JP2014144582A - 加圧式筆記具 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノック時の押圧操作によってインクを加圧する加圧式筆記具において、ノック操作で簡単にリフィル内のインクを加圧でき、加圧解除時にリフィル内が大気圧より低い負圧状態になることを防ぐ加圧式筆記具を提供する。
【解決手段】 ピストン部と該ピストン部が内周面に摺動するシリンダ状部材とで構成された加圧機構を有し、前記ピストン部は、シリンダ状部材の内周面に摺接する外周部が弾性変形可能な構造であり、ノック時の押圧操作でピストン部をシリンダ状部材内で移動させて該シリンダ状部材内の空気を加圧して、その加圧空気をリフィルに送り、インクを加圧するようにした加圧式筆記具。
【選択図】図１

Description

本発明は加圧式筆記具に関する。

従来、ノック時にリフィル内のインクを加圧する加圧式筆記具において、加圧状態を解除時する際、インクが充填されたリフィル内が大気圧より低い負圧状態になるとインクがペン先と逆方向へ流れ、筆記不良や筆記不能となるケースがある。

そのため、負圧を発生させずに加圧状態を解除するため、特開２０１０-１０５１７２号公報（：特許文献１）では、常時はピストンとシリンダの間をＶパッキンで気密して第１密閉部を形成し、加圧時はノック体が前進することシリンダの後端部を弾性リングで密閉して第２の密閉部を形成する加圧ペンが開示されている。この加圧ペンは、加圧室を２箇所でシールする構造であり、ノック解除時、つまり加圧解除時にシール部１箇所（第２の密閉部）を開放し（スプリングを使用）、大気圧に戻してからノック棒が後退することで、リフィル内が負圧状態になることを回避している。

しかしながら、上記方法では、気体圧縮のための部材摺動部であるシール部（Ｖパッキン）と大気圧開放のためのシール部（弾性リング）との、最低２箇所を別位置かつ別部材でシールを行う必要がある。このようにシール箇所が増えることで、異物混入等によりシール部がシール不良を起こし圧縮気体が加圧室外へ漏れる可能性が大きくなっていた。

なお、特開２０１０−１２５８４５号公報（：特許文献２）では、１つのシール部材のОリングによって２箇所のシール部をシールするようにした技術が開示されている。ピストンの無孔環状鍔部と有孔環状鍔部の間にシール部材を緩く装着しており、このシール部材でシリンダ内壁面と無孔環状鍔部との２箇所をシールしている。加圧時に一つのシール部材で２箇所のシール部を有するため、部材点数が減少できるが、上記と同様に、シール部がシール不良を起こし圧縮気体が加圧室外へ漏れる可能性が大きくなる問題が残るものである。

特開２０１０-１０５１７２号公報 特開２０１０−１２５８４５号公報

そこで本発明は、斯かる実情に鑑み、ノック時の押圧操作によってインクを加圧する加圧式筆記具において、ノック操作で簡単にリフィル内のインクを加圧でき、加圧解除時にリフィル内が大気圧より低い負圧状態になることを防ぐ加圧式筆記具を提供する。

本発明は、ノック時の押圧操作によってリフィル内のインクを加圧する加圧式筆記具において、
ピストン部と該ピストン部を内周面に摺動させるシリンダ状部材とで構成された加圧機構を有し、
前記ピストン部は、シリンダ状部材内周面に摺動し、その摺動時に一部がダイヤフラム構造の動作を行い、
ノック時の押圧操作でピストン部をシリンダ状部材内で移動させて該シリンダ状部材内の空気を圧縮、その圧縮空気をリフィルに送り、インクを加圧すると共に、ダイヤフラム構造部に加圧解除時に圧縮空気を流通させるための流通孔を、該ピストン部の外周部のシリンダ状部材に摺接する部分に有することを特徴とする。

本発明においては、前記ピストン部の外径がシリンダ状部材の内径よりも大きく形成されていることが好適である。

前記ダイヤフラム構造の動作は、ノック操作によりピストン部がシリンダ状部材内周面摺動する時に、ピストン部の外周面を含んだ部分が可動する動作であることが好適である。

本発明において、加圧機構は、リフィルの後端部にシリンダ部を固定し、ピストン部の後方に係止部を設けたものであり、ノック時にピストン部がシリンダ状部材内の一定位置まで進んだ時にシリンダ状部材の後端部に前記係止部が係止し、前記係止部の前進によってシリンダ状部材を介してリフィルを前進させるようにしたことが好適である。

本発明の加圧式筆記具によれば、加圧機構はピストン部とシリンダ状部材で構成され、ピストン部は、ノックの押圧操作により変形しシリンダ状部材の内面と環状にシールされてシリンダ状部材の空気を圧縮する。圧縮した空気をリフィルに送りインクを加圧する。これでノック解除時まで常時シールできる。

したがって、ダイヤフラム構造のピストン部で空気を圧縮し、リフィル内のインクを加圧することができる。このピストン部のシール部は、１箇所のみで済み、従来のように２箇所の密閉部で負圧対策を実施することがなく、構造が簡単である。

なお、本発明において、ピストン部をノック解除時にリフィル内が負圧になることを防止するための切り欠き（空気流通孔）を設ければ、ノック解除時に弾性体が変形し、前記切り欠き部によりシリンダとのシール状態を解除し、空気を流通させリフィル内を大気圧にすることでリフィル内の負圧状態を回避する等の優れた効果を奏し得る。

本発明の実施形態に係る加圧式筆記具の縦断した説明図であり、（ａ）がノック前、（ｂ）がノック開始時、（ｃ）がノック終了時のものを示す。 図１の加圧式筆記具の加圧機構の作動説明図であり、（ａ）がノック前、（ｂ）がノック開始時、（ｃ）がノック終了時のものを示す。 前記ピストン部の構成説明図であり、（ａ）が側面視形状、（ｂ）後方斜視図、（ｃ）が前方斜視図、（ｄ）〜（ｆ）が各角度の後方斜視図である。 図１の加圧式筆記具のピストン部の端部の変形状態説明図であり、（ａ）が非加圧時、（ｂ）が加圧時の変形を示している。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態に係る加圧式筆記具の縦断した説明図、図２は該加圧式筆記具の加圧機構の作動説明図、図３（ａ）〜（ｇ）は該加圧式筆記具のピストン部の形状説明図、図４（ａ）、（ｂ）はピストン部の変形説明図である。

図１に示すように、実施形態に係る加圧式筆記具は、軸筒１０内に、筆記部１２を有するリフィル１４を進退動可能に設けている。後端のノック棒１６を使用者が押圧操作するノック時にリフィル１４内のインクを加圧するものである。筆記部１２はボールペン先やサインペン先等の各種筆記手段とすることができる。リフィル１４のインク収容部は、樹脂材や金属製のチューブとすることができる。

前記軸筒１０は、先端に開口１０ａからリフィル１４を挿通する中壁部１０ｂが形成されており、その中壁部１０ｂにスプリング１８の先端が係止している。

リフィル１４の後端部にはシリンダ状部材２０が固定される。弾性体のシール部材２２を介してシリンダ状部材２０がリフィル１４の後部を覆って固定されている。

また、シリンダ状部材２０の後部内にはピストン部２４が摺動可能に配置されており、ピストン部２４と該ピストン部２４を内周面に摺動させるシリンダ状部材２０とで加圧機構２６が構成されている。

具体的には、前記加圧機構２６において、シリンダ状部材２０は、リフィル１４の後端部に前記シール部材２２を挟んで固定し、前部に内側突起２０ａが形成されていて、この内側突起２０ａがリフィル１４の後端面に当接してリフィル１４に対するシリンダ状部材２０の位置決めしている。

前記ピストン部２４は、概略円板形の外周部２４ａの中央から突起状部２４ｂが軸方向に突出する鍋蓋形状であって傘状の外周部２４ａが弾性変形可能なダイヤフラム構造である。

また、ピストン部２４の突起状部２４ｂとノック棒１６との間が軸状体３０で繋がれており、この軸状体３０の前部に鍔状の係止部２８を設けている。該軸状体３０の前端にピストン部２４の突起状部２４ｂが溶着や接着等で固定され、後端にノック棒１６が嵌入で固定されている。

軸状体３０はスプリング受け３２前部の孔３２ａに緩く挿通されていて、該スプリング受け３２内外を前後動する。スプリング受け３２は、スプリング３４を内装して、該スプリング受け３２によって、ノック棒１６を後方に向けて付勢する構造である。また、軸状体３０の係止部２８の外径は、シリンダ状部材２０とスプリング受け３４の前部の孔（軸状体３０が挿通する）よりも大径に形成され、シリンダ状部材２０とスプリング受け３４に係止部２８が入り込まないように構造となっている。

そのため、ノック時にピストン部２４がシリンダ状部材２０内の一定位置まで進んだ時にシリンダ状部材２０の後端部に前記係止部２８が係止し、前記係止部２８の前進によってシリンダ状部材２０を介してリフィル１４を前進させるようになっている。

なお、この鍔状の係止部２８には、空気抜けの孔２８ａが形成されていて、係止部２８がシリンダ状部材２０の後端を係止し、覆った時に、空気抜けの孔２８ａで空気が逃げるようにしており、これにより、ピストン部２４に空気圧の影響が出ないようにしている。空気抜けの孔は、１個以上、大きさはゴミ等の混入を防ぐため直径１mm以下が望ましい。

実施形態の加圧筆記具は、ノック時の押圧操作でピストン部２４をシリンダ状部材２０内で移動させて該シリンダ状部材２０内の空気を加圧して、その加圧空気をリフィル１４に送ってインクを加圧するようにしたものである。

また、前記ダイヤフラム構造のピストン部２４は、加圧解除時に空気流通させるための通路２４ｂを、該ピストン部２４の外周部２４ａのシリンダ状部材２０に摺接する縁部に切り欠き２４ｃ（空気流通孔に相当）を有する。

また、前記ピストン部２４の外周部２４ａの外径がシリンダ状部材２０の内径以上の大きさで形成されている。

上記のように加圧機構２６は、シリンダ状部材２０とダイヤフラム構造のピストン部２４からなる加圧機構であり、シリンダ状部材２０はリフィル１４の後端部にリフィル１４と連通しており、ピストン部２４が前記シリンダ状部材２０内側を摺動する。その摺動の際、ピストン部２４が変形して、使用者によるノック棒１６の操作時にピストン部２４がシリンダ状部材２０内で前進することで加圧し、一方、ノック棒１６の操作解除で、スプリング３４の弾性力によってピストン部２４がシリンダ状部材２０内で後退することで加圧解除する。

更に具体的に説明する。
前記ダイヤフラム構造のピストン部２４は、ゴム弾性体（例えば、ゴム、エラストマー、プラスチックとエラストマーの混合材、シリコン等）からなる。その形状は、図３に示すように、突起状部２４ｂの軸がありその先端が蓋状に開いた外周部２４ａからなる全体が概略鍋蓋形状を呈し、その蓋状の外周部２４ａの部分が軸方向視で円形であり、外周部２４ａの外周縁がシリンダ状部材２０内壁に摺接してシール部（外周縁）全周に均等な力がかかる真円形状に形成することが望ましい。なお、その他、本発明では、外周部は楕円や多角形でもシールできる形状であれば良い。

ダイヤフラム構造のピストン部の切り欠き２４ｃは、少なくても１箇所以上（全周に切り欠きを設けることは空気の漏れが生じる可能性があるため、外周縁の少なくとも一部に切り欠きの形成が望ましい）であり、切り欠き２４ｃの側面の高さがピストン部２４の外周部２４ａの厚さの１/４〜３/４（ゴム硬度、シリンダ内径によって変化）であることが望ましい。切り欠き２４ｃの形状は、前記高さを満たし、その外周側面部の切り欠き２４ｃ高さが最大または一定であり、横幅は加圧時のシールに影響しないことが条件であり、これらを満たせば切り欠きの形状は選ばない。

シリンダ状部材２０は、ダイヤフラム構造のピストン部２４の形状に合った形状であり、ピストン部２４の外径≧シリンダ状部材２０の内径という関係になることが条件である。前記関係が、ピストン外径＝シリンダ内径でも加圧機構２６は成立するが、加圧時のシール性や製造時の寸法ばらつきを考慮すると、ピストン外径＞シリンダ内径が望ましい。

シリンダ状部材２０の材質は、金属、プラスチック等ピストン部２４が摺動可能な材料であれば良いが、透明樹脂（または半透明）を用いることでピストン部２４の動きが視認できるメリットがある。

なお、シリンダ状部材２０の内径を小さく、またはピストン部２４の外径を大きくするとシールの機密性は向上する。しかしながら、嵌め合いがきつくなり摺動し難くなるため、用いる材質の種類で径を変える必要がある場合がある。

ダイヤフラム構造のピストン部２４のシール部（外周面の角）は、図４に示すように、その上部と下部で別の働きをする。そのシール部上部は、切り欠き２４ｃを有するためノック解除操作により、ピストン上方向（ノック棒方向）へ移動する際、図４（ａ）に示すように、ピストンの変形により空気が切り欠き２４ｃのみから流通できる。一方、シール部下部には、切り欠き２４ｃ等はなくノック時の下方向（ペン先方向）への移動する際、図４（ｂ）に示すように、ピストン部２４の変形によりシリンダ状部材２０とシール状態になり空気の流通を遮断する。

上記のように、ダイヤフラム構造のピストン部（外周部２４ａ）外径＞シリンダ状部材２０内径の関係であり、ピストン部２４は変形しながらシリンダ状部材２０内を摺動、または、変形してからシリンダ状部材２０内を摺動する。スプリング３４のばね荷重とピストン部２４の外周部２４ａの弾性体硬度の関係を設定することで動作の順序は任意に調整可能である。動作の順序変更によって起こる不具合や、加圧力等が変化することは無い。

加圧時は、図１（ｂ）や図２（ｂ）に示すように、ノックの押圧操作により、前記ピストン部２４がシリンダ状部材２０の内側を摺動（ペン先方向へ）しながら変形、または変形してから摺動することで、図４（ｂ）に示すように、前記ピストン部２４のシール部下部がシリンダ状部材２０の内径と接触しシール性を確保する。

更に押し込むと、図１（ｃ）や図２（ｃ）に示すように、ノック棒１６に繋がる軸状体３０の係止部２８がシリンダ状部材２０（下からスプリング１８でノック棒１６側に押さえられている）の端面が接触するため、ノック解除時までピストン部２４は図４（ｂ）に示すような加圧状態を維持する。

ノック操作を解除すると、ピストン部２４のシール部が上部へ切替わる。その際、図４（ａ）に示すように、切り欠き２４ｃとシリンダ状部材２０の間に隙間が生まれ空気が流通し（符号「Ａｉｒ」で示す）、加圧室３６とリフィル１４内を大気圧に戻す。

加圧力は、加圧室３６の容積（内径と高さ）とピストン部２４のストローク量で変化させられる。例えば、油性インク１．５気圧（絶対圧）、水性ゲルインク１．２気圧（絶対圧）などインクの粘度によって圧力を変化させることで加圧による筆記部１２のペン先からのインク流出の防止やインク吐出量を調整可能である。

なお、シリンダ状部材２０を、リフィル１４を包み込むようペン先方向へ延長することで加圧室３６の容積確保が可能である。それにより、低い加圧力でもインク減少による急な容積変化を抑えることができる。

また、リフィル１４とシリンダ状部材２０は、間にシール部材２２を介在させることで常時シールされているものとしている。

以上説明したように、本実施形態によれば、加圧機構２６はピストン部２４とシリンダ状部材２０で構成され、ピストン部２４は、ノックの押圧操作により変形しシリンダ状部材２０の内面と環状にシールされてシリンダ状部材２０の空気を圧縮する。圧縮した空気をリフィル１４に送って加圧する。これでノック解除時まで常時シールしている。

したがって、ダイヤフラム構造のピストン部２４で空気を圧縮し、リフィル１４内のインクを加圧することができる。前記ピストン部２４は、負圧を防ぐための弁構造を有し、加圧とその解除の２つの働きを持つ。

このピストン部２４のシール部は、１箇所のみですみ、従来のように２箇所の密閉部で負圧対策を実施することがなく、構造が簡単である。

負圧を発生させないため、負圧の影響を受けやすい粘度の低いインクでも使用できる。つまり、負圧によりリフィル内のインクがリフィル後端へ引っ張られることなくなり、それによる筆記不良を防止できる。

また、ダイヤフラム構造のピストンを用いることで加圧力調整機能を付加させることも可能である。つまり、加圧室３６の内圧が一定値以上になると弾性体ピストン部２４が内圧で変形し空気を流通させ、内圧が一定値になったところでピストン部２４の形が戻りシリンダ状部材２０とシールをする。ノック時にこの機能が働くようにすれば、筆記開始時はいつでも常に一定の加圧力がインクにかかる。よって、筆記開始時のインク吐出量が安定するメリットがある。

なお、上記実施形態の他、本発明はその技術的範囲内で種々に変形実施できる。例えば前記ピストン部２４は、全体が弾性体に形成されていることに限定されず、シリンダ状部材内周に接触する部分付近が弾性変形して本発明の効果がそうするものであれば、外周縁付近のみが弾性材製とすることができる。

本発明の加圧式筆記具は、油性インク、ゲルインク等の各種インクのリフィルを備えた筆記具に利用することができる。

１０ 軸筒
１０ａ 開口
１０ｂ 中壁部
１４ リフィル
１６ ノック棒
１８ スプリング
２０ シリンダ状部材
２０ａ シリンダ状部材の内側突起
２２ シール部材
２４ ピストン部
２４ａ ピストン部の外周部
２４ｂ ピストン部の突起状部
２４ｃ ピストン部の切り欠き
２６ 加圧機構
２８ 係止部
３０ 軸状体
３２ スプリング受け
３４ スプリング
３６ 加圧室

Claims (4)

1. ノック時の押圧操作によってリフィル内のインクを加圧する加圧式筆記具において、
   ピストン部と該ピストン部を内周面に摺動させるシリンダ状部材とで構成された加圧機構を有し、
   前記ピストン部は、シリンダ状部材内周面に摺動し、その摺動時に一部がダイヤフラム構造の動作を行い、
   ノック時の押圧操作でピストン部をシリンダ状部材内で移動させて該シリンダ状部材内の空気を圧縮、その圧縮空気をリフィルに送り、インクを加圧するようにすると共に、ダイヤフラム構造部に、加圧解除時に圧縮空気を流通させるための流通孔を、該ピストン部の外周部のシリンダ状部材に摺接する部分に有することを特徴とすることを特徴とする加圧式筆記具。
2. 前記ピストン部の外径がシリンダ状部材の内径以上の大きさで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加圧式筆記具。
3. 前記ダイヤフラム構造の動作は、ノック操作によりピストン部がシリンダ状部材内周面摺動する時に、ピストン部の外周面を含んだ部分が可動する動作であることを特徴とする請求項１または２に記載の加圧式筆記具。
4. 加圧機構は、シリンダ状部材をリフィル後端部に固定し、ピストン部の後方に係止部を設けたものであり、ノック時にピストン部がシリンダ状部材内の一定位置まで進んだ時にシリンダ状部材の後端部に前記係止部が係止し、前記係止部の前進によってシリンダ状部材を介してリフィルを前進させるようにしたことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の加圧式筆記具。

Images