JP2008155484A - マーキングペン - Google Patents

Abstract

【課題】 顔料の沈降が生じる顔料塗布液を用いたマーキングペンにおいて、使用不能となることがなく、塗布液の残量が容易に識別できるマーキングペンを提供する。
【解決手段】 顔料含有塗布液を充填したマーキングペンにおいて、塗布液の充填室に顔料を塗布液中で再分散させるための攪拌子（又は攪拌用ボール）があり、塗布液の充填室と塗布液の減少と共に移動する追従体との間に、攪拌子を追従体に接触させないための止め部材が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、塗布液と、バルブ機構と、塗布液収容筒内に塗布液、および追従体、および、または追従部材を有する構造において、塗布液収容筒内に攪拌子を設け、塗布液を攪拌することが可能であるマーキングペンに関する。

マーキングペンに使用する塗布液は、溶剤と、樹脂と、染料あるいは顔料といった着色剤と、その他必要に応じて分散安定剤、保湿剤などから構成されている。このうち、顔料は着色を目的として配合されるものの他、描線に隠蔽性を付与する為に酸化チタン等の白色顔料を配合することがある。また、塗布液を所望の粘性にするために、シリカ、クレー等の体質剤を分散して配合することもある。顔料や体質剤は、一般に粒子径が大きく、また酸化チタンのように高比重のものが多い。これらは、長期にわたる保存の間、塗布液内で沈降するため、塗布液収容筒内に攪拌子を設け、筆記前にペンを揺動（シャッフル）等によって塗布液を攪拌し、均一にする必要がある。

このような、塗布液収容筒内に攪拌子を設けて塗布液を攪拌し使用する技術は、従来より存在する（特許文献1）。この構造のマーキングペンは、ペン芯の押圧によってバルブを開放し、ペン芯を介して塗布液がタンクから流出する。その際に塗布液の流出によって塗布液収容筒内の内圧は低下するため、バルブ開放口からの空気の侵入、いわゆる空気置換によってタンク内圧力が大気圧に戻る。つまり、バルブが開放した状態では、塗布液収容筒内と外気は通気する構造である。このような、塗布液の流出に伴って空気置換する構造のものは、高温環境下に置かれた場合、つまりタンク内の塗布液の蒸気圧上昇、およびタンク内の空気の膨張による内圧上昇、また、外気圧の低下によるによる相対的な内圧上昇や高度の高い低気圧下などに置かれた場合は、ペン芯の押圧によってバルブが開放された瞬間、圧力開放に伴いタンク内塗布液が通気路を通じて外部に噴出し、インク汚れ等の弊害が発生するといった欠点を有する。

一方、顔料を含有する塗布液と、塗布液収容筒と、バルブ機構と、塗布液収容筒内の塗布液後端に塗布液収容筒の内壁と密接状であって塗布液の消費とともに塗布液に追従する追従体が設けられた構造のマーキングペンも存在する（特許文献２）。このマーキングペンは、塗布液収容筒に充填された塗布液後端（液面）と密接して追従体が設けられており、塗布液収容筒内には空気（空間）が殆ど存在しない。塗布液収容筒後方で、追従体を介して塗布液と大気は通じているため、塗布液収容筒内の圧力は常に大気圧と等しく、塗布液収容筒内の空気の膨張もないため、前述したような温度変化によるタンク内の内圧上昇は発生せず、塗布液が噴出す不具合は生じない。

しかしながら、このような追従体を設けた構造のマーキングペンにおいても、顔料などを含有した塗布液を充填したものは、顔料等が沈降して塗布液が不均一になった場合は、前述した構造のものと同様に、塗布液収容筒内に設けた攪拌子によって攪拌し塗布液を均一にする必要がある。ところが、ペンを揺動して攪拌子を動かした際、塗布液収容筒後端に設けた追従体に攪拌子が衝突すると、攪拌子が追従体に貼り付く、または追従体内に埋没し、攪拌機能が失われるという問題がある。この時、追従体として、例えばゴム等の弾性体を使用して、攪拌子の貼り付きや埋没を回避する手法も考えられるが、攪拌子が追従体に衝突した際、その衝撃で追従体が動き、塗布液収容筒内が一時的に負圧状態になり、塗布液収容筒内に空気が侵入する場合がある。塗布液収容筒内に空気が存在すると、塗布液と追従体との間に空間ができ、双方の密接性が失われ、筆記による追従体の追従性能が著しく低下したり、高温化、低圧下で空気が膨張して、ペンの後端から塗布液が洩れ出す恐れがある。

従って、このような追従体を設けた構造のものに使用する顔料含有塗布液は、高粘度のもの、或いは構造粘性を有した、顔料沈降が生じ難いものである必要があるが、このような塗布液では、ボールペンのように筆記時にペン先先端に設けられたボールが高速回転することによって塗布液にせん断力を掛け、塗布液の構造を崩して低粘度化するなど、筆記に見合う塗布液の流出量を確保する手段を講じる必要がある。

しかしながら、マーキングペンにおいては、一般に使用されるペン芯は、繊維束芯や樹脂製押出し成形芯、プラスチック粒子の焼結芯などであるため、筆記時に塗布液にせん断力をかけることができず、高粘度の塗布液や構造粘性を有する塗布液を流出させることが困難である。そのため、マーキングペンは低粘度の塗布液を使用せざるを得ない。従って、顔料等が沈降して不均一になりやすく、攪拌を必要とする低粘度の塗布液を充填する必要があるマーキングペンはおいては、このような追従体を設けた構造にすることは困難であり、何らかの工夫が必要となる。
特開２００５−２３１０８４ 特開２００３−１３６８８３

本発明は、前述した課題、すなわち塗布液収容筒内に塗布液の消費とともに塗布液に追従する追従体を設けた構造のマーキングペンにおいて、従来まで不可能であった、塗布液収容筒内に攪拌子を設け、塗布液を攪拌することを可能にする技術を提案することを目的とする。

本発明者は、上記課題等に取組み、ペンを揺動した際の攪拌子の衝撃、あるいはペンを上向縦方向に保存した際の攪拌子の自重によって、塗布液収容筒内に設けた追従体の移動や、攪拌子の追従体への貼り付き、追従体内への埋没を防止するべく、塗布液と追従体との間に、追従体とともに容易に移動可能な止め部材（障壁）を設けることによって、攪拌子による塗布液の攪拌が可能な、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、以下の構成または構造を特徴とするものである。
（１）軸筒と、軸筒先端部から前部が突出するペン芯の後方に、ペン芯への力の非作用時に弾発部材の押圧によって閉弁されると共に該力の作用時に開弁してペン芯に塗布液を導くバルブ機構部と、塗布液を収容しこのバルブ機構部の後方にバルブ機構部に連通する塗布液収容筒と、該塗布液収容筒内に該塗布液の後端、および該塗布液収容筒の内周壁と密接状であって該塗布液の消費と共に該塗布液に追従する追従体、およびまたは追従部材が設けられているマーキングペンにおいて、
該塗布液収容筒に該塗布液を攪拌させる為の攪拌子と、該塗布液と該追従体との間に、該追従体およびまたは該追従部材と共に移動可能な止め部材があることを特徴とするマーキングペン。
（２）該止め部材と攪拌子を合わせた平均的な比重が、該追従体の比重の１０倍以下である、上記（１）に記載のマーキングペン。
（３）該止め部材の比重が、該追従体の比重の０．１倍以上である、上記（１）〜（２）に記載のマーキングペン。
（４）該止め部材が、発泡体、多孔体、繊維束体、中空体である上記（１）〜（３）に記載のマーキングペン。
（５）該止め部材が、球状、棒状、筒状、コイル状の形状である上記（１）〜（４）に記載のマーキングペン。
（６）該追従部材が、球状、棒状、筒状の形状である上記（１）〜（５）に記載のマーキングペン。
（７）該止め部材と該追従部材が一体となっており、その先端が、該塗布液と該追従体の境界から該塗布液側に位置することを特徴とする上記（１）〜（６）に記載のマーキングペン

本発明におけるマーキングペンによれば、塗布液収容筒内に、塗布液の後端液面に密接し、塗布液の消費にともない塗布液とともに移動可能な弾性体、あるいはグリース状、あるいはゲル状の追従体を設けたマーキングペンにおいて、塗布液収容筒内に攪拌子を配し、例えば塗布液中で顔料が沈降分離するような顔料含塗布液を攪拌でき、筆記描線に本来の色相や隠蔽性を発現できるという、優れた効果を得ることが出来る。
追従体を設けた構造においては、ペンを揺動した際に、攪拌子の衝突による追従体の移動（ずれ）、あるいは追従体への攪拌子の貼り付き、埋没、また、ぺンを上向き縦方向に放置した際に、攪拌子が自重により追従体内に埋没して、攪拌不能になる不具合が容易に起こり得るが、塗布液と追従体の間に止め部材を介することで攪拌子と追従体との接触を防止し、前述した不具合の発生を未然に防ぐことが出来る。

止め部材は塗布液の消費に伴いスライドして移動する追従体とともに、移動が可能であれば、素材、大きさ、形状は特に限定されるものではないが、大きさについては、塗布液収容筒内壁と止め部材との最大隙間寸法が、攪拌子の最小部分寸法より小さくなるようにして、塗布液収容筒内壁と止め部材のと隙間に攪拌子が入り込まれないようにする必要がある。
また、止め部材の形状は、球状、棒状、筒状のものが、ペンを製造する際の効率などを考慮した場合好ましいが、例えば発泡体、スプリング形状等のものを止め部材に使用した場合は、ペンを揺動して攪拌子が止め部材に衝突し衝撃が加わっても、止め部材の弾性でもって衝撃力を吸収し、その後方にある追従体の移動（ずれ）が回避できる。
また、止め部材の形状を工夫することによって、追従体内での止め部材の移動（ずれ）を防止することができる。すなわち、止め部材の追従体内に埋没する部分の形状を、たとえば蛇腹状、コイル状等の異形にしたり、スポンジ等のような網目構造である発泡体や、多孔体、繊維束体のように比表面積が大きいものを使用し、止め部材と追従体との接触面積を広くとる、あるいは追従体に食い付かせることで、追従体内における止め部材の移動（ずれ）に対する抵抗を大きくすることができる。

更に、攪拌子および止め部材の追従体内への埋没を防止する手段として、攪拌子と止め部材を合わせた平均的な比重を、追従体の比重の10倍以下とすることにより、ペンを上向き縦方向に長期に放置した際に、攪拌子と止め部材の自重による追従体内への埋没を抑えることが出来る。
より具体的には、例えば止め部材を中空構造にして止め部材の比重を低減し、結果的に攪拌子と合わせた平均的な比重を小さくする方法などがある。但し、止め部材の比重を小さくしすぎると、ペンを下向き縦方向で放置した際、止め部材が追従体内で浮上し、離脱するおそれがある。この問題は、止め部材の比重を、追従体の比重の０．１倍以上にすることによって回避できる。

以下に、本発明の実施形態を示す。なお、この実施形態は１例であり、基本的には塗布液と追従体との間に止め部材（障壁）を設け、攪拌子が追従体に接触することを防ぐ構造であれば、その他の形態は何ら限定されるものではない。

図１は、本発明のマーキングペンの第１の実施形態の側断面を示している。
使用者が握る塗布液収容筒１０先端部から前部が突出するペン芯１２の後方に、ペン芯１２への力の非作用時に弾発部材１４の押圧によって閉弁されると共に該力の作用時に開弁してペン芯１２に塗布液２６を導くバルブ機構部１６を設け、このバルブ機構部１６の後方に該バルブ機構部１６に連通する塗布液２６を設けており、塗布液２６の後端には該塗布液収容筒１０の内周壁と密接状であって塗布液２６の消費と共に該塗布液２６に追従するグリース状の追従体３０が設けられているバルブ機構付き直液式塗布具である。
なお、塗布液収容筒１０の後端部には通気孔の形成された尾栓によって塞がれており、追従体３０が移動する際に通気孔を通して外気が導入されるため塗布液収容筒１０内の空間部の内圧が低下し追従体３０の移動を拘束することが無く、スムーズに塗布液２６の消費に追従体３０３０が追従することができる。
塗布液収容筒１０が外筒内にあり2層構造になっている場合は、外筒に通気孔を設けることで同様の効果が得られる。

塗布液収容筒１０先端部には、バルブ機構部１６前方に、ペン芯１２を摺勤可能にガイドする中空円筒状のいわゆるクチプラと称されるガイド部材２０が設けられている。クチプラの形状は、単なる円筒状のほか、円筒の内壁に長手方向に延びる突起、いわゆるリブと称されるガイド部を設けたものも考えられる。

バルブ機構部１６は、前記ガイド部材２０を前側内部に嵌着すると共に、ガイド部材２０後方に弁棒２４とその弁棒２４を前方に向けて弾発する弾発部材１４とを収容する筒状支持部材２２を有し、この筒状支持部材２２には、後端部に塗布液収容筒１０内と弁体１８を連通する連通孔が形成されている。

ペン芯１２は、樹脂製または繊維製の成形芯であり、樹脂としてはＰＯＭ、ＰＰ、ナイロン、ＰＥが好ましく、繊維としてはＰＥＴ，アクリル、ナイロン、羊毛が好ましい。

バルブに設ける弾発部材１４はステンレス製のコイルスプリングが好適であるが、その他、弁棒２４を前方に付勢できるものであれば、板状であったりエラストマーであったり等、形状、材質は問わない。

バルブ機構部１６では、ガイド部材２０の後端部面と筒状支持部材２２の後方小径の縮径段部との間に弁体１８の外周部が挟持されていることにより、弁体１８はバルブ機構部１６内に固定されている。弁体１８の中央孔には、ペン芯１２の前部よりも小径の後部が挿通している。ペン芯１２の形状は、その他様々なものが使用でき、また、弁体１８にペン芯１２の後部を挿通せずに、単にペン芯１２後端を弁体１８に当接させたり、場合により当接させない位置取りにすることもあり得る。

弁棒２４は、前部に開口部が形成されて大径になり、後部が中実で小径に形成されている。この開口部内にペン芯１２の後部小径部が挿入されて緊密に固定される。そして、バルブ機構部１６が、前記ガイド部材２０を前側内部に嵌着すると共に、ガイド部材２０後方に弁棒２４とその弁棒２４を前方に向けて弾発する弾発部材１４とを収容する筒状支持部材２２を有し、この筒状支持部材２２には、後端部に塗布液収容筒１０内と弁体１８を連通する連通孔が形成されている。

詳しくは、筒状支持部材２２は後部が概ね壁状に閉鎖した前端部が開放した概略容器形状を呈し、後端部に形成された透孔にペン芯１２後部の小径部分が前後動自在に装着されている。筒状支持部材２２の側面部に適宜寸法・数の連通孔が形成されている。

弾発部材１４は、弁棒２４の大径の前部外周面の段部と筒状支持部材２２後端の壁状部との間に介装されて弁棒２４を周囲に位置して設けられている。

ここで、バルブ機構部１６は、ペン芯１２の後部に連結された弁棒２４の前端部と、該弁棒２４の前方に位置して可撓性のあるゴム弾性体からなる弁体１８で構成されており、弁体１８とが当接・離脱することによって閉弁・開弁する弁機能を有している。

弁体１８は、内周端部がペン芯１２の外側面に押圧状態で密着し、かつ、ペン芯１２の移動によって該内周端部が密着状態を維持しつつ変形して、ペン芯１２外側面と塗布液収容筒１０との外気流通を遮断する構成とした。

第１の実施形態では、可撓性の弁体１８がペン芯１２の側面に嵌着され、且つ、可撓性の弁体１８の後端が弾発部材１４の押圧により弁棒２４前端と当接し、追従体３０を後方に充填することで外部と塗布液収容筒１０を遮断する構造となっている。

筆圧およびそれ以上の押圧力によりペン芯１２が後退することによりバルブ機構部１６が開弁し、それと同時にペン芯１２に嵌着された可撓性の弁体１８もペン芯１２と共に変形しながら摺動する。それにより弁体１８と弁棒２４とからなるバルブが開弁した際に塗布液２６等塗布液２６がペン芯１２に接触し塗布液２６が供給される。

塗布液２６の粘度は、ずり速度２〜２００（ｓｅｃ−１）において測定した粘度値が１〜３００（ｍＰａ・ｓ）であることが好ましい。粘度が低すぎると、ペン芯１２内にて顔料沈降による目詰まりが生じ、筆記不良が発生しやすくなる。また、粘度が高すぎると、ペン芯１２からの塗布液２６の流出が困難になり、掠れなどの筆記不良が生じる。
塗布液２６の組成は何ら限定されるものではないが、顔料、その他保存中に塗布液２６内で沈降する粗大粒子を含有するものは、特に本発明の効果が発揮できる。

塗布液収容筒１０には上述の顔料含有塗布液２６が充填され、攪拌子２８が設けられている。攪拌子２８は、マーキングペンの揺動によって塗布液収容筒１０内を振動して顔料を再分散させることが出来る限り、その材質には拘らない。望むべくは塗布液２６の比重より高くまた腐食に強いステンレス等の金属が好ましい。また、形状は球形に限る必要はなく円筒状、サイコロ状、金平糖状、その他の形状であっても良く、攪拌子２８の使用数も大きさも、上記の顔料を再分散させることが出来る限りその制限をするものではない。

塗布液収容筒１０内には、攪拌子２８の止め部材４０Ａが設けられている。止め部材４０Ａの大きさは、塗布液収容筒１０内で塗布液２６の減少により追従体３０と共に移動できるのであれば拘らない。従って止め部材４０Ａの最大外径が、塗布液収容筒１０の内径より小径に形成されていることが望ましい。

第１の実施形態における止め部材４０Ａは、棒状である。

第２の実施形態における止め部材４０Ｂは、その中心部が中空となっている。

第３の実施形態における止め部材４０Ｃは、棒状で、一部を突起させた形状である。

第４の実施形態における止め部材４０Ｄは、第３の実施形態とは異なり、蛇腹のついた突起状である。

第５の実施形態における止め部材４０Ｅは、筒状である。

第６の実施形態における止め部材４０Ｆは、第５の実施形態とは異なり、十字にくり抜かれたの筒状である。

第７の実施形態における止め部材４０Ｇは、コイル状である。

第８の実施形態における止め部材４０Ｈは、スポンジ等の発砲体である。

第９の実施形態における止め部材４０Ｉは、円筒と突起状とを組み合わせたものである。

第１０の実施形態における止め部材４０Ｊは、追従部材３２と一体になった形態である。このように、追従部材３２が止め部材４０を担うような形態でも、本発明の効果を得ることが出来る。

第１〜第１０の実施形態の止め部材４０Ａ〜Ｊの全てが攪拌子２８と追従体３０との接触を防ぎ、攪拌子２８の追従体３０への貼り付きや、追従体３０内への埋没を阻止している。
また、止め部材４０の形状は上記以外でも拘らず、追従体３０との接触面積が大きく、追従体３０内での止め部材４０の移動（ずれ）に対する抵抗が大きい形状であるほど望ましい。

追従部材３２の有無は何ら限定されるものではないが、追従体３０が塗布液２６の消費に伴い移動する際に変形や崩れが発生したり、ペンが落下した時の衝撃で、追従体３０が塗布液収容筒１０内で移動、または変形することを防ぐために、追従部材３２を介入して追従体３０に強度を持たせることが望ましい。

また、追従体３０はゴム等の弾性体、グリース状の粘稠液、あるいはゲル状物質等、様々な素材があるが、塗布液２６と相溶せず、低揮発性で実質的に軸筒の後端部を密封し、また塗布液収容筒１０内での移動が容易であれば、素材は何ら限定されるものではないが、強度が比較的あり、塗布液収容筒１０内壁との密接性がよい、ゲル状物質が特に好ましい。

なお、追従体３０の比重は、塗布液２６の比重よりも小さい設計とし、ペンを製造する際に塗布液２６、および追従体３０内に含まれる空気を、ペン芯１２側の方向に重力がかかるよう遠心脱泡する時に、塗布液収容筒１０内で塗布液２６と追従体３０の位置関係が逆転することを防ぐことが望ましい。

追従部材３２の形状は、球状、棒状、あるいは筒状であることが、ペンの製造において効率的であり望ましいが、特に限定されるものではない。また、大きさは追従部材３２が追従体３０とともに塗布液収容筒１０内で容易に移動可能であれば、特に限定されるものではない。

このような構成のマーキングペンにあっては、ペンを揺動した際に、攪拌子２８が塗布液収容筒１０内で揺動し、その保存中に沈降した沈降物を攪拌でき、塗布液２６の組成を確実に均一化することが出来る。また、塗布液２６と追従体３０との間に止め部材４０があるか、または追従部材３２の先端が、塗布液２６と追従体３０の境界から塗布液２６側に存在するため、攪拌子２８は追従体３０に接触しない。従って攪拌子２８の追従体３０への貼り付きや、追従体３０内への埋没、あるいは攪拌子２８の離脱を防ぐことができ、攪拌操作が維持できる。

本発明のマーキングペンは、塗布液収容筒内に、塗布液および塗布液収容筒内壁に密接し、かつ移動可能な追従体を設けることで、環境温度の変化に伴う塗布液の噴出しが発生しない優れた性能を持ちつつ、更に塗布液収容筒内に攪拌子を有して塗布液を攪拌でき、その結果、例えば色材として顔料を含む塗布液を使用した場合に、保存中に沈降した顔料を攪拌子によって攪拌、再分散して、塗布液の組成を均一にできることで、筆記描線の色相や、隠蔽性等、本来の品質レベルをも確実に維持できるといった、産業上の利用可能性のあるマーキングペンである。

本発明の第１の実施形態であるマーキングペンの全体を示す縦断面図である。 第１の実施形態である止め部材４０Ａの拡大図である。 第２の実施形態である止め部材４０Ｂの拡大図である。 第３の実施形態である止め部材４０Ｃの拡大図である。 第４の実施形態である止め部材４０Ｄの拡大図である。 第５の実施形態である止め部材４０Ｅの拡大図である。 第６の実施形態である止め部材４０Ｆの拡大図である。 第７の実施形態である止め部材４０Ｇの拡大図である。 第８の実施形態である止め部材４０Ｈの拡大図である。 第９の実施形態である止め部材４０Ｉの拡大図である。 本発明の第１０の実施形態である止め部材４０Ｊと追従部材が一体となったマーキングペンを示す縦断面図である。

符号の説明

１ マーキングペン
１０ 塗布液収容筒
１２ ペン芯
１４ 弾発部材
１６ バルブ機構部
１８ 弁体
２０ ガイド部材
２２ 筒状支持部材
２４ 弁棒
２６ 塗布液
２８ 攪拌子
３０ 追従体
３２ 追従部材
４０Ａ〜４０Ｊ 止め部材

Claims (7)

1. 塗布液収容筒と、塗布液収容筒先端部から前部が突出するペン芯の後方に、ペン芯への力の非作用時に弾発部材の押圧によって閉弁されると共に該力の作用時に開弁してペン芯に塗布液を導くバルブ機構部と、塗布液を収容しこのバルブ機構部の後方にバルブ機構部に連通する軸筒と、該軸筒内に該塗布液の後端、および該軸筒の内周壁と密接状であって該塗布液の消費と共に該塗布液に追従する追従体、およびまたは追従部材が設けられているマーキングペンにおいて、
   該軸筒に該塗布液を攪拌させる為の攪拌子と、該塗布液と該追従体との間に、該追従体およびまたは該追従部材と共に移動可能な止め部材があることを特徴とするマーキングペン。
2. 該止め部材と攪拌子を合わせた平均的な比重が、該追従体の比重の１０倍以下である、請求項１に記載のマーキングペン。
3. 該止め部材の比重が、該追従体の比重の０．１倍以上である、請求項１〜２に記載のマーキングペン。
4. 該止め部材が、発泡体、多孔体、繊維束体、中空体である請求項１〜３に記載のマーキングペン。
5. 該止め部材が、球状、棒状、筒状、コイル状の形状である請求項１〜４に記載のマーキングペン。
6. 該追従部材が、球状、棒状、筒状の形状である請求項１〜５に記載のマーキングペン。
7. 該止め部材と該追従部材が一体となっており、その先端が、該塗布液と該追従体の境界から該塗布液側に位置することを特徴とする請求項１〜６に記載のマーキングペン

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