JP2021187036A - 液体吐出具 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、筆記具では、特許文献1(特開2000−335173号公報)のように、インキ収容管の後方に加圧機構を設け、ノック体の押圧操作に連動させてインキタンク内のインキを加圧できる構造がある。この様な加圧機構を設けた筆記具では、ペン先からのインキの流出量を多くし、筆跡を太くあるいは濃くすることも可能である。
また、インキを収容してあるレフィル(液体収容管)の後方空間の空気に対してのみ、加圧機構による圧縮が行える構造であることから、レフィル内のインキ(液体)が未使用でレフィルの後方空間の空気量が少ない時の圧縮力に比べて、インキが減ってレフィルの後方空間の空気が多くなった時の圧縮力が小さくなるため、結果、レフィルの後方空間の空気量が少なく、空気が圧縮され易いボールペンの使用開始時にはインキが多く吐出され、インキが消費されレフィルの後方空間の空気が多くなり、空気が圧縮され難くなった時にはインキの吐出量が減少することになり、インキの残量に当該インキの吐出量が影響を受け易い構造である。
「1.筒状の吐出具本体と、前記吐出具本体の前方及び後方に着脱可能で一端が開口し他端が閉塞するキャップとを具備し、
前記吐出具本体の前方に設けた先端チップより該吐出具本体の内部に収容した液体を吐出させる液体吐出具であって、
前記吐出具本体の内方に、前記液体を収容する液体収容管を有し、
前記液体収容管の後方部に、該液体収容管に収容された液体の後方に位置する第一空間部を有し、
前記吐出具本体と前記液体収容管との間に、前記第一空間部と連通する第二空間部を有し、
前記キャップの開口端側の内周面が、前記吐出具本体の外周面に摺接し、
前記吐出具本体の外周面又は前記キャップの内周面に突起を有し、
前記キャップの内周面又は前記吐出具本体の外周面に、前記突起が摺動する螺旋状の溝を有し、
前記突起を前記螺旋状の溝に合わせ、前記キャップを前記吐出具本体の後方に相対的に回動させながら装着する際、
前記突起が前記螺旋状の溝を摺動しながら、
該キャップの開口端側の内周面が該吐出具本体の外周面に摺接しながら前進することにより、
前記液体が、前記第一空間部と前記第二空間部とで構成される密閉空間内の圧縮された空気を介して加圧される構造の液体吐出具。
2.前記1項に記載の液体吐出具であり、
前記キャップを前記吐出具本体の後方に装着する際に、該キャップと該吐出具本体との間に、前記孔部を介して前記第二空間部と連通する気体収容部が形成され、
前記第一空間部と前記第二空間部と前記気体収容部とで前記密閉空間が構成される構造の液体吐出具。
3.前記1項又は2項に記載の液体吐出具であり、
前記キャップを前記吐出具本体の後方に装着する際に、前記吐出具本体の少なくとも外周面が軸径方向に変位する構造の液体吐出具。
4.前記1項ないし3項のいずれか1項に記載の液体吐出具であり、
前記キャップの開口端側の内周面に、前記吐出具本体の外周面を摺接する円環状の凸部を有する構造の液体吐出具。
5.前記4項に記載の液体吐出具であり、
前記吐出具本体における、前記液体収容部の後端部より前方位置、且つ前記キャップを前記吐出具本体の後方に装着し、密閉空間内の空気の圧縮が開始される際において、該キャップの円環状の凸部より後方位置に、前記第二空間部と連通する孔部を有する構造の液体吐出具。
6.前記1項ないし5項のいずれか1項に記載の液体吐出具であり、
前記キャップの内周面に突起を有し、前記吐出具本体の外周面に、前記突起が摺動する螺旋状の溝を有し、前記螺旋状の溝における後壁部に、後方へ向かって窪む複数の凹部を有し、前記突起が前記螺旋状の溝を摺動する際に、前記突起が前記螺旋状の溝における複数の凹部のいずれかに係止される構造の液体吐出具。
7.前記6項に記載の液体吐出具であり、
前記螺旋状の溝における後壁部の複数の凹部の一つが、前記キャップの突起が係止された状態で、前記液体の加圧が開始される位置と前記液体の加圧が解放される位置となる構造の液体吐出具。」である。
このように、本発明の液体吐出具は、キャップの回動動作で空気の圧縮力を変化させ、液体への加圧力を調整することが可能である。
螺旋状の溝のピッチを長くすれば、回動量に対してキャップを大きく前進させることが可能となり、液体を大きく加圧させることができるようになる。螺旋状の溝のピッチを短くすれば、回動量に対してキャップが小さく前進し、回動させる力が弱くても液体を加圧することが可能となり、粘度が高い液体も採用し易くなる。
さらには、キャップを吐出具本体の後方に装着する際に、キャップと吐出具本体との間に、孔部を介して第二空間部と連通する気体収容部が形成され、第一空間部と第二空間部と気体収容部とで密閉空間内が構成される構造とすることで、より大きな容積の空気を加圧することができ、液体収容管内の液体が減少して液体収容管内の空気が増加しても、より加圧力の変化が生じ難くなり、液体の吐出量を安定させることができる。
この場合、吐出具本体の材質は、吐出具本体全体又はその表面のみを、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ABS樹脂などの軟質樹脂で成形したり、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーなどで成形することができる。また、吐出具本体を薄い肉厚で形成することでも、キャップの内周面で吐出具本体の少なくとも外周面を押圧して変形させることもできる。
また、キャップの材質は、キャップの内周面で吐出具本体を軸径方向に変位させるために、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、AS樹脂などの硬質樹脂で成形するとよい。
また、熱変色材料を含有したマイクロカプセル顔料を着色剤として用いた熱変色性インキは、カプセル内に色材を含有することから、一般的に筆跡濃度を高くし難い傾向にあるが、本発明構造の液体吐出具を用いることで、加圧によるインキ流出量の増加で筆跡濃度を高くすることが可能となる。
尚、マイクロカプセル顔料を含有した熱変色性インキの筆跡濃度を高くする方法としては、着色剤となるマイクロカプセル顔料の量を多くする場合や、マイクロカプセル顔料の粒径を大きくする場合もあるが、前記マイクロカプセル顔料の量を多くした場合にはインキの粘度が高くなって流出し難くなり、前記マイクロカプセル顔料の粒径を大きくした場合には当該顔料がインキ流路を通り難くなり、インキの流出がし難くなる虞がある。しかしながらこの様なインキでも、本発明構造の液体吐出具は、インキを加圧することで強制的に当該インキを吐出させることができることから使用可能である。
また、液中に酸化チタンや光輝性顔料などの比重が比較的大きい固形分を含み、その固形分が液中で沈降しないように静置時の粘度を高くしたインキでも、本発明構造の液体吐出具は、前記マイクロカプセル顔料を含有した熱変色性インキと同様に、インキを加圧することで強制的に当該インキを吐出させることができる。
また、修正液や液体糊のように、乾燥した液体が先端チップに付着してしまうような場合でも、液体を加圧して吐出し易くすることができる。
この様に本発明の液体吐出具は様々な液体の吐出具として適した構造である。
本実施形態においては、ペン先がある方を前方と表現し、その反対側を後方と表現する。説明を分かり易くするために、図面中の同様の部材、同様の部分については同じ符号を付してある。
図1に示すように、本実施形態のボールペン1(液体吐出具)は、軸体2(吐出具本体)を、前軸3と該前軸3に螺合した後軸4とで構成してある。軸体3の内方には、ボールペンレフィル5を配設してあり、ボールペンレフィル5には、インキ6(液体)を収容してあり、インキ6の後方にはグリース状のインキ追従体7を収容してある。インキ追従体7は、インキ6の後方への流出を防止し、インキ6の減少に伴い前方へ移動する。
ボールペンレフィル5は、インキタンク5a(液体収容部)の前方に配したボールペンチップ5b(先端チップ)を、前軸3の前端開口3aから突出させており、前軸3の前方内面に形成された縮径部3bと後軸4の後方内面に形成されたリブ4aとで挟持され、軸体2に固定されている。
軸体2には、後軸4におけるインキタンク5aの後端部5cより10mm前方位置に中心がある直径1mmの丸孔状の孔部4dを設けてある。
インキタンク5aの後方部には、インキタンク5aに収容されたインキ6及びインキ追従体7の後方に位置する第一空間部K1を有し、軸体2とインキタンク5aとの間に、第一空間部K1と連通する第二空間部K2を有している。前記孔部4dは、第二空間部K2と外部とを連通させるが、インキ6がインキタンク5aの後端部5cから漏出した場合でも、孔部4dがインキタンク5aの後端部5cより前方に位置していることから、インキ6は、後軸4の後部の内側の方へ流れ易く、また軸体2の外部へは漏出し難い構造である。
図に示すように、前軸3には、キャップ8を装着して、ボールペンチップ5bの保護ができるようにしてある。キャップ8は、開口端8a側の内周面に円環状の凸部8bを設けてあり、円環状の凸部8bが、前軸3の外周面に形成した突起部3eを乗り越えることでキャップ8が軸体2に係止され、同時に、ボールペンチップ5bが、キャップ8に設けたエラストマー製の内キャップ8cに当接して、ボールペンチップ5bの乾燥が防止される。
本実施形態では、後軸4が軟質樹脂であるポリプロピレンで成形され、キャップ8が硬質樹脂であるポリカーボネートで成形されている。また、後軸4及びキャップ8は共に、透明な樹脂で成形されており内部が視認できる。
また、本実施形態では、キャップ8の開口端8a側の内周面に突起8dを有しており、軸体2(後軸4)の外周面に、前記突起8dが摺動する螺旋状の溝2aを有している。螺旋状の溝2aにおける後壁部には、後方へ向かって窪む複数の凹部21a,22a,23aを有しており、螺旋状の溝2aにおける前壁部には、凹部21a,22a,23aと一対の後方へ向かって隆起する複数の凸部24a,25a,26aを有し、突起8dが螺旋状の溝2aを摺動する際に、突起8dが、複数の凸部24a,25a,26aに促されて、螺旋状の溝2aにおける複数の凹部24a,25a,26aに係止される。
図5の状態から、図6の状態までキャップ8が前進することにより、キャップ8の円環状の凸部8bが軸体2の外周面を摺接しながら前進して、第一空間部K1と第二空間部K2と気体収容部K3とで構成された密閉空間MKの内部の空気が圧縮され、インキ6が加圧される。尚、ボールペン1は、キャップ8の回動動作で空気の圧縮力が調整できることから、インキ6の加圧力の微調整が行い易い。
本実施形態のボールペン1は、軸体2に設ける螺旋状の溝2aのピッチの長さを、4mmで形成してあり、図5の状態から図6の状態までキャップ8が、L1である4mm前進して、密閉空間MK内の空気が圧縮され、気圧が1300hPaに加圧される。
また、密閉空間MK内の空気が圧縮され、その反発力でキャップ6を後方へ押し下げる力が働くことから、突起8dが螺旋状の溝2aにおける前方の凹部23aにしっかりと係止され、筆記時にボールペン1に衝撃が加わっても係止状態が解かれ難いものとなる。
反対に、インキ6が加圧された状態から、キャップ8を軸体2に対して相対的に逆回動させ、キャップ8の突起8dが螺旋状の溝2aにおける中間の凹部22aに係止される際の感触は、使用者に、インキ6の加圧が開放される直前の状態を認識させることができる。
本実施形態では、図5に示すキャップ8の突起8dが螺旋状の溝2aにおける中間の凹部22aに係止された状態から、図6に示すキャップ8の突起8dが螺旋状の溝2aにおける前方の凹部23aに係止されることで、前述の通りキャップ8が軸体2に対して4mm前進し、密閉空間MK内の気圧が1300hPaに加圧されるが、突起8dが中間の凹部22aから前方の凹部23aに至るまでの間でも、キャップ8が軸体2に対して前進することで密閉空間MK内の空気は徐々に加圧される。つまり、中間の凹部22aから前方の凹部23aまでの間に、複数の凹部を設け、突起8dが係止できるようにすることで、密閉空間MK内の気圧を段階的に調整することが可能となる。
しかしながら、本実施形態では、前述の通り、キャップ8を軸体2に装着する際に圧縮される空気が、第一空間部K1と第二空間部K2と気体収容部K3とで構成された密閉空間MKの内部の空気全体であることから、インキ6の残量により容積が変化する第一空間部K1の影響を受け難い構造である。
具体的には、インキタンク5a内のインキ6が未使用である図1の状態では、第一空間部K1の容積が100mm3であり、図示しないがインキ6が僅かとなった状態では、第一空間部K1の容積が1400mm3となり、容積変化の比率が大きい。これに対し、インキ6が未使用である図1の状態では、密閉空間MKの容積は2100mm3であり、図示しないがインキ6が僅かとなった状態では、密閉空間MKの容積は3400mm3となり、容積変化の比率は小さい。
実際に、大気圧を1000hPaとした場合、図1に示す本実施形態のボールペン1は、インキタンク5a内のインキ6が未使用な状態で、キャップ8を図6に示す位置まで軸体2の後方に装着した際には、密閉空間MK内の空気の気圧を1300hPaに加圧することができ、インキタンク5a内のインキ6が僅かな状態でキャップ8を図6に示す位置まで軸体2の後方に装着した際には、密閉空間MK内の空気の気圧を1200hPaに加圧することができ、加圧量の変化が少ない。
また、前述の通り、後軸4が軟らかい樹脂で形成されていることから、軸体4の後方にキャップ8を装着させる際に、キャップ8の円環状の凸部8bが、後軸4の外周面を圧接して内方へ変形させながら前進するので、密閉空間MKの気密性が高くなると共に、キャップ8が前進して圧縮された密閉空間MKの空気の反発力を強く受ける場合にも、キャップ8と軸体2との接触抵抗が増加していることから、該キャップ8が軸体2から脱落することなく、空気の圧縮を行える。
具体的には、キャップ8の円環状の凸部8bの内径を10mmとしてあり、図5において円環状の凸部8bが当接した後軸4の外径は10.2mmとしてあり、密閉空間MKの空気が圧縮された図6において円環状の凸部8bが当接した後軸4の外径は10.4mmとしてあり、図5の位置から図6の位置まで、円環状の凸部8bが前進する際の先窄み形状の後軸4の外径差が0.2mmとなるようにしてある。
尚、キャップ8の内周面に設けた円環状の凸部8bは、圧縮が開始された後に、後軸4の外周面に密着して効率よく気密をとることができ、円環状の凸部8bは断面半円弧状に形成してあり、後軸4の外周面に対して最内径の箇所でのみ当接することから、円環状の凸部8bが孔部4dを乗り越え加圧が開始される時あるいは加圧が解放される時の状況変化が顕著となる。
2…軸体(吐出具本体)、2a…螺旋状の溝、
21a…後方の凹部、22a…中間の凹部、23a…前方の凹部、
24a…後方の凸部、25a…中間の凸部、26a…前方の凸部、
3…前軸、3a…前端開口、3b…縮径部、3c…嵌合部、3d…圧入部、3e…突起部、
4…後軸、4a…リブ、4b…嵌合受部、4c…圧入受部、4d…孔部、
5…ボールペンレフィル、5a…インキタンク(液体収容部)、5b…ボールペンチップ(先端チップ)、5c…後端部、
6…インキ(液体)、
7…インキ追従体、
8…キャップ、8a…開口端、8b…円環状の凸部、8c…内キャップ、8d…突起、
K1…第一空間部、K2…第二空間部、K3…気体収容部、MK…密閉空間。
Claims (7)
- 筒状の吐出具本体と、前記吐出具本体の前方及び後方に着脱可能で一端が開口し他端が閉塞するキャップとを具備し、
前記吐出具本体の前方に設けた先端チップより該吐出具本体の内部に収容した液体を吐出させる液体吐出具であって、
前記吐出具本体の内方に、前記液体を収容する液体収容管を有し、
前記液体収容管の後方部に、該液体収容管に収容された液体の後方に位置する第一空間部を有し、
前記吐出具本体と前記液体収容管との間に、前記第一空間部と連通する第二空間部を有し、
前記キャップの開口端側の内周面が、前記吐出具本体の外周面に摺接し、
前記吐出具本体の外周面又は前記キャップの内周面に突起を有し、
前記キャップの内周面又は前記吐出具本体の外周面に、前記突起が摺動する螺旋状の溝を有し、
前記突起を前記螺旋状の溝に合わせ、前記キャップを前記吐出具本体の後方に相対的に回動させながら装着する際、
前記突起が前記螺旋状の溝を摺動しながら、
該キャップの開口端側の内周面が該吐出具本体の外周面に摺接しながら前進することにより、
前記液体が、前記第一空間部と前記第二空間部とで構成される密閉空間内の圧縮された空気を介して加圧される構造の液体吐出具。 - 請求項1に記載の液体吐出具であり、
前記キャップを前記吐出具本体の後方に装着する際に、該キャップと該吐出具本体との間に、前記孔部を介して前記第二空間部と連通する気体収容部が形成され、
前記第一空間部と前記第二空間部と前記気体収容部とで前記密閉空間が構成される構造の液体吐出具。 - 請求項1又は2に記載の液体吐出具であり、
前記キャップを前記吐出具本体の後方に装着する際に、前記吐出具本体の少なくとも外周面が軸径方向に変位する構造の液体吐出具。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の液体吐出具であり、
前記キャップの開口端側の内周面に、前記吐出具本体の外周面を摺接する円環状の凸部を有する構造の液体吐出具。 - 請求項4に記載の液体吐出具であり、
前記吐出具本体における、前記液体収容部の後端部より前方位置、且つ前記キャップを前記吐出具本体の後方に装着し、密閉空間内の空気の圧縮が開始される際において、該キャップの円環状の凸部より後方位置に、前記第二空間部と連通する孔部を有する構造の液体吐出具。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の液体吐出具であり、
前記キャップの内周面に突起を有し、前記吐出具本体の外周面に、前記突起が摺動する螺旋状の溝を有し、前記螺旋状の溝における後壁部に、後方へ向かって窪む複数の凹部を有し、前記突起が前記螺旋状の溝を摺動する際に、前記突起が前記螺旋状の溝における複数の凹部のいずれかに係止される構造の液体吐出具。 - 請求項6に記載の液体吐出具であり、
前記螺旋状の溝における後壁部の複数の凹部の一つが、前記キャップの突起が係止された状態で、前記液体の加圧が開始される位置と前記液体の加圧が解放される位置となる構造の液体吐出具。
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