(57)【要約】【課題】  製品ごとにインキの吐出量の設計を行わなければならない。しかし、その設計には、インキの特性とインキ吸蔵体との組み合わせを考慮する必要があるため、膨大な品質試験量を行わなければならなかった。即ち、インキ吸蔵体の密度を徐々に変えながら、つまり、何個もの密度の異なるインキ吸蔵体を作成し、使用するインキの特性に合ったインキ吸蔵体を探し出さなければならなかった。【解決手段】  軸筒内部に水性インキを吸蔵した繊維集合体からなるインキ吸蔵体が軸筒内に収容され、軸筒の先端開口に取り付けられたペン芯の後部がインキ吸蔵体の先端部に差し込まれ、軸筒の後端部には尾栓が取り付けられた塗布具であって、前記水性インキが有する特性の接触角θおよび表面張力σから算出される付着張力をＩとし（Ｉ＝σ×ｃｏｓθ）、インキ吸蔵体の密度をρとしたとき、  付着係数Ａ＝Ｉ／ρの係数Ａが１２０≦Ａ≦２１０である塗布具。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸筒内部に水性インキを吸蔵した繊維集合体からなるインキ吸蔵体が軸筒内に収容され、軸筒の先端開口に取り付けられたペン芯の後部がインキ吸蔵体の先端部に差し込まれ、軸筒の後端部には尾栓が取り付けられた塗布具であって、前記水性インキが有する特性の接触角θおよび表面張力σから算出される付着張力をＩとし（Ｉ＝σ×ｃｏｓθ）、インキ吸蔵体の密度をρとしたとき、  付着係数Ａ＝Ｉ／ρの係数Ａが１２０≦Ａ≦２１０であることを特徴とする塗布具。
【請求項２】
繊維集合体の材質が、ポリエステル、或いは、アクリルの合成樹脂からなる合成繊維である請求項１に記載の塗布具。
【請求項３】
前記繊維集合体の繊維間の一部を、熱硬化性樹脂の付着、溶剤処理、熱処理等の方法で固着せしめた請求項１に記載の塗布具。    
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸筒内部に水性インキを吸蔵した繊維集束体からなるインキ吸蔵体が軸筒内に収容され、軸筒の先端開口に取り付けられた合成樹脂性のペン芯の後部がインキ吸蔵体の先端部に差し込まれ、軸筒の後端部には尾栓が取り付けられた塗布具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、軸筒の内部にインキを吸蔵した繊維集束体からなるインキ吸蔵体を配置した筆記具が知られている。その軸筒の先端開口には、合成樹脂性のペン芯が取り付けられており、そのペン芯の後部は前記インキ吸蔵体の先端部に差し込まれている。一方、軸筒の後端部には尾栓が取り付けられている。前記インキ吸蔵体に吸蔵されたインキが、ペン芯に供給され、筆記面に筆記されると言うものである。
この筆記の際に、必要となる性能は、適切なインキ吐出性と筆記距離が求められる。これらインキ吐出性と筆記距離を良好に保つためには、インキ中に含まれる顔料粒子やインキ粘度によって、インキ吸蔵体の密度やインキ量を調整している。これらの調整によって、筆記具の特性であるインキ吐出性や筆記距離を満足させる筆記具を設定していた。
しかしながら、インキ吐出性や筆記距離を満足させるために、前記インキ吸蔵体の密度を低くしてしまうと、インキ吸蔵体がインキを保持することが出来ず、インキ洩れを起こしてしまう危険性がある。一方、そのインキ洩れを防ぐために、前記インキ吸蔵体の密度を高くすると、インキの吐出量が減少してしまい、筆跡にカスレが生じたり、満足する筆記距離が得られないと言った問題が発生してしまう。
【０００３】
これらの問題を解決するために、軸筒内の長手方向にテーパー状のリブを複数個設けると共に、密度並びに断面積が略均一なインキ吸蔵体を前記テーパー状のリブに圧入し、この圧入作用によって、長手方向の一方の側を密に他方の側を粗になるように形成し、また、そのインキ吸蔵体の密度の高い側にペン芯を接続すると共に、そのペン芯の繊維密度を前記インキ吸蔵体の密度より高密度にした筆記具が発明された。ペン芯の密度を高めることによって、ペン芯の方向に毛細管現象が強く働き、ペン芯へのインキの移動が容易に行われ、その結果、良好なインキ吐出性が得られるのである（特開２０００−４３４７１２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−４３４７１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、前記従来技術に示したような塗布具（製品）にあっては、その製品ごとにインキの吐出量の設計を行わなければならない。しかし、その設計には、インキの特性とインキ吸蔵体との組み合わせを考慮する必要があるため、膨大な品質試験量を行わなければならなかった。即ち、インキ吸蔵体の密度を徐々に変えながら、つまり、何個もの密度の異なるインキ吸蔵体を作成し、使用するインキの特性に合ったインキ吸蔵体を探し出さなければならなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、軸筒内部に水性インキを吸蔵した繊維集合体からなるインキ吸蔵体が軸筒内に収容され、軸筒の先端開口に取り付けられたペン芯の後部がインキ吸蔵体の先端部に差し込まれ、軸筒の後端部には尾栓が取り付けられた塗布具であって、前記水性インキが有する特性の接触角θおよび表面張力σから算出される付着張力をＩとし（Ｉ＝σ×ｃｏｓθ）、インキ吸蔵体の密度をρとしたとき、  付着係数Ａ＝Ｉ／ρの係数Ａが１２０≦Ａ  ≦２１０であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、軸筒内部に水性インキを吸蔵した繊維集合体からなるインキ吸蔵体が軸筒内に収容され、軸筒の先端開口に取り付けられたペン芯の後部がインキ吸蔵体の先端部に差し込まれ、軸筒の後端部には尾栓が取り付けられた塗布具であって、前記水性インキが有する特性の接触角θおよび表面張力σから算出される付着張力をＩとし（Ｉ＝σ×ｃｏｓθ）、インキ吸蔵体の密度をρとしたとき、付着係数Ａ＝Ｉ／ρの係数Ａが１２０≦Ａ≦２１０としているので、インキ洩れや筆跡のかすれなどが発生しない良好な吐出性能を有する、インキ吸蔵体の密度、及び、インキ特性を容易に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係わる中綿式筆記具の概略の縦断面図。
【図２】(ａ)フィルムを巻いたインキ吸蔵体の側面図。            (ｂ)フィルムを巻いたインキ吸蔵体の横断面図。            (ｃ)繊維の拡大側面図。
【図３】インキ吸蔵体密度ρを算出するためのインキ吸蔵体側面図と横断面図。
【図４】軸筒内面をペン芯側へテーパー形状にし、インキ吸蔵体を絞る形状の変形例を示す縦断面図。
【図５】ペン芯に中継芯を設けた変形例を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、作用について説明する。繊維に対するインキの付着張力Ｉが大きいと、インキ吸蔵体内でのインキの移動量が大きくなり、インキ吐出は良好になる半面、インキ洩れしやすくなる。そのため、インキ吸蔵体の密度を上げる必要がある。また、繊維に対するインキの付着張力Ｉが弱いと、インキ吸蔵体内でのインキ移動は小さくなるためインキ吐出性が悪くなり、筆記カスレが生じたり、満足な筆記距離を得ることができない。そのため、インキ吸蔵体の密度を低く設定する必要がある。
そこで、本発明は、インキが有する特性から算出される付着張力Ｉとインキ吸蔵体の密度ρより、Ａ＝Ｉ／ρの付着係数Ａが１２０≦Ａ≦２１０に設定している。その結果、あらかじめ設定されたインキ特性、またはインキ吸蔵体の密度より、インキ吐出性が良好で、インキ洩れを生じないインキ吸蔵体密度及びインキ特性を設定した塗布具を得ることができる。
【００１０】
以下、本発明について説明する。図１は本発明に適用する塗布具の一つである筆記具１の例である。参照符号２は、軸筒である。その軸筒２の内部には、インキ吸蔵体３が収容されている。そして、そのインキ吸蔵体３は繊維集合体４から構成されており、また、水性インキが含浸されている。一方、その繊維集合体４の外周には、樹脂フィルム５が巻き付けられている。
また、前記軸筒２の先端開口６には、ペン芯７が取り付けられているが、そのペン芯７の後部は、前記インキ吸蔵体３の先端部に差し込まれている。さらに、前記軸筒２の後端部には尾栓８が取り付けられていると共に、軸筒２の前端には、前記ペン芯７を覆うようにキャップ９が着脱自在に取り付けられている。
ここで、前記ペン芯７は、インキ吸蔵体３より密度の高いペン芯７を使用している。つまり、毛細管現象によりインキ吸蔵体３のインキがペン芯７に向けて吐出するよう形成されているのである。
また、前記水性インキのインキ特性とインキ吸蔵体３の関係は、付着係数Ａが１２０≦  Ａ≦２１０のものを使用して筆記具１を構成している。
【００１１】
尚、本実施例で使用する水性インキとしては、少なくとも着色剤、水、水溶性有機溶剤を含む組成物で構成され、粘度は、１．０〜６．０ｍＰａ・ｓを示し、表面張力は、２０〜５０ｍＮ／ｍ、接触角は、２０°〜８０°であることが好ましい。
水性インキの特性が、粘度：１．０ｍＰａ・ｓ、表面張力：２０ｍＮ／ｍ、接触角：２０°を下回ることで、筆記面へのインキ浸透が過剰になり、滲みや裏写りの原因となる恐れがある。また、粘度：６．０ｍＰａ・ｓ、表面張力：５０ｍＮ／ｍ、接触角：８０°を上回ることで、筆記時の筆記感が重くなったり、滑らかな筆記ができなくなる恐れがある。
【００１２】
前記インキ吸蔵体３としては、繊維集合体４の材質が、ポリエステルやアクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のものを選定できるが、特に、ポリエステル、アクリルと言ったものが好ましい。例えば、ポリエステルからなる合成繊維は、低融点や高融点等の様々な特性のものが多く存在し、インキ吸蔵体３の製造工程上の低融点繊維と高融点繊維混合することにより、繊維同士を融着する工程において、温度を低く設定でき、安全性に優れたものである。又、アクリルに至っては、溶剤に反応しやすく、且つ低温で融着するので、インキ吸蔵体３の製造工程上において、低温で繊維同士を融着できるものである。
【００１３】
又、繊維集合体４を溶剤に含浸させて圧縮し、加熱成型した後、乾燥して溶剤を除去するとともに繊維の１部を熱融着により接着成形している。
又、融点の異なる繊維を均一に混ぜ合わせ、加熱により融点の低い繊維のみを加熱融着する等の方法で繊維間の一部を融着させても良い。尚、繊維間の一部を融着する理由は、繊維間の一部が融着されていることで、融着部がインキを留める作用を有し、インキ保持力を高めることができるからである。
【００１４】
前記インキ吸蔵体２に使用する繊維１０の繊維径ｄは１〜１０デニールであることが好ましい。その繊維１０の繊維径ｄが１デニール以下であるとインキ吸蔵体３の繊維１０が細くなりすぎて、インキ吸蔵体３の生産工程上、切れる等の問題からインキ吸蔵体３を形成することができない。また、繊維径ｄが１０デニールを超えてしまうとインキ吸蔵体３に形成した際に、密集されず、空間が多く出来てしまい、樹脂フィルム５から抜けてしまうことや、重量が大きくばらついてしまう。
【００１５】
前記ペン芯７はインキ吸蔵体３からインキがペン芯７へ供給せしめるものであれば、材質や製法等は限定されるものではなく、使用用途や目的によって使い分けることが望ましい。尚、ペン芯７の材質としては、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、エラストマー、ウレタン、ポリアセタール等の合成樹脂が挙げられる。
【００１６】
例えば、上記材質のペン芯７を製造する方法としては、上記材質を繊維状に形成し、接着剤によって収束させた繊維収束体４を適宜形状に研磨切削し、加工したものが用いられる。また、上記繊維の先端をテーパー加工し、その繊維を束ねた穂先であっても良い。
【００１７】
更には、上記樹脂を射出成形や押し出し成形により、焼結体または多孔質体に形成し、所定の形状に加工したものであっても良い。
【００１８】
筆記具本体を構成する軸筒２は、軸筒２の内面と収容するインキ吸蔵体３との間に空気が流通し、内圧が一定に保てるようにせしめたリブが形成させていることが好ましい。
【００１９】
尚、筆記具本体を構成する軸筒２は、軸筒内面を長手方向にペン芯７側へテーパー形状になるようにし、そのテーパー形状によって、前記インキ吸蔵体３がペン芯７側に行くに従い、次第に密度が高くなるような構造でもよい（図４参照）。
また、図５に示すように、インキ吸蔵体２とペン芯７とを中継芯１１で連結させても良い。その中継芯としては、ペン芯７と同様に繊維集合体であっても良い。
【００２０】
前記インキが有する特性の接触角θおよび表面張力σから算出される付着張力Ｉ＝σ×  ｃｏｓθをインキ吸蔵体３の密度をρとしたとき、付着係数（Ａ＝Ｉ／ρ）の係数Ａが１２０≦Ａ≦２１０の範囲に設定する目的は、筆記時のインキ吐出性をスムーズにし、安定した吐出性を維持することで安定した筆記距離が得られと共に、インキ洩れを起こさないために使用するものである。その理由としては、付着係数Ａが１２０に満たない場合は、繊維１０に対するインキの付着張力Ｉが弱いため、インキ吸蔵体３のインキの移動が小さくなり、インキの供給がされ難くなる。これにより、インキ吐出が悪くなり、筆記カスレや満足な筆記距離を得られないからである。
一方、付着係数Ａが２１０を超えると、繊維１０に対するインキの付着張力Ｉが強いため、インキ吸蔵体３でのインキの移動が大きくなり、インキが過剰に供給されてしまう。これにより、インキ洩れが発生してしまうからである。
【００２１】
又、インキ吸蔵体３の設定に付着係数Ａを用いた理由としては、筆記具１のインキ洩れやインキ吐出性に関係している特性として、接触角や表面張力、粘度、染料の持つ構造などが上げられるが、使用する筆記具２の用途や色などで、この接触角や表面張力などの特性が変化してしまう。通常、これらの水性インキとインキ吸蔵体３の組み合わせより、インキ洩れせず、良好なインキ吐出性を得ようとする場合、例えば、粘度が高いものはインキ吸蔵体３の密度は低くし、粘度の低いものはインキ吸蔵体２の密度を高く設定しなくてはいけない。また、インキの表面張力や接触角などの要因においてもインキ吸蔵体３の密度を考慮しなければならない。しかし、水性インキに使用する染料の構造等の複雑な組成により、接触角や表面張力は、複雑に変化してしまう。そのため、インキの色毎にインキ吸蔵体３を設定したり、染料の構造によりインキ吸蔵体３を設定するなど複雑なものになるため、インキ特性とインキ吸蔵体３の選定は困難であり、その試験も膨大なものとなってしまっていた。これらのことより、付着係数Ａを特定することで、上記のような接触角や表面張力、粘度、染料などの多くの要因を考慮しないで最適なインキ吸蔵体２や最適なインキ特性の水性インキを設定することが可能となり、インキ吐出性が良好で、インキ洩れを生じない筆記具２を得ることができる。
【００２２】
尚、水性インキの有する特性である接触角θは繊維１０への濡れ性を意味し、接触角θが低くいと繊維１０に対する濡れ性が良く、大きいと濡れ性が悪いとされる。また、表面張力σは液体が表面をできるだけ小さくしようとする力を意味する。即ち、表面張力σが大きいと液体自身を押し上げる力が強くなり、表面張力σが小さいと液体自身を押し上げる力が弱くなる。
【００２３】
ここで、これら水性インキの有する特性である接触角θと表面張力σのより算出される付着張力ＩはＩ＝σ×ｃｏｓθより算出できる。付着張力Ｉが大きい値を示す場合は、接触角θが小さく、表面張力σは大きくなる。また、接触角θが大きく表面張力σが小さい場合、付着張力Ｉは小さい値を示す。つまり、付着張力Ｉは、繊維１０に対するインキの張力を意味し、インキ吸蔵体３内でのインキの流れやすさとなる。
【００２４】
以下に、本発明の実施例並びに比較例を説明する。軸筒１の内部には、水性インキを吸蔵した繊維集合体４からなるインキ吸蔵体３が軸筒内２に収容されている。また、軸筒２の先端開口６には、合成樹脂性のペン芯７が取り付けられているが、そのペン芯７の後部は、前記インキ吸蔵体３の先端部に差し込まれている。さらに、前記軸筒２の後端部には尾栓８が取り付けられている。具体的には、ぺんてる（株）製：筆タッチサインペン（製品符号ＳＥＳ１５Ｃ）用いる。
尚、ここで使用するインキ吸蔵体３は、アクリル繊維（三菱レイヨン（株）製）３．３ｄｔｅｘ、長さ９０．０ｍｍ・直径６．８ｍｍを用いる。また、ペン芯７には、エラストマー樹脂を押し出し成形により得た多孔質体のペン芯７を使用した。
インキは、着色剤、水、水溶性有機溶剤を含む組成物で構成された水性インキを用いた。水性インキのインキ特性である表面張力σ、接触角θ、並びにインキ吸蔵体の密度を変えた種々の例を表１に示す。
【００２５】
【表１】
2013176938.tif 000003
【００２６】
接触角の測定
実施例１〜１３、比較例１〜６のインキ組成物の接触角θは、接触角計ＣＡ−Ｑ１（協和界面科学（株）製）を用いて、定法によりアクリル樹脂板（住友化学（株）製：スミペックスＥ）に滴下し、滴下後１０秒後の液滴の接触角θを測定した。
【００２７】
表面張力の測定
実施例１〜１３、比較例１〜６のインキ組成物の表面張力σは、直径８０ｍｍのシャーレに２５ｇのインキを入れた状態で、ディヌーイ式表面張力計（大平理化工業（株）製）を用いて測定した。
【００２８】
耐インキ洩れ性
実施例１〜１３、比較例１〜６のインキ組成物およびインキ吸蔵体３の関係にて作製した試験用筆記具１をそれぞれ１０本、ペン芯７を下向けにキャップ９をした状態で立て、−２０℃の恒温槽に１２時間静置する。その後、恒温槽から取り出し、５０℃の恒温槽に１２時間静置する。この５０℃と−２０℃の環境下に置くことを交互に５回繰り返した後、キャップ９を外し、キャップ９内にインキが洩れているかどうかを目視で判定した。
【００２９】
インキ吐出試験、筆記距離
実施例１〜１３、比較例１〜６のインキ組成物およびインキ吸蔵体３の関係にて作製した試験用筆記具１を、画線筆記試験機（（株）丸菱科学機械製作所製）にて、筆記角度６５±５°、筆記速度７ｃｍ／ｓｅｃ、筆記荷重２０ｇの条件にて、１００ｍ毎のインキ吐出性を確認すると共に、カスレが発生した地点迄を筆記距離と判定した。
【００３０】
実施例１〜１３、比較例１〜６のインキ組成物およびインキ吸蔵体３の関係にて作製した試験用筆記具の耐インキ洩れ性、インキ吐出試験、筆記距離の評価結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
2013176938.tif 000004
【符号の説明】
【００３２】
１    筆記具
２    軸筒
３    インキ吸蔵体
４    繊維集合体
５    樹脂フィルム
６    先端開口部
７    ペン芯
８    尾栓
９    キャップ
１０  繊維
１１  中継芯
【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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