JP7469176B2 - 液体吐出具 - Google Patents
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Description
例えば、筆記具では、特許文献1(特開2000-335173号公報)のように、インキ収容管の後方に加圧機構を設け、ノック体の押圧操作に連動させてインキタンク内のインキを加圧できる構造がある。この様な加圧機構を設けた筆記具では、ペン先からのインキの流出量を多くし、筆跡を太くあるいは濃くすることも可能である。
また、インキを収容してあるレフィル(液体収容管)の後方空間の空気に対してのみ、加圧機構による圧縮が行える構造であることから、レフィル内のインキ(液体)が未使用でレフィルの後方空間の空気量が少ない時の圧縮力に比べて、インキが減ってレフィルの後方空間の空気が多くなった時の圧縮力が小さくなるため、結果、レフィルの後方空間の空気量が少なく、空気が圧縮され易いボールペンの使用開始時にはインキが多く吐出され、インキが消費されレフィルの後方空間の空気が多くなり、空気が圧縮され難くなった時にはインキの吐出量が減少することになり、インキの残量に当該インキの吐出量が影響を受け易い構造である。
「1.筒状の吐出具本体と、前記吐出具本体の前方及び後方に着脱可能で一端が開口し他端が閉塞するキャップとを具備し、
前記吐出具本体の前方に設けた先端チップより該吐出具本体の内部に収容した液体を吐出させる液体吐出具であって、
前記吐出具本体の内方に、前記液体を収容する液体収容管を有し、
前記液体収容管の後方部に、該液体収容管に収容された液体の後方に位置する第一空間部を有し、
前記吐出具本体と前記液体収容管との間に、前記第一空間部と連通する第二空間部を有し、
前記吐出具本体が、該吐出具本体の外方と前記第二空間部とを連通させる孔部を有し、
前記キャップが、キャップ本体と軸心に沿った方向へ移動可能で且つ該キャップの外方より操作可能な操作部を設けた当接体とを有し、
前記キャップ本体が、天面に螺旋状の溝部を有し、前記当接体が、側面に前記螺旋状の溝部に係止される螺旋状の突部を有し、前記当接体の操作部を回動操作することにより、前記当接体が前後動する構造とし、
前記キャップを前記吐出具本体の後方に装着する際、前記キャップの当接体に前記吐出具本体の後端が当接するまで、前記キャップ本体の開口端側の内周面が該吐出具本体の外周面に摺接しながら前進することにより、
前記キャップ本体と該吐出具本体との間に、前記孔部を介して前記第二空間部と連通する気体収容部が形成され、前記第一空間部と前記第二空間部と前記気体収容部とで構成される密閉空間内の圧縮された空気を介して、前記液体収容管内の液体が加圧される構造の液体吐出具。
2.前記1項に記載の液体吐出具であり、
前記当接体が、本体と、前記キャップ本体の内周面を前後方向に摺動する摺動体とを備え、該摺動体に対し前記本体が回動可能に連結された構造の液体吐出具。」である。
反対に、当接体の操作部を操作して、当接体がキャップ本体の内方に進入する長さを短くすることで、キャップを吐出具本体の後方に装着する際、吐出具本体の後端がキャップの当接体に当接するまでの距離を長くした場合には、キャップ本体の開口端側の内周面が吐出具本体の外周面に摺接しながら前進する量が長くなり、液体収容管内の液体を強く加圧できる構造となる。前述と同様に、キャップを装着する際、吐出具本体の後端がキャップの当接体へ当接するまで装着すれば良いだけなので、使用者がキャップを装着する際の装着する距離を気にすることなく、液体を強く加圧することができる。
このように、本発明の液体吐出具は、キャップの外方より操作可能な操作部を操作することで、キャップを吐出具本体の後方に装着する際、吐出具本体の後端がキャップの当接体へ当接するまでの距離を変化させ、その結果、密閉空間内の空気が圧縮される量が変化して、液体収容管内の液体への加圧力を変化させることができる構造であり、予め操作部にて当接体がキャップ本体の内方に進入する長さを設定しておくことで、使用者がキャップを装着する際の装着する距離を気にすることなく、設定に応じた液体の加圧を一定して行うことが可能となる。
この場合、吐出具本体の材質は、吐出具本体全体又はその表面のみを、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ABS樹脂などの軟質樹脂で成形したり、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーなどで成形することができる。また、吐出具本体を薄い肉厚で形成することでも、キャップ本体の内周面で吐出具本体の少なくとも外周面を押圧して変形させることもできる。
また、キャップ本体の材質は、キャップの内周面で吐出具本体を軸径方向に変位させるために、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、AS樹脂などの硬質樹脂で成形するとよい。
この場合、摺動体を、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ABS樹脂などの軟質樹脂で成形したり、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーなどで成形することで、摺動体の外周面をキャップ本体の内周面より若干大きくし、摺動体の外周面をキャップ本体の内周面に当接させ僅かに圧縮変形させるとよい。なお、摺動体を外周面の摩擦抵抗が高いエラストマーで成形した場合でも、摺動体に対し本体が回動可能に連結されるので、キャップ本体の内周面に対し摺動体が回動されることなく前後動することができ、操作性が優れる。
また、熱変色材料を含有したマイクロカプセル顔料を着色剤として用いた熱変色性インキは、カプセル内に色材を含有することから、一般的に筆跡濃度を高くし難い傾向にあるが、本発明構造の液体吐出具を用いることで、加圧によるインキ流出量の増加で筆跡濃度を高くすることが可能となる。
尚、マイクロカプセル顔料を含有した熱変色性インキの筆跡濃度を高くする方法としては、着色剤となるマイクロカプセル顔料の量を多くする場合や、マイクロカプセル顔料の粒径を大きくする場合もあるが、前記マイクロカプセル顔料の量を多くした場合にはインキの粘度が高くなって流出し難くなり、前記マイクロカプセル顔料の粒径を大きくした場合には当該顔料がインキ流路を通り難くなり、インキの流出がし難くなる虞がある。しかしながらこの様なインキでも、本発明構造の液体吐出具は、インキを加圧することで強制的に当該インキを吐出させることができることから使用可能である。
また、液中に酸化チタンや光輝性顔料などの比重が比較的大きい固形分を含み、その固形分が液中で沈降しないように静置時の粘度を高くしたインキでも、本発明構造の液体吐出具は、前記マイクロカプセル顔料を含有した熱変色性インキと同様に、インキを加圧することで強制的に当該インキを吐出させることができる。
また、修正液や液体糊のように、乾燥した液体が先端チップに付着してしまうような場合でも、液体を加圧して吐出し易くすることができる。
この様に本発明の液体吐出具は様々な液体の吐出具として適した構造である。
本実施形態においては、ペン先がある方を前方と表現し、その反対側を後方と表現する。説明を分かり易くするために、図面中の同様の部材、同様の部分については同じ符号を付してある。
図1に示すように、本実施形態のボールペン1(液体吐出具)は、軸体2(吐出具本体)を、前軸3と該前軸3に螺合した後軸4とで構成してある。軸体2の内方には、ボールペンレフィル5を配設してあり、ボールペンレフィル5には、インキ6(液体)を収容してあり、インキ6の後方にはグリース状のインキ追従体7を収容してある。インキ追従体7は、インキ6の後方への流出を防止し、インキ6の減少に伴い前方へ移動する。
ボールペンレフィル5は、インキタンク5a(液体収容部)の前方に配したボールペンチップ5b(先端チップ)を、前軸3の前端開口3aから突出させており、前軸3の前方内面に形成された縮径部3bと後軸4の後方内面に形成されたリブ4aとで挟持され、軸体2に固定されている。
軸体2には、後軸4におけるインキタンク5aの後端部5cより10mm前方位置に中心がある直径1mmの丸孔状の孔部4dを設けてある。
インキタンク5aの後方部には、インキタンク5aに収容されたインキ6及びインキ追従体7の後方に位置する第一空間部K1を有し、軸体2とインキタンク5aとの間に、第一空間部K1と連通する第二空間部K2を有している。前記孔部4dは、第二空間部K2と外部とを連通させるが、インキ6がインキタンク5aの後端部5cから漏出した場合でも、孔部4dがインキタンク5aの後端部5cより前方に位置していることから、インキ6は、後軸4の後部の内側の方へ流れ易く、また軸体2の外部へは漏出し難い構造である。
なお、後軸4は軟質樹脂であるポリプロピレンで成形され、キャップ8は硬質樹脂であるポリカーボネートで成形されている。また、後軸4及びキャップ8は共に、透明な樹脂で成形されており内部が視認できる。
図2に示すように、前軸3には、キャップ8を装着して、ボールペンチップ5bの保護ができるようにしてある。キャップ8は、開口端8a側の内周面に円環状の凸部8bを設けてあり、円環状の凸部8bが、前軸3の外周面に形成した突起部3eを乗り越えることでキャップ8が軸体2に係止される。
本実施形態のキャップ8は、キャップ本体81の天面811に雌螺子部811a(螺旋状の溝部)を有し、当接体82の側面821に前記雌螺子部811aと螺合する雄螺子部821a(螺旋状の突部)を有し、当接体82の操作部82aを回動操作することにより、当接体82が前後動する構造である。
なお、操作部82aを回動操作して当接体82を前後動させる際、当接体82の本体821が回動しても、操作部82aと共に回動する本体821の外鍔部82bが摺動体822の凹部822aに対して空回りすることにより、摺動体822の外周面とキャップ本体81との摩擦抵抗の影響が少なくなり、キャップ本体81に対する摺動体822の前後動がし易くなるようにしてある。
操作部82aは、雄螺子部821aの谷径より大径に形成されており、操作部82aを回動して当接体82を前進させた際には、図3に示すように操作部82aがキャップ本体81の天面811に当接することで、当接体82の前進が規制されるようになっている。操作部82aの外面には縦溝が設けられ、指で回動させ易くなっている。
図3は、本実施形態のボールペンで、キャップを軸体の後方に装着した第一の状態を示す概念図であり、加圧が開始される状態である。図4は、図3の状態からキャップを前進させた概念図であり、インキが加圧された状態である。
図5は、本実施形態のボールペンで、キャップを軸体の後方に装着した第二の状態を示す概念図であり、加圧が開始される状態である。図6は、図5の状態からキャップを前進させた概念図であり、インキが加圧された状態である。
図7は、本実施形態のボールペンで、キャップを軸体の後方に装着した第三の状態を示す概念図であり、加圧が開始される状態である。図8は、図7の状態からキャップを前進させた概念図であり、インキが加圧された状態である。
しかしながら、本実施形態では、前述の通り、キャップ8を軸体2に装着する際に圧縮される空気が、第一空間部K1と第二空間部K2と気体収容部K3とで構成された密閉空間MKの内部の空気全体であることから、インキ6の残量により容積が変化する第一空間部K1の影響を受け難い構造である。
具体的には、インキタンク5a内のインキ6が未使用である図3の状態では、第一空間部K1の容積が100mm3であり、図示しないがインキ6が僅かとなった状態では、第一空間部K1の容積が1400mm3となり、容積変化の比率が大きい。これに対し、インキ6が未使用である図3の状態では、密閉空間MKの容積は2100mm3であり、図示しないがインキ6が僅かとなった状態では、密閉空間MKの容積は3400mm3となり、容積変化の比率は小さい。
実際に、大気圧を1000hPaとした場合、図3に示す本実施形態のボールペン1は、インキタンク5a内のインキ6が未使用な状態で、キャップ8を図4に示す位置まで軸体2の後方に装着した際には、密閉空間MK内の空気の気圧を1230hPaに加圧することができ、インキタンク5a内のインキ6が僅かな状態でキャップ8を図4に示す位置まで軸体2の後方に装着した際には、密閉空間MK内の空気の気圧を1130hPaに加圧することができ、加圧量の変化が少ない。
また、前述の通り、後軸4が軟らかい樹脂で形成されていることから、軸体4の後方にキャップ8を装着させる際に、キャップ8の円環状の凸部8bが、後軸4の外周面を圧接して内方へ変形させながら前進するので、密閉空間MKの気密性が高くなると共に、キャップ8が前進して圧縮された密閉空間MKの空気の反発力を強く受ける場合にも、キャップ8と軸体2との接触抵抗が増加していることから、該キャップ8が軸体2から脱落することなく、空気の圧縮を行える。
具体的には、キャップ8の円環状の凸部8bの内径を10mmとしてあり、図3において円環状の凸部8bが当接した後軸4の外径は10.2mmとしてあり、密閉空間MKの空気が圧縮された図4において円環状の凸部8bが当接した後軸4の外径は10.4mmとしてあり、図3の位置から図4の位置まで、円環状の凸部8bが前進する際の先窄み形状の後軸4の外径差が0.2mmとなるようにしてある。
尚、キャップ8の内周面に設けた円環状の凸部8bは、圧縮が開始された後に、後軸4の外周面に密着して効率よく気密をとることができ、円環状の凸部8bは断面半円弧状に形成してあり、後軸4の外周面に対して最内径の箇所でのみ当接することから、円環状の凸部8bが孔部4dを乗り越え加圧が開始される時あるいは加圧が解放される時の状況変化が顕著となる。
また、前述の通り図5において円環状の凸部8bが当接した後軸4の外径は10.2mmとしてあり、密閉空間MKの空気が圧縮された図6において円環状の凸部8bが当接した後軸4の外径は10.5mmとしてあり、図5の位置から図6の位置まで、円環状の凸部8bが前進する際の先窄み形状の後軸4の外径差が0.3mmとなるようにしてある。
また、前述の通り図7において円環状の凸部8bが当接した後軸4の外径は10.2mmとしてあり、密閉空間MKの空気が圧縮された図8において円環状の凸部8bが当接した後軸4の外径は10.6mmとしてあり、図7の位置から図8の位置まで、円環状の凸部8bが前進する際の先窄み形状の後軸4の外径差が0.4mmとなるようにしてある。
2…軸体(吐出具本体)、2a…後端、
3…前軸、3a…前端開口、3b…縮径部、3c…嵌合部、3d…圧入部、3e…突起部、
4…後軸、4a…リブ、4b…嵌合受部、4c…圧入受部、4d…孔部、
5…ボールペンレフィル、5a…インキタンク(液体収容部)、5b…ボールペンチップ(先端チップ)、5c…後端部、
6…インキ(液体)、
7…インキ追従体、
8…キャップ、8a…開口端、8b…円環状の凸部、
81…キャップ本体、811…天面、811a…雌螺子部(螺旋状の溝部)、
82…当接体、82a…操作部、82b…外鍔部、821…本体、821…側面、821a…雄螺子部(螺旋状の突部)、
822…摺動体、822a…凹部、822b…内鍔部、
K1…第一空間部、K2…第二空間部、K3…気体収容部、MK…密閉空間。
Claims (2)
- 筒状の吐出具本体と、前記吐出具本体の前方及び後方に着脱可能で一端が開口し他端が閉塞するキャップとを具備し、
前記吐出具本体の前方に設けた先端チップより該吐出具本体の内部に収容した液体を吐出させる液体吐出具であって、
前記吐出具本体の内方に、前記液体を収容する液体収容管を有し、
前記液体収容管の後方部に、該液体収容管に収容された液体の後方に位置する第一空間部を有し、
前記吐出具本体と前記液体収容管との間に、前記第一空間部と連通する第二空間部を有し、
前記吐出具本体が、該吐出具本体の外方と前記第二空間部とを連通させる孔部を有し、
前記キャップが、キャップ本体と軸心に沿った方向へ移動可能で且つ該キャップの外方より操作可能な操作部を設けた当接体とを有し、
前記キャップ本体が、天面に螺旋状の溝部を有し、前記当接体が、側面に前記螺旋状の溝部に係止される螺旋状の突部を有し、前記当接体の操作部を回動操作することにより、前記当接体が前後動する構造とし、
前記キャップを前記吐出具本体の後方に装着する際、前記キャップの当接体に前記吐出具本体の後端が当接するまで、前記キャップ本体の開口端側の内周面が該吐出具本体の外周面に摺接しながら前進することにより、
前記キャップ本体と該吐出具本体との間に、前記孔部を介して前記第二空間部と連通する気体収容部が形成され、前記第一空間部と前記第二空間部と前記気体収容部とで構成される密閉空間内の圧縮された空気を介して、前記液体収容管内の液体が加圧される構造の液体吐出具。 - 請求項1に記載の液体吐出具であり、
前記当接体が、本体と、前記キャップ本体の内周面を前後方向に摺動する摺動体とを備え、該摺動体に対し前記本体が回動可能に連結された構造の液体吐出具。
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