JP5769959B2 - 塗布具 - Google Patents

Description

ボールペン等の塗布具に使用する塗布液筒、及び該塗布液筒を使用してなる塗布具に関するものである。

特許文献１には、先端に筆記チップが設けられて内部に該筆記チップに供給するインク及びフォロアが収容されかつ後端の閉塞された、ガス低透過性あるいはガス不透過性を示す材質からなるチューブ体と、該チューブ体内に封入された加圧ガスとからなるガス加圧式筆記具が記載されている。

特許文献２には、先端にボールペンのチップを有し、後方のインキ収容部にインキとインキに追随するフォロアが充填され、さらにその後方にポンピング式の加圧機構が設けられている加圧式のボールペンが記載されている。

特許文献３には、先端にボールが回転可能に装着され内部にインクが充填された芯部材と、該芯部材を支持するペンハウジングとを備えたボールペンであって、上記ペンハウジングの内部に設けられ、少なくとも使用者が上記ペンハウジングのグリップ部を握ったとき、外部に対して気密状態となる気密室と、上記ペンハウジングのグリップ部に設けられ、該グリップ部を握った使用者の指の熱を上記気密室内の空気に伝える伝熱部と、上記気密室内にて膨張した空気を上記芯部材内の上記インクの端面に作用させるため、上記気密室と上記芯部材の内部とを連通して形成された連通路とを備えたことを特徴とするボールペンが記載されている。

特許文献４には、本体軸筒内に、媒体が収容された媒体収容管を保持させ、この媒体収容管の開口後端部の後方に、使用時に、本体軸筒の後端部に設けたノック機構のノック操作に連動して、媒体収容管の開口後端部内を加圧する加圧ポンプ機構を設けるとともに、媒体収容管の開口後端部と加圧ポンプ機構との間に、媒体収容管内における媒体残量の減少に影響されることなく、ノック操作時における媒体収容管の開口後端部内の加圧力を、実質的に一定に維持しうるようにした圧力調整機構を備え、この圧力調整機構を、媒体収容管の開口後端部と加圧ポンプ機構との間に連通させて設けた通気路と、この通気路に連通させて設けられ、かつ加圧ポンプ機構から媒体収容管の開口後端部に向けて圧送される余剰な加圧空気によって膨出可能な空気溜り部と、この空気溜り部を非使用時における加圧ポンプ機構の通気状態において圧潰変形状態となるように圧潰方向に付勢する付勢手段とより構成したことを特徴とする文房具が記載されている。

特許文献５には、軸筒と、軸筒内で軸方向に移動可能に配設されて、軸筒の先端より突出した位置と、軸筒内に退没した位置とに移動可能となった先端供給部を有し、液体を収容する液体収容管と、前記液体収容管を前後に移動可能な回転カム機構であって、前進位置と後退位置との間を移動可能となった回転カムを備え、該回転カムは、回転カムの軸方向の移動及び回転により前進位置と後退位置とが切り替えられるようになった回転カム機構と、軸筒内に設けられ、前記先端供給部が突出した位置にあるときに圧縮されて前記液体収容管内を加圧可能となった加圧空間と、を備えた液体供給具において、前記回転カムは、前記加圧空間から軸方向前方方向の力を受けることが可能となっていることを特徴とする液体供給具が記載されている。

特許文献６には、インキ収容管に直接インキを収容するボールペンにおいて、室温硬化性シリコーンゴムを用いたインキ追従体が記載されている。
特許文献１〜５記載の発明は、ボールペン等の筆記具において、インキ収容部に収納されたインキとその後端に位置するフォロアに対して、加圧手段もしくは指の熱による気体の膨張によって、インキ収容部の先端に向けてインキを加圧する発明であるが、該フォロアとしてはその材質を特に限定することはない。
また、特許文献６記載の発明は、ボールペンのインキ収納部のインキの後端に位置させるフォロアとして特定の樹脂のものを採用する発明であり、特許文献７記載の発明は同じくフォロアとしてシリコーンオイルが使用された発明であり、特許文献８記載の発明はフォロアとしてシリコンゴムを採用し得る発明であるが、そのボールペンはインキを加圧する形式のものではない。

特開２００３−２９１５８０号公報 特開２００６−２６４１２９号公報 特開２００９−２８５９８５号公報 特開２０１０−１０５３０９号公報 特開２０１０−１２５７１５号公報 特開平１１−１１５３６８号公報 特開２００１−０８０２７２号公報 特開２００４−１０６４８５号公報

上記の各特許文献に記載されたインキ収容部を備えたボールペン等は、インキ収納部内のインキの後方に設けたフォロア側より加圧させることによって、該インキがインキ塗布部側に押されることになり、円滑にインキをボールペン等の塗布部に供給することを目的としているが、該フォロアはシール性が不十分であったり、十分にインキに追従できないことがあった。
また加圧を行わないボールペンでは高粘度のインキの場合には筆記部に向けて十分な量のインキを供給できないことがあった。

１．先端に塗布部を備え、かつ該塗布部に供給される塗布液が内部に充填されてなる塗布液筒であって、該塗布液筒内部に充填された塗布液の後方に硬化型オイルを設け、さらに後方に該硬化型オイルを押圧するための押圧手段を設けてなる塗布液筒。
２．該硬化型オイルが硬化型シリコーンである１に記載の塗布液筒。
３．押圧手段が、圧縮空気、バネ、錘である１又は２に記載の塗布液筒。
４．押圧手段がバネ又は錘であるとき、該押圧手段と硬化型オイルの間に押圧部材を設けてなる３に記載の塗布液筒。
５．１から４に記載の塗布液筒を使用してなる塗布具。

本発明によれば、塗布部を備えた塗布液筒内の塗布液が高粘度であっても十分に塗布部に供給されると共に、硬化型オイルが崩れずに塗布液に追従し、しかも該硬化型オイルは弾力性を有するので加圧をしても塗布液が後方に漏れることがないという効果を発揮する。

本発明の塗布液筒の模式図。 本発明の塗布液筒において、加圧手段としてバネを採用した図。 実施例におけるエア加圧の算出に用いた塗布液筒の概念図。

本発明は特定の構造を有する塗布液収納筒と、該塗布液収納筒を使用してなる塗布具であり、以下において図の記載を基にしつつ順に説明する。
まず、本発明の塗布液収納筒及び塗布具は、インキ、修正液や化粧料を、より確実に塗布液収納筒先端に備えられた塗布具に向けて供給することができるよう、該塗布液の後端に設けられた硬化型オイルをさらに後方から押圧するようにした塗布液収容筒及び該塗布液収容筒を使用してなる塗布具である。

[塗布液収納筒及び塗布具]
本発明の塗布具は、ボールペン、フェルトペン等の筆記具や修正具、アイライナー、リップ、ネイル用エナメル、コンシーラー等の化粧料用塗布具等であり、さらに本発明の塗布液収容筒は、これらの筆記具に収納される、内部に筆記具用インキ等の塗布液、修正液が充填されてなるものであり、また、化粧料が内部に充填されてなるものである。
具体的には、図１に示される塗布具において、塗布液収容筒１は、その先端に塗布部２が設けられるのであり、その内部には塗布液３が充填され、該塗布液３の後端にはフォロアとして硬化型オイル４が設けられている。そして、何らかの加圧手段によって該硬化型オイル４が塗布部に向けて押圧されることによって該塗布液３が塗布部から対象物に向けて塗布される。
該塗布液収納筒１は、公知の樹脂あるいは金属からなるものであり、その大きさについても、用途に応じた公知の大きさのものである。
塗布液収容筒１の先端に備えられた該塗布部２としては、公知のボールペン用チップ、公知のフェルトペン用ペン先や、化粧料用に使用される塗布部が採用される。
そして塗布具としては、上記の各用途に使用されるために必要な公知の形状を有する塗布具を選択することができる。

[塗布液]
本発明において使用される塗布液３は、塗布液収容筒１内に充填されて後端に設けた硬化型オイル４を介して後方により押圧されることにより、塗布部２に供給されて塗布されるものである。
塗布液３は水性でも油性でも良く、ボールペン用インキ、ペン先がフェルト等からなるフェルトペン用インキ等の筆記具用インキ、修正液、アイライナー、リップ、ネイル用エナメル、コンシーラー等の化粧料であり、その物性は、加圧されることによって塗布部に供給されるのに適切な程度の流動性を備えることが必要である。このように、加圧されて適度な流動性を呈する塗布液は、従来の筆記具用インキ等よりも高粘度であり、従来のボールペンのチップにおいては、インキの粘度が高くなると目詰まりなどにより十分な筆記が不可能になることがあったが、本発明によれば、粘度が高いインキであっても、従来のボールペンのチップであっても十分に筆記することが可能である。
同様に、中芯式やフェルトペン、筆ペン等の筆記具であっても、繊維質の筆記部に含浸されて筆記されることが可能な塗布液は、従来の塗布液よりも高粘度であっても本発明のように押圧されることによって、塗布液の粘度が低下して、繊維質の隙間に含浸されつつ塗布されることが可能となる。

ボールペン用インキとしてはゲルインキでも良く、あるいはゲル状を呈さないインキでも良く、フェルトペン用インキも同様に水性及び油性のいずれでも良い。さらに、通常使用されるインキよりも高粘度であるインキを採用する場合であっても加圧機構によってペン先からインキを出すことが可能である。これらインキは、公知の顔料、染料、樹脂、増粘剤、揺変剤、溶媒、分散剤、各種添加剤を配合して得ることができる。これらのインキの粘度としては、５〜１０００００ｍＰａ・ｓ、好ましくは１０〜５００００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは２０〜３００００ｍＰａ・ｓである。
修正液としても、同様に二酸化チタン等の顔料と溶媒、分散剤等の公知の成分を配合してなるものを使用することができる。
アイライナー、リップ、ネイル用エナメル、コンシーラー等の化粧料に関しても、それらの化粧料の種類に応じた公知の成分を配合してなるものを使用することができる。これらの修正液や化粧料の粘度は５〜１０００００ｍＰａ・ｓ、好ましくは１０〜５００００Ｐａ・ｓ、より好ましくは２０〜２００００Ｐａ・ｓである。
これらの粘度は、一般の油性マーカーのインキ粘度である１０ｍＰａ・ｓ程度、一般のボールペンのインキの粘度である１０〜８０００ｍＰａ・ｓよりも明らかに高粘度である。
なおこの粘度はレオメーター（ＨＡＡＫＥ社製Ｒｈｅｏ Ｓｔｒｅｓｓ ＲＳ７５，Ｃ３５／１コーンプレートを使用し、２０℃にてＣＲ−Ｆｌｏｗ Ｃｕｒｖｅ測定した場合の剪断速度１[１／ｓ]の時の値）により測定された結果である。

[硬化型オイル]
本発明において使用される硬化型オイル４は、２液硬化型シリコーン等の硬化型シリコーンが好ましく、縮合反応により硬化するシリコーンとしては、少なくとも２個のシラノール基を有するオルガノポリシロキサンと、スズ系等の硬化触媒を含有するものを使用でき、付加反応により硬化するシリコーンとしては、１分子あたり少なくとも２個のケイ素原子に結合したアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンと、１分子あたり少なくとも２個のケイ素原子に結合した水素原子を有する有機ケイ素化合物と、白金含有触媒等の付加反応触媒を含有するものを使用できる。
さらに硬化型オイル４には、シリカや炭酸カルシウム等の充填剤、着色剤、潤滑剤、安定剤等の公知の添加剤を配合することができる。

本発明はこのような硬化型オイル４を採用することによって、塗布具の使用期間を通じて形状が崩れて変化することがないので、塗布液収納筒１内の塗布液３に追従することができる。また、硬化型オイル４に潤滑剤等の塗布液収納筒１の内壁と硬化型オイルとの間の摩擦を低減させるための添加剤を配合することによって、使用時において硬化型オイル４から該添加剤が浸みだして、より円滑に硬化型オイル４が塗布液３に追従することができる。
硬化型オイル４は、適切な範囲の弾力性を有するので、塗布液収納筒１の内壁に密着することができ、塗布液３を確実にシールすることができるから、塗布液３が硬化型オイル４の後方に漏れることがない。

[押圧手段]
本発明における押圧手段は、上記の硬化型オイル４を押圧する手段であれば問わないが、公知の加圧式ボールペンに使用される機構により加圧されてなる空気などによる押圧、バネによる押圧、錘による押圧等の対象物を押圧することができる公知の手段、またはこれらの手段を組み合わせてなる手段を採用できる。
図２に示すように、中でもバネ６による押圧は、気体による押圧よりも塗布液収容筒１内部の塗布液３の残量による押圧力の変化が小さいことから、塗布具の使用期間中を通じて安定的に塗布液３を塗布部２に供給できるので好ましい。ただし、気体による押圧は硬化型オイル４の塗布液３側でない側、つまり後端側の面を均等に押圧することができるが、バネ６による押圧の場合、該バネ６を直接硬化型オイル４の後端側の面に接触させるようにして押圧すると、該バネ６の端部が硬化型オイル４の後端側の面に部分的に接することになり、該後端側の面を均等に押圧することが困難である。このため、バネ６により押圧する場合には、該バネ６と硬化型オイル４との間に、押圧力を均一化させるために、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂等の樹脂製または金属製の押圧部材５を設けることが望ましい。

押圧手段には、図示しないものの、加圧された気体による押圧手段を採用する場合には、例えばボールペンのノック機構に連動する加圧機構を設けたり、硬化型オイル４の後方に予め加圧気体を充填しておき、塗布液収容筒１本体の後端を蓋により密封することによって、常に塗布液３を塗布部２に向けて押圧するようにしてもよい。
また、バネ６による押圧手段を採用する場合には、押圧部材５の後端と塗布液収容筒１の後端を密封する蓋との間にバネを圧縮状態にて位置させることによって、塗布液を押圧することができる。

押圧手段として錘を使用する場合には、硬化型オイル４の後端側の面に直接か、あるいは上記の押圧部材５を介して、塗布液３を塗布部側に向けて押圧できるように、図示はしないが、塗布液収納筒１内に該塗布液収納筒内部を筒の軸方向に移動自在となるように錘を挿入しておくことができる。錘の材質は、求められる押圧の程度によって決定され、その材質オイルや溶媒に対して不溶性であって、反応性を有さないものであることが必要である。
通常の筆記具等の塗布具は使用時において塗布部を下方に向けるので、該塗布液収納筒１内の押圧部材５の後端側、または押圧部材５を使用しない場合には、硬化型オイル４の後端側に挿入された該錘は、自重により下方、つまり塗布部側に移動して、その自重によって硬化型オイル４を介して塗布液３に対して、塗布部に向けた押圧力を与えることができる。
錘を使用することによって、塗布具の使用につれて塗布液収納筒１内の塗布液３が減少した場合であっても、上記のバネや加圧による押圧手段のように押圧力自体が低下することがなく、塗布具の使用期間を通じて一定の押圧力を塗布液に与えることができる。
このような優れた特性を有する反面、塗布具の角度によって、塗布液に係る押圧力が変化することになり、塗布具を水平に向けたり、塗布部を水平よりも上向きとしたときには塗布液に係る押圧力は０となるので、塗布部２に向けた塗布液３の供給が円滑になされないことに注意を要する。

（実施例１）
塗布液収納筒内に塗布液を充填し、塗布液に対してピストンとして作用する硬化型オイル及びそれに代わるものとして、硬化型シリコーン、比較例としてゲル化剤＋オイル、エラストマーを使用し、その硬化剤オイルバネにより押圧部材を介して塗布部に向けて押圧を行った。
その結果、本発明における硬化型オイルに包含される硬化型シリコーンを使用した場合には、該硬化型シリコーンは塗布液のシール性及び追従性が良好であった。
ゲル化剤＋オイルを使用した場合には追従性は良好であったが、シール性は不十分であった。これはバネによる押圧力のためにゲルが破壊されて塗布液が漏れることによる結果である。また、エラストマーを使用した場合にはシール性は良好であったが、追従性は不十分であり、これはエラストマーと塗布液収納筒の内壁との摩擦が大きいために、エラストマーが塗布液に追従できる程度に移動ができなかったことによる。

（実施例２）
本発明において、押圧手段としてバネ及び気体を採用した場合の押圧力について検討した。具体的には、図３に示されるように塗布具の使用時を想定して、塗布液収納筒１の後端と押圧部材５の後端とが４０ｍｍの場合と、さらに塗布液３を使用した状態を仮定した８０ｍｍの場合を設けて、それぞれの場合において、押圧部材５の後端にかかる力、つまり、硬化型オイル４にかかる押圧力がどのようになるかについて検討した。
使用したバネとしては、線形が０．３０ｍｍ、外径が９ｍｍ、座巻きが２、自由帳が１８０ｍｍ、有効巻き数が６０、バネ定数が０．００２、全長が８０ｍｍ時の応力が２０．４ｇｆ、全長４０ｍｍ時の応力が２８．６ｇｆである。
実施例においてはこのバネを２つ使用したので、下記の表１に示されるように、バネを用いた場合の押圧は、このバネ１つのそれぞれの長さの場合の応力の２倍である。

気体を使用した場合の押圧力に関しては、２つの実験を行った。エアー圧１はバネを使用した場合の４０ｍｍ時の押圧力と同じ押圧力とした場合の例、エアー圧２はバネを使用した場合の８０ｍｍ時の押圧力と同じ押圧力とした場合の例である。
気体を使用した場合にはボイルの法則によって、エアーが充填された体積が４０ｍｍの場合から８０ｍｍの場合へと２倍になると、その圧力に反比例して０．５倍になることが示されている。
この結果、バネを使用した場合と比較して、エアー圧１及びエアー圧２の場合の両方の場合が共に、４０ｍｍ時と８０ｍｍ時との間の押圧力差は、バネを使用した場合よりも大である。これは、塗布具を使用するにつれて、塗布液収納筒内の塗布液の残量が減少し、それとは逆に硬化型オイルあるいは押圧部材の後端と塗布液収納筒の後端との間の空間が増加するにつれて、硬化型オイルに係る押圧力が減少するものの、その減少幅はバネを使用したほうが小さいこと、つまり、押圧手段としてバネを使用した場合は、気体を使用した場合よりも塗布具を使用する期間中、硬化型オイルにかかる押圧力、ひいては塗布液にかかる押圧力がより安定することを示している。

本発明の硬化型オイルに代えて、その他の材質を使用した場合の結果を以下に示す。

上記の実施例及び比較例等によれば、本発明の塗布液収納筒及びそれを用いた塗布具を使用すると、粘度が高い塗布液であっても、塗布液収納筒内において塗布液の後端に硬化型オイルを介して押圧力が付与されるので、円滑に塗布部に向けて該塗布液が供給される。
この結果、該塗布部の先端から塗布液が対象物に対して供給されるとともに、使用につれて減少する該塗布液収納筒内に収納されてなる該塗布液と共に塗布部に向けて移動することが可能となる。しかもその際には、硬化型オイルと塗布液収納筒の内面との密着が良好であるから、インキの漏れ等の不都合がない。
これに対し、硬化でないゲル化を行ってなるオイルや、エラストマーを使用するとシール性が悪化したり，塗布液が塗布部から流出しないという結果になる。

１・・・塗布液収納筒
２・・・塗布部
３・・・塗布液
４・・・硬化型オイル
５・・・押圧部材
６・・・バネ

Claims (5)

1. 先端に塗布部を備え、かつ該塗布部に供給される塗布液が内部に充填されてなる塗布液収容筒であって、該塗布液収容筒内部に充填された塗布液の後端に硬化型オイルを設け、さらに後方に該硬化型オイルを押圧するための押圧手段を設けてなる塗布液収容筒（但し該硬化型オイルの後方には液状フォロワーを配置しない）。
2. 該硬化型オイルが硬化型シリコーンである請求項１に記載の塗布液収容筒。
3. 押圧手段が、圧縮空気、バネ、錘である請求項１又は２に記載の塗布液収容筒。
4. 押圧手段がバネ又は錘であるとき、該押圧手段と硬化型オイルの間に押圧部材を設けてなる請求項３に記載の塗布液収容筒。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の塗布液収容筒を使用してなる塗布具。