JP6352651B2

JP6352651B2 - キャップ式筆記具

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Publication number: JP6352651B2
Application number: JP2014040488A
Authority: JP
Inventors: 貴史大野
Original assignee: Pilot Corp KK
Current assignee: Pilot Corp KK
Priority date: 2014-03-03
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2018-07-04
Anticipated expiration: 2034-03-03
Also published as: JP2015164787A

Description

本発明は、軸筒の先端部に筆記先端部を具備し、前記軸筒内に、筆記具用インキを収容し、前記軸筒の前端部にキャップを着脱自在に嵌合、且つ前記キャップを軸筒後端部に嵌合することで、筆記具用水性インキ組成物の後端に圧力を加える加圧機構を具備してなるキャップ式筆記具に関するものである。

従来から、紙面等の浸透面のみならず、ガラスやプラスチック等の非浸透面に筆記可能なボールペンはよく知られていて、本願出願人も特許第４４０２８９５号公報「水性ボールペン用インキとこれを用いた水性ボールペン」にて、２０度℃におけるインキ粘度を５〜３０ｍＰａ・ｓとし、非浸透面に筆記可能な水性ボールペンを提案している。

こうした非浸透面に筆記可能な水性ボールペンでは、使用する着色剤（顔料）が制限されることがあった。これは、顔料の比重が大きいと、低粘度化した時に、着色剤がインキ中に分散せずに沈殿しやすいため、筆記時に薄い筆跡となることや、筆記先端部に顔料が凝集しやすい問題あった。こうした顔料の中でも、ガラスフレーク顔料やアルミ顔料等の光輝性顔料、酸化チタン等の隠蔽性顔料は、比重も高く、光輝性や隠蔽性を高めるため、各々の粒径を大きくすることが好ましいために、前記した問題は顕著であった。

そのため、光輝性顔料や隠蔽性顔料を含有した筆記具用水性インキ組成物を直に収容した筆記具では、顔料の沈降を抑制するために、インキ粘度を高くすることが必要であるが、非浸透面に筆記具するには、インキ消費量を多くすることが必要であり、インキ粘度が高いため困難であった。一方で、紙面への筆記では、インキ消費量が多すぎると擦過性等に影響を与えることもあり、インキ消費量の選択可能な筆記具が切望されている。

ところで、インキ収容管の後端部に加圧機構が設けられ、例えば、特開２０００−３３５１７３号公報「ボールペン」に開示のように、ノック機構の押出し操作に連動させて前記インキ充填管内を加圧状態とする構造等、ノック体の押圧によって、加圧機構部を作動させてなる加圧式筆記具や、例えば、実開平６−１６０８８号公報「塗布具」に開示のように、キャップを軸筒後端部に嵌合することで、加圧機構部を作動させてなる加圧式筆記具も知られている。

特開２０００−３３５１７３号公報実開平６−１６０８８号公報

特許文献１のような加圧式筆記具にあっては、筆記時には常時、インキの後端に加圧力が加わるため、ペン先部から筆記具用水性インキ組成物を強制的に流出するために、インキ消費量が多くなる傾向となる。そのため、チップ先端からのインキ漏れや紙面への筆記を鑑みると、予めインキ粘度の高い筆記具用水性インキ組成物を用いてインキ消費量を抑制する必要があった。また、前述のように顔料を用いた筆記具用水性インキ組成物では、顔料の沈降抑制のために、インキ粘度を高くする必要があった。

しかし、非浸透面への筆記には、前述のように、インキ消費量を多くすることが好ましいが、インキ粘度の高い筆記具用水性インキ組成物ではインキ消費量が抑制されるため、紙面への筆記及び非浸透面への筆記とを意識した場合、中間的な配合を試みるか、どちらか一方が優位になるようにするしかなかった。

また、特許文献２では、キャップの装着によって加圧状態とすることができるが、弁機構によって、キャップを取り外した後も加圧状態を維持するために、特許文献１と同様に、筆記時には常時、筆記具用水性インキ組成物の後端に加圧力が加わることを前提として、インキ粘度やその配合を行っていた。

本発明の目的は、キャップを軸筒後端部に嵌合することによって、紙面及び非浸透面にも良好に筆記可能な加圧機構を具備したキャップ式筆記具を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、軸筒の先端部にボールペンチップを具備し、前記軸筒内に、筆記具用水性インキ組成物を収容し、前記軸筒の前端部及び後端部にキャップを着脱自在に嵌合、且つ前記キャップを軸筒後端部に嵌合することで、前記筆記具用水性インキ組成物の後端に圧力を加える加圧機構を具備してなるキャップ式筆記具であって、前記加圧機構が、前記キャップを軸筒後端部に嵌合を開始することによって、前記軸筒後端部内とキャップ内との空間を、前記軸筒後端部に設けた前記軸筒の内外を連通する連通孔を介して連通、且つ前記軸筒後端部内とキャップ内の空間を密閉し、前記軸筒後端部内とキャップ内の空間の密閉を維持した状態で、前記キャップを前記軸筒の先端部方向に移動することで、筆記具用水性インキ組成物の後方の空間を圧縮し、前記筆記具用水性インキ組成物の後端に圧力を加えて、前記キャップと軸筒後端部との嵌合を終了するとともに、前記筆記具用水性インキ組成物が、少なくとも、水、顔料、剪断減粘性付与剤を含有し、インキ粘度が、２０℃、剪断速度１．９２ｓｅｃ^−１において１０００ｍＰａ・ｓ〜５００００ｍＰａ・ｓ、前記キャップを取り外した状態の１ｍ当たりのインキ消費量が、ボール径をＸｍｍ、１ｍ当たりのインキ消費量をＹｍｇ、前記キャップを軸筒後端部に嵌合した状態の１ｍ当たりのインキ消費量をＺｍｇとしたとき、Ｙ＝２Ｘ〜５Ｘ、Ｙ＜Ｚ、Ｚ＝５Ｘ〜２０Ｘを満足することを特徴とする。尚、本発明で、「前」とは、ペン先側を指し、「後」とは、その反対側を指す。

本発明は、キャップを軸筒後端部に嵌合することによって、紙面及び非浸透面にも良好に筆記可能な加圧機構を具備したキャップ式筆記具を提供することができた

実施例１のキャップ式筆記具を示す縦断面図である。図１におけるキャップを取り外した状態を示す縦断面図である。軸筒後端部にキャップを嵌合する状態（加圧状態）を示す説明図である。実施例２のキャップ式筆記具を示す縦断面図である。図４におけるキャップを取り外した状態を示す縦断面図である。軸筒後端部にキャップを嵌合する状態（加圧状態）を示す説明図である。

本発明は、第一に、前記加圧機構が、前記キャップを軸筒後端部に嵌合を開始することによって、前記軸筒後端部内とキャップ内との空間を、前記軸筒後端部に設けた前記軸筒の内外を連通する連通孔を介して連通、且つ前記軸筒後端部内とキャップ内の空間を密閉し、前記軸筒後端部内とキャップ内の空間の密閉を維持した状態で、前記キャップを前記軸筒の先端部方向に移動することで、筆記具用水性インキ組成物の後方の空間を圧縮し、前記筆記具用水性インキ組成物の後端に圧力を加えて、前記キャップと軸筒後端部との嵌合を終了するとともに、前記筆記具用水性インキ組成物が、少なくとも、水、顔料、剪断減粘性付与剤を含有し、インキ粘度が、２０℃、剪断速度１．９２ｓｅｃ^−１において１０００ｍＰａ・ｓ〜５００００ｍＰａ・ｓ、前記キャップを取り外した状態の１ｍ当たりのインキ消費量が、ボール径をＸｍｍ、１ｍ当たりのインキ消費量をＹｍｇ、前記キャップを軸筒後端部に嵌合した状態の１ｍ当たりのインキ消費量をＺｍｇとしたとき、Ｙ＝２Ｘ〜５Ｘ、Ｙ＜Ｚ、Ｚ＝５Ｘ〜２０Ｘを満足することを特徴とするものである。

前記構成によれば、キャップを軸筒後端部に嵌合することよって、筆記具用水性インキ組成物の後端に圧力が加わり、キャップを取り外すと、筆記具用水性インキ組成物の後端は、外気と連通し、大気圧と同圧となる。そのため、キャップを軸筒後端部に嵌合しない、又は軸筒後端部からキャップを取り外した状態とでは、非加圧式（筆記具用水性インキ組成物の後端に圧力が加わっていない）の筆記具として使用可能となる。

さらに、インキ粘度が、２０℃、剪断速度１．９２ｓｅｃ^−１において１０００ｍＰａ・ｓ〜５００００ｍＰａ・ｓ、前記キャップを取り外した状態の１ｍ当たりのインキ消費量が、ボール径をＸｍｍ、１ｍ当たりのインキ消費量をＹｍｇ、前記キャップを軸筒後端部に嵌合した状態の１ｍ当たりのインキ消費量をＺｍｇとしたとき、Ｙ＝２Ｘ〜５Ｘ、Ｙ＜Ｚ、Ｚ＝５Ｘ〜２０Ｘを満足することで、非加圧状態では、紙面への筆記を良好とし、加圧状態では、非浸透面への筆記を良好とした、２タイプの筆記性に優れた筆記具とすることが可能となる。さらに、非浸透面へ筆跡乾燥性を考慮すれば、前記キャップ本体の軸筒後端部への装着後の１ｍ当たりのインキ消費量は、Ｚ＝５Ｘ〜１０Ｘとすることが好ましい。但し、Ｙ＝Ｚであると、非浸透面への筆記性が低下する。これは、消費量が増大しない場合には、筆記具用水性インキ組成物の後端に加わった圧力が、インキ流出に影響しないためであり、非浸透面への書き出しへのサポートを受けられず、結果として非浸透面への筆記性が低下するためである。また、加圧状態でのインキ消費量は、非加圧状態でのインキ消費量の２倍〜５倍とすることが好ましい。

また、筆記具用水性インキ組成物の粘度については、筆記具用水性インキ組成物の顔料の沈降抑制効果及び加圧なしでの筆記性を考慮すると、２０℃、剪断速度１．９２ｓｅｃ^−１において、１０００〜５００００ｍＰａ・ｓとし、より好ましくは、２０００ｍＰａ・ｓ〜２００００ｍＰａ・ｓである。

尚、前記軸筒は、ボールペン用レフィルの形態として、前記レフィルを軸筒内に収容するものでもよいし、先端部にチップを装着した軸筒自体をインキ収容筒として、前記軸筒内に直接インキを充填してもよい。また、前記軸筒やインキ収容筒としては、透明、着色透明、或いは半透明の成形体を用いることにより、インキ色やインキ残量等を確認できるので好ましい。

具体的には、前記筆記具用水性インキ組成物を収容する軸筒又はインキ収容筒は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂からなる成形体が、インキの低蒸発性、生産性の面で好適に用いられ、キャップとの嵌合性を考慮すると、ポリプロピレンが最も好ましい。また、筆記先端部は、前記軸筒に直接連結する他、接続部材を介して前記軸筒と筆記先端部を連結してもよいし、軸筒内に配設したインキ収容筒の先端部に直接連結する他、接続部材を介して前記インキ収容筒と筆記先端部を連結して具備してもよい。

また、軸筒後端部にキャップを嵌合し、筆記具用水性インキ組成物の後端に圧力を加える場合には、その圧力は、大気圧を１０００ｈＰａとした場合、１０００ｈＰａより高く、１２００ｈＰａ以下の範囲が好ましく、更に、１０００〜１１００ｈＰａの範囲とすることが好まし。この圧力が１０００ｈＰａ以下の場合は、インキ流出量が増加せず、非浸透面への筆記性能が低下する。また、１２００ｈＰａを超える場合、圧力が高すぎてインキの吹き出しや、流量が不安定になったり、ボールの動きも制限されることにより、書き味が重くなったりしてしまうことがある。

また、筆記具用水性インキ組成物には、顔料を含有する。着色剤としては、特に限定されないが、顔料については、無機、有機、加工顔料などが挙げられるが、具体的にはカーボンブラック、アニリンブラック、群青、黄鉛、酸化チタン、酸化鉄、フタロシアニン系、アゾ系、キナクリドン系、キノフタロン系、スレン系、トリフェニルメタン系、ペリノン系、ペリレン系、ギオキサジン系、アルミニウム粉顔料、パール顔料、可逆熱変色性顔料、蛍光顔料、蓄光顔料、熱変色性顔料、補色顔料等が挙げられる。これらの顔料は、単独又は２種以上組み合わせて使用してもかまわない。含有量は、インキ組成物全量に対し、０．１〜２０．０質量％が好ましい。

この中でも、アルミニウム粉顔料等の光輝性顔料や酸化チタン等の隠蔽性顔料を用いる場合は、比重が高いために顔料が沈降しやすいため、本願発明は特に効果的である。尚、光輝性顔料や酸化チタン等の隠蔽性顔料を用いる場合には、内包物を有するマイクロカプセル粒子を特定の配合比率で添加することで、潤滑性能を長期間に亘って発現できるため、長距離の筆記に対して輝度や隠蔽性の高い均一な筆跡を長期的に安定形成できるため好ましい。

前記光輝性顔料としては、筆跡状態で光を反射させる光輝性を発揮する板状等の顔料であれば良く、特にパール顔料、アルミニウム粉顔料、金属または金属酸化物コーティングガラスフレーク、アルミコーティングポリエステルフィルム等を挙げることができる。これらは一種以上を選択してインキ中に配合される。

具体的に、前記パール顔料には魚鱗箔のような天然品と、天然マイカ、合成マイカ、シリカ等の表面を金属酸化物で被膜した合成品とがあり、一般的には後者が多く用いられる。パール顔料は、マイカ表面に被覆させた金属酸化物の種類やコーティング膜厚によって様々な色調を示すものである。市販されているパール顔料としては、例えば、イリオジン１００（粒子径１０〜６０μｍ、銀色）、イリオジン１１１（粒子径１〜１５μｍ、銀色）、イリオジン１５１（粒子径１〜１１０μｍ、銀色）、イリオジン１５３（粒子径２０〜１００μｍ、銀色）、イリオジン２０１（粒子径５〜２５μｍ、金色）、イリオジン２１７（粒子径１０〜６０μｍ、赤銅色）、イリオジン２８９（粒子径１０〜１２５μｍ、青色）、イリオジン３０２（粒子径５〜２５μｍ、金色）、イリオジン５０４（粒子径１０〜６０μｍ、ワインレッド色）、イリオジン５３０（粒子径１０〜１２５μｍ、銅色）〔以上、メルクジャパン（株）製〕、アルティミカＳＢ−１００（粒子径５〜３０μｍ、銀色）〔以上、トピー工業（株）製〕等がある。更に、コレステリック液晶型光輝性顔料と称されるＨＥＬＩＣＯＮＥＨＣＳ（２４μｍ）、ＨＥＬＩＣＯＮＥＨＣＸＳ（１８μｍ）〔以上、ワッカーケミー社製〕等がある。

前記アルミニウム粉顔料は、アルミニウム片を高級脂肪酸やミネラルスピリットなどの石油系溶剤とともにボールミルで粉砕、研磨することで、非常に薄い鱗片上のアルミニウム微粒子のペーストとして得られるものを使用するのが一般的である。市販されているアルミニウム粉顔料としては、フレンドカラーＦ−７００シリーズ（平均粒子径１１μｍ）、Ｆ−５００シリーズ（平均粒子径１７μｍ）、Ｆ−３５０シリーズ（平均粒子径３０μｍ）、Ｆ−１００シリーズ（平均粒子径７４μｍ）〔以上、昭和アルミパウダー（株）製〕、アルミペーストＷＸＭ０６３０（平均粒子径７μｍ）、ＥＭＲＤ５６６０（平均粒子径１０μｍ）、ＷＪＣＵ７５Ｃ（平均粒子径１２μｍ）〔以上、東洋アルミニウム（株）製〕等がある。

前記金属コーティングガラスフレークは、ガラスフレークに無電解メッキ法によりガラス表面に銀、ニッケルを皮膜、金属酸化物コーティングガラスフレークは、ガラスフレークの表面に液相法により二酸化チタンを皮膜することで得られる。この酸化チタン膜の厚みを変えることで、銀、黄、赤、青、緑等の色が得られるものである。市販されている金属又は金属酸化物コーティングガラスフレークとしては、メタシャイン２０４０ＰＳ（平均粒子径４０μｍ）、２０２０ＰＳ（平均粒子径２５μｍ）、５０９０ＮＳ（平均粒子径９０μｍ）、５０９０ＲＣ（平均粒子径９０μｍ）〔以上、日本板硝子（株）製〕等がある。

前記アルミコーティングポリエステルフイルムは、ポリエステルフィルムの片面にアルミニウムを真空蒸着したのち、所望の色とする際に、両面に着色コーティングをしたのち細かく切断することで得られる。市販されているアルミコーティングポリエステルフイルムは、クリスタルカラーＸ−２０〔平均粒子径１００μｍ、ダイヤ工業（株）製〕、エルジーＳｉｌｖｅｒ５００（平均粒子径２８μｍ、銀色）、エルジーＧｏｌｄ５００（平均粒子径２８μｍ、金色）〔以上、尾池工業（株）製〕等がある。

これらの光輝性顔料は、所望の色相、光輝度に合わせて、一種又は二種以上を併用することができる。また、上記板状顔料の使用量は、インキ組成物全量に対して１．０〜２０重量％、好ましくは５．０〜１５重量％の範囲で使用される。また、本発明のインキに使用される光輝性顔料において、特に粒子径の制限はないが、使用するボールペンにおいて筆記できなかったり、筆記中に顔料が吐出溝（インキ流出孔）を閉塞させたりして、筆記できなくなる虞のない粒子径が選択される。

前記隠蔽性顔料としては、隠蔽性を発揮する顔料であれば良く、特に、隠蔽性のある酸化チタン、アルキレンビスメラミン誘導体、球状・偏平状等の各種形状のプラスチックピグメント（合成樹脂粒子顔料）など、各種の無機又は有機白色顔料等を挙げることができる。これらは一種以上を選択してインキ中に配合される。

前記酸化チタンとしては、ルチル型、アナターゼ型等の酸化チタンが使用でき、市販されている商品としては、サンダイスーパーホワイトＵ〔山陽色素（株）製〕、クロノスＫＡ−１０、ＫＡ−２０、ＫＲ−３１０、ＫＲ−３８０〔チタン工業（株）製〕、タイトーンＲ−３Ｌ、Ｒ−５Ｎ〔堺化学工業（株）製〕、タイピュアＲ−９００、Ｒ−９３１（デュポン社製）等が挙げられる。尚、前記酸化チタンは表面処理を施したものを用いてもよい。

前記顔料を光輝性顔料及び／又は隠蔽性顔料とすることで、非浸透面に、光輝性や隠蔽性のある筆跡を形成することができる新たな筆記具を提供することができ、経時的にも顔料の沈降を抑制しているため、長期間に亘って安定した筆跡を得ることができる。

また、顔料を分散安定するために、剪断減粘性付与剤を用いる。剪断減粘性付与剤としては、架橋型アクリル酸重合体、キサンタンガム、ウェランガム、サクシノグリカン、グアーガム、ローカストビーンガム、λ−カラギーナン、セルロース誘導体、ダイユータンガム等が挙げられ、これらを含有することで、インキ中で三次元網目構造を形成することで、顔料の分散を安定することが可能である。これらの剪断減粘性付与剤は、一種又は二種以上を併用して使用してもかまわない。

剪断減粘性付与剤の中でも、ドライアップ性能や分散安定性を考慮すれば、サクシノグリカンを用いることが好ましい。サクシノグリカンは、他の剪断減粘付与剤よりも、静止時のインキ粘度を高くし、筆記時のインキ粘度を低くすることが可能で、比較的少量で、粘度調整し易い。そのため、剪断減粘性付与剤の固形分量をより少なくできるため、ドライアップ性能には有利になりやすく、特に、顔料系インキではドライアップ性能が劣りやすいので、本発明では効果的である。サクシノグリカンとしては、メイポリ（三晶（株））等が例示できる。

前記剪断減粘性付与剤の含有量は、筆記具用水性インキ全量に対して、０．１質量％未満だと、顔料の沈降防止効果が得られにくく、３．０質量％を越えると、非浸透面への筆記性能が低下するため、０．１〜３．０質量％が好ましい。より考慮すれば、０．３〜１．０質量％が好ましい。

また、本発明のように、紙面のみならず非浸透面の筆記性能をより向上させるために、表面張力を低減し、インキを広がりやすくして、濡れ性を向上するために、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸塩の中から１種以上の界面活性剤を含有することが好ましい。

更に必要に応じて、水に相溶性のある従来汎用の水溶性有機溶剤を用いることができる。具体的には、エタノール、プロパノール、ブタノール、グリセリン、ソルビトール、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、チオジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、スルフォラン、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が挙げられる。
尚、前記水溶性有機溶剤は一種又は二種以上を併用して用いることができ、２〜６０重量％、好ましくは５〜３５重量％の範囲で用いられる。

更に、紙面への定着性や粘性を付与するために水溶性樹脂や樹脂エマルジョンを添加することもできる。前記水溶性樹脂としては、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、スチレンマレイン酸共重合物、セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、デキストリン等が挙げられる。前記樹脂エマルジョンとして、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、ポリエステル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂等が挙げられる。前記水溶性樹脂や樹脂エマルジョンは一種又は二種以上を併用することができ、インキ組成中１〜３０重量％の範囲で用いられる。

その他、必要に応じて、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、酢酸ソーダ等の無機塩類、水溶性のアミン化合物等の有機塩基性化合物等のｐＨ調整剤、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾール、サポニン等の防錆剤、石炭酸、１、２−ベンズチアゾリン３−オンのナトリウム塩、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸カリウム、パラオキシ安息香酸プロピル、２，３，５，６−テトラクロロ−４−（メチルスルフォニル）ピリジン等の防腐剤或いは防黴剤、尿素、ノニオン系界面活性剤、ソルビット、マンニット、ショ糖、ぶどう糖、還元デンプン加水分解物、ピロリン酸ナトリウム等の湿潤剤、消泡剤、ノニオン系の界面活性剤を使用してもよい。

更に、アスコルビン酸類、エリソルビン酸類、α−トコフェロール、カテキン類、合成ポリフェノール、コウジ酸、アルキルヒドロキシルアミン、オキシム誘導体、α−グルコシルルチン、α−リポ酸、ホスホン酸塩、ホスフィン酸塩、亜硫酸塩、スルホキシル酸塩、亜ジチオン酸塩、チオ硫酸塩、二酸化チオ尿素等を添加して化学的に気泡を除去することもできる。

また、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンのオリゴマー、Ｎ−ビニル−２−ピペリドンのオリゴマー、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、Ｎ−シクロヘキシル−２−ピロリドン、ε−カプロラクタム、Ｎ−ビニル−ε−カプロラクタムのオリゴマー等の増粘抑制剤を添加することで、出没式等、常時、ペン先が露出する形態での機能を高めることもできる。

更に、潤滑剤を使用することができ、例えば、金属石鹸、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル、エチレンオキサイド付加型カチオン活性剤、リン酸エステル系活性剤、β−アラニン型界面活性剤、Ｎ−アシルアミノ酸、Ｎ−アシルメチルタウリン、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾールやその塩やオリゴマー、３−アミノ−５−メルカプト−１，２，４−トリアゾール、チオカルバミン酸塩、ジメチルジチオカルバミン酸塩、α−リポ酸、Ｎ−アシル−Ｌ−グルタミン酸とＬ−リジンとの縮合物やその塩等が用いられる。

更に、筆記具用水性インキ組成物の後端部にはインキ逆流防止体（液栓）を配することもできる。前記インキ逆流防止体としては、液状または固体のいずれを用いることもでき、前記液状のインキ逆流防止体としては、ポリブテン、α−オレフィンオリゴマー、シリコーン油、精製鉱油等の不揮発性媒体が挙げられ、所望により前記媒体中にシリカ、珪酸アルミニウム、膨潤性雲母、脂肪酸アマイド等を添加することもできる。また、固体のインキ逆流防止体としては樹脂成形物が挙げられる。前記液状及び固体のインキ逆流防止体は併用することも可能である。

また、前記筆記先端部の構造は、従来汎用の機構が有効であり、ボールペンチップ構造が好適に適用できる。ボールペンチップとしては、金属製のパイプの先端近傍を外面より内方に押圧変形させたボール抱持部にボールを抱持してなるチップ、或いは、金属材料をドリル等による切削加工により形成したボール抱持部にボールを抱持してなるチップ、或いは、金属製のパイプや金属材料の切削加工により形成したチップに抱持するボールをコイルスプリングにより前方に付勢させたもの等を適用できる。

また、前記ボールは、超硬合金、ステンレス鋼、ルビー、セラミック等からなる汎用のものが適用でき、直径０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲のものが好適に用いられる。特に、ボール径が０．５ｍｍ以下の小径のものでは、筆記距離に対するボールの回転数が多く、非浸透面に筆記し難くなることから、本発明がより好適に作用する。

尚、前記筆記先端部におけるボールの前後の移動距離は、１０μｍ未満では加圧時においてもインキ消費量を多くし難く、１００μｍを超えるとインキ漏れが発生する恐れがあるため、１０μｍ〜１００μｍとすることが好ましく、さらに好ましくは、２０μｍ〜６０μｍである。

また、その他の構成によれば、前記キャップが、少なくとも開口端以外を閉鎖したキャップ本体を有し、前記キャップ本体の軸筒後端部への嵌合を開始すると、前記軸筒後端部と前記圧縮体とで、前記軸筒後端部とキャップ本体内の空間を密閉し、さらに前記キャップ本体を前記軸筒の先端部方向に移動することで、前記圧縮体が変形し、前記筆記具用水性インキ組成物の後方の軸筒内及び前記圧縮体の空間を圧縮し、前記筆記具用水性インキ組成物の後端に圧力を加えることで、繰り返しのキャップの着脱を行っても安定した加圧力を得ることができる。

これは、本発明のキャップ式筆記具は、前記キャップを軸筒後端部に嵌合することで、筆記具用水性インキ組成物の後端に圧力を加える加圧機構を具備してしれば、加圧構造は、特に限定されるものではないが、軸筒後端部の側壁と、キャップの内壁とで気密、加圧を行うと、繰り返しの着脱によって寸法変化が生じたり、移動時や落下時に軸筒後端部に傷が付いたり、汚れが付着したりすることがあり、気密性が低下し、結果的には加圧力も安定しない問題がある。そのため、前記したキャップ内に設けた圧縮対の変形によって、加圧力を加えることで、長期的にも安定した加圧力を得ることができるためである。

尚、前記圧縮体には、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂からなる成形体を用いることもできるが、ゴム又はエラストマー等の弾性体、具体的には、ブチルゴム、シリコーンゴムやスチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどを好適に用いることができる。

実施例１
図１から図３に示す実施例１のキャップ式筆記具１は、把持部にグリップ部材１２を装着した前軸２と、後軸３とを連結した軸筒本体内にボールペンレフィル７を配設した筆記具本体の前軸２と、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂）で射出成形にて形成した半透明のキャップ４とを、前軸２の側壁に形成した嵌合凸部と、キャップ４の内壁に形成した嵌合突部の乗り越し嵌合によって、着脱自在に装着して、キャップ式筆記具１を得ている。尚、ボールペンレフィル７のインキ収容筒８には、インキ配合１の筆記具用水性インキ組成物１２及びインキ逆流防止体１３を直詰に収容してある。

キャップ４は、キャップ本体５と、キャップ内に配設した、筆記先端部１１を密閉するシール部材６とからなり、キャップ本体５の側壁には、転がり防止用突起５Ａを一体に成形してある。

ボールペンレフィル７は、インキ収容筒８の先端に、φ０．５ｍｍのボールを回転自在に抱持したボールペンチップからなる筆記先端部１０を、チップホルダー９を介して装着してあり、インキ収容筒８の後端部には、内外を連通する空気孔１１Ａを設けた尾栓１１を装着し、内部には筆記具用水性インキ組成物１２と、インキ逆流防止体１３を直に収容してある。尚、図示はしてないが、ボールの後方には、ボールを常時、チップ先端の内壁に押圧するコイルスプリングを配設してある。

また、ボールペンレフィル７は、インキ収容筒８の後端部を、後軸３後端部内に圧入装着してあり、インキ収容筒８の後端部内の空間は、後軸３の後端部に設けた、内外を連通する連通孔３Ａによってのみ、外気と連通することができる。

筆記具本体の後軸３とキャップ４とを嵌合を終了すると、加圧機構が働き、筆記具用水性インキ組成物１２の後端に、インキ逆流防止体１３を介して圧力を加えることができる。具体的には、前記キャップ４を、キャップ本体５の開口端側から後軸３後端部の側壁３Ｂに進行すると、先ずキャップ本体５の内壁５Ａと前記後軸３の側壁３Ｂが当接する。この時、後軸３の後端部に設けた、内外を連通する連通孔３Ａを通じて、キャップ本体５内と後軸３、インキ収容筒８の後端部内とを連通、且つ前記後軸３内及びインキ収容筒８の後端部内とキャップ本体５内の空間を密閉する。さらに、キャップ４を進行（図３の矢印Ｆ方向）させると、キャップ本体５内、後軸３及びインキ収容筒８の後端部内の空間を圧縮して嵌合を終了する。その結果、筆記具用水性インキ組成物１２の後端に、インキ逆流防止体１３を介して圧力を加えることができるものである。尚、当該圧力は、１０５０ｈＰａであった。

次に筆記具用水性インキ組成物１２のインキ配合を示す。
インキ配合１
酸化チタン分散体２０．０質量部
樹脂粒子（球状樹脂粒子）２０．０質量部
水４６．４質量部
樹脂エマルジョン（アクリルエマルジョン）１０．０質量部
pH調整剤（トリエタノールアミン）１．０質量部
潤滑剤（リン酸エステル系界面活性剤）１．０質量部
防錆剤（ベンゾトリアゾール）１．０質量部
剪断減粘性付与剤（サクシノグリカン）０．６質量部

まず、酸化チタン、水、溶剤（グリセリン）、分散剤（界面活性剤）を適量採取し、分散機を使用し、充分に分散した後、遠心分離を行い、粗大分を除去して酸化チタン分散体を得る。その後、作製した酸化チタン分散体、水、溶剤（グリセリン）、樹脂エマルジョン（アクリルエマルジョン）、潤滑剤、pH調整剤、防錆剤をマグネットホットスターラーで加温撹拌等してベースインキを作成した。

その後、上記作製したベースインキを加温しながら、剪断減粘性付与剤を投入してホモジナイザー攪拌機を用いて均一な状態となるまで充分に混合攪拌した後、濾紙を用い濾過を行って、実施例１の筆記具用水性インキ組成物１２を得た。
尚、実施例１のインキ粘度は、ブルックフィールド社製ＤＶ−ＩＩ粘度計（CPE−４２ローター）を用いて、２０℃の環境下で、剪断速度１．９２ｓｅｃ^−１（sec^-1）にてインキ粘度を測定したところ、５０００ｍＰａ・ｓであった。

実施例２〜４
インキ配合を表１に示すように変更した以外は、実施例１のインキ配合１と同様な手順でインキ配合２〜４の筆記具用水性インキ組成物とした以外は、実施例１と同様にしてキャップ式筆記具を得ている。表１に、インキ配合および評価結果を示す。

比較例１〜３
筆記先端部を変更（図示せず）し、キャップを取り外した状態（非加圧状態）の１ｍ当たりのインキ消費量（Ｙｍｇ）が、１．０ｍｇ〜２．５ｍｇ（２Ｘ〜５Ｘ）の範囲外、前記キャップ本体を軸筒後端部に嵌合した後の１ｍ当たりのインキ消費量（Ｚｍｇ）が、２．５ｍｇ〜１０ｍｇ（５Ｘ〜２０Ｘ）の範囲外とした以外は、実施例１と同様な手順で比較例１〜３のキャップ式筆記具を得た。表２に実施例及び比較例の非加圧状態での１ｍ当たりのインキ消費量及び加圧状態での１ｍ当たりのインキ消費量を示す。

試験および評価
実施例１〜４及び比較例１〜３のキャップ式筆記具に対し、浸透面の筆記試験としては、筆記試験用紙としてＪＩＳＰ３２０１筆記用紙Ａを用い、非浸透面への筆記試験としては、市販の透明アクリル板を用いて紙面を行い、手書筆記を行い以下の評価を行った。尚、キャップを取り外した状態（非加圧）での１ｍ当たりのインキ消費量及び軸筒後端部にキャップを嵌合した状態（加圧）での１ｍ当たりのインキ消費量は、温度２０℃、湿度６５％ＲＴの環境下、荷重１００ｇｆ、筆記角度７０°、４ｍ／ｍｉｎの走行試験機にて筆記試験を行い、０〜１ｍのインキ消費量を１０回測定し、最大値、最小値を除く平均値を１ｍ当たり消費量としたものである。

紙面に対する筆記試験：キャップを取り外した非加圧状態で、紙面に筆記した筆跡を観察した。
筆跡にカスレが出ないもの・・・◎
筆跡にカスレが出るが、実用上問題ないもの・・・○
筆跡にカスレがひどく出て、実用性に乏しいもの・・・×

非浸透面に対する筆記試験：軸筒後端部にキャップを嵌合した加圧状態で、透明アクリル板面上に筆記した筆跡を観察した。
筆跡にカスレが出ないもの・・・◎
筆跡にカスレが出るが、実用上問題ないもの・・・○
筆跡にカスレがひどく出て、実用性に乏しいもの・・・×

実施例１〜４では、紙面に対する筆記試験、非浸透面に対する筆記試験ともに良好もしくは、実用上問題のないレベルの性能が得られた。

比較例１では、キャップの軸筒後端部への装着前の１ｍ当たりのインキ消費量Ｙが、０．６５ｍｇであり、Ｙ＜２Ｘであったため、紙面（浸透面）への筆記性悪く、筆跡のカスレ等の筆跡が悪化する結果となった。比較例３では、キャップの軸筒後端部への装着前の１ｍ当たりのインキ消費量Ｙが、５．２ｍｇであり、Ｙ＞５Ｘであったため、滲み等、筆跡が悪化する結果となった。

比較例１、２では、キャップを軸筒後端部に嵌合した加圧状態での１ｍ当たりのインキ消費量Ｚが、Ｚ＜５Ｘであったため、非浸透面（透明アクリル板）において、カスレ等の筆跡が悪化し、実用上問題ない筆記ができない結果となった。また、比較例３では、キャップを軸筒後端部に嵌合した加圧状態での１ｍ当たりのインキ消費量が、Ｚ＞２０Ｘを超えたため、筆跡乾燥性が悪く、筆記先端部からインキ漏れも発生してしまった。

実施例５
図４から図６に示す実施例５のキャップ式筆記具２１は、キャップ２４を、キャップ本体２５と、キャップ本体２５内に、前記筆記先端部１０を覆う圧縮体２６を配設し、後軸２３にキャップ２４を嵌合した時の加圧機構を変更した以外は、実施例１と同様にしてキャップ式筆記具２１を得ている。具体的には、キャップ本体２５の開口端側から後軸２３の後端部に進行すると、先ずキャップ２４内に配設した圧縮体２６の後端部が、前記後軸２３の底壁２３Ｂに当接する。この時、後軸２３の後端部に設けた、内外を連通する連通孔２３Ａ、ボールペンレフィル７の尾栓１１の空気孔１１Ａを通じて、キャップ本体２５内と後軸２３及びインキ収容筒８の後端部内とを連通、且つ前記後軸２３、インキ収容筒８の後端部内と圧縮体２６内の空間を密閉する。さらに、キャップ本体２５を進行（図６の矢印Ｇ方向）させると、蛇腹状の圧縮体２６が圧縮し、圧縮体２６内及びインキ収容筒８の後端部内の空間を圧縮する。さらに、キャップ本体２５の開口端が後軸２３後端部に設けた段部２３Ｃに当接して嵌合を終了する。その結果、筆記具用水性インキ組成物１２の後端に、インキ逆流防止体１３を介して圧力を加えることができる加圧機構としたものである。尚、当該圧力は、１１００ｈＰａであった。

実施例５では、便宜上、蛇腹状の圧縮体の圧縮により、筆記具用水性インキ組成物の後端に、インキ逆流防止体を介して圧力を加える加圧機構としているが、軸筒後端部にキャップを嵌合することで、圧縮体が圧縮によって加圧する構造であれば形状は特に限定されるものではない。但し、繰り返しの使用や、軸筒後端部の側壁の損傷等による気密性の低下を鑑みると、キャップ内に配設した圧縮体による加圧機構とすることが好ましい。

また、キャップと、前軸又は後軸との嵌合方法は、着脱自在に装着してあれば、ネジ嵌合、凹凸嵌合、乗り越し嵌合等、特に限定されるものではないが、凹凸嵌合や乗り越し嵌合の場合は、嵌合時に気密性が低下する恐れがあるため、キャップ４の後軸との嵌合方法は、圧入嵌合とすることが好ましい。

また、本実施例では、便宜上、前軸と後軸とで軸筒本体を形成しているが、一体に形成してあってもよい。また、前軸２と後軸３の装着方法は、ネジ嵌合、凹凸嵌合、乗り越し嵌合等、特に限定されるものではないが、後軸にキャップを嵌合した後、後軸内及びキャップ内を密閉するため、前軸と後軸との装着部から圧力低下を生じないようにすることが重要となる。筆記先端部も同様に、前軸と筆記先端部との隙間から圧力低下を生じないように、圧入や接着などにより気密性を維持して具備することが重要である。

本発明のキャップ式筆記具は、浸透面及び非浸透面に筆記可能であるため、筆記具として広く利用可能である。

１キャップ式筆記具
２前軸
３後軸
３Ａ連通孔
３Ｂ側壁
４キャップ
５キャップ本体
６シール部材
７ボールペンレフィル
８インキ収容筒
９チップホルダー
１０筆記先端部
１１尾栓
１１Ａ空気孔
１２筆記具用水性インキ組成物
１３インキ逆流防止体
１４、２７グリップ
２１筆記具用キャップ
２２前軸
２３後軸
２３Ａ連通孔
２３Ｂ底壁
２３Ｃ段部
２４キャップ
２５キャップ本体
２６圧縮体

Claims

軸筒の先端部にボールペンチップを具備し、前記軸筒内に、筆記具用水性インキ組成物を収容し、前記軸筒の前端部及び後端部にキャップを着脱自在に嵌合、且つ前記キャップを軸筒後端部に嵌合することで、前記筆記具用水性インキ組成物の後端に圧力を加える加圧機構を具備してなるキャップ式筆記具であって、前記加圧機構が、前記キャップを軸筒後端部に嵌合を開始することによって、前記軸筒後端部内とキャップ内との空間を、前記軸筒後端部に設けた前記軸筒の内外を連通する連通孔を介して連通、且つ前記軸筒後端部内とキャップ内の空間を密閉し、前記軸筒後端部内とキャップ内の空間の密閉を維持した状態で、前記キャップを前記軸筒の先端部方向に移動することで、筆記具用水性インキ組成物の後方の空間を圧縮し、前記筆記具用水性インキ組成物の後端に圧力を加えて、前記キャップと軸筒後端部との嵌合を終了するとともに、前記筆記具用水性インキ組成物が、少なくとも、水、顔料、剪断減粘性付与剤を含有し、インキ粘度が、２０℃、剪断速度１．９２ｓｅｃ^−１において１０００ｍＰａ・ｓ〜５００００ｍＰａ・ｓ、前記キャップを取り外した状態の１ｍ当たりのインキ消費量が、ボール径をＸｍｍ、１ｍ当たりのインキ消費量をＹｍｇ、前記キャップを軸筒後端部に嵌合した状態の１ｍ当たりのインキ消費量をＺｍｇとしたとき、Ｙ＝２Ｘ〜５Ｘ、Ｙ＜Ｚ、Ｚ＝５Ｘ〜２０Ｘを満足することを特徴とするキャップ式筆記具。
前記顔料が、光輝性顔料及び／又は隠蔽性顔料であることを特徴とする請求項１に記載のキャップ式筆記具。
前記筆記具用水性インキ組成物の後端に加える圧力は、大気圧を１０００ｈＰａとした場合、１０００ｈＰａより高く、１２００ｈＰａ以下としたことを特徴とする請求項１または２に記載のキャップ式筆記具。
前記キャップが、少なくとも開口端以外を閉鎖したキャップ本体と圧縮体とを有し、前記キャップ本体と軸筒後端部との嵌合を開始すると、前記軸筒後端部と前記圧縮体とで、前記軸筒後端部とキャップ本体内の空間を密閉し、さらに前記キャップ本体を前記軸筒の先端部方向に移動することで、前記圧縮体が変形し、前記筆記具用水性インキ組成物の後方の軸筒内及び前記圧縮体の空間を圧縮し、前記筆記具用水性インキ組成物の後端に圧力を加えることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載のキャップ式筆記具。