(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筆記部となるペン先の後方にインク収容管を有し、その内部にインクを直接保蔵する所謂サインペンやマーカーまたは化粧品等の筆記具に於いて、
当該筆記具は、軸方向に連続した異形断面や繊維束等の毛細管を有し外側を非浸透性の樹脂や金属で被覆したペン先を筆記部として、ペン先の後方にはインク収容管を有してその内部にインクを直接保蔵し、ペン先が上向き又は非筆記状態になった場合にはインク流路を閉塞してインクの逆流を防止し、かつペン先が下向き又は筆記状態になった場合には筆記のためのインク流路を確保する所謂逆流防止機構を有しており、このペン先が下向き又は筆記状態になったときの逆流防止機構内でのインク流路の最小断面積Ｇmm２はペン先の内部のインク流路の投影断面積Ｓmm２、との間に、（Ｓ×５０）＞Ｇ＞＝Ｓの関係式を満足する様に設けられたことを特徴とする筆記具。
【請求項２】
一般的な剪断速度でのインク粘度を２３℃において１００から２００００ｃｐとなし、着色剤として球に換算した平均粒子径が０．３０μm から３．０μm の少なくとも１種以上のアルミ等の金属粉又はマイカ等の無機物を分散させたインクを有し、そのインクには主溶剤として水を５０％以上、さらにエチレングリコールやプロピレングリコールやグリセリンなどの水よりも粘度が高く、水よりも揮発しにくい難揮発溶剤を補助溶剤として少なくとも１種以上を合計で３％以上、４０％以下含むインクを有する事を特徴とする請求項１に記載の筆記具。
【請求項３】
逆流防止機構を構成し、筆記部先端とインク収容管後端との間に設けられる継手は合成樹脂製となし、その樹脂の材質にはベースとなる樹脂成分に、ベース成分よりも耐熱性、耐薬品性、剛性の３項目のうち少なくとも１項目以上の性能に優れるアルミ、銅、金属ウィスカーなどの金属粉、あるいはガラス、カーボン、タルク等の無機物あるいはエンジニアリングプラスチック等有機物を分散含有または相溶させた合成樹脂で成形された事を特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の筆記具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、筆記部となるペン先の後方にインク収容管を有し、その内部にインクを直接保蔵する所謂サインペンやマーカーまたは化粧品等の筆記具の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、筆記具や筆記具に類似した化粧品等の容器では、インク等の液体（以後インクと呼ぶ）を中綿と呼ばれる繊維束に吸蔵させて、毛細管力の差を利用してペン先にインクを導出させる機構が多く用いられてきたが、インクの残量が多く、インクが見えず、インク流量が初期は多いが使用に従って薄くなっていく等の欠点があるため、従来は油性ボールペンのみの機構であったインクを直接インク収容管に保蔵するタイプの筆記具が各種発明されて上市されている。しかしこのインクを直接保蔵するタイプでは、ペン先を上向きにして長期保管したり、振動を与えたり、上向きで筆記した場合は逆流と呼ばれるインクが後端の空気孔から漏れだして筆記不能になったり服を汚す問題があることが知られている。これを解決するためにインクを５０００ｃｐ以上の高粘度としたり、後端にグリス状のフォロワーをさらに設けたりした物も見られるがこれらは根本的な解決とはなっておらず、逆流防止機構と呼ばれるボールと弁の組み合わせやスプリングと筆記するボールの組み合わせなどの発明（実公平４−５２０６７、実開平６−６８８７４、実開平７−２８６７５、特開平７−２３７３８６など）を本出願人及び発明者は開示している。これらの発明は既に製品として市販されているもの及びその発展改良の発明であるが、近年さらに金、銀、パステル色などのインクでは金属粉や無機物などの粒子の大きな顔料系着色剤を分散させたインクが開発されてきたが、これらのインクでは粒子の発色性を確保するためにどうしても比較的大きな０．３μm から３μm 程度の粒径の着色剤を使用しなければならず、このやや大きな粒子を通過させるため、また大きな粒子を分散させるため他の一般色よりは粘度を高めたインクとしなければならないため、インクの導出が困難となってしまう問題が生じる場合が発生してきた。しかしインク流路を極端に大きくするとインクの逆流は止まるが、逆流防止機構部の体積や逆止ボールの移動に時間がかかって、ペン先の先端には空気が多量に入ってしまって不具合を起こすような逆流防止機構における機構の作動の感度が鈍くなる問題や、遠心脱泡の際に逆流防止機構のインク流路が強度不足であったり耐薬品性が不足して脆くなっていたり耐熱性がなく変形しやすかったりして製造時に逆流防止機構が破壊される問題なども生じてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、筆記部となるペン先の後方にインク収容管を有し、その内部にインクを直接保蔵する所謂サインペンやマーカー等の筆記具または筆記具状の化粧品等の容器に於いて、筆記しない時やペン先を上向きにした時に、インクが後端側へ流れ、空気孔から漏れ出す所謂インクの逆流の問題を解決するだけではなく、保存中や移動中の衝撃でペン先部への空気の巻き込み発生させる問題や粒子が大きい着色剤を使用したやや高めの粘度のインクでの逆流防止機構の問題を解決し、さらに組立性や性能安定性を考慮して複雑な機構とならない、安価で逆流やカスレの生じない筆記具を提供する。さらには製造時の逆流防止機構の破壊の問題や、保存中に逆流防止機構の膨潤によるインク流路の変形、割れの問題を生じない筆記具を提供可能とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
筆記部であるペン先を有しており、インク収容管にインク等液体を直接保蔵するタイプの筆記具または筆記具状の化粧品等において、上記の課題解決を達成する為に、本発明の筆記具はペン先のインク流路の投影断面積Ｓと逆流防止機構のインク流路の最小断面積Ｇに着目して、インク流路の最小断面積Ｇがペン先のインク流路の投影断面積Ｓと同等以上かつＳの５０倍よりも小さく設定した。逆流防止機構の構成としては、継手内部に逆止ボールを遊嵌してペン先側に逆止ボールが移動した場合にはインク流路が確保できる溝又は突起があり、後端側に逆止ボールが移動した場合には継手内のシール面によってインク流路が閉塞されて逆流を防止する機構や、逆止ボールを球ではなく前端にはインク流路を後端にはシール面を有してインクよりも非常の重い材質の逆止コマとした物などが利用できる。さらに、金銀などのインクの場合にはインク中に平均粒径で０．３から３μm のやや粒子の大きな着色剤が使用されているため、これらの大きめの粒子のインクではインクの粘度を他の顔料インクや染料インクよりもやや高めとする必要があり、これらの場合には内部でのインクの流れの抵抗が大きく影響するので本発明の逆流防止機構のインク流路の構成とすることは非常に有効である。ペン先部が乾燥する事で増粘してさらに粘度が高くなる事を防止するためにインクには補助溶剤として水よりも難揮発性の溶剤が用いられるが、本発明では水よりも粘度の高い溶剤を１種類以上合計で３％から４０％配合した。またペン先先端とインク収容管後端の間に設けられる継手を用いた場合は、この継手の材質を合成樹脂製として、逆流防止機構のインク流路やシール部を形成することが可能であり、その樹脂の材質にはベースとなる樹脂成分だけではなく、ベース成分よりも耐熱性、耐薬品性、剛性の３項目のうち少なくとも１項目以上の性能に優れるアルミ、銅、金属ウィスカーなどの金属粉、あるいはガラス、カーボン、タルク等の無機物あるいはポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル系、フッ素系、ポリイミドなどのエンジニアリングプラスチック（スーパーエンジニアリングプラスチックを含む）等有機物を３％から７０％分散含有または相溶させた合成樹脂で成形した。
【０００５】
【実施例】
図１から図３は、透明または半透明樹脂製のインク収容管の内部にインクを保蔵するボールペン筆記具であり、水性中粘度インクを収容した直液式リフィールである。擬塑性といわれる剪断減粘性を付与した中粘度インクとリフィール後方には揮発しにくいグリス状のフォロワーとフォロワーに浮遊するようにフォロワーと略同等の比重を有するＰＰやＰＥ等の樹脂製のフォロワー棒とを内蔵し、筆記部となる筆記ボールを保持するチップには内部に筆記ボールを円周状のカシメ部によって抜け止めされるとともに筆記ボールを回転自在に遊嵌してペン先内部は筆記に必要なインク流路を確保してある。インク収容管先端側には継手が圧入されており、内部の略中央に図２の様な断面を有するインク導入溝を持つ受け突起を設け、ペン先へは受け突起の溝によってインクが導かれる。この継手にはシールコマが後方内部に圧入固定されており、シールコマにはテーパー状のシール面が形成され、このシール面と受け突起の溝の間で形成される弁室内に遊嵌された逆止ボールによって通常の筆記時にはインク収容部から筆記部となるボールまでを連通する構造としたうえで上向きでは逆止ボールがシール面に密接することによってインク流路が閉塞されてインクの移動を防ぐ事で逆流を防止した構造の逆流防止機構が設けられている。
【０００６】
ここで使用しているインクは、一般的な中粘度インクと金銀など着色剤として球に換算した時の平均粒径が０．３から３μm の鱗片状のアルミ粉を用いて２３℃のインクの粘度を高剪断時で１００から５００ｃｐ、低剪断時で２００から２００００ｃｐの剪断減粘性を有するインクとした。このような粒子の大きい中粘度インクとしては比較的高めの粘度のインクとしてもインクの流れに抵抗を生じさせないために逆流防止機構のインク流路の最小断面積Ｇをペン先の投影断面積Ｓと同等以上とする設定としている。なおかつ、逆流防止機構の最小断面積Ｇをあまり大きくしすぎると上向きにした場合に逆止ボールがシール面に接触して閉塞するまでの時間がかかってしまい、逆流防止機構部のまわりのインクが後方へ移動してペン先には空気が入り込んでから逆流防止機構が作動してしまう（所謂感度が悪い状態）の問題が発生しないように、逆流防止機構の最小断面積Ｇをペン先の断面積Ｓの５０倍よりも小さい寸法とした。このような範囲とすることで特に大きな粒子が途中で詰まることなく、逆流の感度も問題のない機構とすることが可能である。
さらに組み立て中に遠心脱泡する時に１０Ｇから多いときには３０００Ｇの遠心力をかけるため、逆止ボールが継手内の受け突起にくいついて動かなくなったり、受け突起を破壊したり、インクによって受け突起が膨潤したりする問題があるため、継手を合成樹脂製とした場合には、その樹脂の材質にはベースとなる樹脂成分に、ベース成分よりも耐熱性、耐薬品性、剛性の３項目のうち少なくとも１項目以上の性能に優れるアルミ、銅、金属ウィスカーなどの金属粉、あるいはガラス、カーボン、タルク等の無機物あるいはエンジニアリングプラスチック等有機物を分散含有または相溶させた合成樹脂で成形するとさらにこれらの問題のない筆記具にできる。ベースのポリプロピレンのみの場合には耐遠心変形テストでは６００Ｇ程度で変形、耐熱テストでは９０℃１時間で変形してしまったが、ベース材のポリプロピレンに添加材のガラスファイバーを１０重量％分散した材料では剛性アップと耐熱性の向上が得られ、遠心作業時の遠心力Ｇを２０００Ｇにしても変形や破壊は生じず、また、真夏の自動車の車内を意識した耐熱性テスト（１００℃、２時間）でも全く問題なくなって本発明の逆流防止機構を高度な物にすることができた。これと同様の効果のある組み合わせとしては、ベース材としてポリエチレン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレートなど、添加物としてアルミ粉、ガラスビーズ、タルク、マイカ、ウィスカー、カーボンファイバーなどが考えられる。さらに添加材としてポリフェニレンエーテル、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリポリアミド、ポリイミド、熱硬化性樹脂であるメラミン樹脂等、フッ素樹脂などを分散又はベース材と相溶させた材料では剛性はわずかしかアップしない事が多いが、耐薬品性や耐熱性をアップさせることが可能になり、長期の経時で逆止機構が膨潤してインク流路が狭くなる問題や脆くなってヒビが入り破壊して逆流防止のシール面が完全でなくなるなどの問題を生じさせない逆止機構とすることが可能となる。
【０００７】
図４は、ペン先の内部に軸方向に連続した異形断面や繊維束等の毛細管を有し外側を非浸透性の樹脂や金属で被覆したペン先を筆記部としており、ペン先の後方にはインク収容管を有してその内部にインクを直接保蔵する所謂サインペンやマーカーとしたものである。また逆流防止機構は継手内の弁室を偏心させて逆止ボールが前方に移動してもペン先後端内径を塞がない構成となされている。なお、逆流防止機構の構成は上述した図１から図３に示される構成であってもよい。
【０００８】
図５は、図に示すように逆止ボールではなく、インクよりも比重の重い材質で、後端側にシール面を閉塞するテーパー部を有しており、さらにペン先側前方にはインク流路となる溝又は突起を有した逆止コマとしたもので、逆流防止機構内の最小断面積Ｇが筆記部の投影断面積Ｓと同等かそれ以上かつ、５０倍以内とした筆記具である。  
【０００９】
【作用】
実施例に於いて、本発明の作用を説明する。逆流防止機構を有することで一般的には、筆記具の逆流は防止できると考えられていたが、近年の様々なインクを使用した場合にはその逆流防止機構によってインク流路の抵抗が大きくなってカスレを生じたり、着色剤の粒子が詰まったりする不具合が生じる。ところが逆流防止機構のインク流路の最小断面積を余りにも大きくすると逆流防止機構の作動に遅れが生じてしまうことが実験により判明して、本発明の逆流防止機構のインク流路の最小断面積Ｇをペン先の最小断面積Ｓと同等以上かつ５０倍以内とすればこれらの問題ない逆止機構の作用が得られる事が知見できた。さらにインクの粘度、着色剤の粒径、溶剤の種類や量を本発明の範囲とすることで、逆流防止機構の作動を有効にすると共に、ペン先部の揮発によって逆流防止機構の作動遅延を防止できる上に、インク流路との相互作用によってカスレやインクの逆流を防止する作用が期待できる。また継手の材質をベース材に耐熱性、耐薬品性、剛性に優れた第２の成分を分散又は相溶させた材料とすることで、逆流防止機構の製造上のトラブルや長期保存でのインク流路の確保に有効に作用する。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の筆記具の構成及び作用は以上の如くであり、服を汚すインクの逆流など重大な事故にはならない効果があり、安全性の高い筆記具の機能を満足させるだけではなく、ユーザーの使用が簡便に行える使いやすい筆記具を提供することが可能となる。さらに製造上の問題もなく、インク種によって各種の部品を組み合わせる必要がないすべてのインクで共通した筆記具とすることが可能となって、部品構成が簡略化されるだけでなく、安価で機能性の良い長期の耐久性を考慮された安定した製品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ボールペン筆記具の先端部を示す縦断面図である。
【図２】  図１の逆止機構部断面Ａ−Ａを示す横断面図である。
【図３】  ボールペン筆記具の全体を示す縦断面図である。
【図４】  サインペンやマーカー等筆記具の先端部の縦断面図である。
【図５】 ボールペン筆記具の先端部の縦断面図である。
【符号の説明】
１  ペン先
２  筆記ボール
３  継手
４  受け突起
５  シールコマのシール面
６  シールコマ
７  逆止ボール
８  インク収容管
９  空気孔
１０  インク
１１  フォロワー
１２  フォロワー棒
１３  尾栓
１８  逆止コマ
１９  逆止コマテーパー部
【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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