JP2006247978A - 加圧式のボールペン - Google Patents

Abstract

【目的】
筆記がとぎれやすいインキなどに対して、容易な加圧操作で問題を解消可能とする。
【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ように撥インキ性を有したインキ流量調節体が弾発体を備えてチップ内孔に密装され、その後方のインキ収容部にインキとインキの消耗に伴って移動するフォロアが設けられて、更にフォロアの後方に加圧機構が設けられてなる加圧式のボールペンに於いて、加圧機構は、軸筒内の略後端に配設され、軸筒を前後に振ることによってその慣性力で前後動する重りと、その重り前方でフォロアの後端に位置して設けられた弁体とで構成され、その重りの前進作動によって所定圧で弁体が開弁して前方に空気が押し込まれ、フォロアの後端が加圧されてインキのチップ側への流動性が支援可能となる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、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、などの加圧式のボールペンに関する。

特開平８−５２４０７ 特表平７−５０６８６２ 特開２００１−１５０８６５ 特願２００３−１８０３７０

（特許文献１）従来、誤記等を修正するために白色顔料を用いた液体塗布具が知られている。また、白色顔料と溶剤が分離しやすい為にこの種の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、使用に際して振って攪拌する必要がある。また、インキを吐出する為に容器の側面を押圧して行うが、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。
（特許文献２）
また、剪断減粘性を有するインキを使用して、攪拌しないですむものも知られているが、上向きで塗布したときにインキが逆流してインキ切れしやすい問題が存在する。
（特許文献３）
また、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。
しかしながら、このものは加圧力を促進するために時々後端の加圧機構部をノックしなければならない。従って、筆記中あるいは塗布中に加圧が必要となった場合にはいちいち軸筒を持ち替えなければならず面倒である。また、構造がやや複雑なのでコスト高となる問題がある。
（特許文献４）
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先端に弾発体を備えたインキ流量調節体がチップ内孔に密装されて、その後方のインキ収容部にインキとインキの後端にインキの消耗に伴って移動するフォロアが設けられ、また、インキ流量調節体は撥インキ性を有し、フォロアの後方にはノック機構部と弁機構により構成されたポンピング式の加圧機構が設けられている。

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。
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にした時にインキのヘッドが直に加わる為に逆流が生じて手や衣服を汚す危険がある。また、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、即乾性の低粘度あるいは中粘度ゲルの油性インキは、インキやインキの油性分がチップの先端ボールとボール抱持部の内面との間の微小隙間を浸透して直流しやすい問題が存在する。

本発明は、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し、攪拌する必要が無く、容器の側面を押圧する煩わしさの無い誤記等修正用のボールペンなどを加圧作用を利用して正常に筆記可能とするものであって、且つ、加圧操作が面倒なく、且つ安価に提供できることを課題とする。
即乾性の低粘度あるいは中粘度ゲルの油性インキは、インキやインキの油性分がチップの先端ボールとボール抱持部の内面との間の微小隙間を浸透して直流しやすく、油性分が蒸発して隙間のインキが乾燥して目詰まりや筆記不可となる問題が起きやすい。インキの蒸発と筆記不可を防止するためには、非筆記時にチップ先端からインキが吸い出されないようにインキ流量調節体がインキをはじき、先端ボールがボール抱持部の内面に密接し、相互間の間隙を生じにくくしてインキの蒸発や乾燥を防止する。

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加圧式のボールペンは、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ように撥インキ性を有したインキ流量調節体が弾発体を備えてチップ内孔に密装され、その後方のインキ収容部にインキとインキの後端にインキの消耗に伴って移動するフォロアが設けられて、更にフォロアの後方に加圧機構が設けられてなる加圧式のボールペンに於いて、加圧機構は、軸筒内の略後端に配設され、軸筒を前後に振ることによってその慣性力で前後動する重りと、その重り前方でフォロアの後端に位置して設けられた弁体とで構成され、その重りの前進作動によって所定圧で弁体が開弁して前方に空気が押し込まれ、フォロアの後端が加圧されてインキのチップ側への流動性が支援されるように設けられてなる。

請求項２に記載の発明に係る加圧式のボールペンは、請求項１に記載のボールペンに於いて、軸筒を振ったときの慣性で、重りが弁体側に前進したときには、重りの前端と弁体の後端との間の空間が圧縮・加圧されてインキのチップ側への流動性が支援可能となり、重りが軸筒の後端側に移動したときには、重りの前端と弁体の後端との間の空間が外気と連通した状態となるように設けられてなる。

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が加圧作用に支援されてインキがとぎれたり、目詰まりする問題が無く筆記可能であり、また、酸化チタン、高分子中空微粒子等の白色顔料とゲル化剤を含み、顔料の沈降が防止されると共に流動性が損なわれないように配合された白色顔料インキと、加圧機構を設けることによって、従来のように白色顔料と溶剤とが分離するような問題がないのでインキを攪拌する必要がなく、筆記に際して容器の側面を押圧するようなこともない誤記修正用のボールペンが提供可能であり、しかも筆記中あるいは塗布中に圧力不足でインキの流出に支障が生じてもいちいち軸筒を持ち替えなくても軸筒を振るだけで加圧が促進されるので使い勝手が極めて良い。 また、即乾性の低粘度あるいは中粘度ゲルの油性インキを使用したボールペンに於いて、インキの直流が防止され、非筆記状態に比較的長時間置かれてもインキの蒸発が抑止され、掠れを生じず筆記することが可能である。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、インキ流量調節体の撥インキ性などの作用によりインキが保持されるのでインキがボタ落ちして周囲を汚すなどの危険が回避可能となる。

図１乃至図９は本発明の実施形態を示している。先ず、図１に示すように実施形態の加圧式のボールペンは、軸筒１、チップ２、インキ６、フォロア７、フォロア後端に設けられる弁体１２、更にその後方に設けられ重り９、そして軸筒の後端に固着される尾栓１１とで構成され、筆記具の最終形態としては先軸部１ｇにキャップが被嵌される。また、ノック式筆記具や複式筆記具などに搭載されるリフィールとなすことが可能である。

軸筒１は樹脂成形品（通常は透明樹脂）で、先方に先細状の先軸部１ｇを一体に有し、その後方にインキとフォロアが充填されるインキ収容部を有している。また、インキ収容部の後方に後述する加圧機構を有している。
また、インキ収容部の後方に接合部（雌螺子部２ｂ）を設け、加圧機構を有した軸筒の前方を着脱可能に螺着することもできる。
軸筒１の前端より内孔１ｉが形成され、内孔の後端には、拡開した孔（弁室１ｄとなる）があり、その孔の前端に複数箇所でリブ１ｅが放射状に設けられている。尚、軸筒１は一例としてＰＰ樹脂やナイロン樹脂等の成形品が使用される。

受け座部材５は、前面にテーパー状または球面状の弁体受け座５ａを有し、弁体受け座５ａの中心から後端に貫通した導孔５ｂが設けられている。また、外周部の前方に円周状に凸部５ｄが、後方に円周状または突条の係止部５ｃが形成されている。
受け座部材５は、軸筒１の後端から挿入され、軸筒１の内孔先方の段部１ｃに当接して位置決めされると共に、その前方の内孔面に上記凸部５ｄが密接し、更に係止部５ｃが後方の内孔面に食い付き状に係止される。
尚、軸筒１の内孔面と受け座部材５の外周部の相互間に溝部と突部を設けて、弾性変形を利用して係止することも可能である。

以上で、リブ１ｅの後端となる前受け座１ｆと受け座部材５の前端となる弁体受け座５ａとの間に弁室１ｄが形成される。尚、受け座部材５を係止する前に球状の弁体４が挿入されて、弁室１ｄ内に弁体４が遊嵌される。尚、弁体４は球状に限らず棒状のコマであってもよい。その場合、弁体の前方外周にインキを流通可能とする溝を形成すれ弁室の前端に上記のリブ１ｅを特に設ける必要はない。

図に示すようにチップ２は、インキ流入可能なチャンネル部２ｇを有したボール受け座２ｆに先端ボール２ｃが略当接した状態で、先端ボール２ｃが回転自在に抱持されるようカシメられている。（ボール抱持部２ｅ）
また、チップ内孔２ｂに、先端ボール２ｃの背面にインキ調節体２ｄが略当接状態で密装され、インキ調節体２ｄの軸心に貫通孔２ｈが設けられて、そのインキ調節体２ｄの後方からチップ内孔２ｂにスプリング３が内挿され、インキ調節体の貫通孔２ｈにスプリング３前端の棒軸部３ａが嵌装されると共に、棒軸部の前端がインキ調節体２ｄの前端から貫出して、棒軸部３ａの前端が先端ボール２ｃの背面を押圧し、チップ後方の軸部２ａの後端が適宜カシメられて、スプリングの棒軸部３ａ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。尚、チップの後方に段部を設けてスプリングの捲線部の後端を当接させて設けることもできる。
またインキ流量調節体２ｄは、上述したように軸心に貫通孔を有して、軸方向に連続した微細な気孔を有する芯体で、押し出し成形、樹脂、金属、セラミック等の焼結体、繊維束をバインダー等で固化したもの、ゴム状の弾性体などで得られる。しかしながら、インキの流出機能としての毛管作用に依存しないものである。すなわち、インキの濡れを低下させ、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（撥インキ性を有する）となるようにインキ流量調節体の材質選定や表面処理が施される。そして、インキは所定の加圧以上の状態で疎通する。

先端ボール２ｃがボール抱持部の内面に密接することはインキが高粘度であっても筆記先端の乾燥、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２ｃ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。

チップ２は先軸部１ｇ前端の内孔１ｉに圧着される。
また、チップ２は、スプリング３の前面に先端ボール２ｃの背面を押圧する押し部材を設けることも、また、棒軸部３ａ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。

以上により、チップ側が下向きのときに弁体４が前受け座１ｆに当接して、インキが導孔５ｂ、弁室１ｄ、リブとリブとの間に形成される溝を通じてチップ内孔２ｂから先端ボール２ｃの背面まで導通する。

軸筒１は、導孔５ｂ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７が充填されている。また、フォロア７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８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。

また、誤字修正用のボールペンの場合、インキ６は、酸化チタン、高分子中空微粒子等の白色顔料とゲル化剤を含み、顔料の沈降が防止されると共に流動性が極力損なわれないように配合された白色顔料インキである。また、インキは剪断減粘性を有しているので先端ボールの回転で粘度が低下するのと相まって隠蔽性の高い塗布が可能である。

次に、加圧機構について説明する。加圧機構は、図３に示すように軸筒１内にフォロア７の後端に対接してゴム等の弾性体よりなる弁体１２が配設され、更に後方で、軸筒の後端から脱出しない状態で軸筒内を前後動可能な重り９が配設されてなり、軸筒１を振ったときの慣性で、重り９が前進したときに重り９の前端と弁体１２との間の空間が圧縮・加圧されると共に、適宜圧力で弁体１２が開弁してフォロア７の後端に加圧空気が流入してインキ６のチップ３側への流動性が支援されるようになされている。また、重り９が軸筒１の後端側に移動したときには、重り９の前端とフォロアの後端との間の空間が外気と連通した状態となるようになされている。

弁体１２は、シリコンゴムや他のゴム等の弾性体あるいは軟質樹脂成形品などからなる筒状体で、その内孔部に前方側に膨出した略球面状の薄肉部が形成され、その中央部にはスリット状の弁部１２ａが形成されてなる。この弁体は前記薄肉部の後方からの加圧空気に対して弾性変形でスリットが開口し、反対に薄肉部の前方側からの加圧空気に対してはスリットが閉じるように構成されている。尚、弁体は実施例の形態に限定されず設けることが可能である。

重り９は、前方外周部に周状の凹部９ａが形成され、また、重り９の前端から軸心に孔９ｂが形成され、その孔９ｂの側面から前記凹部９ａの後方側に連通した孔９ｃが形成されている。また、凹部９ａ内には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１０装着されている。シールリング１０は、機密性、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、軸筒１の略後端の側面には窓部１ｂが穿設されており、尾栓１１は、その外周部に形成された突状の係止部１１ａを窓部１ｂに弾性的に係合させて固着されている。
尚、尾栓の固着手段は上記に限定されず設けることが可能である。

（作用）
先ず、筆記しない状態ではスプリング３の押圧で先端ボール２ｃがチップ抱持部の内縁に密接されるのでインキ６の直流及び逆流が防止される。また、先端ボール２ｃは、常時ボール抱持部の内縁に密接しているので先端部位の乾燥による筆記掠れが防止される。
また、筆圧により先端ボール２ｃが微小に後退するので隙間を生じてインキが流出可能となり、筆記により先端ボール２ｃの回転と共にインキが流出する。
また、フォロア棒８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７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。

次に、加圧機構の作用を以下に説明する。
軸筒１を振ったときの慣性で、重り９は軸筒の弁体１２と尾栓１１の前端との間で前後動可能となる。重り９の外周と軸筒１の内周との間には適宜隙間が設けられ、シールリング１０の外周と軸筒の内周とが気密状に僅かに密接した状態となされている。
重り９が弁体１２側に前進したときには、シールリング１０が軸筒内面との摩擦によって凹部９ａの後端側に寄った状態となり、シールリング１０によって孔９ｃが閉塞された状態で重り９が摺動し、重り９の前端とフォロア７の後端との間の空間が圧縮・加圧される。そのとき、所定の加圧力で弁体１２の弁部１２ａが微小に開弁してフォロア７の後端に加圧空気が流入すると共に重り９の前端部が弁体１２の後端に略当接した状態で加圧が終了する。（図２参照）また、重り９が軸筒１の後端側に移動したときには、シールリング１０が軸筒内面との摩擦によって凹部９ａの前端側に寄った状態となり、そのとき、孔９ｃの閉塞状態が開放されて、重り９の前端と弁体１２の後端との間の空間が外気と連通した状態となるので、重り９の前端とフォロア７の後端との間の空間が減圧されること無く重り９が後退し、また、弁部１２ａは閉じた状態でフォロア７の後端の加圧状態は維持され、重り９の後端部が尾栓の前端に当接した状態で後退が終了する。（図４参照）

上記加圧作用によって、フォロア７の後端が加圧されてインキ６のチップ側への流動性が支援される。そのことは、落下衝撃やインキの流動性の悪さ等に起因して先端ボールの周面からインキが離れてしまい連続的なインキの流出がとぎれるのを防止する作用ととぎれた時に回復する作用となる。

上述したが、即乾性の低粘度あるいは中粘度ゲルの油性インキは、インキやインキの油性分（アルコール系）がチップの先端ボールとボール抱持部の内面との間の微小隙間を浸透して直流しやすい問題が存在し、特に先端ボール径が大きい場合など先端ボールの周面とチップのボール抱持部の内面との間の隙間が大きいので直流しやすく、非筆記時に於いて先端ボールとチップのボール抱持部との密接状態やインキの浸透性による直流対策が重要となる。本発明は、上述したようにチップの内孔に撥インキ性を有するインキ流量調節体２ｄを設けることによって、インキ収容部からインキ流量調節体２ｄに浸入するインキが遮断（はじかれる）され、従って、先端ボールとボール抱持部の内面との間の微小隙間への連続的な浸透が抑制されると共に、先端ボールとチップのボール抱持部の内面との間からインキが吸い出されるが防止される。また、先端ボールがチップのボール抱持部の内面に密接するのでインキの直流が防止され、非筆記状態に比較的長時間置かれてもインキの蒸発や先端ボール背面のインキの乾燥が抑止され、掠れを生じず筆記をすることが可能である。
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、インキ流量調節体の撥インキ性などの作用によりインキのボタ落ちが防止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。

また、図５及び図６は加圧機構の別の実施形態を示している。
重り１３は、前方外周部に周状の凹部１３ａが形成され、また、凹部１３ａの前端側所要箇所に溝１３ｂが形成されて、重り１３の前進で、シールリング１０が凹部１３ａの後端側に寄ったときには重り１３の前端と弁体１２の後端との間の空間が加圧可能となり、（図４参照）また、重り１３の後退で、シールリング１０が凹部１３ａの前端側に寄ったときには溝１３ｂを通じて、重り１３の前端と弁体１２の後端との間の空間が外気と連通した状態となるので、重り１３の前端とフォロア７の後端との間の空間が減圧されること無く重り１３が後退する。

また、図７は筆記部側の別の実施形態を示している。
このものは、上述した実施形態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。即ち、軸筒１４の前方の内孔部で、チップ２の後端に対峙したインキ逆流防止用の弁機構が無い。この構造は、上述した実施形態がインキの逆流防止に対して完璧なのに対して実質上問題のない構造として示している。

また、図８及び図９は、筆記部側の更に別の実施形態を示している。
このものは、インキ流量調節体１５の前端を先端ボール２ｃの背面に当接させると共に、インキ流量調節体１５の後端にコイル状のスプリング１６を配設し、先端ボール２ｃをチップのボール抱持部２ｅに密接するようになしたものである。

本発明の実施形態である加圧式のボールペンの前方部を示す縦断面図である。 チップ先端内部の部分拡大図である。 本発明の実施形態ある加圧式のボールペンの後方部を示す縦断面図で、重りが前進した状態を示している。 本発明の実施形態ある加圧式のボールペンの後方部を示す縦断面図で、重りが後退した状態を示している。 加圧機構の別の実施形態を示したボールペン後方部の縦断面図で、重りが前進した状態を示している。 加圧機構の別の実施形態を示したボールペン後方部の縦断面図で、重りが後退した状態を示している。 本発明の別の実施形態である加圧式のボールペンの前方部を示す縦断面図である。 本発明の更に別の実施形態である加圧式のボールペンの前方部を示す縦断面図である。 図８に示す実施形態のチップ先端内部の部分拡大図である。

符号の説明

１ 軸筒
１ａ 段部
１ｂ 窓部
１ｃ 段部
１ｄ 弁室
１ｅ リブ
１ｆ 前受け座
１ｇ 先軸部
１ｈ 孔部
１ｉ 内孔
２ チップ
２ａ 軸部
２ｂ チップ内孔
２ｃ 先端ボール
２ｄ インキ流量調節体
２ｅ ボール抱持部
２ｆ ボール受け座
２ｇ チャンネル部
２ｈ 貫通孔
３ スプリング
３ａ 棒軸部
４ 弁体
５ 受け座部材
５ａ 弁体受け座
５ｂ 導孔
５ｃ 係止部
５ｄ 凸部
６ インキ
７ フォロア
８ フォロア棒
９ 重り
９ａ 凹部
９ｂ 孔
９ｃ 孔
１０ シールリング
１１ 尾栓
１２ 弁体
１２ａ 弁部
１３ 重り
１３ａ 凹部
１３ｂ 溝
１４ 軸筒
１４ａ 先軸部
１５ インキ流量調節体
１６ スプリング

Claims (2)

1. 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ように撥インキ性を有したインキ流量調節体が弾発体を備えてチップ内孔に密装され、その後方のインキ収容部にインキとインキの後端にインキの消耗に伴って移動するフォロアが設けられて、更にフォロアの後方に加圧機構が設けられてなる加圧式のボールペンに於いて、
   加圧機構は、軸筒内の略後端に配設され、軸筒を前後に振ることによってその慣性力で前後動する重りと、その重り前方でフォロアの後端に位置して設けられた弁体とで構成され、その重りの前進作動によって所定圧で弁体が開弁して前方に空気が押し込まれ、フォロアの後端が加圧されてインキのチップ側への流動性が支援されるように設けられたことを特徴とする加圧式のボールペン。
2. 軸筒を振ったときの慣性で、重りが弁体側に前進したときには、重りの前端と弁体の後端との間の空間が圧縮・加圧されてインキのチップ側への流動性が支援可能となり、重りが軸筒の後端側に移動したときには、重りの前端と弁体の後端との間の空間が外気と連通した状態となるように設けられた請求項１に記載の加圧式のボールペン。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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