JP6389649B2 - 筆記具 - Google Patents

Description

本発明は、ノック操作時にインクタンク内を減圧にすることができ、使用時にペン先からのインクの漏れ出しを防止したボールペン、マーキングペンなどに好適な筆記具に関する。

一般的に、ディスプレイ性に優れ、インク残量が分かりやすい、インク容器などの筆記具本体にインクと該インクの後端部に充填したフォロワ（追従体）という形態となる筆記具は、インクの直流を防ぐために、ボールペンチップや微小に可動するバルブ方式を付与している構造となるものが数多く採用されている。

前者のようなボールペンチップを用いてインクの直流を防いでいる筆記具は、落下等によりチップが破壊されたことを想定して、チップが破壊した時でも直流しにくようにインクを設計している場合が多く、インク設計の幅が狭いものである。
また、後者で採用するバルブ方式の筆記具では、筆記時にガタがあるため、書き味が悪く、バルブを開いている時間によって、インク流量が変わってしまうため、文字書きと直線書きでの描線濃度に差が出やすいという問題があった。

このような問題の解決を試みようとした筆記具として、例えば、
１） バルブ式の筆記具において、ポンピング感等の違和感を生じることなくスムーズな開弁操作を可能して、かつ、閉弁のためのスプリング力が十分でインキの漏れやボタオチを確実に防止できる筆記具を提供するために、ペン芯が一定のストロ−ク以上後退動作しかつ特定の抵抗荷重以上の押圧力が加わったときに開弁してインク収容部内のインクをペン芯に向けて流通させる弁機構を有するバルブ式の筆記具であって、バルブが開弁するまでのストロークの間、ペン芯の後退動作に応じてペン芯の押圧に対する抵抗荷重を増加させていく弾性部材からなるダミーポンピング部を軸筒先端部に設けた構造の筆記具（例えば、特許文献１参照）、
２） 内部に液体を収容し、該液体を吐出する吐出手段と接続され、吐出手段を通じて内容液体が消費されるに伴って消費された内容液体の体積に見合う空気を内部に取り込む空気流通手段を設けた液体吐出具の液体貯蔵容器において、前記空気流通手段として、常温で固体のオルガノポリシロキサンからなる空気交換壁を配置すると共に、前記容器の内外の連通に要する最小距離が１．０μｍ以上０．２ｍｍ以下であることを特徴とする液体吐出具の液体貯蔵容器（例えば、特許文献２参照）、

３） 自由状態でインキを収容するインキタンク内と連通する、インキ消費に伴うインキタンク内のインキの体積変化に応じてインキタンク内圧を維持すべく外気を取り込むための空気流通路を形成してなる筆記具において、前記空気流通路に、接触する壁部材との接触角θが０＜θ≦９０°で、且つ表面張力αが１０ｄｙｎ／ｃｍ≦α≦７３ｄｙｎ／ｃｍ（２０℃）である粘性流体による粘性流体層を配置し、前記インキの体積変化に係るインキタンク内圧の減少に伴って一時的に前記粘性流体層に空気流通孔を形成することを特徴とした筆記具（例えば、特許文献３参照）、
４） インキを流動的に直接収容し且つ後端を開口させた内筒と、この内筒との間に空気交換手段を介して外部と流通する所要の断面積の空間が確保されるように該内筒を同軸遊嵌状に内設し且つ後端を閉鎖させた外筒と、この外筒と前記内筒との前端開口に備えるペン先とを有し、内筒内空間のインキの界面から連ねた状態で該内筒内空間の後端開口を介して連絡する外筒内の前記空間の後部側に、ペン先に掛かるインキの流動圧を一定圧に制御するバランス液体を流動的に収容してなる事を特徴とする筆記具（例えば、特許文献４参照）、
５） インキ収容室に生インキ状態で収容したインキをペン先に供給するようにした筆記具であって、インキ収容室がインキの消費につれて容積減少するように、インキ収容室を形成する壁部に可動壁部を設けたものにおいて、前記可動壁部を前記インキ収容室との区画壁部に有するとともに弾性壁部と毛細管力による液膜形成壁部とを外界との区画壁部に有する空気室を設けたことを特徴とする筆記具（例えば、特許文献５参照）、などが知られている。

これらの特許文献１〜５に記載の各筆記具は、従来の構造のものよりは改良されて、その性能は向上しているが、未だインク直流現象・逆流現象に対して不十分であり、特に、筆記具保管時に筆記具本体となるインクタンク内の圧力が高くなった場合に、使用時（キャップ体を筆記具本体から取り外した際）に、ペン先からのインクの漏れ出し（インクのドバ落ち）に対しては不十分なものであった。
特に、本発明の近接技術を開示している上記特許文献５では、内圧変化対応のための弾性膜体を付与しているが、この弾性膜体に反力（戻る力）が無い場合、透過による加圧分を抑えることが出来なく、また、外気圧が大気圧分よりも低くなった場合、内圧は加圧状態になり、外気圧の低下が大気圧以内であっても、その後加温されると、内圧は加圧状態となってしまうものであり、更に、弾性膜体に反力を付与すると、温度変化により、体積が増加した場合、反力分加圧状態になってしまい、当該弾性膜体では、内圧変化には未だ十分に対応してないため、使用時にインクの漏れ出しを生じる場合があるなどの課題がある。

特開２００８−２６５２０３号公報（特許請求の範囲、図面等） 特開２００１−９６９６９号公報（特許請求の範囲、図面等） 特開２００１−１０２８０号公報（特許請求の範囲、図面等） 特開平１１−９９７９０号公報（特許請求の範囲、図面等） 特開平０７−１９５８９１号公報（特許請求の範囲、図面等）

本発明は、上記従来技術の課題に鑑み、これを解消しようとするものであり、ペン先に掛かるインクの流動圧を一定圧に制御して、インク直流現象・逆流現象を防止すると共に、ノック操作時に筆記具本体となるインクタンク内の圧力が高くなったとしても、インクタンク内を減圧にすることができ、ノック操作時にペン先からのインクの漏れ出しを防止した筆記具を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記従来の課題等を解決するために、鋭意検討した結果、インクタンク前部にペン先を装着し、インクタンク内に収容したインクと、該インクの後部には追従体が充填された状態で、追従体の後部側に設けられる空間部に特定の構造体を配置すると共に、ペン先に筆圧がかかると筆記部の弁を開放し、かつ、ノックした際、インクタンク内を減圧する構成とすることなどにより、上記目的の筆記具が得られることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。

すなわち、本発明は、次の（１）〜（４）に存する。
（１） インクタンク前部にペン先を装着し、インクタンク内に収容したインクと、該インクの後部には追従体が充填された状態で、追従体の後部側に設けられる空間部に液体を含侵させることにより毛管力を付与した毛管多孔体を配置すると共に、ペン先に筆圧がかかると筆記部の弁を開放し、かつ、ノックした際、インクタンク内を減圧することを特徴とする筆記具。
（２） 初期は開放状態であることを特徴とする上記（１）に記載の筆記具。
（３） インクが剪断減粘性を有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の筆記具。
（４） 複式筆記具であることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか一つに記載の筆記具。

本発明によれば、ペン先に掛かるインクの流動圧を一定圧に制御して、インク直流現象・逆流現象を防止すると共に、ノック操作時にインクタンク内を減圧に維持することができ、ペン先からのインクの漏れ出しを防止したノック式のボールペン、マーキングペンなどに好適な筆記具が提供される。

（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態の一例を示す複式筆記具に適用したものであり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は右側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１の複式筆記具の動作状態を示す部分拡大縦断面図であり、（ａ）はノック前の状態を示す部分拡大断面図、（ｂ）ノック途中の状態を示す部分拡大断面図斜視図、（ｃ）ノック後の状態を示す部分拡大断面図である。 図１の筆記具のインクタンクとして用いるリフィールの図面であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は縦断面図、（ｄ）はペン先の部分拡大縦断面図である。 図１の筆記具に用いる摺動パイプの図面であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は縦断面図である。 本発明の実施形態の他例を示す筆記具であり、（ａ）はノック前の状態を示す正面図、（ｂ）はその縦断面図、（ｃ）は要部を示す部分拡大縦断面図である。 （ａ）は図５のノック後の状態を示す正面図、（ｂ）はその縦断面図、（ｃ）は要部を示す部分拡大縦断面図である。

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〜図４は、本発明の筆記具を複式筆記具に適用した実施形態を示すものであり、図１（ａ）は、複式筆記具の全体の縦断面図、（ｂ）はその右側面図、図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図１の複式筆記具のノック前、ノック途中、ノック後の状態を示す各部分拡大断面図、図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれインクタンクとして用いるリフィールの正面図、背面図、縦断面図、ペン先の部分拡大縦断面図、図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ摺動パイプの斜視図、正面図、縦断面図である。

本実施形態の筆記具Ａは、軸筒１０内に、インクタンクとなるリフィールの前部にペン先などが装着された筆記体、例えば、３本の筆記体を選択的にノックできる複式筆記具に係るものである。
この筆記体の少なくとも一つは、図１（ａ）、（ｂ）及び図３に示すように、インクタンクとなるリフィール２０の前部にペン先３０を装着し、インクタンク２０内に収容したインク２５と、該インク２５の後部には追従体２６が充填された状態で、追従体２６の後部側に設けられる空間部２７に液体を含侵させることにより毛管力を付与した毛管多孔体５０を配置すると共に、ペン先３０に筆圧がかかると筆記部３２の弁３４を開放し、かつ、ノックした際、インクタンクとなるリフィール２０内を減圧することを特徴とするものである。

軸筒１０は、先細りとなった前軸部１１と、後軸部１２とを有し、前軸部１１と後軸部１２とは螺合により相互に連結自在となっている。また、前軸部１１の先端部分には、ペン先が出没自在となる先端口１３が設けられている。
また、後軸部１２の後端内には、筆記体が摺動パイプ６０を介して繰り出しボタン１５のノック操作によって繰り出すスプリング部材１６ａを有する繰り出し機構１６が設けられている。この繰り出し機構１６は、周知のものを各種用いることができる。符号１７は、クリップである。

リフィール２０としては、収容するインクに含有される原材料の経時的な悪影響を受けないものが好ましく、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂や、アルミニウム等の金属などの視認性、または、非視認性の材料を用いて構成することができる。本実施形態では、インクタンクとなるリフィール２０は、ポリプロピレン（ＰＰ）を使用して円筒状に成形されている。

ペン先３０は、先軸３１を有し、該先軸３１内に筆記部３２を有する弁棒３３を備え、リフィール２０の先端開口部２１内に取り付けられた継手部材２２を介して固着される構造となっている。継手部材２２は、先端が先細りの先端口２３を有し、該継手部材２２内部には弁棒３３の後端部を装着したインク流通孔を有する装着部材２４を有し、該装着部材２４の先端となる弁棒３３の後端凹部に設けたスプリング部材２４ａにより常に先端方向に付勢され、先軸先端口３１aと弁棒３３の弁座受部３３ａとより構成されるインク流出口となる弁３４は閉鎖状態となっている。ペン先３０に筆圧がかかると筆記部３２の弁棒３３が後端側に後退することにより弁３４が開放され、インクタンクとなるリフィール２０に充填したインク２５が継手部材２２内のインク流通孔を有する装着部材２４を介して筆記部３２へ供給される構成となっている。

インクタンクとなるリフィール２０に収容するインク２５としては、水性インク、油性インク、ゲルインク、修正液など特に限定されるものでない。好ましくは、剪断減粘性を有するゲルインクであることが好ましい。本発明では、粘度の低い剪断減粘性を有するインクを用いてもインク直流現象を防止することができる筆記具となるからである。
用いるインク組成としては、その用途（水性インク、油性インク、ゲルインク、修正液等）、筆記具種（マーキングペン、修正ペンなど）に応じて顔料（樹脂顔料含む）、染料などの着色剤、主溶剤、樹脂、増粘剤及び筆記具用のインクに含有される任意成分などを用いることができる。

リフィール２０に充填したインク２５の後部には、筆記時にインクの消費に伴って追従するフォロワ（追従体）２６が設けられ、その後方側は空気室となる空間部２７となっている。
フォロワ（追従体）２６としては、インクに使用する溶剤に対して低透過性、低拡散性となるものが好ましく、そのベースとしては不揮発性や難揮発性の流動体、具体的には、ポリブテンや流動パラフィン、鉱油、プロセスオイルなどを使用することができる。
これらの物質の粘度が低い場合には、増粘剤やゲル化剤を用いることが好ましい。具体的には、金属セッケン類、ベントナイト類、脂肪酸アマイド類、水添ヒマシ油類、酸化チタンやシリカやアルミナ等を含む金属微粒子類、セルロース類、エラストマー類等が挙げられる。本実施形態では、フォロワ（追従体）２６は鉱油と増粘剤により構成されている。

この筆記具Ａでは、リフィール２０の後端側にインクの直流を抑制する機能を有する摺動パイプ６０が取り付けられると共に、該摺動パイプ６０内にはペン先３０に筆圧がかかると筆記部３２の弁３４を開放し、かつ、ノックした際、インクタンクとなるリフィール２０内を減圧する減圧部材となる毛管多孔体５０を備えている。
上記摺動パイプ６０の後端側の開口部にはノック操作によって繰り出す繰り出し機構１６の繰り出しボタン１５の先端部材１５ａが嵌合されてノック操作に連動できる構造となっている。

摺動パイプ６０は、図２、図３及び図４に示すように、略筒状体に形成されており、その内部には先端側から後端側にかけて連通孔６１が形成されると共に、後端側に該連通孔６１に連通する毛管多孔体５０を収納する大径の筒状収納部６２とが形成されている。
また、摺動パイプ６０の先端側の先端口部６３は、リフィール２０の後端口２０ａに嵌合により連結され、後端側の筒状収納部６２の後端口６２ａには繰り出しボタン１５の先端部材１５ａが嵌合により連結されている。上記摺動パイプ６０の先端口部６３の後方側には、外周面にＯリング７０を固着するための凹状部６４が設けられると共に、摺動パイプ６０の中央部付近にもＯリング７１を固着するための凹状部６５が設けられている。更に、摺動パイプ６０の凹状部６４の後方側となる外周面には、内部の連通孔６１に通気する通気孔６６が貫通しており、また、摺動パイプ６０の筒状収納部６２の外周にも筒状収納部６２内に通気する通気孔６７，６７が貫通している。この摺動パイプ６０及びリフィール２０の後方側は、軸筒１０内に取り付けられる円筒部材８０内を摺動自在に配置される構造となっている。

上記摺動パイプ６０の筒状収納部６２に収納される毛管多孔体５０は、毛管力が付与された多孔体から構成されるものであれば、特に限定されず、例えば、繊維束、焼結体、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、スポンジ等の発泡材などから選択される多孔体に、鉱油、プロセスオイル、シリコンオイル、イオン性液体などの液体を含浸させたものを挙げることができる。好ましくは、揮発防止の点から、蒸気圧の低いプロセスオイルなどから構成されるものが望ましい。
この毛管多孔体５０により、ペン先３０に筆圧がかかると筆記部の弁３４を開放し、かつ、ノックした際、インクタンク内を減圧するものであり、インクが排出されると空気を取り込むため、筆記は可能であり、筆記を止めた場合は、空間部の減圧状態を保持することが可能となり、インクの直流を防止するものとなる。

本実施形態の筆記具Ａの作用機構を図２（ａ）〜（ｃ）に基づいて、更に詳述する。図２（ａ）〜（ｃ）は、複式筆記具Ａのノック前、ノック途中、ノック後の状態を示す各部分拡大断面図である。ノック前となる初期状態はシールしていないため、すなわち、図２（ａ）に示すように、リフィール２０内は、摺動パイプ６０の連通孔６１、通気孔６６を通じて外気と連通しているので、保管時は内圧変化しない状態となっている。
次に、繰り出しボタン１５によりノックすると、図２（ｂ）に示すように、摺動パイプ６０が前方へ摺動することにより、摺動パイプ６０の後端側のＯリング７１が円筒部材８０と接触し、シールを開始し、前方側のＯリング７０も前方側に摺動し、追従体（フォロア）２６と毛管多孔体５０の間の空間２７を遮断し、更にノックを進めると、図２（ｃ）に示すように、前方のＯリング７０が動いた分だけ空間が膨張し（符号２７ａ）、減圧となる。この減圧分をヘッドバルブとなる毛管多孔体５０が維持することで、空間内が減圧に保たれ、インク２５の直流を防ぐ構造となっている。
なお、上記ノック後は、ペン先３０が前軸部１１の先端口１３から出て、ペン先３０に筆圧がかかると筆記部３２の弁３４を開放し筆記に供されるものとなる。

このように構成される本実施形態の筆記具Ａでは、ノック操作によるインクタンク２０内を減圧にすることができ、使用時にペン先３０からのインクの漏れ出しを防止することができ、しかも、通常の筆記では毛管多孔体５０の作用により、ペン先に掛かるインクの流動圧を一定圧に制御して、インク直流現象・逆流現象を防止することができる。

上記実施形態では、３本の筆記体を備えた複式筆記具の内の、１つを本発明で構成したが、全て本発明で構成しても良く、また、他の２本を従来のボールペン用のリフィールからなる筆記体、シャープペンシル用のリフィールからなる筆記体などで構成しても良いものである。

図５及び図６は、本発明の筆記具の他の実施形態を示すものであり、軸筒１０内に、インクタンクとなるリフィールの前部にペン先などが装着された筆記体が１本（単独）となるノック式の筆記具の実施形態を示すものであり、図５（ａ）〜（ｃ）は、ノック前の筆記具の正面図、縦断面図、部分拡大断面図であり、図６（ａ）〜（ｃ）は、ノック後の筆記具の正面図、縦断面図、部分拡大断面図である。なお、上記図１〜図４の複式筆記具Ａと同様の構成は、同一符号を示してその説明を省略する。

この実施形態の筆記具Ｂでは、円筒部材８０と後軸部１２との間に後述するスプリング部材９３の前方側を支持するスプリング支持部材１８を有し、ノック機構９０が既知となるノック部材９１、連動部材９２及び復帰用のスプリング部材９３などにより構成されている。
本実施形態の筆記具Ｂの作用機構を上記筆記具Ａ〔図２（ａ）〜（ｃ）〕と同様に、ノック前となる初期状態は、図５（ｃ）に示すように、リフィール２０内は、摺動パイプ６０の連通孔６１、通気孔６６を通じて外気と連通しているので、保管時等は内圧変化しない状態となっている。次に、ノック部材９１によりノックすると、連動部材９２により、摺動パイプ６０が前方へ摺動することにより、摺動パイプ６０の後端側のＯリング７１が円筒部材８０と接触し、シールを開始し、前方側のＯリング７０も前方側に摺動し、追従体（フォロア）２６と毛管多孔体５０の間の空間２７を遮断し、更にノックを進めると、図６（ｃ）に示すように、前方のＯリング７０が動いた分だけ空間が膨張し（符号２７ａ）、減圧となる。この減圧分をヘッドバルブとなる毛管多孔体５０が維持することで、空間内が減圧に保たれ、インク２５の直流を防ぐ構造となっている。なお、上記ノック後は、ペン先３０が前軸部１１の先端口１３から出て、ペン先３０に筆圧がかかると筆記部３２の弁を開放し筆記に供されるものとなる。
このように構成される本実施形態の筆記具Ｂは、上記複式筆記具Ａと同様に、ノック操作によるインクタンク２０内を減圧にすることができ、使用時にペン先３０からのインクの漏れ出しを防止することができ、しかも、通常の筆記では毛管多孔体５０の作用により、ペン先に掛かるインクの流動圧を一定圧に制御して、インク直流現象・逆流現象を防止することができる。

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、図１〜図４のリフィール２０等の繰り出し機構としては、本出願人らによる特開２０１０−７６２８１公報や特開２０１０−１１１０８３号公報に開示の繰り出し機構を採用することができ、また、図５及び図６の繰り出し機構としては、特開２０１０−３６４８３号公報に開示の繰り出し機構を採用することができる。

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４準拠〕
以下に、実施例１に用いた複式筆記具の主要部の構成を示す。
（軸筒、リフィールの各構成）
軸筒１０（前軸部、後軸部）：ＡＳ製
リフィール（インクタンク）２０：ＰＰ製、肉厚（厚さ）０．８ｍｍ、長さ１００ｍｍ、直径φ５．６ｍｍ
（ペン先の構成）
弁棒：ＰＯＭ製、先端直径φ１．０ｍｍ
（毛管多孔体５０の構成）
毛管多孔体：アクリル製繊維芯、気孔率６０％、長さ５ｍｍ、直径φ２．０ｍｍ
液体：松村石油株式会社製：バーレルプロセス油 Ｐ−２６

（インク２５、フォロア２６の組成）
インクとして、下記組成の剪断減粘性を有するインクを使用した。
溶剤：６０〜９５質量部
色材：５〜３０質量部
樹脂：１〜１０質量部
フォロアとして、松村石油株式会社製：バーレルプロセス油 Ｐ−２６を使用した。

このように構成される実施例１の複式筆記具を用いて、筆記の際は、通常通り、筆記が可能となり、また、ノックの際のインクタンクとなるリフィールの空間部が体積膨張するが、液体を含浸させた毛管多孔体により、使用時にペン先からのインクの漏れ出しがないことが確認され、ノック時のインク直流現象・逆流現象を防止した筆記具が得られることが判った。
また、図５及び図６の筆記具Ｂについても、上記実施例１の構成部品、インクに準拠して、作製して、評価を行ったところ、上記筆記具Ａと同様に、ノックの際のインクタンクとなるリフィールの空間部が体積膨張するが、液体を含浸させた毛管多孔体により、使用時にペン先からのインクの漏れ出しがないことが確認された。

本発明の筆記具では、ノック式のボールペンや、アンダーラインペン、油性マーカー、水性マーカーなどのマーキングペンなどに好適に使用することができる。

Ａ 筆記具
１０ 軸筒
２０ リフィール（インクタンク）
２５ インク
２６ フォロア（追従体）
２７ 空間部
３０ ペン先
５０ 毛管多孔体
６０ 摺動パイプ
８０ 円筒部材

Claims (4)

1. インクタンク前部にペン先を装着し、インクタンク内に収容したインクと、該インクの後部には追従体が充填された状態で、追従体の後部側に設けられる空間部に液体を含浸させることにより毛管力を付与した毛管多孔体を配置すると共に、ペン先に筆圧がかかると筆記部の弁を開放し、かつ、インクタンク内は外気と連通し、保管時は内圧変化しない状態からノックした際、インクタンク内を減圧することを特徴とする筆記具。
2. インクタンクの後端側にインクの直流を抑制する機能を有する摺動パイプが取り付けられると共に、該摺動パイプ内にはペン先に筆圧がかかると筆記部の弁を開放し、かつ、ノックした際、インクタンク内を減圧する減圧部材となる毛管多孔体を備え、摺動パイプの後端側の開口部にはノック操作によって繰り出す繰り出し機構の繰り出しボタンの先端部材が嵌合され、ノックにより、摺動パイプが前方へ摺動することにより、摺動パイプの後端側でシールを開始し、追従体（フォロア）と毛管多孔体の間の空間を遮断し、更にノックを進めると、減圧となることを特徴とする請求項１記載の筆記具。
3. インクが剪断減粘性を有することを特徴とする請求項１又は２記載の筆記具。
4. 複式筆記具であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の筆記具。

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