(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照しつつ、本実施形態に係る筆記具1として、細軸のサインペン又はマーキングペンを例に説明する。なお、各図において、筆記具1及びその構成部品についての「前方」とは、筆記具1の先端の方向を示し、「後方」とはその反対側の方向を示し、「軸方向」とは、軸筒10の前方から後方までを貫く軸の方向を示し、「横断方向」とは、軸方向に直交する方向を示すものとする。また、各図面間で共通して付されている符号は、特に各図面の説明において言及がなくとも、同じ構成又は部材を表している。
【0013】
<全体構成>
本実施形態に係る筆記具1は、
図1Aに示すように、より小径の先軸11及びより大径の後軸12が一体に形成された(
図2参照)軸筒10と、先軸11の前方側に装着された芯周囲部材30とを備えている。後軸12の内部には、
図1Cに示すように、インクが貯蔵される中綿15が収容される。先軸11の先端付近には、軸筒10の内部と外部との空気の流通を可能とする空気置換口11Eが設けられている。
また、芯周囲部材30には、インク供給芯20が貫通している。インク供給芯20の先端は芯周囲部材30の先端から突出している。インク供給芯20の後端は中綿15の前端に突き刺さるまで延伸している。
また、
図1Aに示す先軸11には、キャップ50が装着され、不使用時には
図1Bに示すような外観を呈する。
【0014】
(軸筒の構造)
図1C及び
図4A〜E(又は
図5A〜E)に示すように、軸筒10は、前述したように、先軸11と後軸12とを有する。先軸11の前方の端部には前部開口13が開口し、後軸12の後方の端部には後部開口14が開口している。なお、後部開口14には尾栓60が圧入されている。
また、軸筒10の外形は、
図4A(又は
図5A)に示すように、横断方向の断面が、全体に丸みを帯びた四角形に形成されている。
【0015】
後軸12は、
図2並びに
図4A、B及びE(又は
図5A、B及びE)に示すように、後述する把持部材40で被覆される前方側の前部把持部12Aと、後方側の後部把持部12Bとが、一体に形成されている。
また、前部把持部12Aと後部把持部12Bとは、その境界部12Cにおいて、前方に向けて縮径した段差を有しており、これによって前部把持部12Aの太さが後部把持部12Bの太さよりも細くなっている。
また、前部把持部12Aの外周の各面には、
図4A及びBに示すように、把持部材40との係合に関与する外方突起12A2が形成されている。この外方突起12A2は、後述する把持部材40の内周面に形成される内方凹部41(
図3C及びF参照)と嵌合する。
また、前部把持部12Aの前方の端部12Eは、横断方向の断面が凸円弧状となる面が形成され、その前方に一体に形成される先軸11はこの端部12Eよりも細くなっている。
また、後軸12の後端縁には、尾栓60の鍔部62が接触している(
図1C参照)。
【0016】
先軸11は、
図2並びに
図4A、B及びE(又は
図5A、B及びE)に示すように、後端から、根本部11Aと、縮径部11Bと、先端部11Cと、係止面11Dと、を有する。
根本部11Aは、前部把持部12Aの前方の端部12Eから一定の太さで、前方に延設された部分である。なお、
図4A及びBに示すように、根本部11Aの中間部分には、軸方向と交差する方向に沿った突起が各側面に形成されている。これらの突起を係止突起11A1と称する。本実施形態においては、この係止突起11A1は合計4個(
図4A及びB)又は合計2個(
図5A又はB)設けられていることで、係止突起11A1の高さの加工バラつきによる嵌合力のバラつきを抑えることが可能になるため、手の力の弱いユーザでも容易にキャップ50を取り付けたり取り外したりすることができる。また、係止突起11A1は、先軸11側に形成するだけではなくキャップ50側に形成してもよい。
係止突起11A1は、先端側と後端側とでそれぞれ傾斜しており、その角度は先端側の方が大きい。こうすることで、キャップ50の引抜力を小さくしつつ、キャップ50の取り付けを確実に行うことが可能になり、良好な着脱感を得ることができる。
縮径部11Bは、根本部11Aの前端から先細りとなって前方に延設された部分である。
先端部11Cは、縮径部11Bの前端から一定の太さで前方に延設された部分である。
係止面11Dは、先端部11Cの先端縁であり、芯周囲部材30の係合部33の係合片33Aと接触している。
【0017】
(把持部材)
把持部材40は、
図3A〜Fに示すように、全体が断面略正方形の筒状に形成され、前方に開口する前方開口42と、後方に開口する後方開口43と、を有する。
内方凹部41は、把持部材40の後端近傍の内側の各面において、内側に向けた陥凹部として形成される。これらの内方凹部41には、後軸12の前部把持部12Aの外周に設けられた外方突起12A2が嵌合することで、把持部材40は後軸12に装着される。
前方開口42の端部には、縁部42Aが形成されている。縁部42Aの内面は、前部把持部12Aの端部12Eの断面の凸円弧状に対応するように断面凹円弧状に形成される。前方開口42は、先軸11の根本部11Aが嵌入し得る大きさで形成されている。
後方開口43の端部には端面43Aが形成され、後軸12の後部把持部12Bの境界部12Cの段差面に接触している。
また、把持部材40は、軸筒10とは異なる色彩が付与されていてもよく、その色彩は、たとえば、中綿15に貯留されるインクの色と同系色としてもよい。
なお、軸筒10と把持部材40とは、たとえば二色成形により形成することができる。
【0018】
(キャップ)
キャップ50は、
図2に示すように、キャップ外筒51とキャップ内筒52とを有する。
【0019】
キャップ外筒51は、
図2に示すように、全体が筒形状に形成され、前方と後方とに開口を有する。このキャップ外筒51の外周面は、横断方向の断面が、
図1に示すように、軸筒10の外周面と同じく、全体に丸みを有する四角形に形成されている。
キャップ内筒52は、
図2に示すように、先端が閉鎖し、後端が開放した筒形状に形成されている。キャップ内筒52は、キャップ外筒51の内部の前半部分に収容され、開放した後端部分は、キャップ外筒51のほぼ中間部分の内周面に対して、不連続的に等配される連結部52Aにて連結している。これら連結部52Aの間は、図示しない複数の貫通孔となっている。本実施形態においては、連結部52Aは8箇所形成されている。
【0020】
また、キャップ内筒52の閉鎖した先端部分の周囲は連続した周回溝53に囲まれている。周回溝53は前記貫通孔でキャップ外筒51の内部の後半部分と連絡している。
【0021】
キャップ外筒51の後方からは、前述した先軸11(
図1A参照)が挿入される。
係止突起55は、キャップ外筒51の内面の後端付近に軸方向と交差して形成される複数の突起であり、先軸11に設けられる前記係止突起11A1を前方から後方に向けて弾性変形により乗り越えることで互いに係止される。これによって、キャップ50が軸筒10に装着される。
本実施形態においては、複数の係止突起55は、キャップ外筒51の各側面に対応して、計4個設けられている。
【0022】
(尾栓)
尾栓60は、
図6A及びBに示すように、全体が筒形状に形成され、挿入部61と、鍔部62と、頭部63と、を有する。挿入部61の先端が、尾部64となっている。
挿入部61は、軸筒10における後軸12の後部開口14から後軸12の内部に挿入され、後部開口14を塞ぐ(
図1C参照)。
鍔部62は、後部開口14の端面に密着して後軸12の内部を密閉し、後軸12の内部を外気から遮断する。
頭部63は、鍔部62から後方に延びるように形成されており、ここに筆記時にキャップ50を装着しておくことができる。
【0023】
尾栓60の形状は、挿入部61、鍔部62及び頭部63のいずれも、横断方向の断面が円形に形成されている。また、頭部63から鍔部62にかけては外周が緩やかな凹曲面で接続されている。これにより、頭部63と鍔部62との境界が目立たなくなり、外観も損なわない。
【0024】
(中綿)
図1Cに示す中綿15は、インクを貯留する円筒形状のポリエステル繊維素材で構成され、軸筒10の後軸12の内部に収容されている。
また、中綿15の前方の端部は、
図2に示すように、後軸12における前部把持部12Aの内部において、前部把持部12Aの内周面に軸方向に形成されている複数本のリブ12A1(
図4C及びE(又は
図5C及びE)参照)に接触している。
一方、中綿15の後方の端部は、後軸12に嵌まり込む尾栓60の尾部64の直前に位置している。
これにより、中綿15は、
図2に示すように、前部把持部12Aのリブ12A1(
図14E(又は
図15E)参照)と、尾栓60の尾部64との間に位置している。なお、後部把持部12Bの内側面において、複数個の固定突起12B1(
図4E(又は
図5E)参照)が環状に配列されており、これらによって中綿15は後軸12の内部で固定されている。
【0025】
<要部の構成>
ここで、本実施形態における要部であるインク供給芯20及び芯周囲部材30について詳述する。
【0026】
[インク供給芯]
インク供給芯20は、
図2に示すように、外周部21と、流路22と、先端部23と、後端部24と、胴部25と、を有する。
インク供給芯20は、ポリアセタール樹脂の押出成形で形成され、その形状は、前方の側から後方の側に向けて、全体がほぼ円筒形をなし、先端部23は、前方に縮径する円錐形状をなし、後端部24は、後方に向けて縮径する円錐形状をなし、これら先端部23と後端部24とに挟まれる胴部25は、先端部23及び後端部24の縮径が始まる部位の外径と同じ外径の円筒形状をなしている。ここで、インク供給芯20は、繊維束芯や焼結芯などで構成されたものでもよい。
【0027】
(外周部)
外周部21は、インク供給芯20の外側面をなしている。外周部21の先端部23の先端、及び後端部24の先端は、後述する流路22が露出するように形成されている。
(流路)
流路22は、外周部21の内部の軸心に沿って形成され、前述のとおり、外周部21の先端部23及び後端部24においてそれぞれ露出している。
ここで、インク供給芯20の押出成形の際、中心部に細かい隙間を有するダイスを用いることで、断面の中心部分に細かい隙間としての流路22が形成されることとなる。この隙間としての流路22が毛細管力を発揮して、インクを保持する。この場合、インク供給芯20においては、外周部21と流路22とが一体に成形されていることになる。
流路22は、
図7Aの断面図において、軸心に沿った部分、すなわち径W2を占める部分として形成され、その周囲を占める部分が外周部21である。
流路22は、たとえば、
図7Bに示すインク供給芯20の断面図のような、軸心部分における内周縁が不整形な空洞を有する領域として形成され、その空洞に仮想的に外接する円の直径として、流路の外径W2が定められる。流路22はまた、たとえば
図7Cの断面図に示す別の例のように、
図7Bに示す流路22よりも細かい分岐を有する空洞を有する領域として形成することとしてもよい。この別の例では、流路の外径W2は
図7Bに示す例よりも大きく、流路22がインク供給芯20の断面に占める割合がより高い。
なお、毛細管構造を有する繊維束芯又は焼結芯で流路22を形成する場合、外周部21を流路22の外側面をコーティングする構造として形成することで、インク供給芯20において、この外周部21を、流路22の外側の肉厚部分とすることが可能となり、流路22の外側面を露出させずに芯周囲部材30へ固定することできる。
インク供給芯20においては、中綿15に差し込まれている後端部24から、中綿15に貯留されているインクが毛細管力によって先端部23にまで誘導される。
【0028】
[芯周囲部材]
芯周囲部材30は、
図8A及びBに示すように、前方の側から後方の側に向かって、先端部30Aと、中央部30Bと、後端部30Cと、を有する。
先端部30Aは、縮径部31と、円筒部32と、係合部33と、を有する。中央部30Bは、弾性部34から構成される。後端部30Cは、筒部35から構成される。
また、これら各部を先端から後端にわたって貫通する貫通部37を有する。この貫通部37には、
図2に示すようにインク供給芯20が貫通する。
本実施形態においては、縮径部31、円筒部32、係合部33、弾性部34、筒部35は一体に形成され、縮径部31以外の基本形状は、円筒形である。
芯周囲部材30は、筆記時の低摩擦性、耐摩耗性、及び、弾性部34の耐クリープ性の観点から、ポリアセタール樹脂で形成されるのが好ましい。
【0029】
(縮径部)
縮径部31は、
図8Bに示すように、芯周囲部材30の前方の側に位置し、前方に向けて縮径するテーパー形状に形成されている。
縮径部31の先端には、円形の先端開口31Aが形成され、その周囲には開口周縁部31Bが形成されている。一方、縮径部31における貫通部37は第1貫通部37Aとなっている。
【0030】
この第1貫通部37Aは、先端開口31Aに向けて縮径する停止面37A1を有し、この停止面37A1に、前述したインク供給芯20の先端部23の側面が接触して係止することで、インク供給芯20の先端部23の先端が外部に突出する(
図2参照)。
また、縮径部31における第1貫通部37Aは、
図8Bに示すように、先端開口31Aから後方に向かって、その内径が拡大している。この形状は、インク供給芯20の先端部23の外周面の円錐形状に対応している。
【0031】
(円筒部)
円筒部32は、
図8A及びBに示すように、縮径部31の後方の側に連続して、縮径部31の後端の外径と同じ外径を有して後方の側に延びる円筒形に形成されている。
円筒部32における貫通部37は、縮径部31に引き続き第1貫通部37Aとなっている。
この円筒部32における第1貫通部37Aは、縮径部31における第1貫通部37Aの後端の内径と同じ内径を有する断面円形の孔として形成されており、インク供給芯20が軸方向に移動可能となるように、インク供給芯20の外径よりも大きい内径が与えられている。
【0032】
(係合部)
係合部33は、
図8A及びBに示すように、円筒部32の外径よりも大きい外径を有する円盤状の係合片33Aを介して、円筒部32の後端から連続して設けられている。係合部33の外径は、円筒部32の外径よりも大きく、かつ係合片33Aの外径よりも小さい。係合部33は、側面の一部に軸方向に切欠きを有してほぼ円筒形に形成されている。
この係合部33の内部においても、
図8Bに示すように、円筒部32を貫通している第1貫通部37Aが、その内径を同じくして、引き続き後方へ延びる円形の孔として形成されている。
【0033】
(弾性部)
弾性部34は、
図8A及びBに示すように、本実施形態においては、係合部33の後方の側に連続して、係合部33の後端の外径とほぼ同じ外径を有する二重の螺旋ばねとして形成されている。この螺旋ばねの断面は、
図8Bに示すように四角形を呈している。
螺旋ばね34の内部には、
図8Bに示すように、第1貫通部37Aの後端から連続する第2貫通部37Bが形成されている。第2貫通部37Bは、第1貫通部37Aの内径とほぼ同じ内径を有し、後方へ延びる円形の孔として形成されている。
なお、螺旋ばねは、弾性部34の形状の一例である。
【0034】
弾性部34としての螺旋ばねは、細字用のサインペン又はマーキングペンに対応させるための予め定められたばね定数で形成されており、インク供給芯20に、後述する軸方向への移動ができる程度の付勢力が付与されるようになっている。
【0035】
(筒部)
筒部35は、
図8A及びBに示すように、弾性部34の後端から連続して、弾性部34の外径とほぼ同じ外径を有して、後方に延びる円筒形を呈している。
この筒部35においても、その内部には、弾性部34における第2貫通部37Bに連続して、ほぼ同じ内径を有する第3貫通部37Cが、後方へ延びる円形の孔として形成されている。その筒部35の後端には、後部開口35Aが開口している。
【0036】
このように、芯周囲部材30は、前方から後方にわたって、複数の部位から構成されるとともに、第1貫通部37A、第2貫通部37B、及び第3貫通部37Cに対して、インク供給芯20が、芯周囲部材30の後方の側の後部開口35Aから挿入される。
【0037】
[インク供給芯の芯周囲部材への固定]
ここで、インク供給芯20と芯周囲部材30との固定について説明する。
前述のとおり、インク供給芯20は、芯周囲部材30の貫通部37(第1貫通部37A、第2貫通部37B、第3貫通部37C)を貫通している。
【0038】
そして、本実施形態においては、インク供給芯20は、芯周囲部材30における後端部30Cを構成する筒部35の外周面において、ポンチを用いて内方へ圧縮することで、筒部35の内面に形成される突起(図示せず)がインク供給芯20の外周面を押圧して固定している。
すなわち、インク供給芯20と芯周囲部材30とは、芯周囲部材30の後端部30Cでのみ固定されており、先端部30A及び中央部30Bにおいては固定されていない。
これにより、先端部30Aの第1貫通部37A、及び中央部30Bの第2貫通部37Bの内部において、インク供給芯20は固定されておらず、移動可能となっている。
なお、筆記の際に大きな荷重がインク供給芯20にかかった際には、インク供給芯20が後退してクッション作用が働くため、インク供給芯20の折れを防止することが可能となる。
【0039】
<要部の作用>
上記のような構成に基づいて、筆記具1において、インク供給芯20が筆圧によって芯周囲部材30の後方に移動可能となることについて、以下に説明する。
【0040】
本実施形態における筆記具1は、インク供給芯20と、芯周囲部材30と、を有し、インク供給芯20は、筆圧によって芯周囲部材30の先端において、後方に移動する構成を有している。
そして、筆記具1が、筆圧によって描線の幅を自在に変化させるようにできるのは、次に示す作用による。
【0041】
まず、細い描線を描こうとする場合、筆記具1に、所定以下の筆圧が与えられている状態であり、このとき、インク供給芯20の先端部23は、
図7に示すように、芯周囲部材30の先端開口31Aから所定の長さ(たとえば、0.1mm程度)の突出寸法H1だけ突出した位置にある。このような位置のインク供給芯20の先端部23によって、図示しない用紙等に描線を描くことができる。
【0042】
次に、より太い描線を描こうとする場合は、筆記具1に、前記所定を上回る筆圧が与えられる。
ここで、インク供給芯20は、先述のとおり、芯周囲部材30における筒部35(後端部30C)の突起(図示せず)によって、芯周囲部材30の筒部35の第3貫通部37C内に固定されている。
【0043】
一方、芯周囲部材30の先端部30A、及び中央部30Bにおける第1貫通部37A、及び第2貫通部37Bの中では、インク供給芯20は固定されておらず、筆圧が付与されると、インク供給芯20は後方に移動しようとする。
そうすると、芯周囲部材30の筒部35に固定されているインク供給芯20は、弾性部34の付勢力に抗して、筒部35を後方に押し、それにより弾性部34が伸長する。
この弾性部34を構成する螺旋ばねについては、太字を描こうとする場合にインク供給芯20に付与される筆圧(細字を描こうとする場合にインク供給芯に付与される筆圧よりも大きい)に対応して初めて伸長可能なばね定数が設定されている。
【0044】
これにより、インク供給芯20の先端部23は、芯周囲部材30の先端開口31Aから僅かにその先端が突出する程度に後方に移動し、先端開口31Aの周囲を囲む開口周縁部31Bとの間に僅かに隙間ができる。
そして、インクは、インク供給芯20の先端部23と、先端開口31Aの周囲を囲む開口周縁部31Bとの間に僅かにできた隙間との間にも供給される。同時に、インク供給芯20の先端部23と、芯周囲部材30の開口周縁部31Bとが、図示しない用紙等に同時に接触することで、より太い描線を描くことができるようになる。
【0045】
このように、本実施形態における筆記具1は、細字用のインク供給芯20を備えるサインペン又はマーキングペンにおいても、描線の幅を太く変化させることができるものである。
また、過剰に筆圧がかかってもインク供給芯20が可動であり、芯周囲部材30に負荷がかかるため、インク供給芯20の座屈や潰れによる筆記不良を防ぐことが可能である。
【0046】
なお、本実施形態では、
図9Aに示すように、インク供給芯20の先端部分において、不連続的に外径を減じる段部26が全周にわたって設けられている。これによって、インク供給芯20と芯周囲部材30との間の間隙が、全周にわたって拡張している拡張部70が設けられている。この拡張部70におけるインク供給芯20と芯周囲部材30との距離は、筆記具1に使用するインクに対して、毛細管力が生じ得ない程度の長さに設定されている。
【0047】
インク供給芯20において流路22によって誘導されたインクは、外周部21で覆われていない先端部23から浸み出して、本来であれば筆記面に転写され描線となる。しかし、浸み出したインクの一部は、インク供給芯20の先端部23の外周面と、芯周囲部材30の縮径部31の内周面との間の間隙を毛細管力により浸透して後方へせり上がる。しかし、せり上がったインクは、拡張部70に至るとその毛細管力を失い、これ以上後方へせり上がることはない。これにより、軸筒10の内部までインクがせり上がることが阻止される。
【0048】
なお、
図9Bに示す変形例のように、インク供給芯20の胴部25の先端寄りの位置において、全周にわたる環状溝27を設けることで、この環状溝27の位置におけるインク供給芯20と芯周囲部材30との間の間隙を、拡張部70とすることができる。この変形例においても、拡張部70によってインクのせり上がりが阻止される。
【0049】
<描線幅>
ここで、前記
図7Aに示したインク供給芯20及び芯周囲部材30の先端を有する筆記具1において先端開口の内径(W1)を0.95mm、流路の外径(W2)を0.55mmに設定したものについて、No.1〜3の3本のサンプルを調製し、筆記速度4.5m/min、筆記荷重0.98N(100g重)、筆記角度60°及び90°において、上質紙面上に螺旋状に筆記を行い、そこで筆記された描線幅を測定した。その結果は下記表1の通りである。
【0051】
以上のとおり、いずれのサンプルにおいても、同一の筆記荷重において、筆記面に対する筆記角度60°における描線幅を、筆記面に対する筆記角度90°における描線幅で除した値が1.00前後と、0.67以上かつ1.5未満である。よって、描線幅の変化を一定の範囲内に収めることができた。
【0052】
<その他>
なお、本発明の特定の実施形態について上記にて詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。
【0053】
たとえば、芯周囲部材30の先端部30Aと中央部30Bとが一体に形成されるものとして前記実施形態では説明したが、中央部30Bを別体として構成してもよい。たとえば、前記実施形態と同じ樹脂材料で先端部30A及び後端部30Cを形成し、その間に金属製のスプリングを中央部30Bとして介装することとしてもよい。
【0054】
また、インクを貯留する手段を中綿15として説明したが、インクタンク形式のものとしてもよい。