(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インキを収容するインキタンクチューブと、該インキタンクチューブ内のインキと相分離し、かつ、該インキに追従するフォロアーと、ペン先部とを備えた直液式マーキングペンであって、上記フォロアーがインキタンクチューブを移動するために必要な最低圧力をＰ１とし、ペン先部の毛細管力をＰ２とし、フォロアーの密度をｄ１、その高さをｈ１とし、インキの密度をｄ２、その高さをｈ２とし、重力加速度をｇとした場合に、下記式（Ｉ）に示す関係が成立していることを特徴とする直液式マーキングペン。
【数１】
0004067179.tif 000005
【請求項２】
インキの粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下である請求項１記載の直液式マーキングペン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外気圧の急激な圧力変化においてもインキ漏れを生じることなく、良好な筆記性能を得ることができる直液式マーキングペンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コレクターと称する櫛歯状のインキ調節部材を具備した直液式の筆記具は、インキタンク内の圧力と外気圧との間の一定の釣り合い状態からインキタンク内の圧力が外気圧に比して高くなった時又はインキタンク内圧に比して外気圧が低くなった時にインキタンク内の圧力は外気圧と新たな釣り合い状態になるようにインキをコレクター内に押し出して新たな釣り合い状態になるようにインキを直接コレクター内に貯留させる機能を有するものである。
【０００３】
このコレクターに貯留されたインキは、インキタンクの内圧が外気圧に較べて低い状態になった時や筆記によりインキを消費した時にコレクターに貯留されたインキは再びインキタンク側へ戻るようになっている。
【０００４】
しかしながら、急激な圧力変化が繰り返されるとインキタンクに貯留されたインキはインキタンクに貯留されたままになり最終的にはペン先や空気置換孔からインキが吹き出し、紙面、洋服等を汚すなどの課題がある。特に、航空機内での筆記において上記課題は顕著に発生するものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の課題に鑑み、これを解消しようとするものであり、外気圧の急激な圧力変化においてもインキ漏れを生じることなく、良好な筆記性能を得ることができる直液式マーキングペンを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記従来の課題について鋭意検討した結果、インキを収容するインキタンクチューブと、該インキタンクチューブ内のインキと相分離し、かつ、該インキに追従するフォロアーと、ペン先部とを特定の構成等とすることにより、上記目的の直液式マーキングペンが得られることを見い出し、本発明を完成するに至ったのである。
すなわち、本発明の直液式マーキングペンは、次の（１）及び（２）に存する。
（１）  インキを収容するインキタンクチューブと、該インキタンクチューブ内のインキと相分離し、かつ、該インキに追従するフォロアーと、ペン先部とを備えた直液式マーキングペンであって、上記フォロアーがインキタンクチューブを移動するために必要な最低圧力をＰ１とし、ペン先部の毛細管力をＰ２とし、フォロアーの密度をｄ１、その高さをｈ１とし、インキの密度をｄ２、その高さをｈ２とし、重力加速度をｇとした場合に、下記式（Ｉ）に示す関係が成立していることを特徴とする直液式マーキングペン。
【数２】
0004067179.tif 000002
（２）  インキの粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下である上記（１）記載の直液式マーキングペン。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明の筆記具の概略を説明するための概略説明図であり、図２は本発明の筆記具を直液式マーキングペンに適用した一例を示す断面図である。
【０００８】
本発明の筆記具は、図１に示すように、インキ１０を収容するインキタンクチューブ１１と、該インキタンクチューブ１１内のインキ１０と相分離し、かつ、該インキ１０に追従するゲル状などのフォロアー（インキ逆流防止体）１２と、ペン先１３部とを備えた直液式の筆記具Ａであって、上記フォロアー１２がインキタンクチューブ１０を移動するために必要な最低圧力をＰ１とし、ペン先部１３の毛細管力をＰ２とし、フォロアーの密度をｄ１、その高さをｈ１とし、インキの密度をｄ２、その高さをｈ２とし、重力加速度をｇとした場合に、下記式（Ｉ）に示す関係が成立していることを特徴とするものである。
【数３】
0004067179.tif 000003
【０００９】
上記式（Ｉ）に示す関係が成立することにより、急激な圧力変化に対しても、インキ漏れがなく、かつ、上向き筆記においても良好な筆記性が得られることとなる。
すなわち、上記式（Ｉ）に示す関係が成立すると、外気圧が急激に変化してもフォロアーとペン先部は外気圧に通じ、かつ、フォロアーからペン先部の間で空間部が無いために外気圧による空間部の膨張収縮がなく、そのために生じるインキの移動がなくなり、結果的に外気圧の影響を受けなくなる。しかも、ペン先の毛細管力Ｐ２が、フォロアー起動臨界圧力Ｐ１と（ｄ１・ｈ１＋ｄ２・ｈ２）ｇの和より大きいと、筆記によるインキの消費においても常にペン先にインキが供給されることになる。また、Ｐ１が（ｄ１・ｈ１＋ｄ２・ｈ２）よりも大きいことによりペン先下向きでペン先からインキが漏れることはないし、ペン先上向きでもフォロアー側からインキが落ちることもないのである。
これに対して、Ｐ１≦（ｄ１・ｈ１＋ｄ２・ｈ２）ｇとなる場合には、インキがペン先からインキが漏れることとなり、また、Ｐ２≦Ｐ１＋（ｄ１・ｈ１＋ｄ２・ｈ２）ｇとなる場合には、上向き筆記において途中でペン先にインキが供給されなくなり、インキ切れによる筆記不可能の状態に陥ることとなり、好ましくない。なお、上記の各々の等号の場合は、理論上上記の不都合がないものと推察されるが、現実的に（実際上）は上記式（Ｉ）に示す関係が成立することにより、本発明の目的の効果が達成されるものとなる。
【００１０】
本発明の筆記具に用いるインキは、上記式（Ｉ）に示す関係が成立するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、染料及び／又は顔料からなる着色剤、水、有機溶剤等からなる水性インキ等が挙げられる。なお、これらのインキには、必要に応じて、ｐＨ調整剤、分散剤、防腐剤、防錆剤、補色用染料等の従来から公知の添加剤等を適宜添加することができる。
また、本発明の筆記具に用いるインキの粘度は、１００ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは、１〜１０ｍＰａ・ｓであることが望ましい。
インキの粘度が１００ｍＰａ・ｓを越えると、インキの粘性抵抗により仮に上記式（Ｉ）に示す関係が成立していたとしてもスムーズな筆記性が得られなくなり、好ましくない。
【００１１】
また、本発明の筆記具に用いるインキと相分離し、かつ、該インキに追従するフォロアーは、上記式（Ｉ）に示す関係が成立するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、シリコーンオイルなどのシリコーン化合物と難揮発性溶剤と微粒子シリカとからなるゲル状物質、炭化水素油とベントナイト、フタロシアニン、けい藻土やリチウム石ケン等の金属石ケンからなるゲル状物質などが挙げられる。
【００１２】
本発明において、インキを収容するインキタンクチューブは、上記式（Ｉ）に示す関係が成立するものであれば、使用材料、大きさ、形状などは特に限定されるものではなく、例えば、ポリプロピレンからなる内径４ｍｍの円筒状チューブなどの樹脂製等が挙げられる。
また、ペン先部としては、ペン先と一体型の繊維収束体、連続多孔を有する合成樹脂製ペン先などが適宜使用される。
【００１３】
図２は、本発明の筆記具を直液式のマーキングペンに適用した一例を示す断面図である。
本実施形態の筆記具は、インキ２０を収容する軸体となるインキタンクチューブ２１と、該インキタンクチューブ２１内のインキ２０と相分離し、かつ、該インキ２０に追従するゲル状などのフォロアー２２と、繊維収束体からなるペン芯となるペン先部２３とを備えた直液式のマーキングペンＢである。なお、２４はインキタンクチューブ２１内のインキ２０を直接ペン先部２３に導出させる中継芯であり、２５は中継芯２４及びペン先部２３を保持するペン先ホルダーであり、２６はペン先ホルダー２５を軸体となるインキタンクチューブ２１の先端部で保持する保持部材であり、２７は軸体となるインキタンクチューブ２１の尾端に形成した通気孔である。
このように構成される本実施形態の筆記具Ｂにおいて、上記フォロアー２２がインキタンクチューブ２０を移動するために必要な最低圧力をＰ１とし、ペン先部２３の毛細管力をＰ２とし、フォロアー２２の密度をｄ１、その高さをｈ１とし、インキ２０の密度をｄ２、その高さをｈ２とし、重力加速度をｇとした場合に、上記式（Ｉ）に示す関係が成立することにより、急激な圧力変化に対しても、インキ漏れがなく、かつ、上向き筆記においても良好な筆記性が得られることとなる。
【００１５】
このように構成される本発明の筆記具である直液式マーキングペンは、インキを収容するインキタンクチューブと、該インキタンクチューブ内のインキと相分離し、かつ、該インキに追従するフォロアーと、ペン先部とを備えた筆記具であって、上記式（Ｉ）に示す関係が成立するものであれば、本発明の目的が達成できるものであり、これ以外の構成は特に限定されるものではない。また、上記実施形態では、直液式のマーキングペンに適用した場合を例示したが、本発明は直液式のサインペン、筆ペンなどにも適用できるものである。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例に基づき詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００１７】
〔実施例１〜２及び比較例１〜４〕
下記に示す組成のインキ、フォロアー、並びに、インキチューブ、ペン先部を使用した。
（インキ組成）
下記実施例１〜２及び比較例２に示すインキ成分を各々全量容器に投入し、常法により撹拌混合してインキを調製した。なお、比較例１、３、４のインキは実施例１のインキを使用した。
実施例１
ポリエチレングリコール＃３００              １４重量％
ジエチレングリコール                        ２５重量％
染料：C.I.Acid Blue 9                         ３重量％
蒸留水                                      ５７重量％
亜硫酸ナトリウム                              １重量％
表面張力が４０ｄｙｎ／ｃｍで、粘度が２．５ｍＰａ・ｓのインキを得た。
実施例２
ポリエチレングリコール＃３００              ２０重量％
染料：C.I.Acid Blue 92                        ５重量％
蒸留水                                      ７３重量％
亜硫酸ナトリウム                              ２重量％
表面張力が４０ｄｙｎ／ｃｍで，粘度が２．６ｍＰａ・ｓのインキを得た。
【００１８】
比較例２
ポリエチレングリコール＃３００              １４.０重量％
ジエチレングリコール                        ２５.０重量％
染料：C.I.Acid Blue 9                         ３.０重量％
蒸留水                                      ５６.５重量％
亜硫酸ナトリウム                              １.０重量％
フッ素系界面活性剤                            ０.５重量％
表面張力が２０ｄｙｎ／ｃｍで、粘度が２．５ｍＰａ・ｓのインキを得た。
【００１９】
（フォロアー組成）
シリコーンオイル（KF96-1000／信越化学会社製）  ９８.０重量％
ユニルーブ  MA-170T（日本油脂社製）              ０.５重量％
シリカ（アエロジェル#380／日本アエロジェル社製） １.５重量％
上記成分を全量容器に投入し、常法により撹拌混合した後、三本ロールにて均一に混練してフォロアーを調製した。
【００２０】
また、ペン先は、インキとの接触角が１０度以下となるようにプラズマ表面処理を行い毛管上昇法により測定した毛細管力Ｐ２が約１０００００ｄｙｎ／ｃｍ2 のものを得た。ゲル状フォロアーは高さ０．５ｃｍ、インキは高さ７ｃｍになるようにペン組して図２に示す直液式マーキングペンを得た。このように構成される直液式マーキングペンにおいて、下記表１に示すフォロアーの密度ｄ１、高さｈ１、インキの密度ｄ２、高さｈ２、最低圧力Ｐ１、ペン先の毛細管力Ｐ２の直液式マーキングペン、実施例１〜２及び比較例１〜３の直液式マーキングペンを作製した。また、比較例４は、図３に示すフォロアーを収容しないコレクターを備えた筆記具Ｄを使用した。該筆記具Ｄは、軸体６０を備え、該軸体６０内に収容されるインキ６１は中継芯６２を介してペン芯６３に導出される。６４はコレクターである。
【００２１】
得られた各々の筆記具について下記試験方法によりインキ漏れ試験、上向き筆記試験について評価した。これらの結果を下記表１に示す。
【００２２】
〔インキ漏れ試験〕
各筆記具をほぼ１気圧の状態で密閉性容器に入れ容器内の圧力を急激にほぼ０．８気圧に減圧し、１０分間保持し、その後今度は急激に容器内の圧力を１気圧に戻した。この操作を３回繰り返し状態で筆記具からのインキ漏れについて下記評価基準で評価した。
評価基準：
○：ペン先からインキ漏れがない。
△：ペン先に液滴が生成するがインキ漏れがない。
×：ペン先からインキ漏れが生じた。
【００２３】
〔上向き筆記試験〕
各筆記具のペン先を上向きに筆記して描線の追従性を下記評価基準で評価した。
評価基準：
○：インキがなくなるまで筆記可能。
△：筆記中に次第にかすれてくるがゆっくりと筆記するか筆記を途中で止め、上向きのまま放置することにより再筆記が可能となる。
×：筆記中にかすれ、ゆっくりと筆記しても上向き放置しても再び筆記ができない。
【００２４】
【表１】
0004067179.tif 000004
【００２５】
（表１の考察）
上記表１の結果から明らかなように、本発明範囲となる実施例１〜２は、本発明の範囲外となる比較例１〜４に較べて、外気圧の急激な圧力変化においてもインキ漏れを生じることなく、上向き筆記においても良好な筆記性能を得ることができることが判明した。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、外気圧の急激な圧力変化においてもインキ漏れを生じることなく、良好な筆記性能を得ることができ、櫛歯状のインキ調節部材などからなる筆記具用コレクターを用いないので大幅なコストダウンになり安価な直液式マーキングペンが提供でき、また、上向きも確実に筆記ができることとなる。また、フォロアーをゲル状フォロアーとすることによりインキタンクチューブの内側の寸法精度や形状の自由度が大きい直液式マーキングペンとすることができることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の筆記具の概略を説明するための概略説明図である。
【図２】  本発明の筆記具をマーキングペンに適用した一例を示す断面図である。
【図３】  比較例４で使用した筆記具を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ    筆記具
１０  インキ
１１  インキタンクチューブ
１２  フォロアー
１３  ペン先部
【図１】
0004067179.tif 000006
【図２】
0004067179.tif 000007
【図３】
0004067179.tif 000008