JP2007313723A - 直液式ボールペン - Google Patents

Abstract

【課題】インクドロップの発生やインク漏れを防止するとともに、インク途切れや掠れのない安定したインク吐出性を得るようにする。
【解決手段】次の式１，２
式１； ７≧Ｐ≧２
式２； ４５≧γ≧２０
をそれぞれ満足するインク粘度Ｐ（ｃＰ）およびインク表面張力γ（ｄｙｎ・ｃｍ^-1）を有するインク３を用いるとともに、インク流通孔１４の軸心方向の長さＡ（ｍｍ）およびインク誘導芯９の前端９ｂからボール１６の後端１６ａに至るまでの軸心方向の長さＢ（ｍｍ）を、それぞれ次の式３，４
式３； （１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．１２≦Ａ
≦（１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．１６
式４； （１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．０４≦Ｂ
≦（１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．１４
を満たすような値にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクタンクから供給されたインクを、ペン先のボールペンチップに誘導するインク誘導芯を備えた直液式ボールペンに関する。

従来の直液式ボールペンにおいては、軸筒の後部に、インクを貯留するインクタンクを有し、軸筒の前方に、インクタンク内の気圧変化等によるインクの外部流出を一時的に保留するインク保留体を有するとともに、このインク保留体の中心孔内に、インクタンクから供給されたインクをペン先のボールペンチップにおけるインク流通孔に誘導するインク誘導芯を、ボールの背部に配設するようにしたものが知られている。

このような直液式ボールペンは、通常、使用されるインクの粘度が低いため、ペン先を、長期間に亘り上向き状態で放置したり、ボールペンチップに外部からの衝撃が加えられると、インク誘導芯によってインクタンクからボールペンチップに供給されていたインクが、再びインク誘導芯側に戻ってしまうという、所謂、インクドロップが発生する。
また、インク誘導芯からボールペンチップへのインクの供給は、毛細管現象に基づいているため、空気の巻込みが発生すると、インクの途切れや掠れなどが発生し、安定したインクの吐出を行わせることができなかった。

このため、従来では、インク誘導芯を、所定範囲の気孔率を有する繊維束と、その外周面を被覆する合成樹脂筒体とをもって形成して、インク誘導芯の形態や気孔率をバランスさせたり、また、インク誘導芯に、誘導溝を形成するとともに、インク誘導芯の外周面の横断面形状を非円形形状とすることにより、インクの吐出を制御するようにしたものが知られている（特許文献１、２参照）。

しかし、上述の特許文献１記載のものにおいては、インク誘導芯の接続個数が増えることによって、コストアップとなるばかりでなく、気孔率という、ばらつきの大きなものを制御対象にしているため、安定したインクの吐出制御が行い難いという問題があり、また、特許文献２記載のものは、インク誘導芯の構造が複雑であり、コストアップとなるという問題があった。
特開２００１−２４６８９４号公報 特開平１０−３０９８８５号公報

本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、長期に亘るペン先の上向き放置や、衝撃によるインクドロップの発生を防止することができるとともに、インク途切れや、掠れのない安定したインク吐出性を得ることができるようにした直液式ボールペンを提供することを目的とする。

本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）インクタンクを有する軸筒の前端部に、インク保留体を、その前端部を突出させて内嵌させるとともに、インク保留体の前端部に、ボールペンチップを連結した直液式ボールペンにおいて、インク保留体にインク誘導孔を、ボールペンチップにインク流通孔とその後方に形成した固定孔を、それぞれ軸心方向に連通させて設けるとともに、これらインク誘導孔、固定孔およびインク流通孔内に、後方から、ボールペンチップにおけるボールの後端近傍に至るインク誘導芯を設け、かつインクとして、次の式１，２
式１； ７≧Ｐ≧２
式２； ４５≧γ≧２０
をそれぞれ満足するインク粘度Ｐ（ｃＰ）およびインク表面張力γ（ｄｙｎ・ｃｍ^-1）を有するインクを用いるとともに、前記インク流通孔の軸心方向の長さＡ（ｍｍ）、およびインク誘導芯の前端からボールの後端に至るまでの軸心方向の長さＢ（ｍｍ）を、それぞれ次の式３，４
式３； （１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．１２≦Ａ
≦（１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．１６
式４； （１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．０４≦Ｂ
≦（１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．１４
を満たすような値にする。

（２） 上記（１）項において、固定孔を、その内径をインク流通孔の後端から後方に遠ざかるに従って、細径から太径へと段階的に変化させて形成し、この固定孔をもって、インク誘導芯の前端部を係止し固定する。

本発明によると、次のような効果が奏せられる。
請求項１記載の発明によれば、使用するインクの粘度および表面張力に応じて、インク流通孔の軸心方向の長さ、およびインク誘導芯の前端からボールの後端に至るまでの軸心方向の長さを設定してあるので、長期間に亘り、ペン先が上向きの状態で放置されたり、ボールペンチップに外力による衝撃が加えられたときにも、インクタンクからボールペンチップまで供給されていたインクが、インク誘導芯側まで戻ってしまうという、所謂インクドロップが発生しない。
また、ボールとインク誘導芯の間に生じる空間に、外部から巻き込まれた空気が溜まり難くなり、インク途切れや、掠れなどの発生を防止することができ、安定したインクの吐出を行わせることができるとともに、筆記感の向上を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、固定孔を、インク流通孔の後方でかつチップ前端側から遠ざかるに従って、細径から太径へと段階的に変化させて形成してあるので、インク誘導芯と固定孔の内周面との間に、余分な隙間が生じないようにフィットさせることができ、余剰インクの滞留をなくすとともに、長期に亘るペン先の下向き放置によるインク漏れを防止し、かつ組付け時におけるインク誘導芯が規定以上にボール側に挿入されるのを防止することができる。
また、インク誘導芯を、ボールペンチップのホルダ部における固定孔の内周面に形成される段付部により固定しているので、ホルダ部を、かしめることなくインク誘導芯の固定を行うことができ、加工工程数の削減化によるコストダウンを図ることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す縦断面図、図２は、インク誘導芯を除いたボールペンチップ部分を半断面にして示す拡大縦断面図、図３は、インク誘導芯を挿入したボールペンチップ部分を半断面にして示す拡大縦断面図、図４は、図２におけるIV−IV線縦断面図、図５は、図２におけるV−V線縦断面図、図６は、図２におけるVI−VI線縦断面図である。

図１に示すように、本実施形態の直液式ボールペン(１)は、軸筒(２)に、インク(３)が貯留されるインクタンク(４)を有するとともに、軸筒(２)の前端部には、インクタンク(４)内における気圧の変化等によるインク(３)の外部流出を一時的に保留するインク保留体(５)が内嵌されている。このインク保留体(５)は、その前端部を軸筒(２)の前端部から突出させているとともに、複数の円板状櫛歯(６)を有するＡＢＳ樹脂の射出成形体により形成されている。互いに隣接する櫛歯(６)(６)間には、インク保留溝(７)が形成されているとともに、その中心軸部には、インク誘導孔(８)が軸心方向に貫通形成されている。

インク誘導孔(８)内には、インク誘導芯(９)が挿入配置され、このインク誘導芯(９)は、ポリエステル繊維の繊維束により形成した前側インク誘導芯(9A)と、ポリアセタール製の押出成形体により形成した後側インク誘導芯(9B)との２つの部材により構成されている。これらのインク誘導芯(9A)(9B)は、インクタンク(４)内のインク(３)を、インク保留体(５)の前端部に連結したボールペンチップ(10)に、毛細管現象によって供給する機能を有している。

ボールペンチップ(10)は、図２、図４〜図６に示すように、ステンレス製のホルダ部(11)と、その前端に形成したボール抱持部(12)と、このボール抱持部(12)の後面に形成したボール受座(13)と、ホルダ部(11)の中央部に形成した、インク保留体(５)におけるインク誘導孔(８)に後記する固定孔(17)を介して連通するインク流通孔(14)と、このインク流通孔(14)の内周面から径方向に向けて放射状に延びる複数のインク流通溝(15)とを有する。ボール抱持部(12)内には、タングステンカーバイト製のボール(16)が嵌合され、このボール(16)の前端部を、チップ前端部(11a)から突出させるとともに、そのチップ前端部(11a)を絞り加工により塑性変形させて、かしめることにより、ボール(16)が回転自在に抱持されるようになっている。

インク流通孔(14)の後方には、インク誘導孔(８)に連通する固定孔(17)が形成され、この固定孔(17)の内径は、例えばドリル加工によって、インク流通孔(14)の後端(14a)から後方に向けて遠ざかるに従って、細径から太径へと段階的に拡径するように変化させることにより、その内周面に、複数の環状段付部(17a)が形成されるようになっている。

この固定孔(17)には、図３に示すように、ボールペンチップ(10)の後端から前端に向けて、インク誘導芯(９)における前側インク誘導芯(9A)のテーパ状の前端部(9a)が、各環状段付部(17a)に食込み係止しうるように挿入され、前側インク誘導芯(9A)の前端(9b)をインク流通孔(14)内に臨ませて、ボール(16)の後端(16a)近傍に至るように配置して固定されている。

前側インク誘導芯(9A)のボールペンチップ(10)への固定を、ホルダ部(11)の後部をかしめるという固定手段によらずに、ドリル加工によって形成された固定孔(17)における複数の環状段付部(17a)により行うことにより、加工工程数の削減化によるコストダウンを図るだけでなく、前側インク誘導芯(9A)におけるテーパ状前端部(9a)の外周面と固定孔(17)の内周面との間に、余分な隙間が生じないようにフィットさせ、余剰インクの滞留をなくすとともに、長期に亘るペン先の下向き放置によるインク漏れを防止している。
また、組付け時における後側インク誘導芯(9B)の後からの挿入で、前側インク誘導芯(9A)が規定以上にボール(16)側に挿入されるのを防止している。

インク保留体(５)としては、ＡＢＳ樹脂を用いたが、他に、ＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＢＴ樹脂、スチレン樹脂、ＰＯＭ樹脂、ポリカーカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂および変形ポリフェニレンエーテル樹脂等を単独ないし複数混合して用いることができる。特に、ＡＢＳ樹脂が、成形性および寸法精度に優れる面で好ましく用いられる。
また、インク保留体(５)は、インクタンク(４)の内圧が上昇した際、インクタンク(４)からの余剰インク(３)を一時的に貯留し、インクタンク(４)の内圧が低下した際、一時的に貯留したインク(３)を、インクタンク(４)に戻す機能を有するものであればよく、例えば、螺旋状や迷路状のインク保留溝(７)を有する合成樹脂の射出成形体、または多孔質含浸体等が好ましく用いられる。
また、前側インク誘導芯(9A)としては、ポリエステル樹脂製繊維束の他に、アクリル繊維束、ナイロン繊維束等を使用することもできる。

本発明の直液式ボールペンは、インク(３)として、インク粘度Ｐ（ｃＰ）およびインク表面張力γ（ｄｙｎ・ｃｍ^-1）が、次の式１，２
式１； ７≧Ｐ≧２
式２； ４５≧γ≧２５
をそれぞれ満たすインクを用いるとともに、インク流通孔(14)（放射状に延びるインク流通溝(15)を除く）における後端(14a)から前端(14b)に至るまでの軸心方向の長さＡ（ｍｍ）（図２参照）が、次の式３
式３ ； （１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．１２≦Ａ
≦（１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．１６
を、前側インク誘導芯(9A)の前端(9b)からボール(16)の後端(16a)に至るまでの軸心方向の長さＢ（ｍｍ）（図３参照）が、次の式４
式４； （１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．０４≦Ｂ
≦（１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．１４
を、それぞれ満たすような値に設定することが必須である。

インク(３)のインク粘度Ｐが、式１における下限値（Ｐ＝２）よりも低い場合は、インクドロップを発生し易く、上限値（Ｐ＝７）よりも高い場合には、インク途切れが発生し易い。

また、インク粘度Ｐが、式１の条件を満たしても、インク表面張力γが、式２の下限値（γ＝２０）よりも低い場合は、インクドロップを発生し易く、上限値（γ＝４５）よりも高い場合には、濡れ性が悪くなり、インク途切れを起し易い。

さらに、インク粘度Ｐおよびインク表面張力γが、式１，２の条件を満たしても、インク流通孔(14)の軸心方向の長さＡ（ｍｍ）が、式３の下限値（Ａ＝０．１３）よりも短い場合には、ボール受座(13)の磨耗によるボール沈みが発生したとき、前側インク誘導芯(9A)の前端(9b)が、ボール(16)に接触してしまい、インク途切れや掠れ、さらには、筆記感の低下などを招くばかりでなく、ボール受座(13)の強度が低下し、インク流通孔(14)の内周面から径方向に放射状に延びるインク流通溝(15)を打抜き加工により形成する際に、ボール受座(13)が変形して沈んでしまうという不具合を生じる。
一方、長さＡ（ｍｍ）が、式３の上限値（Ａ＝０．１７）よりも長い場合には、前側インク誘導芯(9A)の前端(9b)が、ボール(16)に向けて必要量挿入され難いばかりでなく、インクドロップや空気の巻き込みによる空気溜まりが発生し易い。

さらにまた、インク粘度Ｐおよびインク表面張力γが、式１，２の条件を、インク流通孔(14)の軸心方向の長さＡ（ｍｍ）が、式３の条件を満たす場合においても、前側インク誘導芯(9A)の前端(9b)からボール(16)の後端(16a)に至るまでの軸心方向の長さＢ（ｍｍ）が、式４の下限値（Ｂ＝０．０５）よりも短いと、ボール受座(13)が磨耗して、ボール(16)が後方に移動する、所謂ボール沈みが発生した場合に、前側インク誘導芯(9A)の前端(9b)に、ボール(16)が接触してしまい、ボール(16)の回転が円滑にならず、これにより、インク途切れや、掠れ、さらには、筆記感の低下などを招き易い。
また、長さＢ（ｍｍ）が、式４の上限値（Ｂ＝０．１５）よりも長い場合、長期間に亘り、ペン先が上向きに状態で放置されたり、ボールペンチップ(10)に外力による衝撃が加えられたとき、インクタンク(４)からボールペンチップ(10)まで供給されていたインク(３)が、再び前側インク誘導芯(9A)まで戻ってしまうという、所謂インクドロップが発生し易い。さらに、ボール(16)の後端(16a)と前側インク誘導芯(9A)の前端(9b)との間に生じる空間には、外部から巻き込まれた空気が溜まり易くなり、インク途切れや、掠れなどが発生し、安定したインク(３)の吐出を行わせることができない場合がある。

（実施例および比較例）
インクの種類および前記Ａ，Ｂの値を、種々変化させて、筆記試験、静置試験、落下衝撃試験を行った結果を、表１、表１−２，表１−３に示す。
筆記試験では、画線機を用いて、５００ｍまで連続筆記させたときのインク吐出の安定性を観察した（評価１）。静置試験では、ペン先を上向きにし、５０℃、６０％の条件下で、２時間静置した後のインクドロップ発生の有無を観察した（評価２）。落下衝撃試験では、ペン先を上向きにし、高さ５ｍから杉板上に落とした後のインクドロップ発生の有無を観察した（評価３）。
なお、表１、表１−２，表１−３における評価は、評価１については、○：安定、△：やや不安定、×：不安定、評価２については、○：インクドロップ無し、△：ややインクドロップする、×：インクドロップ多し、評価３については、○：インクドロップ無し、△：ややインクドロップする、×：インクドロップ多し、をそれぞれ意味する。

本発明の一実施形態を示す縦断面図である。 インク誘導芯を除いたボールペンチップ部分を半断面にして示す拡大縦断面図である。 インク誘導芯を挿入したボールペンチップ部分を半断面にして示す拡大縦断面図である。 図２におけるIV−IV線縦断面図である。 図２におけるV−V線縦断面図である。 図２におけるVI−VI線縦断面図である。

符号の説明

(１)直液式ボールペン
(２) 軸筒
(３) インク
(４) インクタンク
(５) インク保留体
(６) 円板状櫛歯
(７) インク保留溝
(８) インク誘導孔
(９) インク誘導芯
(9A) 前側インク誘導芯
(9B) 後側インク誘導芯
(9a) 前端部
(9b) 前端
(10) ボールペンチップ
(11) ホルダ部
(11a) チップ前端部
(12) ボール抱持部
(13) ボール受座
(14) インク流通孔
(14a) 後端
(14b) 前端
(15) インク流通溝
(16) ボール
(16a) 後端
(17) 固定孔
(17a) 環状段付部
(Ａ) インク流通孔の軸心方向の長さ
(Ｂ) 前側インク誘導芯の前端からボールの後端に至るまでの軸心方向の長さ

Claims (2)

1. インクタンクを有する軸筒の前端部に、インク保留体を、その前端部を突出させて内嵌させるとともに、インク保留体の前端部に、ボールペンチップを連結した直液式ボールペンにおいて、
   インク保留体にインク誘導孔を、ボールペンチップにインク流通孔とその後方に形成した固定孔を、それぞれ軸心方向に連通させて設けるとともに、これらインク誘導孔、固定孔およびインク流通孔内に、後方から、ボールペンチップにおけるボールの後端近傍に至るインク誘導芯を設け、かつインクとして、次の式１，２
   式１； ７≧Ｐ≧２
   式２； ４５≧γ≧２０
   をそれぞれ満足するインク粘度Ｐ（ｃＰ）およびインク表面張力γ（ｄｙｎ・ｃｍ^-1）を有するインクを用いるとともに、前記インク流通孔の軸心方向の長さＡ（ｍｍ）、およびインク誘導芯の前端からボールの後端に至るまでの軸心方向の長さＢ（ｍｍ）を、それぞれ次の式３，４
   式３； （１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．１２≦Ａ
   ≦（１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．１６
   式４； （１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．０４≦Ｂ
   ≦（１０^-3Ｐ−１０^-4γ）＋０．１４
   を満たすような値にしたことを特徴とする直液式ボールペン。
2. 固定孔を、その内径をインク流通孔の後端から後方に遠ざかるに従って、細径から太径へと段階的に変化させて形成し、この固定孔をもって、インク誘導芯の前端部を係止し固定したことを特徴とする請求項１記載の直液式ボールペン。

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