ボールペン
【課題】書き味が良好で、着色剤が沈降しても、書き出し時に所望の色が得られやすいボールペンを提供することである。
【解決手段】本発明は、インキ収容筒の内部に、着色剤として少なくとも顔料を含有し、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ−１における粘度が、５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンであって、前記ボールペン用インキが、着色剤として顔料を含有するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部を前記インキ収容筒内に延設し、前記インキ収容筒内に延設した前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部と、前記インキ収容筒の内壁間に、環状空間を形成するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部内に弁座を設け、該弁座に弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備することを特徴とする。
【解決手段】本発明は、インキ収容筒の内部に、着色剤として少なくとも顔料を含有し、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ−１における粘度が、５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンであって、前記ボールペン用インキが、着色剤として顔料を含有するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部を前記インキ収容筒内に延設し、前記インキ収容筒内に延設した前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部と、前記インキ収容筒の内壁間に、環状空間を形成するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部内に弁座を設け、該弁座に弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インキ収容筒の先端部に、筆記用ボールを回転自在に抱持したボールペンチップを、直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒の内部に、着色剤として少なくとも顔料を含有し、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ−１において５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、顔料を用いたボールペン用インキはよく知られていて、特開２００３−２９１５７９号公報「布書き用ボールペン」等で開示されている。
【０００３】
また、インキ色を白色又はパステル色とするために、白色樹脂粒子を用いたインキ組成物を使用するボールペンとしては、特開２００６−７０２３６号公報「水性インキ組成物」が知られている。
【特許文献１】「特開２００３−２９１５７９号公報」
【特許文献２】「特開２００６−７０２３６号公報」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、一般的に用いられる顔料は、比重が高いためインキ中で顔料沈降が起こり易く、筆記不良や筆跡の濃淡が発生する問題があった。また、特許文献１では、１００〜３００００ｍＰａ・ｓ（２５℃）とインキ粘度が高いために、書き味が悪く、良好な筆記ができないという問題があった。
【０００５】
また、特許文献２では、白色樹脂粒子を用いているため、沈降速度は遅くなるが、ボールペンチップが上向きの状態で放置すると、経時により顔料が沈降して、書き出し時に白色樹脂粒子の色が得られ難い問題があった。
【０００６】
そのため、前記した従来の筆記具では、顔料の沈降を抑制するために、保管時に筆記体を横置きにする等、保存状態が制限される等の問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、書き味が良好で、顔料が沈降しても、書き出し時に所望の色が得られやすいボールペンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、インキ収容筒の先端部に、筆記用ボールを回転自在に抱持したボールペンチップを、直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒の内部に、着色剤として少なくとも顔料を含有し、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ−１における粘度が、５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンであって、前記ボールペン用インキが、着色剤として顔料を含有するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部を前記インキ収容筒内に延設し、前記インキ収容筒内に延設した前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部と、前記インキ収容筒の内壁間に、環状空間を形成するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部内に弁座を設け、該弁座に弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、前記ボールペンの１００ｍ当たりインキ消費量が、２５０ｍｇ〜４５０ｍｇであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、書き味が良好で、顔料が沈降しても、書き出し時に所望の色が得られやすいボールペンを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の第一の特徴は、着色剤として少なくとも顔料を含有するとともに、粘度が、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ−１における粘度が、５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを用いることである。
【００１２】
２０℃において、剪断速度３８４ｓｅｃ−１において５ｍＰａ・ｓ未満であると、筆跡に滲みが発生する可能性があり、さらに、筆跡乾燥性に影響を及ぼす可能性もある。また、インキ粘度５０ｍＰａ・ｓを超えると、書き味及び筆跡乾燥性も低下するため、５ｍＰａ・ｓ以上、５０ｍＰａ・ｓ以下、非浸透面への筆記性を考慮して、より好ましくは、１０〜３０ｍＰａ・ｓとする。尚、本発明に用いるボールペン用インキは、ニュートニアンインキであるため、剪断速度１．９４ｓｅｃ−１にてインキ粘度を測定しても、略同等の粘度を示す。
【００１３】
また、本発明は、着色剤として顔料を用いているが、顔料の沈降の発生を抑制するためには、顔料分散剤の配合や粘度調整が考えられる。しかし、剪断速度３８４ｓｅｃ−１において５０ｍＰａ・ｓ以下の低粘度のボールペン用インキでは、顔料の沈降を防止できない。特に金属顔料は、比重が高く、前記した顔料の沈降が顕著である。こうした顔料の沈降が発生すると、書き出しから顔料が沈降している部分までインキが消費されないと、顔料の色が表示されないといった不具合が発生する。
【００１４】
こうした問題を鑑みて、本発明の第二の特徴は、筆記用ボールの後方に、弁座を設け、該弁座に弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備することである。
【００１５】
これは、書き出した後に、できるだけ早く顔料の色を表示するために、筆記用ボールの後方に、弁座を設け、該弁座に弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備し、筆記用ボールから弁部材までのインキ収容室を形成するものである。弁機構を具備することで、顔料が沈降する部分の体積を制限するとともに、弁部材の移動による撹拌作用によって、書き出した後に、できるだけ早く顔料の色を表示し、筆跡濃度を復帰することができる。
【００１６】
さらに、インキ収容室内のインキを消費した後は、顔料が沈降している部分までインキが消費されないと、顔料の色が表示されない。そのため、第三の特徴は、ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部を前記インキ収容筒内に延設し、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部とインキ収容筒の内壁に、環状空間を形成するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部内に弁座を設け、前記弁座に弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備することである。
【００１７】
ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部を前記インキ収容筒内に延設し、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部とインキ収容筒の内壁に、環状空間を形成するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部内に弁座を設け、前記弁座に弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備することによって、筆記用ボールから弁部材までのインキ収容室内のインキを消費した後に、インキ収容筒内の先端部にある上積み部分のインキが追従せず、それより後方のインキが消費されるため、早く顔料の色を表示し、筆跡濃度を復帰することができる。
【００１８】
本発明のボールペンにおける１００ｍ当たりのインキ消費量は、２５０ｍｇ未満では、筆跡濃度が薄くなる傾向であるとともに、１００ｍ当たりのインキ消費量が４５０ｍｇを超えると、筆跡乾燥性が悪く、擦過性が低下するため、１００ｍ当たりインキ消費量は２５０ｍｇ以上、４５０ｍｇ以下、好ましくは、３００ｍｇ以上、４５０ｍｇ以下とすることが好ましい。
【００１９】
弁座に弁部材を配置した状態で、筆記用ボールから弁部材までのインキ収容室の体積は、２０ｍｍ３以下、さらに好ましくは、１０ｍｍ３以下にすることが好ましい。これは、顔料が沈降する部分の体積を少なく制限することで、書き出した後に、できるだけ早く顔料の色を表示するものである。但し、体積が小さすぎると弁機構の設置が困難であるため、１ｍｍ３以上とすることが好ましい。
【００２０】
インキ消費量が多い程、インキ収容室内のインキを消費するための筆記距離を短くすることができるので好ましいが、前述の通り、消費量が多すぎると、筆跡乾燥性の悪化等が発生し易くなるため、インキ消費量は、２５０ｍｇ〜４５０ｍｇとすることが肝要である。
【００２１】
インキ消費量が多い程、筆記用ボールから弁部材までのインキを消費するための筆記距離を短くすることができるので好ましいが、前述の通り、消費量が多すぎると、筆跡乾燥性の悪化等が発生し易くなるため、インキ消費量は、２５０ｍｇ〜４５０ｍｇが好ましく、３００ｍｇ〜４００ｍｇが最も好ましい。
【００２２】
尚、本発明における弁機構とは、チップ先端部が上向きの状態で、弁座にボール等の弁部材が載置してインキ流路を遮断し、筆記時等、チップ先端部が上向きの状態で、弁部材が、弁座から離脱してインキ流路を解放する機構のことである。
【００２３】
また、インキ収容室の体積とは、ボールペン用インキが収容される空間の体積を示すものであり、弁部材及びチップ内にコイルスプリング等を配設した場合は、コイルスプリング等の体積を除いた部分の体積を示すものである。
【００２４】
また、１００ｍ当たりのインキ消費量は、筆記用紙ＪＩＳ Ｐ３２０１筆記用紙上に筆記角度６５°、筆記荷重１００ｇの条件にて、筆記速度４ｍ／ｍｉｎの速度で、試験サンプル５本用いて、らせん筆記試験を行い、その１００ｍあたりのインキ消費量の平均値を、１００ｍ当たりのインキ消費量としてある。
【００２５】
本発明に用いる着色剤については、少なくとも顔料を含有していれば、染料を併用して用いることができる。顔料については、無機、有機、加工顔料などが挙げられる。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、アルミ顔料、パール顔料、蛍光顔料、蓄光顔料、可逆性熱変色顔料等が例示できる。また着色樹脂粒子や無色樹脂粒子を、顔料もしくは染料で着色したもの等も用いることもできる。これらの顔料の含有量は、経時安定性を考慮して、インキ組成物全量に対し、１質量％以上、３０質量％以下が好ましい。単独又は２種以上組み合わせて使用してもかまわない。また、染料としては、従来からボールペンに採用されている水溶性染料、直接染料、酸性染料、塩基性染料、含金染料、及び各種造塩タイプ染料等が採用可能であり、染料の含有量は、インキ組成物全量に対し、１質量％以上、１０質量％以下が好ましい。
【００２６】
前述した顔料の中でも中空樹脂粒子を用いることが最も好ましい。これは、中空樹脂粒子は、一般に用いられる顔料とは異なり、粒子内部に空隙を有し、かつ粒子の外殻は、ポリマーで架橋された中空状のポリマー層であり、前記粒子内部に空隙を有したものである。粒径が大きく、比重が高い酸化チタン等の顔料とは異なり、粒子内部を空隙にすることで、比重を低くできるため、沈降を抑制できるためである。
【００２７】
また、中空樹脂粒子の外殻のポリマー層はとしては、アクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、架橋型スチレン−アクリル樹脂等のアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、マレイン系樹脂などが挙げられる。また、上記中空樹脂粒子は、単独又は２種以上組み合わせて混合して使用してもよい。具体的には、アクリル系樹脂としては、ＭＨ５０５５、ＭＨ５０５５Ａ（日本ゼオン（株）社製）、ＳＸ８６３（Ａ）、ＳＸ８６４（Ｂ）、ＳＸ８６５（Ｂ）、ＳＸ８６６（Ａ）、ＳＸ８６６（Ｂ）、ＳＸ８７８２（Ｄ）、ＡＥ８６５（ＪＳＲ（株）社製）、ロイペークＯＰ−６２、同ＯＰ−８４Ｊ、同ＯＰ−９１、ＨＰ１０５５（ローム アンドハース ジャパン（株）社製）等や、それらを加工した中空樹脂粒子を用いたものが挙げられ、これらは、単独又は２種以上混合して使用してもよい。
【００２８】
また、前述した顔料を分散する分散剤としては、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、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等や、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の水溶性樹脂を添加することができる。これらは単独又は２種以上組み合わせて使用することができる。この中でも分散性能と定着性能を兼備していれば、粘度制限のあるインキ組成物を構築する上で最も効率的な処方となるため、分散性能と乾燥後の定着性能を兼備したアクリル系樹脂を用いることが最も好適である。
【００２９】
アクリル系樹脂としては、ジョンクリル５２、同５７、同６０、同６１Ｊ、同６２同６３、同６７、同７０、同３５４、同５０１、同５８６、同５８７、同６７８、同６８０、同６８２、同６８３、同６９０、同６６１０、ＨＰＤ−７１、同−９６、同６７１、ＰＤＸ−６１０２Ｂ等（ジョンソンポリマー（株）社製）、ポリビニルピロリドンとしては、ＰＶＰ Ｋ−１５、同−３０、同−９０、同−１２０等（アイエスピー・ジャパン（株）社製）が挙げられる。これらは、単独又は２種以上混合して使用してもよい。
【００３０】
本発明において、ボールペンに一般的に採用されている有機溶剤を用いることができる。具体的には、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、ポリエチレングリコール、グリセリンなどのグリコール類、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、イソプロパノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、プロパギルアルコール、アリルアルコール、３−メチル−１−ブチン−３−オール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタートやその他の高級アルコール等のアルコール類、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、３―メトキシブタノール、３―メトキシー３―メチルブタノール等のグリコールエーテル類などが例示でき、これらを１種もしくは２種以上混合して用いることができる。
【００３１】
また、濡れ性の向上及び書き味向上のため、界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤としては、アセチレングリコール系、リン酸エステル系、フッ素系、シリコーン系などが挙げられ、単独又は２種以上混合して使用してもよい。
【００３２】
その他として、トリエタノールアミン等のｐＨ調整剤、１，２ベンゾイソチアゾリン−３−オン等の防菌剤、尿素、ソルビット等の保湿剤、ベンゾトリアゾール等の防錆剤、エチレンジアミン四酢酸などのキレート剤を添加することができる。
【００３３】
実施例１
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明するが、本発明のボールペンは実施例に限定されるものではない。尚、図面中同じ部材、同じ部品については同じ番号を付してある。
【００３４】
図１、図２に示すボールペン１は、筆記用ボール５を回転自在に設けたボールペンチップ４を、チップホルダー３を介して、インキ収容筒２の先端開口部に装着してある。また、筆記用ボール５は、コイルスプリング６によりチップ先端縁の内壁に押圧してある。
【００３５】
また、インキ収容筒２の内部には、ボールペン用インキ９と該インキの後端に当接しインキの消費と共に追従するグリース状のインキ追従体１０が直詰めしてある。
【００３６】
チップホルダー３の後端部内には、弁座８ａを有する被弁部材８を装着してあり、この弁座８ａにボールからなる弁部材７を移動可能に配置して、弁機構を具備し、筆記用ボール５から弁部材８までのインキ収容室Ｂを設けてある。また、チップホルダー３の後端部は、インキ収容筒２内まで延設してあり、チップホルダー３の後端部とインキ収容管２の内壁に環状空間Ｋを形成してある。
【００３７】
筆記時には、先ずインキ収容室Ｂに充填してあるボールペン用インキ９を消費するが、弁部材７によって、ボールペン用インキ９の顔料は、インキ収容筒２内まで沈降しないため、筆跡濃度の復帰が早くなる。尚、筆記時には、弁部材７は、チップホルダー３内のリブ３ａに当接し、ボールペンチップ４内へのボールペン用インキの流通は可能としてある。
【００３８】
また、インキ収容室Ｂ内のボールペン用インキ９を消費した後、インキ収容筒２から供給されるボールペン用インキ９は、チップホルダー３の後端部と、インキ収容筒２に形成した環状空間Ｋよりも後方のインキが供給されるために、顔料が沈降している上積みのインキの使用しないので、筆跡濃度の復帰を早くすることができる。
【００３９】
実施例１のボールペン用インキは、着色剤として中空樹脂粒子、ＭＨ５０５５（日本ゼオン（株）社製）と、蛍光顔料、ＬＵＭＩＫＯＬ ＮＫＷ−６０００ＥシリーズのＮＫＷ−６００７Ｅ（日本蛍光化学（株）社製）、樹脂エマルジョンとして、ＡＥ８８３（ＪＳＲ（株）社製）、水溶性樹脂として、ジョンクリル５７（ジョンソンポリマー（株）社製）、アセチレングリコール系界面活性剤として、ダイノール６０４（エアープロダクツ ジャパン（株）社製）、その他、防錆潤滑剤、防錆剤、ｐＨ調整、防菌剤を採用し、これを所定量秤量して、５０℃加温しながら、ディスパー攪拌機を用いて撹拌させ、インキ組成物を得た。具体的な配合量は下記の通りであった。尚、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３８４ｓｅｃ−１にてインキ粘度を測定したところ、１８．０ｍＰａ・ｓであった。
【００４０】
具的的なインキ配合は、以下の通りである。
インキ組成１
中空樹脂粒子（ＭＨ５０５５）（固形分：３０％） ６０．０質量％
樹脂エマルジョン（ＡＥ８８３）（固形分：５５％） １５．０質量％
水溶性樹脂（ジョンクリル５７）（固形分：５５％） １４．０質量％
アセチレングリコール系界面活性剤（ダイノール６０４） ０．８質量％
着色剤（ＮＫＷ−６００７Ｅ）（固形分：３４％） ８．０質量％
防錆潤滑剤（プライサーフ２０８Ｆ） ０．５質量％
防錆剤（ベンゾトリアゾール） ０．５質量％
ｐＨ調整（トリエタノールアミン） １．０質量％
防菌剤（プロキセルＸＬ−２Ｓ） ０．２質量％
【００４１】
試験及び評価
インキ組成１で作製したボールペン用インキを、実施例１のボールペン１のインキ収容筒２内に充填したものを試料１、弁機構のない従来のボールペンのインキ収容筒に充填したものを試料２とし、試料１、試料２を５本づつ用いて、ボールペンチップを上向きにし、常温にて１か月放置後、走行試験機（筆記用紙ＪＩＳ Ｐ３２０１、筆記角度６５°、筆記荷重１００ｇ、筆記速度４ｍ／ｍｉｎの速度）にて筆記して、筆跡を目視にて評価を行った。
【００４２】
試料１では、弁機構によって、初期において筆跡濃度が復帰するまでの時間が短く、また、弁部材までのインキ収容室のインキを消費した後も、チップホルダーの後端部を、インキ収容筒内まで延設してあるため、顔料が沈降した上澄み部分を使用せず、筆跡濃度が復帰するまでが極めて短かった。
【００４３】
試料２では、弁機構を具備していないため、筆跡濃度が復帰するまでの時間が極めて長く、実用性に乏しかった。
【００４４】
尚、本実施例では、便宜上、弁部材としてボールを用いているが、チップ先端部が上向きの状態で、弁座に弁部材が載置してインキ流路を遮断し、筆記時等、チップ先端部が下向きの状態で、弁部材が、弁座から離脱してインキ流路を解放するものであれば、形状は特に限定されないが、弁部材としてボールを用いることで、方向性がなく、弁座に弁部材が載置してインキ流路を遮断しやすいので最も好ましい。
【００４５】
また、チップホルダー内に弁座を形成しているが、ボールペンチップ内に弁座を形成してもよい。また、図示はしていないが、弁機構の前方又は後方に、第二の弁機構を設けても良く、第二の弁機構の前方又は後方に第三の弁機構を設ける等、二つ以上の弁機構を具備してあってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のボールペンは、キャップ式、ノック式等、ボールペンとして広く利用することができ、顔料が沈降し難く、復帰までの時間が省略できるので、縦置きにて保管できるなど、保管状態を気にせず用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施例１におけるボールペンの縦断面図である。
【図２】図１における一部省略した要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ ボールペン
２ インキ収容筒
３ チップホルダー
４ ボールペンチップ
５ 筆記用ボール
６ コイルスプリング
７ 弁部材
８ 被弁部材
８ａ 弁座
９ ボールペン用インキ
１０ インキ追従体
Ｂ インキ収容室
Ｋ 環状空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インキ収容筒の先端部に、筆記用ボールを回転自在に抱持したボールペンチップを、直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒の内部に、着色剤として少なくとも顔料を含有し、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ−１において５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、顔料を用いたボールペン用インキはよく知られていて、特開２００３−２９１５７９号公報「布書き用ボールペン」等で開示されている。
【０００３】
また、インキ色を白色又はパステル色とするために、白色樹脂粒子を用いたインキ組成物を使用するボールペンとしては、特開２００６−７０２３６号公報「水性インキ組成物」が知られている。
【特許文献１】「特開２００３−２９１５７９号公報」
【特許文献２】「特開２００６−７０２３６号公報」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、一般的に用いられる顔料は、比重が高いためインキ中で顔料沈降が起こり易く、筆記不良や筆跡の濃淡が発生する問題があった。また、特許文献１では、１００〜３００００ｍＰａ・ｓ（２５℃）とインキ粘度が高いために、書き味が悪く、良好な筆記ができないという問題があった。
【０００５】
また、特許文献２では、白色樹脂粒子を用いているため、沈降速度は遅くなるが、ボールペンチップが上向きの状態で放置すると、経時により顔料が沈降して、書き出し時に白色樹脂粒子の色が得られ難い問題があった。
【０００６】
そのため、前記した従来の筆記具では、顔料の沈降を抑制するために、保管時に筆記体を横置きにする等、保存状態が制限される等の問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、書き味が良好で、顔料が沈降しても、書き出し時に所望の色が得られやすいボールペンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、インキ収容筒の先端部に、筆記用ボールを回転自在に抱持したボールペンチップを、直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒の内部に、着色剤として少なくとも顔料を含有し、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ−１における粘度が、５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンであって、前記ボールペン用インキが、着色剤として顔料を含有するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部を前記インキ収容筒内に延設し、前記インキ収容筒内に延設した前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部と、前記インキ収容筒の内壁間に、環状空間を形成するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部内に弁座を設け、該弁座に弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、前記ボールペンの１００ｍ当たりインキ消費量が、２５０ｍｇ〜４５０ｍｇであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、書き味が良好で、顔料が沈降しても、書き出し時に所望の色が得られやすいボールペンを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の第一の特徴は、着色剤として少なくとも顔料を含有するとともに、粘度が、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ−１における粘度が、５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを用いることである。
【００１２】
２０℃において、剪断速度３８４ｓｅｃ−１において５ｍＰａ・ｓ未満であると、筆跡に滲みが発生する可能性があり、さらに、筆跡乾燥性に影響を及ぼす可能性もある。また、インキ粘度５０ｍＰａ・ｓを超えると、書き味及び筆跡乾燥性も低下するため、５ｍＰａ・ｓ以上、５０ｍＰａ・ｓ以下、非浸透面への筆記性を考慮して、より好ましくは、１０〜３０ｍＰａ・ｓとする。尚、本発明に用いるボールペン用インキは、ニュートニアンインキであるため、剪断速度１．９４ｓｅｃ−１にてインキ粘度を測定しても、略同等の粘度を示す。
【００１３】
また、本発明は、着色剤として顔料を用いているが、顔料の沈降の発生を抑制するためには、顔料分散剤の配合や粘度調整が考えられる。しかし、剪断速度３８４ｓｅｃ−１において５０ｍＰａ・ｓ以下の低粘度のボールペン用インキでは、顔料の沈降を防止できない。特に金属顔料は、比重が高く、前記した顔料の沈降が顕著である。こうした顔料の沈降が発生すると、書き出しから顔料が沈降している部分までインキが消費されないと、顔料の色が表示されないといった不具合が発生する。
【００１４】
こうした問題を鑑みて、本発明の第二の特徴は、筆記用ボールの後方に、弁座を設け、該弁座に弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備することである。
【００１５】
これは、書き出した後に、できるだけ早く顔料の色を表示するために、筆記用ボールの後方に、弁座を設け、該弁座に弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備し、筆記用ボールから弁部材までのインキ収容室を形成するものである。弁機構を具備することで、顔料が沈降する部分の体積を制限するとともに、弁部材の移動による撹拌作用によって、書き出した後に、できるだけ早く顔料の色を表示し、筆跡濃度を復帰することができる。
【００１６】
さらに、インキ収容室内のインキを消費した後は、顔料が沈降している部分までインキが消費されないと、顔料の色が表示されない。そのため、第三の特徴は、ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部を前記インキ収容筒内に延設し、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部とインキ収容筒の内壁に、環状空間を形成するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部内に弁座を設け、前記弁座に弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備することである。
【００１７】
ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部を前記インキ収容筒内に延設し、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部とインキ収容筒の内壁に、環状空間を形成するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部内に弁座を設け、前記弁座に弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備することによって、筆記用ボールから弁部材までのインキ収容室内のインキを消費した後に、インキ収容筒内の先端部にある上積み部分のインキが追従せず、それより後方のインキが消費されるため、早く顔料の色を表示し、筆跡濃度を復帰することができる。
【００１８】
本発明のボールペンにおける１００ｍ当たりのインキ消費量は、２５０ｍｇ未満では、筆跡濃度が薄くなる傾向であるとともに、１００ｍ当たりのインキ消費量が４５０ｍｇを超えると、筆跡乾燥性が悪く、擦過性が低下するため、１００ｍ当たりインキ消費量は２５０ｍｇ以上、４５０ｍｇ以下、好ましくは、３００ｍｇ以上、４５０ｍｇ以下とすることが好ましい。
【００１９】
弁座に弁部材を配置した状態で、筆記用ボールから弁部材までのインキ収容室の体積は、２０ｍｍ３以下、さらに好ましくは、１０ｍｍ３以下にすることが好ましい。これは、顔料が沈降する部分の体積を少なく制限することで、書き出した後に、できるだけ早く顔料の色を表示するものである。但し、体積が小さすぎると弁機構の設置が困難であるため、１ｍｍ３以上とすることが好ましい。
【００２０】
インキ消費量が多い程、インキ収容室内のインキを消費するための筆記距離を短くすることができるので好ましいが、前述の通り、消費量が多すぎると、筆跡乾燥性の悪化等が発生し易くなるため、インキ消費量は、２５０ｍｇ〜４５０ｍｇとすることが肝要である。
【００２１】
インキ消費量が多い程、筆記用ボールから弁部材までのインキを消費するための筆記距離を短くすることができるので好ましいが、前述の通り、消費量が多すぎると、筆跡乾燥性の悪化等が発生し易くなるため、インキ消費量は、２５０ｍｇ〜４５０ｍｇが好ましく、３００ｍｇ〜４００ｍｇが最も好ましい。
【００２２】
尚、本発明における弁機構とは、チップ先端部が上向きの状態で、弁座にボール等の弁部材が載置してインキ流路を遮断し、筆記時等、チップ先端部が上向きの状態で、弁部材が、弁座から離脱してインキ流路を解放する機構のことである。
【００２３】
また、インキ収容室の体積とは、ボールペン用インキが収容される空間の体積を示すものであり、弁部材及びチップ内にコイルスプリング等を配設した場合は、コイルスプリング等の体積を除いた部分の体積を示すものである。
【００２４】
また、１００ｍ当たりのインキ消費量は、筆記用紙ＪＩＳ Ｐ３２０１筆記用紙上に筆記角度６５°、筆記荷重１００ｇの条件にて、筆記速度４ｍ／ｍｉｎの速度で、試験サンプル５本用いて、らせん筆記試験を行い、その１００ｍあたりのインキ消費量の平均値を、１００ｍ当たりのインキ消費量としてある。
【００２５】
本発明に用いる着色剤については、少なくとも顔料を含有していれば、染料を併用して用いることができる。顔料については、無機、有機、加工顔料などが挙げられる。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、アルミ顔料、パール顔料、蛍光顔料、蓄光顔料、可逆性熱変色顔料等が例示できる。また着色樹脂粒子や無色樹脂粒子を、顔料もしくは染料で着色したもの等も用いることもできる。これらの顔料の含有量は、経時安定性を考慮して、インキ組成物全量に対し、１質量％以上、３０質量％以下が好ましい。単独又は２種以上組み合わせて使用してもかまわない。また、染料としては、従来からボールペンに採用されている水溶性染料、直接染料、酸性染料、塩基性染料、含金染料、及び各種造塩タイプ染料等が採用可能であり、染料の含有量は、インキ組成物全量に対し、１質量％以上、１０質量％以下が好ましい。
【００２６】
前述した顔料の中でも中空樹脂粒子を用いることが最も好ましい。これは、中空樹脂粒子は、一般に用いられる顔料とは異なり、粒子内部に空隙を有し、かつ粒子の外殻は、ポリマーで架橋された中空状のポリマー層であり、前記粒子内部に空隙を有したものである。粒径が大きく、比重が高い酸化チタン等の顔料とは異なり、粒子内部を空隙にすることで、比重を低くできるため、沈降を抑制できるためである。
【００２７】
また、中空樹脂粒子の外殻のポリマー層はとしては、アクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、架橋型スチレン−アクリル樹脂等のアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、マレイン系樹脂などが挙げられる。また、上記中空樹脂粒子は、単独又は２種以上組み合わせて混合して使用してもよい。具体的には、アクリル系樹脂としては、ＭＨ５０５５、ＭＨ５０５５Ａ（日本ゼオン（株）社製）、ＳＸ８６３（Ａ）、ＳＸ８６４（Ｂ）、ＳＸ８６５（Ｂ）、ＳＸ８６６（Ａ）、ＳＸ８６６（Ｂ）、ＳＸ８７８２（Ｄ）、ＡＥ８６５（ＪＳＲ（株）社製）、ロイペークＯＰ−６２、同ＯＰ−８４Ｊ、同ＯＰ−９１、ＨＰ１０５５（ローム アンドハース ジャパン（株）社製）等や、それらを加工した中空樹脂粒子を用いたものが挙げられ、これらは、単独又は２種以上混合して使用してもよい。
【００２８】
また、前述した顔料を分散する分散剤としては、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、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等や、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の水溶性樹脂を添加することができる。これらは単独又は２種以上組み合わせて使用することができる。この中でも分散性能と定着性能を兼備していれば、粘度制限のあるインキ組成物を構築する上で最も効率的な処方となるため、分散性能と乾燥後の定着性能を兼備したアクリル系樹脂を用いることが最も好適である。
【００２９】
アクリル系樹脂としては、ジョンクリル５２、同５７、同６０、同６１Ｊ、同６２同６３、同６７、同７０、同３５４、同５０１、同５８６、同５８７、同６７８、同６８０、同６８２、同６８３、同６９０、同６６１０、ＨＰＤ−７１、同−９６、同６７１、ＰＤＸ−６１０２Ｂ等（ジョンソンポリマー（株）社製）、ポリビニルピロリドンとしては、ＰＶＰ Ｋ−１５、同−３０、同−９０、同−１２０等（アイエスピー・ジャパン（株）社製）が挙げられる。これらは、単独又は２種以上混合して使用してもよい。
【００３０】
本発明において、ボールペンに一般的に採用されている有機溶剤を用いることができる。具体的には、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、ポリエチレングリコール、グリセリンなどのグリコール類、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、イソプロパノール、イソブタノール、ｔ−ブタノール、プロパギルアルコール、アリルアルコール、３−メチル−１−ブチン−３−オール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタートやその他の高級アルコール等のアルコール類、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、３―メトキシブタノール、３―メトキシー３―メチルブタノール等のグリコールエーテル類などが例示でき、これらを１種もしくは２種以上混合して用いることができる。
【００３１】
また、濡れ性の向上及び書き味向上のため、界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤としては、アセチレングリコール系、リン酸エステル系、フッ素系、シリコーン系などが挙げられ、単独又は２種以上混合して使用してもよい。
【００３２】
その他として、トリエタノールアミン等のｐＨ調整剤、１，２ベンゾイソチアゾリン−３−オン等の防菌剤、尿素、ソルビット等の保湿剤、ベンゾトリアゾール等の防錆剤、エチレンジアミン四酢酸などのキレート剤を添加することができる。
【００３３】
実施例１
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明するが、本発明のボールペンは実施例に限定されるものではない。尚、図面中同じ部材、同じ部品については同じ番号を付してある。
【００３４】
図１、図２に示すボールペン１は、筆記用ボール５を回転自在に設けたボールペンチップ４を、チップホルダー３を介して、インキ収容筒２の先端開口部に装着してある。また、筆記用ボール５は、コイルスプリング６によりチップ先端縁の内壁に押圧してある。
【００３５】
また、インキ収容筒２の内部には、ボールペン用インキ９と該インキの後端に当接しインキの消費と共に追従するグリース状のインキ追従体１０が直詰めしてある。
【００３６】
チップホルダー３の後端部内には、弁座８ａを有する被弁部材８を装着してあり、この弁座８ａにボールからなる弁部材７を移動可能に配置して、弁機構を具備し、筆記用ボール５から弁部材８までのインキ収容室Ｂを設けてある。また、チップホルダー３の後端部は、インキ収容筒２内まで延設してあり、チップホルダー３の後端部とインキ収容管２の内壁に環状空間Ｋを形成してある。
【００３７】
筆記時には、先ずインキ収容室Ｂに充填してあるボールペン用インキ９を消費するが、弁部材７によって、ボールペン用インキ９の顔料は、インキ収容筒２内まで沈降しないため、筆跡濃度の復帰が早くなる。尚、筆記時には、弁部材７は、チップホルダー３内のリブ３ａに当接し、ボールペンチップ４内へのボールペン用インキの流通は可能としてある。
【００３８】
また、インキ収容室Ｂ内のボールペン用インキ９を消費した後、インキ収容筒２から供給されるボールペン用インキ９は、チップホルダー３の後端部と、インキ収容筒２に形成した環状空間Ｋよりも後方のインキが供給されるために、顔料が沈降している上積みのインキの使用しないので、筆跡濃度の復帰を早くすることができる。
【００３９】
実施例１のボールペン用インキは、着色剤として中空樹脂粒子、ＭＨ５０５５（日本ゼオン（株）社製）と、蛍光顔料、ＬＵＭＩＫＯＬ ＮＫＷ−６０００ＥシリーズのＮＫＷ−６００７Ｅ（日本蛍光化学（株）社製）、樹脂エマルジョンとして、ＡＥ８８３（ＪＳＲ（株）社製）、水溶性樹脂として、ジョンクリル５７（ジョンソンポリマー（株）社製）、アセチレングリコール系界面活性剤として、ダイノール６０４（エアープロダクツ ジャパン（株）社製）、その他、防錆潤滑剤、防錆剤、ｐＨ調整、防菌剤を採用し、これを所定量秤量して、５０℃加温しながら、ディスパー攪拌機を用いて撹拌させ、インキ組成物を得た。具体的な配合量は下記の通りであった。尚、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３８４ｓｅｃ−１にてインキ粘度を測定したところ、１８．０ｍＰａ・ｓであった。
【００４０】
具的的なインキ配合は、以下の通りである。
インキ組成１
中空樹脂粒子（ＭＨ５０５５）（固形分：３０％） ６０．０質量％
樹脂エマルジョン（ＡＥ８８３）（固形分：５５％） １５．０質量％
水溶性樹脂（ジョンクリル５７）（固形分：５５％） １４．０質量％
アセチレングリコール系界面活性剤（ダイノール６０４） ０．８質量％
着色剤（ＮＫＷ−６００７Ｅ）（固形分：３４％） ８．０質量％
防錆潤滑剤（プライサーフ２０８Ｆ） ０．５質量％
防錆剤（ベンゾトリアゾール） ０．５質量％
ｐＨ調整（トリエタノールアミン） １．０質量％
防菌剤（プロキセルＸＬ−２Ｓ） ０．２質量％
【００４１】
試験及び評価
インキ組成１で作製したボールペン用インキを、実施例１のボールペン１のインキ収容筒２内に充填したものを試料１、弁機構のない従来のボールペンのインキ収容筒に充填したものを試料２とし、試料１、試料２を５本づつ用いて、ボールペンチップを上向きにし、常温にて１か月放置後、走行試験機（筆記用紙ＪＩＳ Ｐ３２０１、筆記角度６５°、筆記荷重１００ｇ、筆記速度４ｍ／ｍｉｎの速度）にて筆記して、筆跡を目視にて評価を行った。
【００４２】
試料１では、弁機構によって、初期において筆跡濃度が復帰するまでの時間が短く、また、弁部材までのインキ収容室のインキを消費した後も、チップホルダーの後端部を、インキ収容筒内まで延設してあるため、顔料が沈降した上澄み部分を使用せず、筆跡濃度が復帰するまでが極めて短かった。
【００４３】
試料２では、弁機構を具備していないため、筆跡濃度が復帰するまでの時間が極めて長く、実用性に乏しかった。
【００４４】
尚、本実施例では、便宜上、弁部材としてボールを用いているが、チップ先端部が上向きの状態で、弁座に弁部材が載置してインキ流路を遮断し、筆記時等、チップ先端部が下向きの状態で、弁部材が、弁座から離脱してインキ流路を解放するものであれば、形状は特に限定されないが、弁部材としてボールを用いることで、方向性がなく、弁座に弁部材が載置してインキ流路を遮断しやすいので最も好ましい。
【００４５】
また、チップホルダー内に弁座を形成しているが、ボールペンチップ内に弁座を形成してもよい。また、図示はしていないが、弁機構の前方又は後方に、第二の弁機構を設けても良く、第二の弁機構の前方又は後方に第三の弁機構を設ける等、二つ以上の弁機構を具備してあってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のボールペンは、キャップ式、ノック式等、ボールペンとして広く利用することができ、顔料が沈降し難く、復帰までの時間が省略できるので、縦置きにて保管できるなど、保管状態を気にせず用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施例１におけるボールペンの縦断面図である。
【図２】図１における一部省略した要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ ボールペン
２ インキ収容筒
３ チップホルダー
４ ボールペンチップ
５ 筆記用ボール
６ コイルスプリング
７ 弁部材
８ 被弁部材
８ａ 弁座
９ ボールペン用インキ
１０ インキ追従体
Ｂ インキ収容室
Ｋ 環状空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インキ収容筒の先端部に、筆記用ボールを回転自在に抱持したボールペンチップを、直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒の内部に、着色剤として少なくとも顔料を含有し、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ−１における粘度が、５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンであって、前記ボールペン用インキが、着色剤として顔料を含有するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部を前記インキ収容筒内に延設し、前記インキ収容筒内に延設した前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部と、前記インキ収容筒の内壁間に、環状空間を形成するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部内に弁座を設け、該弁座に弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備することを特徴とするボールペン。
【請求項２】
前記ボールペンの１００ｍ当たりインキ消費量が、２５０ｍｇ〜４５０ｍｇであることを特徴とする請求項１に記載のボールペン。
【請求項１】
インキ収容筒の先端部に、筆記用ボールを回転自在に抱持したボールペンチップを、直接又はチップホルダーを介して装着し、前記インキ収容筒の内部に、着色剤として少なくとも顔料を含有し、２０℃、剪断速度３８４ｓｅｃ−１における粘度が、５ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであるボールペン用インキを直詰めしてなるボールペンであって、前記ボールペン用インキが、着色剤として顔料を含有するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部を前記インキ収容筒内に延設し、前記インキ収容筒内に延設した前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部と、前記インキ収容筒の内壁間に、環状空間を形成するとともに、前記ボールペンチップ又はチップホルダーの後端部内に弁座を設け、該弁座に弁部材を移動可能に配置した弁機構を具備することを特徴とするボールペン。
【請求項２】
前記ボールペンの１００ｍ当たりインキ消費量が、２５０ｍｇ〜４５０ｍｇであることを特徴とする請求項１に記載のボールペン。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１５５３４８（Ｐ２０１０−１５５３４８Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３３３５７（Ｐ２００８−３３３３５７）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（３０３０２２８９１）株式会社パイロットコーポレーション (647)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（３０３０２２８９１）株式会社パイロットコーポレーション (647)
【Ｆターム（参考）】
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