JP2009285985A - ボールペン - Google Patents

Abstract

【課題】低温時やペン先を上方に向けた場合であっても、グリップ部を握るのみでインクの出が確保でき、しかも簡単な構造で安価なボールペンを提供する。
【解決手段】先端にボール２が回転可能に装着され内部にインク３が充填された芯部材４と、芯部材４を支持するペンハウジング５とを備えたボールペン１であって、ペンハウジング５の内部に設けられ、少なくとも使用者がペンハウジング５のグリップ部５ａを握ったとき、外部に対して気密状態となる気密室１３と、ペンハウジング５のグリップ部５ａに設けられ、グリップ部５ａを握った使用者の指の熱を気密室１３内の空気に伝える伝熱部１６と、気密室１３内にて膨張した空気を芯部材４内のインク３の端面３ａに作用させるため、気密室１３と芯部材４の内部とを連通して形成された連通路１７とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、使用者の指の熱を利用してインクの出の改良を図ったボールペンに関する。

ボールペンは、一般に、先端にボールが回転可能に装着された筒体の内部にインクが充填された芯部材と、芯部材を支持するペンハウジングとを備えている。かかるボールペンは、芯部材を構成する筒体内のインクを毛細管現象によって先端のボールに供給しており、筒体を細長く形成してその内部に粘度の高いインクを充填している。

このため、ボールペンを比較的低温で使用すると、インクの粘度が適正値を超えて大きくなって、先端のボールに十分な量のインクが供給されなくなり、均一な太さの線や文字を記入できなくなる。他方、ボールペンを比較的高温で使用すると、インクの粘度や表面張力が低下するため十分な毛細管現象が期待できず、ペン先（ボール側の端部）を下向きにして使用する場合を除き、均一な太さの記入ができなくなる。

この対策として、芯部材のペン先をペンハウジングの先端から出没させる出没機構を備えたボールペンのペンハウジング内に、その出没機構と連動する加圧ポンピング機構を設け、使用者がペン先を出し入れする度に、加圧ポンピング機構によって芯部材の内部のインクを加圧し、毛細管現象によるインクのボールへの供給を補充する発明が開示されている（特許文献１等参照）。

特開２０００−３３５１７３号公報

しかし乍ら、ペン先の出没機構に連動する加圧ポンピング機構を狭隘なペンハウジング内に設けることは、構造の複雑化を招き、機能を失陥する頻度、すなわち故障率の増加が避けられない。また、製造原価の上昇に伴う収益性の低下、販売価格の増加を招いてしまう。

また、使用に当たってペン先の出し入れ操作をしなかった使用者が、不十分なインクの出方に気付いてから、慌ててペン先の出し入れをして加圧ポンピング機構を作動させても、途切れたインクの記入部は残るため、これをなぞったとしても綺麗な記入とは程遠い書類が作成されてしまう。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、低温時やペン先を上方に向けた場合であっても、グリップ部を握るのみでインクの出が確保でき、しかも簡単な構造で安価で故障し難いボールペンを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、先端にボールが回転可能に装着され内部にインクが充填された芯部材と、該芯部材を支持するペンハウジングとを備えたボールペンであって、上記ペンハウジングの内部に設けられ、少なくとも使用者が上記ペンハウジングのグリップ部を握ったとき、外部に対して気密状態となる気密室と、上記ペンハウジングのグリップ部に設けられ、該グリップ部を握った使用者の指の熱を上記気密室内の空気に伝える伝熱部と、上記気密室内にて膨張した空気を上記芯部材内の上記インクの端面に作用させるため、上記気密室と上記芯部材の内部とを連通して形成された連通路とを備えたものである。

上記伝熱部が、上記グリップ部に上記気密室の内外を連通して形成された穴を有し、該穴が、上記グリップ部を握る使用者の指によって塞がれる位置及び大きさに形成され、使用者の指が上記穴を塞ぐことで上記気密室の気密が保たれ、その指の熱が上記穴を通して上記気密室内の空気に伝わるものであってもよい。

上記伝熱部が、上記グリップ部に上記気密室の内外を区画するように設けられた伝熱片を有し、使用者の指の熱が上記伝熱片を介して上記気密室内の空気に伝わるものであってもよい。

上記伝熱片が、上記グリップ部以外の上記ペンハウジングの材質よりも熱伝導性の高い材質から成っていてもよい。

本発明に係るボールペンによれば、低温時やペン先を上方に向けた場合であっても、グリップ部を握るのみでインクの出が確保でき、しかも簡単な構造で安価で故障し難い。

本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、第１の実施形態に係るボールペンを半割りにした説明図である。

このボールペン１は、先端にボール２が回転可能に装着され内部にインク３が充填された芯部材４と、芯部材４を支持するペンハウジング５とを備えている。

芯部材４は、筒体６と、筒体６の一端に回転可能に装着されたボール２と、筒体６の内部に充填されたインク３とを有する。かかる芯部材４は、ペンハウジング５に支持され、出没機構７によって、ペン先４ａ（ボール２側の端部）がペンハウジング５の先端に開口されたペン口８から出没するようになっている。

出没機構７は、ペンハウジング５の基端（ペン口８とは反対側）に開口されたノック口９から軸方向に移動可能に突出された円柱状のノック部材１０と、ノック部材１０とペンハウジング５の内部に設けられたバネ受け用内壁１１との間に介設されたバネ１２とを有する。出没機構７は、ノック部材１０が押し込まれたとき、図示しない公知の機構により、芯部材４のペン先４ａをペン口８から突出した状態に保持し、ノック部材１０が再び押し込まれたとき、芯部材４のペン先４ａをペン口８より没入した状態に保持する。

ペンハウジング５の内部には、使用者がペンハウジング５のグリップ部５ａ（使用者が筆記時にペンハウジング５を握る部分）を握ったとき、外部に対して気密状態となる気密室１３が設けられている。気密室１３は、ペンハウジング５のペン先端側の内部に設けられた先端隔壁１４と、ペンハウジング５の基端側の内部に設けられた基端隔壁１５とにより、区画されている。

詳しくは、先端隔壁１４には、芯部材４が貫通する穴１４ａが形成されており、その穴１４ａと芯部材４との間がシール部材１４ｂ（Ｏリング、リップシール等）により気密にシールされている。シール部材１４ｂは、先端隔壁１４の穴１４ａの内周面に沿ってリング状に凹設された収容部１４ｃに収容されており、芯部材４の軸方向の移動を許容しつつ、芯部材４に対して適度に撓んだ状態で接触する。

基端隔壁１５には、ノック部材１０が貫通する穴１５ａが形成されており、その穴１５ａとノック部材１０との間がシール部材１５ｂ（Ｏリング、リップシール等）により気密にシールされている。シール部材１５ｂは、基端隔壁１５の穴１５ａの内周面に沿ってリング状に凹設された収容部１５ｃに収容されており、ノック部材１０の軸方向の移動を許容しつつノック部材１０に対して適度に撓んだ状態で接触する。

なお、バネ受け用内壁１１に形成された穴１１ａと芯部材４との間には、気密室１３内の空気がこの内壁１１の左右を流動するために十分な隙間が設けられている。

ペンハウジング５のグリップ部５ａには、筆記時にグリップ部５ａを握った使用者の指の熱を気密室１３内の空気に伝えるための伝熱部１６が設けられている。

伝熱部１６は、グリップ部５ａに気密室１３の内外を連通して形成された穴１６ａを有する。穴１６ａは、筆記時にグリップ部５ａを握る使用者の指によって塞がれる位置及び大きさに形成されており、１個以上３個以下形成される。筆記時に使用者の指が上記穴１６ａを塞ぐことで気密室１３の気密が保たれ、その指の熱が上記穴１６ａを通して気密室１３内の空気に伝わることになる。

また、このボールペン１は、気密室１３内にて膨張した空気を芯部材４内のインク３の端面３ａに作用させるため、気密室１３と芯部材４の内部とを連通して形成された連通路１７を有する。

連通路１７は、気密室１３内に位置するノック部材１０の側面からノック部材１０の内部に向かって形成された穴１７ａと、芯部材４を構成する筒体６の基端側（ボール２とは反対側）の開口１７ｂとからなる。芯部材４の筒体６の基端は、ノック部材１０の端面に凹設された差込部に、その奥に形成された段差に突き当たるまで差し込まれ、筒体６の開口１７ｂがノック部材１０の穴１７ａと連通するようになっている。

ノック部材１０の側面に形成された上記穴１７ａの位置は、ノック部材１０が押し込まれた状態でも押し込まれていない状態でも、穴１７ａがシール部材１５ｂや基端隔壁１５に隠れることなく気密室１３内に露出する位置となっている。

本実施形態の作用を述べる。

使用者がボールペン１を使用する際、ボールペン１のグリップ部５ａが使用者の指で握られると、使用者の指でグリップ部５ａの穴１６ａが塞がれ、気密室１３の気密が保たれ、その指の熱が穴１６ａを通して気密室１３内の空気に伝わり、気密室１３内の空気が熱膨張する。

気密室１３内にて熱膨張した空気は、連通路１７を通って芯部材４の内部のインク３の端面３ａに作用し、インク３をボール２の方向に押し出す。これにより、毛細管現象によるインク３のボール２への供給がアシストされる。よって、低温時やペン先を上方に向けた場合であっても、インク３の出が確保できる。

この作用効果は、使用者がボールペン１のグリップ部５ａを握るのみで発揮できるため、従来技術のように使用者がペン先の出没機構を操作して加圧ポンピング機構を作動させる必要はなく、使用者がボールペン１のグリップ部５ａを握るというボールペン１を使用するために必要な動作に伴って、発揮されることになる。

また、この作用効果は、ペンハウジング５内に形成された気密室１３、グリップ部５ａに形成された穴１６ａ、気密室１３と芯部材４の内部とを連通する連通路１７という簡単な構成で発揮できるので、極めて安価なボールペン１となる。また、メカニカルに動作する部分が無いので、故障する可能性は殆ど無い。

使用者がボールペン１の使用を終了し、指をグリップ部５ａから離すと、気密室１３がグリップ部５ａの穴１６ａを通して外部の大気と連通するため、気密室１３の気圧が大気圧（１気圧）に戻る。よって、気密室１３内の昇圧状態が保持されることがなく、圧力上昇に伴うインク漏れ等の問題は生じない。

以下に、気密室１３の圧力上昇に伴うインク３の出の確保について検証する。

使用者がボールペン１のグリップ部５ａを握ると、気密室１３内の空気が指の温度で暖められるが、握る前の気密室１３内の空気の温度を３００Ｋ（約２７℃）とすると、密閉された気密室１３内の空気が３Ｋ（３℃）上昇するだけで、０．０１気圧の圧力上昇が生じる（下式参照）。

Ｐ２＝Ｐ１（Ｔ２／Ｔ１）
Ｐ１＋ΔＰ＝Ｐ１（Ｔ２／Ｔ１）
ΔＰ＝Ｐ１（（Ｔ２／Ｔ１）−１）
ΔＰ＝Ｐ１（Ｔ２−Ｔ１）／Ｔ１
ΔＰ＝１気圧×（３０３−３００）／３００
ΔＰ＝１気圧×（１／１００）
Ｔ１：グリップ部を握る前の気密室内の温度（３００Ｋ）
Ｐ１：グリップ部を握る前の気密室内の圧力（１気圧）
Ｔ１：グリップ部を握った後の気密室内の温度（３０３Ｋ）
Ｐ２：グリップ部を握った後の気密室内の圧力
ΔＰ：圧力上昇
この圧力（０．０１気圧）は、１００ｍｍＡｑであるため、芯部材４の筒体６の長さが例えば１００ｍｍであれば、ペン先４ａを真上にした状態であっても、筒体６内のインク３を表面張力の力を借りないで十分に先端のボール２まで供給できる圧力である。

図２は、第２の実施形態に係るボールペン１ａを半割りにした説明図である。

このボールペン１ａは、ペンハウジング５のグリップ部５ａに設けられた伝熱部１６を除き、第１の実施形態と同様の構成であるので、同様の部品には同様の符号を付して概略の説明のみに止め、相違部分である伝熱部１６について詳述する。

ボールペン１ａは、先端にボール２が回転可能に装着され内部にインク３が充填された芯部材４と、芯部材４を支持するペンハウジング５と、ペンハウジング５の内部に設けられ、少なくとも使用者がグリップ部５ａを握ったとき、外部に対して気密状態となる気密室１３と、グリップ部５ａに設けられ、グリップ部５ａを握った使用者の指の熱を気密室１３内の空気に伝える伝熱部１６と、気密室１３内にて膨張した空気を芯部材４内のインク３の端面３ａに作用させるため、気密室１３と芯部材４の内部とを連通して形成された連通路１７とを備えている。

伝熱部１６は、グリップ部５ａに気密室１３の内外を区画するように設けられた伝熱片１６ｂを有し、使用者の指がグリップ部５ａを握ったとき、指の熱が伝熱片１６ｂを介して気密室１３内の空気に伝わるようになっている。伝熱片１６ｂは、ペンハウジング５の軸方向のグリップ部５ａの部分を構成するように筒状に形成され、グリップ部５ａ以外の部分のペンハウジング５の材質（プラスチック、樹脂等）よりも熱伝導性の高い材質（アルミ、銅、真鍮、ステンレス等）から成る。

伝熱片１６ｂには、気密室１３の内外を連通する穴１６ｃが形成されている。この穴１６ｃは、第１の実施形態の穴１６ａ（図１参照）のように使用者の指の熱を気密室１３内の空気に伝えるための入熱穴ではなく、使用者がボールペン１ａの使用を終了し、指をグリップ部５ａから離したとき、気密室１３内の圧力を解放するためのリリーフ穴である。よって、この穴１６ｃは、グリップ部５ａを握る使用者の指によって塞がれる位置及び大きさに形成されている点では第１の実施形態の穴１６ａと同様であるが、第１の実施形態の穴１６ａよりも遙かに小径でよく、数は１個で足りる。

すなわち、このボールペン１ａにおいては、使用者がボールペン１ａのグリップ部５ａを握った際の気密室１３内の空気の昇温は、基本的には伝熱片１６ｂの熱伝導性に基づいて定まり、穴１６ｃの大きさや数は殆ど昇温に寄与しないと考えてよい。よって、穴１６ｃは、指をグリップ部５ａから離したとき、気密室１３内の圧力を解放できる径であればよく、極めて小径、且つ１個で足りる。

この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

すなわち、使用者がボールペン１ａのグリップ部５ａを握ると、使用者の指の熱が伝熱片１６ｂを介して気密室１３内の空気に伝わり、気密室１３内の空気が熱膨張し、その空気の圧力が連通路１７を通して芯部材４のインク３の端面３ａに作用する。この結果、低温時やペン先４ａを上方に向けた場合であっても、グリップ部５ａを握るのみでインク３の出が確保でき、しかも簡単な構造で安価且つ故障の少ないボールペン１ａを提供できる。

加えて、伝熱片１６ｂに設けた穴１６ｃの径が第１の実施形態の穴１６ａの径よりも小さくて済み、穴１６ｃの数が第１の実施形態の穴１６ａの数よりも少なくできるので、使用者がボールペン１ａのグリップ部５ａを握った際に、第１の実施形態よりも容易に気密室１３内の気密を保持できる。

また、使用者がボールペン１ａのグリップ部５ａを握ったときの気密室１３内の空気の昇温は、伝熱片１６ｂの熱伝導性によって定まり、穴１６ｃの大きさや数とは関係なくなるので、伝熱片１６ｂの材質や寸法等を適宜設定することで、穴１６ｃの大きさや数に関係なく気密室１３内の空気の昇温を最適化できる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、図２において、伝熱片１６ｂに設けた穴１６ｃを省略してもよい。この場合、気密室１３内の空気の圧力が所定値（インク漏れが生じ得る圧力）以上に高くなると、気密室１３内の気圧がシール部材１４ｂと芯部材４との間やシール部材１５ｂとノック部材１０との間から逃がされるように、シール部材１４ｂ、１５ｂの材質や寸法を設定しておく。これにより、インク漏れを回避できる。

また、図１、図２において、ノック部材１０の側面に設けた穴１７ａを廃止し、芯部材４の基端側をノック部材１０の端面に凹設された差込部に差し込んで芯部材４の筒体６の基端側の開口１７ｂを塞ぎ、気密室１３内に露出した芯部材４の筒体６の側面（インク端面３ａよりも図中の右側の部分の側面）に、その内外を連通する穴（図示せず）を形成してもよい。

また、図１、図２において、グリップ部５ａに使用者の指が嵌るように滑らかに窪ませた凹部（図示せず）を設け、その凹部に穴１６ａ、１６ｃを配設してもよい。これにより、使用者が凹部に指を嵌めるようにしてグリップ部５ａを握ると、穴１６ａ、１６ｃが確実に塞がれ、気密室１３の気密が保持される。

また、図２において、伝熱片１６ｂの外表面に、グリップ部５ａの握り心地を向上させるため、ゴムや樹脂を熱伝導が極端に悪化しない範囲で極く薄くコーティング（例えばポーラス状のコーティング）してもよい。

また、図２にて、ペンハウジング５の全ての部分をアルミ等の熱伝導性の高い材質から成形し、伝熱片１６ｂをペンハウジング５と一体としてもよい。また、伝熱片１６ｂを筒体ではなく周方向に間隔を隔てて複数配設し、各伝熱片の間に樹脂等を介設してもよい。

更に、本発明は、ペン先４ａの出没機構７を備えない固定式のボールペンにも適用できる。その場合、図１、図２にて、ノック部材１０、バネ１２、バネ受け用内壁１１が省略され、芯部材４の基端側の部分が先端側のシール部材１４ｂと同様のシール部材によってシールされる。

本発明の第１の実施形態に係るボールペンを半割りにした説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るボールペンを半割りにした説明図である。

符号の説明

１ ボールペン
１ａ ボールペン
２ ボール
３ インク
３ａ 端面
４ 芯部材
５ ペンハウジング
５ａ グリップ部
１３ 気密室
１６ 伝熱部
１６ａ 穴
１６ｂ 伝熱片
１７ 連通路

Claims (4)

1. 先端にボールが回転可能に装着され内部にインクが充填された芯部材と、
   該芯部材を支持するペンハウジングとを備えたボールペンであって、
   上記ペンハウジングの内部に設けられ、少なくとも使用者が上記ペンハウジングのグリップ部を握ったとき、外部に対して気密状態となる気密室と、
   上記ペンハウジングのグリップ部に設けられ、該グリップ部を握った使用者の指の熱を上記気密室内の空気に伝える伝熱部と、
   上記気密室内にて膨張した空気を上記芯部材内の上記インクの端面に作用させるため、上記気密室と上記芯部材の内部とを連通して形成された連通路と
   を備えたことを特徴とするボールペン。
2. 上記伝熱部が、上記グリップ部に上記気密室の内外を連通して形成された穴を有し、
   該穴が、上記グリップ部を握る使用者の指によって塞がれる位置及び大きさに形成され、
   使用者の指が上記穴を塞ぐことで上記気密室の気密が保たれ、その指の熱が上記穴を通して上記気密室内の空気に伝わる請求項１に記載のボールペン。
3. 上記伝熱部が、上記グリップ部に上記気密室の内外を区画するように設けられた伝熱片を有し、
   使用者の指の熱が上記伝熱片を介して上記気密室内の空気に伝わる請求項１に記載のボールペン。
4. 上記伝熱片が、上記グリップ部以外の上記ペンハウジングの材質よりも熱伝導性の高い材質から成る請求項３に記載のボールペン。

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