JP2020073349A - 筆記具 - Google Patents
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Abstract
Description
ラインマーカー等の筆記具におけるペン先は、一般に合成樹脂繊維等を棒状等に集束したものや、高分子の焼結体などの多孔質部材に毛細管作用を付与し、これにより筆記具本体となる軸体から供給されるインクをペン先に導出することにより筆記可能としたものである。
このタイプの筆記具のペン先は、筆記部を視認することができるため、引き終わりの止めたい部分でピタッと止めることができ、引きすぎや、はみ出しを防ぐことができるものである。このペン先の具体的な構成は、インクを誘導するインク誘導部と筆記部からなる焼結芯と、該焼結芯を保持する保持体、及び焼結芯と保持体とを固定する接着剤とから構成されている。
そのため、インク誘導部を太く設計する必要があるが、インク誘導部を太くすると、太くなったインク誘導部によって可視部が阻害され、ペン先全体に対する視認部の有効面積が低くなるという課題を生じるものである。
シート状インク誘導部に形成されているスリット若しくは突起形状は、その幅が10〜100μmであることが好ましい。
また、シート状インク誘導部に形成されているスリット若しくは突起形状は、ナノインプリント法、フォトリソグラフィ法、レーザー照射法の何れかにより形成されていることが好ましい。
シートインク誘導部は、保持体外周端面より内側に配置されていることが好ましい。
図1は本発明のツインタイプの筆記具の実施形態の一例を示す各図面であり、図2は図1の筆記具に用いるペン先の一例を示す各図面である。
本実施形態の筆記具Aは、図1(a)〜(d)に示すように、筆記具本体10から供給されるインクを誘導し、かつ筆記方向を視認することができる視認部を有するペン先20を備えると共に、このペン先20の反対側にも棒状のペン先50を備えたツインタイプの筆記具となっている。また、筆記具本体10の両側には、着脱自在となるペン先20を保護するクリップ部60aを有するキャップ60と、ペン先50を保護するキャップ70とが取り付けられている。
筆記具本体10は、例えば、ポリプロピレン等からなる樹脂を使用して筒状に成形され、筆記具本体(軸体)として機能する。筆記具本体10は不透明又は透明(及び半透明)に成形されるが、外観上や実用上の観点からいずれを採用しても良い。
これらのインクは、インク配合成分種、各配合量を調整することなどにより、インク粘度(25℃:コンプレート型粘度計)1〜5mPa・s、表面張力30〜60mN/m、ペン先20からのインク流出量Xを5〜20mg/m、ペン先50からインク流出量Yを0.1〜5mg/mとし、X>Yと設定することで筆跡の使い分けが容易となるので好ましい。インク流出量の測定は、自動筆記装置にペン体をセットして、JIS S6037に従い、上質紙面上で筆記角度65°、筆記力1N、速度7cm/sでのものである。
なお、筆記具用インクを熱変色性インクとした場合は、JIS S 6050−2002に規定する鉛筆描線の消し能力(消字率)が70%以下の熱可塑性エラストマーをキャップ60の頂部に形成し、擦過動作により摩擦熱を発生容易かつ低摩耗な摩擦体とすることができる。
このシート状インク誘導部25は、後述する保持体40に接着、溶着、カバー部材を介して取り付けられるものである。
図3(a)は、シート状インク誘導部25の基材26上に多数のスリット(溝)27、27……を形成して毛管作用を有する構成とするものであり、スリット基材26a、26a……の各間に形成されるスリット(溝)27、27……は長手方向に直線状に延びており、所定の間隔をおいて互いに平行に配列されている。スリット27、27……の形状、寸法、個数等は、毛管作用を有する構成となり、インクを誘導できるサイズ等であれば、特に限定されないが、例えば、各スリット27の溝幅dは、10〜100μmであり、深さ(高さ)eは10〜100μmの範囲以内であれば同じ深さ、それぞれ任意の深さでよく、その間隔fは、10〜100μmであり、スリット27の深さ形状は凹状、U字状、V字状、段々状等が挙げられ、本実施形態では凹状となっている。
図3(b)は、シート状インク誘導部25の基材26上に多数の突起形状、本実施形態では、円柱状の突起28、28……を形成して毛管作用を有する構成とするものであり、突起の寸法、個数、横断面積等は、毛管作用を有する構成となり、インクを誘導できるものであれば、特に限定されないが、例えば、各隣り合う突起28、28…の間隔は、少なくとも10〜100μmの範囲であればよく、その横断面積も100〜5000μm2の範囲であればよく、突起の高さgは10〜100μmの範囲以内であれば同じ高さ、それぞれ任意の高さでよく、また、突起の形状も円柱状、楕円柱状、四角柱状を含む多角柱状等が挙げられる。
このフォトリソエッチング法を使用する場合、例えば、ローリングマスクリソグラフィ技術を使用しても良い。この技術では、円筒状のロールマスクを使用して、スリット若しくは突起形状を形成することができる。この方法には、微細なスリット若しくは突起形状を大面積にわたって簡便に形成できるという利点がある。
なお、以上のシート状インク誘導部25の基材にスリット若しくは突起形状を形成する方法は、一例に過ぎず、スリット若しくは突起形状は、その他の方法で形成しても良い。
例えば、基材の表面に、エキシマレーザーを用いて、上記深さ、幅などの寸法を有するスリット若しくは突起形状を形成してもよい。
シート状インク誘導部25の基材にスリット若しくは突起形状を形成する好ましい方法としては、作業性、効率性、精確性などの点から、ナノインプリントリソグラフィ法が望ましい。
本実施形態では、各種のプラスチック粉末などを焼結した焼結体から構成されている。
また、上記本体部41の後方側に、上記本体部41に連設される保持片45を有する三角形状の後方部46とを備えたものである。これらの部材から構成される保持体40の長手方向外周面全体には、視認部43の視認面積の拡大化を図る点から、保持体40の外周端面より内側に配置される構造、具体的には、保持体40の長手方向外周面全体には、上記シート状インク誘導部25をコ字型状に嵌入保持等する保持溝47が形成されている。更に、本体部41の幅方向外周面には、凹状の嵌合部41aが形成され、長手方向外周面となる両面空気流通溝には、それぞれ直線状の空気流通溝41bと屈曲状の空気流通溝41cが形成されている。シート状インク誘導部25を保持体40の外周端面より内側に配置する構造にすることで、シート状インク誘導部25が直接手等に触れにくくなる。そのため、筆記時における定規等へのインク汚れ防止やシート状インク誘導部25へのインク流出性への影響を抑えることができる。
また、保持体40は、上記各材料の一種類、または、耐久性、視認性の更なる向上の点などから、2種類以上の材料を用いて構成してもよく、射出成形、ブロー成形などの各種成形法により成形することができる。
本実施形態では、視認部43の視認面積の拡大化を図る点などから、上記シート状インク誘導部25の厚さtは、筆記部30の厚さTより薄くなっており、また、インク誘導部の幅(m)が保持体40の視認部43の幅(M)の90%未満、更に好ましくは、50〜80%であることが望ましい。
図4(a)は、保持体40の保持溝取付面47aにシート状インク誘導部25の基材26面側を下側にして固着しており、表面にナノインプリント法等により形成した高さ(深さ)が異なる(例えば、円柱状体)突起28、28……(若しくはスリット)を有するシート状インク誘導部25が配設され、更にインクの蒸発等を極力少なくするために、カバー部材29で密封(被覆)する構造となるものであり、この内部で毛管作用が発揮される構成となっている。
図4(b)は、保持体40の保持溝取付面47aにシート状インク誘導部25の基材26面側を上側にし、表面にナノインプリント法等により形成した高さ(深さ)が異なる突起28(若しくはスリット)を有するシート状インク誘導部25が配設され、一番高い高さの突起28aの頂面が保持体40の保持溝取付面47aに固着しており、更にインクの蒸発等を極力少なくするために、カバー部材29で該シート状インク誘導部25を密封(被覆)する構造となるものであり、この内部の各隙間で毛管作用が発揮される構成となっている。
図4(d)は、保持体40の保持溝取付面47aにシート状インク誘導部25の基材26面側を上側にし、表面にナノインプリント法等により形成した深さ(高さ)が同じスリット27、27……(若しくは突起)を有するシート状インク誘導部25が配設され、スリット基材26a、26a……の頂面が保持体40の保持溝取付面47aに固着しており、この各スリット27、27…で毛管作用が発揮される構成となっている。
このペン先50は、多孔質部材から構成されるものであり、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などの1種又は2種以上の組み合わせからなる並行繊維束、フェルト等の繊維束を加工又はこれらの繊維束を樹脂加工した繊維芯、または、ポリオレフィン系樹脂、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等の熱可塑性樹脂などのプラスチック粉末などを焼結したポーラス体(焼結芯)などからなるものである。
好ましいペン先50としては、繊維束芯、繊維芯、焼結芯、フェルト芯、スポンジ芯、無機多孔体芯であり、特に好ましくは、変形成形性の点、生産性の点から、繊維芯が望ましい。また、用いるペン先50の気孔率、大きさ、硬度などは、インク種、筆記具の種類等により、変動するものであり、例えば、気孔率では30〜60%とすることが好ましい。また、本発明において、「気孔率」は、下記のようにして算出される。まず、既知の質量及び見掛け体積を有する筆記芯を水中に浸し、十分に水を浸み込ませた後、水中から取り出した状態で質量を測定する。測定した質量から、筆記芯に浸み込ませた水の体積が導出される。この水の体積を筆記芯の気孔体積と同一として、下記式から、気孔率が算出される。
気孔率(単位:%)=(水の体積)/(ペン先50の見掛け体積)×100
この筆記具Aのペン先20は、図1、図2に示すように、筆記方向を視認することができる視認部(窓部)43を有するものであり、インク吸蔵体15のインクはシート状インク誘導部25、25の毛細力、すなわち、保持体40の取付面47aに固着された表面乃至内部にスリット若しくは突起形状から構成される毛管作用を有するシート状インク誘導部25〔例えば、図4(a)〜(d)〕が形成されているので、インク吸蔵体15のインクはシート状インク誘導部25の後端面側から流入し、先端面へ流出し、筆記部30に到達し、筆記に供されるものとなる。筆記の際に、視認部(窓部)43で視認側を見れば、ひき始めの位置を合わせやすくなり、また、引き終わりの止めたい部分でピタッと止めることができ、引きすぎや、はみ出しを防ぐことができるものとなる。
また、この筆器具Aは、インク流出性が良好であるので、ペン先20の移動速度を速くして筆記しても、インクの供給は良好に追従し、筆跡のカスレ等を生じることがない筆記具が得られることなる。
上記実施形態では、ツインタイプの筆記具を示したが、ペン先50を省略(軸体を有底筒状の軸体と)して、ペン先20を備えたシングルタイプの筆記具としてもよいものであり、また、ノック式によりペン先20が出没する筆記具であってもよいものである。
更に、上記各実施形態では、筆記具用のインク(水性インク、油性インク、熱変色性インク)で説明したが、液状化粧料、液状薬剤、塗布液、修正液などの液状体としてもよいものである。
下記構成及び図1、図2、図3(a)、図4(c)に準拠するペン先を有する筆記具、下記組成の筆記具用インクを使用した。ペン先の寸法等は下記に示す大きさ等を使用した。
アクリル樹脂製、可視光線透過率85%〔スガ試験機社製、多光源分光測色計(MSC−5N)にて反射率を測定し、可視光線透過率とした。〕
視認部(窓部)43(四角形)の大きさ:6mm×6mm×7mm×6mm
視認部の幅M:4mm
ナノインプリント法を用いて表面にスリットから構成される毛管作用を有するシート状インク誘導部25を作製した。
得られたシート状インク誘導部25の幅m3mm、厚さt0.5mm、各スリット27を電子顕微鏡で確認したところ、その溝幅dは50μmであり、その間隔fは50μm毎で、深さ(高さ)eは50μmで、スリット27の深さ形状は凹状とした。
筆記部30:ポリエチレン製焼結芯、気孔率:50%、軸線方向の高さT=4mm、芯の肉厚H=3mm(≒幅m)、幅W=6mm
筆記具本体10、キャップ60、70:ポリプロピレン(PP)製
ペン先50:ポリエステル製繊維束芯、気孔率60%、φ2.0×50.0mm
筆記具用インクとして、下記組成のインク(合計100質量%)を使用した。
保湿剤:トリメチルグリシン(グリシンベタイン) 7.5質量%
ペンタエリスリトール 4.5質量%
着色剤:NKW-4805黄(日本蛍光社製) 40.0質量%
防腐剤:バイオエース(ケイアイ化成社製) 0.3質量%
pH調整剤:トリエタノールアミン 1.0質量%
フッ素系界面活性剤:サーフロン8111N(AGCセイミケミカル社製) 0.2質量%
水溶性有機溶剤:エチレングリコール 3.0質量%
水(溶媒):イオン交換水 43.5質量%
粘度(25℃):3.0mPa・s(コンプレート型粘度計、TOKIMEC社製、TV−20)
表面張力(25℃):33mN/m(自動表面張力計、協和界面科学社製、DY−300)
下記構成、図1、図2、図3(b)、及び図4(a)に準拠するペン先を有する筆記具、上記組成の筆記具用インクを使用した。ペン先の寸法等は下記に示す大きさ等を使用した。
シート状インク誘導部25を下記構成とした点以外は、上記実施形態の筆記具と同様であるので、その説明を省略する。
筆記具本体10、インク吸蔵体15、筆記部30、保持体40、インク組成等:上記実施例1と同一。
ナノインプリント法を用いて表面に突起形状から構成される毛管作用を有するシート状インク誘導部25を作製した。
得られたシート状インク誘導部25の幅m3mm、厚さt50mm、各突起形状の形状は円柱状体28、28……で、電子顕微鏡で確認したところ、その横断面積は、約700μm2であり、隣り合う間隔は30〜80μmの範囲で、高さgは50μmであった。
また、本実施形態でも、インク流出性が良好であるので、ペン先20の移動速度を速くして筆記しても、インクの供給は良好に追従し、筆跡のカスレ等を生じることがない筆記具が得られることなる。
更に、自動筆記装置にこの筆記具をセットして、JIS S6037に準拠した試験方法に従い、上質紙面上で筆記角度65°、筆記荷重1N、速度7cm/sで直線筆記後、筆記した描線状態を目視にて確認したところ、上記好ましいインク組成のものを使用しているため、ペン先20のインク流量(15mg/m)も良好で、ペン先の乾燥を抑えながらも、描線の乾燥性、インクの低温安定性に優れ、描線に滲みや裏抜けのない機能を発現することが判った。
20 ペン先
25 シート状インク誘導部
30 筆記部
40 保持体
43 視認部
Claims (3)
- 筆記具本体から供給されるインクを誘導し、かつ筆記方向を視認することができる視認部を有するペン先を備えた筆記具であって、前記ペン先は、少なくとも筆記部と、視認部を有する保持体とにより構成され、該保持体には表面乃至内部にスリット若しくは突起形状から構成される毛管作用を有するシート状インク誘導部が形成されていることを特徴とする筆記具。
- シート状インク誘導部に形成されているスリット若しくは突起形状は、その幅が10〜100μmであることを特徴とする請求項1記載の筆記具。
- シート状インク誘導部は、保持体外周端面より内側に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の筆記具。
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