JP5794732B2 - 補充具および補充具を備えた筆記具セット - Google Patents

Description

本発明は、フェルトペン、サインペン、マーカーなどと呼ばれる筆記具のうち、インクタンク内にインクを収納した筆記具にインクを補充可能な補充具に関するものであり、インク経路に弁を配置し、弁の開閉で吐出を調整可能な弁機構が設けられた補充具に関するものである。
さらに本発明は、前記インクを消耗した場合に、簡単に補充を行うことができる構造に関するものである。

フェルトペンなどの筆記具の多くは、一般には使い捨てのものが主流であり、インクを消費しきった段階で捨てられており、インクだけを再度補充して引き続き使いたいというニーズがある。

そこで、特許文献１にはインクを補充することが可能な筆記具が開示されている。
また、中綿式筆記具の一部では、インクを含ませた中綿だけを交換することで引き続き使うことができる技術が特許文献２に開示されている。インクを使用したものでは、特許文献３のようにインク容器そのものを交換する方法が開示、実用化されている。加えて特許文献４では外的な装置で空気置換や吸引を行ってインクを補充する方法が提案されている。
さらには、特許文献５のように、軸後端に補充専用の流路を設けた方法も開示されている。
また、補充インク容器を具備した補充具として、特許文献６が開示されている。

特開２００３−２４６１８４号公報 特開２００３−８０８８７号公報 特開２００１−２８７４９４号公報 特開２００８−１３２７７９号公報 実開平６−５０８８６号公報 実開平６−６９４４号公報

しかしながら、特許文献１は補充が可能な筆記具としてであり、具体的な補充手段については詳細に開示されていない。
特許文献２では、部品を外す作業の不要な手間が生じたり、外した部品に付着したインクが周囲を汚してしまう恐れがあった。
特許文献３では、収納する筆記具本体側に、容器との接続部や交換のための機構が必要となり、必然的に部品点数が多く構造が複雑になりがちであった。さらには、インクタンク交換時に筆記具を分解するなどの手間がかかってしまう。
特許文献４では、補充具の構造が複雑である。
特許文献５では、分解などの手間はかからない利点があるが、例えば外気温の上昇や外気圧の低下などで相対的に内圧上昇した場合、後端からインクが噴出すおそれがある。さらには、補充具との接続や噴出し防止のために、必然的に全体の部品点数が増加してしまう可能性があった。
特許文献６では、補充具先端を封鎖する注入口カバーを備えているが、使用の際に開放、封止する手間が必要となってしまう。
そこで本発明は、使い捨てが主流であった筆記具にインクを補充可能にするとともに、従来の筆記具に対して大幅な部品の増加が無く、低コストで提供できるものである。さらに、空気置換を確実に行うことで補充時でのインク噴出しの懸念がなく、インク導入部分を内部に形成することでインク補充作業において手指を汚しにくく、筆記具を分解する手間が無く簡便にインクを補充することができる筆記具を実現することを課題とした。

そこで発明者は鋭意開発の末、以下の発明を実現するに至った。
少なくとも補充用インクタンクと、補充用インクタンクに収納された補充用インクと、補充用インクタンクと接続する弁機構からなり、インクタンクを有する筆記具にインクを補充可能な補充具において、補充時に前記弁機構を開放することにより前記補充用インクタンクに収容された前記補充用インクが外部に流通することで、筆記具のインクタンクに前記補充用インクが補充可能であることを特徴とする補充具である。
また、弁機構は、弁部材と弾性体を収容する本体と、補充用インクタンクと本体に接続する接続体と、弁部材を押圧して本体内部に当接する弾性体と、補充用インクタンクと外部との流通を開閉する弁部材からなり、前記弁部材の外周面には本体と当接する傾斜部と複数のインク流通溝が形成されていることを特徴とすることが望ましい。
また、補充用インクタンクは可撓性材料で形成されたことを特徴とすることが望ましい。
また、補充用インクタンクが、弁機構と脱着可能なことを特徴とすることが望ましい。
さらに上記記載の補充具と、前記補充具でインクを補充可能なインクタンクを有する筆記具とを備えた筆記具セットであることが望ましい。補充具と筆記具との接続時に、筆記具の弁機構と補充具の弁機構とが接触して各々の弁機構が開放され、補充具の補充用インクタンクと筆記具のインクタンクとが連通すると同時に、補充具の内壁と、筆記具の外周部とが密接することで、外部と前記連通流路とは遮断されるので、補充具と筆記具との接続を中は、補充具と筆記具の各々の他の弁機構が閉じられることで残インクが漏れ出すことはない。

以上により、筆記具へのインク補充において、簡便な操作で補充用インクを補充して補充することができるとともに、補充時に筆記具や補充具からのインクの噴出しや漏れ出し等の危険性を低減することが可能となる。

本発明の実施形態における補充具の全体図である。 本発明の実施形態における補充具の本体の部品図である。 本発明の実施形態における補充具の弁部材の部品図である。 本発明の実施形態における補充具の接続体の部品図である。 本発明の実施形態における補充具で補充可能な筆記具の全体図である。 本発明の実施形態における補充具と筆記具のインク補充時の動作図である。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を示す。ただし、これに限られるものではない。
なお、本明細書中において、インクタンク内にインクを入れる作業については、インクを送りこむ作業を「充填」、インクが消耗した際に再度インクを入れる作業を「補充」と呼ぶ。また、補充時でのインク補充具と筆記具とが接続した状態におけるインク補充具側を「前方」、筆記具側を「後方」と呼ぶ。

図１は、本発明における補充具の外観を示す全体図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｄ）は斜視図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図（図１（ｂ）の縦断面図）である。補充具は、弁部材２と弾性体３を内部に収容した本体１が接続体４を介して補充用インク６を保持した補充用インクタンク５に接続されている。弁部材２は軸方向に移動可能であることでインク流路の弁としての機能を持ち、一端は本体１の内面と当接し他端は弾性体３に当接される。一端は弁部材２に当接している弾性体３は、他端は接続体４に当接されている。弾性体３は常時圧縮された状態であり、弁部材２を本体１に当接し保持することで、補充作業の無い未使用時には弁機構が閉鎖され密封状態であるため、補充用インク６の漏出や揮発を防ぐことができる。

補充用インク６を保持する補充用インクタンク５は、接続体４のうち、本体１と接続されていない他端側に接続されている。補充用インクタンク５の材料は補充用インク６を保持封入可能であればよく、例えばＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、塩化ビニル、ＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合樹脂）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合合成樹脂）のような樹脂材料や、ステンレス、鉄、真鍮、銅、アルミなどの金属材料を適宜使用し、ブロー成形、真空成形、射出成形などの樹脂成形法や、切削加工、絞り成形、プレス成形などの金属加工法のひとつ、もしくは複数を組み合わせて形成したものでもよい。望ましくは、補充用インク６の減少に伴い内容積が可変となる可撓性であり、樹脂フィルムや金属箔などの薄膜材料を接着、溶着、縫合などにより密閉袋状にしたものが挙げられる。

補充用インク６は、水、アルコール溶媒、炭化水素溶媒、芳香族溶媒、脂肪族溶媒などの溶媒中に、染料もしくは顔料の少なくともいずれかが溶解、分散されて着色されている低粘度の液体であることが望ましい。例えば、ジョンクリル６１Ｊ（ジョンソン（株）社製）、酸化チタン、赤２０２号、水を適宜配合されたインクが挙げられる。また、補充後の筆記具において長期保存性や最善の筆記性能を得るため、補充対象の筆記具の筆記用インクと同種のインクであることが望ましい。

図２は補充具の本体１の部品図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の縦断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）右側面図、図２（ｄ）は斜視図である。本体１は、略円筒形状からなる胴部１１と、胴部１１の前方端面には接続体４と接着する接着面１６と、胴部１１の内部には軸方向に貫通した流路が形成されている。前記貫通した流路は複数の円筒形状で構成され、前方から、弁部材２と弾性体３が収容可能な収容部１２、未使用時において弁部材２が当接しインク補充時には弁部材２が離間しインク補充が可能となる弁座１３、供給口１３の後方端面には補充対象の筆記具が当接する接触面１４、補充対象の筆記具が挿入可能な挿入口１５が形成されている。

図３は補充具の弁部材２の部品図であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の右側面図、図３（ｃ）は斜視図である。弁部材２は複数の略円筒形状を組み合わされた形状で構成され前方から突出部２１、突出部２１を拡径した胴体部２２、胴体部２２を拡径した外周部２３からなる。突出部２１の前端面２４はインク補充時には接続体４の弾性体受け４１と当接し、弁部材２のストッパーの役割を果たす。なお、突出部２１は接続体４の弾性体受け４１に形成してもよい。また突出部２１の軸方向長さを変化させることで単位時間当たりのインク補充量を調整することができる。胴体部２２は弾性体３が径方向から外れてしまわないようにすることと、コイル状で形成した場合の弾発方向の撓みをガイドする役割を果たす。胴体部２２の外径は弾性体のコイル内径より０．１ｍｍ程度小さく形成することが望ましい。外周部２３は前方側端面には弾性体３の一端を当接する弾性体受け２５と、後方に向かって縮径する傾斜面２６、外周面には径方向に対し矩形のインク流通溝２７が形成されている。傾斜面２６は本体１の弁座１３と線状又は面状で接触可能に形成することで未使用時でのインクの噴出しや漏れ出し等を防ぐことができる。インク流通溝２７の形成は、インク補充時において単位時間あたりのインク補充量を増やすことと補充用インクと筆記具内に残留している空気とが容易に置換可能となることで安定して筆記具にインクを補充するためである。溝の配置は径方向に対し複数の等間隔で形成されることが望ましい。溝の本数は図３においては４本だが、２本以上であれば特に本数は限定されない。また、弾性体受け２５が弾性体３を押圧可能であれば溝の形状は矩形に限定されない。

図４は補充具の接続体４の部品図であり、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の縦断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）の右側面図、図４（ｄ）は斜視図である。接続体４は円筒部４２と円筒部４２の後方に突出した弾性体受け４１からなる。円筒部４２内部の一端は接続部４３が形成され補充用インクタンク５と接続可能となる。接続部４３と補充用インクタンク５との接続方法は、補充用インクタンク５を容易に交換可能とするため螺合によるネジ式が望ましいが、接着、圧入、嵌合等でもよい。円筒部４２の他端は本体１の接着面１６と接着する接着面４４と、接着面４１から後方に突出することで本体１との接着時における互いに軸心を合わせることを容易とした弾性体受け４１が形成されている。弾性体受け４１は弾性体３の弾性体受け２５と当接している端部とは他端側を当接する。弾性体受け４１には接続部４３まで貫通した複数のインク流通孔４５が形成されている。インク流通孔４５は補充用インクタンク５と本体１とのインクを流通させるため複数で等間隔に配置されている。なお、弾性体の保持に影響が無ければ特に本数や面積に限定されない。本体１との接合については、接着面４４と本体１の接着面１６との接着、弾性体受け４１と本体１の収容部１２との圧入等、本体１と接続体４との軸心を略一致させることができれば、接合方法は上記に限定されない。

本体１、弁部材２、接続体４を形成する材料についてはＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、塩化ビニル、ＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合樹脂）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合合成樹脂）のような樹脂材料や、ステンレス、鉄、真鍮、銅、アルミなどの金属材料のひとつ、もしくは複数の組み合わせで構成され、射出成形、切削加工などの加工法や、切削加工、プレス成形、鋳造、鍛造などの加工法により形成することができる。

弾性体３（図示しない）は、前記本体１の収容部１２に配設され、前記接続体４と前記弁部材２との間で狭持されて、前記弁部材２を、前記本体１の弁座１３に押圧可能であれば良い。弾性体３の材料は金属であれば補充用インク６に対して耐腐食性に優れたステンレスでできたコイルスプリングが好ましいが、他種の金属材料や、樹脂材料、炭素材料などでできたスプリングでも良く、ゴムやエラストマーなどのゴム弾性材料からなるものでも良い。

図５は本発明における補充具での補充が可能な筆記具であり、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の縦断面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）の筆記部の拡大図、図５（ｄ）はペン芯を後方に押圧した際の筆記部の拡大図である。補充の対象となる筆記具は、少なくともインクタンクを含む後軸１０１と、後軸１０１に収納された筆記用インク１０２と、両端が略半球形状に研磨された筆記部１０３と、筆記部１０３に筆記用インク１０２を供給する弁機構と、前記弁機構と筆記部１０３とを後軸１０１に固定する先軸１０４とからなる。

前記弁機構は、中心に円形の穴が形成された弁座１０５と、未筆記時は弁座１０５と当接して筆記流路を開閉し弁座１０５の穴径より小さな径から後方につれて拡径し、弁座１０５の穴径より大きな径で形成されたテーパー面を有する円筒形の弁棒１０６と、弁棒１０６の後方に配設し弁棒１０６を弁座１０５に押圧するバネ１０７と、バネ１０７を保持しながら弁座１０５と嵌合して弁棒１０６とバネ１０７を収容するバネ受け１０８からなる。バネ１０７は、弁捧１０６とともに弁座１０５とバネ受け１０８とで狭持され、継続的に弁棒１０６を弁座１０５に押し付け可能なものであれば良く、例えばステンレスでできたコイルスプリングが好ましいが、他種の金属材料や、樹脂材料、炭素材料でできたスプリングや、エラストマー、ゴムなどの弾性材料で形成してもよい。

未筆記時では弁捧１０６の後方にあるバネ１０７の弾発力でテーパー面が弁座１０５の穴に押し付けられて当接することで、インク流路が閉じられている。筆記時は筆記部１０３にバネ１０７の弾発力以上の筆記荷重をかけることで、筆記部１０３の後方への移動に伴いバネ１０７が撓むので弁捧１０６が後退し、弁座１０５と弁捧１０６が離間することで、筆記流路が開放されて、後軸１０１に収納された筆記用インク１０２は、筆記流路を介して筆記部１０３に到達し、筆記が可能となるものである。また、筆記終了時は筆記部１０３が筆記面から離れるので、バネ１０７の弾発力で弁捧１０６は弁座１０５に押し付けられ、インク流路は再度閉じられる。

後軸１０１は、筆記時の把持部であるとともに、内部にインクタンクが配されており、前方側の一端が開放され、後方は密封された円筒形状であり、前方の軸外周には、先軸１０４と螺合可能となるネジが形成されている。後軸１０１は射出成形、ブロー成形、真空成形、圧空成形などの樹脂成形法や、切削加工、絞り成形、プレス成形などの金属加工法により形成することができる。特にＰＰ（ポリプロピレン）とＰＥ（ポリエチレン）との混合材料をインジェクションブロー成形法で加工したものが望ましい。

先軸１０４は、複数の外径を持つ円筒形を組み合わされ、内部は前後に連通した穴が開けられている。先軸１０４の一端は、筆記部１０３が挿入され、筆記部１０３を軸方向に移動可能にするとともに、自重で筆記具から落下しないように保持している。他端は後軸１０１の前方のネジと螺合可能なネジを形成している。

筆記インクを後軸１０１内部のインクタンクに補充後、弁機構を後軸１０１の開口部に挿入し、先軸１０４のネジと軸のネジとの螺合によって固定したのちに、筆記部を挿入することで、補充具でインク補充可能な筆記具を得る。

図６は補充具による筆記具への補充時の動作断面図であり、図６（ａ）は補充具接続前、
図６（ｂ）は補給具の接続開始時、図６（ｃ）は補充具接続完了時である。筆記具の筆記用インク１０２が消耗した場合に、補充具を用いて適宜インクを補充することが可能である。

筆記用インクの補充方法を説明する。
第１に、筆記具の筆記部１０３側を略上向きにして保持する。（図６（ａ）参照）
第２に、補充用インク６を含んだ補充用インクタンク５が接続された補充具を筆記具に挿入することで、筆記具の筆記部１０３と補充具の弁部材２とが接触し（図６（ｂ）参照）、互いに移動すること（弁座１３と弁部材２、弁座１０５と弁棒１０６が離間する）で、各々の弁機構が開放され、補充用インクタンク５と後軸１０１のインクタンクとが連通する。同時に補充具の挿入口１５の内壁と先軸１０４の外周が密接することで、補充中にインクが漏れ出すことはない。（図６（ｃ）参照）
第３に、補充具と筆記具との接続を解除すると、同時に補充具と筆記具の各々の弁機構は閉じられることで、残インクがあった場合も漏れ出すことはない。（図６（ａ）参照）

本発明は、フェルトペン、サインペン、マーカーなどと呼ばれる筆記具のうち、インクタンクから筆記部に至るインク流路に弁を配置し、弁の開閉でインク吐出を規制可能な弁機構を設けられた筆記具へのインク補充において、簡便な操作で補充用インクを補充して補充することができるとともに、補充時に筆記具や補充具からのインクの噴出しや漏れ出し等の危険性を低減することが可能となる産業上に有益な発明である。

１ 本体
２ 弁部材
３ 弾性体
４ 接続体
５ 補充用インクタンク
６ 補充用インク
１１ 胴部
１２ 収容部
１３ 弁座
１４ 接触面
１５ 挿入口
１６ 接着面
２１ 突出部
２２ 胴体部
２３ 外周部
２４ 前端面
２５ 弾性体受け
２６ 傾斜面
２７ インク流通溝
４１ 弾性体受け
４２ 円筒部
４３ 接続部
４４ 接着面
４５ インク流通孔
１０１ 後軸
１０２ 筆記用インク
１０３ 筆記部
１０４ 先軸
１０５ 弁座
１０６ 弁棒
１０７ バネ
１０８ バネ受け

Claims (4)

1. 少なくとも補充用インクタンクと、補充用インクタンクに収納された補充用インクと、補充用インクタンクと接続する弁機構からなり、インクタンクを有する筆記具にインクを補充可能な補充具において、補充時に前記弁機構を開放することにより前記補充用インクタンクに収容された前記補充用インクが外部に流通することで、筆記具のインクタンクに前記補充用インクが補充可能であり、前記弁機構は、弁部材と弾性体を収容する本体と、補充用インクタンクと本体に接続する接続体と、弁部材を押圧して本体内部に当接する弾性体と、補充用インクタンクと外部との流通を開閉する弁部材からなり、前記弁部材の外周面には本体と当接する傾斜部と複数のインク流通溝が形成されていることを特徴とする補充具。
2. 補充用インクタンクは可撓性材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載の補充具。
3. 補充用インクタンクが、弁機構と脱着可能なことを特徴とする請求項１又は２記載の補充具。
4. 請求項１乃至３いずれか１項記載の補充具と、前記補充具でインクを補充可能なインクタンクを有する筆記具とを備えた筆記具セット。
   

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