(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自由状態でインキタンクにインキを収容し、そのインキタンクから前記インキが供給されるペン先と、前記インキタンクの内部圧力上昇分の前記インキを、一時的に収容可能とした、一時的インキ溜め部を配置してなる筆記具であって、前記インキタンクに直接、前記インキタンクの内外の圧力差によって作動可能としたインキ弁を接続し、かつ、そのインキ弁は、前記インキタンク内に収容したインキが、前記インキタンクの内外の連通孔となる部分に供給されて作動し、前記インキ弁と前記ペン先の間に、前記インキタンクを配置し、かつ、そのインキタンクを前記インキ弁と前記一時的インキ溜め部の間に配置し、さらに、前記インキ弁の後方に撥インキフィルタを配置し、前記ペン先へインキを供給するインキ誘導芯が、前記インキ弁から前方に突出すると共に、前記一時的インキ溜め部の、前記インキの収容容積を、前記インキタンクに収容した前記インキの充填容積の５０％未満とした筆記具。
【請求項２】
前記ペン先が、前記インキタンクと、インキ供給管によって接続され、このインキ供給管の管径が、このインキ供給管の長さ以下で形成される請求項１記載の筆記具。
【請求項３】
前記一時的インキ溜め部が、インキ吸蔵体よりなる請求項１乃至請求項２に記載の筆記具。
【請求項４】
前記インキ吸蔵体を、前記インキ吸蔵体の同軸位置で上下方向より、前記ペン先と、前記インキ供給管にて圧縮挟持してなる請求項３に記載の筆記具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自由状態でインキタンクにインキを収容し、そのインキタンクからインキが供給されるペン先と、インキタンクの内部圧力上昇分のインキを、一時的に収容可能とした、一時的インキ溜め部を配置してなる筆記具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維収束体などのインキ吸蔵体にインキを含浸保持させるのではなく、自由状態でインキタンクにインキを収容した、所謂、生インキ式筆記具は、その豊富に収容できるインキ量による筆記持続性、インキ残量の視認、みずみずしい筆跡などの利点から、ボールペンやラインマーカー、マーキングペン、万年筆などの筆記具や、筆などをペン先とした塗布具や化粧具としても広く使用されている。
【０００３】
このような生インキ式筆記具のインキタンク内のインキは、自由状態で束縛されない状態にあるため、減圧、温度上昇などの環境変化に伴い、インキタンク内の空気の膨張により、インキタンクより押し出され、インキがペン先から流出し洩れてしまうこととなる。    
このペン先からのインキ洩れを抑制するために、インキタンクより押し出されたインキを、毛管現象を利用した、縦断面櫛歯状の合成樹脂射出成形品や、繊維収束体などからなるインキ吸蔵体に収容できる、一時的インキ溜め部をインキタンクとペン先との間に形成したもの（特許文献１、２）や、一時的インキ溜め部を用いず、インキタンクに直接、インキタンクの内外圧力差をその差圧によって作動可能とした差圧弁を配置し、インキタンクからインキを押し出そうとする膨張した空気を、インキタンクから外気へ排出することにより、ペン先からのインキ洩れを抑制するようになしたもの（特許文献３）が知られている。    
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８３８９５号公報
【特許文献２】特開２００１−１７１２８５号公報
【特許文献３】特開２００６−１６８１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、インキタンク容積の４０％以上の容積となる、一時的インキ溜め部であるため、見かけ上にも、筆記具全体としても大きなものとなってしまう。その上、インキタンクの容積が大きいほど、インキが減少した際のインキタンク内の空気容積が大きくなるため、環境変化による空気の膨張体積は大きくなり、インキタンクから押し出されるインキ量は増すことになるので、インキタンク容積は、一時的インキ溜め部の２倍以上であるものの、インキタンク内には、インキタンク内の容積と、想定される環境変化に対して、一時的インキ溜め部に収容に見合うだけの、インキタンク容積の４０％〜５０％程度、筆記具全体の２０％〜３０％程度のインキしか収容できないものとなり、見かけ上にも実際にも、豊富にインキを収容できず、その結果、筆記距離が短くなり、本来の生インキ式筆記具としての筆記持続性という特長点を損なってしまうという問題点があった。
また、特許文献２に記載の発明は、インキタンク容積の１０〜３０％程度の一時的インキ溜め部にあるため、収容するインキ量が少なくなってしまうことを解消するため、インキタンク内の中心部分に、インキ吸蔵体を配置したものである。インキタンク内の容積は、見かけ上は変わらないものの、インキ吸蔵体によって、インキタンク内の容積を減らすために、実質的に上げ底されたものであり、インキ吸蔵体に含浸されただけのインキ量は増えるものの、自由状態で束縛されない生インキ式筆記具としてのインキの量を変えることはできず、本来の生インキ式筆記具としての、インキ残量の視認や、みずみずしい筆跡という特長点を損なってしまうという問題点があった。
さらに、特許文献３に記載の発明は、差圧弁によって、インキタンク内の空気が膨張した際、開口して、インキタンクから膨張空気を外気へ排出するものであるが、所定の外気との圧力差によって、差圧弁が開閉するため、インキタンク内の圧力は、所定の圧力差に達するまでの間、ペン先側にも付加することとなり、ペン先からインキ洩れを生じてしまうという問題点があった。
また、筆記具としての差圧弁は、内部にインキを収容するインキタンクとなる軸筒部分を手で把持して使用するため、手からの体温によってインキタンク内の空気が膨張してインキ洩れを生じたり、筆記の追従性を得るため、筆記具の微量なインキ吐出量に応じて、インキタンク内の僅かに減少した圧力を補填するために、外気をインキタンク内に流入したりすることを考慮して、ペン先の種類や、筆記具の耐久性に対する仕様などにより若干上下するが、０．５ｍｍＨ２Ｏ〜５．０ｍｍＨ２Ｏ程度の微少な圧力差で開口するように設定し、差圧弁の開閉作動を、微少な空気の膨張とそれに伴う、微少な外気との圧力差により開口して、微少な空気を外気に排出することにより閉塞により、瞬間的に行うものとなるのが一般的である。
しかしながら、開閉作動が瞬間的であったとしても、開閉作動の時間差を完全に無くすことはできないため、ペン先側にインキタンク内の微少な圧力が付加する。微少な圧力の付加では、ペン先へのインキの移動は極めて微量であるため、一回の差圧弁の開閉作動により、ペン先からインキが滴り落ちる程のインキ洩れが、即座に生じてしまうことは殆どないが、瞬間的な、差圧弁の開閉作動は、環境変化が持続する限り、反復して行われることになるので、やがて、ペン先へ移動した微量のインキは堆積してしまうことになり、ペン先からインキが滴り落ちるインキ洩れとなり、単に、差圧弁の微少な開閉作動の調整だけでは、ペン先からのインキ洩れを生じてしまうという問題点を解消するには至らなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、自由状態でインキタンクにインキを収容し、そのインキタンクから前記インキが供給されるペン先と、前記インキタンクの内部圧力上昇分の前記インキを、一時的に収容可能とした、一時的インキ溜め部を配置してなる筆記具であって、前記インキタンクに直接、前記インキタンクの内外の圧力差によって作動可能としたインキ弁を接続し、かつ、そのインキ弁は、前記インキタンク内に収容したインキが、前記インキタンクの内外の連通孔となる部分に供給されて作動し、前記インキ弁と前記ペン先の間に、前記インキタンクを配置し、かつ、そのインキタンクを前記インキ弁と前記一時的インキ溜め部の間に配置し、さらに、前記インキ弁の後方に撥インキフィルタを配置し、前記ペン先へインキを供給するインキ誘導芯が、前記インキ弁から前方に突出すると共に、前記一時的インキ溜め部の、前記インキの収容容積を、前記インキタンクに収容した前記インキの充填容積の５０％未満とした筆記具を要旨とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
環境変化に対する仕様や、インキの種類、含有する溶剤、粘度や表面張力などの物性及び、インキとインキタンクとのぬれ性、インキの充填容積、差圧弁の開閉能力などによって多少の前後はあるが、インキタンクの内外の微少な圧力差による、差圧弁の瞬間的、且つ、反復する開閉作動により、微量のインキが堆積することによって生じるインキ洩れ量は、インキの充填容積の１％〜４５％程度、特に、１〜１００ｍＰａ・ｓ程度で低粘度の、一般的な、水を主溶剤とした水性インキや、エタノールなどを主溶剤とした油性インキでは、３％〜３０％程度であり、これらのインキが収容できるだけの容積である一時的インキ溜め部を配置しているため、ペン先からのインキ洩れを抑制し得る。
また、筆記具における差圧弁は、インキタンクの内外の所定の微少な圧力差にて作動するため、インキタンク内の空気量の大小にかかわらず、インキタンク内の圧力は、微少な圧力以上に、上昇することはなく、ほぼ一定の圧力状態を維持することができるので、インキタンクには、収容且つ、組立において充填可能な量のインキを収容することができる。
さらに、一時的インキ溜め部の、インキの収容容積を、インキタンクに収容可能な量のインキの充填容積の５０％未満とすることにより、少なくとも、全体の７０％程度がインキの充填容積となり、見かけ上にも実際にも豊富に、自由状態で束縛されないインキを収容した筆記具を得ることとなり、本来の生インキ式筆記具としての筆記持続性、インキ残量の視認、みずみずしい筆跡という特長点を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一例を示す縦断面図。
【図２】図１のＩ部拡大図。
【図３】図２のＩＩ−ＩＩ’横断面図。
【図４】他の一例を示す縦断面図。
【図５】図４の例のペン先上向き状態を示す縦断面図。
【図６】従来例を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の筆記具は、自由状態でインキタンクにインキを収容し、そのインキタンク内のインキと接続されたペン先からのインキ吐出によるインキタンク内の減圧状態や、環境温度上昇などによるインキタンク内の増圧状態に応じてインキタンク内と外気を連通して空気交換させる筆記具や、筆記具のインキと物性的に同様な内容液を収容及び吐出させる塗布具又は化粧具などにおいて好適に使用できるものである。
【００１０】
筆記具のインキタンクに収容されるインキとしては、水を主溶媒とする水性インキや、イソプロピルアルコールやエタノールなどの有機溶剤を主溶媒とする油性インキ、染料、顔料、又はこれら両方を着色剤として使用したものなどを問わず使用できる。特に、ボールペンやラインマーカー、マーキングペン、万年筆、筆ペンなどの筆記具における用途展開や、一時的インキ溜め部へのインキ収容能力、差圧弁をインキの毛管作用により形成したインキ弁とする場合における、インキ弁へのインキの供給し易さを考慮すると、インキ粘度が、１〜１００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計Ｎｏ．３ローター、６０ｒｐｍ、２５℃）であるような比較的低粘度ものが良好である。
【００１１】
筆記具に使用されるペン先としては、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリアミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維を接着剤によって収束させた繊維収束体を適宜形状に研磨切削により加工したものや、射出成形後の熱処理によって硬化させる焼結体、ポリアセタール等を押出成形によって形成する、所謂、樹脂ペン先、ステンレスパイプを切断し、塗布面に研磨やコーティングを施した細管パイプ、合成樹脂の射出成形品やステンレスなどを切削加工した後、先端にボールを抱持させたボールペンチップ、金、金合金、ステンレスなどから選択された基材を、打ち抜きや曲げ加工などによって形成する万年筆ペン先、合成樹脂製などからなる筆毛を束ねて筆穂としたものなどが例示できる。
【００１２】
筆記具に使用されるインキタンクとしては、収容されるインキに対して、膨潤、融解、溶解、分解などによる反応によって形状変化を生じないものであれば、特に材質の制約はなく、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレン、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリメタクリレートなどの合成樹脂や、金属などをインキの種類、筆記具のデザインや用途に応じて適宜使用できる。例えば、水を主溶媒とする水性インキや、イソプロピルアルコールやエタノールなどの有機溶剤を主溶媒とする油性インキなどでは、インキとの反応性、インキタンク内部のインキ蒸発によるインキ減量性、価格、成形性などを考慮すると、汎用的なポリプロピレンやポリエチレンなどの合成樹脂などが好適である。また、本発明の筆記具は、インキをインキタンクに自由状態で収容する、所謂、生インキ式の筆記具であるので、外部からインキ残量が視認できることを考慮すると、透明若しくは半透明の合成樹脂とすることが望ましい。また、合成樹脂の成形法としては、射出成形、押出成形、ブロー成形など適宜利用できる。
【００１３】
筆記具に使用される差圧弁は、使用時の手の把持による体温や、筆記における微量なインキの吐出量に応じて、瞬間的な微動により開閉作動するものであればよく、即ち、ペン先の種類や、筆記具の耐久性に対する仕様などにより若干上下するが、０．５ｍｍＨ２Ｏ〜５．０ｍｍＨ２Ｏ程度の微少な圧力差で開口し、開口と共に、微少な圧力差を生みだす微少な空気を排出し、差圧弁の開口状態が続くと、インキの圧力水頭によりインキ洩れを引き起こすので、圧力差がなくなると同時に瞬間的に閉塞するものであればよい。
差圧弁としては、エラストマーなどのゴム状弾性体に、一文字又は十文字のスリット状開閉部を設けるスリット弁や、インキタンクの内外の連通孔となる部分を弁座とし、バネ荷重によってこの弁座を閉塞する弁を設けたバネ弁、インキなどの液体とインキタンクの内外の連通孔となる部分とに生じる毛管力による毛管作用にて、液膜を形成して閉塞させ、連通孔に介在した液体を、微少な圧力差によって押しのけて開口する液弁などがある。更に、液弁は、常に、連通孔に対して、液体の毛管力を生じているため、インキタンクの内部に圧力差がなくなると同時に瞬間的に連通孔を閉塞することができるものであり、連通孔に介在する液量及び液体の毛管力さえ設定すればよく、開閉部の摩擦抵抗や開閉部の重なり、及び弾性力や寸法の精度が必要となるスリット弁や、極小の線径や荷重精度が必要となるバネ弁に比べ、作動性及び形成し易さ等を考慮すれば、液弁が差圧弁としては最も好適である。特に、液弁では、弁となる液体の性状維持や供給及び収容手段、これらの手段に対するコストなどを考慮すると、インキタンク内に収容したインキが、インキタンクの内外の連通孔となる部分に供給されて作動するようになしたインキ弁であることが更に好ましい。
インキ弁における、インキタンクに収容されたインキを、インキタンクの内外の連通孔に供給するためのインキ含浸手段としては、一方がインキタンクに収容されたインキと接触し、もう一方が、連通孔に接続し、インキタンクに収容されたインキから連通孔へのインキの供給が可能であれば毛管力の強弱の程度に制約はなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリアミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維を接着剤によって収束させた繊維収束体を適宜形状に研磨切削により加工したものや、射出成形後の熱処理によって硬化させる焼結体、ポリアセタール等を押出成形によって形成した細管体などが挙げられる。また、毛管力のある繊維収束体や押出成形による細管体ではなく、インキタンクの内壁面にスリット状の毛管溝を形成して、インキタンクのインキを液膜に供給するインキ含浸手段としてもよく、部品点数の低減化によるコストダウンを図ることもできる。尚、インキタンクの内壁面のスリット状毛管溝は、インキの毛管状況に応じて、インキぬれし易いように、表面に凹凸状態を成形上、または、成形後の処理などによって成してもよい。  
【００１４】
筆記具に使用される一時的インキ溜め部としては、常時インキを収容させず、インキタンクの内部の空気が温度上昇や気圧低下による環境変化によって膨張した際における、差圧弁の瞬間的、且つ、反復する開閉作動により、インキタンクから流出した微量のインキを、ペン先からの洩れる以前に収容可能であればよく、例えば、櫛歯間の毛細管力によってインキを収容可能な櫛歯状の合成樹脂成形品よりなるものや、この櫛歯状の合成樹脂成形品の樹脂表面を、インキ収容能力を向上させるために、櫛歯表面を凹凸の粗面状としたり、各種インキの主溶媒と親和性のある粉体や溶剤によって親インキ処理を施したり、繊維収束体や焼結体などよりなるインキ吸蔵体を用いたりしたものなどが例示できる。親インキ処理の具体例としては、シリカ粉末をイソプロピルアルコールで分散させ塗布させたものなどが挙げられる。また、櫛歯状の樹脂成形品よりなるものとしては、極めて狭い櫛歯の成形性等を考慮すると、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体やポリアセタールなどが合成樹脂として好適である。インキ吸蔵体を用いた一時的インキ溜め部としては、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維などを接着剤や、融点の異なる繊維を溶融することによって収束させた繊維収束体やウレタンなどの合成樹脂を発泡や溶出により連通多孔を形成した連通多孔質体、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの合成樹脂を小球体や粉末状にして堆積させた粒状物の集合体などが挙げられる。特に、インキ吸蔵体を用いた一時的インキ溜め部は、櫛歯状の合成樹脂成形品に比べて、インキが収容される部分の毛管力が強いため、表面改質などの処理を必要とせず、また、イソプロピルアルコールやエタノールなどの有機溶剤を主溶媒とする油性インキなどでも使用可能であり、組立も簡単で比較的低価格であり好適である。
更に、櫛歯状の合成樹脂成形品による一時的インキ溜め部では、インキタンクのインキをペン先へ供給するための、インキ誘導部材を配置する必要性があるが、インキ吸蔵体を用いた一時的インキ溜め部においては、中空状のインキ吸蔵体を用いる必然性はなく、例えば、インキ吸蔵体をインキタンク側及びペン先側から同軸位置で圧縮し、インキ吸蔵体の一部分に、インキ誘導部となる高密度部を形成させることができ、部品点数や価格的にも好適である。
【実施例】
【００１５】
以下、図面に基づき一例について説明する。図１に示したものは、外部からのインキ１の残量を視認できるように、透明性を有するポリプロピレン製の射出成形品より形成されているインキタンク２内に、主溶媒である水に、黒色の染料を溶解させて、表面張力３５．０ｍＮ／ｍで、２．５ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計Ｎｏ．３ローター、６０ｒｐｍ、２５℃）の低粘度の、水性のインキ１を自由状態で１０ｃｃ収容し、先端にボールペンチップ３ａよりなるペン先３を接続した、所謂、ボールペンと呼ばれる筆記具の一例である。インキ１の表面張力は、ペン先３への浸透性、吐出性、筆跡のにじみ、後述する差圧弁部材４のインキ弁形成溝４ａへの、インキ１の介在性を考慮して、２０ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ／ｍとすることが好ましい。
【００１６】
ペン先３へ、インキ１を供給するために、インキタンク２のインキ１とボールペンチップ３ａとを接続するポリエチレンテレフタレート繊維の繊維収束体よりなる、気孔率６６％のインキ誘導芯５が配置されている。
図１のＩ部拡大図である図２に示すように、ポリプロピレン製の射出成形品である尾栓６がインキタンク１の後方に圧入嵌合され、更に、この尾栓６の内側には、尾栓６と同じく、ポリプロピレン製の射出成形品である差圧弁部材４が、圧入嵌合されており、インキ誘導芯５は、後述する櫛歯状の一時的インキ溜め部７の中孔７ａを通り、更にインキ１の中を通って、差圧弁部材４の中孔４ｂを貫通して、尾栓６の天面６ａまで延在し、この天面６ａに当接して固定されている。
尚、本例におけるインキ誘導芯５は、先端側をペン先３へ、後端側を差圧弁部材４へ延在した１本のものとしたが、ペン先３へのインキ１の供給性及び、後述する差圧弁部材４のインキ弁形成溝４ａへの、インキ１の介在性が異なる場合や、インキタンク２のカートリッジ化などにより、インキタンク２を取り外し可能とした場合などにおいては、ペン先３及び、差圧弁部材４へインキ誘導芯５をそれぞれ配置してもよい。また、差圧弁部材４に形成するインキ弁形成溝４ａの金型作製の容易性と成形性を考慮して、差圧弁部材４と尾栓６を別々の部品としたが、勿論、一体であってもよい。
【００１７】
差圧弁部材４の中孔４ｂとインキ誘導芯５の側方には、ＩＩ−ＩＩ’横断面図である図３に示すように、インキ弁形成溝４ａが形成されている。このインキ弁形成溝４ａは、インキ１に対して毛管力が生じており、インキ誘導芯５を通じてインキ１が介在し、差圧弁であるインキ弁を形成している。このインキ弁形成溝４ａに介在したインキ１によるインキ弁を支える能力を得るため、インキ弁形成溝４ａは最小巾が０．０５ｍｍ、最大巾が０．１５ｍｍの四角柱状の孔状となっている。インキ弁形成溝４ａは、インキ弁の支持と内外気圧差による通気性の確保との両立のために、ある程度の開口巾を有する必要があるが、その最大巾は、表面張力３５．０ｍＮ／ｍのインキに対して、０．０２１ｍｍ〜０．５２ｍｍとする必要がある。更に好ましくは、０．０３ｍｍ〜０．２０ｍｍとすれば、成形し易く、且つ、差圧弁部材４の中孔４ｂとインキ誘導芯５の接触面積を極力確保できるので、インキ誘導芯５の位置のバラツキが低減されて好ましい。また、このインキ弁形成溝４ａの長手方向の長さは、１０．０ｍｍとしており、インキタンク２内の空気の減圧力及び増圧力が微少な１ｍｍＨ２Ｏ〜５ｍｍＨ２Ｏ程度になった時、このインキタンク２内の変化した空気の圧力と、元のインキタンク２内の空気の圧力との圧力差によって、インキ弁形成溝４ａに介在したインキ１が、押しのけ可能となるようになしている。インキ弁形成溝４ａの長手方向の長さは、インキ弁形成溝４ａからのインキ１の押しのけ易さや、インキ１の押しのけ後における、空気の流通性を考慮すると、インキ弁形成溝４ａの横断面積０．００７５ｍｍ２に対して、０．２ｍｍ〜２０．０ｍｍとすればよいが、インキ１の容量を多くできるようにインキタンク２の容積を確保し、且つ、インキ誘導芯５の落下などによる抜け強度を考慮すると、１．０ｍｍ〜１２．０ｍｍとすることが好適である。また、インキ１を押しのけるための、インキタンク２内の減圧力や増圧力を、本例では、筆記の際に手で把持し、この手の温度によってインキタンク２が暖められ、インキタンク２内の空気が増圧した時の圧力２０ｍｍＨ２Ｏ以下と、筆跡の濃淡を生じない筆記を行うための、インキタンク２内の空気の減圧限度７ｍｍＨ２Ｏ〜１５ｍｍＨ２Ｏを考慮して設定したが、特に、インキ弁形成溝４ａに介在したインキ１の押しのけ可能な圧力は限定されるものではなく、各種筆記具の仕様に応じて、適宜設定されるものである。
以上のように、インキタンク２からインキ誘導芯５を介して浸透したインキ１は、インキ弁形成溝４ａに毛管力によって浸透してインキ弁を形成し、手の把持による温度上昇や、インキの吐出に応じて、インキタンク２内に生じた空気の微少な圧力差によって、インキ１がインキ弁形成溝４ａから、微少な圧力差故に瞬間的に押しのけられ、インキ弁が開放し、必要な空気を外部より取り込む、又は、不要な空気を外部へ排出すると、再びインキ誘導芯５から浸透したインキ１が、インキ弁形成溝４ａに、毛管力故に瞬間的に浸透してインキ弁の閉塞が行われるようになされている。
【００１８】
尾栓６の後方には、インキ１を通過させず、空気を通過させる、撥インキフィルタ８ａをインサート成形により組み込んだ栓体８が圧入配置されている。この栓体８は、インキ弁形成溝４ａに形成されたインキ弁が、インキタンク２内の圧力変化に応じて開閉する際に移動したインキ１が、誤って、インキタンク２の外部へ流出してしまうことを防止するものである。この撥インキフィルタ８ａは、ポリテトラフルオロエチレンを孔径１．０μｍとなる三次元網目構造で形成したものに、フッ素系の添加剤により撥インキ処理を施したものである。この栓体８は、インキ１が万一、流出した場合に有効な部品であるが、常に設置しているため、撥インキフィルタ８ａには、インキ弁形成溝４ａに形成されたインキ弁が開閉する際には、空気の出入りが可能であることが求められる。したがって、撥インキフィルタ８ａは、インキ１の経時的な浸透と、空気の出入りの性能を加味すると、孔径としては０．２μｍ〜３．０μｍ、厚みとしては、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であることが好ましい。更に、本例では、撥インキフィルタ８ａの固定方法としてインサート成形により一部品の栓体８とし、尾栓６に圧入配置したが、必ずしも、インサート成形による栓体８とする必要はなく、撥インキフィルタ８ａを尾栓６に直接、接着、熱溶着、超音波溶着、振動溶着、溶剤溶着などによって取り付けたり、栓体８と尾栓６の間に、撥インキフィルタ８ａを挟持したり嵌着または螺合したりするなど適宜なすことができる。
【００１９】
また、ペン先３とインキタンク２のインキ１との間には、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体製の射出成形品の櫛歯状の一時的インキ溜め部７が配置されている。一時的インキ溜め部７に連なる、隣接する狭い櫛歯７ｂ間が、インキ１の収容部となるが、この収容部へインキ１を無駄なく収容できるよう、櫛歯７ｂへのインキ１の良好なぬれ性、インキ１の毛管力を高めるための、均一で極力狭い成形性、また、本例のような、水を主溶媒とした水性のインキ１に対する膨潤などの反応性を考慮すると、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体などが好適である。
一時的インキ溜め部７の櫛歯７ｂより形成される、インキ１の収容部分は、インキ１に対して良好なぬれ性と毛管力により設定され、収容可能なインキ１の量を１．５ｃｃとしている。但し、この一時的インキ溜め部７のインキ１の収容部分のぬれ性と毛管力は、インキ誘導芯５のぬれ性及び毛管力より低く設定されている。これは、外力などが生じない場合、毛管が高い方から低い方へは液体が移動しない一般的法則を利用したものであり、常時インキ１を、一時的インキ溜め部７に収容させず、インキタンク２内の空気が膨張した際、インキタンク２内から流出したインキ１を、インキ誘導芯５を介して、ペン先３から洩れる前に、一時的インキ溜め部７に収容することになる。このインキ誘導芯５と一時的インキ溜め部７との、毛管力の設定により、標高差や温度差のある地域に移動するなどの環境変化において、一時的インキ溜め部７は、微量のインキ１を、ペン先３からの洩れる以前に収容可能となる。
【００２０】
前述した通り、インキ弁は、手の把持による温度上昇や、インキの吐出に応じて、インキタンク２内に生じた空気の微少な１ｍｍＨ２Ｏ〜５ｍｍＨ２Ｏ程度の圧力差によって開放し、外部との空気取り込みや排出した後、インキ１の毛管力によって閉塞する瞬間的な開閉作動である。標高差や温度差のある地域に移動するなどの環境変化においては、空気の圧力変化が非常に大きいものとなるため、インキ弁は、外部環境下の空気の圧力と、インキタンク２内の空気の圧力が安定するまでの間、インキタンク２内に生じた微少な圧力差に応じて、その都度、活発的に反復する開閉作動を繰り返すことになる。インキタンク２内に生じる圧力差は１ｍｍＨ２Ｏ〜５ｍｍＨ２Ｏ程度で微少であり、瞬間的で極めて短時間であるものの、インキ弁が閉塞している際は、この微少な圧力が、インキタンク２内のインキ１の界面上に付加することになり、微量ではあるが、少なからずインキ１をペン先３側へ押し下げることになる。一回のインキ弁の開閉作動により、ペン先３からインキ１が滴り落ちることはないが、飛行機や高地などを想定して、０．８気圧の環境変化が生じたとすると、インキ弁は、５００回〜数千回の開閉作動が行われることになり、その間に、ペン先３側へ押し下げられる微量のインキ１は増加し、外部環境下の空気の圧力と、インキタンク２内の空気の圧力が安定するまでの間に、０．５〜１．０ｃｃ程度のインキ１の洩れとなる。従って、一時的インキ溜め部７は、収容可能なインキ１の収容量を１．５ｃｃとしているので、インキ１のペン先３からの洩れを防止し得る。また、一時的インキ溜め部７に収容可能なインキ１の収容量は僅か１．５ｃｃであるので、インキタンク２に収容した１０ｃｃのインキ１に対して１５％、成形樹脂部分を含めても、一時的インキ溜め部７の容積は３．０ｃｃ程度であるため、３０％とすることができる。このため、本例の筆記具全体の７０〜７５％程度がインキ１の収容量とすることができ、見かけ上だけでなく、１０ｃｃの豊富な自由状態のインキ１によるみずみずしい筆記とその筆記における持続性を得ることができる。
【００２１】
図４に示したものは、図１に示した例と同じ、インキ弁及びインキ弁を形成する差圧弁部材４、尾栓６と、尾栓６の後方に圧入配置した栓体８よりなり、インキタンク２内に収容するインキ１を、エタノールを主溶媒とし、黒色の顔料を分散させて、表面張力３０．８ｍＮ／ｍで、３ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計Ｎｏ．３ローター、６０ｒｐｍ、２５℃）の低粘度に設定してある、ホワイトボードマーカー用の油性顔料とし、ペン先３として、ポリエチレンテレフタレート繊維を接着剤によって収束させた直径６ｍｍの繊維収束体の先端を砲弾状に研磨したものの一例である。インキタンク２は、ペン先３側の着脱自在の前軸９と、螺合により密嵌させるようにし、インキタンク２内のインキ１を使い切った後、インキ１を補充可能なインキ補充式のものとしてある。また、インキ誘導芯５は、図１に示した例と同じ材質、同じ気孔率、同じ径のものよりなるが、ペン先３とは接続せず、インキ１の補充の妨げにならないように、インキインキタンク２のペン先３側の底部近傍までの長さとしている。
【００２２】
本例のものは、エタノールを主溶媒とした、油性のインキ１に対して、膨潤や溶解などの反応性を考慮して、一時的インキ溜め部７として、ポリエチレンテレフタレート繊維よりなる気孔率９２％のインキ吸蔵体を用いている。また、本例は、インキ補充式のものであり、インキ誘導芯５をインキタンク２までの長さとしているため、ペン先３及びインキ吸蔵体へのインキ１の供給部として、インキ吸蔵体へのインキ１の軸心部分を、壁部１０の孔径５ｍｍ、長さ２０ｍｍの中孔突部１０ａと、ペン先３の後端部３ｂにて、インキ誘導芯５とほぼ同等の６０％〜７０％の気孔率となるように上下方向より圧縮して圧縮部７ｃを形成している。この圧縮部７ｃにより、圧縮部７ｃがインキ誘導芯５の役割をするため、ペン先３へのインキ１の供給の他、インキ吸蔵体に毛管力の高低差を生じさせ、常時におけるインキ吸蔵体の非圧縮部へのインキ１の浸透を抑え、インキ吸蔵体の非圧縮部を１．６ｃｃ〜２．０ｃｃのインキ１が収容可能な一時的インキ溜め部７となすことができるようにしてある。
また、壁部１０の中孔突部１０ａは、インキタンク２からペン先３へのインキ１の移動を、十分に筆記ができる程度の量に抑える、インキ１の移動規制もなしている。即ち、ダルシー・ワイズバッハの式にも示されるように、中孔突部１０ａの孔径と長さの設定により、インキ１の摩擦抵抗により移動規制を生じさせ、飛行機や高地などを想定した、０．８気圧の環境変化が生じた際の、インキ弁の開閉作動による、ペン先３側へ押し下げられる微量のインキ１の量を極力少なくなしている。これにより、特に、水性のインキ１に比べて表面張力が低い油性のインキ１においては、外部環境下の空気の圧力と、インキタンク２内の空気の圧力が安定するまでの間に、洩れるインキ１の量を、通常洩れるインキ１の量の５０％〜６０％に減少させ、０．４〜１．２ｃｃ程度になすことができる。
尚、ダルシー・ワイズバッハの式は、ｈｆ＝ｆ・Ｌ・ｖ２／Ｄ・ｇ（ｈｆ：摩擦損失水頭、ｆ：摩擦損失係数、Ｌ：管の長さ、Ｄ：管の径、ｖ：流速、ｇ：重力加速度）であることより、中孔突部１０ａの径が、中孔突部１０ａの長さ以下に設定することで、インキ１の移動規制を生じさせる摩擦抵抗を得る。
また、本例では、表面張力の低い油性のインキ１の移動抵抗を持たせることで、インキ１の洩れる量を低減させたが、比較的表面張力の高い水性のインキ１に対して、移動抵抗を持たせることで、一時的インキ溜め部７に収容可能なインキ１の量を減らし、一時的インキ溜め部７をより小さくすることで、更なるインキ１の大容量化を図ることもできるものである。
【００２３】
圧縮部７ｃは、圧縮によって、インキ１の誘導芯としての性能を得る６０％〜７０％の気孔率となっており、また、ペン先３の後端部３ｂを包むように広く被覆して接続しているため、ペン先３へ供給されるインキ１の量を、インキ誘導芯５とペン先３と接続した場合より数倍多くなるようにし、インキ１の吐出量が他の筆記具よりも比較的多いホワイトボードマーカーに対応できるものとしている。また、圧縮部７ｃは、圧縮によって、長手方向の長さを、元のインキ吸蔵体の約半分となるようになし、中孔突部１０ａの先端部１０ｂと、ペン先３の先端部３ｃとの距離を短くする、即ち、自由状態のインキ１と、ペン先３の先端部３ｃとの距離を短くし、インキ１が移動する毛管経路を短くすることで、極力自由状態に近いみずみずしいインキ１による筆記が可能になり得る。
図５に、図４の例のペン先３を、上向き状態にして筆記している状態を示す。図５のように、上向き状態とすると、中孔突部１０ａの内孔部１０ｃは、圧縮部７ｃが、その毛管力により、下向き状態の際にインキ１が飽和状態になっているため、この飽和状態により、インキタンク２側のみが開口した、有底筒状の容器と同じ状態となり、下向き状態で内孔部１０ｃに介在したインキ１は、上向き状態にしても、インキタンク２側へ移動せず、内孔部１０ｃ内に保持される。そのため、上向き状態で筆記したとしても、インキ１のペン先３への供給が、当分、途切れてしまうことがなくなり、また、中孔突部１０ａの先端部１０ｂと、ペン先３の先端部３ｃとの距離を短いものとし、インキ１が移動する毛管経路が短くなるようにしているため、ホワイトボードなどへの上向き状態での筆記を行っても、持続的に、且つ、自由状態に近いみずみずしさを維持し得るものとできる。
【００２４】
図６に示したものは、従来技術にて構成された筆記具の比較例である。インキタンク２内に収容されているインキ１、ペン先３及び、一時的インキ溜め部７は、図４に示した例と同様の材質のものを用いたホワイトボードマーカーの一例である。図６の例は、内外気を尾栓６によって完全に遮断したインキタンク２と、インキタンク２に収容される４ｃｃのインキ１の充填容積に対して、約９０％のインキ１が収容可能な一時的インキ溜め部７がペン先３とインキタンク２との間に配置されている。
本比較例では、インキ弁がないため、インキタンク２内のインキ１を吐出によって消費し、インキタンク２内の空気が大きくなるほど、空気は膨張することとなると共に、膨張した空気圧は全て、インキの界面に付荷することとなるため、一時的インキ溜め部７に収容可能なインキ１の容積は、インキタンク２に収容されるインキ１の容積の５０〜１１０％程度となる。但し、５０％〜８０％程度のものでは、インキ１を消費したとしても、空気の容積があまり増えない。即ち、１〜２ｃｃ程度の少量のインキ１しか収容できないインキタンク２となり、細く小型の筆記具に限定されることになる。また、筆記具は、手で把持して使用するものであり、全体の大きさに制約があるため、多くのインキ１を大量に収容するとされるものとしても、その大量とされる場合のインキ１の容積は、インキ吸蔵体にインキを含浸させた、所謂、中綿式と呼ばれる筆記具に比べて、若干多めの３〜５ｃｃ程度にとどまり、また、このインキ１の容積に対して、一時的インキ溜め部７が設定される収容可能なインキ１の容積は、８０〜１１０％程度となるため、実際には、筆記具全体の７０％程度以上どころか、２０％〜３０％程度のインキ１しか収容できないものとなり、見かけ上にも、実質的にも、インキ１を大量に収容するものとはなり得ない。
更に、例えば、一時的インキ溜め部７を極力長くして、収容可能なインキ１の容積を増やし、インキタンク２内に収容するインキ１の容積を多少増やすことも可能ではあるが、一時的インキ溜め部が長くなるほど、ペン先へのインキ供給経路が長くなることとなり、インキ１の移動抵抗が増して、ペン先３からのインキ１の追従性を阻害し、生インキ式としての、みずみずしい筆跡はおろか、カスレなどの品質問題を引き起こしてしまうこととなる。
【００２５】
効果を確認するための試験用として、図４に示した筆記具を使用して、一時的インキ溜め部７のインキ１の収容量及び、中孔突部１０ａの内孔部１０ｂの長手方向の長さを変化させ、実施例１〜５及び比較例１〜５のサンプルを得た。これらの各実施例１〜５及び比較例１〜５のサンプルについて、一時的インキ溜め部７のインキ１の収容量が変化することによって生じる、中孔突部１０ａ長さ変化によるインキ１の移動抵抗確認としての筆記試験、一時的インキ溜め部７へのインキ１の収容容積の妥当性の確認としての減圧環境試験、見た目で、インキ量が豊富であると感じるか否かの確認としての視覚性試験、上向き筆記性能の確認としての上向き筆記試験に対する各試験結果を表１に示す。尚、比較例５は、上向き筆記性能を調べるために、図６に示した筆記具とした。
【００２６】
【表１】
0005830849.tif 000002
【００２７】
筆記試験  
筆記試験機（形式名：ＴＳ−４Ｃ−１０、精機工業研究所製）にて、筆記荷重；０．９８Ｎ、筆記方向；下向き、筆記角度；６０゜、筆記速度；毎秒７０ｍｍの筆記条件にて、５０ｍ筆記のインキ吐出量を測定すると共に、筆跡について、カスレ、ボテの有無を目視確認した。
カスレ；筆跡において、本来インキがついていなくてはならない部分にインキのついていない部分がある状態。
ボテ；筆跡において、本来インキがつく必要が内部分にインキがついている部分がある状態。
【００２８】
減圧環境試験
キャップを外した下向き状態のサンプルを、耐圧ガラスケース中に入れ、耐圧ガラスケース内を、耐減圧仕様の０．８０気圧に達するまで減圧して、インキ洩れが発生した時の気圧を測定した。尚、０．８０気圧でインキ洩れしないサンプルに対しては、インキ洩れが発生するまで減圧を行い、インキ洩れが発生する気圧を測定した。  
【００２９】
視覚性試験
外観から、サンプルを視認し、視覚的に大容量のインキを収容した筆記具と認識されるか否かについて、１０人に対して調査した。
【００３０】
上向き筆記試験
筆記試験機（形式名：ＴＳ−４Ｃ−１０、精機工業研究所製）にて、筆記荷重；０．９８Ｎ、筆記方向；上向き、筆記角度；仰角６０゜、筆記速度；毎秒７０ｍｍの筆記条件にて、５０ｍ筆記のインキ吐出量を測定すると共に、筆跡について、カスレの有無を目視確認した。
カスレ；筆跡において、本来インキがついていなくてはならない部分にインキのついていない部分がある状態。
【００３１】
以上により、本発明によれば、環境変化に対するペン先からのインキ洩れを抑制しつつ、インキタンクに豊富な量のインキを収容して、本来の生インキ式としての、筆記持続性、インキ残量の視認、みずみずしい筆跡という特長点を得た筆記具を、インキタンクに直接、インキタンクの内外の微少な圧力差によって作動可能とした差圧弁を接続し、一時的インキ溜め部が収容可能とするインキの収容容積を、インキタンクに収容されたインキの充填容積の５０％未満とすることで得ることができるものである。
【００３２】
尚、本例では、インキタンク２や前軸９を本体とし、本体に直接インキ１を収容し、非使用時にはペン先を被覆するキャップ（図示せず）を取り付ける、所謂、キャップ式の筆記具の例のものとしたが、インキタンク２や前軸９をリフィルとし、キャップレスのノック繰り出し式機構をもつ本体に収納するものであってもよい。また、インキ１を使い切った際に、インキ１をインキタンク２に直接補充するのではなく、インキタンク２をカートリッジ化してカートリッジ交換式のものとしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１      インキ
２      インキタンク
３      ペン先
３ａ    ボールペンチップ
３ｂ    後端部
３ｃ    先端部
４      差圧弁部材
４ａ    インキ弁形成溝
４ｂ    中孔
５      インキ誘導芯
６      尾栓
６ａ    天面
７      一時的インキ溜め部
７ａ    中孔
７ｂ    櫛歯
７ｃ    圧縮部
８      栓体
８ａ    撥インキフィルタ
９      前軸
１０    壁部
１０ａ  中孔突部
１０ｂ  先端部
１０ｃ  内孔部
【図１】
0005830849.tif 000003
【図２】
0005830849.tif 000004
【図３】
0005830849.tif 000005
【図４】
0005830849.tif 000006
【図５】
0005830849.tif 000007
【図６】
0005830849.tif 000008