JP2013095054A - ボールペンチップ用コイルスプリング - Google Patents

Abstract

【課題】複数のコイルスプリング同士が絡まって、直状部の傾斜を抑制し、ボールペンチップ内のインキが乾燥することによる筆記不能や、不使用時にボールとボールホルダーとの隙間からインキが漏れだす不具合を抑制させる。
【解決手段】 弾撥部分としてのコイル部と先端に伸張した直状部とを有するコイルスプリングの直状部の長さを、コイルスプリングのコイル部の外径からコイルスプリングのワイヤー径を引いた値未満と短くしたボールペンチップ用のコイルスプリング。
【選択図】 図２

Description

本発明は、筆記部材としてのボールをボールホルダーのインキ流通路である貫通孔の先端開口部より一部突出状態に抱持したボールペンチップの、当該ボールを前方付勢するために設置されるコイルスプリングに関する。

従来より、ボールペンチップ内のインキが乾燥することによる筆記不能や、不使用時にボールとボールホルダーとの隙間からインキが漏れだすことを防止するために、コイルスプリングにて筆記部材であるボールを先端側に付勢し、前記ボールをボールホルダーの内壁に周状に当接させて、ボールとボールホルダーとの隙間を密閉したものが知られている。コイルスプリングとしては、特許文献１に開示されているような、コイル部の先端に直状部を設けて、該直状部の先端にてボールを直接押すものが知られている。
また、特許文献２には、このようなコイルスプリングが、ボールペンの製造施設内などで保管される容器内や、部品の自動整列機（パーツフィーダー）内に多数収められた場合、コイルスプリングが他のコイル部のワイヤー間の隙間に挟まって絡み合うことを抑制するために、コイルスプリングの自由長時におけるコイル部のワイヤー間の隙間を、そのコイルスプリングのワイヤー径より狭くしたものが開示されている。

特開２００４−２７６５３３号公報 特許３３０４９０６号公報

しかしながら、コイルスプリングは伸縮するため、ワイヤー間の隙間がなんらかの力で押し広げられることもあり、直状部が他のコイルスプリングのコイル部に対し串刺し状に貫通するように挟まることがあった。このような状態で外力がかかると直状部がコイル部の中心軸に対し傾斜してしまい、ボールペンチップ内でボールを斜めに押したり、ボールに接触しない場合が生まれやすく、密閉されずに、ボールペンチップ内のインキが乾燥することによる筆記不能や、不使用時にボールとボールホルダーとの隙間からインキが漏れだす不具合が生じることがあった。特にコイルスプリングのワイヤー径が細い０．１ｍｍ未満のようなものにおいては、僅かな外力であっても直状部が傾斜しやすく、問題が頻発するおそれがあった。

本発明は、筆記部材としてのボールをボールホルダーのインキ流通路である貫通孔の先端開口部より一部突出状態に抱持したボールペンチップの、当該ボールを前方付勢するために設置されるボールペン用コイルスプリングであって、弾撥部分としてのコイル部と先端に伸張した直状部とを有すると共に、この直状部の長さがコイル部の外径からコイルスプリングのワイヤー径を引いた値未満であるボールペンチップ用コイルスプリングを要旨とする。

本発明のボールペン用コイルスプリングは、直状部が短いので、この直状部が他のコイルスプリングの片側のコイル部のワイヤー間の隙間に挿入されてしまった場合であっても、直状部の先端が反対側のコイル部内側に届かず、１ヶ所のみで絡まるだけなので強固に固定されないため、直状部がコイル部の中心軸に対し傾斜することが抑制される。

本発明の一例を示す縦断面図。 本発明の絡み合ったコイルスプリングの一例を示す縦断面図。 本発明のコイルスプリングの直状部が他のコイルスプリングの後端に挿入された状態を示す縦断面図。 他の一例を示す縦断面図。 他の一例を示す縦断面図。 図１の実施例に図示したコイルスプリングを使用したボールペンの縦断面図。 図６のＩ部拡大縦断面図。

本発明のコイルスプリングは、弾撥する伸縮部分であるコイル部の前部分に軸心から長手方向に伸張した直状部を有している。
コイル部は螺旋状に巻かれている部分であり、ワイヤーとワイヤーとの間に全長を圧縮するための空間を有して弾撥作用をなしている。この空間はインキ流通が可能な隙間としても有効であり、インキの潤沢な流通を確保するために極力その隙間を大きくした方が好ましいが、該隙間をワイヤー径以上に大きくすることは、複数のコイルスプリングが他のコイル部のワイヤー間の隙間に挟まって絡み合うことの原因にもなるので、ワイヤー径未満にすることが好ましい。
コイル部の前端と後端にはワイヤーが接触して実質的に隙間の無い部分を形成することもできるが、コイル部の終端からワイヤー間の隙間が生じるところまでの長手方向の距離が、直状部よりも長くすれば自動整列機（パーツフィーダー）で一列に並んだ際に後端部に他のコイルスプリングの直状部が挿入され絡み合うことが抑制でき、更に、コイル部の中間に隙間の無い部分を形成すればコイル部同士が絡み合うことが抑制できる。

コイルスプリングの直状部の長さは、コイル部の最前端部から、コイルスプリング最前端面までの長さであり、この直状部の長さがコイル部の外径からコイルスプリングのワイヤー径を引いた値未満となっている。このことで、直状部が他のコイルスプリングの片側のコイル部のワイヤー間の隙間に挿入されてしまった場合であっても、直状部の先端が反対側のコイル部内側に届かず、１ヶ所のみで絡まるだけなので強固に固定されないため、直状部がコイル部の中心軸に対し傾斜することが抑制されるのである。
コイルスプリングのワイヤー径は、０．０５ｍｍから０．１５ｍｍが好ましく、更にインキの流通性を考慮すれば、０．１ｍｍ未満であることがより好ましい。また、この直状部の断面積は、前記中心孔径の断面積の５％以上５０％未満であることが好ましい。５％未満になると、コイルスプリングのワイヤー径が小さくなりすぎてしまい、ボールを前方へ付勢させるための十分な弾撥力が得られないおそれがあり、また、５０％を超えるとボール側へのインキ供給が妨げられ、筆跡がかすれてしまうおそれがあるからである。
また、前記直状部の先端にコイルスプリングの製造時の切断工程によるバリが形成されることがあるが、ボールホルダーの内壁面や内方突出部の後方面に接触して引っ掛かったり、剥がれ落ちてボールとボール抱持部との間に挟まってボールの回転を悪化させたり、ボールとボールホルダー先端部の内側のシール面との間に挟まって密閉性を低下することもあるので、このバリをバレル等の研磨によって予め除去しておくことが好ましい。
コイルスプリングの材質に関して限定はされないが、インキに侵され難いステンレス鋼線やニッケルメッキ鋼線などの不鋳鋼や不鋳処理を施したものが好適に使用されている。

このようなコイルスプリングをボールペンに内装し、筆記部材としてのボールを前方付勢するよう弾撥状態とする。
筆記部材であるボールを先端に抱持したボールホルダーに、その一部または全部を内挿し、ボールホルダーの後端側をコイルスプリングの後端のコイル部の外径よりも縮径加工したり、また別部材のチップホルダーをボールホルダー後方側に接続して、そのチップホルダー内の内方段部にコイル部の後端を接触させるなどして移動規制し、ボールホルダー又はチップホルダーの後端側にインキが収容されているインキ収容管を装着する。尚、このボールペンを外装部材に収納し、ペン先を被嵌するキャップを先端に嵌合可能にさせたものでもよいし、キャップを設けずに、後端ノックなどの操作によってペン先が出没するタイプの筆記具としてもよい。

筆記部材となるボールとしては、タングステンカーバイドなどの超硬合金や、シリコンカーバイドなどのセラミックス焼結体などで形成される。
そのボールの直径は０．２ｍｍから２．０ｍｍ程度のものを使用することができ、研磨加工によって表面状態の算術平均粗さＲａの数値を小さくして、ボールの回転を滑らかにして筆記感を向上させたり、または、ボールに含まれる結合金属などを溶解する液による化学研磨などの粗し加工によって表面状態の算術平均粗さＲａの数値を大きくして、ボール表面へのインキの濡れ性を向上させて筆記線のスキップを低減させるなど、筆記条件又はインキに合わせて調整したものを使用している。
ボールの材質としては、炭化タングステン、チタン、コバルト、クロム、ニッケル等を主成分とした超硬材や、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化チタン、アルミナ、ジルコニア等のセラミックを使用できる。また、ボール表面に酸化チタンなどを被覆させたものとすることもできる。

ボールホルダーは、インキ通路としての貫通孔にボールの後退規制部分として内方突出部を備え、ボールホルダーの先端のボール抱持部内にボールを配置した後に、ボールホルダーの先端開口部を外側から内側に向かってボールの直径よりも小径に縮径加工を施し、ボールの一部が突出した状態で、ボールが回転自在に抱持された状態を形成している。この加工の際にボールホルダーの内面をボールに押し当てることによって、該部に全周帯状のボール転写部を形成させている。
内方突出部には、インキをボール側に供給する通路として、内方突出部の中心孔と、隣り合った内方突出部間に形成される放射状の溝が形成されている。インキの流量のみを考慮すれば、多数で幅広の方が好ましいが、ボール受座部の面積が少なくなることとなるので適宜本数、適宜幅となるように調整されている。また、インキ流量を促進する意味で、放射状溝の最外側部分を、ボールの内方突出部との接触部分より外側に開口したり、内方突出部を貫通して内方突出部の前方に位置するボール抱持部と、後方に位置する後孔と連通することも適宜なされる。
更に、筆記時にボールの回転をスムーズにして筆記感を向上させる目的で、ボールの回転軸を保つために内方突出部のボール側の表面にボールの表面形状とほぼ同形の円弧上の凹部が形成されている。この凹部は、ボールの挿入前に、ボールと同曲率のピン状治具を内方突出部に打ち付けたり、ボール挿入後にボールを内方突出部に向かって叩き、そのボール表面の圧痕として凹部を形成することができる。
また、コイルスプリングをボールホルダー内に配置した場合に、コイル部の外径と、ボールホルダーのインキ流通孔の内径との寸法差を小さくすることで、コイルスプリングの径方向の移動が制限されることから、直状部がボールペンチップのインキ流通孔の内壁などに引っ掛かるといった不具合が抑制できるので好ましい。具体的にはコイルスプリングのボールホルダーへの挿入の組立性を阻害しないことも考慮して、ボールホルダーのインキ流通孔の内径とコイルスプリングのコイル部の外径の差は直径で０．０１ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下の寸法差であることが好ましい。
尚、ボールホルダーの材質としては、ステンレスや真鍮、洋白といった金属製のものが使用でき、予め中孔のあるパイプ材や、コイル線材の前端側と後端側からドリル等の刃具で貫通孔を形成したものを使用して作ることができる。また、ポリオキシメチレンのような、エンジニアリングプラスチックと呼ばれる耐磨耗性の高い合成樹脂を使用することもできる。

また、このようなボールホルダーの後端側は、インキが収容されているインキ収容部と直接又は接続部材を介して接続されている。インキは、水を主媒体とした水性インキ、アルコールなどの有機溶剤を主媒体とした油性インキのいずれも使用可能であり、これに着色成分である顔料及び／または染料、凍結防止などのための高沸点有機溶剤、被筆記面への定着性を付与する樹脂成分、表面張力や粘弾性、潤滑性などを調整する界面活性剤や多糖類、防錆・防黴剤などが配合されたものであり、誤字修正などを目的とした酸化チタンなどの白色隠蔽成分を配合したものであってもよい。

そして、インキを収容するインキ収容部は、内部に繊維集束体などのインキ吸蔵部材を備えるものとしても、そのようなインキを保持する部材を備えず、自由状態でインキを収容するものとしてもよいが、後端を開放したパイプ材をそのまま使用したり、インキ界面に高粘度流体を逆流防止体として配置してもよい。また、インキ収容部内に圧縮空気を封入するなどしてインキを押して吐出支援するものでもよい。インキ収容部の部材を構成する材質は、ポリアミド樹脂や、塩化ビニル樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート等の樹脂やステンレス等の金属など種々の材質が使用可能であるが、製造の容易さやインキ色の視認性、蒸気透過性などを考慮する必要がある。また、この押出成形パイプに、着色を施したり、顔料や体質材などを配合することなども適宜である。

以下、図面に基づいて一例を説明する。
図１に示したものは、ＳＵＳ３０４のステンレス素材からなり、且つワイヤー径Ａが０．０９ｍｍのワイヤーにて形成されているコイルスプリング１であり、弾撥する伸縮部分である直円筒状のコイル部２と、コイル部２の前部分に軸心から長手方向に伸張した直状部３を有している。
そして、ワイヤーとワイヤーの間にインキ流通が可能となる隙間４を設けており、この隙間４はインキ流通性を阻害することが無いように、また複数のコイルスプリング１が他のコイル部２のワイヤー間の隙間４に挟まって絡み合うことを抑制するために適宜調整され、隙間４はワイヤー径Ａ未満である０．０５ｍｍに設定している。
尚、コイルスプリング１のコイル部の外径Ｄを０．４７５ｍｍ、コイル部２の最前端部から、直状部３の最前端面までの長さである直状部の長さＬを０．３５ｍｍとしている。
また、コイル部２の先端側及び後端側にワイヤー間の隙間４を形成しない座巻部５が形成されており、コイル部の反直状部側の後端からワイヤー間の隙間４が生じるところまでの長手方向の距離Ｂが、０．４０ｍｍとなっている。

図２に示したものは、図１に示したコイルスプリング１の直状部３が他のコイルスプリングのコイル部２の隙間４に挿入された状態を示している。直状部３の長さＬが、コイル部２の外径Ｄから、コイルスプリング１のワイヤー径Ａを引いた値未満と短いので、この直状部３が他のコイルスプリング１の片側のコイル部２のワイヤー間の隙間４に挿入されてしまった場合であっても、直状部３の先端が反対側のコイル部２の内側に届かず、１ヶ所のみで絡まるだけなので強固に固定されないため、直状部３がコイル部２の中心軸に対し傾斜することが抑制されている。

図３に示したものは、本発明のコイルスプリング１の直状部３が他のコイルスプリングの後端に挿入された状態を示している。自動整列機（パーツフィーダー）で一列に並ばせた時を想定したものである。コイル部の反直状部側の後端からワイヤー間の隙間４が生じるところまでの長手方向の距離Ｂが、直状部の長さＬよりも長いので、自動整列機（パーツフィーダー）で一列に並んだ際に、コイルスプリング１の後端部に他のコイルスプリング１の直状部３が挿入されても絡み合うことが抑制されている。

図４に他の一例を示す。前述の一例との相違点は、コイル部２が、前端部に向かって次第に縮小する縮小部６を備える点である。この縮小部６を設けることで、コイル部２の先端部分がボールホルダー７の内壁面や突出した部分に接触しにくくなることにより、直状部３を更に短くすることができるから、前記直状部３がコイル部２の中心軸に対し僅かに傾斜したとしても、コイル部２の中心軸と直状部３の軸心との径方向の距離が小さいものとすることができる。
詳述すれば、コイルスプリング１のワイヤー径Ａは０．０８ｍｍ、コイルスプリング１のコイル部の外径Ｄを０．６３ｍｍ、コイル部２の縮小部６の外径Ｅを０．３３ｍｍ、隙間４の寸法は０．０７ｍｍ、直状部の長さＬを０．２２ｍｍとしている。前記直状部３の長さＬが、コイル部２の外径部である縮小部６の外径Ｅから、コイルスプリング１のワイヤー径Ａを引いた値未満と短くなっている。

図５に他の一例を示す。前述の一例との相違点は、直状部３をコイル部２の前後両端側に形成した点である。ボールホルダー７内にコイルスプリング１を挿入する際に、コイルスプリング１の方向を揃える工程を省略できることで組み立て作業性を向上したものである。詳述すれば、コイルスプリング１のワイヤー径Ａは０．０９ｍｍ、コイルスプリング１のコイル部の外径Ｄを０．４８ｍｍ、コイル部２の最前端部から、直状部３の最前端面までの長さである直状部の長さＬを０．３５ｍｍとしている。前記直状部３の長さＬが、コイル部２の外径Ｄから、コイルスプリング１のワイヤー径Ａを引いた値未満と短くなっている。
また、ワイヤーとワイヤーの間にインキ流通が可能となる隙間４を設けており、この隙間４はインキ流通性を阻害することが無いように、また複数のコイルスプリング１が他のコイル部２のワイヤー間の隙間４に挟まって絡み合うことを抑制するために適宜調整され、隙間４はワイヤー径Ａ未満である０．０５ｍｍに設定している。

図１の実施例に図示したコイルスプリング１を使用したボールペンの一例を図６に示す。筆記部材としてのボール８を、先端開口部９より一部突出した状態で回転自在に抱持してなるボールホルダー７と、ポリプロピレン樹脂の押し出し成形パイプであるインキ収容管１０が、ポリブチレンテレフタレート樹脂で形成されたチップホルダー１１で接合されてなる。尚、ボールホルダー７の後端側がチップホルダー１１の前端挿入孔１１ａの底面部１１ｂに当接されており、チップの後方移動規制をなした状態となっている。
インキ収容管１０内には、インキ１２が収容されており、インキ１２の後端界面に接して、インキ１２と相溶しない高粘度流体である逆流防止体組成物１３が配置されている。特に、低粘度のインキ１２を使用した場合には、インキ１２が後方に移動することを抑制するために逆流防止体組成物１３を配置することは有効である。また、インキ収容管１０の内径が大きい場合は、インキ収容管１０の壁面より遠い部分における逆流防止機能が低下するので、浮子（図示せず）と呼ばれる合成樹脂の成型品を逆流防止体組成物１３内に浮遊状態となるように配置してこれを補強することも出来る。
尚、図６では外装体に収容されて使用される、所謂リフィルと称されるものとして示してあるが、外装についての図示及び説明は省略する。

図６のＩ部拡大縦断面図である図７に示すように、インキ通路であるボールホルダー７の貫通孔は、内側に倒れこませる塑性変形（所謂かしめ加工）を施してボール８の直径よりも小径とした先端開口部９と、ボール８の後方移動規制をなす内方突出部１４にて、ボール８が移動し得る範囲としてのボール抱持室１５を形成している。また、この貫通孔は、内方突出部１４の中心部に形成される中心孔１６、内方突出部の間に形成される放射状溝１７、インキ収容管１０側と実質的に接続される後孔１８を有している。また、前記内方突出部１４とボール８が接触する面には、ボール８を先端側より押圧加工具（図示せず）にて押圧し、ボール８とほぼ同曲率の面を有する受座面１９を形成している。そして、これにより実質的にボール８の前後に移動する量を確保している。放射状溝１７は、ボール抱持室１５のボール８の外側部分と後孔側に開口しており、ボール８が後端に移動した場合にもボール８で塞がれていない部分にインキ１２を供給し得ると共に、後孔１８より十分なインキ１２を供給できるようになっている。前記ボールホルダー７の後孔１８内部には、インキ漏れ防止のための伸縮するコイル部２と直状部３を備えるコイルスプリング１が配設され、全長を圧縮された状態で、直状部３の先端をボール８に当接させて、チップホルダー１１の前端挿入孔１１ａの底面部１１ｂによって抑えられ挟持された状態となっている。
尚、ボールペンチップのボール８の直径を０．５ｍｍ、ボールホルダー７の後孔１８の内径を０．５０ｍｍ、内方突出部１４の中心に形成されている中心孔１６の内径（内方突出部１４のボールホルダー７の中心側の頂点を結んだ内接円径）を０．２６ｍｍと設定している。後孔１８の内径に対し、コイルスプリング１のコイル部の外径Ｄが僅かに小さくなっている。このことで、コイルスプリングをボールホルダー７内に配置した場合に、コイル部の外径Ｄと、ボールホルダー７のインキ流通孔の内径との寸法差を小さくすることができるので、コイルスプリング１の径方向の移動が制限されることから、直状部３がボールホルダー７のインキ流通孔の内壁などに引っ掛かるといった不具合が抑制されている。
また、前記中心孔１６の内径をこれ以上に大きく設定すれば、直状部３が多少傾斜しても内方突出部１４に引っ掛かる不具合が軽減するものの、その分、内方突出部１４の面積が少なくなるので、かような寸法に設定されているのである。

１ コイルスプリング
２ コイル部
３ 直状部
４ 隙間
５ 座巻部
６ 縮小部
７ ボールホルダー
８ ボール
９ 先端開口部
１０ インキ収容管
１１ チップホルダー
１１ａ 前端挿入孔
１１ｂ 底面部
１２ インキ
１３ 逆流防止体組成物
１４ 内方突出部
１５ ボール抱持室
１６ 中心孔
１７ 放射状溝
１８ 後孔
１９ 受座面
Ａ ワイヤー径
Ｄ コイル部の外径
Ｌ 直状部の長さ
Ｂ コイル部の反直状部側の後端からワイヤー間の隙間が生じるところまでの長手方向の距離
Ｅ 縮小部の外径

Claims (5)

1. 筆記部材としてのボールをボールホルダーのインキ流通路である貫通孔の先端開口部より一部突出状態に抱持したボールペンチップの、当該ボールを前方付勢するために設置されるボールペン用コイルスプリングであって、弾撥部分としてのコイル部と端部に伸張した直状部とを有すると共に、この直状部の長さがコイル部の外径からコイルスプリングのワイヤー径を引いた値未満であるボールペンチップ用コイルスプリング。
2. コイルスプリングのワイヤー径が０．１ｍｍ未満である請求項１に記載のボールペンチップ用コイルスプリング。
3. コイル部の後端座巻部の後端からワイヤー間の隙間が生じるところまでの長手方向の距離が、直状部の長さ以上である請求項１又は請求項２に記載のボールペンチップ用コイルスプリング。
4. コイルスプリングのコイル部の外径が、直状部の根元部分で最も小径となる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のボールペンチップ用コイルスプリング。
5. 前記直状部をコイル部の前後両端側に形成した請求項１乃至請求項４に記載のボールペンチップ用コイルスプリング。

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