JP2016193573A - 塗布具用ペン芯 - Google Patents

Abstract

【課題】ペン芯内部での顔料沈降およびハードケーキ形成を抑制することで、長時間放置しても塗布（筆記）不良を生じない塗布具用ペン芯及びそれを用いた塗布具を提供する。【解決手段】少なくとも顔料を含有する塗布液を塗布するための多孔体から構成されるペン芯であって、内部に顔料沈降抑止部１１，１１を有することを特徴とする塗布具用ペン芯Ａ。この塗布具用ペン芯Ａを備えたことを特徴とする塗布具。【選択図】図１

Description

本発明は、塗布具（筆記具も含む）用ペン芯に関し、更に詳しくは、ペン芯内部での顔料の沈降や顔料凝集に起因する塗布不良を防ぐ塗布具用ペン芯に関する。

従来の顔料インクを用いた塗布具においては、長時間放置すると顔料が沈降することによりインク内に濃度勾配やハードケーキ状の顔料凝集体が生じ、塗布不良を生じる場合がある。

この塗布不良を解決するために、例えば、１）水性修正液の顔料成分として、粒径や素材を検討して沈降しにくい酸化チタンと樹脂との複合粒子からなる顔料を用いる技術（例えば、特許文献１参照）、２）顔料混入タイプのインクを収容してなるフエルトペンのインクタンク内に、該インクタンクの鉛直方向と交錯する沈降顔料の阻止面をインクタンクの鉛直方向に多段状に設けてなるインクの含浸部材を挿入してなる技術（例えば、特許文献２参照）、３）インクタンク内に鋼球を入れ、ペンを振って鋼球を移動させることで沈降した顔料を攪拌することにより再び分散する技術（例えば、特許文献３参照）、４）顔料以外の樹脂微粒子の併用添加によりハードケーキの形成を防ぐ技術（例えば、特許文献４参照）などが知られている。

しかしながら、上記特許文献１〜４の各技術では、インクタンク内での顔料沈降にしか対処できないため、例えば、ペン芯内部で生じる顔料沈降には対応できておらず、塗布不良の根本的な解決には至っていないという課題などがあった。

特開２００７−１６９４０９号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開昭６２−２３４９９７号公報（特許請求の範囲、図面等） 特開２０１０−２４３７９号公報（明細書、図１等） 特開２０１１−２０２０８６号公報（特許請求の範囲、実施例等）

本発明は、上記従来技術の課題等に鑑み、これを解消しようとするものであり、ペン芯内部で生じる顔料沈降や顔料凝集に起因する塗布不良を防ぐ塗布具用ペン芯及びそれを備えた塗布具を提供することを目的とする。

本発明者は、上記従来の課題等を解決するために、鋭意検討した結果、少なくとも顔料を含有する塗布液を塗布するための多孔体から構成されるペン芯であって、該ペン芯を特定構造とすることにより、上記塗布具用ペン芯及びそれを備えた塗布具が得られることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明は、次の（１）〜（７）に存する。
（１） 少なくとも顔料を含有する塗布液を塗布するための多孔体から構成されるペン芯であって、内部に顔料沈降抑止部を有することを特徴とする塗布具用ペン芯。
（２） 顔料沈降抑止部は、顔料の沈降を妨げ、ペン芯下端での顔料凝集速度を遅くする素材又は構造から構成されていることを特徴とする上記（１）記載の塗布具用ペン芯。
（３） 顔料沈降抑止部は、ペン芯の中心軸を接触するように配置されていることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の塗布具用ペン芯。
（４） 顔料沈降抑止部は、ペン芯を断面視した場合に、横断面の全ての領域を不連続面で覆うことを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか一つに記載の塗布具用ペン芯。
（５） 少なくとも２部材から構成されるペン芯であって、その境界面の一部又は全ての領域に顔料沈降抑止部を有することを特徴とする上記（１）〜（４）の何れか一つに記載の塗布具用ペン芯。
（６） 顔料沈降抑止部は、ペン芯内部に少なくとも２つ以上有することを特徴とする上記（１）〜（５）の何れか一つに記載の塗布具用ペン芯。
（７） 上記（１）〜（６）の何れか一つに記載の塗布具用ペン芯を備えたことを特徴とする塗布具。

本発明によれば、ペン芯内部に顔料沈降抑止部を有することによってペン芯内の顔料沈降及び顔料凝集に起因するハードケーキ形成を抑制することができるので、塗布不良を起こすことがない塗布具用ペン芯及びそれを備えた塗布具が提供される。
また、顔料沈降抑止部がペン芯の中心軸を通るように配置される構成とすれば、顔料がペンと垂直方向に沈降する時に必ず顔料沈降抑止部に接触し、効率よく顔料を補足できる塗布具用ペン芯及びそれを備えた塗布具が提供される。
更に、顔料沈降による塗布不良が問題となっている公知のインクについては、その配合を変えることなく、ほぼすべてのインクに直接応用することができる塗布具用ペン芯及びそれを備えた塗布具が提供される。
さらに、顔料沈降の問題から配合できなかった素材を利用することができるようになり、インク設計の自由度が向上し、新たな顔料インクの開発が可能となる。

（ａ）及び（ｂ）は本発明の塗布具用ペン芯の実施形態の一例を示す正面図と縦断面図である。 本発明の塗布具用ペン芯を備えた塗布具の実施形態の一例を示す縦断面図である。 図２の塗布具用ペン芯を備えた塗布具の正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の塗布具用ペン芯の他の実施形態（二部品形態）の一例を示す分解正面図と分解縦断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明の塗布具用ペン芯の他の実施形態（二部品形態）の他例を示す正面図、分解正面図、縦断面図及び分解縦断面図である。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照して詳しく説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の塗布具用ペン芯の実施形態の一例を示す正面図と縦断面図である。
本実施形態の塗布具用ペン芯Ａは、少なくとも顔料を含有する塗布液を塗布するための多孔体から構成されるものであり、ペン芯本体１０と、ペン芯体１０の内部に顔料沈降抑止部１１、本実施形態では２つの顔料沈降抑止部１１、１１を有している。

このペン芯本体１０は、少なくとも顔料を含有する塗布液がペン芯内を通過し、先端面から塗布できる多孔体から構成されるものであれば、その構造、気孔率、素材などは特に限定されず、例えば、天然繊維、獣毛繊維、ポリアセタール系樹脂、ポリエチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリフェニレン系樹脂（上記樹脂を以下に、まとめて単に「合成樹脂」という）などの１種又は２種以上の組み合わせからなる繊維束、これらの樹脂粉末などを焼結した焼結芯（ポーラス体）、フェルト等、また、これらを樹脂加工した繊維芯、スポンジ等の発泡材などから選択される多孔体から構成することができる。

また、このペン芯本体１０の形状としては、塗布液を塗布できる形状であれば、特に限定されず、例えば、外観形状がチゼル形状、砲弾形状、円柱、楕円柱、立方体、直方体などの形状が挙げられ、また、その断面形状が台形、平行四辺形、ひし形、カマボコ形、半月形等となる形状が挙げられる。
本実施形態のペン芯本体１０は、砲弾形状の繊維芯から構成されている。

このペン芯本体１０の内部には、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、顔料沈降抑止部１１，１１を２つ有している。この顔料沈降抑止部１１は、顔料の沈降を妨げ、ペン芯下端での顔料凝集速度を遅くする素材又は構造から構成されるものである。

顔料の沈降を妨げ、ペン芯下端での顔料凝集速度を遅くする素材としては、特に限定されず、例えば、上述の合成樹脂製のフィルム、セロファン、
樹脂板、金属板などの素材が挙げられる。これらはペン芯本体１０と同じ素材からなるものであってもよい。また、上記合成樹脂製のフィルム、セロファンなどには、液体の通過を妨げないための細孔を複数
有していても良い。
これらの顔料の沈降を妨げ、ペン芯下端での顔料凝集速度を遅くする素材を用いる場合には、ペン芯本体１０を形成後、顔料沈降抑止部１１を形成する箇所にスリット、凹状など挿入用凹部を形成して、該挿入用凹部に上記素材を粘着テープ、接着剤などにより固着することにより顔料沈降抑止部１１を形成することができる。

更に、顔料の沈降を妨げ、ペン芯下端での顔料凝集速度を遅くする構造としては、例えば、ペン芯本体１０の該当部分を溶融させて顔料の沈降を妨げ、ペン芯下端での顔料凝集速度を遅くする膜の形成、ペン芯本体１０の該当部分を研磨により沈降速度を遅くする顔料沈降抑止部の形成
などが挙げられる。
この顔料沈降抑止部１１の厚さ（ｃ）は、用いる顔料種、塗布液の配合組成、塗布具用ペン芯の大きさ等により変動するものであるが、ペン芯内の顔料沈降及び顔料凝集に起因するハードケーキ形成を効率的に抑制する点から、好ましくは、０．０１〜５．００ｍｍ程度であり、本実施形態では、０．０５ｍｍとなっている。

この顔料沈降抑止部１１のペン芯本体１０内での形成位置、個数は、特に限定されないが、ペン芯内の顔料沈降及び顔料凝集に起因するハードケーキ形成を効率的に抑制する点から、少なくとも、１）ペン芯の中心軸Ｘを接触するように所定間隔で離隔して配置されていること、２）当該ペン芯を断面視した場合に、横断面の全ての領域を不連続面で覆う構成となっていること、３）顔料沈降抑止部は、ペン芯内部に少なくとも２つ以上有することが好ましい。上記１）〜３）の構成は、顔料沈降抑止部１１の構成として少なくとも１つ有すれば良く、好ましくは２つ、特に好ましくは、上記１）〜３）の全て（３つ）を有することである。

本実施形態では、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ポリエチレン系樹脂より形成した顔料沈降抑止部１１，１１がペン芯の中心軸Ｘを接触するように所定間隔で離隔して配置され、当該ペン芯を断面視した場合に、ペン芯本体１０の横断面の全ての領域を顔料沈降抑止部１１，１１の不連続面で覆う構成となっている。
更に、顔料沈降抑止部１１を少なくとも２以上形成した場合には、顔料沈降抑止部１１、１１の形成位置としては、特に限定されないが、ペン芯内の顔料沈降及び顔料凝集に起因するハードケーキ形成を効率的に抑制する点から、ペン芯内の顔料沈降及び顔料凝集に起因するハードケーキ形成を効率的に抑制する点から、好ましくは、顔料沈降抑止部１１、１１は所定間隔離れていることが好ましく、ペン芯本体１０の全長をＸとした場合、顔料沈降抑止部１１、１１の間隔（離隔長さ）ａはＸ／２０以上、更に好ましくは、Ｘ／６．７〜Ｘ／２．０、先端面から近い顔料沈降部１１までの長さｂはＸ／１０以上、更に好ましくは、Ｘ／５〜Ｘ／２とすることが望ましい。
本実施形態では、塗布具用ペン芯Ａは、全長Ｘが２０ｍｍであり、ａは、５ｍｍ、ｂは７．５ｍｍとなっている。

このように構成される塗布具用ペン芯Ａは、塗布具のペン芯として用いられるものである。
塗布具の構成としては、塗布具本体内で、少なくとも顔料を含有する塗布液を収容し、該塗布液を本発明の塗布具用ペン芯Ａを介して塗布できる構成となるものであれば、特に限定されるものではない。

図２及び３は、本発明の塗布具用ペン芯１０を備えた塗布具の実施形態の一例を示す縦断面図と正面図である。
本実施形態の塗布具Ｂは、汎用の構成となるものであり、少なくとも顔料を含有する塗布液Ｌを収容する塗布液タンクとなる塗布具本体２０と、該塗布具本体２０の開口部２０ａに固着される先軸２１と、先軸２１の保持体２２に摺動自在に嵌入される上記構成となる本発明の塗布具用ペン芯Ａと、上記塗布具本体２０と塗布具用ペン芯Ａとの間に設けた弁機構２３とを備えたものである。

弁機構２３は、上記塗布具用ペン芯Ａの後退に連動して後退可能な弁棒２４と、該弁棒２４を上記塗布具用ペン芯１０の方向に付勢するスプリング部材２５と、塗布具本体２０から塗布具用ペン芯１０への塗布液の流路を閉鎖・開放する弁座体２６とを備え、上記塗布具用ペン芯１０を押圧することにより弁棒２４が後退して弁棒２４に形成した弁体２４ａが弁座体２６の弁座２６ａから離れ、塗布液タンクとなる塗布具本体２０内の塗布液を塗布具用ペン芯Ａに供給せしめるものである。なお、２７は塗布具のキャップである。

塗布液Ｌとしては、少なくとも無機顔料、有機顔料、樹脂顔料などの顔料を含有するものであればよく、好ましくは、比重の高い顔料が望ましく、特に、化粧料や筆記具用インク、修正液などに多用されている酸化チタンを含む塗布液が望ましい。

このように構成される本発明の塗布具Ｂでは、上述の如く、塗布液タンクとなる塗布具本体２０内の塗布液は、塗布具用ペン芯Ａに供給されて塗布できるものであるが、本発明の塗布具用ペン芯内部に顔料沈降抑止部１１を有することによってペン芯本体１０内の顔料沈降及び顔料凝集に起因するハードケーキ形成を抑制することができるので、塗布不良を起こすことがない塗布具が得られることとなる。
また、顔料沈降抑止部１１，１１がペン芯の中心軸を通るように配置される構成とすることにより、顔料がペンと垂直方向に沈降する時に必ず顔料沈降抑止部１１、１１に接触し、効率よく顔料を補足できるものとなる。
更に、顔料沈降による塗布不良が問題となっている公知の筆記具用インクを含む塗布液については、その配合を変えることなく、ほぼすべてのインク等に直接応用することができるものとなる。
さらに、顔料沈降の問題から配合できなかった素材を利用することができるようになり、インク設計を含む塗布液の配合設計の自由度が向上し、新たな顔料インクの開発が可能となるものである。

図４及び図５の各（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の塗布具用ペン芯の他の実施形態（二部品形態）の一例と他例を示す分解正面図と分解縦断面図である。
図４の塗布具用ペン芯３０は、図１の塗布具用ペン芯Ａに対して、二部品で形成したものであり、相対照となる二部品の塗布具用ペン芯のそれぞれにセロファンにより形成した顔料沈降抑止部３１、３１を有する半体３２、３２を粘着テープにより一体化したものであり、この完成品は上述の図１に示す塗布具用ペン芯Ａと同様の構成、作用効果を奏するものとなり、その説明を省略する。

図５の塗布具用ペン芯４０は、図１の塗布具用ペン芯Ａに対して、二部品で形成したものであり、顔料沈降抑止部４１が、ペン芯４０内部に３つ有し、この３つの顔料沈降抑止部４１により、当該ペン芯を断面視した場合に、横断面の全ての領域を不連続面で覆う構成となっており、更に、ペン芯の中心軸を接触するように図１と同じ間隔で離隔して配置されているものである。
この実施形態では、塗布具用ペン芯４０は、凹型半体４２と、凸型半体４３とからなり、凸型半体４３の三箇所の横断面箇所に図３と同様の顔料沈降抑止部４１を形成したものである。
この凹型半体４２と、凸型半体４３とを図３の塗布具用ペン芯３０と同様に一体化することにより、塗布具用ペン芯４０が得られることとなる。なお、顔料沈降抑止部４１の離隔長さａ、先端面からの長さｂは図１の塗布具用ペン芯Ａと同様である。
この実施形態の塗布具用ペン芯４０では、顔料沈降抑止部４１が塗布具用ペン芯４０の横断面箇所の３つ（２つは同じ配置位置）で全ての領域を不連続面で覆う構成となるものであり、この形態においても、上述の図１又は図３に示す塗布具用ペン芯Ａ、３０と同様の作用効果を奏するものとなる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の形態に変更することができる。
例えば、塗布液は少なくとも顔料を含有する塗布液であればよく、塗布液は筆記具用などの水性インク、油性インク、ゲルインク、または、修正液や、化粧料、染毛料、薬剤を含む薬液など、特に限定されるものでない。
また、上記図１、図３及び図４の実施形態では顔料沈降抑止部１１、３１，４１は、ペン芯の中心軸ｘと接触し、ペン芯１１，３１，４１を断面視した場合に、横断面の全ての領域を不連続面で覆う構成（面積比１００％）としたが、顔料沈降抑止部は、ペン芯の中心軸に接触しなくともよく、この場合には、横断面の全ての領域を不連続面で覆うとならないが、少なくとも１つ以上の顔料沈降抑止部の総計で横断面の全ての領域に対して、面積比で４０％以上、更に好ましくは、７０％以上であり、特に好ましくは、上記図１、図３及び図４の各実施形態（面積比１００％）である。
更に、顔料沈降抑止部は必ずしも中心軸に対して垂直である必要はなく、ペン芯外周部から中心軸方向に向かって傾斜を有する形状や螺旋状、階段状
等にしても良いものである。

次に、実施例により、本発明を更に詳述するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

〔実施例１：図１〜図３準拠〕
以下に、実施例１に用いた塗布具用ペン芯、塗布具の主要部の構成を示す。
（塗布具の主構成）
本体１０：ポリプロピレン製、肉厚（厚さ ）０．５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、開口部φ１０ｍｍ
弁棒：ポリエチレン製
（塗布具用ペン芯の構成）
多孔体：繊維芯、気孔率５５％、全長Ｘ：２０ｍｍ、直径φ４ｍｍ
顔料沈降抑止部：
ポリエチレン系樹脂により形成、ａ：５．０ｍｍ、ｂ：７．５ｍｍ、ｃ：０．０５ｍｍ、２つの顔料沈降抑止部で横断面の全ての領域を不連続面で覆う構成（面積比１００％）

（塗布液Ｌの組成）
塗布液として、下記組成を使用した。
顔料：酸化チタン ２０質量％
樹脂：ブチラール系樹脂 １４質量％
溶媒：エタノール ３３質量％
溶媒：ＰＧＭ ３３質量％

このように構成される実施例１の塗布具用ペン芯、塗布具を用いて、塗布の際は、通常通り、塗布が可能となり、最初の使用後から、室温（２５℃）下で、キャップをしてペン芯を下側にして１ヵ月放置した後、使用に供したところ、ペン芯内で、顔料の沈降、凝集による塗布液の塗布（筆記）不良もないことを確認した。
これに対して、従来の塗布具、すなわち、実施例１（図１）の顔料沈降抑止部を有しない塗布具用ペン芯を用いた塗布具では、室温（２５℃）下で、キャップをしてペン芯を下側にして１ヵ月放置した後、使用に供したところ、ペン芯内で、顔料の沈降、凝集が生じて、カスレたりし、塗布（筆記）不良となることを確認した。

〔実施例２：図４準拠〕
上記実施例１において、塗布具用ペン芯として、下記の構成（図４に示す二部品形態）のものを使用した。
（塗布具用ペン芯の構成）
多孔体 ：繊維芯、気孔率：５５％、全長Ｘ：２０ｍｍ、直径φ：４ｍｍ
顔料沈降抑止部：
セロファンにより形成、ａ：５．０ｍｍ、ｂ：１５ｍｍ、ｃ：０．０５ｍｍ、２つの顔料沈降抑止部で横断面の全ての領域を不連続面で覆う構成（面積比１００％）

〔実施例３：図５準拠〕
上記実施例１において、塗布具用ペン芯として、下記の構成（図５に示す二部品形態、顔料抑止部：３つ）のものを使用した。
（塗布具用ペン芯の構成）
多孔体 ：繊維芯、気孔率：５５％、全長Ｘ：２０ｍｍ、直径：φ４ｍｍ
顔料沈降抑止部：
セロファンにより形成、ａ：５．０ｍｍ、ｂ：１５ｍｍ、ｃ：０．０５ｍｍ、２つの顔料沈降抑止部で横断面の全ての領域を不連続面で覆う構成（面積比１００％）

このように構成される実施例２又は３の塗布具用ペン芯を備えた各塗布具も、塗布の際は、通常通り、塗布が可能となり、最初の使用後から、室温（２５℃）下で、キャップをしてペン芯を下側にして１ヵ月放置した後、使用に供したところ、上記実施例１と同様にペン芯内で、顔料の沈降、凝集による塗布液の塗布（筆記）不良もないことを確認した。

Ａ 塗布具用ペン芯
１０ ペン芯本体
１１ 顔料沈降抑止部
Ｂ 塗布具

本発明の塗布具用ペン芯は、各種の対象物に対する塗布用のものの他、薬品や製品にその他の塗布液を対象物に塗布する塗布具にも応用可能である。

Claims (7)

1. 少なくとも顔料を含有する塗布液を塗布するための多孔体から構成されるペン芯であって、内部に顔料沈降抑止部を有することを特徴とする塗布具用ペン芯。
2. 顔料沈降抑止部は、顔料の沈降を妨げ、ペン芯下端での顔料凝集速度を遅くする素材又は構造から構成されていることを特徴とする請求項１記載の塗布具用ペン芯。
3. 顔料沈降抑止部は、ペン芯の中心軸を接触するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の塗布具用ペン芯。
4. 顔料沈降抑止部は、ペン芯を断面視した場合に、横断面の全ての領域を不連続面で覆うことを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の塗布具用ペン芯。
5. 少なくとも２部材から構成されるペン芯であって、その境界面の一部又は全ての領域に顔料沈降抑止部を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の塗布具用ペン芯。
6. 顔料沈降抑止部は、ペン芯内部に少なくとも２つ以上有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の塗布具用ペン芯。
7. 請求項１〜６の何れか一つに記載の塗布具用ペン芯を備えたことを特徴とする塗布具。

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