(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質体よりなるペン先において、空気孔として機能する孔がペン先内部を貫通するように形成されており、その孔の内面が全面または部分的に溶融固化していることを特徴とした、空気孔を有するペン先。
【請求項２】
多孔質体よりなるペン先内部を貫通する空気孔を、エネルギービーム加工により形成することを特徴とした、空気孔を有するペン先の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はマーキングペンや化粧用ペンのペン先から、インク漏れなどの問題を防止するために、ペン先自体に空気孔が形成されているペン先と、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マーキングペンや化粧用ペンのペン体内部の内圧が外気圧を上回るとき（例えば標高が高い場所で使用したときや、ペンを手に持った際、体温によりペン体内部の空気が熱膨張したとき等）、ペン体内部の空気がペン先部からインクを巻き込んで噴き出す、いわゆるインク漏れという現象が発生する場合がある。このインク漏れ現象を防ぐために、ペンには膨張、収縮した空気を置換するための空気孔を設け、ペン体内部の内圧と外気圧の差を緩和または等しくすることでインク漏れを防いでいる。
【０００３】
この空気孔を確保する手段としては、キャップ内部に開口部が配置されるようペン体に孔を設ける方法や、ペン先挿入口内面に中心へ向かうリブを設けてペン先を保持し、ペン先挿入口の口径をペン先の直径よりも大きくすることで、その隙間を空気孔として利用する方法などが知られている。
【０００４】
また、空気孔を設けていないペン体を使用する際には、丸形のペン先挿入口に対して多角形のペン先を利用することで形成される隙間を空気孔とする方法や、丸形のペン先挿入口に対し丸形のペン先を使用する場合には、意匠登録第４８３２９０号のように、ペン先の側面に軸線方向にのびる溝を設け、この溝を空気孔として利用する方法が一般に知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
応力により変形を伴なう多孔質ペン先の側面に軸線方向にのびる溝を設け、この溝を空気孔として利用した場合、ペンの組み立て工程でペン先挿入口にペン先を圧入する際、溝がつぶれやすく、空気孔の役割を果たしにくくなるといった問題点があった。
【０００６】
本発明は、応力により変形を伴なう多孔質ペン先自体に空気孔を設けたときであっても、ペン先挿入口にペン先を圧入してもつぶれにくい空気孔を有するペン先を得ることを目的としており、また容易に空気孔の加工ができ、しかも作業効率のよい加工手段を提供することを目的としている。
【０００７】
【発明を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の多孔質体よりなるペン先では、空気孔として機能する孔が、ペン先内部を貫通するように形成されており、その孔の内面が全面または部分的に溶融固化していることを特徴とするものである。
【０００８】
上記のように構成すると、変形しやすい多孔質のペン先に空気孔を設け、そのペン先が外部から応力が加わり変形した場合でも、空気孔の内面に硬い溶融固化層があるので空気孔がつぶれにくい。ペンの組み立て工程でペン先挿入口にペン先を圧入する場合でも、空気孔はつぶれにくく、効果的に空気孔の役割を果たすことになる。本発明は多孔質のペン先が変形しやすいとき、例えばペン先の剛性が低いときや、ペン先が弾性を有しているときに特に有効な効果を発揮するものである。また、上記のように構成されたペン先では、空気孔開口部の位置がペン先の側面部以外にも、筆記先端近傍などペン先のデザインに応じて自由な位置に設置できるという利点も有する。
【０００９】
ペン先内部を貫通する空気孔の加工方法としては、エネルギービーム加工により空気孔を形成する方法が好適である。
【００１０】
ペン先内部を貫通する空気孔の加工を、エネルギービーム加工で行なうことにより、エネルギービームの種類や出力、照射時間などの加工条件を変更するだけで、溶融固化層の形成具合が容易に調節できる。しかも加工時間は３００ｍｓ（ミリ秒）以下の短時間でも加工を行なうことができるので、作業効率がよい。
【００１１】
【実施例】
図1は本発明ペン先の１実施例を示しており、ラインマーカー用に先端形状をナタ形に加工したペン先に適用した例である。
【００１２】
ペン先1は、ポリエステル繊維を集束させ、ウレタン樹脂で接着した外径φ５．０ｍｍ、全長３０ｍｍ、空隙率６２％の多孔質ペン先であり、その形状は先端の筆記部分をナタ形に加工し、ペン体４内部に挿入される部分を最外径よりも小径に加工している。ペン先１の筆記先端であるナタ形に加工した片面のＡ点から、ペン体４内部に挿入されるＢ点に向けて、出力１００Ｗのパルス発生器付き水冷式炭酸ガスレーザ発振器を用い、３０Ｗ出力で１００ｍｓを１パルス照射し、軸線方向に対して約３０°の角度で斜めに貫通した孔径φ０．５ｍｍの直線状の空気孔２を得た。ペン先の縦断面を示す図４にみられるように、炭酸ガスレーザの熱によりペン先材料のポリエステル繊維が溶融固化し、空気孔２の内面の大部分に強固な溶融固化層３形成された。ペン先１を図３に示すようにペン体４に圧入すると、空気孔２は外気に面するＡ点と、ペン体４内部のＢ点を連通するように設置され、外気圧とペン体内圧の圧力差を緩和して空気孔の役割を果たすものとなった。また、空気孔２の内面には強固な溶融固化層３が形成されているので、ペン体４にペン先１を圧入した圧力でも空気孔２はつぶれにくく、効果的な空気孔を維持するものとなった。
【００１３】
本発明におけるペン先１の材質としては、溶融固化しやすいポリエステルやナイロン、ポリプロピレン等の熱可塑性合成樹脂が特に効果的であるが、同様の作用効果が得られる材質であれば有機材料、無機材料にかかわらず特に限定されない。
【００１４】
また、ペン先１を貫通する空気孔２が有効に機能するためには、空気孔の開口部が外部（Ａ点）とペン体４内部（Ｂ点）を連通するように形成され、互いの圧力差を緩和するようにしなければならないが、その形状や設置位置、数量については、図１に示したような丸穴の直線状で軸線方向に対して斜めに、１つの空気孔を形成することに限定されるものでなく、ペン先とペン体のデザインに適するように、空気孔の形状や設置位置、数量について適宜設計変更すればよい。例えば多角形や星形などの異形形状の空気孔を複数個形成したい場合には、希望形状に穴のあいたマスクを用いてエネルギービームを部分的に遮って加工する、いわゆるマスクイメージング法などで加工を行なえば得ることができる。
【００１５】
空気孔のサイズについてはペン先最外径未満の孔径であればよいが、特に０．１ｍｍからペン先最外径の２分の１までの範囲が好ましい。孔径を０．１ｍｍ未満まで小さくすると、孔がインクで塞がりやすくなるので空気孔として機能しにくくなる。また孔径をペン先最外径の２分の１より大きくした場合、ペン体の内圧と外気圧の差を緩和する機能は十分だが、空気孔を大きくしすぎるとペン先の強度が低下し、組み立て時や筆記時に折れや曲がりなどの問題が発生しやすくなる。
【００１６】
溶融固化層３は、空気孔２内面の全面でも部分的でも構わないが、全面が溶融固化している場合は、溶融固化層３が強固で空気孔２がよりつぶれにくい特長を有する反面、ペンに衝撃が加わるなどして空気孔２の内部にインクが入り込み、インク溜まりにより一時的に空気孔２が塞がれたとき、そのインク溜まりが排出されにくい傾向にある。一方、部分的に溶融固化している場合は、溶融固化層３の強度は若干落ちる反面、インク溜まりにより一時的に空気孔２が塞がれたときにも、空気孔２内面の全面が溶融固化していないので、その隙間から毛細管作用でペン先１内部にインクが移動しやすく、空気孔２内部のインク溜まりがすみやかに排出されやすい特長を有する。空気孔２内面の溶融固化層３は、エネルギービームの種類や出力、照射時間などの各種加工条件の変更で調節できるので、用途に応じた溶融固化層３を形成すればよい。
【００１７】
また、ペン先１に空気孔を穿孔するエネルギービームは、炭酸ガスレーザに限定されるものではなく、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、電子ビーム、イオンビームなど同様の加工が行なうことのできるエネルギービームから、用途に合わせて選択すればよい。たとえば、溶融固化層を多めに形成したい場合には、空気孔の穿孔時に熱が発生しやすい炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザなどの赤外レーザを用いて高出力、長時間照射すれば容易に溶融固化層を形成することができる。また溶融固化層を、空気孔が保持できる最小限に留めたい場合には、高出力の紫外レーザであるエキシマレーザを用いて、数十ｎｓ（ナノ秒）の短パルス照射すれば、熱影響が極めて少ないので、溶融固化層の形成を最小限に留めることができる。
【００１８】
本発明における空気孔の穿孔加工は、ペン先の形状加工をした後に行なっても良いし、穿孔加工を行なった後にペン先の形状加工をしても良い。
【００１９】
図５は本発明ペン先の他の実施例を示しており、油性ペン用に先端形状をナタ形に加工した矩形ペン先に適用した例である。
【００２０】
ペン先１は、ポリエステル繊維を集束させ、ウレタン樹脂で接着した長辺６．０ｍｍ、短辺４．２ｍｍ、全長３５ｍｍ、空隙率６２％の多孔質の矩形ペン先であり、その形状は先端と後端が対称となるようなナタ形に加工している。ペン先１の側面Ａ点から、ペン体４内部に挿入されるＢ点に向けて、出力１００Ｗのパルス発生器付き水冷式炭酸ガスレーザ発振器を用い、３０Ｗ出力で１ｍｓを１パルス照射し、軸線方向に対して約５０°の角度で斜めに貫通した孔径φ０．４ｍｍの直線状の空気孔２を得た。ペン先の縦断面を示す図６にみられるように、炭酸ガスレーザの熱によりペン芯材料のポリエステル繊維が溶融固化し、空気孔２の内面には溶融固化層３が所どころに形成された。
【００２１】
図４と図６を比較すると明らかなように、エネルギービーム加工で空気孔を形成したことにより、加工条件のわずかな変更だけで、溶融固化層３の形成具合を容易に調節することができた。
【００２２】
また、図５では先端側に形成した空気孔２と同様の空気孔を、後端側にも形成している。図５のようにペン先の先端と後端の形状が対称である場合には、先端側に形成したものと同じ空気孔２を後端側に設置することにより、ペンの組み立て時に、ペン先の前後の向きを合わせる必要がなく、ペンの筆記先端にペン先の先端と後端のどちらが配置されても問題なく使用することができる。
【００２３】
図７は本発明ペン先の他の実施例を示しており、ペン先1はナイロン繊維を集束させ、ウレタン樹脂で接着した外径φ３．０ｍｍ、全長３５ｍｍ、空隙率７１％の多孔質ペン先であり、その形状は先端の筆記部分を筆穂形に加工している。
ペン先１内部を貫通する空気孔２は、軸線方向に対して斜めに設置されている。
【００２４】
図８は本発明ペン先の他の実施例を示しており、ペン先1はアクリル繊維を集束させ、メラミン樹脂で接着した外径φ５．０ｍｍ、全長３０ｍｍ、空隙率６０％の多孔質ペン先であり、その形状は先端の筆記部分を砲弾形に加工している。
ペン先１内部を貫通する空気孔２が軸線方向に対して平行に設置されている。
【００２５】
図９は本発明マーキングペン先の他の実施例を示しており、ペン先1はポリエステル繊維を集束させ、エポキシ系樹脂で接着した外径φ６．７ｍｍ、全長３０ｍｍ、空隙率６２％の多孔質ペン先であり、その形状は先端の筆記部分を砲弾形に加工している。ペン先１内部を貫通する空気孔２が軸線方向に対して平行に設置されている。
【００２６】
【発明の効果】
上記の構成により得られた本発明の空気孔を有するペン先は、応力により変形を伴なう多孔質ペン先に空気孔を設ける場合であっても、ペン先内部を貫通する空気孔の内面は、全面または部分的に強固な溶融固化層を有しているので、ペン体にペン先を圧入した場合でも空気孔はつぶれにくく、効果的に空気孔の役割を果たすものとなる。
【００２７】
また、ペン先内部を貫通する空気孔の加工を、エネルギービーム加工で行なうことにより、エネルギービームの種類や出力、照射時間などの加工条件を変更するだけで、溶融固化層の形成具合が容易に調節できる。しかも３００ｍｓ以下の短時間でも加工を行なうことができるので、作業効率がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を示すペン先である。
【図２】本発明の１実施例を示すペン先の縦断面図である。
【図３】本発明の１実施例におけるペン先を、マーキングペンとして組み込んだときの縦断面図である。
【図４】本発明における空気孔の内面の大部分が、溶融固化した状態を示すペン先縦断面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図５】本発明の他の実施例を示すペン先である。
【図６】本発明における空気孔の内面が、部分的に溶融固化した状態を示すペン先縦断面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】本発明の他の実施例を示すペン先である。
【図８】本発明の他の実施例を示すペン先である。
【図９】本発明の他の実施例を示すペン先である。
【符号の説明】
１    ペン先
２    空気孔
３    溶融固化層
４    ペン体
５    中綿
６    尾栓
【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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