JP2019001168A - インクの噴き出しを防止する中綿を用いた筆記具 - Google Patents

Abstract

【課題】ペン先からインクが噴き出すことを防止した製造容易な中綿を備えた筆記具を提供する。
【解決手段】軸筒と、繊維相互間で毛細管現象の発生する細径繊維３６と繊維相互間の間隙が該細径繊維３６より大きいために毛管力が弱い太径繊維３５とで構成され、かつ、軸筒内に収容される中綿と、中綿に一端を接触させ、他端を軸筒から露出するペン先とを備えた筆記具において、太径繊維３５が中綿の断面全体の５〜３０％の割合を占めた。
【選択図】図４

Description

本発明は、中綿内に空気の逃げ道を形成することで、筆記時にインクがペン先から噴き出すことを防止する中綿を用いた筆記具に関する。

従来の筆記具には、軸筒内にインクを充填した中綿を収容し、この中綿にペン先の一端を接触させて他端を前記軸筒から露出させたものがあった。そして、毛細管現象によりインクが前記中綿から前記ペン先に浸透することで筆記が可能となっていた。
このとき、中綿に細い繊維を用いると繊維の相互間に生ずる毛細管現象によってインクを細い繊維の相互間に保持することができた。
しかし、中綿内に、たとえばインク充填時に気泡が入ってしまったり、あるいは、使用中に何らかの原因で空気が侵入してしまったりすると、その細い繊維間の空間を伝って空気が外部に逃げられなくなって滞留し、その後、気圧変化又は温度変化でその滞留した空気が膨張してインクがペン先から噴き出すことがあった。

下記の特許文献１には、水性インクを充填するインク吸蔵体（前記中綿に相当。）を軸筒内に収めた水性筆記具が示されている。前記インク吸蔵体には撥水処理を施した断面Ｃ字状の金属又は樹脂等の空気流通体が差し込んである。この前記空気流通体は、前記インク吸蔵体の両端に開口しており、これにより軸筒前部と後部との空気圧の差を解消することとしていた。
下記の特許文献２には、巻縮繊維を用いてインクを充填したマーキングペン用の中芯（前記中綿に相当。）において、中心部分の繊維の太さを１．５〜４デニール（繊維の太さを表す単位で、繊維９，０００ｍの重量（ｇ）で表される。）、周辺部分の繊維の太さを前記中心部分の１．５〜３倍で構成し、かつ前記中心部分の占有断面積が先芯の基部（前記ペン先が前記中綿に接触する部分に相当。）の断面積より小さくないことを特徴とした中芯が開示されている。

ここでは、インクは前記中心部分の繊維及び前記周辺部分の繊維のいずれにも保持されているものの、前記先芯に接しているのは前記中心部分だけであるので、筆記に必要とするインクは前記中心部分の繊維が保持したインクを用い、前記中心部分のインクが不足してきたときに前記周辺部分のインクを前記中心部分に補給するようになっている。
またこのように、筆記に必要とするインクは毛細管現象による保持力が大きい前記中心部分の繊維が保持したインクを用いているので、筆記時にインクがボタ落ちすることがない、としている。

実開昭６０−５８３８６号公報 特開昭５３−１０４３１８号公報

上記のように、中綿に異なる構成を挿入したり、あるいは太さの異なる繊維で構成したりという従来技術では、中綿内部に何らかの契機で空気が滞留した場合、それを効果的に排出するための構成は開示されていない。したがって、その空気の膨張に起因するインク噴き出しやボタ落ち問題は上記従来技術では解決されない。
そこで本発明は上記問題点に鑑み、中綿内に空気の逃げ道を形成することにより、中綿内に滞留した空気の膨張に起因するインク噴き出しやボタ落ち問題を解決できる筆記具を提供することを課題とする。

上記の課題を解決すべく、本発明は、軸筒11と、細径繊維36と該細径繊維36と比べ繊維相互の間の間隙が大きい太径繊維35とで構成され、かつ、前記軸筒11内に収容される中綿33と、前記中綿33に一端を接触させ、他端を前記軸筒11から露出するペン先24とを備えた筆記具10において、
前記太径繊維35が前記中綿33全体の５〜３０％の割合を占めることを特徴とする。
ここで、前記「太径繊維35」とは、前記「細径繊維36」よりも断面積が大きい繊維、具体的にはデニールで表される数値の大きい繊維のことをいう。
なお、前記細径繊維36は、繊維相互の間の間隙が狭いため毛細管現象が発生し、前記細径繊維36の相互間にインクを保持することが可能なものである。一方、前記太径繊維35の相互間は間隙が大きいため、前記細径繊維36の相互間と比較して毛管力が弱くなっている。そのため、インクはより毛管力の強い前記細径繊維36の相互間に吸引されるので、前記太径繊維35の相互間はインクを保持することはなく、空気の逃げ道を形成することになる。

このとき、前記太径繊維35は、前記中綿33全体の５％以上の割合を占めることとしている。前記太径繊維35が前記中綿33の割合のうち５％未満だと、前記太径繊維35の間に充分な広さのある空気の逃げ道を形成することができないため、その後に前記中綿33内に滞留した空気が膨張すると、前記ペン先24からインクが噴き出すおそれがあるためである。
また、前記太径繊維35は、前記中綿33全体の３０％以下の割合を占めることともしている。前記太径繊維35が前記中綿33の割合のうち３０％を超えると、インクを保持できる前記細径繊維36の割合が少なくなり、前記太径繊維35の間は間隙が大きいためにインクが保持できないので、前記中綿33内のインク保持量が低下してしまうためである。

なお、前記太径繊維35の太さは、前記細径繊維36の太さの１．５〜８倍であることが望ましい。ここで前記太径繊維35の太さが前記細径繊維36の太さの１．５倍未満の場合は、前記細径繊維36とほとんど太さが変わらないため、前記太径繊維35の間に空気の逃げ道を形成するという効果が期待できない。一方、前記太径繊維35の太さが前記細径繊維36の太さの８倍を超えると、筒状に収束しようとしたときに前記太径繊維35が太すぎて一定の太さよりも細くならず、また細くしようにも堅すぎるために収束することが困難となる。なお、前記太径繊維35の太さは、前記細径繊維36の太さの３〜５倍であることがさらに望ましい。

さらに、前記太径繊維35の太さは、５デニール以上であることが望ましい。すなわち、従来使用されている中綿の繊維の太さは３デニール程度であり、繊維の間に空気の逃げ道を形成するためには前記太径繊維35がこの程度の太さであることを必要とするからである。このとき、前記太径繊維35の太さは、１０デニール以上とすることがさらに望ましい。なお、前記太径繊維35は、前記中綿33全体の一方側にまとめて配置することが望ましい。
ここで、毛管力が弱い部分は、前記太径繊維35の相互間に形成されるので、前記細径繊維36と前記太径繊維35とを混在させてしまうと毛管力の弱い領域を充分に確保することができない。したがって、充分な広さを有し、かつ毛管力の弱い領域を形成するためには前記中綿33内で前記太径繊維35を偏在させることが望ましい。

なお、前記中綿33の軸心部分には前記ペン先24あるいは前記ペン先24との間に介在する部材が挿入されることになる。このとき、この軸心部分に前記太径繊維35の領域が存在していると、この前記ペン先24で前記太径繊維35の繊維間の空気の逃げ道が塞がれてしまうことになる。そうすると、前記中綿33内の空気を排出するという所期の目的が達成できない。したがって、この意味でも、前記太径繊維35は前記中綿33の外周寄りに偏在させることが望ましい。
以下、本発明の作用により、どのように課題を解決するのかを説明する。
前記中綿33にインクを充填すると、前記太径繊維35の間は間隙が大きいためインクを保持することなく、前記中綿33内に滞留した空気を逃がす空間である空気通路34となり、前記細径繊維36の相互間がインクを保持することとなる。前記空気通路34が形成されれば仮に前記細径繊維36内に空気が入ったとしても、空気は前記空気通路34へ向かうために、前記中綿33内に空気が溜まることはない。

また、空気が前記空気通路34に至ったときに、気圧変化又は温度変化により空気が膨張したとしても、この膨張した空気はインクの押し出しに作用しないので、結果としてインクの噴き出しが生じないこととなっている。

本発明の前記中綿においては、前記太径繊維の間は間隙が大きいためインクを保持することなく前記空気通路となり、前記中綿内からこれを通じ空気が排出されるので、気圧変化や温度変化によってもインクがペン先から噴き出すことがなくなった。
また、前記中綿の繊維の一部に前記太径繊維を用いるだけなので、通常の製造工程と大きな変化もなく生産することができる。

本発明の実施の形態に係る筆記具の正面図である。 本発明の実施の形態に係る筆記具のキャップを取り外した正面図である。 本発明の実施の形態に係る筆記具のキャップを取り外した状態の正面断面図である。 本発明の中綿33の断面を拡大した模式図である。

（全体構成）
本実施形態に係る筆記具10は、図１に示すように、軸筒11の両端に２つのキャップ21が装着された外観を呈している。なお、以下の説明では、両端に各々設けられているペン先24のうち、太ペン先25が設けられている方を先端側とし、一方、細ペン先26が設けられているほうを後端側とする。
これらの前記キャップ21を取り外すと、図２に示すように、前記軸筒11の両端からは筆記用の各々前記ペン先24が露出する。
前記軸筒11は、筒状を呈する中央部12と、前記中央部12の後端側に一体形成されている細ペン先収容部13と、前記中央部12の先端側の開口部分に嵌め込んで連結する太ペン先収容部14とを有する。

前記中央部12には、インクを充填した中綿33を収容する（図３参照）。前記中綿33は略円筒形状に成型され、その直径は、前記中央部12の内径寸法と同程度の外径であり、長さは前記中央部12の長さと同程度である。
また、前記中綿33の繊維は長手方向に延びていて、細径繊維36と太径繊維35とを備える。なお、前記太径繊維35は、前記細径繊維36よりも断面積が大きい繊維のことである。そして、前記細径繊維36と前記太径繊維35とは、巻きフィルム37によって包まれる。このとき、前記太径繊維35は、前記中綿33の一方側にまとめて配置される。
また、前記中綿33に充填したインクは、毛細管現象により前記細径繊維36の相互間に保持される。一方、前記太径繊維35の相互間は間隙が大きいため、前記細径繊維36の相互間と比較して毛管力が弱くなっている。そのため、インクはより毛管力の強い前記細径繊維36の相互間に吸引されるので、前記太径繊維35の相互間はインクを保持することはなく、これが空気通路34となっている（図４参照）。

そして、２つの前記ペン先24は、両ペン先24の各々の一端が前記細径繊維36と接触するように差し込まれており、インクは毛細管現象により２つの前記ペン先24の他端に浸透する。
（詳細な構成）
図２に示す前記中央部12と、前記細ペン先収容部13と、前記太ペン先収容部14と、前記キャップ21とは、ポリプロピレンの射出成形にて形成される。
前記細ペン先収容部13には、先端側に前記中央部12と一体形成されている細ペン先収容部大径部分18があり、後端側に細ペン先収容部小径部分20があり、前記細ペン先収容部大径部分18と前記細ペン先収容部小径部分20とを挟んで細ペン先収容部中径部分19がある。また、前記細ペン先収容部大径部分18の外周面は、細キャップ23と嵌合する面となっている。

前記太ペン先収容部14には、後端側に前記中央部12と連結する太ペン先収容部連結部分17があり、先端側に太ペン先収容部小径部分16があり、前記太ペン先収容部連結部分17と前記太ペン先収容部小径部分16とを挟んで太ペン先収容部大径部分15がある。前記太ペン先収容部連結部分17の外周面には、前記中央部12の内周面に差し込み固定するように形成されている。また、前記太ペン先収容部大径部分15の外周面は、太キャップ22と嵌合する面となっている。
図３に示すように、前記細ペン先26は、先端側で前記細径繊維36と接触する細中継芯32と、前記細ペン先収容部13から後端側へ露出する細先芯29とを有する。前記細先芯29は、後端方向に先細りに形成されている。

前記太ペン先25は、後端側で前記細径繊維36と接触する太中継芯31と、前記太ペン先収容部14から先端側へ露出する太先芯28とを有する。前記太先芯28の先端は斜めにカットされている。
図３に示す前記太ペン先25及び細ペン先26は繊維束を固めたもので形成されている。
前記中綿33の断面は、図４（Ａ）に示すように、比較的大きな領域を占める細径繊維領域39と、一側に偏在する太径繊維領域38とを有する。前記細径繊維領域39は、デニールの値の比較的小さい繊維を複数本纏めた束を、さらに複数束纏めたものであり、その繊維間の間隙は図４（Ｂ）に示すように比較的狭く、ここにインクを保持する毛細管力が発生することとなっている。一方、前記太径繊維領域38は、デニールの値の比較的大きい繊維を複数本纏めたものであり、その繊維間の間隙は図４（Ｃ）に示すように比較的広く、この部分にはインクを保持できるほどの毛細管力は発生せず、前記空気通路34となっている。

そして前記中綿33は、前記細径繊維36と前記太径繊維35とを筒状に束ね、前記巻きフィルム37によって包まれる。このとき、前記巻きフィルム37は、樹脂等のフィルムで前記中綿33を包む方法や、前記中綿33の外周部をコーティングする方法等が考えられる。
前記太径繊維領域38の占有範囲は、前記中綿33の断面全体の５〜３０％程度の割合を占めることが望ましい。
また前記細径繊維36の太さは、５デニール未満であり、望ましくは３デニール程度である。
前記太径繊維35の太さは、前記細径繊維36の太さの１．５倍〜８倍であることが望ましい。また、前記太径繊維35の太さは、５デニール以上、できれば１０デニール以上とすることが望ましく、１５デニール以上とするとさらに作用効果に優れるものとなる。

（作用）
前記中綿33にインクを充填すると、前記太径繊維35の間は間隙が大きいためインクを保持することなく、前記細径繊維36の相互間がインクを保持することとなる。そのため、前記太径繊維35の間に、前記中綿33内の空気を逃がす空間である前記空気通路34が形成される。
（効果）
前記ペン先24の一端を前記細径繊維36に接触させると、前記細径繊維36内のインクは、毛細管現象によって前記ペン先24の他端に浸透する。そして、前記ペン先24の他端に浸透したインクが紙面に伝わり筆記が可能となる。

このとき、何らかの原因で前記中綿33内に空気が侵入して滞留し、その後、気圧変化又は温度変化で前記中綿33内の空気が膨張した場合であっても、前記太径繊維35の間に形成される前記空気通路34を通じ、滞留した空気が前記空気通路34から排出されることとなる。したがって、滞留した空気の膨張によってインクを噴き出させることはない。
また、前記中綿33に前記太径繊維35を混ぜるといっても、そのほとんどの割合を前記細径繊維36が占めている。そのためインクの充填量をさほど減少させずに済んでいる。
また、本実施の形態に係る筆記具10は両端にペン先のあるマーカーペンとであるが、これに限定されず、中綿33にインクを浸漬させて保持するタイプのサインペンやボールペン等としても実現可能である。

以下の図１〜図４に示した形状の筆記具について、下記表１に示す性状の実施例１〜７と比較例１〜３に係る中綿を調整し、これを充填した。なお、また、中綿の寸法は直径6.5mm、長さ80mm、気孔率89%、クリンプ率17%とした。これら各実施例及び比較例について、インク噴き出し試験として、以下の手順の実験を試みた。
１．筆記具を０℃で６時間放置。
２．その後、６時間かけて徐々に４０℃まで温度を上昇させる。
３．４０℃に達したら、そのまま６時間放置。
４．その後、６時間かけて徐々に０℃まで温度を下降させる。

上記１〜４までの工程を１サイクルとして、太径繊維の太さや、中綿全体に対する太径繊維の占有率を変えて実験を行った。実験結果の評価基準は以下の通りとした。
Ａ：インク漏れ、移動が全く認められなかった。
Ｂ：インクの移動は認められるが、漏れはなかった。
Ｃ：インク漏れが発生した。
実験結果は下記表１の通りである。

なお、表中の註１は、太径繊維の繊維が太過ぎたため、筒状に収束できなかったことを表している。また、註２は、細径繊維の占有率が低すぎたため、インクの充填ができなかったことを表している。
上記の結果、実施例１〜７まではインク漏れは発生しなかった。
一方、比較例１の場合は、太径繊維の繊維が太すぎて、筒状に収束できなかった。
また、実施例１〜６と比較例２及び３との違いは中綿全体に対する太径繊維の占有率のみである。

比較例２は太径繊維の占有率が実施例１〜６よりも低く、比較例３は太径繊維の占有率が実施例１〜６よりも高い。
比較例２の場合は、太径繊維の占有率が低すぎて、中綿内の空気の逃げ道となる空気通路を形成することができずにインク漏れが発生した。
比較例３の場合は、太径繊維の占有率が高すぎたため、細径繊維の部分が少なくなりすぎて、インクを貯留しきれずにインク噴き出しが発生した。
以上の結果を総合すると、中綿全体に対する太径繊維の占有率は５〜３０％程度が好ましく、太径繊維の太さは細径繊維の１．５〜８倍程度が好ましいことが判明した。

さらに、太径繊維の太さに注目すると、実施例７の５デニールを超えることが望ましく、できれば実施例１〜６のように１０デニール以上とすることがさらに望ましいことが判明した。

10 筆記具 11 軸筒
12 中央部 13 細ペン先収容部
14 太ペン先収容部 15 太ペン先収容部大径部分
16 太ペン先収容部小径部分 17 太ペン先収容部連結部分
18 細ペン先収容部大径部分 19 細ペン先収容部中径部分
20 細ペン先収容部小径部分 21 キャップ
22 太キャップ 23 細キャップ
24 ペン先 25 太ペン先
26 細ペン先 27 先芯
28 太先芯 29 細先芯
30 中継芯 31 太中継芯
32 細中継芯 33 中綿
34 空気通路 35 太径繊維
36 細径繊維 37 巻きフィルム
38 太径繊維領域 39 細径繊維領域

Claims (5)

1. 軸筒と、
   細径繊維と該細径繊維と比べ繊維相互の間の間隙が大きい太径繊維とで構成され、かつ、前記軸筒内に収容される中綿と、
   前記中綿に一端を接触させ、他端を前記軸筒から露出するペン先と
   を備えた筆記具において、
   前記太径繊維が前記中綿の断面全体の５〜３０％の割合を占めることを特徴とする筆記具。
2. 前記太径繊維の太さは、前記細径繊維の太さの１．５〜８倍であることを特徴とする請求項１記載の筆記具。
3. 前記太径繊維の太さは、前記細径繊維の太さの３〜５倍であることを特徴とする請求項２記載の筆記具。
4. 前記太径繊維の太さは、５デニール以上であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の筆記具。
5. 前記中綿を構成する前記太径繊維の太さは、１０デニール以上であることを特徴とする請求項４記載の筆記具。