KR20180101422A - 열변색성 필적을 형성시키기 위한 필기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필적 농도와 경시 안정성이 우수한 필기구를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다. 잉크 수용통의 전단부에 볼펜 팁과, 내부에 필기구용 잉크 조성물을 충전한 볼펜 리필을, 축통 내에 수용하여 이루어지고, 상기 필기구용 잉크 조성물이, 적어도 열변색성 마이크로 캡슐 안료를 함유한 열변색성 잉크인 필기구이며, 상기 필기구에, 상기 필기구용 잉크 조성물의 후단에 압력을 가하는 가압 기구를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

열변색성 필적을 형성시키기 위한 필기구

본 발명은 잉크 수용통 및 잉크 수용통의 전단부에 설치된 볼펜 팁을 구비하는 볼펜 리필을 구비하고, 잉크 수용통의 내부에 충전된 필기구용 잉크 조성물에, 잉크 수용통의 후단측으로부터 압력을 가하는 가압 기구를 갖는 열변색성 필적을 형성시키기 위한 필기구에 관한 것이다.

종래부터, 열소색성 잉크를 내부에 충전한 잉크 수용통을 구비하는 볼펜 리필은 잘 알려져 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2011-153321호 공보 「가역 열변색성 수성 잉크 조성물 및 그것을 사용한 필기구」에서, 열소색성 잉크를 수용한 필기구가 개시되어 있다.

이러한 열소색성 잉크를 내부에 충전한 잉크 수용통을 구비하는 볼펜 리필을 사용하여 형성시킨 필적은, 가열함으로써, 소색시킬 수 있다. 그 때문에, 연필이나 샤프펜슬 등의 대체로서 메모 기입이나 마킹을 하기 위한 필기구로 사용하는 것이 널리 인지되고 있다.

또한, 일반적으로, 필기구에 있어서는, 필적의 시인성을 좋게 하기 위해 필적 농도를 높게 하는 것이 바람직하다. 또한, 메모 기입 등을 한 용지를 모노크롬 복사기 등으로 복사한 경우에 충분한 농도의 복사를 얻기 위해서라도, 필적 농도를 높게 하는 것이 바람직하다고 생각되고 있다.

일본 특허 공개 제2011-153321 공보

그러나, 마이크로 캡슐 안료를 함유한 열변색성 잉크에 있어서는, 마이크로 캡슐에 색재가 내포되기 때문에, 색재가, 마이크로 캡슐에 내포되어 있지 않은, 다른 필기구에 비하여, 높은 필적 농도가 얻어지기 어려운 경향이 있다.

필적 농도를 높게 하기 위해서는, 마이크로 캡슐 안료의 함유량을 높게 하는 것, 입경을 크게 하는 것, 마이크로 캡슐 내에 있어서의 색재의 함유량을 높게 하는 것 등이 고려된다. 그러나, 마이크로 캡슐 안료의 함유량이나 마이크로 캡슐 내에 있어서의 색재의 함유량을 지나치게 높게 하면, 경시 안정성 및 열변색성이 저하될 우려가 있었다.

특히 흑색의 열변색성 잉크는, 상기한 과제의 개선이 특히 요구되고 있었다.

또한, 단위 면적당 잉크 소비량을 증가시킴으로써, 필적 농도를 높게 하는 것도 고려된다.

그러나, 종래 알려져 있는 단위 면적당 잉크 소비량을 증가시키기 위한 이하와 같은 방법, 예를 들어 잉크 점도를 낮게 한다고 하는 방법에서는, 경시적으로 마이크로 캡슐의 분리 등, 문제를 발생시키기 쉽고, 또한 볼의 종방향의 클리어런스를 크게 하는 방법에서는, 볼펜 팁 전단으로부터의 잉크 누설이나, 볼펜 팁 내에 공기가 진입하기 쉬워진다고 하는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 필기구용 잉크 조성물 중에 있어서의 가역 열변색성 마이크로 캡슐 안료의 함유량 또는 마이크로 캡슐 내에 있어서의 색재의 함유량을 높이지 않고, 필적 농도가 높은 필적을 형성할 수 있는 필기구, 즉 필적 농도와 경시 안정성이 우수한 필기구를 얻는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 볼펜 팁 전단으로부터의 잉크 누설이나, 볼펜 팁 내로의 공기의 진입을 수반하지 않고, 단위 면적당 잉크 소비량이 많은 필기구를 얻는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 필기구는, 가역 열변색성 마이크로 캡슐 안료를 포함하여 이루어지는 필기구용 잉크 조성물이 내부에 충전된 잉크 수용통 및 잉크 수용통의 전단부에 설치된 볼펜 팁을 구비하는 볼펜 리필을 구비하고, 필기구용 잉크 조성물에 대하여, 잉크 수용통의 후단측으로부터 압력을 가하는 가압 기구를 더 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 「전」이란, 펜 끝측을 가리키고, 「후」란, 그 반대측을 가리킨다.

또한, 본 발명에 따른 필기구에 의해 형성되는 필적 농도가, 가압 기구에 의한 가압 시에 있어서, 0.7 내지 1.5인 것이 바람직하다.

또한, 상기 가압 기구에 의해 달성되는 10m당 잉크 소비량이, 비가압 시에 대하여 1.3배 이상인 것이 바람직하다.

또한, 필기구용 잉크 조성물의 잉크 점도가, 20℃, 전단 속도 3.84sec^{- 1}에 있어서 600mPaㆍs 내지 2000mPaㆍs이고, 전단 속도 384sec^{- 1}에 있어서 10mPaㆍs 내지 100mPaㆍs인 것이 바람직하다.

또한, 필기구용 잉크 조성물에 대하여 가해지는 압력이, 대기압의 1배 이상 1.5배 이하인 것이 바람직하다.

또한, 가압 기구가 작동하고 있을 때의 필적 농도가, 가압 기구가 작동하고 있지 않을 때의 필적 농도에 대하여, 1.2배 이상인 것이 바람직하다.

또한, 단위 면적당 잉크 소비량값이 0.7 내지 1.5mg/㎠인 것이 바람직하다.

또한, 볼펜 팁이, 팁 본체에, 볼 포지실을 갖는 팁 본체와, 직경 0.5mm 이하의 볼을 구비하고, 볼 포지실의 저벽의 중앙에는 잉크 유통 구멍이 형성되고, 잉크 유통 구멍으로부터는 방사상으로 연장되는 복수개의 잉크 유통 홈이 형성되어 있고, 볼 포지실의 저벽에는, 대략 원호면상의 볼 시트가 설치되어 있고, 볼 시트에 볼이, 볼의 일부를 팁 전단 에지로부터 돌출시켜 회전 가능하게 포지할 수 있도록 적재되어 있고, 볼의 종방향의 클리어런스가 15 내지 40㎛인 것이 바람직하다.

또한, 축통을 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 볼펜 리필이, 축통의 후방측으로 이동 가능하게 배치되고, 또한 축통 내에 배치한 탄발 부재에 의해, 축통의 전단측으로 가압되어 있고, 가압 기구가, 볼펜 팁의 전단부가 축통의 전단으로부터 돌출된 상태에서, 볼펜 리필을 후방으로 이동시킴으로써, 잉크 수용통의 후단부를, 축통 내에 설치한 밀폐부에 압접시켜 밀폐 공간을 형성하고, 또한 밀폐 공간을 압축하여, 필기구용 잉크 조성물에 대하여 압력을 가하는 것인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서의 필적 폭 및 필적 농도는, 필기에 의해 얻어진 필적을 ISO13660에 준하여, 필적 폭(mm)은, 반사율의 60％ 이하의 영역, 필적 농도는, 반사율의 75％ 이하의 범위 내의 평균값을 측정한 것이다. 구체적으로는, 본원 발명에 있어서의 필적 폭 및 필적 농도는, 퍼스널 화질 평가 장치(QEA(Quality Engineering Associates)사제, PIASII)를 사용하여, 필적의 15개소에 대하여 필적 폭 및 필적 농도를 측정하여, 그의 평균값을 채용하였다.

또한, 본 발명에 있어서의 10m당 잉크 소비량은, JIS 규격 S6054(20℃, 필기 각도 70도, 필기 속도 4m/min, 자공전, 필기 하중 100gf, 받침 스테인리스판)에 준하여 10m의 필기를 행한 후에 잉크 잔량을 측정하여 계산에 의해 구한 것이다. 또한, 이러한 시험을 총 5회 행하여, 그의 평균값에 의해 구해지는 것이다.

또한, 필기구용 잉크 조성물에 대하여 가해지는 압력은, 가압 전과 가압 후의 압축 공간의 체적 변화량을 측정하여 계산에 의해 측정할 수 있다. 이때, 20℃, 대기압을 1000hPa로 하여 계산을 행한다.

본 발명은 가역 열변색성 마이크로 캡슐 안료를 포함하여 이루어지는 필기구용 잉크 조성물이 내부에 충전된 잉크 수용통 및 잉크 수용통의 전단부에 설치된 볼펜 팁을 구비하는 볼펜 리필을 구비하는 필기구이며,

잉크 수용통의 내부에 충전된 필기구용 잉크 조성물에, 잉크 수용통의 후단측으로부터 압력을 가하는 가압 기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는 필기구이다.

본 발명에 따르면, 마이크로 캡슐 안료의 함유량 및 마이크로 캡슐 내에 있어서의 색재의 함유량을 높게 하지 않고, 높은 필적 농도의 필적을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 볼펜 팁 전단으로부터의 잉크 누설이나, 볼펜 팁 내로의 공기의 진입을 수반하지 않고, 단위 면적당 잉크 소비량을 증가시킬 수 있는 필기구를 얻는 것이다.

도 1은, 실시예 1의 필기구의, 볼펜 팁이 몰입된 상태(비가압 상태)를 도시하는 종단면도이다.
도 2는, 실시예 1의 필기구의, 볼펜 팁이 돌출된 상태(가압 상태)를 도시하는 종단면도이다.
도 3은, 도 1의 일부 생략된 주요부 확대 종단면도이다.
도 4는, 도 2의 일부 생략된 주요부 확대 종단면도이다.
도 5는, 실시예 2의 필기구를 도시하는 종단면도이다.
도 6은, 캡을 떼어낸 상태의, 도 5의 필기구를 도시하는 종단면도이다.
도 7은, 축통 후단부에 캡이 끼워 맞추어진 상태(가압 상태)의 필기구를 도시하는 설명도이다.
도 8은, 실시예 3의 필기구를 도시하는 종단면도이다.
도 9는, 볼펜 팁이 돌출된 상태의, 도 8의 필기구를 도시하는 종단면도이다.
도 10은, 필압이 가해진 상태(가압 상태)의, 도 8의 필기구를 도시하는 도면이다.
도 11은, 도 9에 있어서의 필기구의 가압 기구에 대한 주요부 설명도이다.

(필기구)

일 실시 형태에 있어서, 본 발명에 따른 필기구는, 가역 열변색성 마이크로 캡슐 안료를 포함하여 이루어지는 필기구용 잉크 조성물(이하, 간단하게 잉크 조성물이라고 하는 경우가 있음)이 내부에 충전된 잉크 수용통 및 잉크 수용통의 전단부에 설치된 볼펜 팁을 구비하는 볼펜 리필을 구비하는 필기구이다.

그리고, 잉크 수용통의 내부에 충전된 잉크 조성물에 잉크 수용통의 후단측으로부터 압력을 가하는 가압 기구를 더 갖고 있다.

또한, 본 발명에 따른 필기구는, 내부에 수용된 잉크 조성물이 가역 열변색성 마이크로 캡슐 안료를 포함하기 때문에, 형성되는 필적은 열변색성을 갖고 있으며, 가열 또는 냉각에 의해 변색 또는 소색된다고 하는 특징이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 필기구는 열변색성 필적을 형성시키기 위한 필기구이지만, 이하, 간단히 필기구라고 하는 경우가 있다.

본 발명의 필기구가 상기 구성을 가짐으로써, 잉크 조성물 중에 있어서의 가역 열변색성 마이크로 캡슐 안료의 함유량 또는 마이크로 캡슐 내에 있어서의 색재의 함유량을 높게 하지 않고, 높은 필적 농도의 필적을 형성할 수 있다. 또한, 볼펜 팁 전단으로부터의 잉크 누설이나, 볼펜 팁 내로의 공기의 진입을 수반하지 않고, 단위 면적당 잉크 소비량을 증가시킬 수 있다.

일 실시 형태에 있어서, 본 발명의 필기구는 축통을 더 구비할 수 있다. 이 축통 내에 볼펜 리필이 수용되는 것이어도 된다. 또한, 축통을 구비하지 않고, 볼펜 리필 그 자체가 필기구의 본체를 구성해도 된다.

또한, 잉크 수용통 및 축통은, 잉크색이나 잉크 잔량 등을 확인할 수 있기 위해, 투명, 착색 투명, 혹은 반투명한 것이 바람직하다.

(가압 기구)

가압 기구에 의해, 잉크 수용통의 후단측으로부터, 내부에 충전된 잉크 조성물에 대하여 가하는 압력은, 대기압 이상인 것이 바람직하며, 구체적으로는 대기압의 1배 이상 1.5배 이하인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 대기압을 1000hPa이라고 한 경우, 1000hPa보다 높고 1500hPa 이하인 것이 바람직하고, 1000hPa보다 높고 1200hPa 이하인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 팁 전단으로부터의 잉크 누설을 억제하면서, 잉크 소비량을 적합한 것으로 할 수 있고, 필적 품질 및 필적 농도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 필기구에 있어서는, 필기구가 갖는 가압 기구에 의해, 잉크 수용통의 후단측으로부터 잉크 조성물에 대하여 압력을 가하고 있다.

일 실시 형태에 있어서, 가압 기구는, 아르곤 가스 등의 압축 가스의 도입이나 펌핑 등에 의해, 잉크 조성물의 후단측에 존재하는 공기를 압축하고, 그 압축된 공기에 의해 발생하는 압력을 이용한다. 그 때문에, 필기에 의해 잉크 조성물이 소비되면, 압축된 가스나 공기의 체적이 증가한다. 그 결과, 압력이 저하되어 가서, 양호한 필적을 유지하지 못할 가능성이 있다.

따라서, 가압 후의 필적 농도를 충분히 높게 하여, 가압에 의한 필적 농도의 향상이 시인되기 쉽게 해 두는 것이 바람직하다. 구체적으로는 가압 후, 즉 가압 기구가 작동하고 있을 때의 필적 농도가, 가압 기구가 작동하고 있지 않을 때의 필적 농도에 대하여, 1.2배 이상인 것이 바람직하고, 1.5 내지 5.0배인 것이 보다 바람직하고, 1.5 내지 4.0배인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 필적 농도는, ISO13660에 준거하여 측정되는 것이다.

이것에 한정되는 것은 아니지만, 일 실시 형태에 있어서의 가압 기구를 이하에 설명한다.

본 실시 형태에 있어서의 필기구가 구비하는 볼펜 리필은, 축통의 후방측으로 이동 가능하게 배치되고, 또한 축통 내에 배치된 탄발 부재에 의해, 축통의 전단측으로 가압된다.

볼펜 팁의 전단부가 축통의 전단으로부터 돌출된 상태에서, 필기 등에 의한 필압에 의해, 볼펜 리필을 후방으로 이동시킴으로써, 잉크 수용통의 후단부가, 축통 내에 설치한 밀폐부에 압접되어 밀폐 공간이 형성된다. 또한, 볼펜 리필을 후방으로 이동시킴으로써, 이 밀폐 공간이 압축되고, 볼펜 리필이 구비하는 잉크 수용통에 충전되어 있는 잉크 조성물에 대하여, 잉크 수용통의 후단측으로부터 압력이 가해진다.

이러한 가압 기구를 채용한 경우, 비필기 시(필압이 가해지고 있지 않음)의 상태에서는, 비가압 상태(잉크 조성물의 후단에 압력이 가해지고 있지 않음)로 되기 때문에, 팁 전단으로부터의 잉크 누설을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 1화마다 가압이 리셋되기 때문에, 필기 시의 가압력이 안정되고, 농도 변화가 발생하기 어려운 효과를 발휘한다.

또한, 가압 기구의 그 밖의 실시 형태나, 그 상세에 대해서는, 후기하는 실시예에 있어서 상세하게 설명한다.

(볼펜 리필)

본 발명에 따른 필기구가 구비하는 볼펜 리필은, 잉크 조성물이 내부에 충전된 잉크 수용통 및 잉크 수용통의 전단부에 설치된 볼펜 팁을 구비하여 이루어진다.

본 발명에 따른 필기구에 의해 형성시킨 필적 농도는, 가압 상태, 즉 가압 기구에 의한 가압 시에, 0.7 이상 1.5 이하인 것이 바람직하다.

가압 상태에 있어서의 필적 농도를 상기 수치 범위로 함으로써, 일반적인 필기구(비열변색성)를 사용하여 형성시킨 필적 농도(1.0 이상 1.2 이하 정도)나 프린터에 의해 인자한 문자의 농도(1.5 정도)와 동일 정도의 농도로 되고, 다른 필기구와 본 발명에 따른 필기구를 병용한 경우에, 필적 농도의 차를 적게 할 수 있다.

만일, 가압이 양호하게 행해지고 있지 않은 상태에서의 필기도 가능하게 하기 위해, 비가압 상태에 있어서의 필적 농도는, 0.2 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.3 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 이때, 필적 농도의 상한은 반드시 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 0.7 미만 또는 0.6 이하로 할 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 필기구의, 가압 기구에 의한 가압 시에 달성되는 10m당 잉크 소비량은, 비가압 시의 1.3배 이상인 것이 바람직하다.

이에 의해, 필적 농도를 높게 할 수 있음과 함께, 필적 폭을 크게 할 수 있다. 또한, 볼펜 팁 전단으로부터의 잉크 누설을 억제함과 함께, 가압 전과 가압 후의 농도차에 있어서도 만족스러운 필기구로 하는 것이 가능하게 된다.

또한, 지면으로의 필기 성능(필적의 농담, 잉크 끊김), 경시 안정성을 고려하면, 가압 기구에 의한 가압 시에 달성되는 10m당 잉크 소비량은, 비가압 시의 1.5배 내지 5.0배로 하는 것이 보다 바람직하고, 1.5 내지 4.0배가 더욱 바람직하다.

또한, 가압 상태란, 가압 기구를 작동시켜, 가압 상태를 유지한 채, 필기를 개시하고 나서 10m 필기할 때까지의 상태를 나타내고, 비가압 상태란, 잉크 조성물의 후단에 압력이 가해지고 있지 않은, 대기압과 동일 압력의 상태를 나타내는 것이다.

본 발명의 가압 기구가 작동 시에 있어서의 필기구의 단위 면적당 잉크 소비량값은, 0.7 내지 1.5mg/㎠인 것이 바람직하고, 0.7 내지 1.2mg/㎠인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 상기한 양호한 필적 농도를 갖는 필적을 얻을 수 있다.

또한, 양호한 필적을 얻기 위해서는, 필적 폭으로서는, 볼 직경보다 작게 하는 것이 바람직하고, 가압 상태에서의 필적 폭으로서는, 볼 직경의 65％ 내지 95％가 바람직하고, 70％ 내지 90％가 보다 바람직하다.

(잉크 수용통)

잉크 수용통은, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 열가소성 수지로 이루어지는 성형체나, 금속 재료로 이루어지는 성형품이 사용된다. 이들 중에서도, 잉크의 저증발성, 생산성의 면에서 폴리프로필렌이 적합하게 사용된다.

또한, 가압 상태를 유지하기 위해, 에틸렌-비닐알코올 공중합체(EVOH) 등의 가스 배리어성을 갖는 재료가 적합하게 사용된다.

또한, 잉크 수용통은, 단층으로 이루어지는 것이어도 되고, 다층으로 이루어지는 것이어도 된다.

(필기구용 잉크 조성물)

본 발명에 있어서, 잉크 수용통에 충전되는 잉크 조성물은, 유성이어도 되고, 수성이어도 된다. 또한, 잉크 조성물은 전단 감점성을 갖는 것을 사용할 수도 있다.

잉크 조성물의 잉크 점도는, 20℃, 전단 속도 3.84sec^{- 1}에 있어서 600mPaㆍs 내지 2000mPaㆍs, 전단 속도 384sec^{- 1}에 있어서 10mPaㆍs 내지 100mPaㆍs인 것이 바람직하다. 이러한 잉크 점도로 함으로써, 상기한 바와 같은 적합한 잉크 소비량을 얻기 쉽고, 또한 가압한 상태에 있어서의 팁 전단부로부터의 잉크 누설을 억제할 수 있다.

잉크 점도는, 20℃, 전단 속도 3.84sec^{- 1}에 있어서 1000 내지 1500mPaㆍs, 전단 속도 384sec^{- 1}에 있어서 30mPaㆍs 내지 80mPaㆍs인 것이 보다 바람직하다.

잉크 조성물은, 후기하는 실시예 2에 나타나는 바와 같이, 펜 끝 돌출 상태라도, 가압 기구가 작동하지 않는 실시 형태로 하는 것도 가능하다.

가압에 의해, 보다 효과적으로, 잉크 유출량의 증가 및 필적 농도를 향상시킬 수 있기 때문에, 잉크 조성물은 수성인 것이 바람직하고, 특히, 전단 감점성을 갖는 수성 잉크 조성물인 것이 바람직하다.

또한, 잉크 조성물은, 가역 열변색성 마이크로 캡슐 안료를 포함하여 이루어지는 가역 열변색성 잉크인 것이 바람직하다.

가역 열변색성 잉크는, 발색 상태로부터 가열에 의해 소색하는 가열 소색형, 발색 상태 또는 소색 상태를 호변적으로 특정 온도 영역에서 기억 유지하는 색채 기억 유지형, 또는 소색 상태로부터 가열에 의해 발색하고, 발색 상태로부터의 냉각에 의해 소색 상태로 복귀되는 가열 발색형 등, 다양한 타입을 단독 또는 병용하여 구성할 수 있다.

또한, 가역 열변색성 잉크는, 종래부터 공지인 (A) 전자 공여성 정색성 유기 화합물, (B) 전자 수용성 화합물, 및 (C) 양자의 정색 반응의 생기 온도를 결정하는 반응 매체의 필수 3성분을 적어도 포함하는 가역 열변색성 조성물을 마이크로 캡슐 내에 내포시킨, 가역 열변색성 마이크로 캡슐 안료를 포함하여 이루어질 수 있다.

가역 열변색성 조성물의 마이크로 캡슐화에는, 계면 중합법, 계면 중축합법, in Situ 중합법, 액 중 경화 피복법, 수용액으로부터의 상 분리법, 유기 용매로부터의 상 분리법, 융해 분산 냉각법, 기 중 현탁 피복법, 스프레이 드라잉법 등이 있으며, 용도에 따라 적절하게 선택된다.

마이크로 캡슐의 벽막 재질로서는, 에폭시 수지, 요소 수지, 우레탄 수지, 이소시아네이트 수지 등을 들 수 있다.

또한, 마이크로 캡슐의 표면에는, 목적에 따라 2차적인 수지 피막을 형성하여 내구성을 부여하거나, 표면 특성을 개질시켜 실용에 제공할 수도 있다.

마이크로 캡슐 안료의 평균 입자경은, 0.1㎛ 내지 5.0㎛인 것이 바람직하고, 0.1㎛ 내지 4.0㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.5㎛ 내지 3.0㎛인 것이 더욱 바람직하다.

마이크로 캡슐 안료의 평균 입자경을 상기 수치 범위로 함으로써, 고농도의 발색성을 유지하면서, 본 발명의 필기구의 필기감을 보다 매끄러운 것으로 할 수 있다.

또한, 입자경, 입도 분포의 측정은, 예를 들어 콜터법(전기적 검지대법)에 의해 측정할 수 있다. 구체적으로는 정밀 분포 측정 장치(베크만 콜터제 Multisizer4e)를 사용하여 측정하고, 그 수치를 기초로 평균 입자경(메디안 직경)을 체적 기준으로 산출한다. 혹은, 레이저 회절/산란식 입자경 분포 측정 장치[가부시키가이샤 호리바 세이사쿠쇼제; LA-300]를 사용하여 측정하고, 표준 시료를 사용하여 교정한 수치를 기초로 평균 입자경(메디안 직경)을 체적 기준으로 산출할 수 있다.

또한, 가역 열변색성 조성물과 마이크로 캡슐 벽막의 질량 비율은, 가역 열변색성 조성물:벽막=7:1 내지 1:1인 것이 바람직하고, 6:1 내지 1:1인 것이 보다 바람직하다.

가역 열변색성 조성물의 벽막에 대한 비율을 상기 수치 범위로 함으로써, 압력이나 열에 대한 내성을 유지하면서, 발색 시의 색 농도 및 선명성을 향상시킬 수 있다.

가역 열변색성 마이크로 캡슐 안료의 함유량은, 잉크 조성물 전량에 대하여, 5 내지 40질량％인 것이 바람직하고, 10 내지 40질량％인 것이 보다 바람직하고, 15 내지 35질량％인 것이 더욱 바람직하다.

가역 열변색성 마이크로 캡슐 안료의 함유량을 상기 수치 범위로 함으로써, 잉크 유출성을 유지하면서, 발색 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 마이크로 캡슐 안료의 함유량을 과도하게 높게 하지 않고 필적 농도를 높일 수 있기 때문에, 높은 경시 안정성을 실현할 수 있다.

본 발명에 있어서의 가역 열변색성 잉크의 변색 온도는, 그 목적 등에 따라 적절하게 설정된다. 예를 들어, 가열에 의해 소색하는 가역 열변색성 잉크를 사용하는 경우, 가열에 의해 소색하는 온도는, 25℃ 내지 95℃로 설정하는 것이 바람직하고, 36℃ 내지 90℃로 설정하는 것이 보다 바람직하다.

보다 구체적으로는, 고온측 변색점[완전 소색 온도(t4)]을 25℃ 내지 95℃, 바람직하게는 36℃ 내지 90℃의 범위로 설정하고, 저온측 변색점(완전 발색 온도(t1)]을 -30℃ 내지 +20℃, 바람직하게는 -30℃ 내지 +10℃의 범위로 설정할 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 상태(일상의 생활 온도 영역)에서 색채를 유효하게 유지할 수 있음과 함께, 필적을 가열, 예를 들어 마찰부 등에 의한 마찰열에 의한 가열로 용이하게 변색시킬 수 있다.

본 발명에 사용되는 잉크 조성물은, 상기한 가역 열변색성 마이크로 캡슐 안료 이외의 착색제를 포함하고 있어도 된다. 이러한 착색제로서는, 수성계 매체에 용해 혹은 분산 가능한 염료 및 안료를 모두 사용 가능하며, 그 구체예를 이하에 예시한다.

염료로서는, 산성 염료, 염기성 염료, 직접 염료 등을 사용할 수 있다.

산성 염료로서는, 뉴 콕신(C.I.16255), 타트라진(C.I.19140), 애시드 블루블랙 10B(C.I.20470), 기니어 그린(C.I.42085), 브릴리언트 블루 FCF(C.I.42090), 애시드 바이올렛 6B(C.I.42640), 솔루블 블루(C.I.42755), 나프탈렌 그린(C.I.44025), 에오신(C.I.45380), 플록신(C.I.45410), 에리트로신(C.I.45430), 니그로신(C.I.50420), 애시드 플라빈(C.I.56205) 등을 사용할 수 있다.

염기성 염료로서는, 크리소이딘(C.I.11270), 메틸 바이올렛 FN(C.I.42535), 크리스탈 바이올렛(C.I.42555), 말라카이트 그린(C.I.42000), 빅토리아 블루 FB(C.I.44045), 로다민 B(C.I.45170), 아크리딘 오렌지 NS(C.I.46005), 메틸렌 블루 B(C.I.52015) 등을 사용할 수 있다.

직접 염료로서는, 콩고 레드(C.I.22120), 다이렉트 스카이블루 5B(C.I.24400), 바이올렛 BB(C.I.27905), 다이렉트 딥블랙 EX(C.I.30235), 카야러스 블랙 G콘(C.I.35225), 다이렉트 패스트 블랙 G(C.I.35255), 프탈로시아닌 블루(C.I.74180) 등을 사용할 수 있다.

안료로서는, 카본 블랙, 군청 등의 무기 안료나 구리 프탈로시아닌 블루, 벤지딘 옐로우 등의 유기 안료 외에, 미리 계면 활성제나 수지를 사용하여, 수매체 중에 안정적으로 분산된 미세한 수분산 안료 제품이나 형광 안료 등을 사용할 수 있다.

예를 들어, C.I.Pigment Blue 15:3B[품명: Sandye Super Blue GLL, 안료분 24％, 산요 시키소 가부시키가이샤제], C.I.Pigment Red 146[품명: Sandye Super Pink FBL, 안료분 21.5％, 산요 시키소 가부시키가이샤제], C.I.Pigment Yellow 81[품명: TC Yellow FG, 안료분 약 30％, 다이니치 세카 고교 가부시키가이샤제], C.I.Pigment Red 220/166[품명: TC Red FG, 안료분 약 35％, 다이니치 세카 고교 가부시키가이샤제] 등을 들 수 있다.

또한, 안료를 분산시키는 수지로서는, 폴리아미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아세트산비닐, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, 아크릴산 수지, 말레산 수지, 아라비아 고무, 셀룰로오스, 덱스트란, 카제인 등, 및 그것들의 유도체, 상기한 수지의 공중합체 등을 들 수 있다.

형광 안료로서는, 각종 형광성 염료를 수지 매트릭스 중에 고용체화한 합성 수지 미세 입자상의 형광 안료를 사용할 수 있다.

또한, 상기한 안료 이외에도, 산화티타늄 등의 백색 안료, 알루미늄 등의 금속분 안료, 천연 운모, 합성 운모, 알루미나, 유리편으로부터 선택되는 코어 물질의 표면을 이산화티타늄 등의 금속 산화물로 피복한 펄 안료, 콜레스테릭 액정형 광휘성 안료 등을 사용할 수도 있다.

상기한 그 밖의 착색제는 1종 또는 2종 이상을 적절하게 혼합하여 사용할 수 있으며, 그 잉크 조성물에 있어서의 함유량은 1 내지 35질량％인 것이 바람직하고, 2 내지 30질량％인 것이 보다 바람직하다.

또한, 잉크 조성물은, 물에 상용성이 있는 종래 범용의 수용성 유기 용제를 포함하고 있어도 된다.

예를 들어, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 글리세린, 소르비톨, 트리에탄올아민, 디에탄올아민, 모노에탄올아민, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 티오디에틸렌 글리콜, 헥실렌글리콜, 1,3-부탄디올, 네오프렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈 등을 들 수 있다.

또한, 수용성 유기 용제는 1종 또는 2종 이상을 병용할 수도 있으며, 그 잉크 조성물에 있어서의 함유량은, 2 내지 60질량％인 것이 바람직하고, 5 내지 35질량％인 것이 보다 바람직하다.

또한, 잉크 조성물은 전단 감점성 부여제를 포함하고 있어도 된다.

전단 감점성 부여제로서는, 물에 가용성 또는 분산성의 물질인 것이 바람직하며, 크산탄검, 웰란검, 제타시검, 다이유탄검, 매크로호몹시스검, 구성 단당이 글루코오스와 갈락토오스의 유기산 수식 헤테로 다당체인 숙시노글리칸, 구아검, 로커스트빈검 및 그의 유도체, 히드록시에틸셀룰로오스, 알긴산알킬에스테르류, 메타크릴산의 알킬에스테르를 주성분으로 하는 분자량 100,000 내지 150,000의 중합체, 글루코만난, 한천이나 카라게닌 등의 해조로부터 추출되는 겔화능을 갖는 탄수화물, 폴리N-비닐-카르복실산아미드 가교물, 벤질리덴소르비톨 및 벤질리덴크실리톨 또는 이들의 유도체, 가교성 아크릴산 중합체, 무기질 미립자, HLB값이 8 내지 12인 비이온계 계면 활성제, 디알킬술포숙신산의 금속염이나 아민염 등을 예시할 수 있다.

나아가, 잉크 조성물 중에 N-알킬-2-피롤리돈과 음이온계 계면 활성제를 병용하여 첨가해도 된다.

잉크 조성물에 있어서의 전단 감점성 부여제의 함유량은 0.1 내지 20질량％인 것이 바람직하다.

잉크 조성물은, 그 밖에 필요에 따라, 탄산나트륨, 인산나트륨, 아세트산소다 등의 무기염류, 수용성의 아민 화합물 등의 유기 염기성 화합물 등의 pH 조정제, 벤조트리아졸, 톨릴트리아졸, 사포닌 등의 방청제, 석탄산, 1,2-벤즈티아졸린3-온의 나트륨염, 벤조산나트륨, 데히드로아세트산나트륨, 소르브산칼륨, 파라옥시벤조산프로필, 2,3,5,6-테트라클로로-4-(메틸술포닐)피리딘 등의 방부제 혹은 방미제, 요소, 소르비트, 만니트, 자당, 포도당, 환원 전분 가수분해물, 피로인산나트륨 등의 습윤제, 소포제, 잉크의 침투성을 향상시키는 불소계 계면 활성제나 비이온계 계면 활성제를 포함하고 있어도 된다.

또한, 잉크 조성물은 윤활제를 포함하고 있어도 된다. 예를 들어, 금속 비누, 폴리알킬렌글리콜 지방산 에스테르, 에틸렌옥사이드 부가형 양이온 활성제, 인산에스테르계 활성제, N-아실아미노산계 계면 활성제, 디카르복실산형 계면 활성제, β-알라닌형 계면 활성제, 2,5-디머캅토-1,3,4-티아디아졸이나 그의 염이나 올리고머, 3-아미노-5-머캅토-1,2,4-트리아졸, 티오카르밤산염, 디메틸디티오카르밤산염, α-리포산, N-아실-L-글루탐산과 L-리신의 축합물이나 그의 염 등이 사용된다.

또한, 잉크 조성물은, N-비닐-2-피롤리돈의 올리고머, N-비닐-2-피페리돈의 올리고머, N-비닐-2-피롤리돈, N-시클로헥실-2-피롤리돈, ε-카프로락탐, N-비닐-ε-카프로락탐의 올리고머 등의 증점 억제제를 포함하고 있어도 되며, 이에 의해, 출몰식 형태에서의 드라이 업 기능(캡 오프 기능)을 높일 수도 있다.

또한, 필기구용 잉크 조성물은, 내건조성을 방해하지 않는 범주에서, 알키드 수지, 아크릴 수지, 스티렌말레산 공중합물, 셀룰로오스 유도체, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 덱스트린 등의 수용성 수지를 1종 또는 2종 이상 포함하고 있어도 된다. 또한, 요소, 비이온계 계면 활성제, 소르비트, 만니트, 자당, 포도당, 환원 전분 가수분해물, 피로인산나트륨 등의 습윤제를 1종 또는 2종 이상 포함하고 있어도 된다.

(볼펜 팁)

볼펜 팁으로서는, 금속제의 파이프의 전단 근방을 외면보다 내측으로 압박 변형시킨 볼 포지부에 볼을 포지하여 이루어지는 팁, 혹은 금속 재료를 드릴 등에 의한 절삭 가공에 의해 형성한 볼 포지부에 볼을 포지하여 이루어지는 팁, 혹은 금속제의 파이프나 금속 재료의 절삭 가공에 의해 형성한 팁에 포지하는 볼을 코일 스프링에 의해 전방으로 가압시킨 것 등을 적용할 수 있다.

일 실시 형태에 있어서, 볼펜 팁은, 볼 포지실을 갖는 팁 본체와, 볼을 구성 부품으로서 구비하여 이루어진다.

또한, 일 실시 형태에 있어서, 볼 포지실의 저벽의 중앙에는 잉크 유통 구멍과, 그 잉크 유통 구멍으로부터 방사상으로 연장되는 복수개(2 내지 6개 정도)의 잉크 유통 홈이 형성되어 있으며, 볼 포지실의 저벽에는, 대략 원호면상의 볼 시트가 설치되어 있고, 볼은, 그 일부를 팁 전단 에지로부터 돌출시켜 회전 가능하게 포지할 수 있도록 볼 시트에 적재된다.

또한, 볼은 초경합금, 스테인리스강, 루비, 세라믹 등으로 이루어지는 범용의 것을 적용할 수 있다. 또한, 그 볼의 직경(본 발명에 있어서, 볼 직경이라고 함)은 0.1mm 내지 2.0mm인 것이 바람직하고, 0.2mm 내지 1.2mm인 것이 보다 바람직하다.

특히, 볼 직경이 0.5mm 이하인 소직경의 것에서는, 필기 거리에 대한 볼의 회전수가 많고, 본 발명의 효과가 보다 현저하게 발휘되므로, 예를 들어 볼 직경은 0.4mm, 0.38mm, 0.3mm인 것이 바람직하다.

볼펜 팁 전단부의 내벽에, 대략 원호면상의 시일면을 형성함과 함께, 볼의 종방향의 클리어런스를 15㎛ 내지 40㎛로 함으로써, 안정된 필적과, 볼 시트의 마모를 억제할 수 있다.

이것은, 볼 포지실의 저벽에, 대략 원호면상의 볼 시트를 설치함으로써, 볼과 팁 본체의 접촉 면적이 증가하기 때문에, 시트의 마모가 억제되기 때문이라고 생각된다.

단, 볼 시트를 형성함으로써, 볼 포지실의 볼을 제외한 공간(체적)이 감소하기 때문에, 통상은, 잉크 소비량은 감소하는 경향으로 되지만, 본 발명의 필기구에는, 가압 기구를 갖기 때문에, 잉크 소비량을 감소시키지 않고, 양호한 농도의 필적을 형성할 수 있다.

특히, 볼 시트에 직경 0.5mm 이하의 볼을 적재시킨 볼펜에 있어서는, 볼 시트의 마모가 현저해지는 경향이 있다.

볼의 종방향의 클리어런스를 15 내지 40㎛, 바람직하게는 20 내지 30㎛로 함으로써, 안정된 필적과, 팁 전단으로부터의 잉크 누설을 억제할 수 있다.

(기타)

또한, 본 발명에 따른 필기구는, 잉크 조성물이 충전되어 있는 잉크 수용통의 후단부에 잉크 추종체(액 마개)가 충전되어 있어도 된다.

잉크 추종체는, 액체상이어도 되고, 고체상이어도 된다.

액체상의 잉크 추종체로서는, 폴리부텐, α-올레핀 올리고머, 실리콘유, 정제 광유 등의 불휘발성 매체를 들 수 있고, 소망에 따라 매체 중에 실리카, 규산알루미늄, 팽윤성 운모, 지방산 아미드 등을 첨가할 수도 있다.

또한, 고체상의 잉크 추종체로서는 수지 성형물을 들 수 있다.

또한, 액체상 및 고체의 잉크 추종체를 병용하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 필기구는, 마찰 부재를 구비하여 이루어지는 것이 바람직하다. 볼펜 리필에 의해 형성시킨 필적을 그 마찰 부재에 의해 찰과시킴으로써 마찰열을 발생시켜, 필적을 열변색시킬 수 있다.

마찰 부재의 설치 위치는, 축통의 전단부, 후단부, 측면부, 클립의 표면, 조작부 등, 특별히 한정되는 것은 아니며, 2개소 이상에 설치해도 되고, 접착, 융착, 끼움 부착, 또는 2색 성형 등에 의해 설치할 수도 있다.

또한, 마찰 부재를 구성하는 재료는, 탄성을 갖는 합성 수지(고무, 엘라스토머)가 바람직하며, 구체적으로는 실리콘 수지, SBS 수지(스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체), SEBS 수지(스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체), 불소계 수지, 클로로프렌 수지, 니트릴 수지, 폴리에스테르계 수지, 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM) 등을 들 수 있다.

탄성을 갖는 합성 수지는, 마찰 시에 붕괴되어 마모 찌꺼기(지우개 가루)를 발생시키는 일이 거의 없는, 저마모성의 탄성 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 고마모성의 탄성 재료나 마찰 붕괴성 재료(예를 들어, 지우개 등)를 사용하는 것은 바람직하지 않다.

<실시예>

이하, 실시예에 의해, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1-1

일 실시 형태에 관한 필기구(1)는, 도 1 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 전축(2)과 후축(3)을 나사 장착함으로써 구성되는 축통 본체를 구비한다.

또한, 피스톤(5) 내에, 볼펜 리필 보유 지지 부재(9)를 통하여 착탈 가능하게 압입 장착된 볼펜 리필(11)이, 축통 본체 내에 배치된다.

또한, 이 필기구(1)는 볼펜 팁(12)의 출몰 기구를 갖는다. 여기서 볼펜 리필(11)은, 코일 스프링(16)에 의해, 후축(3)의 후단 방향으로 가압하여 미끄럼 이동 가능하게 배치되어 있다. 볼펜 팁(12)은, 미끄럼 이동 가능하게 배치된 볼펜 리필(11)이, 노크체(4)가 압박되었을 때 전단에 눌려, 전단으로부터 돌출된다.

볼펜 리필(11)이 구비하는, 폴리프로필렌 수지(이하, PP 수지라고 함)로 이루어지는 투명한 잉크 수용통에는, 하기 잉크 배합의, 전단 감점성을 갖는 잉크 조성물(11A)이 충전되어 있다. 또한, 잉크 수용통의 후단에는, 잉크 조성물(11A)의 소비에 수반하여 추종하는 그리스상의 잉크 추종체(도시하지 않음)가 충전되어 있다.

또한, 잉크 수용통의 전단 개구부에는, 볼펜 리필(11)이 구비하는, 볼(직경 0.38mm)을 회전 가능하게 포지한 볼펜 팁(12)의 후단부가 압입 끼워 맞춤되어 있다.

또한, 볼의 후방에는, 볼을 상시, 팁 전단의 내벽에 압박하는 코일 스프링(도시하지 않음)을 배치하는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의해, 잉크 조성물(11A)의 누출을 억제할 수 있다.

이어서, 볼펜 리필(11)이 구비하는 볼펜 팁(12)(필기 전단부)의 출몰 기구에 대하여 설명한다.

우선, 노크체(4)를 전축(2)의 전단 개구부(2A) 방향으로 압박(도 1의 화살표(F) 방향)하면, 후축(3)의 미끄럼 이동 구멍(3A)에 미끄럼 이동 가능하게 배치한 노크체(4)의 외벽에 형성한 걸림부(4C)가, 클립(10)의 전단부의 피걸림부(10A)에 걸리고, 볼펜 리필(11)의 볼펜 팁(14)의 전단부가, 전축(2)의 전단 개구부(2A)로부터 돌출된 상태로 유지된다.

또한, 이 출몰 기구는, 클립(10)의 후단부를 압박하여, 클립의 피걸림부(10A)에 건 걸림부(4C)를 해제하면, 코일 스프링(16)의 가압력에 의해, 볼펜 팁(14)을 전축(2)의 전단 개구부(2A) 내로 몰입시킬 수 있다.

볼펜 리필(11)의 후단부는, 피스톤(5) 내에 압입한 볼펜 리필 보유 지지 부재(9)에 압입 보유 지지되어 있고, 피스톤(5)의 후단부에 형성한 공기 구멍(5A)으로부터 피스톤(5)의 내외를 연통하고 있다.

또한, 피스톤(5)을 덮도록 실린더(6)가 배치되어 있고, 이 실린더(6)의 전방 단부면(6A)과, 피스톤(5)의 외벽에 형성한 외벽 단차부(5B)가 맞닿음으로써, 실린더(6)에 연동하여 피스톤(5)을 전축(2)의 전단 개구부(2A) 방향으로 이동 가능하게 한다.

또한, 피스톤(5)과 노크체(4) 사이에는 코일 스프링(15)을 배치하고 있으며, 노크체(4)를 상시, 후축(3)의 후단 방향으로 가압시킬 수 있는 구성으로 되어 있다.

이하에, 출몰 기구의 작동에 수반하여 작동하는 가압 기구에 대하여 상세하게 설명한다.

볼펜 팁(12)이 몰입된 위치로부터 노크체(4)를 전축(2)의 전단 개구부(2A) 방향으로 전진시킴으로써, 노크체(4) 내에 장착된 탄성체(8)가, 실린더(6)의 후단부면에 압접되고, 공기 구멍(6B)을 폐쇄하여 실린더(6) 내에 밀폐 공간이 형성된다.

또한, 노크체(4)의 전축(2)의 전단 개구부(2A) 방향으로의 전진에 수반하여, 실린더(6)가 전축(2)의 전단 개구부(2A) 방향으로 전진한다.

볼펜 리필(11)은, 볼펜 리필 보유 지지 부재(9)에 압입 보유 지지되고, 볼펜 리필 보유 지지 부재(9)는, 피스톤(5) 내에 압입되어 있으며, 피스톤(5)의 외벽면과 실린더(6)의 내벽면(6C)은, O링(7)에 의해 서로 미끄럼 이동 가능하게 밀폐되어 있다.

볼펜 리필(11)의 후단부는, 피스톤(5)에 연통되고, 피스톤(5)은, 공기 구멍(5a)을 통하여 실린더(6) 내로 연통되므로, 실린더(6)의 전방 단부면(6A)이, 피스톤(5)의 외벽 단차부(5B)에 맞닿을 때까지, 실린더(6) 내의 공간부를 압축한다. 이에 의해, 피스톤(5) 내의 공간부도 압축되기 때문에, 볼펜 리필(11)이 구비하는 잉크 수용통의 후단측으로부터, 잉크 추종체를 통하여 잉크 조성물(11A)에 대하여 압력을 가할 수 있다. 또한, 당해 압력은, 예를 들어 1190hPa이었다.

또한, 노크체(4)를 전축(2)의 전단 개구부(2A) 방향으로 전진하면, 실린더(6)를 통하여 피스톤(5), 볼펜 리필(11)을 전진시켜, 노크체(4)의 외벽에 형성한 걸림부(4C)가, 클립(10)의 전단부의 피걸림부(10A)에 걸린다. 이에 의해, 잉크 수용통의 후단측으로부터 잉크 조성물(11A)에 대하여, 압력이 가해져 있는 상태이며, 볼펜 리필(11)의 볼펜 팁(12)이, 전축(2)의 전단 개구부(2A)로부터 돌출된 상태가 유지된다.

또한, 클립(10)의 피걸림부(10A)에 건 걸림부(4C)를 해제하면, 우선, 스프링(15)의 가압력에 의해, 노크체(4)가 후축(3)의 후단 방향으로 후퇴한다.

이때, 실린더(6)의 후단부면에 압접되어 있던 탄성체(8)도 노크체(4)와 함께, 후축(3)의 후단 방향으로 후퇴하기 때문에, 실린더(6)의 공기 구멍(6B)이 개방되고, 실린더(6) 내, 나아가 피스톤(5) 및 볼펜 리필(11)의 후단부의 밀폐 상태가 해제되어, 대기압과 동일 압력으로 된다.

또한, 코일 스프링(14)의 가압력에 의해, 피스톤(5) 및 볼펜 리필(11) 및 실린더(6)는, 후축(3)의 후단 방향으로 후퇴되고, 볼펜 리필(11)의 볼펜 팁(12)이 전축(2)의 전단 개구부(2A)로부터 몰입된다.

또한, 본 실시 형태에 따른 필기구에는, 전축(2)의 전단부에, 스티렌계 엘라스토머로 이루어지는 마찰 부재(18)가, 2색 성형에 의해 축통과 일체로 설치되어 있다. 볼펜 리필(11)에 의해 형성되는 필적을, 마찰 부재(18)에 의해 찰과시킴으로써 발생하는 마찰열에 의해, 필적을 열변색(소색)시킬 수 있다.

본 실시 형태에 있어서 사용되는 잉크 조성물(11A)의 배합(잉크 배합 1)에 대하여 이하에 설명한다.

가역 열변색성(색채 기억형)의 마이크로 캡슐 안료 17질량부(미리 -23℃ 이하로 냉각하여 흑색으로 발색시킨 것)를, 크산탄검(전단 감점성 부여제) 0.33질량부, 요소 10.0질량부, 글리세린 10질량부, 인산에스테르계 계면 활성제 0.6질량부, 변성 실리콘계 소포제 0.1질량부, 방미제 0.2질량부, 물 61.77 질량부로 이루어지는 수성 잉크 비히클에 균일하게 분산시켜, 가역 열변색성 잉크를 포함하는 잉크 조성물(11A)을 조제하였다.

본 실시 형태의 잉크 조성물(11A)을 사용하여 지면 상에 형성시킨 필적은, 실온(25℃)에서는 흑색을 나타내고 있으며, 마찰체를 사용하여 필적을 찰과시키면, 그 필적은 소색되어 무색으로 되었다. 또한, 이 상태는 실온 하에서 유지할 수 있었다.

또한, 필적을 소색시킨 지면을, 냉동고 내에 있어서 -23℃ 이하의 온도로 냉각함으로써, 다시 필적이 발색하는(흑색으로 되는) 변색 거동을 나타내었다.

가열 및 냉각에 의한 상기 거동은 반복하여 재현할 수 있었다.

볼펜 리필의 가압 전, 가압 후의 단위 면적당 잉크 소비량값, 필적 농도는, 표 1에 나타내는 바와 같다. 또한, 참고예로서, 시판되고 있는 파일럿 코포레이션의 노크식 겔 잉크 볼펜(상품명: G-knock)의 단위 면적당 잉크 소비량값, 필적 농도도 표 1에 나타낸다.

실시예 1-2

잉크 조성물(11A)의 배합을 이하와 같이 변경하여 잉크 배합 2로 한 것 이외에는, 실시예 1-1과 마찬가지의 필기구를 제작하고, 볼펜 리필의 가압 전, 가압 후의 단위 면적당 잉크 소비량값 등을 측정하고, 표 1에 나타내었다.

가역 열변색성(색채 기억형)의 마이크로 캡슐 안료 17질량부(미리 -23℃ 이하로 냉각하여 흑색으로 발색시킨 것)를, 크산탄검(전단 감점성 부여제) 0.5질량부, 요소 10.0질량부, 글리세린 10질량부, 인산에스테르계 계면 활성제 0.6질량부, 변성 실리콘계 소포제 0.1질량부, 방미제 0.2질량부, 물 61.6 질량부로 이루어지는 수성 잉크 비히클에 균일하게 분산시켜, 가역 열변색성 잉크를 포함하는 잉크 조성물(11A)을 조제하였다.

본 실시 형태의 잉크 조성물(11A)을 사용하여 지면 상에 형성시킨 필적은, 실온(25℃)에서는 흑색을 나타내고 있으며, 마찰체를 사용하여 필적을 찰과시키면, 그 필적은 소색되어 무색으로 되었다. 또한, 이 상태는 실온 하에서 유지할 수 있었다.

또한, 필적을 소색시킨 지면을 냉동고 내에 있어서 -23℃ 이하의 온도로 냉각함으로써, 다시 필적이 발색하는(흑색으로 되는) 변색 거동을 나타내었다.

가열 및 냉각에 의한 상기 거동은 반복하여 재현할 수 있었다.

실시예 1-3

잉크 조성물(11A)의 배합을 이하와 같이 변경하여 잉크 배합 3으로 한 것 이외에는, 실시예 1-1과 마찬가지의 필기구를 제작하고, 볼펜 리필의 가압 전, 가압 후의 단위 면적당 잉크 소비량값 등을 측정하고, 표 1에 나타내었다.

가역 열변색성(색채 기억형)의 마이크로 캡슐 안료 17질량부(미리 -23℃ 이하로 냉각하여 흑색으로 발색시킨 것)를, 크산탄검(전단 감점성 부여제) 0.66질량부, 요소 10.0질량부, 글리세린 10질량부, 비이온계 계면 활성제 0.6질량부, 변성 실리콘계 소포제 0.1질량부, 방미제 0.2질량부, 물 61.44 질량부로 이루어지는 수성 잉크 비히클에 균일하게 분산시켜, 가역 열변색성 잉크를 포함하는 잉크 조성물(11A)을 조제하였다.

상기 각 잉크 조성물(11A)을 사용하여 지면 상에 형성시킨 필적은, 실온(25℃)에서는 흑색을 나타내고 있으며, 마찰체를 사용하여 필적을 찰과시키면, 그 필적은 소색되어 무색으로 되었다. 또한, 이 상태는 실온 하에서 유지할 수 있었다.

또한, 필적을 소색시킨 지면을 냉동고에 있어서 -23℃ 이하의 온도로 냉각함으로써, 다시 필적이 발색하는(흑색으로 되는) 변색 거동을 나타내었다.

가열 및 냉각에 의한 상기 거동은 반복하여 재현할 수 있었다.

또한, 10m당 잉크 소비량은, JIS 규격 S6054에 준하여 측정(20℃, 필기 각도 70도, 필기 속도 4m/min, 자공전, 필기 하중 100gf, 받침 스테인리스판)한 것이며, 10m 필기 후에 잉크 잔량을 측정하여 계산에 의해 구한 것이다. 또한, 이러한 시험을 연속해서 5회(총 50m), 총 5개 행하고, 그의 평균값에 의해 구해지는 것이다.

또한, 필적 폭 및 필적 농도는, 상기 필기에 의해 얻어진 필적을 ISO13660에 준하여, 필적 폭(mm)은, 반사율의 60％ 이하의 영역, 필적 농도는, 반사율의 75％ 이하의 범위 내의 평균값을 측정한 것이며, 본원 발명에 있어서의 필적 폭 및 필적 농도는, 퍼스널 화질 평가 장치(QEA(Quality Engineering Associates)사제, PIAS-II)에 의해 구할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 15개소 측정하고, 그의 평균값에 의해 구한 것이다.

잉크 점도는, 브룩필드사제 DV-II 점도계(콘 로터 CPE42)를 사용하여 20℃의 환경 하에서, 전단 속도 3.84sec^-1(10rpm), 전단 속도 384sec^-1(100rpm)의 조건에서 잉크 점도를 측정할 수 있다.

실시예 2

도 5 내지 도 7에 도시하는 실시예 2의 필기구(101)는, 파지부에 그립 부재(114)를 장착한 전축(102)과, 후축(103)을 연결한 축통 본체 내에 볼펜 리필(107)이 배치되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 필기구는, PP 수지를 사출 성형함으로써 얻어진, 반투명의 캡(104)이, 전축(102)의 측벽에 형성한 끼워 맞춤 볼록부에, 캡(104)의 내벽에 형성한 끼워 맞춤 돌기부를 타고 넘어 끼워 맞춤됨으로써, 착탈 가능하게 장착되어 있다.

볼펜 리필(107)이 구비하는 잉크 수용통(108)의 전단에는, 직경 0.38mm의 볼을 회전 가능하게 포지한 볼펜 팁(110)이, 팁 홀더(109)를 통하여 장착되어 있다.

또한, 잉크 수용통(108)의 후단부에는, 내외를 연통하는 공기 구멍을 형성한 뒷마개(111)의 장착이 이루어진다.

잉크 수용통(108) 내부에는, 상기한 잉크 배합(1)으로 이루어지는 가역 열변색성 잉크를 포함하는 잉크 조성물(112)과, 잉크 추종체(113)가 충전되어 있다.

또한, 도시는 하고 있지 않지만, 볼의 후방에는, 볼을 상시, 팁 전단의 내벽에 압박하는 코일 스프링이 배치되어 있다.

또한, 볼펜 리필(107)이 구비하는 잉크 수용통(108)의 후단부는, 후축(103) 후단부 내에 압입 장착되어 있고, 잉크 수용통(108) 내의 잉크 조성물(112) 및 잉크 추종체(113)가 충전된 부분에 이어지는 공간은, 후축(103)의 후단부에 형성한, 필기구 내외를 연통하는 연통 구멍(103A)에 의해서만 외기와 연통된다.

이하에, 캡(104)의 끼워 맞춤에 의해 작동하는 가압 기구에 대하여 상세하게 설명한다.

필기구 본체의 후축(103)에 캡(104)을 끼워 맞춤으로써, 볼펜 리필(107)에 충전된 잉크 조성물(112)에 대하여, 잉크 추종체(113)를 통하여 압력을 가할 수 있다.

구체적으로는, 캡 본체(105)의 개구단측에, 후축(103) 후단부를 도면의 화살표(F) 방향으로 삽입하면, 우선 캡 본체(105)의 내벽(105A)과 후축(103)의 측벽(103B)이 맞닿는다.

이때, 후축(103)의 후단부에 마련한, 내외를 연통하는 연통 구멍(103A)을 통하여, 캡 본체(105) 내, 후축(103) 내 및 잉크 수용통(108)의 상기 공간이, 밀폐 상태로 연통된다.

또한, 캡(104)을 도면의 화살표(F) 방향으로 진행시키면, 끼워 맞춤이 완료될 때까지, 상기 밀폐 공간이 압축된다. 그 결과, 볼펜 리필(107)에 충전된 필기구용 잉크 조성물에 대하여, 잉크 추종체(113)를 통하여, 압력을 가할 수 있는 것이다. 또한, 당해 압력은 1050hPa이었다.

또한, 본 실시 형태에 따른 필기구는, 캡 본체(105)의 정상부에는, 스티렌계 엘라스토머로 이루어지는 마찰 부재(115)가 장착되어 있다. 볼펜 리필(107)에 의해 형성되는 필적을 찰과시킴으로써 발생하는 마찰열에 의해, 필적을 열변색(소색)시킬 수 있다.

또한, 캡과, 전축 또는 후축의 끼워 맞춤 방법은, 착탈 가능하게 장착되어 있다면, 나사 끼워 맞춤, 요철 끼워 맞춤, 타고 넘음 끼워 맞춤 등, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 요철 끼워 맞춤이나 타고 넘음 끼워 맞춤의 경우에는, 끼워 맞춤 시에 기밀성이 저하될 우려가 있기 때문에, 캡(4)의 후축과의 끼워 맞춤 방법은, 압입 끼워 맞춤으로 하는 것이 바람직하다.

상기한 구성에 따르면, 캡을 축통 후단부에 끼워 맞춤으로써, 잉크 조성물의 후단에 압력이 가해지고, 캡을 떼어내면, 잉크 조성물의 후단은, 외기와 연통되고, 대기압과 동일 압력으로 된다.

그 때문에, 캡을 축통 후단부에 끼워 맞추지 않거나, 또는 축통 후단부로부터 캡을 떼어낸 상태에서는, 비가압식(잉크 조성물의 후단에 압력이 가해지고 있지 않음) 필기구로서 사용 가능하게 된다.

실시예 3

도 8 내지 도 11에 도시하는, 필기구(201)는, 피스톤(209) 내에, 홀더(207) 및 볼펜 리필 보유 지지 부재(208)를 통하여, 착탈 가능하게 압입 장착된 볼펜 리필(216)이 축통(202) 내에 배치된다.

또한, 이 필기구(201)는, 코일 스프링(213)에 의해, 받침 부재(206)를 통하여 홀더(207), 피스톤(209) 및 리필 보유 지지 부재(208), 볼펜 리필(216)을, 축통(2)의 후단 방향으로 가압하여 미끄럼 이동 가능하게 배치되어 있는, 볼펜 팁(218)의 출몰 기구를 갖는다.

축통(2)의 전단부에는, 스티렌계 엘라스토머로 이루어지는 마찰 부재(221)가, 2색 성형에 의해, 축통(202)과 일체로 설치되어 있다. 볼펜 리필(216)에 의해 형성시킨 필적을, 이 마찰 부재(221)에 의해 찰과시키고, 이에 의해 발생하는 마찰열에 의해, 필적을 열변색(소색)시킬 수 있다.

볼펜 리필(216)이 구비하는, PP 수지로 이루어지는 투명한 잉크 수용통(217)에는, 상기한 잉크 배합(1)으로 이루어지는 전단 감점성을 부여한 잉크 조성물(219)이 충전되어 있고, 또한 잉크 수용통의 후단에는, 잉크의 소비에 수반하여 추종하는 그리스상의 잉크 추종체(220)가 충전되어 있다.

또한, 잉크 수용통(217)의 전단 개구부에는, 볼(직경 0.38mm)을 회전 가능하게 포지한 볼펜 팁(218)의 후단부가 압입 끼워 맞춤되어 있다.

이어서 볼펜 리필(216)이 구비하는 볼펜 팁(218)의 출몰 기구에 대하여 설명한다.

우선, 노크체(204)를 축통(202)의 전단 개구부(202A) 방향으로 압박(도 1의 화살표(F) 방향)하면, 축통(202)의 미끄럼 이동 구멍(202B)에 미끄럼 이동 가능하게 배치한 노크체(204)의 외벽에 형성한 걸림부(204A)가, 클립(205)의 전단부의 피걸림부(205A)에 걸림으로써, 볼펜 리필(216)이 구비하는 볼펜 팁(218)의 전단부가, 전축(202)의 전단 개구부(202A)로부터 돌출된 상태로 유지된다.

또한, 이 출몰 기구는, 클립(205)의 후단부(205B)를 압박하여, 클립(205)의 피걸림부(205A)에 건 걸림부(204A)를 해제하면, 코일 스프링(213)의 가압력에 의해, 볼펜 팁(218)을 전축(2)의 전단 개구부(202A) 내에 몰입시킬 수 있다.

볼펜 리필(216)의 후단부는, 피스톤(209) 내에 압입한 볼펜 리필 보유 지지 부재(208)에 압입 보유 지지되어 있고, 피스톤(209)의 후단부에 형성한 공기 구멍으로부터 피스톤(209)의 내외로 연통되어 있다.

또한, 피스톤(209)을 덮도록 받침 부재(206)가 배치되고, 또한 받침 부재(206)와, 피스톤(209)의 후방에 설치한 밀폐 부재 보유 지지 부재(210)의 사이에 제2 코일 스프링(214)이 배치되고, 밀폐 부재 보유 지지 부재(210)와 받침 부재(206)의 사이에 제3 코일 스프링(215)이 배치되어 있다.

이하에 본 실시 형태에 따른 필기구가 갖는 가압 기구에 대하여 상세하게 설명한다.

볼펜 팁(218)의 전단부가, 축통(202)의 전단으로부터 돌출된 상태의 본 실시 형태에 따른 필기구에 의해 필기하면, 그 필압에 의해, 볼펜 리필(216)이, 제2 코일 스프링(214), 제3 코일 스프링(215)의 가압력에 저항하여, 화살표(G) 방향으로 이동한다. 이에 의해, 볼펜 리필(216), 리필 보유 지지 부재(208) 및 피스톤(209)이 연동하여 후방으로 이동하고, 제2 코일 스프링(214)이 압축되고, 받침 부재(206)에 배치한 밀폐 부재(211)가 압접되고, 밀폐 공간이 형성된다.

또한, 피스톤(209)을 화살표(G) 방향으로 이동시키면, 제3 코일 스프링(215)이 압축되고, 밀폐 부재(211)가 변형되고, 상기 밀폐 공간이 압축된다. 이에 의해, 볼펜 리필(216)에 충전된 잉크 조성물(219)에 대하여, 잉크 추종체(20)를 통하여, 압력을 가할 수 있다.

또한, 제2 코일 스프링(214)을 압축하는 데 필요한 하중은, 제3 코일 스프링(215)을 압축하는 데 필요한 하중보다 작게 설정되어 있다.

또한, 필압을 해제(비필기구 시), 즉 필기를 중지하면, 우선, 제3 코일 스프링(215)이 원래의 상태로 복귀되고, 그 후, 제2 코일 스프링(214)이 원래의 상태로 복귀되기 때문에, 볼펜 리필(216)이 축통(202)의 전단 방향(화살표(G) 방향과는 반대 방향)으로 이동(원래 상태로 되돌아감)한다.

구체적으로는, 피스톤(209)의 후단부면에 의해 압접 변형되어 있던 밀폐 부재(211)가, 원래의 형상으로 복원되기 때문에, 피스톤(209)의 공기 구멍이 개방되고, 피스톤(206) 내, 그리고 잉크 수용통(217) 내의 잉크 조성물(219) 및 잉크 추종체(220)가 충전된 부분에 이어지는 공간의 밀폐 상태가 해제되고, 대기압과 동일 압력으로 된다.

또한, 잉크 조성물(219)에 대하여, 잉크 추종체(220)를 통하여 가한 압력은, 1020hPa이었다.

또한, 본 발명은 적어도 하나의 볼펜 리필이 축통 내에 전후 방향으로 이동 가능하게 수용되는 구성이면 되며, 예를 들어 하나의 볼펜 리필이 축통 내에 전후 방향으로 이동 가능하게 수용되는 구성, 또는 복수개의 볼펜 리필이 축통 내에 전후 방향으로 이동 가능하게 수용되는 구성을 들 수 있다.

실시예 1 및 실시예 3에서는, 편의상, 후단 노크 및 클립 조작에 의해, 팁 전단부를 축통 전단 개구부로부터 출몰시키는 기구를 예시하고 있지만, 노크식, 슬라이드식, 회전 등, 특별히 한정되는 것은 아니다.

<산업상 이용가능성>

본 발명에 따른 필기구는, 또한 잉크색이 상이한 필기구, 혹은 단식 또는 복식 등의 상이한 기구를 갖는 필기구로서 널리 이용 가능하며, 특히 흑색의 열변색성 잉크 조성물을 조합한 경우에 적합하게 사용할 수 있다.

1: 필기구
2: 전축
2A: 전단 개구부
3: 후축
3A: 미끄럼 이동 구멍
4: 노크체
4A: 피걸림부
4C: 걸림부
5: 피스톤
5A: 공기 구멍
5B: 외벽 단차부
6: 실린더
6A: 실린더 전방면단
6B: 공기 구멍
6C: 실린더 내벽면
7O: 링
8: 밀폐 부재
9: 볼펜 리필 보유 지지 부재
10: 클립
10A: 피걸림부
11: 볼펜 리필
11A: 잉크 조성물
12: 볼펜 팁
13, 14: 코일 스프링 받침 부재
15, 16, 17: 코일 스프링
18: 마찰 부재
101: 필기구
102: 전축
103: 후축
103A: 연통 구멍
103B: 후축 측벽
104: 캡
105: 캡 본체
105A: 캡 본체 내벽
107: 볼펜 리필
108: 잉크 수용통
109: 팁 홀더
110: 볼펜 팁
111: 뒷마개
112: 필기구용 잉크 조성물
113: 잉크 추종체
114: 그립 부재
115: 마찰 부재
201: 필기구
202: 축통
202A: 개구부
202B: 미끄럼 이동 구멍
204: 노크체
204A: 걸림부
205: 클립
205A: 피걸림부
205B: 클립 후단부
206: 받침 부재
207: 홀더
208: 리필 보유 지지 부재
209: 피스톤
211: 밀폐 부재
213: 코일 스프링
214: 제2 코일 스프링
215: 제3 코일 스프링
216: 볼펜 리필
217: 잉크 수용통
218: 볼펜 팁
219: 필기구용 잉크 조성물
220: 잉크 추종체
221: 마찰 부재

Claims (10)

1. 가역 열변색성 마이크로 캡슐 안료를 포함하여 이루어지는 필기구용 잉크 조성물이 내부에 충전된 잉크 수용통 및 상기 잉크 수용통의 전단부에 설치된 볼펜 팁을 구비하는 볼펜 리필을 구비하는 필기구이며,
   상기 필기구용 잉크 조성물에 대하여, 상기 잉크 수용통의 후단측으로부터 압력을 가하는 가압 기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는 필기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 가압 기구에 의한 가압 시에 형성되는 필적의 필적 농도가 0.7 내지 1.5인, 필기구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가압 기구에 의한 가압 시에 달성되는 10m당 잉크 소비량이, 비가압 시에 대하여 1.3배 이상인, 필기구.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필기구용 잉크 조성물의 잉크 점도가, 20℃, 전단 속도 3.84sec^{- 1}에 있어서 600mPaㆍs 내지 2000mPaㆍs이고, 전단 속도 384sec^{- 1}에 있어서 10mPaㆍs 내지 100mPaㆍs인, 필기구.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필기구용 잉크 조성물에 대하여 가해지는 압력이, 대기압의 1배 이상 1.5배 이하인, 필기구.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 가압 기구가 작동하고 있을 때의 필적 농도가, 가압 기구가 작동하고 있지 않을 때의 필적 농도에 대하여 1.2배 이상인, 필기구.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 단위 면적당 잉크 소비량값이 0.7 내지 1.5mg/㎠인, 필기구.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼펜 팁이, 팁 본체에, 볼 포지실을 갖는 팁 본체와, 직경 0.5mm 이하의 볼을 구비하고,
   상기 볼 포지실의 저벽의 중앙에는 잉크 유통 구멍이 형성되고, 상기 잉크 유통 구멍으로부터는 방사상으로 연장되는 복수개의 잉크 유통 홈이 형성되어 있고,
   상기 볼 포지실의 저벽에는, 대략 원호면상의 볼 시트가 설치되어 있고,
   상기 볼 시트에 상기 볼이, 상기 볼의 일부를 팁 전단 에지로부터 돌출시켜 회전 가능하게 포지할 수 있도록 적재되어 있고,
   상기 볼의 종방향의 클리어런스가 15 내지 40㎛인, 필기구.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 축통을 더 구비한, 필기구.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼펜 리필이, 상기 축통의 후방측으로 이동 가능하게 배치되고, 또한 상기 축통 내에 배치한 탄발 부재에 의해, 상기 축통의 전단측으로 가압되어 있고,
    상기 가압 기구가, 상기 볼펜 팁의 전단부가 축통의 전단으로부터 돌출된 상태에서, 상기 볼펜 리필을 후방으로 이동시킴으로써, 상기 잉크 수용통의 후단부를, 상기 축통 내에 설치한 밀폐부에 압접시켜 밀폐 공간을 형성하고, 또한 상기 밀폐 공간을 압축함으로써 상기 필기구용 잉크 조성물에 대하여 압력을 가하는 것인, 필기구.

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