JP2023060354A

JP2023060354A - 筆記具

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Publication number: JP2023060354A
Application number: JP2023038246A
Authority: JP
Inventors: 徹中島; Toru Nakajima; 雄介小林; Yusuke Kobayashi; 賢亮井上; Kensuke Inoue; 和彦古川; Kazuhiko Furukawa
Original assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2023-03-13
Publication date: 2023-04-27
Also published as: US20180370274A1; JP6944880B2; WO2017115843A1; US10507684B2; EP3398788A4; JP2021185048A; JPWO2017115843A1; EP3398788A1

Abstract

【課題】毛細管力を用いて線を描くことができる筆記具において、線を描きながら線の幅を自在に調整することができ、かつ筆記具の使い始めと、使い終わりとでほぼ同一の幅の線を描くことができる筆記具を提供する。
【解決手段】サインペン１は、インク収容部１１と、コレクター１７と、コレクター１７によって送出されたインクを毛細管力によって吸引し、吸引したインクを先端から送出し、紙面に付着させるための中芯２９と、を備え、繰り返しの筆記であっても、使い始め時に描いた線の幅に対する、使い終わり時に描いた線の幅の変化率が１０％以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、筆記具に関し、特に、サインペン又はマーキングペンのような、毛細管力を用いて線を描くことができる筆記具に関する。

従来から、描線の幅を変更可能なボールペンが知られている（例えば、特許文献１及び２）。

特開２０１３－２５２６５４号公報特開２０１３－２５２６５５号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載されたものはボールペンに関するものである。そして、ボールペンでは、その構造上、描くことができる線の太さに限界があり、比較的太い線を描きながら線の幅を変化させることができる筆記具が望まれている。

また、一般的に、サインペン又はマーキングペンのような、毛細管力を用いて線を描く筆記具では、筆記具の使い始めと、使い終わりとの間で線の幅に差が出来てしまう。

そこで、本発明は、毛細管力を用いて線を描くことができる筆記具において、線を描きながら線の幅を自在に調整することができ、かつ筆記具の使い始めと、使い終わりとでほぼ同一の幅の線を描くことができる筆記具を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、インクを収容するインク収容部と、前記インク収容部内に空気を送り込むことにより当該インク収容部からインクを送出する空気置換機構と、前記空気置換機構によって送出されたインクを毛細管力によって吸引し、吸引したインクを先端から送出し、紙面に付着させるための中芯と、を備える筆記具であって、筆記重量５０ｇと筆記重量２００ｇで交互に繰り返し筆記した際の筆記前と筆記後の線の幅の変化率が１０％以下である。

このように構成された本発明において、筆記角度が９０度、かつ筆記重量が５０ｇの筆記条件で描ける線の幅に対する、筆記角度が６０度、かつ筆記重量が２００ｇの筆記条件で描ける線の幅の割合が、１．５以上、より好ましくは２．０であることが好ましい。

また、このように構成された本発明において、中芯を含む筆記部の弾性限界点は、７．０Ｎ以上が好ましく、９．８Ｎ以上がより好ましい。７．０Ｎ以上とすることで筆記の際に筆記部に力をかける人に対しても筆記部の破損を防ぐことができる。

また、このように構成された本発明において、中芯を含む筆記部の座屈強度は、７．０Ｎ以上が好ましく、９．８Ｎ以上がより好ましい。７．０Ｎ以上とすることで筆記の際に筆記部に力をかける人に対しても筆記部の破損を防ぐことができる。

また、このように構成された本発明において、１００ｍの線を描いたときの前記筆記部１３の摩耗量が０．３ｍｍ以下であることが好ましい。筆記の摩耗量が０．３ｍｍ以下であるので、長い筆記距離に対してもインクが無くなるまで快適に筆記を続けることができる。

また、このように構成された本発明において、単位面積あたりの筆記流量が５ｇ／ｍ²以上であることが好ましい。単位面積あたりの筆記流量が５ｇ／ｍ²以上とすることで筆記時において筆記描線の色が薄くなったり切れてしまうカスレの現象を防ぐことが出来る。

また、中芯を含む筆記部が加圧により軸筒に対して相対的に没入を開始する際に筆記部に加わるセット荷重が０．１Ｎ以上７．０Ｎ以下であることが好ましい。

クッション力とは、筆記時における軸線方向の圧縮又は加圧により、筆記部が軸筒に対して相対的に没入を開始する際における筆記部に加わる垂直荷重を意味する。
クッション力を０．１Ｎ以上７．０Ｎ以下とすることで筆記部に対して大きな筆記荷重がかかる際でも、筆記部の折れや潰れを防ぐことができる。

以上のように、本発明によれば、線を描きながら線の幅を自在に調整することができ、かつ使い始めと、使い終わりとでほぼ同一の幅の線を描くことができる。

本発明の実施形態によるサインペンを示し、より具体的には、図１（ａ）及び図１（ｂ）は、キャップによりサインペンの前方を覆っている状態を示し、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の状態の断面図を示す。図１（ｃ）の要部拡大図である。中芯の長手方向断面図であるコレクターを示す図面であり、図４には、コレクターを三方向から見た図面を示している。継手を示す図面であり、具体的には、図５は、継手の斜視図、側面図、及び断面図を示す。アウターを示す図面であり、具体的には、図６は、アウターの斜視図、側面図、及び断面図を示す。中芯の変形例を示す断面図である。中芯の更なる変形例を示す断面図である。アウターの変形例を示す斜視図である。アウターの更なる変形例を示す断面図である。インナーキャップの変形例を示す側断面図である。インク保持部の変形例を示す側断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態によるサインペンについて説明する。なお、本明細書において、サインペン及びその構成部品についての「前方」とは、サインペンの軸方向において中芯が設けられている側をいい、「後方」とはその反対側をいうものとする。

図１は、本発明の実施形態によるサインペンを示し、より具体的には、図１（ａ）及び図１（ｂ）は、キャップによりサインペンの前方を覆っている状態を示し、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の状態の断面図を示す。図２は、図１（ｃ）の要部拡大図を示す。

図１乃至図２に示すように、サインペン１は、サインペンの本体３と、本体３に取り付けられるキャップ５とを備えている。

サインペンの本体３は、使用時に、使用者が把持できるように全体的に筒形状を有しており、前方側軸筒７と、後方側軸筒９とを備えている。前方側軸筒７の後方端部、及び後方側軸筒９の前方端部には、それぞれネジ山が設けられており、両者を螺合することにより前方側軸筒７と後方側軸筒９とが互いに固定されている。そして、前方側軸筒７と後方側軸筒９とを螺合して固定することにより、内部に、サインペンの筆記のための各構成部品を収容する空間が形成される。また、前方側軸筒７と後方側軸筒９とを螺合ではなく、圧入による固定方法でも良い。その場合、組立の衝撃でアウター３１が破損するのを防止するため圧入力は３００Ｎ以下が望ましい。なお、以下では、前方側軸筒７と後方側軸筒９との内部に形成される空間を、単に「内部空間」と称して詳細な説明を行う。

キャップ５は、サインペンの本体３の前方側に着脱可能に取り付けられるように構成されており、サインペンの先端を封止することによりインクの乾きを防止する。キャップ５は、インナーキャップ５ｃと、嵌合部５ｂとを備えている。インナーキャップ５ｃは、後述するサインペンのアウター３１、及び中芯２９を完全に封入するように、本体３と嵌合するように構成されている。また、キャップ５自体は、嵌合部５ｂを介して、所定の嵌合力、例えば６０Ｎ以下の嵌合力で本体３に着脱可能に取り付けられる。キャップ５の嵌合力を６０Ｎ以下とすることにより、キャップ５を取り付けた際の衝撃でアウター３１が破損するのを防止することができる。

内部空間の後方側には、インクを収容するためのインク収容部１１が配置されており、内部空間の前方側には、インク収容部１１内のインクを用いて筆記を行うための筆記部１３が配置されており、さらに、インク収容部１１と、筆記部１３との間には、インク収容部１１内のインクを筆記部１３に供給するためのインク供給部１５が設けられている。

インク収容部１１は、内部に所定のインクを収容しており、筆記部１３内のインクが不足した際に、毛管力により、適宜筆記部１３にインクを供給できるように構成されている。

インク収容部１１内に収容されるインクとしては、色材として顔料又は染料の何れを使用してもよい。顔料の種類については特に制限はなく、従来から水性ボールペンなどの筆記具用に慣用されている無機系及び有機系顔料の中から任意のものを使用することができる。

無機系顔料としては、例えば、カーボンブラックや、金属粉等が挙げられる。また、有機系顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、染料レーキ、ニトロ顔料、ニトロソ顔料などが挙げられる。具体的には、フタロシアニンブルー（Ｃ．Ｉ．７４１６０）、フタロシアニングリーン（Ｃ．Ｉ．７４２６０）、ハンザイエロー３Ｇ（Ｃ．Ｉ．１１６７０）、ジスアゾイエローＧＲ（Ｃ．Ｉ．２１１００）、パーマネントレッド４Ｒ（Ｃ．Ｉ．１２３３５）、ブリリアントカーミン６Ｂ（Ｃ．Ｉ．１５８５０）、キナクリドンレッド（Ｃ．Ｉ．４６５００）などを使用することができる。

また、スチレンやアクリル樹脂の粒子から構成されているプラスチックピグメントを使用してもよい。さらに、粒子内部に空隙のある中空樹脂粒子は、白色顔料として、または、樹脂粒子を染料で染色した擬似顔料とも呼ばれる顔料等も使用することできる。疑似顔料の具体的な商品名としては、シンロイヒカラーＳＦシリーズ（シンロイヒ株式会社）、ＮＫＷ及びＮＫＰシリーズ（日本蛍光化学株式会社）などが挙げられる。

水溶性染料としては、直接染料、酸性染料、食用染料、塩基性染料のいずれも用いることができる。直接染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１７、同１９、同２２、同３２、同３８、同５１、同７１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトエロー４、同２６、同４４、同５０、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１、同４、同２３、同３１、同３７、同３９、同７５、同８０、同８１、同８３、同２２５、同２２６、同２２７、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、同１５、同７１、同８６、同１０６、同１１９などが挙げられる。

酸性染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．アシッドブラック１、同２、同２４、同２６、同３１、同５２、同１０７、同１０９、同１１０、同１１９、同１５４、Ｃ．Ｉ．アシッドエロー７、同１７、同１９、同２３、同２５、同２９、同３８、同４２、同４９、同６１、同７２、同７８、同１１０、同１２７、同１３５、同１４１、同１４２、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド８、同９、同１４、同１８、同２６、同２７、同３５、同３７、同５１、同５２、同５７、同８２、同８７、同９２、同９４、同１１５、同１２９、同１３１、同１８６、同２４９、同２５４、同２６５、同２７６、Ｃ．Ｉ．アシッドバイオレット１８、同１７、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１、同７、同９、同２２、同２３、同２５、同４０、同４１、同４３、同６２、同７８、同８３、同９０、同９３、同１０３、同１１２、同１１３、同１５８、Ｃ．Ｉ．アシッドグリーン３、同９、同１６、同２５、同２７などが挙げられる。

食用染料としては、その大部分が直接染料又は酸性染料に含まれるが、含まれないものの一例としては、Ｃ．Ｉ．フードエロー３が挙げられる。

塩基性染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ベーシックエロー１、同２、同２１、Ｃ．Ｉ．ベーシックオレンジ２、同１４、同３２、Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド１、同２、同９、同１４、Ｃ．Ｉ．ベーシックブラウン１２、ベーシックブラック２、同８などが挙げられる。

これらの着色剤は、それぞれ単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせてもよく、インク中の着色剤の含有量は、通常、重量比０．５～３０％、好ましくは、１～１５％の範囲である。

この着色剤の含有量が、０．５％未満であると、着色力が不足して好ましくない。一方、着色剤の含有量が３０％を超えた場合に、筆記不良を生じることがあるので好ましくない。

染料を用いた場合には、筆記部１３に付着したインクが汚れとして残留する傾向があるため、顔料を用いることが好ましい。

さらには、ペン先でのインクの乾燥固化による筆記不良を防止するために、インク中の水溶性溶剤の含有量を、重量比１％～２５％とすることが好ましい。この場合に、水溶性溶剤としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、３－ブチレングリコール、チオジエチレングリコール、グリセリン等のグリコール類や、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル等を単独で、又は混合して使用することができる。

また、上記の以外の水溶性溶剤としてトリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ネオペンチルグリコールから選ばれる少なくとも１種を、インクに対して重量比０．１～５％で配合することが好ましい。

一般に水溶性溶剤の配合量が多くなると、インクの紙への浸透性が低下するため筆記した描線の乾燥速度が遅くなる。しかし、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ネオペンチルグリコールはこのような浸透性を低下させる性質が小さく、描線の乾燥速度の遅延が極めて起きにくい。一方でペン先での乾燥固化を防止する性質は有しているので、ペン先を長時間露出しても筆記不良が起きにくい。

インクには糖類を配合することができる。具体的には、糖類としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類、還元糖、非還元糖類、糖アルコール、還元澱粉分解物、およびこれらの混合物などが挙げられる。これらのうち非還元糖類、特に糖アルコールを用いることが好ましい。還元性を有する糖類は、インクの変色を引き起こしたり、ｐＨの変動を生じさせたりする場合がある。

非還元糖類としては、還元性を示さない糖類であれば特に限定されず、例えば、ショ糖、トレハロース、糖アルコールなどが挙げられる。グルコース（ブドウ糖）などの還元糖類は、分子中に持っているアルデヒド基やケトン基などのカルボニル基（還元基）を持つことによって弱い還元を示す糖類であるのに対して、本実施形態で用いる非還元糖類は、単糖の還元性のある基が他の糖とグリコシド結合などで結合しているため、還元性を示さないものである。

糖アルコールは、糖類がもつカルボニル基を還元（水素添加）させることで得られる鎖状多価アルコールの総称である。糖アルコールとしては、例えば、ブドウ糖を還元して得られる「ソルビトール」、麦芽糖を還元して得られる「マルチトール」、糖化度の異なる水飴やデキストリンを還元して得られる還元澱粉分解物（還元水飴）、還元デキストリン、エリスリトール、ペンタエリスリトールなどが挙げられ、これらは市販品を用いることができる。

これらの非還元糖類の中で、更なる経時安定性の点から、ソルビトール、エリスリトール、ペンタエリスリトール、トレハロース、及び還元澱粉分解物から選ばれる少なくとも１種を使用することが望ましい。

糖類はインク中で保湿剤として作用するが、一方で被膜を形成して固化しやすい性質も有する。本実施形態においては、筆記部１３にインクが残存したインクが被膜を形成して固化すると、次の書き出しの際にインクが流出しにくい（初筆性が悪い）現象が生じる。このような不具合を避けるためには、インク中に含まれる糖類は、単糖～２０糖の重合度であることが好ましく、平均重合度が３～１０であること更に好ましい。これにより、皮膜強度が強くなり過ぎるのを防止することができ、筆記部１３にインクが残存した場合においても初筆性を確保することができる。

上記糖類以外の保湿剤として、尿素、エチレン尿素、テトラメチル尿素、チオ尿素、尿素へのエチレンオキサイド付加物、トリメチルグリシン、ピロリン酸塩、ピロリドン類を配合することができる。これらの保湿剤は前記糖類と併用して配合することができる。

インクには浸透剤を配合することができる。浸透剤はインクの紙への浸透性を促進させることにより描線乾燥性を向上することを主な目的として使用される。浸透剤は界面活性剤が好ましく、ノニオン性、アニオン性の界面活性剤が好ましい。具体的にはポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ジアルキル又はジアルケニルスルホコハク酸の塩、リン酸エステル類、フッ素系類などを配合することができる。

また、インクの特性として、後述する筆記部１３のアウターとの関係において、インクの接触角度が２０秒後に７０度以下となるようなものを選択することが好ましい。７０度を超える場合、アウターに対するインクの拡張性が不足するため、第二筆記部が作用する応答性が低下して、描線が擦れる。なお、接触角度の測定は、２５℃６５％ＲＨの環境において、前記アウターと同一の素材で構成される板状の試験体に対してインクを滴下して行う。

さらには、インクの表面張力が４８ｍＮ／ｍ以下のものを用いることが好ましい。表面張力が４８ｍＮ／ｍを超えると、アウターに対するインクの拡張性が不足するため、第二筆記部が作用する応答性が低下するため、上記同様の現象が発生しやすくなる。

また、インクに含まれる顔料、樹脂粒子等の不溶成分の含有量は、２０重量％以下とすることが好ましい。不溶成分が２０重量％を超えるとインクの流動性が低下するため、アウターに対するインクの拡張性が不足しやすくなる。さらにアウターに付着したインクが乾燥固化しやすくなるため、筆記不良が発生しやすくなる。

さらに、インクに含まれる不溶成分の平均粒子径は２００ｎｍ以下であることが好ましい。平均粒子径が２００ｎｍを超えるとインクの流動性が低下するため、アウターに対するインクの拡張性が不足しやすくなる。

インク供給部１５は、複数のフィンが外周に形成された略筒状のコレクター１７を備えている。コレクター１７は、インク収容部１１内のインクと、外部から吸入した空気を置換することにより、インク収容部１１内のインクを、インク収容部１１から送出するようになっている。コレクター１７の先端は、縮径して形成されており、先端保持部１９をなしている。コレクター１７の後方端部は、インク収容部１１の前方端部と接している。コレクター１７の先端保持部１９は、継手２１の後方端部から継手の内側に嵌入されている。

図３は、中芯の長手方向断面図である。中芯２９は、ポリアセタール等の樹脂素材を押出成形することにより形成されている。中芯２９内には、毛細管現象により、インク収容部１１内のインクを前方端側に向けて誘導するための通路が形成されている。このような中芯２９を含む筆記部１３の弾性限界点は、７．０Ｎ以上であることが好ましい。また、筆記部１３に対して長手方向に荷重を加えた際の座屈強度は、７．０Ｎ以上であることが好ましい。筆記部１３の弾性限界点又は／及び座屈強度を７．０Ｎとすることで筆圧の強い人の筆記でも筆記部１３が変形せずに書き続けられることができる。また、筆記部１３の摩耗量は、筆記角度が６５度、筆記重量が５０ｇ、かつ筆記速度が４．２ｍ／ｍｉｎの筆記条件において１００ｍの線を描いたときに０．３ｍｍ以下であることが好ましい。また、中芯の材料の気孔率や通路の形状等によって、弾性限界点や座屈強度、摩耗量を変更することもできる。

図４は、コレクターを示す図面であり、図４には、コレクターを三方向から見た図面を示している。図４に示すように、コレクター１７は、前方側の貯留部１７ａと、後方側のダミー部１７ｂと、貯留部１７ａとダミー部１７ｂとの間の仕切部１７ｃと、を備えている。

貯留部１７ａの外周には、貯留部１７ａの軸線に沿って延び、周方向に沿って所定の幅を有するインク誘導溝１７ｄと、複数のフィン１７ｅの間に形成された主要部インク一時保留溝１７ｆとが設けられている。さらに、貯留部１７ａには、貯留部１７ａの外周と内部空間との間を連通して延びる孔１７ｇが設けられている。

インク誘導溝１７ｄは、軸方向に配列された、複数のフィン１７ｅを同一形状に切り欠いて形成されており、貯留部１７ａを軸方向視したときに、貯留部１７ａの外周から凹んだ、所定形状の溝をなしており、主要部インク一時保留溝１７ｆと連通している。インク誘導溝１７ｄの幅は、主要部インク一時保留溝１７ｆの幅より狭く形成されている。このように、インク誘導溝１７ｄの幅を、主要部インク一時保留溝１７ｆの幅より狭くすることにより、インク誘導溝１７ｄにおけるインクとの界面張力が主要部インク一時保留溝１７ｆの界面張力よりも強くなる。このため、インク誘導溝１７ｄにインクを存在させつつインク誘導溝１７ｄを介して主要部インク一時保留溝１７ｆへのインクの流入又は排出を確実に行うことができる。

筆記時のインクの出やすさは、インク誘導溝１７ｄの幅と、フィン１７ｅ同士の間隔に依存するものである。そして、本実施形態では、インク誘導溝１７ｄの幅を、０．１～０．２ｍｍとすることが好ましい。インク誘導溝１７ｄの幅が小さい方が、コレクター１７の毛管力が作用し易くなる一方で、０．１ｍｍ以下となり、幅が小さすぎるとインクがコレクター１７からのインクの供給が不安定となる。排出されにくくなる。また、フィン１７ｅ同士の間隔は、インク誘導溝１７ｄの幅に応じて決定され、０．１～０．６ｍｍの範囲で、インク誘導溝１７ｄの幅よりも大きく設定される。フィン１７ｅ同士の幅が０．６ｍｍより大きいと、貯留部１７ａにインクを貯留できなくなり、また、フィン１７ｅ同士の幅が０．１ｍｍよりも小さいと、貯留部１７ａにインクが残ってしまい、インクを使い切れないおそれがある。

ダミー部１７ｂの外周には、軸方向に延びるインク導入溝１７ｈと、複数のフィン１７ｉの間に形成された延設部空気溝１７ｊとが設けられている。ダミー部１７ｂは、キャップ５を下向きで開けた際に、インクがコレクター１７の貯留部１７ａ内に流入してしまうのを防止する。より、具体的には、キャップ５を下向きで開けると、キャップ５により密閉されていた先端の空間内は減圧され、これにより、インクがコレクター１７の貯留部１７ａ内に流入しようとする。そして、コレクター１７の後側にダミー部１７ｂを設けることにより、インクはダミー部１７ｂの外周フィン１７ｉの間に流れ込み、コレクター１７の貯留部１７ａにインクは流入しない。

また、貯留部１７の孔１７ｇは、筆記部１３を可動させた際、コレクター１７及び、インク収容部１１内の空間が加圧され、ペン先からインクが噴き出すのを防止するためのものである。より具体的には、貯留部１７の内外を連通する孔１７ｇを形成することにより、筆記部１３を可動させた際、コレクター１７及び、インク収容部１１内の空間が加圧されたとしても、インクが孔１７ｇを通して外側に排出されるため、コレクター１７及び、インク収容部１１内の圧力が高まるのを防止することができる。孔１７ｇの開口面積は、０．４～１．２ｍｍ²であることが好ましい。

また、コレクター１７は、ポリエステルファイバー製の棒状のコレクター芯２３を備えている。コレクター芯２３は、軸方向に延びており、後方端部がインク収容部１１内部に摺動可能に配置され、前方端部が継手２１を越えて延びている。コレクター芯２３は、コレクター１７の内周面との間に、０．０２～０．２ｍｍの隙間をあけて配置されている。コレクター１７とコレクター芯２３との間に０．０２～０．２ｍｍの隙間を設けることにより、両者の間の摺動性を確保しつつ、筆記時に隙間に大量の空気が入り込むのを防止することができる。そして、コレクター芯２３の後側端は、コレクター１７の後側端よりも突出して延びている。コレクター芯２３は、インクの供給安定性と、吸入性を両立するために、気孔率が３０～６０％の材料によって構成されていることが好ましく、４５％であることが最も好ましい。

継手２１は、筆記部１３とインク供給部１５との間を接続するための部材である。なお、継手２１の構成については後述する。

筆記部１３は、中芯２９と、中芯２９の外周を覆うアウター３１とを備えている。

図５は、継手を示す図面であり、具体的には、図５は、継手の斜視図、側面図、及び断面図を示す。図５に示すように継手２１は、円筒状の筒状部分３５と、筒状部分３５の外側に配置されたアンカー部分３７と、アンカー部分３７に対して筒状部分３５を保持する保持部分３９とを備えている。

筒状部分３５は、内部にコレクター芯２３及び中芯２９を固定できる内部形状を有している。具体的には筒状部分３５の内径は、その後方側において、比較的太いコレクター芯２３を受け入れて固定する後方内径部３５ａと、コレクター芯２３が固定されている箇所よりも前方側において、比較的細い中芯２９を受け入れて固定する前方内径部３５ｂとで構成されている。固定方法としては、中芯２９、コレクター芯２３を筒状部分３５に挿入し、中芯２９とコレクター芯２３が挿入されている箇所の外側からポンチする方法や、中芯２９の外径を前方内径部３５ｂの内径よりも大きくし圧入する方法やそれ以外の固定方法であっても良い。中芯２９と前方内径部３５ｂの密閉性が必要な場合は圧入方法が好ましい。また、中芯２９の強度が弱く、組立時に潰れる懸念がある場合などは中芯２９に力のかかりにくい、ポンチすることで固定することが好ましい。

アンカー部分３７は、その内径が、筒状部分３５の外径よりも大きいリング形状を有しており、筒状部分３５の長手方向中央よりも後方側に配置されている。より具体的には、アンカー部分３７の内径は、筒状部分３５の外径よりも大きく、かつ筒状部分３５との間には、空間が形成されており、その空間内に先端保持部１９が差し込まれる。そして、空間内に先端保持部１９が差し込まれると、先端保持部１９の外周と、アンカー部分３７の内周とが嵌合し、アンカー部分３７は、先端保持部１９に対して固定される。なお、先端保持部１９内には、円筒形状の空間が形成されており、この円筒形状の空間の内径は、筒状部分３５の外径よりも大きく、先端保持部１９と筒状部分３５とを同軸に配置したときに、筒状部分３５と先端保持部１９とが接触しないようになっている。

保持部分３９は、アンカー部分３７の外周から、筒状部分３５の外周にかけて、前方に向かって先細るように延びる円錐筒形状を有している。そして、先端保持部１９に対して固定されたアンカー部分３７と、その他の部材に対して固定されていない筒状部分３５との間に保持部分３９を配置し、アンカー部分３７に対して筒状部分３５を懸架することにより、筒状部分３５及び筒状部分３５に固定される筆記部１３の中芯２９、及びコレクター芯２３を、前方側軸筒７に対して固定されたアウター３１に対して軸方向に移動可能に懸架することができる。これにより、筆記時に中芯２９に加わる圧力を吸収することができる。

継手２１を構成する筒状部分３５、アンカー部分３７は、例えば熱可塑性樹脂によって形成されている。また、保持部分３９は、例えば熱可塑性エラストマーによって形成されている。具体的には、ＳＢＳ、ＳＥＢＳ、ＳＥＰＳなどのスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどが挙げられる。これらのうち、ＩＳＯ７６１９に準拠したデュロメータＡ硬度が２０～６０のものは、筆圧とクッション性の応答のバランスが良い。さらに、保持部分３９の強度を調整することにより、継手２１によるクッション性を調整することができる。また、熱可塑性エラストマーは、弾性変形を開始する変曲点の直前までは、荷重の変化に対して敏感に伸縮するため、例えば、保持部分３９の厚みや組成等を調整して、変位量に対する荷重の変曲点を約１Ｎとすることにより、筆記時の荷重に対して非常に敏感に伸縮する、クッション性の優れた継手２１を形成することができる。そして、筒状部分３５と、保持部分３９との間には、クッション時に両者が剥がれないようにするために、両者の間にある程度の密着性が必要となる。この密着性を実現するためには、筒状部分３５と、保持部分３９とを、同系統の樹脂材料で構成することが好ましく、選択可能な材料の組み合わせとしては、ＡＳ（スチレン系樹脂）とＳＥＢＳ（スチレン系エラストマー）との組み合わせ、ポリプロピレン（ポリオレフィン系樹脂）とＥＰＤＭ（ポリオレフィン系エラストマー）との組み合わせ、及びＰＢＴ（ポリエステル系樹脂）とポリエステル系エラストマーとの組み合わせがある。

この中でも、保持部分３９は、ＩＳＯ７６１９に準拠したデュロメータＡ硬度が２０～６０度であることが好ましく、３０～５０度であることが最も好ましい。保持部分３９のデュロメータＡ硬度をこの範囲にすることにより、低い筆圧でも適切に作動し、中芯２９に加わる圧力を吸収することができる。

そして、上記継手２１を用いることにより、サインペン全体のクッション力を、０．１～１０Ｎ、好ましくは０．１～７Ｎ、より好ましくは０．１～５Ｎの範囲とすることが好適である。これは、クッション力を低くし過ぎると、筆記時に常にアウター３１が紙面等の筆記面に接触しながらの筆記になるため、細い筆記描線を書くことが難しいからである。一方で、クッション力を高くし過ぎると、筆記時にアウター３１を紙面と接触させながら筆記することができなくなる。

図６は、アウターを示す図面であり、具体的には、図６は、アウターの斜視図、側面図、及び断面図を示す。アウター３１は、略円錐形に形成された合成樹脂製の円錐筒体であり、前方に向かって先細りとなるテーパー形状を有する。アウター３１は、書き味及び押し書きでの筆記感を阻害しないために、一定の強度を有する、例えばポリアセタール、ポリブチレンテレフタレートのような合成樹脂で形成されていることが好ましい。アウター３１は、一般的な合成樹脂により構成することができる。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどが挙げられる。これらのうち、書き味、特に摩擦が強く作用する押し書きでの筆記感を阻害せず、筆記による摩耗が少なく耐久性が高いポリアセタール、ポリブチレンテレフタレートで形成されていることが好ましい。アウター３１に一定の強度をもたせることにより、アウター３１の耐久性を向上させることができる。また、アウター３１の表面は、滑らかな表面とすることが好ましく、これにより、筆記時に紙面との間の摩擦抵抗を少なくすることができ、筆記感を向上させることができる。筆記時における、紙面とアウター３１との間の摩擦係数は、ヘイドン値０．５以下であることが好ましく、０．２５以下であることがより好ましい。ヘイドン値は、表面性測定器（ＨＥＩＤＯＮ－１４Ｄ新東科学株式会社製）を使用して測定される。測定条件としては、旧ＪＩＳ（日本工業規格）Ｐ３２０１に準拠（化学パルプ１００％を原料に抄造された上質紙、坪量範囲４０～１５７ｇ／ｍ²、白色度７５．０％以上）の筆記用紙に対して、アウター３１を、荷重１００ｇ、筆記角度６０度、及び筆記速度６．２５ｃｍ／ｓｅｃの条件で、鋭角方向に１０ｃｍ直線動作させる。

また、アウター３１は、後方側に形成された後方挿入孔４１と、後方挿入孔４１から先端側に連通し、後方挿入孔４１よりも小径の前方挿入孔４３を有する。後方挿入孔４１には、継手２１の前方端が挿入され、前方挿入孔４３からは、継手２１の前方端に固定されたホルダー２７が突出する。組立てに際しては、アウター３１は、前方挿入孔４３に中芯２９が挿入され、後方挿入孔４１に継手２１の前方端が挿入された状態で、前方側軸筒７の前方端に固定される。これにより、アウター３１内の中芯２９は、継手２１によって、アウター３１内で軸方向に移動可能に保持される。アウター３１の先端、特に前方挿入孔４３近傍の厚みは、０．０２～０．２ｍｍとすることが好ましい。アウター３１の先端の厚みをこの範囲とすることにより、耐久性を維持しながら、筆記時のインクの排出性を確保することができる。

また、アウター３１は、その軸方向中央部分にリング状の段４５を備えており、段４５よりも後方側は、前方側軸筒７の先端の筒状空間の内径よりも小さい外径を有し、アウター３１の後方側を前方側軸筒７内に嵌合できるようになっている。

以下、本実施形態の主な作用・効果についてまとめる。

本実施形態では、筆記重量に応じて、描線幅を調整することができる。より具体的には、筆記重量を小さくした場合は、インク収容部１１内のインクが、インク供給部１５のコレクター１７及びコレクター芯２３を通して、筆記部１３の中芯２９に到達する。この時、中芯２９は後ろに後退しない為、アウターは紙面に当たらず、中芯２９のみが紙面に接する為、比較的細い線を描くことができる。一方で、筆記重量を大きくした場合は、中芯２９は後ろに後退し、中芯２９及びアウター３１が共に紙面に接することで、中芯２９とアウター３１の隙間に毛細管力が作用し、比較的太い線を描くことができる。

また、本実施形態では、先端のインク流出部分が潰れにくい為、使い始め時と使い終わり時の描線幅の変化率が少ない。より具体的には、先端のインク流出部分である中芯２９にある程度の荷重がかかると、中芯２９は後退し、アウター３１が筆圧を受けることになる為、中芯２９が潰れにくい。また、アウター３１によって、太い線を筆記することが可能な為、中芯２９は比較的強度の強い細い芯が使用可能となる。これらの効果により、繰り返しの筆記においても、使い始め時に描いた線の幅に対する、使い終わり時に描いた線の幅の変化率が２０％以下、より好ましくは１０％以下とすることができる。

また、筆記時に紙面から中芯２９に加わる力をアウター３１によって受けることができる。より、具体的には、筆記部の摩耗量が多くなる強い筆圧で筆記した場合、中芯２９が後退し、筆圧を緩和することが可能であり、さらに、中芯２９が後退し、アウター３１も紙面にあたることで、アウター３１で筆圧を受けることが可能となる。これにより、筆記部１３の摩耗を抑制することができる。

また、筆記部１３に過度な荷重がかかっても、アウター３１によって荷重を受けることができる。より、具体的には、誤って筆記部１３をぶつけてしまう等の過度な荷重が筆記部１３にかかっても、アウター３１がインク流出部の中芯２９の外周部を保護している為、中芯２９には負荷がかからない。これにより、筆記部１３の変形を抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、クッション性の高い継手２１を採用することにより、軽い筆記重量でも、十分な量のインクを排出することができる。これにより、筆記重量が軽い使用者が使用した場合でも、インク不足による「筆記時のインクの不連続性」の発生を防止することができる。この作用・効果は、「筆記時のインクの不連続性」が発生し易い、押し書きの際に、特に顕著に生じる。

また、本実施形態では、インクの成分を適宜選択し、インクの表面張力及び流動性を調整することにより、インクの流出量をより正確に制御することができ、さらに、インクによる筆記部１３のアウター３１の汚れを好適に防止することができる。さらに、インクの成分を調整することにより、サインペンの書き出し性を向上させることができる。

図７は、中芯の変形例を示す断面図である。図７に示すように、変形例にかかる中芯１２９は、繊維状の中芯１２９の軸と同軸上に延びる樹脂製の芯棒１３１を有する。芯棒１３１は、円形断面を有しており、インク収容部から中芯１２９の前方端まで、中芯１２９を貫通して延びている。そして、インク収容部内のインクは、中芯１２９内を通ってインク収容部から中芯１２９の前方端まで流れる。中芯１２９は熱融着芯や焼結芯のような多孔質体であっても良い。また、芯棒１３１は中芯１２９よりも硬い繊維芯や押出成形芯のような流路が形成されているものでも良い。また、芯棒１３１の断面形状は星形のような異形状であっても良い。さらに、中芯１２９は芯棒を有さず、通常の繊維芯や熱融着芯、焼結芯のような多孔質体であっても良い。

図８は、中芯の更なる変形例を示す断面図である。図８に示すように、変形例にかかる中芯１３３は、外周に、複数の通路１３５が形成されている。複数の通路１３５は、中芯１３３の外周において、中芯１３３の後方端から前方端に向けて延びている。また、複数の通路１３５は、周方向に等間隔に配置されている。そして、インク収容部内のインクは、複数の通路１３５を通してインク収容部から中芯１３３の前方端まで流れる。

図９は、アウターの変形例を示す斜視図である。図９に示すように、アウター１３７の前方側の円錐形状の外表面には、複数の溝１３９が形成されている。アウター１３７の長手方向に沿って延びており、周方向において等間隔に配置されている。複数の溝１３９の毛細管力により、インクが溝１３９まで染みわたることで、より広い幅の描線を筆記することが可能となる。

また、図１０は、アウターの更なる変形例を示す断面図である。図１０に示すように、アウター１４１の前方側の前方挿入孔内に形成された複数の溝１４３を有している。複数の溝１４３は、アウター１４１の前方挿入孔の内表面に沿って長手方向に延びており、周方向において等間隔に配置されている。複数の溝１４３の毛細管力により、インクが溝１４３まで染みわたり、常に筆記部にも液が保持されていることにより、筆記時にインクが途切れにくくなる。なお、アウターは、図９に示す溝１３９及び図１０に示す溝１４３の両方を備えていてもよい。

また、図１１は、キャップの変形例を示す側断面図である。図１１に示すようにインナーキャップ１４５の内部には、インク保持部１４７が設けられている。インク保持部１４７は、インナーキャップ１４５内のペン先と対向する位置に形成された、ペンの軸から放射状に延びる複数の溝１４９によって構成されている。ペン先と対向する位置に複数の溝１４９を形成することにより、キャップを閉めている状態で落下等により、ペン先からインクが漏れたとしても、溝１４９によってインクを保持することができる。

また、図１２は、インク保持部の変形例を示す側断面図である。図１２に示すようにインナーキャップ１５１の内部には、繊維芯、スポンジ、熱融着芯、燒結体等の多孔質体からなるインク吸収部１５３が形成されている。インク吸収部１５１は、キャップを閉じた際に、ペン先と対向する位置に配置されるように、インナー１４９内に固定されている。このような多孔質体からなるインク吸収部１５１を設けることによっても、インクの漏れを防止することができる。

以下、本発明の実施形態に基づいた実施例について詳述する。

（実施例１）
以下の構成を有する筆記具を作成した。
[中芯] 外径：φ１．２ｍｍ、材質：ポリアセタール
[コレクター芯] 外径：φ１．４ｍｍ、材質：ポリエチレンテレフタレート
[アウター] 材質：ポリアセタール
[インク] 水性顔料インク（顔料濃度１１．５％）
・粘度２．６ｍＰａ・ｓ（回転数５０ｒｐｍ、温度２５℃条件下におけるＥＬＤ型粘度計：トキメック社製）
・表面張力４２．５ｍＮ／ｍ（表面張力測定装置ＣＢＶＰ－Ｚ：協和界面科学社製）
・平均粒子径９０ｎｍ（Ｎ４ＰＬＵＳ：ベックマン・コールター社製）
[その他] 中芯の出寸法：０．３ｍｍ、クッション力：１Ｎ
上記の筆記具を用いて筆記速度４．２ｍ／ｍｉｎ、筆記角度６５度、かつ筆記重量５０ｇの筆記条件（第１筆記条件）と、筆記速度４．２ｍ／ｍｉｎ、筆記角度６５度、かつ筆記重量２００ｇの筆記条件（第２筆記条件）とで、１ｍの線を交互に描き、合計９ｍの線を描いた。そして描いた線の幅の変化率を算出した。幅の変化率は、第２筆記条件による線の幅／第１筆記条件による線の幅によって算出した。そして、実施例による筆記具による線の幅の変化率は、４～５．８％であった。

（比較例１）
比較例１として、三菱鉛筆株式会社製のサインペンＭＹＴ－７を用いて同一の条件で線を描いた。このとき、幅の変化率は、３４．４～５６．４％であった。

（実施例２）
実施例１で用いた筆記具を用いて、筆記重量５０ｇ、かつ筆記角度８０度の筆記条件（第３筆記条件）と、筆記重量２００ｇ、かつ筆記角度６５度の筆記条件（第４筆記条件）とでそれぞれ線を描き、両者の幅の比を算出した。両者の幅の比は、第４筆記条件による線の幅／第３筆記条件による線の幅によって算出した。そして、実施例にかかる筆記具よる線の幅の比は、２．１９であった。

（比較例２）
比較例２として、三菱鉛筆株式会社製のサインペンＰｉｎ０５－２００（Ｓ）を用いて同一の条件で線を描いた。このとき、幅の比は、１．３４であった。

（実施例３）
実施例１で用いた筆記具を準備し、日本計測システム株式会社製の自動荷重試験器ＭＡＸシリーズを用いて、ペン先が上向きになるように固定した。そして、固定した筆記具について、５Ｎの荷重を１ｍｍ／ｓｅｃでかけた。そしてペン先の中芯の潰れ量を、ＮＩＫＯＮ製測定顕微鏡ＭＭ－４００を用いて測定した。潰れ量は、荷重前後の中芯の変化量から測定した。その結果、実施例にかかるペン先の潰れ量は、０．０１ｍｍであった。

（比較例３）
比較例３として、三菱鉛筆株式会社製のサインペンＭＹＴ－７を用いて同一の条件で荷重をかけた。このとき、潰れ量は、０．１５ｍｍであった。

（実施例４）
実施例１で用いた筆記具を準備し、日本計測システム株式会社製の自動荷重試験器ＭＡＸシリーズを用いて、ペン先が上向きになるように固定した。このとき、押し当て面に対するペンの角度は、６０度であった。そして、２０Ｎの荷重をかけながら１ｍｍ／ｓｅｃの速度でかけた。そして、ペン先の折れ量を、ＮＩＫＯＮ製測定顕微鏡ＭＭ－４００を用いて測定した。折れ量は、荷重をかけた後のペン先先端から中心軸までの距離を測定することで得られた。その結果、実施例にかかるペン先の折れ量は、０．０２ｍｍであった。

（比較例４）
比較例４として、三菱鉛筆株式会社製のサインペンＰｉｎ０５－２００（Ｓ）を用いて同一の条件で荷重をかけた。このとき、折れ量は、０．５６ｍｍであった。

（実施例５）
実施例１で用いた筆記具を準備し、筆記重量５０ｇ、筆記速度４．２ｍ／ｍｉｎ、かつ筆記角度６５度の筆記条件で、ＪＩＳ６０３７に準拠した筆記試験を行った。その結果、ペン先の摩耗量は、０．０５ｍｍであった。

（比較例５）
比較例５として、三菱鉛筆株式会社製のサインペンＭＹＴ－７を用いて同一の条件で荷重をかけた。このとき、ペン先の摩耗量は、０．３４ｍｍであった。

（実施例６）
実施例１で用いた筆記具を準備し、筆記角度６５度、筆記重量５０ｇ、かつ筆記速度４．２ｍ／ｍｉｎの筆記条件で線を描き、筆記後の流量の線の幅から単位面積当たりの筆記流量を算出した。その結果、筆記流量は、５．９９～６．５５ｇ／ｍ²であった。

（比較例６）
比較例６として、三菱鉛筆株式会社製のサインペンＭＹＴ－７を用いて同一の条件で線を描いた。このとき、筆記流量は、３．４６～４．２６ｇ／ｍ²であった。

１サインペン
１１インク収容部
１７コレクター
２９中芯

Claims

インクを収容するインク収容部と、
前記インク収容部内に空気を送り込むことにより当該インク収容部からインクを送出する空気置換機構と、
前記空気置換機構によって送出されたインクを毛細管力によって吸引し、吸引したインクを先端から送出し、紙面に付着させるための中芯と、を備える筆記具であって、
筆記重量５０ｇと筆記重量２００ｇで交互に繰り返し筆記した際の筆記前と筆記後の線の幅の変化率が１０％以下である、筆記具。
筆記角度が９０度、かつ筆記重量が５０ｇの筆記条件で描ける線の幅に対する、筆記角度が６０度、かつ筆記重量が２００ｇの筆記条件で描ける線の幅の割合が１．５以上である、請求項１に記載の筆記具。
前記中芯を含む筆記部の弾性限界点は、７．０Ｎ以上である、請求項１に記載の筆記具。
前記中芯を含む筆記部の座屈強度は、７．０Ｎ以上である、請求項１に記載の筆記具。
１００ｍの線を描いたときの前記中芯の摩耗量が０．３ｍｍ以下である、請求項１に記載の筆記具。
単位面積当たりの筆記流量が５ｇ／ｍ²以上である、請求項１に記載の筆記具。
前記中芯を含む筆記部が加圧により軸筒に対して相対的に没入を開始する際に該筆記部に加わるクッション力が０．１Ｎ以上７Ｎ以下である、請求項１に記載の筆記具。