JP7441655B2

JP7441655B2 - 塗布具

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Publication number: JP7441655B2
Application number: JP2020008440A
Authority: JP
Inventors: 徹中島
Original assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2024-03-01
Anticipated expiration: 2040-01-22
Also published as: US20210221162A1; US11318777B2; JP2021115707A; EP3854603A1

Description

本発明はインクタンク内の塗布液を塗布部に供給する塗布具に関する。

インクタンク内の塗布液が減少するとインクタンク内が負圧になり液流出がしにくくなるため、空気置換が必要である。

特許文献１の筆記具では、直液式筆記具において、インク吸蔵体の後方の隔壁から長い連通管（流通孔）をインクタンク内に延在させて、短い連通管（流通孔）からインクを塗布部に供給し、長い連通管で空気置換をするようにし、液の吹き出しを防止したものが開示されている。

しかしながら、この筆記具では、長い連通管をインクタンク内に設置する必要があるためインクタンクや軸筒が大きくなる可能性があった。

また、特許文献２～５では、ペン先押圧式のバルブ機構を設けた塗布具が開示されている。これらは前方からの押圧によってバルブ機構を開いて塗布液を流通させる構成となっている。

しかしながら、特に、筆記部を筆穂とした場合、筆穂は腰が弱いので前方からの押圧でバルブ機構が作動しにくく、これらの塗布具は、筆穂に適用するのに不向きなものであった。

柔軟な塗布部を装着した塗布具において、インクタンクの大きさが大きくならないように特許文献１のような長い連通管を用いた塗布具や、特許文献２～５の塗布部を押圧して開弁するバルブ機構を用いた塗布具ではなく、インクタンクの内圧を高めて開弁するバルブ機構を用いた塗布具が考えられた。

例えば、径方向に押圧して変形可能なブロー容器を用い、このバルブ機構は、インクタンクを押圧して撓ませてタンク内圧を外気圧よりも高めて、バルブ機構が開弁してインクが排出されるものを考えた。この塗布具では、インクタンクを撓ませることによって内圧を高めて、インクを排出できるので、インクタンクを大型化せず、柔軟な塗布部も使用できる。

特開２００８－１８３８９６号公報特開２００５－３４３０９７号公報特開２００１－６３２７６号公報特開２００１－８０２７８号公報特開２００４－１３６５３８号公報

しかしながら、インクタンクの内圧を高めて開弁するバルブ機構を用いた塗布具では、内圧を高めて塗布液を吐出した後は、インクタンクの押圧力を解除するなどして内圧を下げると、タンク内圧が負圧になるが、この場合、バルブ機構が作動せず、空気置換ができないという問題点がある。例えばインクタンクを変形させて内圧を高める塗布具では、吐出後に空気置換ができず、インクタンクが撓んだままで元の形状に復帰ができない不具合があった。

本発明は、上述の課題に鑑みて、インクタンクの内圧を高めて開弁するバルブ機構を設けた塗布具であっても、塗布液の吐出後に空気置換ができる塗布具を提供するものである。

本発明は、塗布液タンクと塗布部とを連通するバルブ機構を設けた塗布具であって、
前記バルブ機構内には、少なくとも弁棒と弁棒を収容する弁容器とを備え、
前記弁棒と弁容器との隙間から塗布液が流通可能となり、
前記弁棒には、空気置換孔が形成され、
前記空気置換孔は、前記塗布液タンク側が塗布部側よりも負圧・正圧になった際に開・閉する開閉部材によって開閉可能とされていることを特徴とする塗布具である。

本発明の塗布具によれば、バルブ機構によって前記弁棒と弁容器との隙間から塗布液が流通可能となり、前記弁棒には、空気置換孔が形成され、前記空気置換孔は、前記塗布液タンク側が塗布部側よりも負圧・正圧になった際に開・閉する開閉部材によって開閉可能とされているので、塗布液の流出後に塗布液タンクが負圧になった際に開閉部材が開いて空気置換させることから、塗布液流出後に塗布液タンク内を負圧のままの状態になることを確実に解消できる。したがって、塗布具の使用時に、塗布液の流出操作において、塗布液タンクが負圧のままの状態にならないで流出の不良等の不具合を解消できるという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施形態に係る塗布具の全体説明図であって、（ａ）が外観図、（ｂ）が（ａ）のＢ－Ｂ線に沿う縦断面図、（ｃ）が（ｂ）から周方向に９０°回転させた状態の縦断面図である。図１の塗布具において、軸筒を押圧して弁棒が前進した際の状態説明図であって、（ａ）が外観図、（ｂ）が（ａ）のＢ－Ｂ線に沿う縦断面図、（ｃ）が（ｂ）から周方向に９０°回転させた状態の縦断面図である。図１の塗布具において、軸筒の押圧を解除して弁棒が後退した際に空気置換孔の開閉部材が開弁した状態説明図であって、（ａ）が外観図、（ｂ）が（ａ）のＢ－Ｂ線に沿う縦断面図、（ｃ）が（ｂ）から周方向に９０°回転させた状態の縦断面図である。図１の塗布具において、塗布液の吸蔵体（スポンジ）を収容する吸蔵体受け部材の部品図であって、（ａ）が前方からの斜視図、（ｂ）が前方からの視図、（ｃ）が外観図、（ｄ）が（ｂ）のＤ－Ｄ線に沿う縦断面図、(ｅ）が（ｃ）のＥ－Ｅ線に沿う縦断面図、（ｆ）が後方からの斜視図、（ｇ）が後方からの視図である。図１の塗布具において、弁棒及び開閉部材の部分組立図であって、（ａ）が前方からの斜視図、（ｂ）が後方からの斜視図、（ｃ）が外観図、（ｄ）が（ｅ）のＤ－Ｄ線に沿う縦断面図、(ｅ）が（ｃ）からの周方向に９０°回転させた状態の外観図、（ｆ）が（ｃ）のＦ－Ｆ線に沿う縦断面図、（ｇ）が開閉部材の開弁状態の前方からの斜視図、（ｈ）が開閉部材の開弁状態の後方からの斜視図である。実施形態に係る塗布具において、第１変形例に係る弁棒及び開閉部材の部分組立図であって、（ａ）が前方からの斜視図、（ｂ）が後方からの斜視図、（ｃ）が外観図、（ｄ）が（ｃ）のＤ－Ｄ線に沿う縦断面図、(ｅ）が（ｃ）からの周方向に９０°回転させた状態の縦断面図である。実施形態における塗布具において、第２変形例に係る弁棒及び開閉部材の部分組立図であって、（ａ）が開閉部材の装着された弁棒の外観図、（ｂ）が開閉部材の詳細断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１～図３は実施形態に係る塗布具の全体説明図、図４～図５が部品図、図６～図７は部品の各変形例を示す。

図１に示すように、塗布具は、塗布液タンク１０と塗布部１２とを連通するバルブ機構１４を設けた塗布具である。
バルブ機構１４は、弁棒１６と弁棒１６を収容する弁容器１８とを備え、バルブ機構１４は、塗布液タンク１０の内圧が外部よりも正圧になった際に弁棒１６と弁容器１８との隙間から塗布液が流通可能となっている。

弁棒１６は、空気置換孔２０が形成され、空気置換孔２０は、塗布液タンク１０側が塗布部１２側よりも負圧・正圧になった際に開・閉する開閉部材２２によって開閉可能とされている。
弁棒１６の空気置換孔２０は、軸方向に沿って形成されている。

開閉部材２２は、空気置換孔２０における塗布液タンク１０側の開口２０ａに配置されたものである。開閉部材２２は。塗布液タンク１０の内圧が負圧になった際に、開口２０ａが開き空気を流通させて空気置換し、一方、その内圧が正圧になった際に、閉じて塗布液が空気置換孔２０内に流れ込ないようにさせる逆止弁の機能を有する。

以下、各部を詳細に説明する。
〔塗布部１２〕
塗布部１２は先細い筆状を呈し、繊維を束ねたものである。塗布部は、繊維や多孔質樹脂体等の人工物を先細く成形したものの他、天然物の繊維を束ねたものとしてもよい。例えば材質としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を用いることができる。

塗布部１２の後端部は、熱溶着等によって束ねて固定されており、拡径したフランジ１２ａが形成される。

〔塗布液タンク１０〕
塗布液タンク１０は、塗布具の中央部から後部で外周壁と一体の軸筒とされたものであり、塗布液タンク１０が、軸筒の径方向への変形によって塗布液を流出させる操作部の機能を備えたものである。

塗布液タンク１０の前端部１０ａは、本体１０ｂよりも細径になっており、先軸２４の後部が外嵌されており、本体１０ｂが可撓性のある容器である。

具体的には、ブロー成形された樹脂製容器であって、手指によって径方向に押圧すると弾性変形して内圧が高まる機能を奏するような肉厚に設定された、可撓性を有した容器である。塗布液タンク１０は、使用者が手に持って塗布操作をする軸筒となっており、塗布液の供給が必要な場合は、手指にて径方向に押圧して変形させ内容積を減らすことによって内圧を高めことが可能な容器である。

塗布液タンク１０は、例えば材質としては、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、塩化ビニル、ＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合樹脂）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合合成樹脂）のような樹脂材料や、ステンレス、鉄、真鍮、銅、アルミなどの金属材料を適宜使用し、ブロー成形、真空成形、射出成形などの樹脂成形法や、切削加工、絞り成形、プレス成形などの金属加工法のひとつ、もしくは複数を組み合わせて形成したもの、樹脂フィルムや金属箔などの薄膜材料を接着、溶着、縫合などにより密閉袋状にしたものなどを用いることができる。

〔先軸２４〕
先軸２４は、前部がテーパー状に先細く形成された概略管状に中空（装着孔２４ａ）に形成され、塗布部１２をその前部が露出するようにして内装している。

先軸２４の内部の装着孔２４ａには、前方より後方の内径が大きくなる前・後の段部２４ｂ・２４ｃが形成される。

塗布部１２の後端部で拡径したフランジ１２ａは、先軸２４内の前の段部２４ｂに係止して抜け止められる。装着孔２４ａ内には、フランジ１２ａの後面に、塗布液の吸蔵体２６を収容する吸蔵体受け部材２８が装着される。吸蔵体２６の軸芯には塗布液誘導体３０が前後方向に貫いており、この塗布液誘導体３０の前部は塗布部１２の後部内に挿通し、一方。塗布液誘導体３０の後部は、吸蔵体受け部材２８の内側筒部２８ａに装着して支持されている。

〔吸蔵体受け部材２８〕
吸蔵体受け部材２８の外周には、フランジ２８ｂが拡径し，フランジ２８ｂの前面が先軸２４の後の段部２４ｃに当接し、一方、フランジ２８ｂの後面がバルブ機構１４の弁容器１８のフランジ状の前端部１８ａに当接して、先軸２４及び弁容器１８によって挟み付けられて、先軸内に固定される。

吸蔵体受け部材２８は、図４に示すように、概略筒状であって、外周部は、前部よりも中央部のフランジ２８ｂが拡径し、フランジ２８ｂよりも後部外周が前部よりも小径になっている。吸蔵体受け部材２８の内周部には、内側筒部２８ａの外径方向に対で延びる梁部２８ｃが一体に形成されて、内側筒部２８ａが固定・支持されている。内側筒部２８ａ及び梁部２８ｃの前端面が面一である。前端面が吸蔵体２６（図１参照）後端面の受け面となる。

したがって、吸蔵体受け部材２８内に収容された状態の吸蔵体２６（図１参照）の外周面は、吸蔵体受け部材２８の内周面に接し、かつ、同吸蔵体２６の後端面が内側筒部２８ａ及び梁部２８ｃの前端面に当接・支持される。

また、空気置換に関して、内側筒部２８ａに塗布液誘導体３０（図１参照）が嵌装され、装着された状態では、梁部２８ｃ、２８ｃとの間が塗布液の流通孔及び空気置換通路となる。吸蔵体受け部材２８のフランジ２８ｂの前方の外周面に凹所が環状に形成され、これにより先軸２４に嵌着・固定される。また、フランジ２８ｂの後方の外周面に凸部が環状に形成され、これにより、弁容器１８に嵌着・固定される。

また、吸蔵体２６としてはいわゆるスポンジ材質としては、天然繊維、合成樹脂繊維などの繊維束、フェルト等の繊維束を加工した繊維束体、または、硬質スポンジ、樹脂粒子焼結体等からなる樹脂粒子多孔体などから構成されたものを用いることができる。塗布液誘導体３０は天然繊維、獣毛繊維、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリフェニレン系樹脂などの１種又は２種以上の組み合わせからなる繊維束、フェルト等の繊維束を加工したもの、また、硬質スポンジ、樹脂粒子焼結体等からなる樹脂粒子多孔体、スライバー芯等の連続気孔（流路）などを用いることができ、吸蔵体２６の毛管力よりも塗布液誘導体３０の毛管力の方が高く構成される。

〔バルブ機構１４〕
図１に示すように、バルブ機構１４内には、弁棒１６と、弁棒１６を収容する弁容器１８と、弁容器に対して弁棒を後方に付勢するスプリング３２とを備える。

弁容器１８は、フランジ状の前端部１８ａが吸蔵体受け部材２８のフランジ２８ｂの後面に当たった状態で、前端部１８ａとフランジ２８ｂが、先軸２４の後の段部２４ｃと塗布液タンク１０の前端部１０ａとの間に挟み付けられて固定される。

弁容器１８は、前部よりも後部が段部１８ｂを介して小径の筒状であって後端が閉じた概略筒状体であって、後部の側面壁に塗布液の流通孔１８ｃが形成されている。

弁棒１６は内部に空気置換孔２０の形成された概略管状の棒状体であり、外周面に後ろ向き傾斜面（後方で細くなるテーパー面）のある環状凸部１６ａが形成されている。

環状凸部１６ａの前面部と吸蔵体受け部材２８（の梁部２８ｃの後面）との間には、コイル状の樹脂性や金属製のスプリング３２が介装されていて、スプリング３２によって、弁棒１６が後方に付勢される。この付勢力によって環状凸部１６ａの後ろ向き斜面と段部１８ｂ前側内面との接触力が保持される。

図５に示すように、弁棒１６は、前端部が細径で中央部の外周面に環状凸部１６ａが突出形成される。後端部には、空機置換孔２０の開口２０ａを開閉する開閉部材２２が装着される。実施形態の弁棒１６の後端部の装着構造１６ｂは、外周面を取り囲む周溝とこの周溝から後端面に延びる縦溝とで構成される。

〔開閉部材２２〕
開閉部材２２は、図５に示すように、円盤状の弁部２２ａと、弁部２２ａから離れた輪状部２２ｂと、弁部２２ａと輪状部２２ｂとを前後方向に繋ぐ連続部２２ｃとが一体にゴム状弾性体によって形成されたものである。開閉部材２２のゴム状弾性体は、例えばＮＢＲ、シリコンゴム、ＥＰＤＭ、フロロシリコンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、天然ゴム、クロロブレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴムや、スチレン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ウレタン系エラストマー等を用いることができる。

弁棒１６に開閉部材２２と装着した状態では、弁棒１６の空気置換孔２０の後端開口を弁部２２ａで塞ぎ、装着構造１６ｂの周溝内に輪状部２２ｂが嵌り、かつ、縦溝内に連続部２２ｃが嵌って、密着した状態となっている。

塗布液タンク１０（図１参照）の内圧が外気より低くなると空気置換孔２０の圧力が高くなるので、連続部２２ｃが弾性変形で伸びて、図５（ｇ）、（ｈ）に示すように、弁部２２ａが弁棒１６の後端面から浮いて隙間δが生じて開閉部材２２が開弁するので、空気置換孔２０を介して空気置換する。
弁棒１６と開閉部材２２は二色成形等により一体成形された部品でもよく、その場合、弁棒１６と開閉部材２２は非接着性のものが望ましい。
また、空気置換孔２０は軸方向でなく径方向に配置されていてもよく、複数の孔で形成されていてもよい。
さらに、タンク内に搭載するインクによっては撹拌可能な撹拌ボール等を入れてもよい。

実施形態に係る塗布具の作動を説明する。
〔塗布液タンク１０を押圧して変形させ加圧したとき〕
図２に示すように、塗布具の使用者が手指によって塗布液タンク１０に径方向の力（符号Ｆで示す）を加えると、塗布液タンク１０が弾性変形して、内容積が減るので内圧が外気よりも高まる。その圧力差によって、バルブ機構１４の弁棒１６を前方に移動させようとする力が発生する。その力がスプリング３２の付勢力よりも勝ったときに弁棒１６が前方に移動し、弁棒１６の環状凸部１６ａが弁容器１８の段部１８ｂから離れて開弁する。

バルブ機構１４においては、開弁時に、流通孔１８ｃを通して、塗布液は、環状凸部１６ａと段部１８ｂとの隙間を通って、内側筒部２８ａ近辺に流通する（塗布液の流れを破線Ｅで示す）。その塗布液は、内側筒部２８ａ内の塗布液誘導体３０を介して塗布部１２に供給される。また、吸蔵体受け部材２８の梁部２８ｃ、２８ｃ間の間を通って吸蔵体２６の後面にも流通して吸蔵体２６に一時貯留される。吸蔵体２６に一時貯留された塗布液は、弁棒１６の閉弁時にも塗布液誘導体３０を通して塗布部１２に塗布液が供給されるようにしている。塗布液が前方に流通し、タンクの内圧が開放されると、バルブ機構１４の弁棒１６がスプリング３２の付勢力より後方に移動して、弁棒１６の環状凸部１６ａが弁容器１８の段部１８ｂに当接して閉弁する。

〔塗布液タンク１０への押圧をやめて、変形が元に戻ろうとしたとき〕
図３に示すように、手指の力を緩めて塗布液タンク１０への加圧力を開放したとき、塗布液タンク１０における弾性変形が元の状態に復帰しようとして、内容積が増加しようとするので内圧が外気より低く負圧になる。その圧力差によって、塗布液タンク１０内の弁棒１６内にある空機置換孔２０と塗布液タンク１０との間に圧力差が生じる。この圧力差によって、図３、図５（ｇ）、（ｈ）に示すように、弁部２２ａが弁棒１６の後端面から浮いて隙間δが生じて開閉部材２２が開弁する。したがって、塗布液タンク１０は、空気置換孔２０を介して空気置換する。

実施形態によれば、バルブ機構１４によって弁棒１６と弁容器１８との隙間から塗布液が流通可能となると共に、弁棒１６には、空気置換孔２０が形成され、空気置換孔２０、塗布液タンク１０側が塗布部１２側よりも負圧・正圧になった際に開・閉する開閉部材２２によって開閉可能とされている。したがって、図３に示すように、塗布液の流出後に塗布液タンク１０が負圧になった際に開閉部材２２が開いて空気置換させることから、塗布液流出後に塗布液タンク１０内を負圧が解消され、負圧のままの状態になることを確実に解消できる。

したがって、塗布具の使用時に、塗布液の流出操作において、塗布液タンク１０が負圧のままの状態にならないことから、塗布液タンク１０が元の形状に戻り、再度塗布液タンク１０を変形させて良好に加圧できる。したがって、液流出の不良等の不具合を解消できる。

〔第１変形例に係る弁棒１６Ａ、開閉部材２２Ａ〕
開閉部材は実施形態に限定されず、図６に示す第１変形例に係る開閉部材２２Ａのように、空気置換孔２０の塗布液タンク１０側の開口２０ａの周囲を覆った帯状のゴム弾性材料で形成できる。図１～図３、図５と同様部分に同様の符号を付している。

図６では、弁棒１６Ａの後端部が閉鎖されていて、後部の側面に空気置換孔２０の開口２０ａが形成され、開閉部材２２Ａはその開口２０ａを覆って前後方向に長い帯状に形成されているものである。

図３に示すように、バルブ機構１４の閉弁状態において、塗布液タンク１０内の負圧によって、弁棒１６内の空機置換孔２０と塗布液タンク１０との間に圧力差が生じる。この圧力差によって、図６に示すように、開閉部材２２Ａと弁棒１６Ａの外側面との間に隙間ができて開閉部材２２Ａが開弁する。したがって、塗布液タンク１０は、空気置換孔２０を介して空気置換できる。

〔第２変形例に係る弁棒１６Ｂ、開閉部材２２Ｂ〕
また、図７に示す第２変形例に係る、弁棒１６Ｂ、開閉部材２２Ｂのように、チェックバルブ構造とすることができる。図１～図３に示す塗布具に弁棒１６、開閉部材２２に代えて装着するものであり、塗布具の全体構成は同様である。

弁棒１６Ｂは前端から後端にかけて貫通した空気置換孔２０を有し、側面に開口が形成されていないものである。弁棒１６Ｂの前端部１６Ｂａに開閉部材２２Ｂが装着されている。開閉部材２２Ｂは、椀状の本体部２２Ｂａの後端に細径の管状であって後方が絞り込まれて後方向きに漏斗状の弁部２２Ｂｂが形成されたものであって、ゴム弾性材料から形成されたものである。図３に示すような、バルブ機構１４の閉弁状態において、塗布液タンク１０内の負圧によって、弁棒１６前方の側と塗布液タンク１０との間に圧力差が生じる。この圧力差によって、図７に示す開閉部材２２Ｂは、弁部２２Ｂｂが開口して開閉部材２２Ｂが開弁し、空機置換孔２０を介して塗布液タンク１０（図３参照）側に空気置換する。したがって、塗布液タンク１０は、開閉部材２２Ｂを介して、空気置換孔２０を介して空気置換できる。

なお、塗布具は実施形態の他、塗布液タンクを外周から軸筒で覆い、ノック機構など操作部を備えて塗布液タンクの内圧を変化させる構造の塗布具としてもよい。

本発明の塗布具は、筆記具、化粧具、ペイント類など各種塗布具として利用することができる。特にペン先でポンプ動作がしにくい細いペン芯や柔らかいペン芯を用いた塗布具に対して好適である。

１０塗布液タンク
１２塗布部
１４バルブ機構
１６弁棒
１６Ａ弁棒（第１変形例）
１６Ｂ弁棒（第２変形例）
１６Ｂａ前端部
１６ａ環状凸部
１６ｂ装着構造
１８弁容器
２０空気置換孔
２０ａ開口
２２開閉部材
２２Ａ開閉部材（第１変形例）
２２Ｂ開閉部材（第２変形例）
２６吸蔵体
２８吸蔵体受け部材
３０塗布液誘導体
３２スプリング

Claims

塗布液タンクと塗布部とを連通するバルブ機構を設けた塗布具であって、
前記バルブ機構内には、少なくとも弁棒と弁棒を収容する弁容器と弁棒を閉弁方向に付勢するスプリングとを備え、
開弁時には、前記弁棒と弁容器との隙間から塗布液が流通可能となり、
前記弁棒には、空気置換孔が形成され、
前記空気置換孔は、前記塗布液タンク側が塗布部側よりも負圧・正圧になった際に開・閉する開閉部材によって開閉可能とされると共に、
前記塗布液タンクが弾性変形して前記塗布液タンクの内圧が外気より高まった際の圧力差によって、バルブ機構の弁棒を開弁方向に移動させようとする力がスプリングの付勢力よりも勝ったときに、弁棒が開弁方向に移動すると共に弁棒が弁容器から離れて開弁することを特徴とする塗布具。