(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクタンクと、インクタンクに収納されたインクと、筆記部と、インクタンクと筆記部とを接続し筆記時にインクが流通するインク流路が形成された弁機構からなる筆記具において、弁機構にはインクタンクと筆記部とで流通する第１の流路と、第１の流路の近傍に配置されている第２の流路とを設け、前記第１の流路と前記第２の流路は各々の弁機構から構成されると共に、前記インクタンクに収容されたインクは、別体である外部からの補充具で補充可能であり、前記補充具による補充時には、前記第１の流路の弁機構と、前記第２の流路の弁機構との双方が開放され、開放時には前記第１の流路の弁機構と前記第２の流路の弁機構とのいずれか一方をインクが流通し、他方を空気が流通することを特徴とする筆記具。
【請求項２】
筆記時には、前記第１の流路の弁機構のみが開放されることでインクが流通し、前記第２の流路の弁機構は開放されずインクが流通しないことを特徴とする請求項１記載の筆記具。
【請求項３】
前記補充具とセットになった請求項１又は２記載の筆記具セット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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筆記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。
【背景技術】
【０００２】
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いたが、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特許文献１に開示されている。
例えば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。また、特許文献４のようにインク補充具を嵌着させた状態で加圧してインクを圧送する方法が開示されているほか、特許文献５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、実用新案文献６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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２４６１８４号公報
【特許文献２】特開２００３−８０８８７号公報
【特許文献３】特開２００１−２８７４９４号公報
【特許文献４】特開２００２−３６７７９号公報
【特許文献５】特開２００８−１３２７７９号公報
【特許文献６】実開平６−５０８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、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は、補充具を圧縮した圧力で、インク導通経路を介してインクタンクにインクを圧送するが、補充具の圧力上昇と同時にインクタンク内も加圧されるため、一度で十分な量のインク補充ができず、加圧と圧力開放の作業を複数回くりかえす必要がある。さらには、加圧開放時にインクタンクから補充具へ空気を吸引する必要があった。また空気置換せずに加圧した場合、一般に弁機構の開放流路は狭いために流路を流通せずに接続部からインクが噴出すおそれがあった。
特許文献５では、補充具の構造が複雑である。
実用新案文献６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。
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。
さらには、空気置換を確実に行うことで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の過程で汚れにくく、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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
本発明は、インクタンクと、インクタンクに収納されたインクと、筆記部と、筆記時にインクが流通する第１の流路を形成した弁機構からなる筆記具において、第１の流路とは異なる箇所に第２の流路を設け、インク補充時には、双方の流路を解放して外部とインクタンクを連通させ、第１の流路と第２の流路のいずれか一方の流路を経由してインクを補充するとともに、他方の流路から空気を放出して、インクを補充可能にしたことを特徴とする筆記具である。
また、インクの補充は筆記具とは別体の補充具とセットになったことを特徴とする筆記具セットでもある。
【発明の効果】
【０００６】
上記の通り、本発明の筆記具では、弁機構における第１の流路と第２の流路の双方を解放して外部と連通させた状態で、一方の流路からインクを充填することで、他方の流路から空気を放出して、インクタンクへインクをスムーズに補充することができる。
インク充填と同時に、他方の流路からインクタンク内の空気を放出することができるため、インクの充填口からの噴出しによる汚れ等がなく、充填時の不要な作業を行うことなくインクを補充することができる。
さらに、筆記具の分解する必要が無いため作業が簡便で、インクは筆記具内部を流通して補充されるため周囲を汚してしまう恐れも無い、優れた特徴を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態における筆記具の全体図である。
【図２】本発明の実施形態における筆記具の断面図である。
【図３】本発明の実施形態における筆記具の筆記部押圧時の状態を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態の筆記具における筆記部の部品図である。
【図５】本発明の実施形態の筆記具における弁座の部品図である。
【図６】本発明の実施形態の筆記具におけるバネ受けの部品図である。
【図７】本発明の実施形態の筆記具における弁棒の部品図である。
【図８】本発明の実施形態の筆記具における弁部材の部品図である。
【図９】本発明の実施形態の筆記具におけるインク保持体の部品図である。
【図１０】本発明の実施形態の筆記具における先軸の部品図である。
【図１１】本発明の実施形態の筆記具における軸（インクタンク）の部品図である。
【図１２】本発明の実施形態の筆記具における弾性体（スプリング）の部品図である。
【図１３】本発明の実施形態の筆記具における補充具の部品図である。
【図１４】本発明の実施形態における筆記具のインク補充時の動作図である。
【図１５】本発明の実施形態における筆記具のインク補充時の状態図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面にもと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、インクを送りこむこと自体を「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。また筆記する側を「前方」、その他方の側を「後方」と呼ぶ。
【０００９】
図１は実施形態における筆記具の外観を示す全体図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は斜視図である。図２は図１で示した筆記具の断面図であり、図２（ａ）は正面断面図、図２（ｂ）は平面断面図である。
筆記具の構成は、本発明の筆記具は、インクタンク８１を含む軸８と、インクタンク８１に収納されたインク１０と、筆記部１と、インクタンク８１を筆記部１とを接続する第１の流路に形成された弁機構２１１と、前記弁機構とは異なる第２の流路に形成された弁機構２１２と、前記ふたつの弁機構と筆記部１を軸８に固定する先軸７とからなる。
インク１０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。例えば、ジョンクリル６１Ｊ（ジョンソン（株）社製）：９重量％、酸化チタン：６重量％、赤２０２号：４重量％、水：残り重量、のインクを用いることができる。
筆記具は、軸８内部のインクタンク８１に開口部より所望量のインク１０を充填し、第１の弁機構２１１と第２の弁機構２１２とインク保持体６とを軸８内に配置したのち、先軸７を螺合させ、保持部７２に筆記部１を挿入することにより筆記具を得ることができる。
【００１０】
第１の弁機構２１１は、弁座２と、弁座２と接触して流路２０５を未使用時には閉鎖する弁捧４と、弁棒４を弁座２に当接させる弾性体９と、弾性体９を保持しながら弁座２と嵌合して弁棒４と弾性体９を狭持するバネ受け３とからなる。弁捧４と弁捧４の先端４１から弁座２の穴２１に挿入された状態で保持されており、未使用時では弁捧４の後端側に配された前記弾性体９の弾性力で弁捧４を弁座２に当接することで、テーパー部４３が弁座の穴２１に接触し流路２０５が塞がれているので、弁機構２１１は閉じられている。
【００１１】
第２の弁機構２１２は、第２の流路の弁座４４と、第２の流路の弁座４４と接触して流路２０６を未充填時には閉鎖する弁部材５と、弁部材５を弁座４４に押し付ける弾性体９と、弾性体９を保持しながら弁座２と嵌合して弁部材５と弾性体９を狭持するバネ受け３とからなる。第２の流路の弁機構２１２の弁部材５と第２の流路の弁座４４とは、線接触もしくは面接触すればインクの意図しない漏れを防ぐことができる。第２の流路２０３、２０４は第１の流路２０１、２０２の近傍に設けることが望ましい。これにより、図示されていないが別途キャップを筆記部１に装着、取外しをした際に、インクタンク８１内の圧力上昇によってインク１０が筆記部１の外部に漏れ出すことを回避できる。第２の流路の弁機構２１２は、弁部材５を弾性体９の前方への弾性力で第２の流路の弁座４４の表面に当接し、流路２０６が塞がれているので、弁機構２１２は閉じられている。しかしインク充填時には、補充具１１によって弁部材５が、第２の流路の弁座４４と離れることで弁機構２１２が開放されて、第２の流路２０３、２０４と流路２０６が連通するので、インクや空気が流通可能となる。
【００１２】
図３は図１、図２で示した筆記具の筆記部押圧時の図であり、図３（a）は斜視図、図３（ｂ）は正面断面図である。
前記筆記具は、筆記具の筆記部１側を略下向きにした状態で、紙面などの筆記面に筆記部１を接触して筆記することができるが、筆記描線が薄くなった際、筆記部１を弾性体９の弾性力以上の荷重を後方にかけることで、筆記部１と当接している弁棒４が後方へ移動し、筆記具内部の弾性体９が撓み、テーパー部４３と穴２１が分離し、流路２０５が開く。そのため図３（ｂ）のように第１の流路２０１を有する第１の弁機構２１１は開放される。これにより、インクタンク８１内のインク１０は、第１の流路の開口部３２と、第１の流路２０２と、流路２０５と、第１の流路２０１を経て筆記部１にインクが供給され、濃い描線を得ることができる。この際、球体５は弾性体９によって弁棒４と当接されるため、第２の弁機構２１２は開放されない。
筆記部１が筆記面から離れた場合は、筆記部１の後方への荷重が解除されるため、弾性体９の前方への弾性力で弁捧４は弁座２に押し付けられ、流路２０５が塞がることで弁機構２１１は閉じられる。
【００１３】
図４は筆記部１の部品図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図である。
筆記部１は、樹脂からなる繊維束芯の一端を略角型形状に研磨して得ることができるが、本形態に限らず紙面等に筆記可能な筆記部であれば良い。
【００１４】
図５は弁座２の部品図であり、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は右側面図、図５（ｃ）は斜視図である。
弁座２はフランジ部の中央に略円形状の穴２１と穴２１の周囲にバネ受け嵌合部２２を形成した。フランジ部とバネ受け３の前方端部と当接可能なように形成されている。穴２１は弁棒４の先端４１の外径より大きく、後端４２の外径より小さくする。バネ受け嵌合部２２は、バネ受け３の弁座嵌合部３１に挿入可能にする。なお、挿入形態は圧入又は遊嵌のどちらでも良い。
弁座２の材料は、例えば、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＡ、ＰＯＭ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、塩ビ、ＥＶＯＨ、ＰＢＴ、ＡＢＳ、のような樹脂材料や、ステンレス、鉄、真鍮、銅、アルミニウム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、製造は射出成型、ブロー成型、圧空成型などの成型法や、切削加工などの金属加工法により形成されるが、特にＰＰ樹脂を射出成型法で加工して得たものが望ましい。
【００１５】
図６はバネ受け３の部品図であり、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は正面断面図、図６（ｃ）は斜視図である。
バネ受け３は、弁座２のバネ受け嵌合部２２が挿入可能な弁座嵌合部３１と側面部に複数の円形の穴が形成されている第１の流路の開口部３２と後方に開口部が形成されている第２の流路の開口部３３と弾性体９の後端部と当接可能に形成した底部３４から構成される。第１の流路の開口部３２と第２の流路の開口部３３の形状は流路が形成されていれば円形、角形、多角形状等、特に限定しない。
バネ受け３の材料は、例えば、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＡ、ＰＯＭ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、塩ビ、ＥＶＯＨ、ＰＢＴ、ＡＢＳ、のような樹脂材料や、ステンレス、鉄、真鍮、銅、アルミニウム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、製造は射出成型、ブロー成型、圧空成型などの成型法や、切削加工などの金属加工法により形成されるが、特にＰＰ樹脂を射出成型法で加工して得たものが望ましい。
【００１６】
図７は弁捧４の部品図であり、図７（ａ）は正面図、図７（ｂ）は正面断面図、図７（ｃ）は斜視図である。
弁棒４は、前方側は略円柱状で形成された先端４１と、後方側は先端４１より直径の大きい外径を有する後端４２と先端４１と後端４２とを拡径して接続する斜面状のテーパー部４３から構成される。弁棒４の内部は略円筒形の第２の流路２０３、２０４と、第２の流路２０３と２０４とを接続し弁部材５と当接可能なテーパー部４３の断面略裏側に位置する第２の流路の弁座４４とで、軸方向に貫通する穴が形成されている。貫通する穴形状は、少なくとも２つ以上の異なった内径をもち、その内径を接続部分にテーパー状の内筒面で形成されていればよい。
弁棒４の材料は、例えば、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＡ、ＰＯＭ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、塩ビ、ＥＶＯＨ、ＰＢＴ、ＡＢＳ、のような樹脂材料や、ステンレス、鉄、真鍮、銅、アルミニウム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、製造は射出成型、ブロー成型、圧空成型などの成型法や、切削加工などの金属加工法により形成されるが、特にＰＰ樹脂を射出成型法で加工して得たものが望ましい。
【００１７】
図８は弁部材５の部品図である。
弁部材５は第２の流路の弁機構で一部品であり、補充時でも部材の破損が少なくかつインクの腐食に強いステンレス製の球体が望ましい。形状は、球形が好ましいが、半球などの略球形や、一端がテーパー形状や半球や円筒断面になっている円筒形状などでもよい。
【００１８】
図９はインク保持体６の部品図であり、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は正面図、図９（ｃ）は斜視図である。インク保持体６は、円筒形状の多孔体（スポンジ）に、円筒軸方向に貫通する穴を形成して得ることができる。
【００１９】
図１０は先軸７の部品図であり、図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）は正面断面図、図１０（ｃ）は斜視図である。
先軸７は、先軸７は複数の外径を持つ略円筒形で、内部は両端には円筒軸方向に貫通した開口部が形成されている。前方の開口部は筆記部１を挿入し保持可能な保持部７２と、後方の開口部には軸８と螺合可能な螺合ネジが配された螺合部７１が形成されている。
保持部７２は、筆記部１が挿入され筆記部１を軸方向に線運動可能に拘束するとともに、自重で落下しないように保持する。
先軸７の材料は、例えば、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＡ、ＰＯＭ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、塩ビ、ＥＶＯＨ、ＰＢＴ、ＡＢＳ、のような樹脂材料や、ステンレス、鉄、真鍮、銅、アルミニウム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、製造は射出成型、ブロー成型、圧空成型などの成型法や、切削加工などの金属加工法により形成されるが、ＰＰ樹脂を射出成型法で加工して得たものが望ましい。
【００２０】
図１１は軸８の部品図であり、図１１（ａ）は正面図、図１１（ｂ）は正面断面図、図１１（ｃ）は斜視図である。
軸８は、筆記時の主な把持部分であるとともに、一端は密封された円筒形状であるインクタンク８１が形成されている。他方の一端は開放されており、該開放された一端の外周には先軸７と螺合可能となるネジが形成された螺合部８２が形成されている。
軸８の材料は、例えば、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＡ、ＰＯＭ、ＰＥＳ、ＰＥＮ、塩ビ、ＥＶＯＨ、ＰＢＴ、ＡＢＳ、のような樹脂材料や、ステンレス、鉄、真鍮、銅、アルミニウム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、製造は射出成型、ブロー成型、真空成型、圧空成型などの成型法や、切削加工、プレス成型、絞り成型などの金属加工法により形成されるが、特にＰＰ樹脂とＰＥ樹脂との混合材料をインジェクションブロー成型法で加工し、略円筒形で成形したものが望ましい。
【００２１】
図１２は弾性体９の部品図であり、図１２（ａ）は正面図、図１２（ｂ）は斜視図である。
弾性体９は、本実施形態では、図１２の通りステンレス材の圧縮スプリングが好ましいが、インクの流通を阻害せずかつ筆記部１を弾発可能な部材であれば、この形態に限定されず、例えば樹脂スプリングやエラストマー、ゴムなどの弾性体でもよい。
【００２２】
図１３は補充具１１の部品図であり、図１３（ａ）は正面図、図１３（ｂ）は平面断面図、図１３（ｃ）は斜視図である。
補充具１１は、略円筒形状であり、内部には円筒軸方向に貫通するインク流通路１１４が配されている。インクを受け入れるインク導入部１１１と、第２の流路２０３内部に挿入されて弁部材５を押し込むノズル１１２と、弁捧４を後方に押し込む押し部１１３を備え、筆記具との接続時に第１の流路の弁機構２１１と第２の流路の弁機構２１２の双方を開放できるものである。補充具１１の一端は、第２の流路２０３に挿入可能かつ球体５を押し込むのに十分な強度を持つノズル１１２と、ノズル１１２の先端には、インク流通路１１４と円筒外周面とを連通する切り欠き１１５が設けられており、ノズル１１２先端が球体５の表面と面接触しても円滑にインクが流通可能になっている。ノズル１１２の反対側の他端は、補充用のインクを受け入れ可能なインク導入部１１１が形成されている。
補充具１１の成形は塩ビ樹脂を射出成型したものや、ＰＰ樹脂を押し出し成型したもの又は別々に成形して接続して得たもので製造することができる。
なお補充具は、第１の流路の弁機構２１１と、第２の流路の弁機構２１２とを同時に開放し、どちらか一方の流路にインクを充填できる物、例えばインクを直接注ぎこむことができる器具、シリンジや圧送ポンプのホース等でも良い。
【００２３】
補充具１１を用いた補充方法について説明する。図１４は図１、図２で示した筆記具のインク供給機構部の補充具１１を用いたインク補充時の動作断面図であり、図１４（ａ）は補充具１１接続前、図１４（ｂ）と、図１４（ｃ）は補充具１１の接続過程、図１４（ｄ）は補充具１１の接続完了時の図である。
補充時には、筆記具の前方、筆記部１を略上方に向け、筆記部１を取り外し、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順で補充具１１のノズル１１２側を弁棒４に向かって後方側に移動する。補充具１１を押し込むことで、ノズル１１２が球体５を押すとともに、押し部１１３が弁捧４の先端４１を押すことで、弾性体９が撓み、弁捧４と球体５が後退する。押し部１１３が弁棒４と当接する位置又は弁捧４の後端４２がバネ受けの底部３４と接触することで、確実に弁機構２１１と弁機構２１２を開放するとともに、過剰な押し込みを防止することができる。第１の流路２０１、２０２と流路２０５が連通し、第２の流路２０３、２０４と流路２０６が連通した後に、インク導入部１１１よりインクを充填ことでインクを補充することができる。インクは補充具１１のノズル内部に配されたインク流通路１１４と、切り欠き１１５と、流路２０６と、第２の流路２０４と、第２の流路の開口部３３とを経て、インクタンク８１内に充填される。
インク充填と同時に、インクタンク８１内の空気は第１の流路の開口部３２と、第１の流路２０２と、流路２０５と、第１の流路２０１と、隙間流路２０７とを経て大気中に開放されることにより、吸引動作などをせずに連続的にインクが補充できる。
【００２４】
図１５は図１、図２で示した筆記具の補充具を接続した補充時の状態図であり、図１５（a）は斜視図、図１５（ｂ）は正面断面図である。
インク充填時において、補充具１１の外周面と先軸７の保持部７２の内筒面とは略嵌合し相互に固定されると同時に、空気の流通が可能な隙間流路２０７は維持される。このとき同時にインクタンク８１内の空気が大気中に開放されるため、吸引動作などをせず、連続的にインクが補充できる。再度、保持部７２に筆記部１を挿入することで筆記することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
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、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筆記具でインク消耗した場合に、簡単に補充を行うことができる構造に関する産業上有用な発明である。
【符号の説明】
【００２６】
１  筆記部
２  弁座
３  バネ受け
４  弁捧
５  弁部材
６  インク保持体
７  先軸
８  軸
９  弾性体
１０  インク
１１  補充具
２１  穴
２２  バネ受け嵌合部
３１  弁座嵌合部
３２  第１の流路の開口部
３３  第２の流路の開口部
３４  バネ受けの底部
４１  先端
４２  後端
４３  テーパー部
４４  第２の流路の弁座
７１  螺合部
７２  保持部
８１  インクタンク
８２  螺合部
１１１  インク導入部
１１２  ノズル
１１３  押し部
１１４  インク流通路
１１５  切り欠き
２０１  第１の流路
２０２  第１の流路
２０３  第２の流路
２０４  第２の流路
２０５  流路
２０６  流路
２０７  隙間流路
２１１  第１の弁機構
２１２  第２の弁機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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