁２５にて一体のものとすれば、部品点数及び製造工程が低減されるのでコスト的に好適である。

また、インキ８の補充後、筆記具１をペン先接続部２から取り外す状態を時系列的に示した、図８〜図１０のように、筆記具１の外周部に周接している周状凸部２５ａは、筆記具１の先端部１ｈまで摺接するようになしている。図８に示すように、インキ８の補充後、インキ８が、筆記具１の外周部に付着したとしても、周状凸部２５ａが筆記具１の外周部に摺接することによって、図９に示すように、インキ８はペン先１ａの方向へ掻き取られていく。ペン先１ａに到達したインキ８は毛管作用によりペン先１ａに吸収されると共に、周状凸部２５ａの摺接が、筆記具１の先端部１ｈまでなされるため、図１０に示すように、筆記具１の外周部へインキ８が付着せず、筆記具１を綺麗な状態にてペン先接続部２より取り外すことができる。

さらに、ペン先接続部材２の開口部近傍には、照合凸部２６が配置されると共に、筆記具１の外周部分に照合凹部１ｉを設けている。これは、筆記に使用される色数分を一体化させた装置をボードに取り付けている場合、補充時に誤って、筆記具１の色に対応していないペン先接続部２に、筆記具１を挿入してしまうことを避けるため、凹凸が照合しなければ、筆記具１が、ペン先接続部材２に挿入されないようになしたものである。本例では、凹凸の形状により、誤挿入を回避するものとしたが、例えば、筆記具１の外部形状を色や種類に応じて異なるものとしたり、ペン先１ａの色を識別感知するセンサーを設けたりしてもよい。

インキ補充機構の原理的な実施形態を模式的に示す縦断面図。インキ補充機構の原理的な実施形態を模式的に示す縦断面図。一例を示す縦断面図。図５のＩ部拡大図。他の一例をホワイトボードに設置した状態を示す斜視図。他の一例を示す縦断面図。図６のｉｉ部正面断面拡大図。図６の筆記具のペン先接続部からの取り外し開始の状態を示す縦断面拡大図。図６の筆記具のペン先接続部からの取り外し途中の状態を示す縦断面拡大図。図６の筆記具のペン先接続部からの取り外し直前の状態を示す縦断面拡大図。

符号の説明

１筆記具
１ａペン先
１ｂ軸部材
１ｃインキタンク
１ｄ通気路
１ｅ一時的インキ吸蔵部
１ｆインキ誘導芯
１ｇスリット部
１ｈ先端部
１ｉ照合凹部
２ペン先接続部
２ａ連通路
２ｂ周状凸部
２ｃ弁筒
２ｄ弁体
３吸引路
４インキ供給路
４ａノズル
５切替機構
５ａ操作部
６吸引手段
６ａシリンダ空間
６ｂピストン部材
６ｃ操作部
７補充インキタンク
７ａ通気孔
７ｂ底面
７ｃノズル
８インキ
９装置本体
１０廃インキタンク
１０ａ排気口
１１摺接シール部材
１２排出路
１３切替機構
１４コイルスプリング
１５キャップ
１６空気流通膜
１７筆記面
１８枠脚体
１９ローラー
２０収容体
２１軟質チューブ
２２回転軸
２３栓体リング
２４栓体リング
２５弾性弁
２５ａ周状凸部
２６照合凸部

Claims

インキタンク内のインキを、直接又は接続部材を介してペン先に接続し、インキの消費に伴ってインキタンク内に空気を供給する通気路を有する筆記具に対し、この通気路に対する閉塞手段を有して、この筆記具のペン先を気密に接続するペン先接続孔を備え、このペン先接続孔を通じて吸引力によりインキタンク内を吸引する吸引路および吸引手段と、補充インキタンクとペン先接続部とに連通したインキ供給路と、この吸引路とインキ供給路のいずれかをペン先接続部と選択的に連通させる切替機構とを備える筆記具へのインキ補充装置。
前記補充インキタンクに、この補充インキタンク内部と外気との空気流通を可能となす通気孔を備えた請求項１記載の筆記具へのインキ補充装置。
前記通気孔からインキが通過せずに空気が通過可能な撥インキ膜を備える請求項２記載の筆記具へのインキ補充装置。
前記ペン先接続孔に、筆記具の接続と共に開放し、筆記具の取り外しと共に外気と補充装置内部とを気密閉塞可能な開閉弁機構を備えた請求項１乃至請求項３記載の筆記具へのインキ補充装置。
前記吸引路及び／又は吸引手段に、前記筆記具のインキタンク内から吸引した廃インキを、補充インキタンクとは異なる経路に導くインキ排出路を備えた請求項１乃至請求項４記載の筆記具へのインキ補充装置。