JP2009083293A - 筆記具 - Google Patents

Abstract

【課題】一時的インキ溜め部材の溜め切れないインキが、直接に空気流通孔より外に洩れ出すことを抑制するための広い空間による、インキタンク内のインキ収容容積の減少を抑制する。
【解決手段】自由状態のインキを直接収納したインキタンク５と、ペン先及び空気流通孔に通じる筆記具内空間に、一時的インキ溜め部材４を介在させた筆記具において、前記空気流通孔の開口部と一時的インキ溜め部材との間に、少なくとも表面を撥インキ性とし、インキの流通は遮断するが気体は流通可能なフィルター部材を介在させた筆記具とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自由状態のインキを直接収納したインキタンクと、ペン先及び空気流通孔に通じる筆記具内空間に、一時的インキ溜め部材を介在させた筆記具に関する。

繊維収束体などのインキ吸蔵体にインキを含浸保持させるのではなく、自由状態でインキタンクに収容した筆記具は、生インキ式筆記具などと呼ばれ、その豊富に収容できるインキ量や、インキ残量の視認、瑞々しい筆跡などの利点から、ボールペンやラインマーカー、マーキングペン、万年筆などの筆記具に広く使用されている。
このような生インキ式筆記具のインキタンク内のインキは、束縛されない状態にあるため、水頭圧を抑える機構を採用しなくては、非筆記時にペン先からインキが漏れ出すこととなるので、インキタンクと、ペン先及び空気流通孔に通じる筆記具内空間に、縦断面櫛歯状の合成樹脂射出成形品や繊維収束体などの一時的インキ溜め部材を介在させ、インキタンク内の圧力が高まった場合などのインキタンクからの過剰なインキの流出に際しては、毛細管力が働く、縦断面櫛歯の板の間や繊維の中に一時的にインキを溜めるようになしている。また、これらの一時的インキ溜め部材は、インキ吐出に伴う外気の取りいれ路として、筆記具本体の内壁との間に毛細管力の働く微細な隙間を形成しており、その毛細管力にて大気圧との水頭圧との平衡を保つようになされている（特許文献１、２参照）。
特開２００３−１１８２８９号公報 特開２００６−２４０２８１号公報

しかしながら、上述の一時的インキ溜め部材は、インキタンクより流出する過剰なインキを保持できるだけのインキ吸蔵能力を備えている必要があるので、ある程度の見かけ体積が必要となり、また、更に、万が一に、一時的インキ溜め部材が溜め切れなかったインキが出た際にも、直接に空気流通孔より外にインキが漏れ出すことのないように、一時的インキ溜め部材と空気流通孔の開口部との間にはある程度の広い空間を設けている。これらを合計するとその体積（容積）はそれなりに大きいものとなり、大量のインキを収容できるはずのインキタンクの容積を犠牲にすることとなるものであった。

例えば、インキタンク内に大量にインキがある状態（インキタンク内容積の半分以上）では、インキタンク内の空気の容積は少ないので、温度上昇や圧力減少などの環境変化が生じても、膨張する空気の体積自体あまり大きくないのでインキの一時的インキ溜め部材への移動量は少ないが、インキの消費によってインキタンク内の空気の体積は大きくなるので、温度などにより膨張する空気体積も大きくなり、インキタンクの容積の半分の時に最大となる。インキタンク容積の半分を超えると、空気の膨張体積が大きくても、収容されているインキの量が少ないので、一時的インキ溜め部材に移動できるインキの量が減少する。よって、インキタンクと一時的インキ溜め部材を介して通気孔の開口部までの間の空間量は、インキタンクの容積の半分以上にする必要があることになる。即ち、大量にインキを収容する生インキ式の筆記具としようとすると、インキタンクの容積の１．５倍以上の体積のものとしなくてはならないものであった。

本発明は、自由状態のインキを直接収納したインキタンクと、ペン先及び空気流通孔に通じる筆記具内空間に、一時的インキ溜め部材を介在させた筆記具において、前記空気流通孔の開口部と一時的インキ溜め部材との間に、少なくとも表面を撥インキ性とし、インキの流通は遮断するが気体は流通可能なフィルター部材を介在させた筆記具を要旨とする。

空気流通孔の開口部と一時的インキ溜め部材との間に、少なくとも表面を撥インキ性とし、インキの流通は遮断するが気体は流通可能なフィルター部材を介在させたことによって、空気流通孔からインキが漏れ出すことを抑制することができるので、一時的インキ溜め部材の一時的インキ溜め能力も最小限とすることができるし、一時的インキ溜め部材と空気流通孔の開口部との間に空間を必要とせず、その分インキタンクの容積を大きいものとすることができる。

本発明の筆記具は、自由状態のインキを直接収納したインキタンクと、ペン先及びインキの消費に伴いインキの消費分の空気をインキタンク内に外気より供給する空気流通孔に通じる筆記具内空間に、温度上昇や気圧低下による環境変化で膨張したインキタンク内の空気により押し出されたインキを一時的に溜め、ペン先及び空気流通孔からのインキの洩れを抑制する一時的インキ溜め部材が配置されてなる筆記具において好適に使用できるものである。

インキを自由状態で直接収納するインキタンクとしては、有底筒状の部材や筒部材の一端に栓を取り付けて密閉したものなどが使用できる。材質としては、金属や、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレン、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリメタクリレートなどの合成樹脂が例示でき、中でも、内部のインキ蒸発によるインキ減量性、価格、一時的インキ溜め部材との嵌着性、成形性、インキの主媒体である水やイソプロピルアルコールなどとの溶解、変形、膨潤などの反応性、更には内部のインキ消費状況が視認可能な透明性などを考慮すると、ポリプロピレンやポリエチレンが好適に使用できる。合成樹脂の成形法としては、射出成形、押出成形、ブロー成形など適宜利用できる。

軸筒内のインキタンクに収容されるインキとしては、例えば、水を主溶剤とした水性インキやイソプロピルアルコールなどの有機溶剤を主溶剤とした油性インキなどを適宜使用することができる。
特に、ペン先からのインキの吐出性能を考慮すると、１００ｍＰａ・ｓ以下（Ｂ型粘度計Ｎｏ．３ローター、６０ｒｐｍ、２５℃）などといった比較的低粘度のものが良好である。
また、油性インキでは、筆跡が乾燥し易いイソプロピルアルコールの他、キシレンなどの有機溶剤を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。

ペン先としては、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や自己融着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インキ通路となる貫通孔を形成して押出成形すること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ボールホルダーの先端に、ボールを回転自在に抱持させたボールペンチップなどが例示できる。
また、ペン先としてボールペンチップを用いる場合、不使用時にボールとボールホルダーとの隙間からインキが滲み出てしまうことを防止するために内部にコイルスプリングを配置し、ボールを前方付勢し、ボールホルダーの内縁に当接させることなどもできる。

一時的インキ溜め部材としては、櫛歯間の毛細管力によってインキを収容可能な櫛歯状のものが例示できる。特に、水を主媒体とした水性インキを使用する場合には、インキのぬれ性による収容能力、毛細管力を形成するため間隔が極めて狭い櫛歯の成形性等を考慮すると、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体が好適である。また、櫛歯状の一時的インキ溜め部材のほか、ペン先と同様なポリエチレンテレフタレート繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維などからなる繊維収束体や焼結体なども例示できる。
これらの一時的インキ溜め部材へのインキ収容能力を向上させるために、各種インキの主媒体と親和性のある粉体や溶剤によって表面に親インキ処理を施してもよい。
いずれにしても、一時的インキ溜め部材は、常時インキを収容させず、インキタンク内の空気が温度上昇や気圧低下による環境変化で膨張した時に、膨張した空気によって押し出されたインキをペン先及び空気流通孔からの洩れる以前に収容可能な部材、即ち、使用するインキに対する毛細管力などのぬれ性を持ちつつ、このインキのぬれ性がペン先及びペン先へのインキを誘導する部材よりも低く設定されているものであればよい。

フィルター部材としては、外気より供給する空気が流通可能であると共に、全体若しくは少なくとも表面がインキの流通を遮断する撥インキ性であればよい。例えば、ポリエチレン、ウレタン、ポリテトラフルオロエチレンなどの合成樹脂に、シリコーン系またはフッ素系の添加剤、粉末、樹脂を練り込んだものを、発泡や溶出、延伸加工などによって連通多孔質化したものや、連通多孔を形成した後に、シリコーン系またはフッ素系の添加剤により撥インキ処理を施したものなどが挙げられる。
孔径としては、空気が流通可能としなければならないので、インキの吐出仕様に応じて適宜孔径が設定されるが、経時的なインキ浸透性などを考慮すれば、例えば表面張力が比較的低い油性インキなどでは、孔径が３．０μｍ以下であることが好ましい。
また、フィルター部材の大きさは筆記具の仕様に応じて適宜設定されるものであるが、容積の効率化やコスト等を考慮すれば、０．５ｍｍ以下の薄膜状のフィルター部材とすることが好ましい。更に、空気流通孔の開口部と一時的インキ溜め部材との間へのフィルター部材の介在方法としては、接着、二色成形、熱溶着、超音波溶着、振動溶着、溶剤溶着、挟持部材による嵌着、螺合などが例示できるが、経時的耐久性、異材質間の接合性、作業性、コスト等を考慮すると、一時的インキ溜め部材の端面へ楔状に瞬間的に溶融固化して接合させる、超音波溶着が好適である。

以下、図面に基づき一例について説明する。
図１及び図１のＩ部拡大図である図２に示したものは、軸筒１の内部にインキ２を自由状態で直接収容し、先端にはペン先として、ボール３ａを回転自在に抱持したボールホルダー３ｂを備えるボールペンチップ３を使用した筆記具の一例である。

軸筒１の開口部には縦断面櫛歯状の一時的インキ溜め部材４が挿嵌され、その後部に形成される軸筒１内空間をインキタンク５としている。一時的インキ溜め部材４は、側部に複数の鍔部４ａを連設しており、隣り合った鍔部４ａの間の隙間６は長手方向に延設されたスリット７によって連通しており、同時に中心孔８とも連通している。最前部の鍔部は軸筒１の内壁に周状に嵌着する固定部４ｂであり、固定部４ｂの前後を連通する小孔９を備えている。また、中心孔８の先端は突出延伸した先筒部４ｃとなっており、その先端にボールペンチップ３が固着されている。また、中心孔８には繊維収束体製の棒状部材であるインキ誘導芯１０が、後端をインキタンク５内に延在させ、先端をボールペンチップ３内に挿入しつつ貫通設置されており、インキタンク５のインキをペン先であるボールペンチップ３に連通させている。

また、一時的インキ溜め部材４は、インキタンク５との境界部分にて中心孔８とインキ誘導芯１０との間に隙間１１を形成すると共に、外側部分に環状ゴム製のパッキン１２を設置して、インキ、空気の通路を隙間１１のみとなるようにしている。

一時的インキ溜め部材４の先筒部４ｃの外側には先部材１３が嵌着されている。先部材１３と軸筒１の先端開口部との間には、隙間が形成されており通気口１４となっている。通気口１４は、鍔部４ａの間の隙間６、スリット７、中心孔８、小孔９、隙間１１、インキタンク５内空間と連通しており、筆記によりインキ誘導芯１０を通じてインキタンク５内のインキが消費されると、その体積に見合う空気をインキタンク５内に導入する通路となる。

インキ誘導芯１０は、その周囲の空間よりも毛細管力の高い部分であるので、筆記に際してインキは積極的にインキ誘導芯１０内を通じてペン先に誘導される。しかし、温度上昇などにて、インキ誘導芯１０に対するインキの含浸容量の最大を越えるインキがインキタンク５を出ようとするときがある。そのような時には、インキ誘導芯１０からインキが出てくることになるが、そのような過剰なインキは、スリット７を通じて鍔部４ａの間の隙間６に溜められる。スリット７や鍔部４ａの間の隙間６は、インキ誘導芯１０よりは弱いが毛細管力が働く狭い空間であるので、インキを、インキ誘導芯１０に含浸しているインキとの連続性を失わない状態で蓄えることとなる。

図１のＩ部拡大図である図２に示すように、一時的インキ溜め部材４の固定部４ｂに形成した小孔９の外側には、フィルター部材１５が嵌められている。具体的には、超音波ホーン（図示なし）を当てることにより溶融した固定部４ｂがフィルター部材１５を貫通して固化し楔状に接合する超音波溶着によって気密固定されている。フィルター部材１５は、空気は通過可能であるが、インキは通過し得ないように処理されており、スリット７や鍔部４ａの間の隙間６に出てきたインキが、これらの空間の容積を越えて過剰に出たとしても、フィルター部材１５を通じて外に出ることはできないので、通気口１４からインキが漏れ出すことを抑制している。よって、スリット７や鍔部４ａの間の隙間６などの合計の容積をあまり大きくしなくてもインキ漏れする懸念が払拭される。

尚、本例の筆記具は、鍔部４ａの間の隙間６の間隔を０．２ｍｍとし、一時的インキ溜め部材をアクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体にて成形してある。また、軸筒１内の容積は、６．０ｃｃ、一時的インキ溜め部材４の設置によってインキタンク５の容積は４．０ｃｃとなるようにしてある。また、 インキは、水を主媒体とし、粘度を３．４ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計Ｎｏ．３ローター、６０ｒｐｍ、２５℃）に調整した水性染料インキを想定している。

一例を示す縦断面図。 図１の例のＩ部拡大縦断面図。

符号の説明

１ 軸筒
２ インキ
３ ボールペンチップ
３ａ ボール
３ｂ ボールホルダー
４ 一時的インキ溜め部材
４ａ 鍔部
４ｂ 固定部
４ｃ 先筒部
５ インキタンク
６ 隙間
７ スリット
８ 中心孔
９ 小孔
１０ インキ誘導芯
１１ 隙間
１２ パッキン
１３ 先部材
１４ 通気孔
１５ フィルター部材

Claims (1)

1. 自由状態のインキを直接収納したインキタンクと、ペン先及び空気流通孔に通じる筆記具内空間に、一時的インキ溜め部材を介在させた筆記具において、前記空気流通孔の開口部と一時的インキ溜め部材との間に、少なくとも表面を撥インキ性とし、インキの流通は遮断するが気体は流通可能なフィルター部材を介在させた筆記具。