(57)【要約】【課題】インキ吐出に伴う操作状態を維持したままでも、弁機構からインキが流れ出てしまうことを抑制し、ペン先からの過剰吐出によるインキのぼた落ちを抑制する筆記具を得る。【解決手段】操作により容積を変化可能なインキタンクのペン先へのインキ供給口に、一定の圧力によってインキ通路を解放し、前記圧力が解除されると前記インキ通路のインキの通過を閉塞する弁機構を配置する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作により容積を変化可能なインキタンクのペン先へのインキ供給口に、一定の圧力によってインキ通路を解放し、前記圧力が解除されると前記インキ通路のインキの通過を閉塞する弁機構を配した筆記具。
【請求項２】
前記弁機構のインキ通路を開口させる一定の圧力が、インキタンクの容積減少による内圧の上昇によるものである請求項１記載の筆記具。
【請求項３】
前記操作を解除すると弾性材料の形状復元力によって、前記インキタンクの容積が完全もしくは不完全に復元される請求項１または請求項２に記載の筆記具。
【請求項４】
前記インキタンクの容積を復元する弾性材料が、インキタンクそのものを構成する合成樹脂である請求項３記載の筆記具。
【請求項５】
前記弁機構が閉塞状態において実質的にインキは通過し得ないが通気可能な通気孔を備える請求項１ないし請求項４記載の筆記具。
【請求項６】
前記弁機構が、ＪＩＳ　Ｋ　６７６７：１９９９に記載の「引張強さ及び伸び」試験による引張強さＴ及び伸びＥが、０．５ＭＰａ≦Ｔ≦１．０ＭＰａ、１８０％≦Ｅ≦２２０％である弾性材料からなる請求項１ないし請求項５記載の筆記具。
【請求項７】
前記弁機構が、連通多孔を有する合成樹脂を圧縮したシート状物であり、圧力の付与されていない状態では多孔間の骨格部分が重なり合った状態で実質的にインキの通過を遮断しつつ微細な空間が維持されることによって通気可能となし、圧力が付与されることによって弾性的に変形して多孔が大きく開口してインキの通過を許容し、この圧力が解除されると弾性的な形状回復によって再びインキの通過を遮断する請求項６に記載の筆記具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インキタンク内部に収容するインキを操作によってペン先に供給可能となす弁機構を使用した筆記具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、押圧操作などによって棒状の部材を操作し、これに接続される弁機構を作動させてインキ通路を開口させ、インキをペン先に供給する筆記具が知られている。後端ノック式の筆記具では、操作部と接続された棒部材がインキタンク中を通じて弁機構に接続されており、押圧操作によってインキ通路を開口するし（特許文献１参照）、先端ノックと呼ばれるものでは、ペン先を紙面に押しつけることによって一時的に後退させ、インキタンクとの接続部分である弁機構を作動させインキ通路を開口するものである（特許文献２参照）。いずれにしても押圧操作を付与している最中は弁が作動した状態となり、インキ通路の開口状態は維持される。
【０００３】
また、弁を使用した筆記具は、基本的には弁が開放した際にインキが流れ出てくることによって筆記可能とするものであり、インキタンク内には、繊維収束体のようなインキを吸蔵してインキの移動を制限するものは使用せず、所謂生インキ状態と呼ばれる、ただ容器の中にインキが入っているだけという自由状態でインキを収容するものであるが、インキを吐出するだけならばインキタンク内の内容物体積が減少することになり、インキタンク内は外に比べて高い負圧の状態となって、インキ吐出を妨げることになるので、通常は空気交換と呼ばれる、インキタンクから出たインキの体積に見合う空気をインキタンクの中に取り入れを弁が開放している状態の時にインキ吐出と同時になしているものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２５３８３号公報（第３項左欄２７行〜右欄３０行、図１）
【特許文献２】
実開平６−３９４８３号公報（第４項２１行〜第５項２７行、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の筆記具は、操作状態を維持するとインキ通路が解放されたままとなり、基本的にインキが流れ出すことを抑制しない。ペン先等に毛細管力が付与されていることから、多少の流出抑制はなされたものとなっているが、例えば、低粘度のインキを大量に収容するインキタンクで、弁機構を解放してペン先を下向きにしていれば、ペン先がインキで飽和された後に過剰吐出となってボタ落ちすることになる。鞄やポケットの中で不意に操作状態が維持されれば、他の荷物や衣服を汚すことになるし、インキの蒸発もおこる。
【０００６】
弁のインキ通路をもって空気交換をなす筆記具は、インキ吐出と同時に空気流入の力が加わるため、開放された弁のインキ通路を有効にインキが通過しない懸念のあるものであった。即ち、操作により弁が開放された時、インキ通路にはインキタンク内に収容されているインキの水頭圧であるインキ通路からインキを吐出しようとする力に反して、インキタンク内に空気を取り込もうとする力がかかる為、操作に見合った適当なインキ吐出が得られないことがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、操作により容積を変化可能なインキタンクのペン先へのインキ供給口に、一定の圧力によってインキ通路を解放し、前記圧力が解除されると前記インキ通路のインキの通過を閉塞する弁機構を配した筆記具を要旨とするものである。
【０００８】
【作用】
本発明の筆記具は、弁として、閉塞時に空気流通可能な細孔を維持するものを使用していため、インキを吐出した後、弁の閉鎖状態で空気の流通をなすことができる。また、棒部材など構造物の物理的な接続関係によって強制的に弁を開放・閉鎖するものではなく、空気と内容液とが共存する容器内の圧力変化を利用するものであるため、容器を操作して容積を減少させて容器内を高圧とすると弁がインキを吐出可能となしてインキを吐出し、高まった内圧を減少させる。このインキ吐出で外界との圧力的平衡が形成されてしまえばこのままでよいが、容器の弾性的な形状回復など、内圧が引く状態となると外界より弁を通じて空気が供給され圧力的な平衡状態になる。即ち、過剰な操作をなしても直ちに過剰なインキ吐出とはならないし、弁がインキを通過させない閉鎖状態にあっても、環境変化等による内圧の変化に対して内外の空気交換が可能で、使用時のインキの吹き出し等の事故を極力回避できるものである。
【０００９】
【実施例】
図１に一例を示す。
基本的な部品構成としては、内部に自由に移動できるインキ１を収容するインキタンクカートリッジ２と、ペン先３を備える前軸４とからなっている。
インキタンクカートリッジ２は、ポリプロピレン樹脂をブロー成形したものであり、後部（図面上側）に主に弾性変形を許容する蛇腹状伸縮形状部分２ａを備えている。この蛇腹状伸縮形状部分２ａの後部は、操作によって蛇腹状伸縮形状部分２ａを折り畳ませてインキタンクカートリッジ２の容積を減少させるための操作部２ｂとなっている。尚、この蛇腹状伸縮形状部分２ａは、後端部位に限らず中央部であっても、先端側であっても良いが、片手にて把持して押圧操作を施すことを考慮すると後方に位置していることが好ましいといえ、図示は省略するが中程より前側に位置している場合には、必須ではないが、この蛇腹状伸縮形状部分を覆うケーシングを備えるようなものとすることもできる。
【００１０】
また、蛇腹状伸縮形状部分２ａの伸縮変化量は、所望する体積変化量、即ち、吐出させたいインキ量によって適宜決定することができるが、種々のペン先や用途の筆記具に対する共通部品とするなどのために自由度を高める目的で全体的に蛇腹状伸縮形状を施して、ケーシング等によって操作範囲を規定するものとしてもよい。勿論、蛇腹状伸縮形状部分２ａを別部材として成型し、インキタンクカートリッジ２の主要部は射出成形、押し出し成形等による容器とすることもできる。
インキタンクカートリッジ２の材質は、成形性などを考慮するとポリプロピレン樹脂の他にはポリエチレン、ポリアミド樹脂などが好適に使われる。その他ポリスチレン、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、エチレンビニルアルコールなども使用でき、収容されているインキに対する耐久性などを考慮して適宜選択できる。
【００１１】
インキタンクカートリッジ２の先端部分は前軸４と螺合される雄螺旋部２ｃが形成されており、さらにその先端に凹凸嵌合によって弁固定部材２ｄが固定されており、シート状の弁部材５が挟持されて開口部を覆っている。尚、弁固定部材２ｄの固定は乗り越え嵌合の他に圧入嵌合や螺合、接着、熱溶着、超音波溶着等適宜手段を採用することができるが、弁部材５と周囲部材との間にインキが通過し得るような空間が形成されないようになされなくてはならない。
【００１２】
弁部材５は、連通多孔を有するポリエチレンフォームを熱圧縮によってシート状に形成したものであり、熱圧縮前の物性としては、引張強さＴが０．１１ＭＰａ、伸びＥが２１９％、厚みが約７ｍｍのものである。これを厚み１ｍｍに圧縮し、引張強さＴが０．７０ＭＰａ、伸びＥが２００％、空隙率０．１８２、通気性０．０２ｍｌ／ｃｍ２／ｓｅｃのシート物として、設置するサイズの直径１０ｍｍの円盤状にカットしたものである。
尚、熱圧縮後の引張強さＴ及び伸びＥが、０．５ＭＰａ≦Ｔ≦１．０ＭＰａ、１８０％≦Ｅ≦２２０％であれば、熱圧縮前の物性は、必ずしもこの範囲内でなくても良い。
また、多孔でなくスリットを有するものや微少な穴を有するものであっても、その弁部材が、引張強さＴ及び伸びＥが、前述の範囲内で有れば良い。
【００１３】
この弁部材５は、弾性材料であるので、外力が付与されていない状態では、連通多孔の周囲の骨格部分が重なり合って、見かけ上連通多孔を閉じた状態となっている。この状態においてもごく微細な隙間は失われてはいないので、連通多孔をインキは通過しないが空気は通過するものとしている。即ち、図１に示されている状態である、前述のインキタンクカートリッジ２の操作部２ｂを操作していない状態では、弁部材５に圧力が付与されていない状態であるので、インキ通路である連通多孔はインキの通過を実質的に遮断しており、図２に示したような操作して蛇腹状伸縮部分２ａを縮めて容器内の圧力を高めた状態では、この圧力によって弁部材５が押圧されて変形し、連通多孔をインキが通過可能な程度に解放するものである。押圧操作を解除すると、蛇腹状伸縮部分２ａは弾性的に形状回復し元の容積に戻るが、その際に、インキが吐出されたことによって内容物の量が減少した後の状態において容積が増加することになるので、容器内の圧力は減圧状態とされており、弁部材５も元の形状に戻ると共に外気を容器内に取り込み、内外の圧力的な平衡状態を形成する。
【００１４】
押圧操作を解除せずに、押圧し続けた場合もインキが吐出されることによって容器内の圧力は減少し、容積が少なくなった状態で内外圧が平衡に達すれば弁部材５を変形させる圧力が解消されるので、自動的に弁部材５は弾性的に形状回復しインキの通過を遮断して、インキが過剰に洩れ出すことを抑制することができる。よって、鞄やポケット等の中にしまってある状態で不意に押圧操作が付与されてしまう様なことがあっても、インキの洩れ出しによって周囲を汚染することを極力抑制することができる。
【００１５】
弁部材５としては、インキとの非反応性や非溶解性を考慮すれば、ポリエチレン樹脂の他に、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ネオプレンゴム、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリウレタン、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を使用することができるが、耐久性や連通多孔の形成しやすさや生産性等を考慮するとポリエチレンやポリウレタン樹脂製が好ましいといえる。但し、ポリウレタン樹脂の場合には有機溶剤との間での溶解性について特に注意すべきであり、基本的には水を主媒体とした水性インキにて使用されることが好ましい。
また、弁部材５となる連通多孔質体材料を得る方法としては、原料のポリエチレンに発泡剤を混合して発泡剤の発泡により得られる独立気泡の多孔質体を、機械的に破泡することで得られるが、その他の方法としては、ゴム及び／またはプラスチック原料に不活性ガスを機械的に分散吸収させて、その気体の膨張により発泡させる気体混入法や溶剤気散法等により得られる独立気泡の多孔質体を、機械的に破泡することで得る方法やゴム及び／またはプラスチック原料のモノマーを発泡剤、触媒、界面活性剤等を混合して、ポリマーを生成するのと同時に炭酸ガス等のガスを発生させ、発泡することで得られる連通多孔質材料などが挙げられる。
【００１６】
前軸４の内部には、先端より前側部分を突出した状態で、ペン先３が挿入されており、ペン先３の周囲に空気通路となる空間を備えるためのリブ４ａにて挟持固定されている。ペン先３は、アクリル繊維の収束体であるが、目的に応じて、ポリエステル、アクリロニトリル、ナイロン、レーヨン、アセテート、ポリ塩化ビニル、ビニリデン、ポリエチレン、プロプロピレン、ポリウレタンなどの合成繊維の単一収束体、又は二種以上の混紡の収束体とすることもでき、フェルトなどの天然繊維の収束体とすることもできる。また、ペン先としても、ポリアセタール、フッ素樹脂、ナイロン樹脂などのプラスチック芯、樹脂焼結芯、セラミックス芯、ボールペンや筆穂など適宜のものとすることもできるし、ポリオレフィン系樹脂、ウレタンフォームに刻印を施した自動印のようなものとすることもできる。
【００１７】
外装体４の内部には吐出されるインキ１を一時的に吸蔵する中綿６が配置されている。中綿６は、インキタンクから吐出されたインキが直接的にペン先に供給されずに、インキを一時的に保留するもので、急激な気圧の低下や温度上昇などによる内圧上昇があったとしても、すぐにインキがペン先に供給されて噴き出されてしまうことを極力防止する効果がある。
【００１８】
尚、図１において、参照符号７にて示されている部材は、不使用時におけるペン先よりのインキの揮発を抑制したり、不意にペン先が接触して周囲を汚染することなどを抑制するためのキャップである。
【００１９】
図３に他の一例を示す。
前述の一例のような、カートリッジそのものを外装部材とするものではなく、上述の例における前軸４と一体となるような外装部材４０１に装着して使用するものであり、蛇腹状伸縮部分２ａが直接外から見えないように保護されている為、間違って本筆記具を落下させてしまったり、踏んでしまったりした場合においても、前記蛇腹状伸縮部分２ａが衝撃により、破損したり、破損によりインキ洩れを起こすことがないものである。
また、外装部材４０１の後側には切り欠き部４０１ａがあり、切り欠き位置の設定により、蛇腹状伸縮部分２ａの伸縮変化量を、所望する体積変化量、即ち、吐出させたいインキ量を適宜決定することができ、必要以上に押圧操作による、蛇腹状伸縮部分２ａの伸縮変化量を規定できるものである。
さらに、弁固定部材２ｄの先端に前方向に突出する突起２ｅを形成したものであり、中綿６と弁部材５とが直接接触しないように外部に空間を確保するようになしてあり、直接接触した場合に毛細管作用によってインキが浸透してしまうことや、空気の流通が阻害されることを抑制している。
また、蛇腹状伸縮部分２ａの前部にくびれ部２ｆと更にその前に連続して外方凸部２ｇを形成し、インキタンクカートリッジへのインキ１の充填や弁固定部材２ｄの固定などの際に蛇腹状伸縮部分２ａに力が付与されて該部が圧縮されたりしないように治具に係止される部分としたものである。
また、図４には図２の時と同様に、図３の使用（押圧操作）時の状態を示す。
【００２０】
図５に他の一例を示す。前述の一例のような、カートリッジそのものを外装部材とするものではなく、上述の例における前軸５と一体となるような別の外装部材内に装着して使用するものである。
前述の一例と異なる点は、弁５０１をＥＰＤＭ製の弾性材料とし、盤状の中心位置に一文字状のスリット状インキ通路５０１ａを形成したものである。この弁５０１は、特開平１０−２７２８８２号に記載されているものと同様の弁であり、外力が付与されていない状態ではスリット状インキ通路５０１ａの内壁同士が接触して閉じており、押圧操作によってタンク内の圧力が高まると、この圧力によって押されて変形し、スリット状インキ通路５０１ａをインキが通過可能な状態に開口する。そして、インキが吐出されることによって内圧が元の状態に戻ると自身の弾性によって自動的に形状回復し、インキの通過を遮断する。尚、弁５０１の材質としては、シリコンゴム、ブタジエンゴムなどを使用することもできる。
【００２１】
また、本例のものは、ブロー成型による蛇腹状伸縮形状部分２ａの、押圧操作するときに変形させ易い軟らかい材質を使用し、反面、該部分の材質的な形状回復性を犠牲にしたものである場合を考慮したものである。この蛇腹状伸縮形状部分２ａの形状回復性を補充するために、外装部材４０２の内段部にコイルスプリング８を配置してその端面を蛇腹状伸縮形状部分２ａの後部に形成した鍔部９に接続したものである。よって、押圧操作する際には、このコイルスプリング８を収縮させながら押圧することになり、押圧が解除されるとコイルスプリング８の弾撥力によって蛇腹状伸縮形状部分２ａを元の形状にもどすものである。
【００２２】
以上の他にも本発明の要旨を逸脱しない限りで種々なせるものである。一例を挙げると、インキを収容する部材は、内容物が消費され尽くした後に交換されるカートリッジとしなくとも、ペン先部材等と一体的に組み立てられた使い捨てタイプのものとしてもよいし、インキタンクのインキ吐出口を制御する弁は、ゴムなどに比べて比較的硬質の合成樹脂の成型品である弁体と弁座とを使用し、コイルスプリングで弾性的な開閉を実現する構造的な弁であってもよい。
【００２３】
【発明の効果】
図１に示した一例において、弁部材のＪＩＳ　Ｋ　６７６７：１９９９に記載の「引張強さ及び伸び」試験による引張強さＴ及び伸びＥを種々変えた試験サンプルを作成して、操作回数に対するインキの吐出状況を確認した。結果を表１に示す。
【００２４】
試験サンプル１
樹脂密度０．９５ｇ／ｃｍ３、見かけ密度０．０２６ｇ／ｃｍ３、平均セル数約３０個／２５ｍｍ（ＪＩＳ　Ｋ　６７６７：１９１９　附属書Ａ（規定）セルの計数手順に記載されている手順に基づき計測）、である連通多孔のポリエチレンフォームで、厚み７ｍｍの原反を熱圧縮によって１ｍｍに圧縮することで得られたシート状物であり、ＪＩＳ　Ｋ　６７６７：１９９９に記載の「引張強さ及び伸び」試験による引張強さＴ及び伸びＥが、Ｔ：０．７０ＭＰａ、Ｅ：２００％であるものを、図１に示した筆記具の弁部材５として固定して、試験サンプル１とした。
【００２５】
試験サンプル２
試験例１同様である連通多孔のポリエチレンフォームで、厚み１６ｍｍの原反を熱圧縮によって２ｍｍに圧縮することで得られたシート状物であり、ＪＩＳ　Ｋ　６７６７：１９９９に記載の「引張強さ及び伸び」試験による引張強さＴ及び伸びＥが、Ｔ：１．００ＭＰａ、Ｅ：１８０％であるものを図１に示した筆記具の弁部材５として固定して、試験サンプル２とした。
【００２６】
試験サンプル３
試験例１同様である連通多孔のポリエチレンフォームで、厚み６ｍｍの原反を熱圧縮によって１ｍｍに圧縮することで得られたシート状物であり、ＪＩＳ　Ｋ６７６７：１９９９に記載の「引張強さ及び伸び」試験による引張強さＴ及び伸びＥが、Ｔ：０．５０ＭＰａ、Ｅ：２２０％であるものを図１に示した筆記具の弁部材５として固定して、試験サンプル３とした。
【００２７】
試験サンプル４
試験例１同様である連通多孔のポリエチレンフォームで、厚み１８ｍｍの原反を熱圧縮によって２ｍｍに圧縮することで得られたシート状物であり、ＪＩＳ　Ｋ　６７６７：１９９９に記載の「引張強さ及び伸び」試験による引張強さＴ及び伸びＥが、Ｔ：１．０３ＭＰａ、Ｅ：１７４％であるものを図１に示した筆記具の弁部材５として固定して、試験サンプル４とした。
【００２８】
試験サンプル５
試験例１同様である連通多孔のポリエチレンフォームで、厚み５ｍｍの原反を熱圧縮によって１ｍｍに圧縮することで得られたシート状物であり、ＪＩＳ　Ｋ６７６７：１９９９に記載の「引張強さ及び伸び」試験による引張強さＴ及び伸びＥが、Ｔ：０．４８ＭＰａ、Ｅ：２２８％であるものを図１に示した筆記具の弁部材５として固定して、試験サンプル５とした。
【００２９】
（落下試験）
上記各試験サンプルについて、ペン先にインキ浸透させた状態で、５０ｃｍ及び１ｍの高さからコンクリートの上に、横向き３回落下させた時のペン先からのインキ洩れを目視確認した。
（筆記性能試験）
上記の各試験サンプルについて、操作部を５ｋｇｆの力で押圧操作してインキを吐出させ、この押圧操作を６０秒維持して、ペン先へのインキ浸透させた後、筆記速度：２０±０．５ｃｍ／ｓｅｃ、筆記角度：６５±５°、筆記荷重：０．９８Ｎの条件で、画線機（ぺんてる（株）製、型式　ＴＱ　５１）、ＪＩＳＰ　３２０１に規定する筆記用紙Ａに、５０ｍ筆記毎に、ペン先を９０度回転させることによりペン先の紙面と接触部を変えると共に、ペン先を下向きにして一回１秒間×１０回操作部を押圧操作してインキを吐出させて、連続筆記し、筆跡として紙面に吐出されたインキの重量をインキ吐出量（ｇ／１００ｍ）として、１００ｍ毎に５００ｍ迄を測定した。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
筆跡の状態は、試験サンプル１〜試験サンプル３のいずれもカスレや滲みがなく良好であり、さらに、インキ吐出量も試験サンプル４に比べて多く、試験サンプル５に比べて小さく、良好なものである。特に、試験サンプル１においては、インキ吐出量のデータからもわかるように吐出量の変化が少なく安定しており、筆記線幅の変化も少ないものであった。
【００３２】
各筆記サンプルにおける統一事項として、ペン先は、材質はアクリル繊維、ペン先径は４．５ｍｍΦ、丸芯のものを使用し、インキは次の配合組成のものを使用した。
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上記成分を攪拌機にて４時間攪拌して、油性黒色インキ得た。
【００３３】
以上の様に本発明の筆記具は、インキを吐出するための操作をし続けても、インキの過剰吐出が抑制され、インキの漏れ出しやボタ落ちが極力防止された筆記具を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】一例を示す縦断面図。
【図２】作動中を説明する縦断面図。
【図３】他の一例を示す縦断面図。
【図４】作動中を説明する縦断面図。
【図５】他の一例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１　インキ
２　インキタンクカートリッジ
３　蛇腹状伸縮部分
２ｂ　操作部
２ｃ　雄螺旋部
２ｄ　弁固定部材
２ｅ　突起
２ｆ　くびれ部
２ｇ　外方凸部
３　ペン先
４　前軸
４０１　外装体
４０１ａ　切り欠き部
４０２　外装体
４ａ　リブ
５　弁部材
５０１　弁
５０１ａ　インキ通路
６　中綿
７　キャップ
８　コイルスプリング
９　鍔部
【図１】
2004025852.tif 000005
【図２】
2004025852.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004025852.tif 000009