JP2010155347A

JP2010155347A - ボールペン

Info

Publication number: JP2010155347A
Application number: JP2008333356A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ono; 貴史大野; Masahiro Kogure; 正広木暮
Original assignee: Pilot Corp
Current assignee: Pilot Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-15

Abstract

【課題】書き味が良好で、着色剤が沈降しても、書き出し時に所望の色が得られやすいボールペンを提供することである。
【解決手段】本発明は、インキ収容筒の先端部に、筆記用ボールを回転自在に抱持したボールペンチップを、直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒の内部に、着色剤として少なくとも顔料を含有し、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ^−１における粘度が、５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンであって、前記筆記用ボールの後方に第一弁座を設け、該第一弁座に第一弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備するとともに、前記第一弁座の後方に、第二弁座を設け、該第二弁座に第二弁部材を移動可能に配置した第二弁機構を具備したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、インキ収容筒の先端部に、筆記用ボールを回転自在に抱持したボールペンチップを、直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒の内部に、着色剤として少なくとも顔料を含有し、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ^−１において５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンである。

従来から、顔料を用いたボールペン用インキはよく知られていて、特開２００３−２９１５７９号公報「布書き用ボールペン」等で開示されている。

また、インキ色を白色又はパステル色とするために、白色樹脂粒子を用いたインキ組成物を使用するボールペンとしては、特開２００６−７０２３６号公報「水性インキ組成物」が知られている。
「特開２００３−２９１５７９号公報」「特開２００６−７０２３６号公報」

しかし、一般的に用いられる顔料は、比重が高いためインキ中で顔料沈降が起こり易く、筆記不良や筆跡の濃淡が発生する問題があった。また、特許文献１では、１００〜３００００ｍＰａ・ｓ（２５℃）とインキ粘度が高いために、書き味が悪く、良好な筆記ができないという問題があった。

また、特許文献２では、白色樹脂粒子を用いているため、沈降速度は遅くなるが、ボールペンチップが上向きの状態で放置すると、経時により顔料が沈降して、書き出し時に白色樹脂粒子の色が得られ難い問題があった。

本発明の目的は、書き味が良好で、顔料が沈降しても、書き出し時に所望の色が得られやすいボールペンを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、インキ収容筒の先端部に、筆記用ボールを回転自在に抱持したボールペンチップを、直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒の内部に、着色剤として少なくとも顔料を含有し、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ^−１における粘度が、５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンであって、前記筆記用ボールの後方に第一弁座を設け、該第一弁座に第一弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備するとともに、前記第一弁座の後方に、第二弁座を設け、該第二弁座に第二弁部材を移動可能に配置した第二弁機構を具備したことを特徴とする。

また、前記ボールペンの１００ｍ当たりインキ消費量が、２５０ｍｇ〜４５０ｍｇであることを特徴とする。

本発明は、書き味が良好で、顔料が沈降しても、書き出し時に所望の色が得られやすいボールペンを提供することができた。

本発明の第一の特徴は、着色剤として少なくとも顔料を含有するとともに、粘度が、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ^−１における粘度が、５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを用いることである。

２０℃において、剪断速度３８４ｓｅｃ^−１において５ｍＰａ・ｓ未満であると、筆跡に滲みが発生する可能性があり、さらに、筆跡乾燥性に影響を及ぼす可能性もある。また、インキ粘度５０ｍＰａ・ｓを超えると、書き味及び筆跡乾燥性も低下するとともに、前記したインキ消費量の実現が困難となるため、５ｍＰａ・ｓ以上、５０ｍＰａ・ｓ以下、非浸透面への筆記性を考慮して、より好ましくは、１０〜３０ｍＰａ・ｓとする。尚、本発明に用いるボールペン用インキは、ニュートニアンインキであるため、剪断速度１．９４ｓｅｃ^−１にてインキ粘度を測定しても、略同等の粘度を示す。

また、本発明は、着色剤として顔料を用いているが、顔料の沈降の発生を抑制するためには、顔料分散剤の配合や粘度調整が考えられる。しかし、剪断速度３８４ｓｅｃ^−１において５０ｍＰａ・ｓ以下の低粘度のボールペン用インキでは、顔料の沈降を防止できない。特に金属顔料は、比重が高く、前記した顔料の沈降が顕著である。こうした顔料の沈降が発生すると、書き出しから顔料が沈降している部分までインキが消費されないと、顔料の色が表示されないといった不具合が発生する。

こうした問題を鑑みて、本発明の第二の特徴は、ボールの後方に、第一弁座を設け、該第一弁座に第一弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備し、筆記用ボールから弁部材までの第一インキ収容室を設けることである。

これは、第一弁機構を具備することで、顔料が沈降する部分の体積を制限するとともに、弁部材の移動による撹拌作用によって、書き出した後に、できるだけ早く顔料の色を表示し、筆跡濃度を復帰するためである。

さらに、第一インキ収容室のインキを消費した後も、顔料が沈降している部分までインキが消費されないと、顔料の色が表示されない。そのため、第三の特徴は、第一弁座の後方に、第二弁座を設け、該第二弁座に第二弁部材を移動可能に配置した第二弁機構を具備し、前記インキ収容室の後方に、弁部材から第二弁部材までの第二インキ収容室を設けることである。第二弁機構を具備することによって、それより後方へのインキ流通を遮断するため、第一インキ収容室のインキを消費した後に、顔料が沈降する部分の体積を制限することで、できるだけ早く顔料の色を表示し、筆跡濃度を復帰することができる。

また、第一インキ収容室のインキを消費している間に、沈降していた第二インキ収容室のインキの顔料が、顔料の自重及び第二弁部材の移動による撹拌によって、復帰するので、第一インキ収容室のインキを消費した後に、顔料が沈降した薄い筆跡となることを抑制することができる。

本発明のボールペンにおける１００ｍ当たりのインキ消費量は、２５０ｍｇ未満では、筆跡濃度が薄くなる傾向であるとともに、１００ｍ当たりのインキ消費量が４５０ｍｇを超えると、筆跡乾燥性が悪く、擦過性が低下するため、１００ｍ当たりインキ消費量は２５０ｍｇ以上、４５０ｍｇ以下、好ましくは、３００ｍｇ以上、４５０ｍｇ以下とすることが好ましい。

第一インキ収容室の体積は、２０ｍｍ^３以下、さらに好ましくは、１０ｍｍ^３以下にすることが好ましい。これは、顔料が沈降する部分の体積を少なく制限することで、書き出した後に、できるだけ早く顔料の色を表示するものである。但し、体積が小さすぎると弁機構の設置が困難であるため、１ｍｍ^３以上とすることが好ましい。

また、第二インキ収容室の体積も、特に限定されないが、第一弁部材までのインキを消費するのに必要な時間等を考慮して、１０ｍｍ^３〜５０ｍｍ^３することが好ましく、２０ｍｍ^３〜４０ｍｍ^３が最も好ましい。

インキ消費量が多い程、筆記用ボールから弁部材までのインキを消費するための筆記距離を短くすることができるので好ましいが、前述の通り、消費量が多すぎると、筆跡乾燥性の悪化等が発生し易くなるため、インキ消費量は、２５０ｍｇ〜４５０ｍｇが好ましく、３００ｍｇ〜４００ｍｇが最も好ましい。

尚、本発明における弁機構とは、チップ先端部が上向きの状態で、弁座にボール等の弁部材が載置してインキ流路を遮断し、筆記時等、チップ先端部が下向きの状態で、弁部材が、弁座から離脱してインキ流路を解放する機構のことである。

また、インキ収容室の体積とは、ボールペン用インキが収容される空間の体積を示すものであり、弁部材及びチップ内にコイルスプリング等を配設した場合は、コイルスプリング等の体積を除いた部分の体積を示すものである。

また、１００ｍ当たりのインキ消費量は、筆記用紙ＪＩＳＰ３２０１筆記用紙上に筆記角度６５°、筆記荷重１００ｇの条件にて、筆記速度４ｍ／ｍｉｎの速度で、試験サンプル５本用いて、らせん筆記試験を行い、その１００ｍあたりのインキ消費量の平均値を、１００ｍ当たりのインキ消費量としてある。

本発明に用いる着色剤については、少なくとも顔料を含有していれば、染料を併用して用いることができる。顔料については、無機、有機、加工顔料などが挙げられる。具体的にはカーボンブラック、アニリンブラック、群青、黄鉛、酸化チタン、酸化鉄、フタロシアニン系、アゾ系、キナクリドン系、キノフタロン系、スレン系、トリフェニルメタン系、ペリノン系、ペリレン系、ギオキサジン系、アルミ顔料、パール顔料、蛍光顔料、蓄光顔料、可逆性熱変色顔料等が例示できる。また着色樹脂粒子や無色樹脂粒子を、顔料もしくは染料で着色したもの等も用いることもできる。これらの顔料の含有量は、経時安定性を考慮して、インキ組成物全量に対し、１質量％以上、３０質量％以下が好ましい。単独又は２種以上組み合わせて使用してもかまわない。また、染料としては、従来からボールペンに採用されている水溶性染料、直接染料、酸性染料、塩基性染料、含金染料、及び各種造塩タイプ染料等が採用可能であり、染料の含有量は、インキ組成物全量に対し、１質量％以上、１０質量％以下が好ましい。

前述した顔料の中でも中空樹脂粒子を用いることが最も好ましい。これは、中空樹脂粒子は、一般に用いられる顔料とは異なり、粒子内部に空隙を有し、かつ粒子の外殻は、ポリマーで架橋された中空状のポリマー層であり、前記粒子内部に空隙を有したものである。粒径が大きく、比重が高い酸化チタン等の顔料とは異なり、粒子内部を空隙にすることで、比重を低くできるため、沈降を抑制できるためである。

また、中空樹脂粒子の外殻のポリマー層はとしては、アクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、架橋型スチレン−アクリル樹脂等のアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、マレイン系樹脂などが挙げられる。また、上記中空樹脂粒子は、単独又は２種以上組み合わせて混合して使用してもよい。具体的には、アクリル系樹脂としては、ＭＨ５０５５、ＭＨ５０５５Ａ（日本ゼオン（株）社製）、ＳＸ８６３（Ａ）、ＳＸ８６４（Ｂ）、ＳＸ８６５（Ｂ）、ＳＸ８６６（Ａ）、ＳＸ８６６（Ｂ）、ＳＸ８７８２（Ｄ）、ＡＥ８６５（ＪＳＲ（株）社製）、ロイペークＯＰ−６２、同ＯＰ−８４Ｊ、同ＯＰ−９１、ＨＰ１０５５（ロームアンドハースジャパン（株）社製）等や、それらを加工した中空樹脂粒子を用いたものが挙げられ、これらは、単独又は２種以上混合して使用してもよい。

また、前述した顔料を分散する分散剤としては、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール等や、樹脂エマルジョンとして、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、ポリエステル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂等の水溶性樹脂を添加することができる。これらは単独又は２種以上組み合わせて使用することができる。この中でも分散性能と定着性能を兼備していれば、粘度制限のあるインキ組成物を構築する上で最も効率的な処方となるため、分散性能と乾燥後の定着性能を兼備したアクリル系樹脂を用いることが最も好適である。

アクリル系樹脂としては、ジョンクリル５２、同５７、同６０、同６１Ｊ、同６２同６３、同６７、同７０、同３５４、同５０１、同５８６、同５８７、同６７８、同６８０、同６８２、同６８３、同６９０、同６６１０、ＨＰＤ−７１、同−９６、同６７１、ＰＤＸ−６１０２Ｂ等（ジョンソンポリマー（株）社製）、ポリビニルピロリドンとしては、ＰＶＰＫ−１５、同−３０、同−９０、同−１２０等（アイエスピー・ジャパン（株）社製）が挙げられる。これらは、単独又は２種以上混合して使用してもよい。

本発明において、ボールペンに一般的に採用されている有機溶剤を用いることができる。具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンなどのグリコール類、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、イソプロパノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、プロパギルアルコール、アリルアルコール、３−メチル−１−ブチン−３−オール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタートやその他の高級アルコール等のアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、３―メトキシブタノール、３―メトキシー３―メチルブタノール等のグリコールエーテル類などが例示でき、これらを１種もしくは２種以上混合して用いることができる。

また、濡れ性の向上及び書き味向上のため、界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤としては、アセチレングリコール系、リン酸エステル系、フッ素系、シリコーン系などが挙げられ、単独又は２種以上混合して使用してもよい。

その他として、トリエタノールアミン等のｐＨ調整剤、１，２ベンゾイソチアゾリン−３−オン等の防菌剤、尿素、ソルビット等の保湿剤、ベンゾトリアゾール等の防錆剤、エチレンジアミン四酢酸などのキレート剤を添加することができる。

実施例１
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明するが、本発明のボールペンは実施例に限定されるものではない。尚、図面中同じ部材、同じ部品については同じ番号を付してある。

図１、図２に示すボールペン１は、筆記用ボール５を回転自在に設けたボールペンチップ４を、チップホルダー３を介して、インキ収容筒２の先端開口部に装着してある。また、筆記用ボール５は、コイルスプリング６によりチップ先端縁の内壁に押圧してある。

また、インキ収容筒２の内部には、ボールペン用インキ１０と該インキの後端に当接しインキの消費と共に追従するグリース状のインキ追従体１１が直詰めしてある。

チップホルダー３内には、弁座３ａを設けてあり、この弁座３ａにボールからなる弁部材７を移動可能に配置して弁機構を具備してある。弁座３ａに筆記用ボール５を配置した状態で、コイルスプリング６の体積を除いた筆記用ボール５から弁部材７までのインキ収容室Ｂ１の体積は、１８ｍｍ^３であった。

また、インキ収容室Ｂ１の後方となるチップホルダー３の後端部内に、第二弁座８ａを有する被弁部材８を装着し、この第二弁座８ａにボールからなる第二弁部材９を移動可能に配置して第二弁機構を具備してある。弁部材７及び第二弁部材９が、弁座３ａ及び第二弁座８ａに配置した状態で、弁部材７から第二弁部材９までの第二インキ収容室Ｂ２の体積は、３０ｍｍ^３であった。

第一インキ収容室Ｂ１のインキを消費した後に、第二インキ収容室Ｂ２のインキが筆記用ボール５に到達することになるが、第二弁部材９によって、それより後方へのインキ流通を遮断するため、顔料が沈降する部分の体積を制限することで、できるだけ早く顔料の色を表示することができる。

また、第一インキ収容室Ｂ１のインキを消費している間に、沈降していた第二インキ収容室Ｂ２のインキの顔料が、顔料の自重及び第二弁部材９の移動による撹拌によって、復帰するので、第一インキ収容室Ｂ１のインキを消費した後に、顔料が沈降した薄い筆跡となることを抑制することができる。

また、チップホルダー３の後端部を前記インキ収容筒２内に延設し、チップホルダー３後端部とインキ収容筒２の内壁に、環状空間Ｋを形成することによって、第二インキ収容室Ｂ２のインキを消費した後に、インキ収容筒２内の先端部の上積み部分より後方のインキが消費されるため、第二インキ収容室Ｂ２のインキを消費した後に、顔料の色を表示しやくすることができる。尚、筆記時には、弁部材７、９は、チップホルダー３内のリブ３ｂ、３ｃに当接し、ボールペンチップ４内へのボールペン用インキの流通は可能としてある。

実施例１のボールペン用インキは、着色剤として中空樹脂粒子、ＭＨ５０５５（日本ゼオン（株）社製）と、蛍光顔料、ＬＵＭＩＫＯＬＮＫＷ−６０００ＥシリーズのＮＫＷ−６００７Ｅ（日本蛍光化学（株）社製）、樹脂エマルジョンとして、ＡＥ８８３（ＪＳＲ（株）社製）、水溶性樹脂として、ジョンクリル５７（ジョンソンポリマー（株）社製）、アセチレングリコール系界面活性剤として、ダイノール６０４（エアープロダクツジャパン（株）社製）、その他、防錆潤滑剤、防錆剤、ｐＨ調整、防菌剤を採用し、これを所定量秤量して、５０℃加温しながら、ディスパー攪拌機を用いて撹拌させ、インキ組成物を得た。具体的な配合量は下記の通りであった。尚、ブルックフィールド社製ＤＶ−ＩＩ粘度計（ＣＰＥ−４２ローター）を用いて２０℃の環境下で、剪断速度３８４ｓｅｃ^−１にてインキ粘度を測定したところ、１８．０ｍＰａ・ｓであった。

具的的なインキ配合は、以下の通りである。
インキ組成１
中空樹脂粒子（ＭＨ５０５５）（固形分：３０％）６０．０質量％
樹脂エマルジョン（ＡＥ８８３）（固形分：５５％）１５．０質量％
水溶性樹脂（ジョンクリル５７）（固形分：５５％）１４．０質量％
アセチレングリコール系界面活性剤（ダイノール６０４）０．８質量％
着色剤（ＮＫＷ−６００７Ｅ）（固形分：３４％）８．０質量％
防錆潤滑剤（プライサーフ２０８Ｆ）０．５質量％
防錆剤（ベンゾトリアゾール）０．５質量％
ｐＨ調整（トリエタノールアミン）１．０質量％
防菌剤（プロキセルＸＬ−２Ｓ）０．２質量％

試験及び評価
インキ組成１で作製したボールペン用インキを、実施例１のボールペン１のインキ収容筒２内に充填したものを試料１、図に示す、弁機構のない従来のボールペンに充填したものを試料２とし、試料１、試料２を５本づつ用いて、ボールペンチップ４を上向きにし、常温にて１か月放置後、走行試験機（筆記用紙ＪＩＳＰ３２０１、筆記角度６５°、筆記荷重１００ｇ、筆記速度４ｍ／ｍｉｎの速度）にて筆記して、筆跡を目視にて評価を行った。

試料１では、第一弁機構によって、初期において筆跡濃度が復帰するまでの時間が短く、また、インキ収容室のインキを消費した後も、第二弁機構によって、筆跡濃度が復帰するまでが極めて短かった。

試料２では、弁機構を具備していないため、筆跡濃度が復帰するまでの時間が極めて長く、実用性に乏しかった。

尚、本実施例では、便宜上、弁部材としてボールを用いているが、チップ先端部が上向きの状態で、弁座に弁部材が載置してインキ流路を遮断し、筆記時等、チップ先端部が下向きの状態で、弁部材が、弁座から離脱してインキ流路を解放するものであれば、形状は特に限定されないが、弁部材としてボールを用いることで、方向性がなく、弁座に弁部材が載置してインキ流路を遮断しやすいので最も好ましい。

また、本実施例では、便宜上、チップホルダー内に弁座を形成しているが、ボールペンチップ内やインキ収容筒内に弁座を形成してもよい。また、図示はしていないが、第二弁機構の後方に、第三の弁機構を設けても良く、第三弁機構の後方に第四の弁機構を設ける等、二つ以上の弁機構を具備してあってもよい。

本発明のボールペンは、キャップ式、ノック式等、ボールペンとして広く利用することができる。

実施例１におけるボールペンの縦断面図である。図１における一部省略した要部拡大縦断面図である。

符号の説明

１ボールペン
２インキ収容筒
３チップホルダー
３ａ第一弁座
４ボールペンチップ
５筆記用ボール
６コイルスプリング
７第一弁部材
８被弁部材
８ａ第二弁座
９第二弁部材
１０ボールペン用インキ
１１インキ追従体
Ｂ１第一インキ収容室
Ｂ２第二インキ収容室
Ｋ環状空間

Claims

インキ収容筒の先端部に、筆記用ボールを回転自在に抱持したボールペンチップを、直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒の内部に、着色剤として少なくとも顔料を含有し、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ^−１における粘度が、５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンであって、前記筆記用ボールの後方に第一弁座を設け、該第一弁座に第一弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備するとともに、前記第一弁座の後方に、第二弁座を設け、該第二弁座に第二弁部材を移動可能に配置した第二弁機構を具備したことを特徴とするボールペン。
前記ボールペンの１００ｍ当たりインキ消費量が、２５０ｍｇ〜４５０ｍｇであることを特徴とする請求項１に記載のボールペン。