JP2005028694A - ボールペン - Google Patents
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Abstract
【目的】粘性の低いインキまたは剪断減粘性を有したインキを使用したボールペンであって、簡単な筆記部の構造で、携帯時に不用意にインキの逆流、直流現象が生じず、筆記に伴う負圧でインキをチップ側に容易に導出可能とする。
【構成】先端ボールがチップ先端のボール抱持部の内縁に密接し、筆記時に密接状態が解除されるように先端ボールの背面を押圧する弾性体が設けられてなるチップと、チップ後端とインキ収容部の前端との間に撥インキ性を有する撥インキ体が配設され、インキ収容部にインキとインキの後端にインキと追随するフォロアが充填されてなるボールペンであって、前記フォロアの後方にポンピング式の加圧機構が設けられてなる。
【選択図】 図１
【構成】先端ボールがチップ先端のボール抱持部の内縁に密接し、筆記時に密接状態が解除されるように先端ボールの背面を押圧する弾性体が設けられてなるチップと、チップ後端とインキ収容部の前端との間に撥インキ性を有する撥インキ体が配設され、インキ収容部にインキとインキの後端にインキと追随するフォロアが充填されてなるボールペンであって、前記フォロアの後方にポンピング式の加圧機構が設けられてなる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、チップ後端とインキ収容部を連通する導孔を常時遮蔽してなる弁部を有し、インキ収容部にインキとインキの後端にインキと追随するフォロアが設けられ、フォロアの後端が所定圧で加圧された時に弁部の遮蔽状態が解除されるように設けられたボールペンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１１−１８８９８７
【特許文献２】特開２００１−１５０８６５
特許文献１のボールペンは、軸筒の先方に先端ボールがチップ先端のボール抱持部の内縁に常時押圧されて密接し、筆記時に密接状態が解除されるように設けられたチップを有し、又、軸筒後方のインキ収容部に粘度が数ｍＰａ・Ｓ〜数十ｍＰａ・Ｓの水性低粘度インキが充填され、更にインキの後端にインキの蒸発を防止すると共にインキの消耗と共に追随して移動するフォロアが設けられて成るボールペンに於いて、チップの後方に弁体受け座とインキ収容部に連通する導孔を有した弁室が設けられ、弁室内に弁体がスプリングで後方に附勢されて常時導孔が閉塞されように弁体が弁体受け座に密接され、筆記に伴う負圧で弁体と弁体受け座の密接状態が解除されてインキがチップ側に導出可能となることが示されている。
このものは、スプリングが強すぎると筆記に伴う負圧で弁体の密接状態が解除されず、インキが供給されない問題がある。また、スプリングが弱すぎると衝撃などで弁体の密接状態が解除されてインキが直流しやすい問題がある。
また、特許文献２には、軸筒の後端にポンピング式の加圧機構部が設けられ、更にその前方で且つインキの後端に接触してインキの消耗と共に追随するよう配設されたフォロアの後端に位置して弁機構が配設され、加圧機構部の前進作動によって軸筒の後端孔に空気が押し込まれて、その際に所定圧で弁が開いてフォロアの後端が加圧されることによってインキのチップ側への流動性が支援されるように構成されたものが提案されている。
このものは、初期筆記でインキ切れしやすいインキを使用したボールペン、乾燥しやすいインキを使用したボールペン、インキに種々のフィラーが混入されたボールペン、紙面に筆記した筆跡が消しゴムでの擦過により容易に消去できるインキが充填されたボールペン、誤記等を白色のインキで隠蔽することで修正可能とするボールペンなどの改良を目的としたものである。
例えば、通常誤記等を修正するための白色顔料を用いた液体塗布具は、可撓性のある容器にインキとボール等が封入されており、白色顔料と溶剤が分離しやすい為に使用に際して振って攪拌したり、またインキを吐出する為に容器の側面を押圧して行う。しかしながら、インキ残量が少なくなった時には容器の側壁を強く押してもインキが吐出されないという苛立たしさがある。そこで、剪断減粘性を有するインキと加圧作用を利用して、攪拌を無用とし、容器の側面を押圧してインキを吐出する必要のないものとして提案されている。
【０００３】
一般に粘性の低いインキまたは剪断減粘性を有したインキ（ゲルインキ）を使用したボールペンは、インキの流出量が多く（筆記濃度を上げるため）インキ収容管の径を太くしてインキの搭載量を多くしている。また、インキの粘度は通常の油性ボールペンのインキに比べて小さいのでインキ収容管に対する流動抵抗は小さい。また、耐乾燥性や即乾性に優れた低粘度の油性インキを用いたボールペンが考えられるが、やはりインキの流出量が多くなり、筆記寿命を延ばすためにインキ収容管の径を太くしてインキの充填量を多くする必要がある。従って、インキの自重や落下あるいはノック衝撃が加わることによりインキ漏れ（インキ収容管の後端にインキが逆流する）が生じやすい。その為に、通常はインキの後端に筆記時のインキの消耗に追随して移動するが、インキの自重や衝撃に対してインキの逆流を抑制するグリース状のフォロアが、また、必要によりフォロア棒がフォロア内に浸漬されて設けられている。しかしながら、フォロアを設けても上向き筆記をした時にはチップのボール背面のインキが無くなると、インキのヘッドが直に加わる為に顕著な逆流が生じて手や衣服を汚す危険がある。また、インキの粘度が低く流出量が多いが故に、チップ側を下向きにした場合に先端ボールとチップ抱持部の隙間が生じるとインキが滲みでる（直流）問題が存在する。
また、インキの粘度が低いために、チップ側を下向きにした場合に先端ボールとチップ抱持部の隙間が生じるとインキが滲みでる（直流）問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、粘性の低いインキまたは剪断減粘性を有したインキ（ゲルインキ）を使用したボールペンであって、簡単な筆記部の構造で、携帯時に不用意にインキの逆流、直流現象が生じず、筆記時にはインキが容易に導出可能となるボールペンを提供可能とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成する為に以下の構成を有する。
請求項１に記載の発明に係るボールペンは、先端ボールがチップ先端のボール抱持部の内縁に密接し、筆記時に密接状態が解除されるように先端ボールの背面を押圧する弾性体が設けられてなるチップと、チップ後端とインキ収容部の前端との間に撥インキ性を有する撥インキ体が配設され、インキ収容部にインキとインキの後端にインキと追随するフォロアが充填されてなるボールペンであって、フォロアの後方にポンピング式の加圧機構が設けられてなる。
【０００６】
請求項２に記載の発明に係るボールペンは、請求項１に記載のボールペンに於いて、そのポンピング式の加圧機構は、フォロアの後方で外周部が軸筒の内周部に密接し、前後退可能に軸筒に係止されるノック機構部と、そのノック機構部の前方に加圧空気を疎通させる弁機構が設けられて、ノック機構部を前進させた時にノック機構部の前端と弁機構部の後端との間に形成される空間部が圧縮されてフォロアの後端が加圧されるように構成されてなる。
【０００７】
【実施例】
図１乃至図５は本発明の実施例１であるボールペン１を示している。
先ず、ボールペン１は、前軸筒２、撥インキ体４、チップ５、インキ１０、フォロア１１、フォロア棒１２、後軸筒１３、後軸筒後端に設けられるポンピング式の加圧機構で構成され、通常、筆記具の最終形態としては前軸筒２の先軸部３に被嵌するキャップ（図示せず）が設けられる。
【０００８】
前軸筒２は樹脂成形品（通常は透明樹脂）で、先方に先細状の先軸部３を一体に有し、インキとフォロアが充填されるインキ収容部の後方に接合部（雌螺子部２ｂ）が設けられている。また、先端より内孔３ａが形成されて、その後端部とインキ収容部の間に撥インキ体４が配設されている。
尚、前軸筒２は一例としてＰＰ樹脂やナイロン樹脂成形品等が使用される。
【０００９】
また、チップ５は、インキ流入可能なチャンネル部を有したボール受け座に先端ボール６が略当接可能な状態で、先端ボール６が回転自在でボール抱持部の内面に密接した状態で抱持されるようカシメられている。
また、チップ内孔５ａに、チップ内孔５ａにスプリング７が内挿され、その棒軸部７ａの先端が先端ボール６の背面を押圧し、チップ後方の軸部５ｂの後端が適宜カシメられて（カシメ部５ｃ）、スプリングの棒軸部７ａの後方に形成された捲線部の後端が抜出不能に設けられている。
【００１０】
先端ボール６がボール抱持部の内面に密接することは筆記先端の乾燥、インキの直流防止に対し極めて重要である。また、必要に応じて先端ボール６を抱持するチップ内面の表面粗さ、カシメによる密接精度を改善する為に内面の研削仕上げ、カシメ精度を上げる為の二次的な塑性加工などが配慮される。また、必要によっては先端ボールとの密接面に表面処理などが配慮される。
【００１１】
チップ５は先軸部３先端の内孔３ａに圧着される。
また、チップ５は、スプリング７の前面に先端ボール６の背面を押圧する押し部材を設けることも、また、棒軸部７ａを極細巻きのコイル状となすことも可能である。また更に、チップを耐磨耗性やインキのシール性能に優れた樹脂成形品となして、先端ボールの背面を押圧するバネ座を一体または別体のバネ座を設けて構成することも可能である。
【００１２】
前軸筒２は、上記撥インキ体４の後方にインキ収容部を有しており、そのインキ収容部内に低粘度のインキや剪断減粘性を有するインキが充填され、そのインキの後端にインキの消耗と共にインキと追随するグリース状のフォロア１１が充填されている。また、フォロア１１はインキと相溶性が無く、インキの蒸発を防止する性能を有している。また、必要に応じてフォロア内にフォロアと略同等の比重を有する樹脂製のフォロア棒１２が浸漬される。尚、フォロアは例えばシリコンゴム等の追従体とすることも可能である。
【００１３】
ポンピング式の加圧機構は、弁機構部と、弁機構部の後方に形成される空間部を圧縮するように設けられたノック機構部とで構成されている。
後軸筒１３は、後端にノック棒１７を有し、ポンピングによって圧縮空気を送り込むように加圧機構が配設された筒部の前方に接合部（雄螺子部１３ｇ）が設けられ、さらに前方の外周部に円周状の凸部となされたシール部１３ｈが形成されている。このシール部１３ｈは、後軸筒１３が前軸筒２に螺合等によって結合されたときに、前軸筒の内面に摺接して気密効果を上げることが可能となる。
【００１４】
弁機構部は以下のように構成されている。
先ず、ブッシュ１４は、軸心部に前端から弁室となる孔が設けられ、その孔の後端にテーパー状又は球面状の受け座１４ｂが形成されると共に、やや小径と成した通気口１４ｃが後端まで貫通して設けられており、球状の弁体１５が受け座１４ｂに密接する状態に弁体と後軸筒１３の内孔前方に設けられた内段部１３ｆとの間にスプリング１６が敷設されると共に、ブッシュ１４が軸筒１３の内孔前方に別に設けられた内段部１３ｅに前端が当接した状態で後軸筒１３の内孔に密嵌されて弁機構部が構成される。
以上によって、常時は、弁体１５が受け座１４ｂに密接して通気口１４ｃが閉塞され、後軸筒の内孔を気密状に分断する。
【００１５】
また、弁機構部の後方にノック機構部が配設される。
ノック機構部は以下のように構成されている。
後軸筒１３の後端部側面に、後端側から先方に向かって細くなるテーパー状のスリット部１３ｃが形成され、その前端に後段部１３ｄを有して軸方向前方所定長さのスリット部１３ｂが形成されている。
【００１６】
またノック棒１７は、後端に鍔状の摘み部１７ｂとその前方に軸部が形成され、軸部外周の略中間に突部１７ａと軸部外周の略前端に周状の溝部１７ｃが設けられて、その溝部１７ｃに一例としてゴム等の弾性体や弾性のある成形樹脂などより成るシールリング１８が止着されている。
尚、シールリング１８は、気密性、滑り性のよいものが選択される。また、他潤滑剤を介在させるなど配慮される。また、シールリング部は軸部外周に一体に形成することも可能である。
またノック棒１７の前端には、前端から後方に向かって適宜深さの凹部１７ｅが形成され、その凹部１７ｅの軸心に軸部１７ｄが形成され、更に軸部１７ｄの前方にノック棒の前端面よりさらに突出した凸部１７ｆが形成されている。
【００１７】
またノック棒１７は、後軸筒１３の後端から挿入され、上記凹部１７ｅの後端とブッシュ１４の後端との間にノックスプリング１９が敷設されると共に、突部１７ａが上記テーパー状のスリット部１３ｃを弾性的に拡開して、突部１７ａが後段部１３ｄの前面に係止され、ノックスプリング１９によって後軸筒１３に対してノック棒１７は常時後方に附勢される。ところで、後軸筒１３の内孔には、前記スリット部１３ｃの前段部１３ｊよりやや前方にリング１３ｋが固定され、そのリング１３ｋの内径はその前方の後軸筒の内周部１３ｉの内径より適宜小さく設定されており、シールリング１８の外周部はリング１３ｋの後端から僅か後方に位置されている。従って、通気口１４ｃとノック棒１７の前端との間に形成される空間部２０は外気と連通している。
【００１８】
即ち、ノック棒１７の前進作動の直前において、後軸筒１３の空間部２０は外気と連通され、ノック棒１７が適宜前進した直後においてシールリング１８の外周部がリング１３ｋの内周部に密接することで外気と遮断され、空間部２０の縮小と共に加圧されるよう構成されている。
また、ノック棒１７を前進して空間部２０を適宜圧縮した状態で、弁体１５の受け座１４ｂとの密接状態が解除されるようにノック棒１７の前端に設けられた凸部１７ｆが弁体１５の後端に当接する。
尚、仕様や組立ての都合によってリング１３ｋは後軸筒１３と一体に形成することもできる。
【００１９】
以上で、前軸筒２の雌螺子部２ｂに後軸部１３の雄螺子部１３ｇを螺合することによって、フォロア１１の後端部空間が外気と遮断される。
尚、前軸筒と後軸筒を結合させる接合部は、螺子部に限らず、凹凸部の弾性係合によっても達成することが可能である。
【００２０】
ところで、図５は後軸筒のスリット部を側面から示した図である。
図に示すように、スリット部は、スリット部１３ｂの前段部１３ｊから後軸筒１３の周面に沿った傾斜状のスリット部１３ｍを経由して水平な溝部１３ｌで設けられている。また図５は、ノック棒１７がポンピング作動操作の終端位置から更なる回転操作で後軸筒１３に対してもっとも前進して係止された状態を示している。
【００２１】
また、図６は実施例２であるボールペンを示している。このものは、後軸筒部位の別の形態のみを示しており、実施例１の構造を簡素化したものであって、基本的には同じものである。また、前軸筒部位は、前軸筒２１の前方の内孔部で、チップの後端に対峙したインキ逆流防止用の弁機構が無く、さらに、インキの後端に設けられたフォロアにはフォロア棒が浸漬されない。このことは、実施例１がインキの逆流防止に対して完璧なのに対して実施例は実質上問題のない構造で有ることを示している。
【００２２】
また、図７は本発明の実施例３であるボールペンで、後軸筒部位の別の形態のみを示している。
当該実施例は、中央の鍔部２６ｃの後方に後軸部２６ａと、鍔部前方に雌螺子部２６ｂとシール部２６ｆが一体に形成された継ぎ手２６が、その鍔部２６ｃを後軸筒２５の前端に当接し、後軸部２６ａを後軸筒の内孔に嵌着して設けられている。また、継ぎ手２６の軸心に形成された内孔部略後端に受け座２６ｄと更に後端に貫通して通気口２６ｅが設けられ、その受け座２６ｄに密接するように弁体２７がスプリング２８で押圧され、そのスプリング２８の前端に当接して圧入筒２９が継ぎ手２６の前端側内孔に固着されて、圧入筒２９の後端部３０と受け座２６ｄとの間に弁室が形成されると共に、圧入筒２９の軸心には弁室に連通する貫通孔が設けられて、弁機構部が構成されている。尚、ノック機構部については実施例１とほぼ同様に構成されている。また、弁機構部とノック機構部とで構成されるポンピング式の加圧機構の基本構成を上記で説明したが、弁機構部やノック機構部は設計都合によって種々の形態が採用可能である。
【００２３】
【作用】
先ず、ボールペン１のポンピング式の加圧機構の作用について説明する。
図２に示す状態からノック棒１７の後端を押圧して前進すると、図３に示すように、シールリング１８の外周部がリング１３ｋの内周部に密接した時点で空間部２０が外気と遮断されると共に、ノック棒１７が更に前進することによってシールリング１８の外周部がリング１３ｋの内周部に密接して摺動し、空間部２０の縮小と共に内圧が上昇する。また、ノック棒１７を前進して空間部２０を適宜圧縮した状態で、弁体１５の受け座１４ｂとの密接状態が解除されるようにノック棒１７の前端に設けられた凸部１７ｆが弁体１５の後端に当接し、加圧された空気が弁体の前方に押し込まれることによって、フォロア１１の後端が加圧される。
【００２４】
また、適正な加圧力が設定可能である。
その場合、シールリング１８の外周部が後軸筒１３の内周部全周に密接する時の空間部２０の容積とノック棒１７の前端に設けられた凸部１７ｆが弁体１５の後端に当接した時の空間部の容積を幾らにするか、シール部のリーク値などを勘案して設定することが可能となる。また、凸部１７ｆで弁体１５の後端に当接することによって、弁体１５を押圧するスプリング１６の強さが所定の強さより強い方にばらついても所定の加圧力が設定可能である。
【００２５】
また、上記の状態からノック棒の摘み部１７ｂを一方に回転すると、ノック棒の突部１７ａが傾斜状のスリット部１３ｍに案内されて、溝部１３ｌに係止される。（図５参照）また、この状態は図４に示される。
このとき、シールリング１８は後軸筒の内周部１３ｉに位置しており、弁体１５の前方から外気に連通する通気路が形成され、フォロア１１の後端は外気と通気した状態に維持される。
【００２６】
次に、ボールペン１の筆記機構部の機能について説明する。
先ず、撥インキ体４は、連続気孔を有した多孔質体（ウレタン状のもの、もしくは硬質の焼結体）、押出し成形等で軸方向に針葉状の複雑な毛細管が形成される所謂プラ芯状体、繊維集合体、などからなり、インキで目詰まりを生じない気孔を有するが、インキの自重や毛管作用によってインキは流出されない。
即ち、半透膜作用のように所定の加圧力下で毛細管の一部が拡大してインキの疎通路が形成される。または、インキの濡れを低下させる。（例えば、インキの表面張力より小さく、インキをはじく状態となるようにペン芯の材質選定や表面処理を施す。）
撥インキ体４が有する撥インキ性とは、インキが水性系の場合には撥水性を示し、油性系の場合には撥油性を示す性質であり、本願の撥インキ体は大気圧下ではインキが疎通しにくく、所定の加圧下でインキが疎通可能に設定されてなるものである。
【００２７】
また、フォロア棒は、インキ収容部が大径である場合に使用される。
即ち、グリース状のフォロアは、インキ収容部が大径の場合に衝撃などの影響で変形を受け破壊されやすいという問題がある。フォロア内にフォロアと略同等の比重を有する樹脂製のフォロア棒を浸漬させることにより剛性を上げることが可能となる。
【００２８】
図３に示す、フォロア１１の後端が加圧された状態に於いて、筆記しない状態ではスプリング７の押圧で先端ボール６がチップ抱持部の内縁に密接されるのでインキ１０の直流及び逆流が防止される。また、筆圧により先端ボール６が微小に後退するので隙間を生じ、更にフォロア１１の後端が加圧されることによって撥インキ体４をインキが疎通してインキが流出可能となり、筆記に伴う負圧と併合してインキが流出可能となる。
また、粘度の低いインキに対して、大気圧下でインキの疎通が阻止されるのでインキがボタ落ちするのが防止可能となる。
【００２９】
また、インキの特性などによって撥インキ体４をインキが疎通する適正な加圧力が設定される。その場合、シールリング１８の外周部が後軸筒１３の内周部全周に密接する時の空間部２０の容積とノック棒１７の前端に設けられた凸部１７ｆが弁体１５の後端に当接した時の空間部の容積を幾らにするか、シール部のリーク値などを勘案して設定することが可能となる。また、凸部１７ｆで弁体１５の後端に当接することによって、弁体１５を押圧するスプリング１６の強さが所定の強さより強い方にばらついても所定の加圧力が設定可能である。
【００３０】
また、携帯時には、図５に示すようにフォロア１１の後端が外気と通気した状態に設けることによって、押圧スプリング８によって弁体６が弁体受け座４ａに密接するのでインキの直流及び逆流は確実に防止可能となる。
また、落下、ノック衝撃や過酷な筆記状態で万一先端ボールがチップから脱落してしまった場合でも、インキのボタ落ちが保持されるのでインキがたれて周囲を汚すなどの危険が最小限に回避される。
【００３１】
また、上述した実施例に於いて、先端ボールの背面にスプリングを設けてチップのボール抱持部の内面に密接する弾性体としているが、弾性体はスプリングでなくてもよく、チップ内孔にインキを誘導及び貯溜するための芯体として設けることもできる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のボールペンの構成及び作用は以上の如くであり、粘性の低いインキまたは剪断減粘性を有したインキ（ゲルインキ）を使用したボールペンに於いて、インキの逆流、直流現象が生じず、筆記に伴う負圧と併合してインキがチップ側に容易に導出可能となるボールペンを容易に提供可能とする。また、携帯時にインキのボタ落ちを防止することができるのでインキがたれて周囲を汚すなどの危険が最小限に回避可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１であるボールペンの前軸筒側（筆記機構部）の要部を示す縦断面図である。
【図２】実施例１であるボールペンの前軸筒側後方部と後軸筒側（加圧機構）を示す縦断面図である。
【図３】実施例１であるボールペンの加圧機構部の作動状態を示した断面図である。
【図４】実施例１であるボールペンの加圧が解除された状態を示した断面図である。
【図５】図４の状態に維持される為、ノック棒の突部が後軸筒の溝部に係止された状態を示す図である。
【図６】実施例２であるボールペンの前軸筒側後方部と後軸筒側（加圧機構）を示す縦断面図である。
【図７】実施例３であるボールペンの前軸筒側後方部と後軸筒側（加圧機構）を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ボールペン
２ 前軸筒
２ｂ 雌螺子部
３ 先軸部
３ａ 内孔
４ 撥インキ体
５ チップ
５ａ チップ内孔
５ｂ 軸部
５ｃ カシメ部
６ 先端ボール
７ スプリング
７ａ 棒軸部
１０ インキ
１１ フォロア
１２ フォロア棒
１３ 後軸筒
１３ａ 段部
１３ｂ スリット部
１３ｃ テーパー状のスリット部
１３ｄ 後段部
１３ｅ 内段部
１３ｆ 内段部
１３ｇ 雄螺子部
１３ｈ シール部
１３ｉ 内周部
１３ｊ 前段部
１３ｋ リング
１３ｌ 溝部
１３ｍ 傾斜状のスリット部
１４ ブッシュ
１４ａ 後端部
１４ｂ 受け座
１４ｃ 通気口
１５ 弁体
１６ スプリング
１７ ノック棒
１７ａ 突部
１７ｂ 摘み部
１７ｃ 溝部
１７ｄ 軸部
１７ｅ 凹部
１７ｆ 凸部
１８ シールリング
１９ ノックスプリング
２０ 空間部
２１ 前軸筒
２４ フォロア
２５ 後軸筒
２５ａ 内周部
２５ｂ 内周部
２６ 継ぎ手
２６ａ 後軸部
２６ｂ 雌螺子部
２６ｃ 鍔部
２６ｄ 受け座
２６ｅ 通気口
２６ｆ シール部
２７ 弁体
２８ スプリング
２９ 圧入筒
３０ 後端部
３１ ノック棒
【産業上の利用分野】
本発明は、チップ後端とインキ収容部を連通する導孔を常時遮蔽してなる弁部を有し、インキ収容部にインキとインキの後端にインキと追随するフォロアが設けられ、フォロアの後端が所定圧で加圧された時に弁部の遮蔽状態が解除されるように設けられたボールペンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１１−１８８９８７
【特許文献２】特開２００１−１５０８６５
特許文献１のボールペンは、軸筒の先方に先端ボールがチップ先端のボール抱持部の内縁に常時押圧されて密接し、筆記時に密接状態が解除されるように設けられたチップを有し、又、軸筒後方のインキ収容部に粘度が数ｍＰａ・Ｓ〜数十ｍＰａ・Ｓの水性低粘度インキが充填され、更にインキの後端にインキの蒸発を防止すると共にインキの消耗と共に追随して移動するフォロアが設けられて成るボールペンに於いて、チップの後方に弁体受け座とインキ収容部に連通する導孔を有した弁室が設けられ、弁室内に弁体がスプリングで後方に附勢されて常時導孔が閉塞されように弁体が弁体受け座に密接され、筆記に伴う負圧で弁体と弁体受け座の密接状態が解除されてインキがチップ側に導出可能となることが示されている。
このものは、スプリングが強すぎると筆記に伴う負圧で弁体の密接状態が解除されず、インキが供給されない問題がある。また、スプリングが弱すぎると衝撃などで弁体の密接状態が解除されてインキが直流しやすい問題がある。
また、特許文献２には、軸筒の後端にポンピング式の加圧機構部が設けられ、更にその前方で且つインキの後端に接触してインキの消耗と共に追随するよう配設されたフォロアの後端に位置して弁機構が配設され、加圧機構部の前進作動によって軸筒の後端孔に空気が押し込まれて、その際に所定圧で弁が開いてフォロアの後端が加圧されることによってインキのチップ側への流動性が支援されるように構成されたものが提案されている。
このものは、初期筆記でインキ切れしやすいインキを使用したボールペン、乾燥しやすいインキを使用したボールペン、インキに種々のフィラーが混入されたボールペン、紙面に筆記した筆跡が消しゴムでの擦過により容易に消去できるインキが充填されたボールペン、誤記等を白色のインキで隠蔽することで修正可能とするボールペンなどの改良を目的としたものである。
例えば、通常誤記等を修正するための白色顔料を用いた液体塗布具は、可撓性のある容器にインキとボール等が封入されており、白色顔料と溶剤が分離しやすい為に使用に際して振って攪拌したり、またインキを吐出する為に容器の側面を押圧して行う。しかしながら、インキ残量が少なくなった時には容器の側壁を強く押してもインキが吐出されないという苛立たしさがある。そこで、剪断減粘性を有するインキと加圧作用を利用して、攪拌を無用とし、容器の側面を押圧してインキを吐出する必要のないものとして提案されている。
【０００３】
一般に粘性の低いインキまたは剪断減粘性を有したインキ（ゲルインキ）を使用したボールペンは、インキの流出量が多く（筆記濃度を上げるため）インキ収容管の径を太くしてインキの搭載量を多くしている。また、インキの粘度は通常の油性ボールペンのインキに比べて小さいのでインキ収容管に対する流動抵抗は小さい。また、耐乾燥性や即乾性に優れた低粘度の油性インキを用いたボールペンが考えられるが、やはりインキの流出量が多くなり、筆記寿命を延ばすためにインキ収容管の径を太くしてインキの充填量を多くする必要がある。従って、インキの自重や落下あるいはノック衝撃が加わることによりインキ漏れ（インキ収容管の後端にインキが逆流する）が生じやすい。その為に、通常はインキの後端に筆記時のインキの消耗に追随して移動するが、インキの自重や衝撃に対してインキの逆流を抑制するグリース状のフォロアが、また、必要によりフォロア棒がフォロア内に浸漬されて設けられている。しかしながら、フォロアを設けても上向き筆記をした時にはチップのボール背面のインキが無くなると、インキのヘッドが直に加わる為に顕著な逆流が生じて手や衣服を汚す危険がある。また、インキの粘度が低く流出量が多いが故に、チップ側を下向きにした場合に先端ボールとチップ抱持部の隙間が生じるとインキが滲みでる（直流）問題が存在する。
また、インキの粘度が低いために、チップ側を下向きにした場合に先端ボールとチップ抱持部の隙間が生じるとインキが滲みでる（直流）問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、粘性の低いインキまたは剪断減粘性を有したインキ（ゲルインキ）を使用したボールペンであって、簡単な筆記部の構造で、携帯時に不用意にインキの逆流、直流現象が生じず、筆記時にはインキが容易に導出可能となるボールペンを提供可能とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成する為に以下の構成を有する。
請求項１に記載の発明に係るボールペンは、先端ボールがチップ先端のボール抱持部の内縁に密接し、筆記時に密接状態が解除されるように先端ボールの背面を押圧する弾性体が設けられてなるチップと、チップ後端とインキ収容部の前端との間に撥インキ性を有する撥インキ体が配設され、インキ収容部にインキとインキの後端にインキと追随するフォロアが充填されてなるボールペンであって、フォロアの後方にポンピング式の加圧機構が設けられてなる。
【０００６】
請求項２に記載の発明に係るボールペンは、請求項１に記載のボールペンに於いて、そのポンピング式の加圧機構は、フォロアの後方で外周部が軸筒の内周部に密接し、前後退可能に軸筒に係止されるノック機構部と、そのノック機構部の前方に加圧空気を疎通させる弁機構が設けられて、ノック機構部を前進させた時にノック機構部の前端と弁機構部の後端との間に形成される空間部が圧縮されてフォロアの後端が加圧されるように構成されてなる。
【０００７】
【実施例】
図１乃至図５は本発明の実施例１であるボールペン１を示している。
先ず、ボールペン１は、前軸筒２、撥インキ体４、チップ５、インキ１０、フォロア１１、フォロア棒１２、後軸筒１３、後軸筒後端に設けられるポンピング式の加圧機構で構成され、通常、筆記具の最終形態としては前軸筒２の先軸部３に被嵌するキャップ（図示せず）が設けられる。
【０００８】
前軸筒２は樹脂成形品（通常は透明樹脂）で、先方に先細状の先軸部３を一体に有し、インキとフォロアが充填されるインキ収容部の後方に接合部（雌螺子部２ｂ）が設けられている。また、先端より内孔３ａが形成されて、その後端部とインキ収容部の間に撥インキ体４が配設されている。
尚、前軸筒２は一例としてＰＰ樹脂やナイロン樹脂成形品等が使用される。
【０００９】
また、チップ５は、インキ流入可能なチャンネル部を有したボール受け座に先端ボール６が略当接可能な状態で、先端ボール６が回転自在でボール抱持部の内面に密接した状態で抱持されるようカシメられている。
また、チップ内孔５ａに、チップ内孔５ａにスプリング７が内挿され、その棒軸部７ａの先端が先端ボール６の背面を押圧し、チップ後方の軸部５ｂの後端が適宜カシメられて（カシメ部５ｃ）、スプリングの棒軸部７ａの後方に形成された捲線部の後端が抜出不能に設けられている。
【００１０】
先端ボール６がボール抱持部の内面に密接することは筆記先端の乾燥、インキの直流防止に対し極めて重要である。また、必要に応じて先端ボール６を抱持するチップ内面の表面粗さ、カシメによる密接精度を改善する為に内面の研削仕上げ、カシメ精度を上げる為の二次的な塑性加工などが配慮される。また、必要によっては先端ボールとの密接面に表面処理などが配慮される。
【００１１】
チップ５は先軸部３先端の内孔３ａに圧着される。
また、チップ５は、スプリング７の前面に先端ボール６の背面を押圧する押し部材を設けることも、また、棒軸部７ａを極細巻きのコイル状となすことも可能である。また更に、チップを耐磨耗性やインキのシール性能に優れた樹脂成形品となして、先端ボールの背面を押圧するバネ座を一体または別体のバネ座を設けて構成することも可能である。
【００１２】
前軸筒２は、上記撥インキ体４の後方にインキ収容部を有しており、そのインキ収容部内に低粘度のインキや剪断減粘性を有するインキが充填され、そのインキの後端にインキの消耗と共にインキと追随するグリース状のフォロア１１が充填されている。また、フォロア１１はインキと相溶性が無く、インキの蒸発を防止する性能を有している。また、必要に応じてフォロア内にフォロアと略同等の比重を有する樹脂製のフォロア棒１２が浸漬される。尚、フォロアは例えばシリコンゴム等の追従体とすることも可能である。
【００１３】
ポンピング式の加圧機構は、弁機構部と、弁機構部の後方に形成される空間部を圧縮するように設けられたノック機構部とで構成されている。
後軸筒１３は、後端にノック棒１７を有し、ポンピングによって圧縮空気を送り込むように加圧機構が配設された筒部の前方に接合部（雄螺子部１３ｇ）が設けられ、さらに前方の外周部に円周状の凸部となされたシール部１３ｈが形成されている。このシール部１３ｈは、後軸筒１３が前軸筒２に螺合等によって結合されたときに、前軸筒の内面に摺接して気密効果を上げることが可能となる。
【００１４】
弁機構部は以下のように構成されている。
先ず、ブッシュ１４は、軸心部に前端から弁室となる孔が設けられ、その孔の後端にテーパー状又は球面状の受け座１４ｂが形成されると共に、やや小径と成した通気口１４ｃが後端まで貫通して設けられており、球状の弁体１５が受け座１４ｂに密接する状態に弁体と後軸筒１３の内孔前方に設けられた内段部１３ｆとの間にスプリング１６が敷設されると共に、ブッシュ１４が軸筒１３の内孔前方に別に設けられた内段部１３ｅに前端が当接した状態で後軸筒１３の内孔に密嵌されて弁機構部が構成される。
以上によって、常時は、弁体１５が受け座１４ｂに密接して通気口１４ｃが閉塞され、後軸筒の内孔を気密状に分断する。
【００１５】
また、弁機構部の後方にノック機構部が配設される。
ノック機構部は以下のように構成されている。
後軸筒１３の後端部側面に、後端側から先方に向かって細くなるテーパー状のスリット部１３ｃが形成され、その前端に後段部１３ｄを有して軸方向前方所定長さのスリット部１３ｂが形成されている。
【００１６】
またノック棒１７は、後端に鍔状の摘み部１７ｂとその前方に軸部が形成され、軸部外周の略中間に突部１７ａと軸部外周の略前端に周状の溝部１７ｃが設けられて、その溝部１７ｃに一例としてゴム等の弾性体や弾性のある成形樹脂などより成るシールリング１８が止着されている。
尚、シールリング１８は、気密性、滑り性のよいものが選択される。また、他潤滑剤を介在させるなど配慮される。また、シールリング部は軸部外周に一体に形成することも可能である。
またノック棒１７の前端には、前端から後方に向かって適宜深さの凹部１７ｅが形成され、その凹部１７ｅの軸心に軸部１７ｄが形成され、更に軸部１７ｄの前方にノック棒の前端面よりさらに突出した凸部１７ｆが形成されている。
【００１７】
またノック棒１７は、後軸筒１３の後端から挿入され、上記凹部１７ｅの後端とブッシュ１４の後端との間にノックスプリング１９が敷設されると共に、突部１７ａが上記テーパー状のスリット部１３ｃを弾性的に拡開して、突部１７ａが後段部１３ｄの前面に係止され、ノックスプリング１９によって後軸筒１３に対してノック棒１７は常時後方に附勢される。ところで、後軸筒１３の内孔には、前記スリット部１３ｃの前段部１３ｊよりやや前方にリング１３ｋが固定され、そのリング１３ｋの内径はその前方の後軸筒の内周部１３ｉの内径より適宜小さく設定されており、シールリング１８の外周部はリング１３ｋの後端から僅か後方に位置されている。従って、通気口１４ｃとノック棒１７の前端との間に形成される空間部２０は外気と連通している。
【００１８】
即ち、ノック棒１７の前進作動の直前において、後軸筒１３の空間部２０は外気と連通され、ノック棒１７が適宜前進した直後においてシールリング１８の外周部がリング１３ｋの内周部に密接することで外気と遮断され、空間部２０の縮小と共に加圧されるよう構成されている。
また、ノック棒１７を前進して空間部２０を適宜圧縮した状態で、弁体１５の受け座１４ｂとの密接状態が解除されるようにノック棒１７の前端に設けられた凸部１７ｆが弁体１５の後端に当接する。
尚、仕様や組立ての都合によってリング１３ｋは後軸筒１３と一体に形成することもできる。
【００１９】
以上で、前軸筒２の雌螺子部２ｂに後軸部１３の雄螺子部１３ｇを螺合することによって、フォロア１１の後端部空間が外気と遮断される。
尚、前軸筒と後軸筒を結合させる接合部は、螺子部に限らず、凹凸部の弾性係合によっても達成することが可能である。
【００２０】
ところで、図５は後軸筒のスリット部を側面から示した図である。
図に示すように、スリット部は、スリット部１３ｂの前段部１３ｊから後軸筒１３の周面に沿った傾斜状のスリット部１３ｍを経由して水平な溝部１３ｌで設けられている。また図５は、ノック棒１７がポンピング作動操作の終端位置から更なる回転操作で後軸筒１３に対してもっとも前進して係止された状態を示している。
【００２１】
また、図６は実施例２であるボールペンを示している。このものは、後軸筒部位の別の形態のみを示しており、実施例１の構造を簡素化したものであって、基本的には同じものである。また、前軸筒部位は、前軸筒２１の前方の内孔部で、チップの後端に対峙したインキ逆流防止用の弁機構が無く、さらに、インキの後端に設けられたフォロアにはフォロア棒が浸漬されない。このことは、実施例１がインキの逆流防止に対して完璧なのに対して実施例は実質上問題のない構造で有ることを示している。
【００２２】
また、図７は本発明の実施例３であるボールペンで、後軸筒部位の別の形態のみを示している。
当該実施例は、中央の鍔部２６ｃの後方に後軸部２６ａと、鍔部前方に雌螺子部２６ｂとシール部２６ｆが一体に形成された継ぎ手２６が、その鍔部２６ｃを後軸筒２５の前端に当接し、後軸部２６ａを後軸筒の内孔に嵌着して設けられている。また、継ぎ手２６の軸心に形成された内孔部略後端に受け座２６ｄと更に後端に貫通して通気口２６ｅが設けられ、その受け座２６ｄに密接するように弁体２７がスプリング２８で押圧され、そのスプリング２８の前端に当接して圧入筒２９が継ぎ手２６の前端側内孔に固着されて、圧入筒２９の後端部３０と受け座２６ｄとの間に弁室が形成されると共に、圧入筒２９の軸心には弁室に連通する貫通孔が設けられて、弁機構部が構成されている。尚、ノック機構部については実施例１とほぼ同様に構成されている。また、弁機構部とノック機構部とで構成されるポンピング式の加圧機構の基本構成を上記で説明したが、弁機構部やノック機構部は設計都合によって種々の形態が採用可能である。
【００２３】
【作用】
先ず、ボールペン１のポンピング式の加圧機構の作用について説明する。
図２に示す状態からノック棒１７の後端を押圧して前進すると、図３に示すように、シールリング１８の外周部がリング１３ｋの内周部に密接した時点で空間部２０が外気と遮断されると共に、ノック棒１７が更に前進することによってシールリング１８の外周部がリング１３ｋの内周部に密接して摺動し、空間部２０の縮小と共に内圧が上昇する。また、ノック棒１７を前進して空間部２０を適宜圧縮した状態で、弁体１５の受け座１４ｂとの密接状態が解除されるようにノック棒１７の前端に設けられた凸部１７ｆが弁体１５の後端に当接し、加圧された空気が弁体の前方に押し込まれることによって、フォロア１１の後端が加圧される。
【００２４】
また、適正な加圧力が設定可能である。
その場合、シールリング１８の外周部が後軸筒１３の内周部全周に密接する時の空間部２０の容積とノック棒１７の前端に設けられた凸部１７ｆが弁体１５の後端に当接した時の空間部の容積を幾らにするか、シール部のリーク値などを勘案して設定することが可能となる。また、凸部１７ｆで弁体１５の後端に当接することによって、弁体１５を押圧するスプリング１６の強さが所定の強さより強い方にばらついても所定の加圧力が設定可能である。
【００２５】
また、上記の状態からノック棒の摘み部１７ｂを一方に回転すると、ノック棒の突部１７ａが傾斜状のスリット部１３ｍに案内されて、溝部１３ｌに係止される。（図５参照）また、この状態は図４に示される。
このとき、シールリング１８は後軸筒の内周部１３ｉに位置しており、弁体１５の前方から外気に連通する通気路が形成され、フォロア１１の後端は外気と通気した状態に維持される。
【００２６】
次に、ボールペン１の筆記機構部の機能について説明する。
先ず、撥インキ体４は、連続気孔を有した多孔質体（ウレタン状のもの、もしくは硬質の焼結体）、押出し成形等で軸方向に針葉状の複雑な毛細管が形成される所謂プラ芯状体、繊維集合体、などからなり、インキで目詰まりを生じない気孔を有するが、インキの自重や毛管作用によってインキは流出されない。
即ち、半透膜作用のように所定の加圧力下で毛細管の一部が拡大してインキの疎通路が形成される。または、インキの濡れを低下させる。（例えば、インキの表面張力より小さく、インキをはじく状態となるようにペン芯の材質選定や表面処理を施す。）
撥インキ体４が有する撥インキ性とは、インキが水性系の場合には撥水性を示し、油性系の場合には撥油性を示す性質であり、本願の撥インキ体は大気圧下ではインキが疎通しにくく、所定の加圧下でインキが疎通可能に設定されてなるものである。
【００２７】
また、フォロア棒は、インキ収容部が大径である場合に使用される。
即ち、グリース状のフォロアは、インキ収容部が大径の場合に衝撃などの影響で変形を受け破壊されやすいという問題がある。フォロア内にフォロアと略同等の比重を有する樹脂製のフォロア棒を浸漬させることにより剛性を上げることが可能となる。
【００２８】
図３に示す、フォロア１１の後端が加圧された状態に於いて、筆記しない状態ではスプリング７の押圧で先端ボール６がチップ抱持部の内縁に密接されるのでインキ１０の直流及び逆流が防止される。また、筆圧により先端ボール６が微小に後退するので隙間を生じ、更にフォロア１１の後端が加圧されることによって撥インキ体４をインキが疎通してインキが流出可能となり、筆記に伴う負圧と併合してインキが流出可能となる。
また、粘度の低いインキに対して、大気圧下でインキの疎通が阻止されるのでインキがボタ落ちするのが防止可能となる。
【００２９】
また、インキの特性などによって撥インキ体４をインキが疎通する適正な加圧力が設定される。その場合、シールリング１８の外周部が後軸筒１３の内周部全周に密接する時の空間部２０の容積とノック棒１７の前端に設けられた凸部１７ｆが弁体１５の後端に当接した時の空間部の容積を幾らにするか、シール部のリーク値などを勘案して設定することが可能となる。また、凸部１７ｆで弁体１５の後端に当接することによって、弁体１５を押圧するスプリング１６の強さが所定の強さより強い方にばらついても所定の加圧力が設定可能である。
【００３０】
また、携帯時には、図５に示すようにフォロア１１の後端が外気と通気した状態に設けることによって、押圧スプリング８によって弁体６が弁体受け座４ａに密接するのでインキの直流及び逆流は確実に防止可能となる。
また、落下、ノック衝撃や過酷な筆記状態で万一先端ボールがチップから脱落してしまった場合でも、インキのボタ落ちが保持されるのでインキがたれて周囲を汚すなどの危険が最小限に回避される。
【００３１】
また、上述した実施例に於いて、先端ボールの背面にスプリングを設けてチップのボール抱持部の内面に密接する弾性体としているが、弾性体はスプリングでなくてもよく、チップ内孔にインキを誘導及び貯溜するための芯体として設けることもできる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のボールペンの構成及び作用は以上の如くであり、粘性の低いインキまたは剪断減粘性を有したインキ（ゲルインキ）を使用したボールペンに於いて、インキの逆流、直流現象が生じず、筆記に伴う負圧と併合してインキがチップ側に容易に導出可能となるボールペンを容易に提供可能とする。また、携帯時にインキのボタ落ちを防止することができるのでインキがたれて周囲を汚すなどの危険が最小限に回避可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１であるボールペンの前軸筒側（筆記機構部）の要部を示す縦断面図である。
【図２】実施例１であるボールペンの前軸筒側後方部と後軸筒側（加圧機構）を示す縦断面図である。
【図３】実施例１であるボールペンの加圧機構部の作動状態を示した断面図である。
【図４】実施例１であるボールペンの加圧が解除された状態を示した断面図である。
【図５】図４の状態に維持される為、ノック棒の突部が後軸筒の溝部に係止された状態を示す図である。
【図６】実施例２であるボールペンの前軸筒側後方部と後軸筒側（加圧機構）を示す縦断面図である。
【図７】実施例３であるボールペンの前軸筒側後方部と後軸筒側（加圧機構）を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ボールペン
２ 前軸筒
２ｂ 雌螺子部
３ 先軸部
３ａ 内孔
４ 撥インキ体
５ チップ
５ａ チップ内孔
５ｂ 軸部
５ｃ カシメ部
６ 先端ボール
７ スプリング
７ａ 棒軸部
１０ インキ
１１ フォロア
１２ フォロア棒
１３ 後軸筒
１３ａ 段部
１３ｂ スリット部
１３ｃ テーパー状のスリット部
１３ｄ 後段部
１３ｅ 内段部
１３ｆ 内段部
１３ｇ 雄螺子部
１３ｈ シール部
１３ｉ 内周部
１３ｊ 前段部
１３ｋ リング
１３ｌ 溝部
１３ｍ 傾斜状のスリット部
１４ ブッシュ
１４ａ 後端部
１４ｂ 受け座
１４ｃ 通気口
１５ 弁体
１６ スプリング
１７ ノック棒
１７ａ 突部
１７ｂ 摘み部
１７ｃ 溝部
１７ｄ 軸部
１７ｅ 凹部
１７ｆ 凸部
１８ シールリング
１９ ノックスプリング
２０ 空間部
２１ 前軸筒
２４ フォロア
２５ 後軸筒
２５ａ 内周部
２５ｂ 内周部
２６ 継ぎ手
２６ａ 後軸部
２６ｂ 雌螺子部
２６ｃ 鍔部
２６ｄ 受け座
２６ｅ 通気口
２６ｆ シール部
２７ 弁体
２８ スプリング
２９ 圧入筒
３０ 後端部
３１ ノック棒
Claims (2)
- 先端ボールがチップ先端のボール抱持部の内縁に密接し、筆記時に密接状態が解除されるように先端ボールの背面を押圧する弾性体が設けられてなるチップと、チップ後端とインキ収容部の前端との間に撥インキ性を有する撥インキ体が配設され、インキ収容部にインキとインキの後端にインキと追随するフォロアが充填されてなるボールペンであって、前記フォロアの後方にポンピング式の加圧機構が設けられてなることを特徴とするボールペン。
- ポンピング式の加圧機構は、フォロアの後方で外周部が軸筒の内周部に密接し、前後退可能に軸筒に係止されるノック機構部と、そのノック機構部の前方に加圧空気を疎通させる弁機構が設けられて、ノック機構部を前進させた時にノック機構部の前端と弁機構部の後端との間に形成される空間部が圧縮されてフォロアの後端が加圧されるように構成されてなる請求項１に記載のボールペン。
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2003
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| EP1880868A1 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-23 | Tombow Pencil Co., Ltd. | Pressurized pen |
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