JP3909775B2 - 液体供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ペン（筆記具）、スタンプ、化粧品のように、様々な液体（インク、化粧水、香水など）を収容し、これを塗布部に向けて供給する液体供給装置に関する。

上記したような液体供給装置として、例えば、特許文献１には、液体状のインクを貯留する筆記具が開示されている。この筆記具は、本体に隔壁を設け、この隔壁によって、インクを貯留したインク貯留室と大気に連通したリザーバ室とを区画している。そして、前記隔壁には、多孔質の材料からなる棒状のインク供給体（中継芯）が挿通するように貫通孔が形成されており、インク供給体の外周と貫通孔の内壁との間で、毛細管力によってインクが保持される隙間を形成している。

上記した貫通孔に保持されたインクの膜は、インク貯留室内の圧力の上昇、減少に伴って破れ、インクがリザーバ室に流出したり、空気がインク貯留室内に流入する等、いわゆる気液交換作用が得られるようになっている。このような気液交換作用は、周囲の温度変化やインク貯留室内の圧力変化を補償する上で好ましい構成である。また、筆記によってインクが消費されると、毛細管力によって保持されている部分のインクが吸い出され、しかも、この部分で気液交換作用が行われることから、ペン体へのインク供給感度が良好となって、筆記の際に、濃淡が発生し難い構成の筆記具となる。

また、この公報には、前記リザーバ室内に、綿のような多孔質のインク保持体、或いは、軸方向に沿って多数の隙間が連続形成されたフィーダ機構を配設することで、温度変化等によってインク貯留室から流出したインクを保持する構成が開示されている。このようなインク保持体やフィーダ機構を設けることで、大気連通孔から外部へインクが漏れること等、を効果的に防止するようにしている。そして、この公報には、上記したインク貯留室を複数の隔壁によって区画し、リザーバ室へのインクの流出を少なくするようにした構成も開示されている。

上記した特許文献１に開示された筆記具に関連して、特許文献２には、リザーバ室に流出するインクのリターン率を高める構成が開示されている。具体的には、リザーバ室に、リザーバ室を分割すると共に、インク供給体を所定の隙間を持って挿通させるインク流出防止部材を設けておき、ペン体側リザーバ室に流出したインクをインク供給体にリターンさせるよう構成されている。

上記した公知の筆記具は、インク供給体を中心部に配置し、インク供給体の周囲で気液交換を行なう（インク供給体の内部で気液交換を行わない）ため、気液交換の感度が良好になると共に、インク貯留室のインクを速やかにペン体側（塗布側）に供給することができる。これにより、速い筆記を行っても、インクの供給が感度良く行われ、かすれが生じたり、筆記が不能になる等の不具合を解消できるという利点が得られる。

しかしながら、前記隔壁に形成された隙間部分に作用する水頭圧や温度変化、特に、温度上昇による圧力変化によって、インク貯留室内のインクはリザーバ室側に流出し易い、という問題がある。すなわち、上記したような筆記具は、温度変化、姿勢変化等、様々な環境で使用されており、例えば、温度が上昇してインク貯留室の圧力が高まると、インクは、隔壁に形成された隙間からリザーバ室に流出するようになる。この場合、特許文献１に開示されているように、リザーバ室に多孔質のインク保持体を設けておくことで、流出したインクを吸収して、外部へのインク漏れ等を抑制することが可能となる。或いは、特許文献２に開示されている構成においても、外部へのインク漏れが防止できると共に、インク貯留室から流出したインクをインク供給体に接触させることでリターンすることが可能となる。

ところで、上記したような筆記具では、例えば、販売時など多数本並べられた状態で、各筆記具のインク貯留室内に貯留されたインクは、ある一定量が維持されていることが見栄え上、望ましい。すなわち、同一の筆記具であるにもかかわらず、インク貯留室内のインクの量がそれぞれ異なっていると、販売上、影響が生じてしまう（インク貯留室内のインクが少ないものは売れない、或いは、店舗によっては陳列を拒否する等）。

通常、上記したような筆記具では、製造工程、出荷工程を経て小売店での販売時に至るまでの経過時間は様々であり（季節も異なる）、その間の温度変化や姿勢変化など、各種の要因によって、インクがリザーバ室に流出してしまい、筆記具毎に、見かけ上のインク貯留量が大きく異なってしまうことが生じ得る。

一方、上記したインク貯留室を、複数の隔壁によって区画した筆記具では、各室、それぞれにインクが貯留されていることから、見かけ上のインク貯留量が大きく異なることが防止できる。しかしながら、このようにインク貯留室を複数に分割することは、部品点数が多く、組立工程も複雑で、コストが高くなってしまう。また、顔料系の液体（溶剤と顔料を混合したもの）を用いる場合、攪拌のための錘を室内に収容しておく必要が生じてしまい、各室に錘を収容することはコスト面において好ましくはない。さらに、複数の貯留室が軸方向に沿って形成されていることから、液体の詰め替え作業を容易に行なうことが難しい。

従って、上記したような構成の筆記具（液体収容装置）では、上述した利点（ペン体へのインク供給感度が良好で、筆記の際に濃淡が発生し難い等）を維持しつつ、このようなインクの貯留量の変化は、簡単な構造によってできるだけ少なくすることが望ましい。
特開２００１−３１５４８３号公報 特開２００４−５０６９４号公報

解決しようとする問題点は、液体貯留室とリザーバ室とを備えた液体供給装置において、気液交換感度を良好にして液体塗布部に安定して液体を供給すると共に、温度変化や姿勢変化等が生じても、液体貯留室内の液体貯留量の変化を少なくすることである。

本発明の液体供給装置は、液体が貯留される液体貯留室からリザーバ室に、液体が流出し難い構造としたことを特徴とする。また、本発明の液体供給装置は、リザーバ室にインク吸収体を設置することで、リザーバ室にインク膜によるシールを形成し、このシール効果によってリザーバ室へ多量のインクが流出し難い構造としたことを特徴とする。

本発明の液体供給装置によれば、気液交換感度を良好にして液体塗布部に安定して液体を供給すると共に、温度変化や姿勢変化等が生じても、液体貯留室内の液体貯留量の変化を少なくすることが可能となる。

本発明の第１の実施形態を示す図。 第１の実施形態の筆記具を横向きにした状態を示す図。 本発明の第２の実施形態を示す図。 本発明の第３の実施形態を示す図。 本発明の第４の実施形態を示す図。 本発明の第５の実施形態を示す図。 （ａ）は本発明の第６の実施形態を示す図、（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図。 本発明の第７の実施形態を示す図。 本発明の第８の実施形態を示す図。 本発明の第９の実施形態を示す図。 本発明の第１０の実施形態を示す図。 （ａ）は、本発明の第１１の実施形態を示す図、（ｂ）及び（ｃ）は、夫々図（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図。 （ａ）及び（ｂ）は、夫々本発明の第１２の実施形態を示す図。 （ａ）及び（ｂ）は、夫々本発明の第１３の実施形態を示す図。 本発明の第１４の実施形態を示す図。 上記した実施形態の第１の変形例を示す図。 上記した実施形態の第２の変形例を示す図。 上記した実施形態の第３の変形例を示す図。 上記した実施形態の第４の変形例を示す図。

符号の説明

１ 本体
２ 隔壁
２ｂ 隔壁延出部
３ インク貯留室（液体貯留室）
４ リザーバ室
５ 尾栓
８ 塗布体
１０ 中継芯
１２，４０ インク吸収体
１５ 保持体
３０ 隔壁
６０ 刷毛（塗布体）
７０，８０ ゴム部材（塗布体）
Ｇ、Ｇ´ 隙間

以下、図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態を示す図である。
この実施形態の液体供給装置は、筆記具として構成されており、空洞部を有する円筒状の軸筒（本体）１を備えている。この本体１の空洞部は、軸方向と直交する方向に配置される隔壁２によって、液体（インク）が貯留されるインク貯留室３、及びインク貯留室３から流出するインクを受けるリザーバ室４に区画されている。また、本体１の尾端側には、本体１に対して着脱可能なキャップ状の尾栓５が取付けられ、先端側には、開口７ａを有する先口７が形成され、この部分にリザーバ室４に開口する大気連通孔７ｂを介在させて塗布体８が取付けられている。

前記隔壁２は、円板状の部材を本体１の内周面に圧入して構成されたものであり、中心部に貫通孔２ａが形成されている。この貫通孔２ａには、細長状の中継芯１０が所定の隙間Ｇ（毛細管力によってインクが保持できる程度の隙間）を持って挿通される。この場合、中継芯１０は、軸方向に平行な多数の繊維を収束して圧縮することで多孔質の棒状の部材として形成されており、その後端面及び外周面からインクが流入、流出可能となっている。また、中継芯１０は、毛細管力によってインク貯留室３内に貯留されたインクを塗布体に向けて感度良く供給できるように、内部で気液交換しない（空気の通路を形成しない）ように、できるだけ気孔率が低くなるように形成される。

前記隔壁２には、前記中継芯１０に沿って液体貯留室３側に突出すると共に、前記所定の隙間Ｇを、そのまま尾栓５側に向けて維持するように隙間Ｇ´を具備した隔壁延出部２ｂが形成されている。本実施形態の構成では、隙間Ｇから隙間Ｇ´全体に亘って、毛細管力によって液体が保持されるようになっている。この場合、隔壁延出部２ｂは、隔壁と同一材料で一体形成されたものであっても良いし、別部材を一体化して構成したものであっても良い。従って、インク貯留室３内のインクは、隔壁延出部２ｂの外面、及び隔壁２の底部によって貯留された状態にあり、リザーバ室に漏れ出すことはない。

前記中継芯１０の先端は、前記塗布体８が連結されると共に、その後端側は、隔壁延出部２ｂの後端開口からインク貯留室３内に突出している（尾栓５内に突出している）。これにより、液体貯留室３内に貯留されるインクは、中継芯１０の外周面及び後端面から流入して塗布体８に供給可能となっている。なお、中継芯１０は、例えば、隔壁延出部２ｂの内部に、軸方向に所定間隔をおいて位置決め部（例えば、中継芯１０の外周面に当接するリブ状の部材）を形成しておき、軸方向の所定箇所で、位置決め保持されるように構成しておくことが好ましい。或いは、隔壁延出部２ｂの断面形状を楕円形状や多角形状に形成しておき、ここに断面円形の中継芯１０を挿通させて位置決めしても良い。

前記隔壁延出部２ｂは、前記塗布体８を下向きにした際、インク貯留室３内に貯留されるインクの液面Ｈよりも高くなるように形成されている。これは、換言すれば、インク貯留室３内に貯留されるインクは、塗布体８を下向きにした際、隔壁延出部２ｂの後端開口よりも低い位置となるように設定されている。すなわち、貯留されるインク量が多く、その液面Ｈが隔壁延出部２ｂの後端開口よりも高い位置にあると、塗布体８を下向きにした状態で温度上昇が生じた場合等、前記隙間Ｇ、Ｇ´に保持されたインク、及び隔壁延出部２ｂより上にあるインクは、容易にリザーバ室４に流出するようになる。このため、例えば、店頭販売時等において、多数本の筆記具を並べると、筆記具毎に、インクの貯留量に変化が生じる可能性がある。

しかしながら、上記したように、インクの液面Ｈが隔壁延出部２ｂの後端開口よりも低い位置にあると、塗布体８を下向きにした状態で温度上昇が生じても、前記隙間Ｇ，Ｇ´に保持されたインクがリザーバ室４に流出するだけで、予めインク貯留室３内に貯留されているインクは、隔壁２の底部によって閉じられているため、リザーバ室４に流出することはない。従って、筆記具毎にインクの貯留量に大きな変化が生じることが抑制される。

なお、実際には、上記した筆記具は、製造後、店頭販売されるに至るまで、様々な姿勢変化を受けると考えられ、常時、塗布体８側が下向きになっているとは限らない。この場合、インク貯留室３内にあるインクが、最もリザーバ室４に流出するケースは、図２に示すように、筆記具が水平面Ｐに対して載置された状態である。従って、インク貯留室３に貯留するインクの量を、図２に示すように、本体１を水平置きした状態で、隔壁延出部２ｂの隙間Ｇ´を規定する最下端の内周部を通るラインＨ´以下にしておくことで、温度上昇があっても、リザーバ室４に流出するインクがなくなることから、筆記具毎のインクの貯留量を、略一定に維持しておくことが可能となる。

また、上記したリザーバ室４内には、図に示すように、中継芯１０の外周面と接触し、液体を含浸保持できるインク吸収体１２を配設しておくことが好ましい。このようなインク吸収体１２は、例えば、繊維材料等、多孔質の材料（綿等）によって構成することが可能である。リザーバ室４に、このようなインク吸収体１２を配設しておくことにより、前記隙間Ｇ、Ｇ´から流出したインクを保持して大気連通孔７ｂから漏出することを防止できると共に、そこで吸収したインクを、中継芯１０にリターンさせること（筆記によって再利用すること）が可能となる。もちろん、このようなインク吸収体１２を設けない構成であっても良い。

なお、図に示すインク吸収体１２は、本体１の内周面との間に隙間が生じるように設置されており、大気は、この隙間を通って隙間Ｇ，Ｇ´内に流入する。従って、このような構成のインク吸収体１２は、気液交換作用を備えていない。

上記した構成の筆記具では、隔壁２に形成された貫通孔２ａの内周壁とインクを含浸している中継芯１０の外周との間の隙間Ｇ、及び、隔壁延出部２ｂの内周壁と中継芯１０の外周との間の隙間Ｇ´において、毛細管力によりインク膜（シール）が形成された状態になっている。このインク膜は、インク貯留室３内の圧力の上昇、減少に伴って破れ、インクがリザーバ室４に流出したり、或いは大気に連通しているリザーバ室４を介して空気がインク貯留室３内に流入する等、いわゆる気液交換作用が得られる。また、筆記によってインクが消費されると、毛細管力によって保持されているインクが吸い出され、塗布体８へ供給されるようになる。

具体的には、塗布体８で筆記を行なうと、中継芯１０に含浸されているインクを消費すると共に、中継芯１０の外周と、隔壁２に形成された貫通孔、及びこれに連続する隔壁延出部２ｂの各内周壁との間の隙間Ｇ、Ｇ´で保持されているインクを消費する。そして、隙間Ｇ、Ｇ´で保持されているインクが消費されると、それに見合った気体が、そのまま隙間に流入して気液交換するため、気液交換の感度が良好となり、かすれ等が生じることなく、連続して安定した筆記が可能となる。従って、例えば、中継芯を隔壁に形成された貫通孔に隙間無く嵌合させて中継芯の内部で気液交換を行なったり、或いは、中継芯から離れた位置で気液交換を行なう構成と比較して、気液交換感度が良好となり、連続して安定した塗布作業が可能となる。なお、一般的には、中継芯１０に含浸されているインクのみで充分な筆記が可能であることから、隙間Ｇ，Ｇ´で保持されているインクを消費するケースは稀である。特に、ボードマーカのような筆記具では、後端側が下に向く姿勢で筆記がされ、常時、インクが中継芯１０に接することから、中継芯１０に含浸されているインクを消費するようになる。

また、インク貯留室３内に貯留されたインクは、上記した隔壁２、及び隔壁延出部２ｂによって、気液交換が成される部分と隔離された状態にあることから、温度変化（圧力変化）や水頭圧の影響を排除することが可能となり、安定したインクの吐出が可能となる。

そして、実際に筆記を行なうに際しては、上述したように、中継芯１０、及び隙間Ｇ、Ｇ´で保持されているインクを消費し、この部分のインクが全て消費されると、中継芯１０には、供給されるインクがなくなってしまう。このような場合、一旦尾栓５側を下向きにする等、筆記具を姿勢変化させることで、インク貯留室３内に貯留されているインクを、再び隙間Ｇ、Ｇ´内に保持させれば良い。

また、上記した構成の筆記具では、上述した特許文献に開示されているように、インク貯留室３を複数の小室に分割することなく、単一の室で構成していることから、以下の効果が得られる。

例えば、インクとして顔料系（溶剤と顔料を混合したもの）のものを用いる場合、溶剤と顔料が分離し易いため、インク貯留室に攪拌のための錘等を収容しておく必要がある。本実施形態では、インク貯留室を多数の室に分割しないため、１つの錘等を収容しておけば良く、コストを安くすることが可能となる。また、インク貯留室を複数に分ける隔壁を設ける必要がなく、かつ気液交換部も複数設置する必要がないため、部品点数も減って組み立ても容易であり、コストが安くなるとともに、寸法管理も複雑化することはない。

図３は、本発明の第２の実施形態を示す図である。
この実施形態では、上記した実施形態の構成において、中継芯１０の後端側に、インク貯留室３内のインクを保持する多孔質の保持体１５を配置したものである。この場合、中継芯１０の後端面は、保持体１５内に位置しており、主に、後端面からインクが流入できるようになっている。

このような構成によれば、上記した隙間Ｇ、Ｇ´部分に保持されているインクが筆記によって消費されても、中継芯１０は、保持体１５に保持されているインクを塗布体８に供給することが可能となる。従って、保持体１５が配置されていない構成と比較すると、上記した姿勢変化を頻繁に行なわなくても、連続的な筆記を行なうことが可能となる。

図４は、本発明の第３の実施形態を示す図である。
この実施形態では、中継芯１０の後端側を、前記保持体１５に挿通させると共に、その後端面を尾栓５の内面に当て付けることで、後端部を閉塞処理したものである。

上記したように中継芯１０は、縦方向に繊維を収束しているため、インクが縦方向に流れ易い特性があり、その反面、径方向からはインクが流入し難いという特性がある。上記したように、インクが流入し易い部分を閉塞処理しておくことで、保持体１５に保持されたインクは、径方向から流入するようになる。従って、保持体１５のインクが飽和状態となったとき、中継芯１０の内部に流入するインクの量を抑制することができ、塗布体８に流れるインクの量を少なくすることができる（塗布体８がインクリッチ状態になることが抑制される）。

なお、中継芯１０の後端部（後端面のみを含む）を閉塞処理するか否かについては、使用するインクの種類等に応じて定められる。また、この実施形態においても、上記実施形態のように、リザーバ室４にインク吸収体１２を配置しておいても良い。

図５は、本発明の第４の実施形態を示す図である。

この実施形態では、尾栓５の中央部分に凹所５ａを形成し、ここに中継芯１０の後端部を嵌め込むことで、中継芯１０の後端部を閉塞処理したものである。このように、中継芯１０の後端部の閉塞処理の方法については適宜変形することが可能であり、上記した構成以外にも、中継芯１０の後端面に樹脂を塗布したり、溶融する等して、閉塞することが可能である。

また、この実施形態では、塗布体８及び中継芯１０を一体形成している。このように、インクが流入する部材である塗布体８及び中継芯１０を一体形成することで、部品点数を削減することができ、コストを低減することが可能となる。なお、上記したインク吸収体１２や保持体１５についても、中継芯１０とともに一体形成しても良い。

図６は、本発明の第５の実施形態を示す図である。

この実施形態では、上述した中継芯１０を、軸方向に複数分割（本例では２分割）すると共に、これらを同軸上に配置して貯留室側中継芯１０ａと塗布体側中継芯１０ｂとして、各分割した端部同士を、インクを含浸保持可能な中継吸収体１０ｃに接続したものである。塗布体側中継芯１０ｂは、例えば、ボールチップを備え、弁機能を有する塗布体８ａに接続されており、塗布体８ａに対して所定の水頭圧（２０ｍｍ程度）を作用させるようにしている。

通常、このようなボールチップを具備する塗布体は、中継芯の径が小さくなり、細い中継芯を正確に本体内に位置出しして組み込むのは困難となる。このため、中継芯の構成については、本実施形態のように、本体１に対して、軸方向に分割して組み込むようにしても良く、分割した場合は、インクを保持する吸収体を介在させて両者を接続することで、寸法管理が容易に行なえるようになる。

なお、この実施形態に示すように、大気連通孔７ｂは、リザーバ室４内に開口されていれば、その位置については、適宜変形することが可能である。また、上記実施形態のように、リザーバ室４にインク吸収体１２を配置しておいても良い。

図７は、本発明の第６の実施形態を示す図である。
この実施形態では、隔壁延出部２ｂの内部に、挿通される中継芯１０の外周面に対して２箇所以上で当接する当接部２ｄが形成されている。本実施形態の当接部は、リブ状に構成されて、略９０度間隔の４箇所で中継芯１０の外周面に当接しており、中継芯１０の位置決めを果たすと共に、姿勢変化させた際、隙間Ｇ、Ｇ´内にインクが流入し難いように構成している。

上記したように、隙間Ｇ、Ｇ´内にあるインクは、比較的弱い（保持体１５内の毛細管力よりも弱い）毛細管力によって保持されており、塗布体８の筆記により消費される。この場合、温度上昇（圧力上昇）が生じると、保持されているインクは、微量ではあるものの（塗布体８をインクリッチ状態にすることはない）、リザーバ室４に容易に流出してしまう。そこで、上記した保持体１５に保持されているインクは、筆記によって塗布体８に供給できることを考慮すると、塗布体８へのインク供給は、主に、保持体１５に保持されたインクを利用して、リザーバ室４への流出（隙間Ｇ、Ｇ´内に保持されたインクの流出）を極力減らすことが望ましいと考えられる。

上記のように、隔壁延出部２ｂの内部に当接部２ｄを形成しておくことにより、姿勢変化を行なっても、隙間Ｇ、Ｇ´内にインクが入り難くなることから、温度上昇（圧力上昇）が生じても、リザーバ室４に流出するインクの量を極力減らすことが可能となる。

なお、このような当接部は、中継芯１０の位置決めがなされるように、単に、中継芯の外周に対して２箇所以上で当接するものであれば良く、更に、隙間Ｇ、Ｇ´内にインクが流入し難い形状となっているのが好ましい。

図８は、本発明の第７の実施形態を示す図である。
この実施形態では、リザーバ室４内に第２の隔壁３０を配置したものである。隔壁３０の中央部分には、中継芯を挿通させる貫通孔３０ａが形成されており、前記隔壁２と同様、挿通される中継芯１０の外周面との間で同様な隙間Ｇ１を形成し、この部分にインクによるシール膜が生じるよう構成されている。

このように、リザーバ室４に第２の隔壁３０を配置しておくことで、隙間Ｇ１の部分が、常時インク膜によってシールされているので、姿勢変化等において、上記した隙間Ｇ、Ｇ´にあるインクがリザーバ室４に移動することを防止することができる。また、筆記具を横向きした状態において、温度上昇によって隙間Ｇ、Ｇ´にあるインクがリザーバ室４に流出した場合、流出したインクは、新たに形成されたリザーバ室４ａ（第２の隔壁３０と隔壁２との間の空間）に保持される。そして、ここで保持されたインクは、狭い空間内で中継芯１０に接することができるため、塗布体８での筆記によって確実に消費されるようになる。逆に、このような第２の隔壁３０がない構成では、リザーバ室４に流出したインクは、塗布の際、殆どが使用されずにそのままリザーバ室４に取り残されてしまう。或いは、上記したインク吸収体１２をリザーバ室４に配置した場合でも、インク吸収体１２に吸収されたインクは、毛細管力によって保持されていることから、塗布の際、全て使い切ることは困難となる。

なお、このように第２の隔壁３０を設ける構成では、更に、第２の隔壁３０と、塗布体８との間に、上記したインク吸収体１２を配置しておいても良い。すなわち、温度上昇等により、第２の隔壁３０の隙間Ｇ１部分からインクが流出しても、それを保持することが可能になる。

図９は、本発明の第８の実施形態を示す図である。
この実施形態では、リザーバ室４にインク吸収体４０を配置すると共に、インク吸収体４０の気孔率を軸方向で異なるように構成している。

具体的には、単一材料で構成される筒状のインク吸収体４０を、本体１の内面に固着されるホルダ４５に嵌合させると共に、ホルダ４５に小径部４５ａと大径部４５ｂを形成することで、インク吸収体４０の気孔率を簡単な構成で変化させるよう構成しており、小径部４５ａ（圧縮力が強く、インク吸収体４０の気孔率が低い部分；符号Ｙで示す領域）を隔壁２側に配置し、大径部４５ｂ（圧縮力が弱く、インク吸収体４０の気孔率が高い部分；符号Ｘで示す領域）を塗布体８側に配置している。そして、このような構成において、インク吸収体４０を通過する中継芯１０（塗布体８を含む）との間で、気孔率の関係は、塗布体８の気孔率＜中継芯１０の気孔率＜Ｙの領域の気孔率＜Ｘの領域の気孔率、となるように設定されている（気孔率が高いほど、空気経路を多く含み毛細管力が弱くなっている）。

上記した塗布体８及び中継芯１０の気孔率が、吸収体４０の気孔率よりも低く設定されているのは、インク貯留室側のインクが素早く塗布体に供給されるように、できるだけ内部に空気を通さないようにするためである。そして、塗布体８及び中継芯１０の気孔率よりも高い気孔率を有するインク吸収体４０で、上記したように、軸方向に沿って気孔率が異なる領域Ｘ，Ｙを形成することにより、以下のような現象がもたらされる。

温度上昇等によって、隙間Ｇ、Ｇ´内のインク、及びインク貯留室内のインクがリザーバ室４に流出すると、そのインクは、気孔率が低い（毛細管力が強い）Ｙの領域に保持されるようになる。この場合、温度上昇が更に長時間続いても、領域Ｙから領域Ｘに移動するインク量は、毛細管力が領域Ｘの方が領域Ｙよりも小さいため少なく（領域Ｘでも部分的に毛細管力が高くなっている領域には移動する）、やがて領域Ｙでは、インクが飽和して、インクによるシール状態が形成されるようになる。すなわち、領域Ｙでインクの保持量が飽和した場合、さらにインクが流入しようとしても、そのインクは、もはや領域Ｙでは吸収されなくなり、これ以上のインクはインク貯留室から流出し難くなってしまう（インク吸収体４０と隔壁２との間の空間部がダンパとして機能する）。なお、流出しようとするインクは、インク吸収体４０と隔壁２との間の空間部や、領域Ｘの毛細管力の強い部分に流出しようとする傾向があるが、このようなインクの量は微量であり、領域Ｙの部分で飽和すると、インク貯留室３側からは、温度上昇や姿勢変化などがあっても、リザーバ室側にインクが流入することはなくなる（あっても微量である）。

従って、初期段階でインクをインク貯留室３に充填する際、予め、インク吸収体４０の気孔率が低い領域Ｙに、インクを飽和するように保持させておくと、以後の段階で、温度上昇や姿勢変化などがあったとしても、インク貯留室３側からは、インクがリザーバ室４に流出することがなくなるため、筆記具毎にインクの貯留量に変化が生じることを、より確実に抑制することができる。

この結果、筆記具製造後、店頭販売されるに至るまで、温度変化や様々な姿勢変化を受けたとしても、上記したように、予め領域Ｙの部分をインク飽和状態にしておくことで、インクによるシールが形成された状態となり、インク貯留室３内のインクは、リザーバ室４に流出することなく、一定水準が維持される。従って、製造してから、長期間経過していても、全ての筆記具に対し、見た目上のインク貯留室３内に収容されたインク貯留量は一定に維持されるようになり、例えば、店頭販売時等において、インク貯留室内のインク量がバラバラになることによる不都合が生じることはない。

そして、実際に塗布体８で筆記すると、上記した隙間Ｇ、Ｇ´に保持されたインクのみならず、インク吸収体４０の領域Ｙに保持されたインク、インク吸収体４０と隔壁２との間にあるインク、或いは保持体１５に保持されたインクが消費されるようになる。具体的には、領域Ｘにインクが含まれている場合、領域Ｘのインクを消費しつつ空気が流入し、次に領域Ｙのインクを消費しつつ空気が流入し、次にインク吸収体４０と隔壁２との間にあるインクを消費しつつ空気が流入し、次に隙間Ｇ、Ｇ´に保持されたインクを消費しつつ空気が流入する、のように気液交換作用がなされる。すなわち、隙間Ｇ、Ｇ´以外のインクも塗布時に効果的に利用できるため、上述した第１の実施形態と比較して、筆記時において、塗布部８のインクプア状態を解消するための姿勢変化を行なう頻度を、より減らすことができる（姿勢変化させることなく筆記可能な距離をのばすことが出来る）。なお、インク吸収体４０の領域Ｘは、塗布体８での塗布時において、中継芯１０の表面部分に流れるインクを保持したり、或いは領域Ｙで飽和しているインクの一部を吸収する、いわゆる「含み」としての効果を発揮し、塗布体８がインクリッチ状態になることを効果的に抑制する機能も有する。

また、上記したように、インク吸収体４０を、毛細管力の強い領域と弱い領域に分けるような構造では、上記した所定の隙間Ｇ、Ｇ´は、毛細管力によってインクを保持しない程度の大きさに設定しておいても良い。すなわち、インク貯留室３内のインクが、所定の隙間Ｇ、Ｇ´に、毛細管力によって保持されること無く、自由にリザーバ室４に流出する構成であっても、上記した領域Ｙにおけるシール効果によって、インク貯留室３内のインクの変化量を抑制することが可能となる。

図１０は、本発明の第９の実施形態を示す図である。
この実施形態では、上記した第８の実施形態におけるホルダ４５を、隔壁２と共に一体形成しており、小径部４５ａにある気孔率が低いインク吸収体４０を、直接、隙間Ｇに接触させたものである。また、インク吸収体４０を保持するホルダ４５の、気孔率を変化させる小径部４５ａ及び大径部４５ｂの内面をテーパ状にして、インク吸収体４０の気孔率を軸方向に連続的に変化させるように構成している。

このような構成においても、インク吸収体４０の気孔率が相対的に低い領域Ｙでは、上記したようなインクのシール効果を発揮させることが可能となり、飽和状態では、インク貯留室３からリザーバ室４へのインクの流入を防止することが可能となる。

なお、上記した単一構造のインク吸収体４０の気孔率を変化させるためのホルダ４５の構成については、適宜変形することが可能であり、例えば、図１１に示す第１０の実施形態のように、隔壁２に一体形成すると共に、段階的にホルダの内径を変化させるような構成であっても良い。或いは、上記した実施形態のように、単一構造のインク吸収体ではなく、異なる気孔率を有する複数のインク吸収体を、軸方向に隣接して設置したものであっても良い。

図１２（ａ）は、本発明の第１１の実施形態を示す図である。
この実施形態では、上記した単一構造のインク吸収体４０の気孔率を変化させる手段として、ホルダ４５の軸方向両端部に小径部４５ａを形成している。すなわち、小径部４５ａでは、他の部分よりも中心方向に向かう押圧力が大きく、これによって径方向に沿って気孔率が低い領域となっており、それ以外の領域は、径方向に沿って気孔率が高い領域となっている。

このように、径方向に沿って気孔率が低い領域を、軸方向に少なくとも２箇所以上、設けておくことで、インク膜によるシール効果を、より高めることが可能となり、塗布体８に対するインク漏れをより効果的に抑制することが可能となる。すなわち、図９に示した実施形態では、急激な温度上昇などによって、インク吸収体４０に多量のインクが流れ込むと、気孔率が高い領域Ｘにインクが流れ出し、いずれインク吸収体４０全体が飽和することが考えられる。これに対し、気孔率が低い領域を、軸方向に少なくとも２箇所以上設けておくことで、インクがリザーバ室に流入した場合、最初に気孔率が低い領域（毛細管力が強い領域）の夫々にインクが入り込んでインク膜によるシールが形成され、その中間部分となる気孔率が高い領域には、両側に形成されたシール効果によってインクが入り難くなり、インク吸収体４０全体が飽和し難くなる。

なお、上記した構成において、気孔率を低くするための小径部４５ａは、図（ｂ）に示すように、円周方向に亘って、中心部に向けて突出するリブとして構成したものであれば良い。或いは、例えば、図（ｃ）に示すように、円周方向に亘って、所定間隔おいて中心部に向けて突出するリブを多数形成しても、径方向に沿って気孔率が低くなるように構成することが可能である。

図１３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１２の実施形態を示す図である。
本実施形態では、上述した図９乃至図１１に示した実施形態とは反対に、インク吸収体４０は、塗布体８側の気孔率が低くなるように設定している。すなわち、ホルダ４５の塗布体８側に小径部４５ａを形成したり（図１３（ａ））、或いは、塗布体８側に、次第に小径化されるテーパ４５ａを形成（図１３（ｂ））することで、インク吸収体４０の塗布体８側の気孔率が低くなるように設定している。

このように構成することで、図９乃至図１１に示した実施形態と同様な効果が得られることに加え、以下のような作用効果が得られる。塗布体８から近い位置に、インクが多量に溜まっていることから、塗布体８で素早い筆記を行なった場合でも、塗布体部分でインクプア状態が生じ難くなり、素早い筆記であっても、塗布体８に対するインク供給が追随でき、かすれ等が生じ難くなる。また、塗布体８側に、インク膜によるシールが形成されていることから、インク貯留室３側が減圧しても、塗布体８部分にあるインクは、インク貯留室３側に移動し難くなり、塗布体８がインクプア状態になることが効果的に回避される。これは、塗布体として、ボールチップを有するペン体を用いた場合には、特に有効となる。すなわち、ボールチップとそれを保持するホルダ（チップホルダ）との間の隙間にあるインクが、形成されるシール膜によって、インク貯留室３側に移動し難くなることから、筆記不能になるような不都合を効果的に回避することが可能になる。なお、このようなボールチップを有するペン体を用いた構成では、チップホルダとインク吸収体とは当接させておき、当接部分に気孔率を低く設定した部分を配置しておくことが好ましい。

図１４（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１３の実施形態を示す図である。
これらの図に示すように、中継芯１０と隔壁延出部２ｂとの間には、隔壁延出部の長手方向全体に亘って液体が保持されない構成であっても良い。すなわち、元来、上記した隔壁２、及び隔壁延出部２ｂによって、液体はリザーバ室４に流出することができず、また、塗布体８には、水頭圧も作用しないことから、隔壁延出部２ｂの一部において、毛細管力によるシールが形成されていれば良い。

なお、図１４（ａ）に示す構成では、隔壁延出部２ｂの内面をテーパ状にしてインクを保持しない構成にすると共に、その先端内部には、図７（ｂ）に示したように、当接部２ｄを形成し、この部分に毛細管力が作用する隙間Ｇ´を形成している。このような構成では、上述したように、姿勢変化を行なっても、隙間Ｇ´にインクが入り難くなることから、温度上昇（圧力上昇）が生じても、リザーバ室４にインクが流出し難くなる。また、図１４（ｂ）に示す構成では、隔壁延出部２ｂの内面を段状にしてインクを保持しない構成にすると共に、その先端側に毛細管力が作用する隙間Ｇ´を形成すると共に、先端部に図７（ｂ）に示したような当接部２ｄを形成している。このような構成においても、隙間Ｇ´にインクが入り難くなり、かつ図１４（ａ）に示す構成よりも、隙間Ｇ´の距離が長いことから、姿勢変化させないで筆記できる距離をのばすことが出来る。

図１５は、本発明の第１４の実施形態を示す図である。
本実施形態では、塗布体８は、軸筒（本体）１の両方の端部に装着されている。この場合、軸筒１に設けられるインク貯留室は、両側の塗布体８に対応するように夫々形成しても良いが、図に示すように、１つのインク貯留室３とすることで、両側の塗布体８でインクが塗布できなくなる時期を略同じにすることが可能となる。

また、このような構成では、いずれの塗布体８を下側に向けても、隔壁延出部２ｂは、インクの液面Ｈよりも高くなるように設定されており、いずれの塗布体８で筆記を行っていても、塗布体８部分には、インク貯留室３に収容されているインクの水頭圧が作用しないように構成されている。また、各リザーバ室４には、上述した実施形態と同様、インクを吸収するインク吸収体４０が設置されている。

なお、上記した両頭型の筆記具では、一方の隔壁延出部２ｂの長さＬ１を、他方の隔壁延出部２ｂ´の長さＬ２よりも長くしておくことが好ましい。このように構成しておくことで、最初にインク貯留室３にインクを充填する際、長さＬ１に対応するようにインクを充填しておくことで、インク貯留量を最大限確保しておくことが可能になる。すなわち、長さＬ１に対応する量だけインクを貯留しておくと、その後、各中継芯１０にインクが含浸され、かつインク吸収体４０にインクのシールが形成されるまでに、インク貯留室３内のインクが減少し、最終的に、長さが短い隔壁延出部２ｂ´に対応させて液体面Ｈを設定することが可能となる。

次に、上述した実施形態の各種の変形例について説明する。
上述したように、リザーバ室４に配置されるインク吸収体１２（例えば、図３参照）については、綿のような繊維材料等からなる多孔質で柔らかいもの以外にも、例えば、図１６に示すように、軸方向に沿って円板状の部材を多数隣接配置し、各部材間の隙間でインクを保持できる公知の硬質のインク保持体（フィーダ機構）５０によって構成しても良い。この場合、流出したインクは、上方の隙間の狭い部分から次第に広くなる保持部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ…に連続的に保持されるようになる。

このように、リザーバ室４に設置されるインク吸収体の構成については、適宜変形することが可能である。

また、上述した各実施形態では、液体供給装置として、筆記具を例示して説明したが、例えば、図１７に示すように、本体１の先端部分に、中継芯１０と連結された刷毛６０（塗布体）を保持しておき、化粧用の液体（香水、化粧水等）を塗布する化粧用具として構成しても良い。或いは、図１８に示すように、本体１の先端部分に、中継芯１０と連結されたスタンプ用のゴム部材７０（塗布体）を設置したペン型のスタンプ装置として構成しても良い。更には、図１９に示すように、本体１を太径で長さを短くし、その先端部分に、中継芯１０と連結されたスタンプ用のゴム部材８０（塗布体）を設置したスタンプ装置として構成しても良い。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、種々変形することが可能である。

上述した実施形態では、液体供給装置として、予め、インク（液体）が収容された筆記具を例にして説明したが、液体を収容していない単なる容器として構成されたものであっても良い。すなわち、その容器を購入したユーザが、使用態様に応じて、各種の液体を液体貯留室３に収容し、塗布体８で塗布するような容器として構成されていても良い。このような構成では、上述した各実施形態で得られる作用効果が得られると共に、単に、尾栓５を取り外すだけで、簡単に液体貯留室３に液体を充填することが可能となる。もちろん、上記したような筆記具として使用する場合は、塗布体８側にキャップを装着したり、尾栓５を着脱できないように構成しても良い。

また、上述した各実施形態における構成部材は、その装置の使用態様、収容される液体の種類等に応じて、適宜、他の実施形態に適用することが可能である。また、使用される液体に応じて、例えば、液体貯留室３内に攪拌用の錘を封入する等、別途、構成部材を付加しても良い。

また、中継芯１０の後端部を、隔壁延出部２ｂの中間部分で終端させるように構成しても良い。

本発明は、液体を貯留している液体貯留室から、塗布体が連結されている中継芯を介して、液体を塗布体に供給し、ここで液体を塗布する各種の装置に適用することが可能である。

Claims (23)

1. 空洞部を有する本体と、
   前記空洞部を、液体が貯留される液体貯留室と大気に連通するリザーバ室に分割すると共に、中央部に貫通孔が形成された隔壁と、
   前記本体に設けられ、前記液体貯留室内の液体を塗布する塗布体と、
   前記液体貯留室内の液体を前記塗布体に供給すると共に、前記貫通孔の内壁に対して毛細管力によって液体が保持される隙間をもって挿通される多孔質の中継芯と、
   前記隔壁に設けられ、前記中継芯に沿って液体貯留室側に突出すると共に、毛細管力によって液体が保持される隙間をもって中継芯が挿通する隔壁延出部と、
   を備え、
   前記隔壁延出部は、前記塗布体を下向きにした際、前記液体貯留室内に貯留される液体面よりも高くなるように前記隔壁に設けられることを特徴とする液体供給装置。
2. 前記中継芯の後端側には、液体貯留室内の液体を保持する多孔質の保持体が設けられることを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
3. 前記リザーバ室内には、前記中継芯と接触し、液体を含浸保持可能な液体吸収体が設けられることを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
4. 前記液体吸収体は、多孔質の材料で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体供給装置。
5. 前記多孔質の材料で形成された液体吸収体は、液体貯留室側の気孔率が低く、塗布体側の気孔率が高く設定されていることを特徴とする請求項４に記載の液体供給装置。
6. 前記液体吸収体は、円筒状のホルダによって嵌合保持されており、
   前記ホルダは、液体貯留室側の内径が、塗布体側の内径よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液体供給装置。
7. 前記多孔質の材料で形成された液体吸収体は、液体貯留室側の気孔率が高く、塗布体側の気孔率が低く設定されていることを特徴とする請求項４に記載の液体供給装置。
8. 前記多孔質の材料で形成された液体吸収体は、径方向に沿って気孔率が高い領域と、径方向に沿って気孔率が低い領域とを備えており、
   前記気孔率が低い領域は、軸方向に沿って少なくとも２箇所以上設けられていることを特徴とする請求項４に記載の液体供給装置。
9. 前記リザーバ室内には、前記中継芯を挿通させる貫通孔が形成された第２の隔壁が配置されることを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
10. 前記隔壁延出部の内部には、挿通される中継芯の外周面に対して２箇所以上で当接する当接部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
11. 前記中継芯の後端部は閉塞処理されていることを特徴とする請求項２に記載の液体供給装置。
12. 空洞部を有する本体と、
    前記空洞部を、液体が貯留される液体貯留室と大気に連通するリザーバ室に分割すると共に、中央部に貫通孔が形成された隔壁と、
    前記本体に設けられ、前記液体貯留室内の液体を塗布する塗布体と、
    前記液体貯留室内の液体を前記塗布体に供給すると共に、前記貫通孔の内壁に対して毛細管力によって液体が保持される隙間をもって挿通される多孔質の中継芯と、
    前記隔壁に設けられ、前記中継芯に沿って液体貯留室側に突出すると共に、毛細管力によって液体が保持される隙間をもって中継芯が挿通する隔壁延出部と、
    前記本体に対して着脱可能であり、前記液体貯留室を開口させる尾栓と、
    を有することを特徴とする液体供給装置。
13. 前記リザーバ室内には、前記中継芯と接触し、液体を含浸保持可能な液体吸収体が設けられることを特徴とする請求項１２に記載の液体供給装置。
14. 前記尾栓には、前記中継芯の端部を係合させる穴部を具備した多孔質の保持体が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の液体供給装置。
15. 前記中継芯の後端部は閉塞処理されていることを特徴とする請求項１４に記載の液体供給装置。
16. 前記多孔質の材料で形成された液体吸収体は、液体貯留室側の気孔率が低く、塗布体側の気孔率が高く設定されていることを特徴とする請求項１３に記載の液体供給装置。
17. 前記リザーバ室内には、前記中継芯を挿通させる貫通孔が形成された第２の隔壁が配置されることを特徴とする請求項１２に記載の液体供給装置。
18. 空洞部を有する本体と、
    前記空洞部を、液体が貯留される液体貯留室と大気に連通するリザーバ室に分割すると共に、中央部に前記液体貯留室側に向けて突出し、挿通孔を具備した筒状の隔壁延出部が形成された隔壁と、
    前記本体に設けられ、前記液体貯留室内の液体を塗布する塗布体と、
    前記隔壁延出部の挿通孔に対して挿通されると共に、前記液体貯留室内の液体を前記塗布体に供給する多孔質の中継芯と、
    前記リザーバ室内に設けられ、前記中継芯と接触して液体を含浸保持可能な液体吸収体と、
    を備え、
    前記隔壁延出部は、前記中継芯との間で液体貯留室に貯留された液体が毛細管力によって保持される液体保持部を少なくとも一部に有すると共に、前記塗布体を下向きにした際、前記液体貯留室内に貯留される液体面よりも高いことを特徴とする液体供給装置。
19. 前記多孔質の材料で形成された液体吸収体は、径方向に沿って気孔率が高い領域と、径方向に沿って気孔率が低い領域とを備えており、
    前記気孔率が低い領域は、前記塗布体側に設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の液体供給装置。
20. 前記液体保持部には、前記筒状の隔壁延出部の内周に形成され、前記中継芯の外周面に対して２箇所以上で当接する当接部が形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の液体供給装置。
21. 空洞部を有する本体と、
    前記空洞部の中央領域に液体が貯留される液体貯留室を形成すると共に、前記本体の両サイドに夫々大気に連通するリザーバ室を形成するように、前記空洞部の両サイドに夫々設置される隔壁と、
    前記夫々の隔壁の中央部に挿通孔を具備するように形成され、前記液体貯留室内に突出する筒状の隔壁延出部と、
    前記本体の両端に夫々装着され、前記液体貯留室に貯留される液体を塗布するための塗布体と、
    前記夫々の隔壁延出部に対して挿通されると共に、前記液体貯留室内の液体を前記夫々の塗布体に供給する多孔質の中継芯と、
    を有しており、
    前記夫々の隔壁延出部は、夫々挿通される前記中継芯との間で液体貯留室に貯留された液体を毛細管力によって保持される液体保持部を少なくとも一部に有し、かつ、夫々の側の塗布体を下向きにした際、前記液体貯留室内に貯留される液体面よりも高くなるように前記夫々の隔壁に形成されていることを特徴とする液体供給装置。
22. 前記リザーバ室内には、前記中継芯と接触し、液体を含浸保持可能な多孔質の材料で形成された液体吸収体が設けられていることを特徴とする請求項２１に記載の液体供給装置。
23. 前記夫々の隔壁の隔壁延出部は、一方が他方よりも長く形成されていることを特徴とする請求項２１に記載の液体供給装置。

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