JP2010125845A - 加圧式ペン - Google Patents

Abstract

【課題】利用者のノック操作でインクなどの各種塗布用流動体の加圧を行う加圧式ペンにおいて、ノック操作毎に圧縮変形・伸張変形を受ける加圧用シール部材の代わりにＯリングを用いることにより、流動体加圧動作の性能維持の確実化を図る。
【解決手段】Ｏリング７を加圧室Ａの内周面に密接させておき、塗布操作時には、ペン先方向（下方向）へ移動するピストン５の無孔環状鍔部５ａと当該内周面との隙間が当該Ｏリング７でシールされてリフィールユニット４への加圧作用を生じるようにした。塗布操作解除時には、ピストン５の上動により当該シールが解除され、かつＯリング７の全体が元の位置（外部空間とリフィールユニットの内部とを連通させる状態）に復帰する。
【選択図】図４

Description

本発明は、加圧式ペンに関し、特に塗布用操作に基づいて流動体収容管内部への加圧機構が作動するとともに、先端側の開口部から流動体塗布部が突出する形の加圧式ペンに関する。

本明細書においては、利用者が塗布用操作を行うノック体の側を「後」と記し、当該ノック体とは反対の塗布部側を「先」と記す。

本発明の対象となるのは、修正ペン，ボールペン，マーカペン，サインペン，糊塗布ペン、ペイントペン（塗料ペン）や化粧用ペンなどの各種加圧式ペンで用いられる、流動体加圧機構である。

加圧式ペンの場合、それぞれの管内部に収容された粘性のある流動体（修正液，油性インク，水性インク，糊，塗料，化粧液など）を加圧することにより、当該流動体のペン塗布部への円滑供給を図っている。

従来の加圧式ペンの流動体加圧機構は例えば先記の文献で開示されている。

この流動体加圧機構は、加圧室形成用の弾性円筒体がインク収容管の後端側開口部に密接した形のものである。また、当該弾性円筒体は小径の後円筒部と大径の先円筒部とからなっている。

そしてペン操作部のノック操作にともない、ペン軸筒内の押圧部材が先方向に駆動されて、弾性円筒体は、当該押圧部材と係合状態の小径の後円筒部が大径の先円筒部の中にいわば押し込まれ形で、軸方向に圧縮変形する。

この圧縮変形により、弾性円筒体の内部空間域（加圧室）が気密状態に設定されてその容積が減少し、当該内部空間域と連通状態のインク収容管内部が加圧される。
特開２００８−４４３３３８号公報

このように、従来の加圧式ペンの流動体加圧機構は、ノック操作時の弾性円筒体（小径の後円筒部）の圧縮変形作用で加圧室の容積を減少させることにより、インク収容管内部を加圧している。また、ノック操作解除にともない当該弾性円筒体は元の伸張状態に復帰する。

そのため、加圧式ペンの使用回数増加にともなう弾性円筒体の圧縮・伸張動作の繰り返しによって当該弾性円筒体の圧縮・伸張部分が劣化し、インク収容管内部に対する加圧機能が損なわれる可能性があった。

本発明では、上述のような圧縮変形・伸張復帰作用が生じない形の環状シール部材を加圧室（シリンダ状部材）の内周面に密接させ、
塗布操作時には、当該操作にともない先方向へ移動するピストン状部材が当該環状シール部材でシールされて流動体収容管内部への加圧作用を生じ、塗布操作解除時には、ピストン状部材および環状シール部材の全体が後方向に駆動されて元の加圧作用解除位置に復帰する機構を用いることにより、加圧式ペンの流動体加圧動作の性能維持の確実化を図ることを目的とする。

本発明は、以上の課題を次の構成からなる加圧式ペンにより解決する。
（１）塗布用操作に基づいて流動体収容管（例えば後述のリフィールユニット４）内部への加圧機構が作動するとともに、先端側の開口部から流動体塗布部（例えば後述のチップ４ｃ）が突出する加圧式ペンにおいて、
前記加圧機構は、
加圧室形成用の周方向の後側環突状部（例えば後述の無孔環状鍔部５ａ）および当該後側環突状部から先方に離れた状態の先側突状部（例えば後述の有孔環状鍔部５ｂ，リブ状部５ｅ）をそれぞれ外周面に有して、前記塗布用操作により弾性力（例えば後述のコイルスプリングの弾性力）に抗する形で先方向に移動するピストン状部材（例えば後述のピストン５，５’）と、
前記後側環突状部および前記先側突状部のそれぞれと対向する内周面を持つシリンダ状部材（例えば後述のシリンダ６）と、
前記シリンダ状部材の内周面に密接し、かつ、当該内周面に沿って全体が先後方向へ移動する形で、前記後側環突状部と前記先側突状部との間（例えば後述の環状空間域５ｄ，５ｇ）に配設された環状シール部材（例えば後述のＯリング７）と、からなり、
前記後側環突状部は、
前記シリンダ状部材の内周面に対する通気用隙間が設定される形の外面部分を備え、
前記先側突状部は、
前記ピストン状部材が前記弾性力により後方向に復帰する際に、前記環状シール部材の先側部分と当接して当該環状シール部材をその復帰位置まで移動させる駆動部分と、
前記環状シール部材が当該駆動部分と当接した状態のときも先後方向の通気作用を呈する貫通域（例えば後述のピストン孔部５ｃ，貫通部分５ｆ）と、を備え
前記塗布用操作にともなう前記ピストン状部材の先方向への移動により、前記通気用隙間が前記環状シール部材でシールされて前記後側環突状部と前記流動体収容管との間に前記加圧室が設定される、
ものとする。
（２）上記（１）において、
前記先側突状部は、
前記シリンダ状部材の内周面に対する隙間が設定される形の外面部分を備えている、ものとする。

本発明はこのように、環状シール部材を加圧室（シリンダ状部材）の内周面に密接させ、塗布操作時には、当該操作にともない先方向へ移動するピストン状部材が当該環状シール部材でシールされて流動体収容管内部への加圧作用を生じ、塗布操作解除時には、ピストン状部材および環状シール部材の全体が後方向に駆動されて元の加圧作用解除位置に復帰する機構を用いている。

すなわち、塗布操作にともなう作動モードへの移行過程と同じように、塗布操作解除にともなう静止モードへの復帰動作過程においても環状シール部材の全体形状が大きく変形することはないので、加圧式ペンの流動体加圧動作の性能維持の一層の確実化を図ることができる。

図１〜図５を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

上述したように本発明は、修正ペン，ボールペン，マーカペン，サインペン，糊塗布ペン、ペイントペン（塗料ペン）や化粧用ペンなどの各種加圧式ペンに適用可能である。

ただし、以下の実施形態の記載では単なる説明の便宜上、これら加圧式ペンの一例としてのボールペンを前提にする。この場合の塗布対象の流動体はインクとなる。

ここで、
図１は、加圧式ボールペンの静止モードを示し、
図２は、図１の静止モードにおけるインク加圧機構の要部を示し
図３は、図１の加圧式ボールペンの作動モードを示し、
図４は、図３の作動モードにおけるインク加圧機構の要部を示し、
図５は、図２とは別形態のインク加圧機構（静止モード）の要部を示している。

図１〜図５で用いるアルファベット付き参照番号の構成要素（例えばクリップ１ａ）は原則として、当該参照番号の数字部分の構成要素（例えば軸筒１）の一部であることを示している。

図１〜図５において（なお、参照番号５’，５ｅ，５ｆ，５ｇは図５のみで使用）、
１は筒状筐体からなる軸筒，
１ａは軸筒本体部に対して回動可能であってボールペンを胸ポケットなどに保持したときにノック操作の係止状態が解除される機能を備えた周知のクリップ，
１ｂは当該クリップの内面に形成されて後述の操作部材２をノック操作位置に係止するための突起部，
１ｃは当該突起部との対向部分に形成された側面開口部，
２は軸筒１の後側空間域に配設された鞘状の操作部材（ノック式操作部材），
２ａは図１の静止モードでは側面開口部１ｃの後縁部分に係止され、図３の作動モードでは突起部１ｂに係止される突起形状の被係止部，
２ｂは操作部材内周面に形成されて、後述のリフィールユニット４の交換時に後述のシリンダ６が軸筒１から先方側に離脱しないようにするための突状段部，
３は軸筒１の先端側内周面に螺子結合している筒状の先金部材，
４は後端部分か開口しているリフィールユニット，
４ａは内部に収容されたインク、
４ｂはリフィールユニット後端側のインク欠乏域，
４ｃはリフィールユニット先端側のチップ，
５，５’は操作部材２の天井部分に嵌合してリフィールユニット４のインク部分への加圧作用を呈するピストン，
５ａは側面全体が後述の後側空間域６ａの周壁面から離間する形でピストン先端側の後部分に設けられた無孔環状鍔部，
５ｂは側面全体が後述の後側空間域６ａの周壁面から離間する形でピストン先端側の先部分に設けられた有孔環状鍔部，
５ｃは有孔環状鍔部５ｂに形成された複数のピストン孔部，
５ｄは無孔環状鍔部５ａと有孔環状鍔部５ｂとの間に設定される環状空間域，
５ｅはピストン５の有孔環状鍔部５ｂに代わるものであって、ピストン径方向の外側端面が後述の後側空間域６ａの周壁面から離間する形でピストン先端側の先部分に設けられた四個のリブ状部，
５ｆは当該リブ状部間に設定される貫通部分，
５ｇは無孔環状鍔部５ａとリブ状部５ｅとの間に設定される環状空間域，
６はリフィールユニット４の後側部分およびピストン５，５’の先端側部分がそれぞれ収容されて、操作部材１の内周面から離間した形で配設されるシリンダ，
６ａはピストン５，５’の先方向への移動にともなって無孔環状鍔部５ａをいわば天井とする形で後述の加圧室Ａが設定される後側空間域，
６ｂはリフィールユニット４が取外し可能な形で取り付けられる先側空間域，
６ｃは後側空間域６ａと先側空間域６ｂとを連通させるシリンダ孔部，
６ｄは操作部材の突状段部２ｂとの間で係止作用を呈する先後方向の溝状部，
７はシリンダ６の後側空間域の周壁面に密接する形で無孔環状鍔部５ａと有孔環状鍔部５ｂとの間に配設されたＯリング，
８はノック式操作部材２の先端部分とシリンダ６の先端側鍔状部との間に配設されて当該材操作部材を相対的に後方向に付勢するコイルスプリング，
９は先筒部材３の後端部分とシリンダ６の先端部分との間に配設されて当該シリンダを後方向に付勢するコイルスプリング，
Ａは操作部材２のノック操作にともなってピストンの無孔環状鍔部５ａとＯリング７とが密接する（図３参照）ことにより、シリンダの後側空間域６ａの画定される加圧室，
ｓは加圧室Ａが画定されていない状態におけるシリンダの孔部６ｃと外部空間域との間の空気連通路，
をそれぞれ示している。

なお、Ｏリング７はゴムなどの弾性部材であり、その外径は後側空間域６ａのいわば内径よりも少し大きく設定されている。また、Ｏリング７は後述のように、ノック操作時やノック操作解除時のピストン５，５’の移動に応じて、後側空間域６ａの周壁面との間のいわば軽い摩擦力に抗しながら先後方向にシフトする。

図示のコイルスプリング８とコイルスプリング９との強弱関係は前者のバネ定数のほうが小さくなる形に設定されている。すなわち、コイルスプリング８が「弱いバネ」であって，コイルスプリング９が「強いバネ」である。

図示していないが、軸筒１の側面開口部１ｃまでの先側内周面には、当該軸筒内に操作部材２を図示下方から組み込む際に被係止部２ａの案内路として作用する図示上下方向の溝状部が形成されている。操作部材２はその筒状部分が径方向内側に弾性変形可能な部材である。

図示の実施形態における基本的な特徴は、
(a)無孔環状鍔部５ａと、その先側の有孔環状鍔部５ｂ（図１〜図４参照）またはリブ状部５ｅ（図５参照）とがピストン５，５’の先端側部分に形成され、
(b)Ｏリング７が、これらの環状鍔部同士の間や、ピストン５’の無孔環状鍔部５ａとリブ状部５ｅとの間に、シリンダ６の後側空間域の周壁面と密接して先後方向に移動可能な形で配設され、
(c)ノック操作にともなってＯリング７の全体が、ピストン５，５’の無孔環状鍔部５ａと密接して外部空間からシールされた加圧室を設定し、それから当該無孔環状鍔部によっていわば押し下げられる形で、先方の作動モード位置（有孔環状鍔部５ｂやリブ状部５ｅからは離間した状態）まで移動し、
(d)ノック操作の解除にともなってＯリング７の全体が、ピストン５，５’の有孔環状鍔部５ｂやリブ状部５ｅによっていわば持ち上げられる形で、後方の静止モード位置（無孔環状鍔部５ａからは離間した状態）に復帰する、
ことである。

加圧室設定用のＯリング７は
(1)図１，図２，図５の静止モードでは、ピストン５，５’の有孔環状鍔部５ｂまたはリブ状部５ｅの図示上面縁部分と、シリンダ６の後側空間域の周壁面とに密接した状態で、当該上面縁部分に保持され、
(2)図３，図４などの作動モードでは、ピストン５，５’の無孔環状鍔部５ａの図示下面縁部分に密接している。

すなわち、静止モードのＯリング７は、有孔環状鍔部５ｂやリブ状部５ｅの上記縁部分とそれぞれ密接しているものの、無孔環状鍔部５ａとは密接せずに図示のごとく離間している。

この離間スペースにより、リフィールユニット４の後側開口部のシリンダ孔部６ｃと外部空間域との間には、「シリンダ孔部６ｃ-ピストン孔部５ｃ・貫通部分５ｆ-環状空間域５ｄ・５ｇ-無孔環状鍔部５ａと後側空間域６ａの周面との隙間部分-クリップ１の側面開口部１ｃ」といったルートの空気連通路ｓが確保される。

このルートが確保されている静止モードの操作部材２をノック操作したとき、すなわち当該操作部材と一体のピストン５，５’がコイルスプリング８の弾性力に抗しながら先方に移動する際の、当該ピストン（無孔環状鍔部５ａ，有孔環状鍔部５ｂ，リブ状部５ｅ）とＯリング７との位置関係は次のように変化する。
(21)先ず移動初期の段階では、Ｏリング７が元の位置に保持された状態で移動せず、シリンダ６の（無孔環状鍔部５ａより先側の）後側空間域６ａの空気は、ピストン５，５’の移動による当該後側空間域の容積減少分に相当する量が空気連通路ｓを経て流出する。
(22)続いて無孔環状鍔部５ａの先面縁部分がＯリング７に密接して外部空間域からシールされた状態の加圧室Ａが画定される。この密接状態のＯリング７は有孔環状鍔部５ｂやリブ状部５ｅから離間している。
(23)ピストン５，５’がさらに先方に移動することにより、シール状態の加圧室Ａの内部容積が減り、内部圧力が増加していく。このときＯリング７は全体として無孔環状鍔部５ａと密接した状態でその先面縁部分によって押し下げられる。
(24)そしてシリンダ６に対する先方向へのコイルスプリング８の弾性復帰力と加圧室Ａからの圧力とがコイルスプリング９による後方向への弾性力に勝った段階で、シリンダ６およびこれと一体のリフィールユニット４は当該弾性力に抗しながら操作部材２とともに先方向に移動する。
(25)最終的には操作部材２の被係止部２ａがクリップ１ａ（軸筒１）の突起部１ｂに係止されて図３，図４の作動モードに移行する。

この移行動作において特徴的なのは、Ｏリング７の全体が、ピストン５，５’の無孔環状鍔部５ａの各先面縁部分と密接し、この縁部分でいわば押し下げられて作動モードの位置に移動することである。すなわち、Ｏリング７の全体形状を静止モードのときと大きく変形させることにより作動モードを設定しているものではない。

作動モード移行後の加圧室Ａの圧力は外部の大気圧よりも大きくなっているので、当該圧力を受けるリフィールユニット４のインク４ａは先端のチップ４ｃから筆記対象の紙面などに円滑供給される。

図３，図４の作動モードを解除して図１，図２，図５の静止モードに戻すには、例えば衣服の胸ポケットなどに軸筒本体側（軸筒１からクリップ１ａを除いた部分）を先金部材３の方から差し込めばよい。なお、軸筒本体側を胸ポケットなどに差し込む代わりにクリップ１ａの後端側の突出部分を内側（図示右側）に押圧してもよい。

この軸筒本体の胸ポケットなどへの差し込みや、クリップ１ａの後端側突出部分への押圧操作により、クリップ１ａは、先端側の突起部１ｂが軸筒本体から離間する方向に変位する。

この変位により、クリップ１ａの突起部１ｂと操作部材２の被係止部２ａとの係止状態が解除される。

そして当該解除にともない、
(31)コイルスプリング９の弾性復元作用によりリフィールユニット４およびシリンダ６が軸筒１に対して後方向に移動し、
(32)コイルスプリング８の弾性復元作用により操作部材２およびピストン５，５’がシリンダ６に対して後方に移動する、
ことにより加圧機構全体が静止モードへ復帰する。

この復帰動作においても特徴的なのは、Ｏリング７の全体が、ピストン５，５’の有孔環状鍔部５ｂやリブ状部５ｅの各後面縁部分でいわば持ち上げられて静止モードの位置に移動することである。ノック操作にともなう作動モードへの移行過程と同じように、復帰動作過程においてＯリング７の全体形状が大きく変形することはない。

すなわち、Ｏリング７は全体として、
(41)ノック操作時にはピストン５，５’の無孔環状鍔部５ａに密接した状態で先方の作動モード位置に移動し、
(42)ノック操作解除時もピストン５，５’の有孔環状鍔部５ｂやリブ状部５ｅとともに後方に移動して無孔環状鍔部５ａから離間した静止モード位置に復帰する。

本発明が以上の実施形態に限定されないことは勿論であり、例えばコイルスプリング８，９の強弱関係を逆にし、コイルスプリング８が「強いバネ」であって，コイルスプリング９が「弱いバネ」となるようにしてもよい。

この逆の強弱関係におけるノック操作時には、概略、
(51)先ず主に、コイルスプリング９が縮んでピストン５，５’およびシリンダ６は、略静止モードの位置関係のまま、すなわち無孔環状鍔部５ａがＯリング７でシールされないまま先方向に移動し、
(52)続いてコイルスプリング８も縮んでピストン５，５’がシリンダ６に対して先方向に移動することにより、無孔環状鍔部５ａがＯリング７でシールされた状態での加圧室Ａのインク４ａに対する加圧作用が生じ、
(53)この加圧状態で、操作部材２がさらに先方向に移動して、当該操作部材の被係止部２ａがクリップ１ａの突起部１ｂに係止される。

このノック操作を解除した時には、概略、
(61)先ず主に、コイルスプリング８の弾性復帰力で操作部材２およびピストン５，５’がシリンダ６（およびＯリング７）に対して後方向に移動し、これにより無孔環状鍔部５ａに対するＯリング７のシール作用が消失し、
(62)続いてコイルスプリング９の弾性復帰力が加わり、リフィールユニット４およびシリンダ６も後方向に移動して機構全体が静止モード位置に復帰する。

また、ピストン５，５’の有孔環状鍔部５ｂやリブ状部５ｅの本質的な作用は、作動モードから静止モードに移行するときにＯリング７を図示上方向にシフトさせてその初期位置（静止モード位置）に復帰させ、かつ、当該初期位置における外部空間域とシリンダ孔部６ｃとの間の空気連通路ｓを確保することである。したがって、図示の有孔環状鍔部５ｂやリブ状部５ｅの代わりに、このＯリング復帰作用および空気連通作用をともに呈する任意の形状のものを用いてもよい。

また、ピストン５，５’の有孔環状鍔部５ｂやリブ状部５ｅの各外側端面部分をシリンダ６の後側空間域６ａの内周面から積極的に離間させなくてもよい。すなわち外側端面部分と内周面とが軽く当接するようにしてもよい。

また、作動モードの操作部材２を再度ノックすることにより静止モードに復帰する形の操作機構や、軸筒との間で周方向に移動可能な筒状操作部材の回動操作により作動モードの設定・解除が行われる形の操作機構を用いてもよいことは勿論である。

加圧式ボールペンの静止モードを示す説明図である。 図１の静止モードにおけるインク加圧機構の要部を示す説明図である。 図１の加圧式ボールペンの作動モードを示す説明図である。 図３の作動モードにおけるインク加圧機構の要部を示す説明図である。 図２とは別形態のインク加圧機構の要部を示す説明図である。

符号の説明

（参照番号５’，５ｅ，５ｆ，５ｇは図５のみで使用）
１：軸筒
１ａ：クリップ
１ｂ：突起部
１ｃ：側面開口部
２：鞘状の操作部材（ノック式操作部材）
２ａ：突起形状の被係止部
２ｂ：突状段部
３：筒状の先金部材
４：リフィールユニット
４ａ：インク
４ｂ：インク欠乏域
４ｃ：チップ
５，５’：ピストン
５ａ：無孔環状鍔部
５ｂ：有孔環状鍔部
５ｃ：複数のピストン孔部
５ｄ：環状空間域
５ｅ：四個のリブ状部
５ｆ：貫通部分
５ｇ：環状空間域
６：シリンダ
６ａ：後側空間域
６ｂ：先側空間域
６ｃ：シリンダ孔部
６ｄ：先後方向の溝状部
７：Ｏリング
８：コイルスプリング
９：コイルスプリング
Ａ：加圧室
ｓ：空気連通路，

Claims (2)

1. 塗布用操作に基づいて流動体収容管内部への加圧機構が作動するとともに、先端側の開口部から流動体塗布部が突出する加圧式ペンにおいて、
   前記加圧機構は、
   加圧室形成用の周方向の後側環突状部および当該後側環突状部から先方に離れた状態の先側突状部をそれぞれ外周面に有して、前記塗布用操作により弾性力に抗する形で先方向に移動するピストン状部材と、
   前記後側環突状部および前記先側突状部のそれぞれと対向する内周面を持つシリンダ状部材と、
   前記シリンダ状部材の内周面に密接し、かつ、当該内周面に沿って全体が先後方向へ移動する形で、前記後側環突状部と前記先側突状部との間に配設された環状シール部材と、からなり、
   前記後側環突状部は、
   前記シリンダ状部材の内周面に対する通気用隙間が設定される形の外面部分を備え、
   前記先側突状部は、
   前記ピストン状部材が前記弾性力により後方向に復帰する際に、前記環状シール部材の先側部分と当接して当該環状シール部材をその復帰位置まで移動させる駆動部分と、
   前記環状シール部材が当該駆動部分と当接した状態のときも先後方向の通気作用を呈する貫通域と、を備え
   前記塗布用操作にともなう前記ピストン状部材の先方向への移動により、前記通気用隙間が前記環状シール部材でシールされて前記後側環突状部と前記流動体収容管との間に前記加圧室が設定される、
   ことを特徴とする加圧式ペン。
2. 前記先側突状部は、
   前記シリンダ状部材の内周面に対する隙間が設定される形の外面部分を備えている、
   ことを特徴とする請求項１記載の加圧式ペン。

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