JP2012131079A

JP2012131079A - ボールペン及びボールペン用ペン先チップ

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Publication number: JP2012131079A
Application number: JP2010283687A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Nakatani; 泰範中谷
Original assignee: Sakura Color Products Corp
Current assignee: Sakura Color Products Corp
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2030-12-20
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Abstract

【課題】立体的に盛り上がった文字等であり、且つキラキラした光輝感のある文字等であって、さらに細かい文字や図柄を書くことができるボールペン、及び前記ボールペン用ペン先チップを提供する。
【解決手段】インキは固形成分を含み、ボール１５は直径が１．０ｍｍ以下であり、ボールハウス１６の内径は、ボール１５の外径に対して５０マイクロメートル（μｍ）以上大きく、矢溝２４は有底であってボールハウス１６側とインキ導通孔１２の双方に開口し、２条の矢溝２４はボールハウス１６側に対する開口幅が０．２ｍｍ以上であり、ボール１５を座部２０の中央に設置した状態で、ボール１５によって封鎖されることなくボールハウス１６側に開口する部位を先端開口部１８側から見た正投影面積が、２条の各矢溝２４それぞれ０．０２平方ミリメートル以上であり、２条の各矢溝２４のインキ導通孔１２側の開口投影面積が０．０２平方ミリメートル以上である。
【選択図】図８

Description

本発明は、ボールペンに関するものであり、特にガラスフレークや金属箔粉等の固形成分を含むインキを使用したボールペンに関するものである。また本発明は、上記したボールペンに使用されるボールペン用ペン先チップに関するものである。

携帯電話端末の外装や布等に、立体的に盛り上がった図柄を描くことができる塗布具が知られている。この種の塗布具では、描いた図柄が盛り上がる様に、粘度の高いインキが使用される。また描いた図柄を盛り上げるために、通常の塗布具に比べて大量のインキを排出させる必要がある。
例えば、上記した立体的に盛り上がった図柄を描くことができる塗布具の一つとして、株式会社サクラクレパスから発売されているデコレーションペン（株式会社サクラクレパスの登録商標）がある。当該デコレーションペン用のインキの粘度は、塗布したときに盛り上がる様に、約２０，０００ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）程度の高粘度に調整されている。そのため、インキ収納部から大量のインキを導出することは容易ではない。
そこで上記した塗布具（デコレーションペン）では、インキ収納部を変形容易な容器で形成し、インキ収納部の先端に孔を設け、インキ収納部を指で押圧して先端の小孔からインキを絞り出す構造を採用している。

また、上記した塗布具（デコレーションペン）では、大量のインキを排出するために、先端の孔の径が大きい。具体的には、上記した塗布具では、先端の孔の直径が約２．０ｍｍ程度に設計されている。そのため、デコレーションペンは、細かい文字や図柄を書くことには不適である。特にデコレーションペンでは、漢字等の画数の多い文字や、小さい文字を書くと、隣接する線が繋がって一つのインキ溜まりとなってしまい、文字が潰れる。

また、ボールペンと同様の構造を採用して立体的に盛り上がった図柄を描くことができる塗布具もある。当該ボールペン形式の塗布具についても、筆記用ボールの直径が大きく、細かい文字や図柄を書くことには不適である。即ちボールペン形式であって、盛り上がった図柄を描くことができる塗布具においては、筆記用ボールの直径が１．０ｍｍ以上であり、漢字等の画数の多い文字や、小さい文字を書くと、隣接する線が繋がって一つのインキ溜まりとなってしまい、文字が潰れる。

一方、インキ中にガラスフレークや金属箔粉等の固形成分（パール色やパール顔料）を配合し、キラキラした光輝感のあるインキを内蔵したボールペンが開発されており、このようなボールペンが特許文献１に開示されている。このようなボールペンは、固形成分がペン先に詰まらないようボールハウスの内壁と筆記用ボールとの隙間が通常のボールペンよりも広く、且つ筆記用ボールの直径も１．０ｍｍ以上である。そのため、この種のボールペンも、漢字等の画数の多い文字や、小さい文字を書くのには不向きである。

特開２００１−１５８１９４号公報

前記のデコレーションペンのような立体的に盛り上がった文字等を書くことができ、且つ特許文献１に開示されたボールペンのようなキラキラした光輝感のある文字等を書くことができ、さらに細かい文字や図柄を書くことができるボールペンの製品化が一般ユーザーから所望されている。即ち、盛り上がる線であり、光輝感のある線であって、且つ細い線を描くことができるボールペンの開発が望まれている。
ところが、盛り上がる線や光輝感のある線を描くためには、筆記用ボールの直径を大きく設計する必要があるのに対し、細い線を描くためには筆記用ボールの直径を小さく設計する必要があり、二律背反する事態となる。
そのため、前記のような一般ユーザーが所望するボールペンの製品化は、困難であった。

そこで、本発明は、立体的に盛り上がった文字等を書くことができ、且つキラキラした光輝感のある文字等を書くことができ、さらに細かい文字や図柄を書くことができるボールペン、及び前記ボールペン用ペン先チップの提供を目的とする。

本発明者らは、上記した性能を有するボールペンを開発すべく、各種のボールペンを試作した。その過程において、約２０，０００ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）程度の高粘度のインキをボールペン用ペン先チップから導出させるためには、インキを加圧する方策が有効であることが判明した。即ち一般的な直径の筆記用ボールを内蔵したボールペン用ペン先チップから、高粘度のインキをスムーズに導出するための方策として、インキ収納部内に充填したインキを加圧状態にし、インキ収納部内の圧力でインキをペン先チップから押し出す方策が有効であることが判った。即ち、要求される粘度のインキを導出するためには、インキを高圧力で加圧してインキ収容部に充填する必要があることが判明した。
しかしながら、インキを加圧状態にすると、ペン先の先端開口部からインキが一気に噴出するという問題があった。

そのための対策として、ペン先チップ内にバネを内蔵し、当該バネで筆記用ボールをチップ本体の先端開口側に押圧して栓をする構造を採用することとした。即ち、インキが加圧されたボールペンのペン先チップ内にバネを封入し、前記バネでペン先のボールを先端開口部側に押圧することで、ボールペンを使用しない際に、加圧されたインキがペン先から漏れることを防止することとした。

また、新たな問題として、バネの中心軸が安定せず、筆記用ボールの押圧が不安定になることが判明した。即ち、加圧状態のインキが漏れないように、筆記用ボールがしっかりとボールハウスの先端開口を塞ぐ必要がある。その一方で、ボールハウスの座面部分には、矢溝と称される溝が設けられる。そのため、バネの先端が矢溝に嵌まり込むと、バネ先端部が中心を離れ、筆記用ボールとチップの隙間に嵌り込む。このことによって、筆記用ボールが回転できなくなり、且つ先端開口をシールできなくなる。

さらに、別の問題として、キラキラした成分である光輝性顔料等（固形成分）をインキに含有させると、ペン先チップの矢溝に粒子の光輝性顔料が詰まるという問題が発生する。光輝性顔料の詰まりを防ぐために、光輝性顔料の粒子径を小さくし、小さい粒子の光輝性顔料を高粘度のインキに含有させることを検討し試作したが、この試作品は不良であった。即ち、光輝性顔料の粒子が小さくなると、光輝性顔料の特色である「キラキラした光輝感」が薄れ、ボールペンとしての品質低下を招くことを確認した。

上記した検討や試作を経て完成された発明は、インキが加圧状態で収納されるインキ収納部と、インキ収納部に接続されたペン先チップとを有し、前記ペン先チップは、チップ本体と筆記用のボールとバネとを有し、チップ本体はボールハウスと、先端開口と、インキ導通孔とを備え、前記先端開口はボールハウスの先端側にあってボールハウスの内外を連通するものであり、インキ導通孔は先端側がボールハウスの後端側の内面に開口してボールハウスの内外を連通するものであり、インキ導通孔はボールハウスに対する開口近傍が小径に絞られ、ボールハウス内にはインキ導通孔の開口部を中心として座部があり、当該座部にはインキ導通孔に連通する２条以上の溝が設けられ、前記筆記用のボールはボールハウス内にあってその一部が先端開口から露出し、前記バネはインキ導通孔内にあって筆記用のボールを先端開口側に向かって押圧する構成を備えたボールペンにおいて、インキは固形成分を含み、前記筆記用ボールは直径が１．０ｍｍ未満であり、前記ボールハウスの内径は、前記筆記用ボールの外径に対して５０マイクロメートル（μｍ）以上大きく、前記溝はいずれも有底であってボールハウス側とインキ導通孔内面側の双方に開口し、前記溝の内の少なくとも２条の溝はボールハウス側に対する開口幅が０．２ｍｍ以上であり、前記ボールを座部の中央に設置した状態において、前記ボールによって封鎖されることなくボールハウス側に開口する部位を先端開口側から見た正投影面積が、２条の各溝それぞれ０．０２平方ミリメートル以上であり、２条の各溝のインキ導通孔内面側の開口投影面積が０．０２平方ミリメートル以上であることを特徴とするボールペンである。

本発明のボールペンは、筆記用ボールが１．０ｍｍ未満と小さい。そのため細い線を描くことができる。また本発明のボールペンは、インキが加圧されており、且つ筆記用ボールとボールハウスとの間の隙間が大きく確保されている。加えて本発明のボールペンではボールハウスにおけるインキ導通孔に連通する溝（所謂矢溝）が大きい。そのため、高粘度のインキと、粒子の大きい光輝性顔料（固形成分）とを先端開口からスムーズに導出することができる。
即ち本発明のボールペンでは、インキ導通孔に連通する溝（所謂矢溝）の幅が広く、且つ溝のボールハウス側に開口する開口面積と、インキ導通孔内面側に開く開口面積がいずれも大きく確保されているので、粒子の大きい光輝性顔料（固形成分）であっても前記溝に詰まることがない。
また本発明のボールペンでは、溝（所謂矢溝）が長く、筆記用ボールを座部の中央に設置した状態において、ボールによって封鎖されることなくボールハウス側に開口する部位が確保されている。そのため本発明のボールペンでは、溝（所謂矢溝）から直接的にボールとボールハウス内壁との間の隙間にインキが供給される。
さらに本発明のボールペンは、インキ導通孔に連通する溝が有底であるから、バネの先端が座部の溝に入り込まず、バネ先端部が筆記用ボールとチップの隙間に嵌り込まない。そのため、安定して筆記用ボールを押圧する。その結果、本発明のボールペンによれば、立体的に盛り上がった文字等を書くことができ、且つキラキラした光輝感のある文字等を書くことができ、さらに細かい文字や図柄を書くことができる。
なお本発明で採用する筆記用ボールは、その直径が１．０ｍｍ未満であるが、より推奨される筆記用ボールの直径は、０．８ｍｍ以下である。

請求項２に記載の発明は、筆記用ボールの直径が０．３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のボールペンである。

本発明のボールペンでは、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の細い線を書くことができる。

請求項３に記載の発明は、溝は２条であってインキ導通孔を挟んで対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールペンである。

本発明のボールペンでは、溝は２条であってインキ導通孔を挟んで対向する位置に形成されているから、溝の幅を広く設計することができる。

請求項４に記載の発明は、溝は３条であってインキ導通孔を挟んで放射状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールペンである。

本発明のボールペンでは溝は３条であるから、溝の総面積や、溝のボールによって封鎖されることなくボールハウス側に開口する部分の総面積を大きく確保することができ、光輝性顔料等を円滑にボールハウス内に導入することができる。

請求項５に記載の発明は、インキが加圧状態で収納されたインキ収納部に装着されるボールペン用ペン先チップであって、チップ本体と筆記用のボールとバネとを有し、チップ本体はボールハウスと、先端開口と、インキ導通孔とを備え、前記先端開口はボールハウスの先端側にあってボールハウスの内外を連通するものであり、インキ導通孔は先端側がボールハウスの後端側の内面に開口してボールハウスの内外を連通するものであり、インキ導通孔はボールハウスに対する開口近傍が小径に絞られ、ボールハウス内にはインキ導通孔の開口部を中心として座部があり、当該座部にはインキ導通孔に連通する２条以上の溝が設けられ、前記筆記用のボールはボールハウス内にあってその一部が先端開口から露出し、前記バネはインキ導通孔内にあって筆記用のボールを先端開口側に向かって押圧する構成を備えたボールペン用ペン先チップにおいて、前記筆記用ボールは直径が１．０ｍｍ未満であり、前記ボールハウスの内径は、前記筆記用ボールの外径に対して５０マイクロメートル（μｍ）以上大きく、前記溝はいずれも有底であってボールハウス側とインキ導通孔内面側の双方に開口し、前記溝の内の少なくとも２条の溝はボールハウス側に対する開口幅が０．２ｍｍ以上であり、前記ボールを座部の中央に設置した状態において、前記ボールによって封鎖されることなくボールハウス側に開口する部位を先端開口側から見た正投影面積が、２条の各溝それぞれ０．００３平方ミリメートル以上であり、２条の各溝のインキ導通孔内面側の開口投影面積が０．０２平方ミリメートル以上であることを特徴とするボールペン用ペン先チップである。

本発明のボールペン用ペン先チップを採用すると、立体的に盛り上がった文字等を書くことができ、且つキラキラした光輝感のある文字等を書くことができ、さらに細かい文字や図柄を書くことができる。

本発明によれば、立体的に盛り上がった文字等を書くことができ、且つキラキラした光輝感のある文字等を書くことができ、さらに細かい文字や図柄を書くことができるボールペン、及び前記ボールペン用ペン先チップを提供することができる。

（ａ）は本発明の実施形態に係るボールペンの概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）の概略断面図である。図１のボールペンのペン先チップ部分を拡大した概略断面図である。図１のボールペンのペン先チップの先端開口部分を拡大した斜視図である。図３の示すペン先チップ部分からボールを除去した状態におけるペン先チップの先端開口部分を拡大した斜視図である。図３のボールペンのペン先チップの一部破断斜視図である。（ａ）は、図１のボールペンのペン先チップの正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ方向矢視図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図であり、（ｅ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。（ａ）は、図１のボールペンのペン先チップからボールの図示を省略した正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ方向矢視図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図であり、（ｅ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図１のペン先チップの拡大断面図である。図７（ｃ）の拡大図であり、図８のペン先チップのＡ−Ａ断面図でもあって、ペン先チップのボールを除いた状態を図示している。図８のペン先チップのＢ−Ｂ断面図であって、ボールと座部との接点における断面図を図示している。図６（ｃ）の拡大図であり、図８のペン先チップのＣ−Ｃ断面図でもあって、筆記用ボールの最大径部分で切断した断面図である。矢溝のボールハウス側に開口する部位の先端開口側から見た正投影面積と、矢溝のインキ導通孔側から見た投影開口面積を説明する概念図である。光輝性顔料の粒子を概念的に示した模式図である。ボールに付着した光輝性顔料の粒子を示した概略断面図である。本発明の他の実施形態のペン先チップの拡大断面図である。図１５のＡ−Ａ断面図である。図１５に示すペン先チップで採用するボールハウスの断面斜視図である。本発明の他の実施形態に係るボールペンの概略構成図である。本発明のボールペンを使用して書き味を調べた際の実験結果を示したグラフである。

以下さらに本発明の実施形態のボールペン、及び前記ボールペン用ペン先チップの構成について、図面を参照しながら説明する。なお、説明は、実施形態の理解を容易にするためのものであり、これによって、本発明が制限して理解されるべきではない。

本発明の実施形態に係るボールペン１は、レフィルと呼ばれ、通常、筒状の保持具等の中に入れられて使用するものである。また、説明の便宜上、図１における上側（ボールペンのペン先側）を先端側とし、下側を後端側として説明し、ボールペン１の長手方向を「垂直方向」とし、垂直方向に直交する方向を「水平方向」とする。
図１（ａ），（ｂ）に示すボールペン１は、ペン先チップ２と、先栓３と、インキ収納部４を有する。

インキ収納部４は、インキ（図示省略）を収容するための部材であり、ボールペン１の大部分を占めている。インキ収納部４は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、その外形が細長い円柱状である。インキ収納部４の内部は空洞である。即ちインキ収納部４は細長の管である。インキ収納部４の先端側は、先栓３と接合されており、インキ収納部４の後端側には、ガス等によって加圧状態で収容されるインキが飛び出さないように、詮部３９が設けられている。

インキ収納部４には、固形成分を含むインキが加圧状態で封入されている。固形成分は、具体的には、光輝性顔料４０等である。即ち本実施形態のボールペン１に用いるインキは、チキソトロピー性を有する水性インキであり、光輝性顔料４０として、ガラスフレーク顔料、金属被覆無機顔料、多重層フィルム粉、金属箔粉或いは金属被覆樹脂フィルム粉の少なくともいずれかを含有する。このような光輝性顔料４０は、偏平形状を呈した粒子を含んでおり、粒子径（全長）が極めて大きいものを含んでいる。

ここで、チキソトロピー性を有するインキとは、粘度がインキに掛かる剪断によって変化する性質を有するインキである。即ち、インキ収納部４内のような静的状態ではインキは高粘度であり、これがペン先チップ２内においてボール１５が回転している場合の様に、インキが流動性を持つと、１０ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）以下のような遙かに低い粘度となる性質を持つ。尚、チキソトロピー性を有するゲル化剤を添加した水溶性インキを一般に水溶性ゲル状インキと称している。

なお、本実施形態のインキ組成物の好適な粘度範囲は２０，０００〜３０，０００ミリパスカル秒（ｍＰａ・ｓ）である。本発明のインキ組成物は係る粘度範囲に調整される。なお、この粘度はＥＬＤ型粘度計（３°Ｒ１４コーン、回転数：０．５ｒｐｍ、摂氏２０度）における測定値である。

また本実施形態では、インキ収納部４内のインキは、８０キロパスカルから、１２０キロパスカル程度に加圧されている。

ペン先チップ２と先栓３は、図２に示すように、インキ収容部４の先端部に先栓３の後端側が嵌められており、さらに先栓３の先端部にペン先チップ２の後端側が嵌められている。ペン先チップ２はボール１５（筆記用のボール）を有しており、ペン先チップ２と先栓３の内部にはバネ１１が収容されている。

バネ１１は、図２に示すように、ボール１５をペン先チップ２の中から外へ向かって付勢するための付勢部材である。バネ１１は、略全体として螺旋状に巻かれたコイル形状であって付勢力を有しており、バネ１１の先端部３３は螺旋ではなく直線状をなしている。バネ１１は、ペン先チップ２のインキ導通孔１２と、先栓３のインキ導通孔１３とに渡って位置しており、バネ１１の後端側は、先栓３の段部６と当接し、段部６に係止している。バネ１１の先端部３３は、後記するインキ導通孔１２を経てボール１５と当接し、ボール１５をペン先チップ２の中から外へ向けて押圧している。
そのためボール１５によってペン先チップ２の先端開口１８が強制的に封止され、インキの漏れを防いでいる。

先栓３は、図２に示すように、ペン先チップ２をインキ収容部４に接続するための接続部材であって、その外形は短い円柱状である。先栓３の内部は空洞であり、インキ収容部４からペン先チップ２にインキを導通するためのインキ導通孔１３を有する。先栓３の内部の後端側には、先栓３の他の部分より縮径した段部６が設けられており、段部６でバネ１１を係止している。

ペン先チップ２は、図２に示すように、全体として略円柱状であるが、その先端部１４はテーパ状をなしており、文字や図柄を書くためのボール１５を備えた部材である。ペン先チップ２の内部は空洞であり、先栓３からペン先チップ２にインキを導通するためのインキ導通孔１２を有する。インキ導通孔１２は、先栓３のインキ導通孔１３と連通している。

ペン先チップ２の先端部１４は、図２，３に示すように、先端開口部１８を有しており、先端開口部１８からボール１５の一部が露出するように、ボール１５が設けられている。先端開口部１８は、ボール１５がペン先チップ２の外へ飛び出さないように、先端部１４の他の部分より窄められている。

つぎに、ペン先チップ２の先端部１４の内部構造について説明する。先端部１４の内側には、図４、図５、図８等に示すように、内壁１７で囲まれた空間であるボールハウス１６を有している。即ちボールハウス１６は、円筒形の内壁１７で囲まれた空間であり、その底に相当する部位に座部２０がある。また座部２０には、図５、図７、図９に示すように、２条の溝（矢溝）２４が設けられている。座部２０の中心には中央孔３０が開口している。

中央孔３０は、図５、図７、図８，図９に示すように、断面形状が円形の貫通孔であり、中央孔壁３１で囲まれた空間である。中央孔３０は、インキ導通孔１２の一部であり、インキ導通孔１２のボールハウス１６に対する開口近傍が小径に絞られた部位である。従って中央孔３０は、ボールハウス１６側と、インキ導通孔１２の双方に連通している。中央孔３０は、バネ１１の先端部３３を挿通するための孔としても機能し、光輝性顔料４０を含有した高粘度のインキ（図示省略）を、インキ導通孔１２からボールハウス１６へ導出するための孔としても機能する。中央孔３０は、バネ１１の先端部３３の外径よりも大きく、ボールハウス１６よりも小径に絞られている。このことにより、中央孔３０は、バネ１１の先端部３３によって塞がれることはなく、ボール１５を、バネ１１の先端部３３が押圧することを妨げることはない。

座部２０は、前記した様に、ボールハウス１６内の底を形成する部位である。座部２０には図５、図７、図９の様に矢溝２４が２条設けられている。即ち矢溝２４は、中央孔３０を起点として対向する方向に延びている。そして２条の矢溝２４のぞそれの終縁は、座部２０の周端部に至っている。即ち矢溝２４の端部は、ボールハウス１６の内壁１７に至っている。

そして本実施形態では、通常のボールペンチップに比べて矢溝２４の幅が広く、座部２０は縁の部分だけが残っている。そのため本実施形態では、ボール１５が当接するボール保持部は、平面視したところ図７、図９の様に三日月形の辺２１を残すのみである。即ち本実施形態では、座部２０は、三日月状の辺２１を有しており、ボールペン１で文字や図柄を書く際には、辺２１とボール１５とが接触し、ボール１５を回転可能なように支持する。なお、ボールペン１を使用しない際には、ボール１５はバネ１１の付勢力によってやや浮いた状態となっている。座部２０は、図５においては、作図の都合上、平坦な形状に見えるが実際上は、テーパ状をなしている。そのため座部２０は、中央孔用壁３１より、座部用壁２２の高さ分だけ垂直方向に高くなっている。

矢溝２４は、図５に示すように、有底の溝であり、内壁１７と、座部用壁２２と、底２６で囲まれた空間であり、ボールハウス１６内に設けられている。本実施形態では、２条の矢溝２４が設けられている。即ち矢溝２４は、中央孔３０を中心として、２条、放射状に設けられており、二つの矢溝２４は、中央孔３０を挟んで直線状に配置されている。なお本発明は矢溝の条数を限定するものではなく、３本又はそれ以上の条数を持つ矢溝であってもよい。
前記した様に矢溝２４は有底であるから、先端開口部１８側と、中央孔３０側の双方に開口している。
矢溝２４は公知のそれと同様に、光輝性顔料４０を含有した高粘度のインキ（図示省略）を、中央孔３０から先端開口部１８へ導出するための導出路である。矢溝２４は、有底であって、ボールハウス１６側からボールペンチップの後端側には不貫通の溝であり、バネ１１の先端部３３が入り込むことはなく、ボール１５を座部２０に配置した状態でも、ボール１５によって封鎖されることはない。
矢溝２４の底２６の横幅Ｗ（図９）によって、矢溝２４の幅Ｗが決まる。なお本実施形態では、矢溝２４の幅Ｗは、一定である。

ボール１５は、文字や図柄を書くための球であり、ボールペン１の主要構成をなすものである。ボール１５は、図３に示すように、その一部がボールハウス１６の開口である先端開口部１８から露出している。ボール１５は、図８に示すように、ボールハウス１６内で回転可能に保持される。ボール１５は、ボールハウス１６よりも若干小さく、ペン先チップ２の中央孔３０よりも十分大きい。

つぎに、ペン先チップ２の先端部１４における各部分の位置関係について説明する。
ボール１５を含有したペン先チップ２の先端部１４は、図３、図６（ａ）に示すように、正面視で先端開口部１８からボール１５の一部が露出しており、図６（ｂ）に示すように、平面視で先端開口部１８の内側に、ボール１５のみが見える状態である。
図６（ｃ）及び図１１は、ボール１５の最大径部分でペン先チップ２を破断した状態の断面図である。図６（ｃ）及び図１１の様に、ボール１５が最大径で断面してみても、矢溝２４および座部２０ははっきりと見える状態であり、２条の矢溝２４の合計長さは、ボール１５の直径よりも大きい。なお図１１では、矢溝２４を黒ベタで表現している。
図１０は、ボール１５と座部２０との接点で切断した断面図である。また図６（ｄ）は、ボール１５の最下部よりもさらに下側の部位で破断した断面図である。図６（ｄ）において、矢溝２４を構成する底２６の全部が見える状態である。また中央孔３０についても見えている。
即ち、中央孔３０と矢溝２４、矢溝２４とボールハウス１６とは、いずれもボール１５で塞がれることなく連通しており、さらに、ボールハウス１６もボール１５で塞がれてはいない。

また図６（ｅ）は、ボール１５のさらに下側の部位で破断した断面図である。図６（ｅ）の断面部位においては、矢溝２４は存在しない。

図７（ａ）〜（ｅ）は、ボール１５とバネ１１の図示を省略した先端部１４を示しており、それぞれ図６（ａ）〜（ｅ）の位置に相当している。即ち、図６（ｂ）〜（ｅ）において中央孔３０が見える状態であり、中央孔３０と矢溝２４、中央孔３０とボールハウス１６、矢溝２４とボールハウス１６、ボールハウス１６と先端開口部１８とはいずれも連通している。

つぎに、ペン先チップ２の先端部１４の寸法関係について説明する。
図８に示すように、中央孔３０の内径は、ボールハウス１６及びインキ導通孔１２よりも小さく形成され、中央孔３０は、インキ導通孔１２と矢溝２４の双方に連通している。中央孔３０の内径ａはボール１５の径の半分から３分の２程度であり、中央孔３０の高さ（長さ）Ｚはボール１５の径の半分以上である。
バネ１１の直径ｂは０．００８ｍｍ〜０．１４ｍｍであり、中央孔３０の内径ａとバネ１１の直径ｂとの差は、中央孔３０の半分程度である。このことにより、光輝性顔料４０等を含有した高粘度のインキを導通可能であり、且つバネ１１の水平方向への可動範囲は制限される。また、バネ１１の高さ方向の可動範囲は、ボール１５の大きさに依存するところが大きいが、バネ１１がボール１５から押圧されても、中央孔３０の高さＺ以上の位置まで押されることはなく、バネ１１の先端部３３が中央孔３０から外れることはない。即ち、バネ１１の高さ方向の可動範囲はボール１５の移動可能範囲たる軸方向のガタの範囲に制限される。

図８、図９にも示すように、座部２０の座面には矢溝２４が２条設けられている。前記した様に矢溝２４は、有底であってボールハウス１６側と中央孔３０（インキ導通孔）の双方に開口している。
またボール１５を中央孔３０に配置した状態においても、ボール１５によって矢溝２４が封鎖されることはない。

図１０は、図８のペン先チップのＢ−Ｂ断面図であり、ボール１５と座部２０との接点における断面図を図示している。図１０では、前記した様に矢溝２４を黒ベタで表示している。
図１０から明らかな様に、ボール１５を中央孔３０に配置した状態においても、ボール１５によって矢溝２４が封鎖されることはない。
黒ベタで表示した部分の面積、即ちボール１５を座面（座部２０）の中央に設置した状態において、前記ボール１５によって封鎖されることなくボールハウス１６側に開口する部位を先端開口側から見た正投影面積は、２条の各溝それぞれ０．０２ｍｍ²（平方ミリメートル）以上である。より望ましくは、０．０４ｍｍ²（平方ミリメートル）以上である。

また、図９に示すように、矢溝２４の横幅Ｗは、一般的なボールペンの矢溝よりも広く、０．２０ｍｍ〜０．５０ｍｍ程度であり、より望ましくは０．２５ｍｍ〜０．４５ｍｍである。さらに、図８に示すように、矢溝２４は有底であり、座部２０の厚みＺに対して、矢溝２４の深さＶは、Ｚの略半分の０．２０ｍｍ〜０．６０ｍｍ程度である。

また、図１２に示すように、ボールハウス１６側に開口する矢溝２４の先端開口部１８側から見た正投影面積Ｓ１は、０．０２ｍｍ²（平方ミリメートル）以上であり、中央孔３０側に開口する矢溝２４の投影開口面積Ｓ２も、０．０２ｍｍ²（平方ミリメートル）以上である。なお投影開口面積Ｓ２は、図１０の黒ベタで表示している領域でもある。
また、投影開口面積Ｓ２は、正投影面積Ｓ１以上の面積である。このことにより、座部２０の矢溝２４は、光輝性顔料４０を含有した高粘度のインキを導通可能な開口面積を有している。

ボール１５は、直径ｄが０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの球であり、より望ましくは０．５ｍｍ〜０．８ｍｍの球である。ボール１５の素材は特に限定がなく、ステンレススチールやアルミナ焼結体、ジルコニア、ＳｉＣ、ＷＣその他公知のものが使用できる。ボール１５は、図８に示すように、ボールハウス１６内に回転可能に保持され、その一部がボールハウス１６の開口である先端開口部１８から露出している。ボール１５の露出量Ｈは、ボールハウス１６の中心軸上にボール１５の中心が位置するとき、ボール１５の直径ｄの３０％〜４５％である。なお、ボール１５は、ボールペン１で文字や図柄を書く際に、座部２０に当接し回転可能なように支持される。ボールペン１を使用しない際には、バネ１１の付勢力によってボール１５は浮いているため、座部２０とボール１５とは当接しない。

ボールハウス１６は、内壁１７に囲まれた空間である。内壁１７の内径Ｄ（図８）は、ボール１５の直径ｄに５０μｍ〜１００μｍ（マイクロメートル）足した大きさ以上であり、より望ましくは５０ｍｍ〜８０ｍｍである。このことにより、ボール１５の直径ｄに対して５０μｍ（マイクロメートル）以上大きい。即ち、ボール１５を座部２０に当接させたとき、ボール１５の赤道（ボールハウス１６の中心軸に対して垂直であってボール１５の中心を通る位置）部分において、ボール１５とボールハウス１６との間に２５μｍ（マイクロメートル）以上の隙間ができる。

また前記した様に、矢溝２４の端部は、座部２０の周端部に至っているから矢溝２４の終端部は、ボール１５を上部から正投影した領域からはみ出す。即ち図１１で説明した様に、ボール１５の最大径部分で切断した断面図を見ても、矢溝２４が黒ベタ部分の様に見える。この黒ベタ部分の面積は、２条の矢溝２４それぞれ０．００３平方ミリメートル以上である。

上記した実施形態のペン先チップ２では、溝（矢溝）２４の条数が２条であったが、本発明は、溝２４の数を２条に限定するものではなく、３条あるいはそれ以上であってもよい。図１５〜図１７に示すペン先チップ５０では、溝（矢溝）５１を３条備えている。また前記したペン先チップ２では、座部２０がすり鉢状であったが、図１５〜図１７に示すペン先チップ５０では、座部５２が中高形状となっている。即ちペン先チップ５０の座部５２は、中心部分が突出しており、周辺に向かう程、凹んでいる。

本実施形態のペン先チップ５０においても、ボール１５とボールハウス５３の寸法関係及び、溝（矢溝）５１とボール１５との寸棒関係は、先の実施形態と同一である。
即ちボール１５を座面（座部５２）の中央に設置した状態において、前記ボール１５によって封鎖されることなくボールハウス５３側に開口する部位を先端開口側から見た正投影面積は、３条の各溝それぞれ０．０２ｍｍ²（平方ミリメートル）以上である。より望ましくは、０．０４ｍｍ²（平方ミリメートル）以上である。

また、矢溝５１の横幅Ｗは、０．２０ｍｍ〜０．５０ｍｍ程度であり、より望ましくは０．２５ｍｍ〜０．４５ｍｍである。さらに、図１７に示すように、矢溝５１は有底であり、座部５２の厚みに対して、矢溝５１の深さは略半分の０．２０ｍｍ〜０．６０ｍｍ程度である。

また、ボールハウス５３側に開口する矢溝５１の先端開口部１８側から見た正投影面積Ｓ１は、０．０２ｍｍ²（平方ミリメートル）以上であり、中央孔３０側に開口する矢溝５１の投影開口面積Ｓ２も、０．０２ｍｍ²（平方ミリメートル）以上である。また、投影開口面積Ｓ２は、正投影面積Ｓ１以上の面積である。
ボールハウス５３の内径Ｄは、ボール１５の径に５０μｍ〜１００μｍ（マイクロメートル）足した大きさ以上であり、より望ましくは５０ｍｍ〜８０ｍｍである。このことにより、ボール１５の直径ｄに対して５０μｍ（マイクロメートル）以上大きい。

また先の実施形態では、インキ収納部４内を加圧し、栓部３９を設けて内部の圧力が逃げない様に構成した。即ち先の実施形態のボールペン１では、インキ収納部４内がガスによって加圧されている。
これに対して、バネ等の弾性体によって、機械的に押圧し、インキ収納部４内のインキを加圧してもよい。
例えば図１８に示すボールペン６０では、インキ収納部４に可動栓６１を設け、可動栓６１とペン先チップ２の間にインキ６２を充填する。そして可動栓６１をバネ６３でペン先チップ２に押圧してインキ収納部４のインキ６２を昇圧する。

つぎに、上述のように構成した本発明の実施形態のボールペン１の各パラメータの内、ボールハウス１６側に開口する矢溝２４の先端開口部１８側から見た正投影面積Ｓ１と、中央孔３０側に開口する矢溝２４の投影開口面積Ｓ２について、実験結果に基づいて説明する。
正投影面積Ｓ１及び投影開口面積Ｓ２は、ペン先チップ２の先端開口部１８からインキを導出することに大きな影響を与える。即ち、正投影面積Ｓ１及び投影開口面積Ｓ２の各々の面積が極端に小さいと光輝性顔料４０が通らないという問題があり、前記面積が極端に大きいと加圧されたインキが一気に噴出することになり、さらに加圧インキの圧力や、ボール１５とボールハウス１６との隙間、中央孔３０の内径ａとバネ１１の直径ｂとの差等の各パラメータと相互に影響を与え合い、正投影面積Ｓ１及び投影開口面積Ｓ２の最善の面積を導き出すまでには多くの実験を必要とした。

その数多の実験の中から、最終的に前記面積を導き出すに至った実験について説明する。
実験では、ペン先チップ２の評価サンプルをＡ、Ｂ、Ｃの３種類に絞り込んで実験を行った。評価サンプルＡは正投影面積Ｓ１を０．０２ｍｍ²（平方ミリメートル）以下とし、投影開口面積Ｓ２を０．０２ｍｍ²（平方ミリメートル）以上とした。評価サンプルＢは正投影面積Ｓ１を０．０２ｍｍ²（平方ミリメートル）以上とし、投影開口面積Ｓ２を０．０２ｍｍ²（平方ミリメートル）以下とした。そして、評価サンプルＣは正投影面積Ｓ１を０．０２ｍｍ²（平方ミリメートル）以上とし、投影開口面積Ｓ２を０．０２ｍｍ²（平方ミリメートル）以上とした。
そして、各評価サンプルを、立体感、光沢感、キラキラ度、書きやすさ、細文字、防漏度の６種類の項目にて、１（非常に悪い）、２（悪い）、３（どちらともいえない）、４（良い）、５（非常に良い）の６段階の基準で評価した。
実験の評価結果は図１９の通りとなった。
図１９に示す通り、評価サンプルＡは６種類の全ての項目で最低の１（非常に悪い）となり、評価サンプルＢは６種類の全ての項目で３（どちらともいえない）となった。
一方、評価サンプルＣは６種類の全ての項目で５（非常に良い）となり、最善の面積を導き出すことができた。

以上のように、本実施形態によれば、立体的に盛り上がった文字等を書くことができ、且つキラキラした光輝感のある文字等を書くことができ、さらに細かい文字や図柄を書くことができる。

１，６０ボールペン
２，５０ペン先チップ
４インキ収納部
１１バネ
１２インキ導通孔
１５ボール（筆記用のボール）
１６ボールハウス
１８先端開口部
２０，５２座部（座部）
２４，５１矢溝（溝）
４０光輝性顔料（固形成分）
Ｓ１ボールハウス側に開口する矢溝の先端開口部側から見た正投影面積
Ｓ２中央孔側に開口する矢溝の投影開口面積
Ｗ矢溝の底幅

Claims

インキが加圧状態で収納されるインキ収納部と、インキ収納部に接続されたペン先チップとを有し、前記ペン先チップは、チップ本体と筆記用のボールとバネとを有し、チップ本体はボールハウスと、先端開口と、インキ導通孔とを備え、前記先端開口はボールハウスの先端側にあってボールハウスの内外を連通するものであり、インキ導通孔は先端側がボールハウスの後端側の内面に開口してボールハウスの内外を連通するものであり、インキ導通孔はボールハウスに対する開口近傍が小径に絞られ、ボールハウス内にはインキ導通孔の開口部を中心として座部があり、当該座部にはインキ導通孔に連通する２条以上の溝が設けられ、前記筆記用のボールはボールハウス内にあってその一部が先端開口から露出し、前記バネはインキ導通孔内にあって筆記用のボールを先端開口側に向かって押圧する構成を備えたボールペンにおいて、
インキは固形成分を含み、
前記筆記用ボールは直径が１．０ｍｍ未満であり、
前記ボールハウスの内径は、前記筆記用ボールの外径に対して５０マイクロメートル（μｍ）以上大きく、
前記溝はいずれも有底であってボールハウス側とインキ導通孔内面側の双方に開口し、前記溝の内の少なくとも２条の溝はボールハウス側に対する開口幅が０．２ｍｍ以上であり、
前記ボールを座部の中央に設置した状態において、前記ボールによって封鎖されることなくボールハウス側に開口する部位を先端開口側から見た正投影面積が、２条の各溝それぞれ０．０２平方ミリメートル以上であり、
２条の各溝のインキ導通孔内面側の開口投影面積が０．０２平方ミリメートル以上であることを特徴とするボールペン。
筆記用ボールの直径が０．３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のボールペン。
溝は２条であってインキ導通孔を挟んで対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールペン。
溝は３条であってインキ導通孔を挟んで放射状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールペン。
インキが加圧状態で収納されたインキ収納部に装着されるボールペン用ペン先チップであって、チップ本体と筆記用のボールとバネとを有し、チップ本体はボールハウスと、先端開口と、インキ導通孔とを備え、前記先端開口はボールハウスの先端側にあってボールハウスの内外を連通するものであり、インキ導通孔は先端側がボールハウスの後端側の内面に開口してボールハウスの内外を連通するものであり、インキ導通孔はボールハウスに対する開口近傍が小径に絞られ、ボールハウス内にはインキ導通孔の開口部を中心として座部があり、当該座部にはインキ導通孔に連通する２条以上の溝が設けられ、前記筆記用のボールはボールハウス内にあってその一部が先端開口から露出し、前記バネはインキ導通孔内にあって筆記用のボールを先端開口側に向かって押圧する構成を備えたボールペン用ペン先チップにおいて、
前記筆記用ボールは直径が１．０ｍｍ未満であり、
前記ボールハウスの内径は、前記筆記用ボールの外径に対して５０マイクロメートル（μｍ）以上大きく、
前記溝はいずれも有底であってボールハウス側とインキ導通孔内面側の双方に開口し、前記溝の内の少なくとも２条の溝はボールハウス側に対する開口幅が０．２ｍｍ以上であり、
前記ボールを座部の中央に設置した状態において、前記ボールによって封鎖されることなくボールハウス側に開口する部位を先端開口側から見た正投影面積が、２条の各溝それぞれ０．０２平方ミリメートル以上であり、
２条の各溝のインキ導通孔内面側の開口投影面積が０．０２平方ミリメートル以上であることを特徴とするボールペン用ペン先チップ。