特許 7573962 マーキングペン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-18

(45)【発行日】2024-10-28

(54)【発明の名称】マーキングペン

(51)【国際特許分類】

   B43K 8/03 20060101AFI20241021BHJP

【ＦＩ】

B43K8/03 100

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2019191407

(22)【出願日】2019-10-18

(65)【公開番号】P2021066043

(43)【公開日】2021-04-30

【審査請求日】2022-09-29

【審判番号】

【審判請求日】2023-12-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000005957

【氏名又は名称】三菱鉛筆株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐川 弥

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 健司

(72)【発明者】

【氏名】岩佐 敦

(72)【発明者】

【氏名】神谷 俊史

(72)【発明者】

【氏名】羽賀 久人

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 祐一

【合議体】

【審判長】川俣 洋史

【審判官】桐山 愛世

【審判官】山本 一

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６０－９６８６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００４－４２２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１３５８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－６６４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－１６２９２５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１６３１５２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

B43K 1/00-1/12

B43K 5/00-8/24

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸筒と、
前記軸筒の内部に収容されるとともに長手方向に対し垂直な断面において軸心寄りに位置し気孔率が７５％である密部及び前記密部の周囲に位置し気孔率が８５％である疎部から成るとともに、前記密部の前記断面に占める面積の割合が３％以上２０％以下である中綿と、
前記中綿に含浸されるとともに静的表面張力値が２９．８ｍＮ／ｍ以上３４．６ｍＮ／ｍである水性インクと、
前記密部に接続し毛管力で前記水性インクを先端へ誘導する筆記先端と、を備えることを特徴とするマーキングペン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸筒に水性インクを含浸させた中綿を収容するマーキングペンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、軸筒に水性インクを含浸させた中綿を収容するマーキングペンは種々提供されてきた。その中で、２種類の繊維を組み合わせた中綿を使用するものも存在する。たとえば、下記特許文献１では、水性インクの吹き出し防止を目的として、中綿の一部に太径繊維を配置し、その他は細径繊維を使用している。また、下記特許文献２では、熱変色インク顔料の分離を抑制する目的で、太デニールの繊維束を細デニールの繊維内に分散配置した中綿が使用されている。さらに、下記特許文献３では、インクの吐出性を安定化するため、中心部が細デニールで、周辺が太デニールの中綿が使用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１２０２５７号公報

【文献】特開２０１７－９４５２６号公報

【文献】特開昭５３－１０４３１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

軸筒内に中綿を収容するマーキングペンでは、中綿へのインクの充填のしやすさと、水性インクの保持力の確保とを両立させる必要がある。そこで本願は、中綿へのインク充填を迅速かつ安定的に実行するとともに、水性インクが直流することなく確実に保持することの可能なマーキングペンの提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本願の第１の態様に係るマーキングペンは、軸筒と、前記軸筒の内部に収容されるとともに長手方向に対し垂直な断面において軸心寄りに位置し気孔率が比較的低い密部及び前記密部の周囲に位置し気孔率が比較的高い疎部から成る中綿と、前記中綿に含浸されるとともに静的表面張力値が３５ｍＮ／ｍ以下である水性インクと、前記密部に接続し毛管力で前記水性インクを先端へ誘導する筆記先端と、を備えることを特徴とする。

【0006】

ここで、本態様のマーキングペンにおける中綿は、密部と疎部とから成る。密部においては、疎部と比較して中綿を形成する繊維間の距離がより密となっている。換言すると、疎部は密部よりも気孔率が高くそのため繊維間距離が疎である。疎部は、繊維間距離がより疎であることで、水性インクを包蔵する機能を有する。一方、密部は、気孔率が低くそのため繊維間距離がより密であり毛管力が高いため、筆記先端へ水性インクを誘導する機能を有する。筆記先端は、繊維束又は多孔体のような毛管力を有する材質で形成され、中綿のうち密部に接続される。

【0007】

なお、ここで、密部が前記断面において軸心寄りに位置するとは、該断面の辺縁には位置していない、ということを意味する。換言すると、該断面においては、密部はその全周で疎部に囲まれている、ということになる。

【0008】

本願の第２の態様に係るマーキングペンは、上記第１の態様の構成に加え、前記密部の前記断面に占める面積の割合は５％以上１５％以下であることを特徴とする。

【0009】

本願の第３の態様に係るマーキングペンは、上記第１又は第２の態様の構成に加え、前記密部の一部が前記断面の中心を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

上記構成により、本願に開示するマーキングペンは、中綿へのインク充填を迅速かつ安定的に実行するとともに、水性インクが直流することなく確実に保持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態のマーキングペンを正面図で示す。

【図2】図１のマーキングペンから両端のキャップを取り外した状態を正面図で示す。

【図3】図２の正面断面図である。

【図4】第２実施形態のマーキングペンを正面図で示す。

【図5】図４のマーキングペンから両端のキャップを取り外した状態を正面図で示す。

【図6】図５の正面断面図である。

【図7】中綿において密部と疎部との位置関係の例を断面図で示す。

【図8】中綿において密部と疎部との位置関係の例を断面図で示す。

【図9】中綿において密部と疎部との位置関係の例を断面図で示す。

【図10】中綿において密部と疎部との位置関係の例を断面図で示す。

【図11】中綿において密部と疎部との位置関係の例を断面図で示す。

【図12】中綿において密部と疎部との位置関係の例を断面図で示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

【0013】

（１）第１の実施形態
図１は、第１の実施形態に係るマーキングペン１０の正面図である。なお、以下の説明では便宜上、図面における下端を先端とし、上端を後端とする。円筒形状の軸筒２０の先端及び後端に、略同径の略円筒形状のキャップ３０、３０がそれぞれ装着されている。

【0014】

図２は、図１のマーキングペン１０から、先端及び後端のキャップ３０、３０をそれぞれ取り外した状態を示す正面図である。軸筒２０の先端側は外径が縮小した縮径部２１となっており、ここに先端側のキャップ３０が装着される。縮径部２１の先端からは、筆記先端４０のうち、より細い線を描くための細書先端４１が突出している。一方、軸筒２０の後端側には、別体に形成された後軸２２が装着されている。後軸２２は、縮径部２１と同様に外径が縮小しており、ここに後端側のキャップ３０が装着される。後軸２２の後端からは、筆記先端４０のうち、より太い線を描くための太書先端４２が突出している。

【0015】

図３は、図２の正面断面図である。軸筒２０の内部には、軸心側に位置する密部５１と、周辺側に位置する疎部５２とから成る中綿５０が収容されている。中綿５０は軸筒２０の内部で、先端から後端までの全長にわたって収容され、水性インクを含浸している。中綿５０には、細書先端４１は、中綿５０の密部５１の先端側に接続されている。一方、太書先端４２は、密部５１の後端側に接続されている。なお、筆記先端４０のうち、細書先端４１の後端は全面で密部５１の先端と接続している必要はなく、その一部が密部５１の先端と接続していればよい。同様に、太書先端４２の先端は全面で密部５１の後端と接続している必要はなく、その一部が密部５１の後端と接続していればよい。

【0016】

中綿５０の疎部５２は、密部５１と比較して、気孔率が高くそのため繊維間距離が疎となっている。これにより疎部５２は、中綿５０の水性インクを含浸する機能を主として担っている。一方、密部５１は、疎部５２と比較して、気孔率が低くそのため繊維間距離が密となっているため、毛管力が密部５１より高い。これにより密部５１は、中綿５０の水性インクを両端の細書先端４１及び太書先端４２へ送出する機能を主として担っている。

【0017】

中綿５０は、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート等の巻縮繊維で構成される。密部５１の気孔率（断面において、繊維の実質部分を除いた空隙の占める割合をいう。以下同じ。）は６５～８５％、好ましくは７０～８０％である。一方、疎部５２の気孔率は７５～９５％、好ましくは８０～９０％である。このような気孔率の範囲内で、疎部５２の気孔率を、密部５１の気孔率より高くなるように設定する。疎部５２の気孔率は、密部５１の気孔率よりも３％以上高いことが望ましく、特に５～２０％高いことがより望ましい。このように気孔率を設定することで、疎部５２に水性インクを含浸する機能を主として担わせつつ、密部５１によって両端へインクが誘導される。

【0018】

中綿５０において、軸心に垂直な断面に占める密部５１の面積の割合は、疎部５２による水性インクの包蔵量を確保する観点からは１５％以下が望ましく、両端へのインク送出を確保する観点からは５％以上が望ましい。

【0019】

水性インクは、中綿５０への充填が速やかに行われるよう、静的表面張力値が３５ｍＮ／ｍ以下である必要がある。そのため、水性インクは界面活性剤を含有することが好ましい。好ましい界面活性剤は、フッ素系界面活性剤、アルキル硫酸エステル塩又はアルキルエーテル硫酸エステル塩である。これらの界面活性剤は、１種類のみでも、あるいは２種類以上を混合して用いてもよい。

【0020】

（２）第２の実施形態
図４は、第２の実施形態に係るマーキングペン１０の正面図である。円筒形状の軸筒２０の先端及び後端に、略同径の略円筒形状のキャップ３０、３０がそれぞれ装着されている。後端側のキャップ３０は、クリップ３１を備えている。

【0021】

図５は、図４のマーキングペン１０から、先端及び後端のキャップ３０、３０をそれぞれ取り外した状態を示す正面図である。軸筒２０の先端側は外径が縮小した縮径部２１となっており、ここに先端側のキャップ３０が装着される。縮径部２１の先端からは、筆記先端４０のうち、より細い線を描くための細書先端４１が突出している。一方、軸筒２０の後端側には、別体に形成された後軸２２が装着されている。後軸２２は、縮径部２１と同様に外径が縮小しており、ここに後端側のキャップ３０が装着される。後軸２２の後端からは、筆記先端４０のうち、より太い線を描くための太書先端４２が突出している。本実施形態では、太書先端４２は透明合成樹脂製の窓部４３の辺縁として形成されている。

【0022】

図６は、図５の正面断面図である。軸筒２０の内部には、軸心側に位置する密部５１と、周辺側に位置する疎部５２とから成る中綿５０が収容されている。中綿５０は軸筒２０の内部で、先端から後端までの全長にわたって収容され、水性インクを含浸している。中綿５０には、細書先端４１は、中綿５０の密部５１の先端側に接続されている。一方、太書先端４２は、窓部４３の両側からそれぞれ密部５１の後端側に接続されている。

【0023】

中綿５０及び水性インクについては、前記第１の実施形態と同様である。

【0024】

（３）中綿の断面配置
通常、マーキングペン１０においては筆記先端４０は軸心を含む位置に装着されるため、軸筒２０の長手方向に対し垂直な中綿５０の断面においては、図７に示すように、断面円形の密部５１の一部が断面の中心を含む位置に配置され、その周囲に疎部５２を位置させることが望ましい。なお、この場合、密部５１は図８に示すように断面楕円形としてもよいし、あるいは、図９に示すように断面略四角形としてもよい。

【0025】

また、筆記先端４０を軸心からずらした位置に設定する場合、図１０に示すように密部５１は、疎部５２に対し軸心寄りであれば、軸心から偏心させた位置としてもよい。この場合も、図１１に示すように密部５１は断面楕円形としてもよい。

【0026】

さらには、図１２に示すように、全周が疎部５２で囲まれていれば、密部５１を複数設けることとしてもよい。

【実施例】

【0027】

（１）中綿
長さ８０ｍｍ、内径６ｍｍのポリプロピレン製円筒を軸筒に擬して、これに下記の各実施例及び各比較例の中綿を充填し、下記の実験に供した。中綿は、太さ３デニールのポリエステル繊維を使用した。中綿の密部は、気孔率７５％となるようにポリエステル繊維を圧縮し束ね、所定の密部の割合となるように重量を量り取った。一方、中綿の疎部は、気孔率８５％となるようにポリエステル繊維を圧縮し束ね、所定の疎部の割合となるように重量を量り取り、これで密部をくるみ、ポリプロピレン製円筒に充填した。

【0028】

なお、上記下中綿の密部及び疎部の気孔率は、あらかじめ下記のように検証しておいた。すなわち、中綿を上記円筒に充填した状態で、中綿に硬化樹脂（商品名：ＳＣＡＮＤＩＰＬＥＸ、スキャンディア）を充填し、硬化後に切削して観察面としての中綿断面を露出させた。観察試料台に貼り付け、走査型電子顕微鏡（製品名：Ｓ－３４００Ｎ、日立ハイテクフィールディング）を使用して観察しやすい任意の倍率（１０～１００倍）にて中綿断面を観察した。さらに観察した領域を画像データとして取り込み、その画像を画像解析ソフト（ソフト名：ＩＭＡＧＥＪ、開発元：ＮＡＴＩＯＮＡＬ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥＳ ＯＦ ＨＥＡＬＴＨ）で画像処理を行い、空間部の面積率を求め、これを気孔率とした。

【0029】

各実施例及び各比較例において、中綿における密部の位置は、図７に示すような軸心を含む位置とした。また、密部の断面形状は、略楕円形状（図８参照）である実施例９及び略四角形状（図９参照）である実施例１０をのぞき、いずれも断面略円形状（図７参照）であり、中綿の断面に占める面積の割合は、後掲の表１に示すとおりであった。

【0030】

（２）分散液
水性インク用の着色微粒子分散液（以下、「分散液」とする。）２リットルのフラスコに、撹拌機、還流冷却器、温度計、窒素ガス導入管及びモノマー投入用１０００ｍｌ分液漏斗を取り付け、温水槽にセットし、蒸留水５００ｇ、重合性界面活性剤（商品名：アデカリアソープＳＥ－１０Ｎ、アデカ）５０ｇ及び過硫酸アンモニウム３ｇを投入し、窒素ガスを導入しながら、５０℃まで昇温させた。

【0031】

一方、フタル酸－２－メタクリロイルオキシエチル（商品名：アクリルエステルＰＡ、三菱レイヨン）３００ｇと、メタクリル酸ｎ－ブチル２００ｇとからなる混合モノマー５００ｇに、水溶性塩基性染料（商品名：ＡＩＺＥＮ ＣＡＴＨＩＬＯＮ ＲＥＤ ＢＬＨ ２００％、保土谷化学工業）４０ｇを混合した液を調製した。

【0032】

この調製液を上記した分液漏斗から温度５０℃付近に保った上記フラスコ内に３時間にわたって撹拌しつつ添加し、乳化重合を行った。さらに５時間熟成して重合を終了し、以下の水性インクで用いられる分散液を得た。

【0033】

（３）水性インク
各実施例及び比較例１の水性インクの組成は、下記のとおりであった。
分散液：５０質量％
トリエタノールアミン：２質量％
エチレングリコール：５質量％
界面活性剤：０．５質量％
蒸留水：４２．５質量％

【0034】

比較例２で使用した水性インクの組成は、下記のとおりであった。
分散液：５０質量％
トリエタノールアミン：２質量％
エチレングリコール：５質量％
界面活性剤：０．０５質量％
蒸留水：４２．９５質量％

【0035】

なお、実施例１～５、９及び１０並びに比較例１及び２の水性インクで使用した界面活性剤は２－ペルフルオロアルキル－エタンスルホン酸で、アルキル鎖の炭素数は４～１６であった。また、実施例１～５、９及び１０並びに比較例１の水性インクの表面張力は３３．３ｍＮ／ｍであり、比較例２の水性インクの表面張力は４１．７ｍＮ／ｍであった。

【0036】

実施例６の水性インクで使用した界面活性剤は、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムであった。また、実施例６の水性インクの表面張力は２９．８ｍＮ／ｍであった。

【0037】

実施例７の水性インクで使用した界面活性剤は、ドデシル硫酸ナトリウムであった。また、実施例７の水性インクの表面張力は３４．６ｍＮ／ｍであった。

【0038】

実施例８の水性インクで使用した界面活性剤は、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートであった。また、実施例８の水性インクの表面張力は３２．４ｍＮ／ｍであった。

【0039】

（４）実験方法
各実施例及び各比較例において、中綿が充填された円筒を垂直に保持してその下端２ｃｍをインクに浸漬して静置した。そして、インクが円筒の上端まで到達する時間を測定した。この到達時間により、下記の評価基準に従い各実施例及び各比較例を評価した。
Ａ：３分以内
Ｂ：３分超～６分以内
Ｃ：６分超
（５）結果
各実施例及び各比較例についての上記の評価結果を、各性状とともに下記表１に示す。

【表1】

【0040】

まず、実施例１～３は、断面形状が略円形の密部の割合が５％以上１５％以下であり、フッ素系界面活性剤である２－ペルフルオロアルキル－エタンスルホン酸が界面活性剤として水性インクに添加され、その表面張力は３３．３ｍＮ／ｍと、３５ｍＮ／ｍ以下であった。その結果、いずれも最も優れた評価が得られた。

【0041】

また、密部の割合が５％を下回った実施例４、及び、１５％を上回った実施例５は、実施例１～３には及ばないものの、実用には差し支えない程度の良好な評価が得られた。

【0042】

それに対し、中綿に密部を有さない比較例１は、インクが上端まで達するまでの時間が長く評価が劣っていた。

【0043】

以上より、中綿へのインク充填が迅速に実行される密部の割合は、３～２０％、望ましくは５～１５％であることが明らかとなった。

【0044】

さらに、水性インクに添加される界面活性剤として、アルキルエーテル硫酸エステル塩であるジオクチルスルホコハク酸ナトリウムを使用した実施例６、及び、アルキル硫酸エステル塩であるドデシル硫酸ナトリウムを使用した実施例７においても、実施例１～３同様最も優れた評価が得られた。なお、フッ素系界面活性剤、アルキル硫酸エステル塩又はアルキルエーテル硫酸エステル塩のいずれでもないポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを界面活性剤として用いた実施例８では、それ以外の諸元が共通する実施例３には及ばないもの、実用には差し支えない程度の良好な評価が得られた。

【0045】

それに対し、フッ素系界面活性剤を使用しつつもその含有量が低いために表面張力が３５ｍＮ／ｍを上回った実施例２では、インクが上端まで達するまでの時間が長く評価が劣っていた。

【0046】

以上より、水性インクに添加される界面活性剤は、望ましくはフッ素系界面活性剤、アルキル硫酸エステル塩又はアルキルエーテル硫酸エステル塩である。また、これらのいずれかを添加することによる水性インクの表面張力は３５ｍＮ／ｍ以下であることが望ましい。

【0047】

なお、密部の割合が５％～１５％の範囲内であり、フッ素系界面活性剤が水性インクに添加されている実施例９及び実施例１０に示すように、密部の断面形状は評価に影響しなかった。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本発明は、中綿に水性インクが充填されその水性インクを毛管力により筆記先端に誘導する筆記具、具体的にはマーキングペンに利用可能である。

【符号の説明】

【0049】

１０ マーキングペン
２０ 軸筒 ２１ 縮径部 ２２ 後軸
３０ キャップ ３１ クリップ
４０ 筆記先端 ４１ 細書先端 ４２ 太書先端
４３ 窓部
５０ 中綿 ５１ 密部 ５２ 疎部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】