JP2009045785A - インクリフィル - Google Patents

Abstract

【課題】インク収容管のガスバリア性を確保しつつ、継手の圧入による割れを防ぎ、外径を細くすることも可能なインクリフィルを提供する。
【解決手段】筆記先端を構成するボールペンチップ40と、インク24を収容するインク収容管20と、これらを連結する継手30とを備えたインクリフィル10であって、前記インク収容管20は内層21、中間層22及び外層23の少なくとも三層構造を有し、前記内層21及び外層23はオレフィン系樹脂で形成され、前記中間層22は環状オレフィン系共重合体樹脂にポリスチレン樹脂を添加した混合樹脂で形成されているとともに、前記インク収容管20の内径は、前記継手30が同インク収容管20に挿入される部分の外径とほぼ等しいか、又は同外径よりやや小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボールペンのインクを収容するインクリフィルに関する。

従来、ボールペンのインクを収容するインクリフィルのインク収容管の材質としてはポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂などの直鎖系のオレフィン樹脂を使用するのが普通であった。
しかし、直鎖系のオレフィン樹脂は、外界の酸素、二酸化炭素及び水分の遮断性が低く、そのため収容するインクが長期的には変質を被ることがあった。それを防止すべく、アミド系樹脂とオレフィン系樹脂とのラミネート構造を採用することもあった。ここでアミド系樹脂はガスバリア性に富むという特徴があるが、吸湿性も有するのでそれをインク中の水分から遮断する目的でポリプロピレン樹脂のようなオレフィン系樹脂層を設けているのである。

ここで、インクの成分中に、たとえば分子内の炭素数が４以下のアルコール、多価アルコール又はグリコールモノエーテルを溶剤として含有する場合には、オレフィン系樹脂層を透過し、アミド系樹脂層に達してこれを劣化させてしまうという問題点があった。これを解決しようとする試みとして、下記の特許文献１記載の従来技術がある。これは、インク収容管が２種以上のオレフィン系樹脂で押し出し成形された積層構造を有し、第２層以降に、オレフィン系樹脂に環状オレフィン又は無機フィラーをコンパウンドしたものを積層するものである。
ところで、インク収容管の先端には継手を介して筆記先端としてのボールペンチップが装着されるが、インク収容管の内部に継手を圧入して装着する場合、インク収容管の材質によっては割れが生じやすいこともある。そのために、下記の特許文献２記載の従来技術のように、継手を内筒と外筒との二重構造として、これらの間隙にインク収容管の先端を挿入して固定することで、挿入部分の多少の割れを外筒でカバーしようとするものもあった。
特許第３５４４２０２号公報 特開２００５−７４８４１号公報

前記特許文献１記載の従来技術では、第２層以降のガスバリア性と引き替えに、継手が挿入される部分の割れが生じやすいという問題点があった。特に、継手とインク収容管の間にある程度の嵌合力がなければ使用中に継手が外れたりするのであるが、そうすると時間が経つにつれインク収容管の圧入部分に細かい縦割れが生じてしまう。これは、製品の見栄えを損なうのみならず、嵌合力を低下させてしまうとともに、この割れによって結局肝腎のガスバリア性も損なわれてしまう、という問題点があった。
そのために、前記特許文献２記載の発明のような二重構造の継手を採用する場合、どうしても継手部分の外径がインク収容管の外径よりかなり大きくならざるを得ない。そして、製品の規格上の要請としてインクリフィルをできるだけ細くしたい場合には、このような継手構造は採用しにくいものである。

そこで本発明は、インク収容管のガスバリア性を確保しつつ、継手の圧入による割れを防ぎ、外径を細くすることも可能なインクリフィルを提供することを課題とする。

上記課題に鑑み、本発明は、筆記先端を構成するボールペンチップ40と、インク24を収容するインク収容管20と、これらを連結する継手30とを備えたインクリフィル10であって、
前記インク収容管20は内層21、中間層22及び外層23の少なくとも三層構造を有し、
前記内層21及び外層23はオレフィン系樹脂で形成され、
前記中間層22は環状オレフィン系共重合体樹脂にポリスチレン樹脂を添加した混合樹脂で形成されているとともに、
前記インク収容管20の内径は、前記継手30が同インク収容管20に挿入される部分の外径とほぼ等しいか、又は同外径よりやや小さいことを特徴とする。

ここで、「オレフィン系樹脂」とは、中間層22の「環状オレフィン系共重合体樹脂」とは異なる樹脂であって、特に、ポリエチレンやポリプロピレンのような鎖状ポリオレフィン樹脂が望ましい。
また、「環状オレフィン系共重合体樹脂」（cyclo olefin copolymer、以下、「ＣＯＣ」と略す。）とは、たとえばシクロヘキサジエンのようなシクロアルケン（環状オレフィン）と、エチレンのようなオレフィンとの共重合により生成される樹脂をいう。ＣＯＣは一般に、水蒸気バリア性、化学薬品耐性に富み、透明度が高いという物性を有する。
このＣＯＣを中間層22に配することで、収容するインク24を外界の水蒸気から遮断するとともに、内層21を透過してきたインク成分による劣化にも耐え得ることとなっている。

ただし、ＣＯＣには引っ張り伸び性に劣るという性質がある。これを改善すべく、本発明ではこれにポリスチレン樹脂を添加した混合樹脂を使用することとした。
ただし、インク収容管20を混合樹脂のみで形成すると継手30との接合部分が割れやすくなるとともに継手30との嵌合力もあまり強くできない。そこで、これを中間層22に配し、これを挟むように可撓性に富むオレフィン系樹脂の層を配することとした。
こうすることで、インク収容管20の内径を、継手30がインク収容管20に挿入される部分の外径とほぼ等しいか、又は同外径よりやや小さくして、必要な嵌合力を確保することが可能となった。具体的には、インク収容管20の内径の、継手30の外径に対する比率は８０％以上９５％以下であることが望ましい。ここで、８０％未満の場合は圧入変形が大き過ぎててインク収容管20の割れが生じやすくなる。一方、９５％を超える場合は必要な嵌合力とされる２５Ｎが確保できず、継手30の抜けや嵌合部からのインク漏れなどの問題が生じる可能性が増す。

また、中間層22の厚さは、インク収容管20の厚さの５０％以下であることが望ましい。ここで、この数値が５０％を超える場合には、インク収容管20と継手30との必要な嵌合力を得ることが困難となる。また、この数値の下限は、中間層22の本来の目的であるインク収容管20にガスバリア性を付与することから考えると、１０％であり、この数値を下回るときには十分なガスバリア性が発揮されない。

本発明は上記の通り構成されているので、インク収容管のガスバリア性を確保しつつ、継手の圧入による割れを防ぎ、外径を細くすることも可能なインクリフィルを提供することが可能となっている。

本発明の１の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施の形態に係るインクリフィル10を軸心に沿った断面図で示したものである。
本実施の形態に係るインクリフィル10は、インク収容管20、継手30及びボールペンチップ40により構成されており、インク収容管20内にはインク24が収容され、このインク24の後方には、インク24がインク収容管20の後端から漏れるのを防ぐ目的でグリース状のインク追従体25が充填されている。
インク収容管20の先端には、継手30を介してボールペンチップ40が装着されている。

インク収容管20は、図２の、軸心に垂直な断面図に示すように、内側から内層21、中間層22及び外層23の三層からなる管として形成されている。内層21及び外層23の材質はポリプロピレン樹脂である。中間層22の材質は、ポリスチレンが添加されたＣＯＣとしてのゼオネックス（商品名、日本ゼオン株式会社）である。インク収容管20は、これらの樹脂による三層押し出し成形により形成される。インク収容管20の外径は３ｍｍ、内径は１．７ｍｍであり、内層21、中間層22及び外層23の厚さはそれぞれ０．２５ｍｍ、０．１５ｍｍ、及び０．２５ｍｍとなっている。
継手30はポリブチレンテレフタレート樹脂製で、インク収容管20の先端内部に圧入される小径な継手連結部31と、より大径な継手露出部32とに分けられる。継手連結部31がインク収容管20に圧入されることで、図１に示すように、インク収容管20の圧入部分がやや拡径することとなっている。そして、圧入後のインク収容管20と継手30との間の表面高さはほぼ等しくなっている。

ボールペンチップ40は、ステンレス鋼製の円柱材を切削加工して形成されたホルダー41と、その先端に抱持される超硬合金製の球体である筆記ボール42とで構成されている。このボールペンチップ40の後端は、継手30の先端に圧入されてこれによりインク収容管20の先端に装着されることとなっている。

以下、特に断らない限り、実施例として上記実施の形態で示したインクリフィルを用い、これを比較例との対比において検討する。
（１）ポリスチレン添加の効果
（１−１）割れ防止効果について
実施例として、上記実施の形態で示したインクリフィルを用いた。また、比較例として、上記実施の形態で示したインクリフィルにおける中間層をＣＯＣのみで形成した点のみが異なるものを用いた。
そして、実施例及び比較例に係るインクリフィルをそれぞれ、室温、０℃及び５０℃の環境下に７２時間放置し、継手の圧入箇所のひび割れの発生を目視にて確認した。また、実施例及び比較例に係るインクリフィルを０℃に１２時間放置し引き続き５０℃に１２時間放置するのを１サイクルとして、これを３サイクル実施するヒートサイクル下に放置し、同様にひび割れの発生を確認した。

その結果、実施例及び比較例ともに室温、０℃及び５０℃ではひび割れの発生は確認されなかった。しかし、ヒートサイクル下では実施例ではひび割れは発生しなかったものの、比較例では発生を確認した。
よって、ＣＯＣへのポリスチレン添加により、より過酷な条件下でのインクリフィルのひび割れ発生の防止が可能となることが認められた。
（１−２）嵌合力について
上記（１−１）の項と同様の実施例及び比較例について、インク収容管と継手のとの間合力を検討した。

まず、インクリフィルの製造直後に、インクリフィルと継手とを引き離す方向に力をかけ、両者が分離した瞬間の力を測定し、これを嵌合力とした。そして、５０℃の環境下で製造から７２時間放置し、その後に同様に嵌合力の測定を行った。
その結果、製造直後の嵌合力は、実施例が５４Ｎ、比較例が６２Ｎであったのに対し、５０℃の環境下に７２時間放置した後では実施例が４３Ｎ、比較例が３４Ｎであった。これにより、ＣＯＣへのポリスチレンの添加が、嵌合力の経時的な低下を軽減させる効果があることが判明した。
（２）中間層の厚さについて
前期実施の形態のインクリフィルについて、インク収容管の厚さに対する中間層の厚さの比率を変えて、インク収容管と継手との嵌合力を評価した。嵌合力の測定については、前期（１−２）の項の実験と同様にした。その結果を下記表１に示す。

上記結果により、インクリフィルについて必要とされる嵌合力である２５Ｎ以上を達成できるのは中間層のインク収容管の厚さに対する比率が５０％以下の場合であることが分かった。

本発明は、ボールペンのインクリフィルに利用可能である。

本発明の１の実施の形態に係るインクリフィルを軸心に沿った断面図で示したものである。 本発明の１の実施の形態に係るインクリフィルのインク収容管を軸心に垂直な断面図で示したものである。

符号の説明

10 インクリフィル
20 インク収容管 21 内層 22 中間層
23 外層 24 インク 25 インク追従体
30 継手 31 継手連結部 32 継手露出部
40 ボールペンチップ 41 ホルダー 42 筆記ボール

Claims (3)

1. 筆記先端を構成するボールペンチップと、インクを収容するインク収容管と、これらを連結する継手とを備えたインクリフィルであって、
   前記インク収容管は内層、中間層及び外層の少なくとも三層構造を有し、
   前記内層及び外層はオレフィン系樹脂で形成され、
   前記中間層は環状オレフィン系共重合体樹脂にポリスチレン樹脂を添加した混合樹脂で形成されているとともに、
   前記インク収容管の内径は、前記継手が同インク収容管に挿入される部分の外径とほぼ等しいか、又は同外径よりやや小さいことを特徴とするインクリフィル。
2. 前記インク収容管の内径の、前記継手がインク収容管に挿入される部分の外径に対する比率は８０％以上９５％以下であることを特徴とする請求項１記載のインクリフィル。
3. 前記中間層の厚さは、インク収容管の厚さの５０％以下であることを特徴とする請求項２記載のインクリフィル。

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