JP2016020062A

JP2016020062A - ボールペン

Info

Publication number: JP2016020062A
Application number: JP2014144865A
Authority: JP
Inventors: 中谷　泰範; Yasunori Nakatani; 泰範中谷
Original assignee: Sakura Color Products Corp
Current assignee: Sakura Color Products Corp
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2016-02-04
Anticipated expiration: 2034-07-15
Also published as: JP6351100B2

Abstract

【課題】ノック式の本体構造を有するボールペンにも採用できる、光輝性ボールペンを開発する。【解決手段】ペン先チップ２において、ボール１５の直径が０．６ｍｍ未満であり、ボールハウス１６の断面における先端側傾斜面５５同士の中心角は８５度以上であり、座面２０には複数の矢溝２４が設けられ、吐出空隙の幅は１０マイクロメートル以上であり、吐出空隙の開口面積（吐出空隙面積）は０．０１５平方ミリメートル以上であり、開放溝部の先端開口１８側から見た正投影面積（開放溝面積）は吐出空隙面積よりも大きい。ペン先チップ２は光沢を有する樹脂フィルムを含むインキを吐出する。【選択図】図７

Description

本発明は、ボールペンに関するものであり、特に金属被覆樹脂フィルム等のラメ表出材料を含有したインキを内蔵するボールペンに関するものである。本発明のボールペンは、ノック式のボールペンの構成として推奨されるものである。

ボールペンは周知の筆記具であり、一般に、芯部材と、芯部材を収納する本体部によって構成されている。
また芯部材は、インキ筒の先端にペン先チップが接続されて成る部材である。そしてペン先チップの中に筆記用ボールが回転可能に保持されており、インキ収納部内のインキを筆記用ボールに導き、筆記用ボールの回転に応じてインキを紙等に付着させるものである。

また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知られている。
ここで光輝感のあるインキは、その固形成分がペン先に詰まり易いので、これを防ぐ様々な工夫がなされている。特許文献１に開示されたボールペンでは、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や、ボールハウスの先端開口と筆記用ボールの隙間が、通常のボールペンよりも広く設計されている。また先端開口と筆記用ボールの間に大きな隙間を確保するために、筆記用ボールの直径が通常のものよりも大きい。より具体的には、特許文献１に開示されたボールペンでは、直径が１．０ｍｍ以上のボールが使用されている。

公知のボールペンの本体部は、キャップ式とノック式に大別される。
すなわちキャップ式ボールペンの本体部は、本体筒と本体筒に装着されるキャップを有している。キャップ式ボールペンでは、本体筒に芯部材のインキ筒部分が挿されており、ペン先チップが本体筒から常時露出している。キャップ式ボールペンでは、ボールペンを使用しないときには、本体筒にキャップが装着される。

一方ノック式ボールペンは、本体筒内に芯部材の全体が内蔵されており、常時はペン先チップは本体筒内にある。そして例えば後端のノック部を押圧することにより、本体筒の先端からペン先チップが突出し、筆記に供される。

前述したキャップ式ボールペンにおけるキャップは、旧来、インキのボタ漏れを防ぐために設けられていたが、近年ではペン先チップの乾燥を防ぐ機能を持たせたものが主流となっている。
即ち、旧来のボールペンは、油性インキを使用したものが主流であったが、近年では水性インキを使用したものが多い。ここで水性インキは乾燥し易く、ペン先を露出した状態で放置するとペン先チップが乾燥し、文字を書くことができなくなってしまう。
そのため近年のキャップ式ボールペンでは、キャップの最奥部に軟質のゴムや樹脂を配置し、キャップを装着した際にペン先チップの先端をゴム等で封止する構造が採用されている（特許文献２）。

特開２００１−１５８１９４号公報特開２０１１−１５２７９７号公報

前記した通り、光輝感のあるインキを内蔵したボールペン（以下、「光輝性ボールペ
ン」と称する）は公知である。しかしながら、発明者の知る限りにおいて、実用化された光輝性ボールペンは、いずれもキャップ式ボールペンであり、ノック式の光輝性ボールペンは見当たらない。少なくとも、ノック式の光輝性ボールペンであって実用に耐える耐久性のあるものは見当たらない。
即ち、ノック式の光輝性ボールペンには解決すべき技術的障害が多く、実用化には至っていないのが現状である。

ノック式の光輝性ボールペンを実用化する上で、最も大きな技術的障害は、インキの乾燥をどうやって防ぐかという点である。

即ち特許文献１に開示された光輝性ボールペンは、水性インキを使用しており、ペン先を露出した状態で放置するとペン先チップが乾燥し、文字を書くことができなくなってしまう。
特に、特許文献１に開示された光輝性ボールペンは、前記した様に、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や、ボールハウスの先端開口と筆記用ボールの隙間が、通常のボールペンよりも広く設計されている。さらに、この光輝性ボールペンでは、直径が１．０ｍｍ以上という大きなボールが使用されている。
そのため通常の水性インキを使用するボールペンに比べて先端開口とボールとの間の隙間が大きい。
加えて光輝性ボールペンは、インキに固形物を含み、ボールの周囲に固形物が付着するから、ペン先チップの先端開口とボールとの間に固形物が挟まり、先端開口とボールとの間の密着性が劣る。そのため、特許文献１に開示された光輝性ボールペンは、構造的にペン先チップ内のインキが蒸発しやすい。

一方、ノック式ボールペンでは、ペン先チップを直接封鎖することができず、ペン先チップは、常に大気中に露出している。そのため光輝性ボールペンの本体部をノック式にすると、インキが早期の乾燥してしまい、耐久性が著しく低く、実用に耐えない。

そこで本発明は、上記した問題点に注目し、ノック式の本体構造を有するボールペンにも採用できる、光輝性ボールペンを開発することを課題とするものである。

上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、インキが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、前記インキ収納部と前記ペン先チップとで芯部材が構成されており、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を収容するボールハウスと、インキ導通孔とを備え、ボールハウスは先端開口と、前記先端開口に対向する位置にあってボールが当接する座面と、前記先端開口と座面との間にあってボールの大部分の周囲を覆う略円筒形の周壁部及び前記周壁部と開口との間にある先端側傾斜面とを有し、インキ導通孔は先端側がボールハウスの座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、前記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し、インキは光沢を有する樹脂フィルムを含み、前記ボールは直径が０．６ｍｍ未満であり、ボールハウスの断面における前記先端側傾斜面同士の中心角は８５度以上であり、前記座面には複数の溝が設けられ、ボールの中心軸がボールハウスの中心線上にあり且つボールが前記座面に当接した姿勢を基本姿勢としたとき、前記溝はボールによって閉塞される閉塞溝部とボールハウスの内側に開放される開放溝部があり、前記基本姿勢においては、前記先端開口とボールとの間に環状の吐出空隙があり、当該吐出空隙の幅は１０マイクロメートル以上であり、前記開放溝部の先端開口側から見た正投影面積を開放溝面積とし、吐出空隙の開口面積を吐出空隙面積としたとき、吐出空隙面積は０．０１５平方ミリメートル以上であり、開放溝面積は吐出空隙面積よりも広い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、ペン先チップにバネを内蔵しており、バネによってボールを先端開口側に向かって押圧する構造を採用している。即ち本発明のボールペンは、バネの押圧力によってボールを先端開口に押しつけ、先端開口を強制的に封止している。
加えて本発明のボールペンでは、ボールの直径が０．６ｍｍ未満であり、ボールが小さい。そのためボールと先端開口との接触面積が小さい。さらに本発明では、ボールハウスの断面における前記先端側傾斜面同士の中心角は８５度以上であり、先端側傾斜面の開き角度が大きいから、ボールとボールハウスの先端開口との接触が線接触に近い。
そのため本発明のボールペンでは、ボールと先端開口との接触圧力が高い。そのため本発明のボールペンは、先端開口の封止性能が高い。

さらに本発明のボールペンでは、光輝性材料として「光沢を有する樹脂フィルム」が採用されている。ここで樹脂フィルムは、金属フィルムに比べて柔軟性があり、圧縮性がある。そのためボールに樹脂フィルムが付着していても、強い接触圧力で押されると接触部分が押しつぶされ、実質的にボールとボールハウスの先端開口とを密着させる効果が期待できる。
本発明のボールペンは、これらの相乗効果によって先端開口に高い気密性を確保することができ、ペン先チップ内のインキが乾燥しにくい。

さらに本発明のボールペンは、先端開口とボールとの間に形成される吐出空隙の幅が１０マイクロメートル以上と広く、樹脂フィルムを含有するインキであっても難なく通過することができる。さらに、吐出空隙面積が０．０１５平方ミリメートル以上と大きいため、十分な吐出量を確保することができる。
また本発明のボールペンでは、開放溝面積は吐出空隙面積よりも広いので、十分な吐出量を長期に渡って確保することができ、耐久性が高い。

以下説明すると、ボールペンにおけるインキの吐出量は、吐出空隙面積と開放溝面積の影響を大きく受ける。
即ちペン先チップにおけるインキの通過経路の中で、流路が絞られる部位は、ボールハウスの入口部分たる溝の部位と、ボールハウスの出口部分たる先端開口である。そしてボールハウスの入口部分たる溝の部位は、ボールが当接するので、実質的にボールハウス側に開いている面積は、前記した開放溝面積である。
同様にボールハウスの出口部分たる先端開口についても、ボールの存在によって封鎖され、実質的に外側に開いている面積は、前記した吐出空隙面積である。
一方、吐出空隙面積と開放溝面積の間には相関関係があり、吐出空隙面積を大きくすると開放溝面積が小さくなり、吐出空隙面積を小さくすると開放溝面積が大きくなる。
従って、理論的には、吐出空隙面積と開放溝面積が同一である場合に、最大の吐出量を確保することができる。

しかしながらボールペンは、使用時にボールがボールハウスの座と接触し、擦れるので、ボールペンを使用すると、次第にボールハウスの座が磨耗する。その結果、ボールがボールハウスの座側に沈んで、吐出空隙面積が増大し、開放溝面積が小さくなる。そのため、吐出空隙面積と開放溝面積を同一面積とすると、製造直後にはインキの吐出量が多いものの、使用するに連れて開放溝面積が減少して行き、インキの供給が悪くなり、かすれてくる。
そこで、本発明では、製造直後の開放溝面積が吐出空隙面積よりも広くなる様に設計し、長期に渡って良好な吐出量を確保できる様にした。

請求項１に記載のボールペンにおいて、インキ導通孔のボールハウス側の開口端の直径が、０．２５ｍｍ以上であり、前記溝の幅が０．２ｍｍ以上であり、基本姿勢においてボールのボールハウスから露出する部分の高さが０．１４５ｍｍ以下であり、ボールペンが未使用品であってボールが前記バネに押圧されて先端開口を封止している状態からバネに抗してボールを移動させ基本姿勢とする際におけるボールの移動量が０．０３５ｍｍ以上であることが好ましい（請求項２）。

請求項３に記載の発明は、前記芯部材を収納する本体部と、出没機構とを有し、出没機構を操作することによって芯部材の先端が本体部から出没す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は、出没機構を操作することで芯部材の先端が出没するものである。本発明によれば、先端開口における気密性が高く、インキが乾燥しにくく、かつ長期にわたってインキの十分な吐出量を確保することができるノック式ボールペンを提供することができる。

本発明のボールペンは、光輝性のインキを内蔵するのでキラキラ感のある線を描くことができる。また本発明のボールペンは、ノック式の様なキャップを有しない構造に採用しても、インキの乾燥が少なく、耐久性が高い。

本発明の一実施形態に係るボールペンを表す正面図であり、（ａ）は芯部材の先端が本体部に没しているときの状態、（ｂ）は芯部材の先端が本体部から出ているときの状態を表す。図１のボールペンが有する芯部材の概略を表す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。図２の芯部材のペン先チップ部分を拡大した断面図である。図２の芯部材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４に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４の芯部材のペン先チップの一部破断斜視図である。（ａ）はペン先チップの拡大断面図、（ｂ）は（ａ）の吐出空隙部分をさらに拡大した断面図である。（ａ）はチップ本体において周壁部を除いた部分（座部）の平面図、（ｂ）は（ａ）において開放溝面積Ｓ１に相当する部分を示す説明図である。ペン先チップの平面図である。座打ち前のペン先チップの拡大断面図であり、（ａ）はチップ本体をかしめる前の状態を示し、（ｂ）はチップ本体をかしめた後の状態を示す。座打ち量と開放溝面積Ｓ１又は吐出空隙面積Ｓ２との関係を表すグラフである。インキの吐出性能とボール沈み量との関係を説明するグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、発明の理解を容易にするために、各図面において、各部材の大きさや厚み等については一部誇張して描かれており、実際の大きさや比率等とは必ずしも一致しないことがある。さらに、本発明が以下の実施形態に限定されないことは当然である。
なお特に断らない限り、以下の説明は、ボール１５の中心軸がボールハウス１６の中心線上にあり且つボール１５が座面２０に当接した姿勢（基本姿勢）を基準とする。また上下方向は、図２の姿勢を基準とする。

図１（ａ），（ｂ）に示す本発明の一実施形態に係るボールペン５０は、ノック式ボールペンであり、芯部材１と、芯部材１を収納する本体部５１によって構成されている。

芯部材１は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、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、芯部材１の大部分を占めている。インキ収納部４は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、その外形が細長い円柱状である。またインキ収納部４は細長の管であり、その内部は空洞である。インキ収納部４の先端側は先栓３と接合されている。

インキ収納部４には、光沢を有する樹脂フィルムを含有するインキが封入されている。樹脂フィルムは扁平状であり、その縦横のサイズは０．０８ｍｍ〜０．１４０ｍｍ程度、厚みは０．００２ｍｍ（２マイクロメートル）程度である。インキの充填量は０．５〜０．８ｇ程度である。
インキと樹脂フィルムの詳細については後述する。

図３に示すように、インキ収納部４の先端部に先栓３の後端側が嵌められている。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。

先栓３は、図３に示すように、ペン先チップ２をインキ収納部４に接続するための部材であって、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、インキ収納部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空間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が設けられている。

ペン先チップ２は、チップ本体５３と、ボール１５と、バネ１１とを有する。またチップ本体５３は、ボールハウス１６と、中央孔（インキ導入孔）３０を有する（後述）。

バネ１１は、図３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のインキ導通空間１２と、先栓３のインキ導通空間１３とに渡って位置している。バネ１１の後端側はチップ本体５３から突出しており、先栓３の段部６と当接し、段部６に係止している。一方、バネ１１の先端部３３は、インキ導通空間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、ボールペン５０の非使用時（非塗布時）においては、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。

ボール１５は、文字や図柄を書くための球であり、芯部材１の主要構成をなすものである。ボール１５は、図３，４等に示すように、その一部がボールハウス１６の開口である先端開口１８から露出している。ボール１５は、ボールハウス１６内で回転可能に保持されている。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（後述）よりも十分大きい。
ボール１５の直径ｄは０．６ｍｍ未満であり、具体的には０．５ｍｍ程度である。ボール１５の直径は、樹脂フィルムを含むインキを採用した従来のボールペンのボールの直径よりも小さい。
ボール１５の素材はＳｉＣである。ただし、ボール１５の素材は特に限定されず、ステンレススチール、アルミナ焼結体、ジルコニア、ＷＣ、その他公知のものも使用できる。

チップ本体５３は、図３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いる。チップ本体５３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空間１２を有する。インキ導通空間１２は、先栓３のインキ導通空間１３と連通している。

チップ本体５３の先端部１４には、図３，４，５に示すように、先端開口１８が形成されている。そして、先端開口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。また先端開口１８においては、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。

ここで、チップ本体５３の先端部１４の内部構造、特にボールハウス１６の内部構造について説明する。チップ本体５３の先端部１４の内側には、図５，６，７に示すように、円筒形の空間であるボールハウス１６がある。ボールハウス１６は、先端開口１８と、座面２０と、周壁部１７と、先端側傾斜面５５を有する。

前述したとおり、先端開口１８はチップ本体５３の先端部１４に位置しており、換言すれば、ボールハウス１６の先端側に位置している。
周壁部１７は、ボールハウス１６における円筒状の内壁を構成している。即ち周壁部１７は、先端開口１８と座面２０との間にある略円筒状の壁である。

ボールハウス１６の底に相当する位置に座面２０がある。座面２０には、図６、図８に示すように、３条の溝（矢溝）２４が設けられている。そして、座面２０の中心には中央孔（インキ導入孔）３０が開口している。

中央孔３０は、図６，７，８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、ボールハウス１６の内外を連通しており、より詳細には、ボールハウス１６内とインキ導通空間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ている。また、中央孔３０は、樹脂フィルムを含有するインキを、インキ導通空間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している。中央孔３０の内径は、バネ１１の先端部３３の外径よりも大きい。そのため、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い。また中央孔３０は、バネ１１の先端部３３がボール１５を押圧することを妨げない。
中央孔３０のボールハウス１６側の開口端の直径ａは０．２５ｍｍ以上であり、具体的には０．３ｍｍ程度である。

矢溝２４は有底であり、周壁部１７側と中央孔３０（インキ導通孔）側の双方に開口している。図８に示すように、矢溝２４は中央孔３０を中心として放射状に延びている。隣接する２つの矢溝２４同士が成す角度は略１２０度である。矢溝２４の各々の終縁（端部）は、ボールハウス１６の内壁である周壁部１７近傍に至っている。
矢溝２４の幅Ｗ２（図８（ａ））は０．２ｍｍ以上であり、具体的には０．２２５ｍｍ程度である。
矢溝２４の深さＶ（図７（ａ））は０．２〜０．３ｍｍ程度であり、具体的には０．２５ｍｍ程度である。

なお本実施形態では矢溝２４の条数が３個であるが、条数は２個でもよいし、４個以上でもよい。

座面２０には、ボール１５の当接面５７が形成されている。当接面５７は、中央孔３０におけるボールハウス１６側の周縁近傍であって、矢溝２４同士の間に位置する３つの傾斜面（正確にはクレータ状の球面）である。即ち、中央孔３０の周縁において、３つの矢溝２４と３つの当接面５７とが交互に並んでいる。

座面２０における、矢溝２４と当接面５７以外の部分は、当接面５７を環状に取り巻く傾斜面５８を形成している。正面視において、傾斜面５８同士が成す中心角（座角）β（図１０参照）は、１４０度程度である。
座面２０の当接面５７はボール１５に沿った球面形状であるのに対し、傾斜面５８はテーパー面であり、形状が異なる。

周壁部１７と先端開口１８との間には、先端側傾斜面５５が形成されている。先端側傾斜面５５は、先端開口１８の内径を窄めている環状部位の内面である。

続いて、図７〜１０を参照しながら、ボール１５とボールハウス１６との位置関係について説明する。なお図７〜１０において、バネ１１の図示は省略している。

ボール１５は、ボールハウス１６内において座面２０（当接面５７）に当接し、ボールハウス１６内で回転可能に保持されている。
ボール１５と矢溝２４の底との間には、インキが通る空間が確保されている。ここで、ボール１５は矢溝２４の上面の一部を覆っており、これにより閉塞溝部６２と開放溝部６３が形成されている。即ち、閉塞溝部６２はボール１５によって閉塞された溝部分であり、開放溝部６３はボールハウス１６の内側に開放された溝部分である。
平面視において、閉塞溝部６２と開放溝部６３との境界は、当接面５７の上辺６５同士を繋いだ仮想円Ｃと一致する（図８）。

先端開口１８の周辺に目を移すと、ボール１５の一部が先端開口１８から露出している。また、ボール１５と先端開口１８との間には、インキが通る隙間である吐出空隙６０が形成されている（図７、図９）。
ボール１５のボールハウス１６（先端開口１８）から露出する部分の高さＨ（図７（ａ））は０．１４５ｍｍ以下であり、具体的には０．１４ｍｍ程度である。
吐出空隙６０の幅Ｗ１（図７（ｂ））は１０マイクロメートル以上であり、比較的広い。そのため、樹脂フィルムを含有するインキであっても難なく通過することができる。

ボール１５の上下方向における中心軸は、先端開口１８の中心と、中央孔３０の中心を通る（即ち、基本姿勢）。換言すれば、先端開口１８の中心と中央孔３０の中心とを通る直線は、ボール１５の中心を通る（図７（ａ））。

基本姿勢においては、ボール１５は周壁部１７と接触していない。つまり、ボール１５と周壁部１７との間には、インキが通る隙間がある（図７（ａ））。

またボール１５と先端開口１８との間には、図７（ｂ）の様にもインキが通る隙間である吐出空隙６０が形成されている（図９）。
なお筆記時以外は、ボール１５はバネ１１に押されて先端開口１８を強制的に封止しているから、吐出空隙６０は存在しない。
一方、ボールペン５０を使用して筆記を行う場合は、紙面等にボール１５が押し当てられ、バネ１１に抗してボール１５が移動し、先端開口１８をボール１５が離れるので吐出空隙６０ができる。

ここでボールペン５０が未使用品（製造直後の状態を維持している状態）であってボール１５がバネ１１に押圧されて先端開口１８を封止している状態からバネ１５に抗してボール１５を移動させ基本姿勢なるまでの移動量は、座打ち量によって決まる。
以下、座打ち量について説明する。
チップ本体５３の中間製品７０は、図１０（ａ）の様に先端側が大きく開いており、底面７１は、テーパー状の傾斜面となっている。中間製品７０の底面７１は、全てがテーパー面であり、球面形状の部分は無い。

ペン先チップ２の製造時において、ボール１５は、チップ本体５３の中間製品７０の中央孔３０上に置かれる。そしてその後に、図１０（ｂ）の様にチップ本体５３の先端がかしめられる。より具体的には、チップ本体５３の先端部１４を内側に曲げて、先端部１４の開口の内径が絞られる。これにより、先端側傾斜面５５が形成されると共に先端開口１８が形成される（図７（ｂ））。
正面視において、先端側傾斜面５５が成す中心角αは８５度以上であり、具体的には９０度程度である。即ち、先端側傾斜面５５の傾斜は比較的緩やかである。

チップ本体５３の先端がかしめられた直後においては、チップ本体５３の先端開口１８にボール１５が密接しており、吐出空隙６０は無い。

そしてその後、ボール１５の先端開口１８から露出した部分を上部から押さえつけて中間製品７０の底面７１を変形させる。より具体的には、ボール１５の先端開口１８から露出した部分を、チップ本体５３の中心軸に沿う方向に衝撃的に押圧する（打つ）。
即ちボール１５を打つことによって中間製品７０の底面７１がクレータ状に変形する。その結果、基本姿勢におけるボール１５の位置が底面７１側に移動し、先端開口１８を離れるので吐出空隙６０ができる。
また座打ちによって、ボール１５の当接面５７が形成される。

即ち、図１０（ｂ）に示すボール１５を中央孔３０上に置いた状態から、ボール１５を中央孔３０側に向けて打ち込み、図７（ａ）に示す状態とする。そのため、図７（ａ）に示すボール１５の位置は、図１０（ｂ）に示す位置から中央孔３０側に所定量だけ下方に沈んでいる。本実施形態では、座打ち量ｂは０．０３５ｍｍ以上であり、具体的には０．０４ｍｍ程度である。
即ちボールペン５０が未使用品（製造直後の状態を維持している状態）であってボール１５がバネ１１に押圧されて先端開口１８を封止している状態からバネ１５に抗してボール１５を移動させ基本姿勢なるまでの移動量は、０．０３５ｍｍ以上であり、本実施形態では０．０４ｍｍ程度である。

開放溝部６３（図８（ａ））を先端開口１８側から見たときの正投影面積が、開放溝面積Ｓ１である。即ち、開放溝面積Ｓ１は、図８（ｂ）において黒塗りで示した部分の合計面積である。また吐出空隙６０（図９）の開口面積が、吐出空隙面積Ｓ２である。
ここで開放溝面積Ｓ１は、吐出空隙面積Ｓ２よりも大きい。なお一般に、ボール１５の移動可能量（座打ち量）ｂが大きいほど、開放溝面積Ｓ１が小さくなり、吐出空隙面積Ｓ２が大きくなる。
吐出空隙面積Ｓ２は０．０１５平方ミリメートル以上であり、比較的大きい。そのため、樹脂フィルムを含有するインキであっても、十分な吐出量を確保することができる。
また本実施形態では開放溝面積Ｓ１が吐出空隙面積Ｓ２よりも大きいので、インキの十分な吐出量を長期に渡って確保することができ、耐久性が高い。

なおボールペン５０では、インキを最後まで使い切ると合計で３００〜５００メートル程度の長さの線を引くことができる。

ここで各部材等における好ましいサイズ等について纏めると、ボール１５の直径ｄは０．６ｍｍ未満であり、より好ましくは０．５５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下である。
先端側傾斜面５５が成す中心角αは８５度以上であり、より好ましくは８７度以上、さらに好ましくは９０度以上である。
吐出空隙６０の幅Ｗ１は１０マイクロメートル以上であり、より好ましくは１３マイクロメートル以上である。
吐出空隙面積Ｓ２は０．０１５平方ミリメートル以上であり、より好ましくは０．２平方ミリメートル以上、さらに好ましくは０．２５平方ミリメートル以上である。

中央孔（インキ導入孔）３０のボールハウス１６側の開口端の直径ａは０．２５ｍｍ以上であり、より好ましくは０．３ｍｍ以上、さらに好ましくは０．３５ｍｍ以上である。
矢溝２４の幅Ｗ２は０．２ｍｍ以上であり、より好ましくは０．２２ｍｍ以上、さらに好ましくは０．２５ｍｍ以上、特に好ましくは０．３ｍｍ以上である。
ボール１５のボールハウス１６から露出する部分の高さＨは０．１４５ｍｍ以下であり、より好ましくは０．１４３ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１４ｍｍ以下である。
ボールの沈み量（座打ち量）ｂは０．０３５ｍｍ以上であり、より好ましくは０．０４ｍｍ以上、さらに好ましくは０．０４５ｍｍ以上、特に好ましくは０．０５ｍｍ以上である。

周壁部１７の内径Ｄは、ボール１５の直径ｄよりも０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ大きく、より好ましくは０．０５ｍｍ〜０．０８ｍｍ大きい。

次に、インキについて説明する。本実施形態のボールペン５０で採用されるインキは、光沢を有する樹脂フィルムを含有するものである。

当該インキは、チキソトロピー性を有する水性インキである。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、インキ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。本発明におけるインキは、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。

上記インキに含まれる樹脂フィルムは、金属層を樹脂層でサンドイッチしたものであり、腐食に強いものである。当該樹脂フィルムとしては、例えば、アルミニウムが蒸着されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の樹脂フィルムや、着色された同樹脂フィルムが挙げられる。また、ホログラムのプレス型を用いることにより、目には見えない細かい溝がエンボスされたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに、アルミニウムが蒸着された樹脂フィルム（アルミ蒸着ＰＥＴエンボスホログラム）を用いることができる。このＰＥＴエンボスホログラムは、プリズム効果によって虹色に輝き、光輝性を発色する。

具体的には、尾池工業株式会社製の商品名「ダイヤモンドピース（レギュラータイプ）」シリーズの品番５５ Silver 、同品番DG.Gold 、同品番LG.Gold 、同シリーズの品番５０１ Green、同品番Blue、同品番Red 、同品番Maroon、同品番Black などを挙げることができる。また、ダイヤ工業製の商品名「ダイヤホログラム」シリーズの品番ＨＧ−５ＥＰ、ＨＧ−Ｓ２０などを挙げることができる。

金属被覆樹脂フィルム粉の粒度は特に限定されないが、１４０メッシュ〜５０メッシュが好適である。金属箔粉が１４０メッシュを超えるとフレーク粒子が小さすぎるため光輝性に劣り、また５０メッシュ未満の場合はペン先から吐出されにくくなるため好ましくない。

金属被覆樹脂フィルム粉は、インキ組成物全量中０．０１〜２０．０重量％含まれていることが好ましい。上記金属被覆樹脂フィルム粉がインキ組成物全量中０．０１重量％未満の場合は光輝性及び立体感が充分でない。金属被覆樹脂フィルム粉がインキ組成物全量中２０．０重量％を超えると、インキとしては粘度が上がりすぎ、流動性が低下し、ボールペンとしての筆記性が低下する。金属被覆樹脂フィルム粉の最適配合量は、０．０５〜１０．０重量％である。

以下、実施例をもって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（１）座打ち量ｂと、開放溝面積Ｓ１又は吐出空隙面積Ｓ２との関係
上記した実施形態のペン先チップ２において、中央孔の直径ａと矢溝２４の幅Ｗ２の組み合わせ「ａ，Ｗ２」が、「０．３５ｍｍ，０．３ｍｍ」（組み合わせＡ）、「０．３５ｍｍ，０．２２５ｍｍ」（組み合わせＢ）、「０．３ｍｍ，０．２２５ｍｍ」（組み合わせＣ）の各場合における、座打ち量ｂと開放溝面積Ｓ１の関係を計算し、グラフ化した。また、座打ち量ｂと吐出空隙面積Ｓ２との関係を計算し、グラフ化した。結果を図１１に示す。図１１のグラフにおいて、横軸は座打ち量ｂ（マイクロメートル）、縦軸は開放溝面積Ｓ１（ｍｍ² 平方ミリメートル）又は吐出空隙面積Ｓ２（ｍｍ² 平方ミリメートル）である。
図１１に示すように、座打ち量ｂが増加するにつれて、開放溝面積Ｓ１は減少し、吐出空隙面積Ｓ２は増加する。また各組み合わせにおいて、開放溝面積Ｓ１と吐出空隙面積Ｓ２とが一致する座打ち量ｂが存在する（交点部分）。

上記した実施形態で採用した樹脂フィルム含有インキの場合、座打ち量ｂが０．０３５ｍｍ程度以上で、吐出空隙６０から樹脂フィルム含有インキが吐出可能となることが実験により分かった。これは開放溝面積Ｓ１が０．０１５平方ミリメートル程度以上の場合に相当する。

図１１の結果を基にしてインキの吐出性能について考察する。前述したように、開放溝面積Ｓ１と吐出空隙面積Ｓ２とが一致する状態が、インキの吐出が最も効率的に行われる。したがって、通常であれば、できるだけ開放溝面積Ｓ１と吐出空隙面積Ｓ２が等しくなるように設定すべきと考えられる。
しかし本発明では、あえて開放溝面積Ｓ１が吐出空隙面積Ｓ２よりも大きくなるよう設定している（Ｓ１＞Ｓ２）。

図１２は、図１１の一部を模式化したグラフであり、ボール沈み量とＳ１又はＳ２との関係を示している。本発明では、図１２の「ｅ」に相当する座打ち量（ボール沈み量）を選択している。「ｅ」はインキの吐出性能が最大となる状態ではないが、使用するには十分な性能を発揮できる状態である。

ボールペンを使用するにつれて、ボールの当接面が徐々に磨耗し、ボール沈み量が徐々に増加する。そうすると、Ｓ１は徐々に減少し、Ｓ２は徐々に増加する。即ち本発明では、ボールペンを使用するにつれて、図１２において「ｅ」から「ｆ」の状態に進むこととなる。

ボールの当接面の磨耗が進むと、ボール沈み量がさらに増加し、いずれＳ１＝Ｓ２となる。これが図１２の「ｆ」であり、インキの吐出性能が最大となる状態である。

ボールの当接面の磨耗がさらに進むと、図１２において「ｆ」から「ｇ」に進むこととなる。ここで本発明では、「ｆ」を少し過ぎた程度である「ｇ」の状態でインキが完全に消費されるよう設計されている。「ｇ」は「ｅ」と同様に、インキの吐出性能が最大となる状態ではないが、使用するには十分な性能を発揮できる状態である。

なお、「ｇ」からさらに先に進むと、やがてインキがかすれる状態となり、ボールペンが使用不可となる。即ち、インキを完全消費できなくなる。Ｓ１＝Ｓ２に設定すると、使用の後期には「ｇ」からさらに先に進むおそれがある。

ところが、本発明ではＳ１＞Ｓ２としているので、インキの十分な吐出量を長期に渡って確保することができる。

（２）ペン先チップの性能評価
中央孔３０の開口端の直径ａと矢溝２４の幅Ｗ２について、（１）で設定した３つの組み合わせＡ〜Ｃと、「０．２５ｍｍ，０．２２５ｍｍ」（組み合わせＤ）の計４種のペン先チップ２を作製し、ボールペンとしての性能を評価した。座打ち量ｂは０．０４ｍｍとした。
その結果、いずれの組み合わせでも、インキの吐出性能、書き味ともに問題はなかった。なお「０．３ｍｍ，０．２２５ｍｍ」（組み合わせＣ）の性能が特に優れていた。

（３）気密性（保存性）
上記４種（組み合わせＡ〜Ｄ）のボールペンについて、筆記後、横置き状態で、５０℃で１ヶ月間放置した。さらに、室温で１年間放置した。放置後のボールペンを用いて筆記したところ、インキの吐出性能、書き味ともに問題はなかった。このことから、本実施例で作製したボールペンは、室温で少なくとも２４ヶ月程度はインキが乾燥することなく高い気密性が保たれており、性能を維持していることが示された。

１芯部材
２ペン先チップ
４インキ収納部
１１バネ
１５ボール
１６ボールハウス
１７周壁部
１８先端開口
２０座面
２４矢溝
３０中央孔（インキ導入孔）
５０ボールペン
５１本体部
５３チップ本体
５５先端側傾斜面
６０吐出空隙
６２閉塞溝部
６３開放溝部

Claims

インキが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、前記インキ収納部と前記ペン先チップとで芯部材が構成されており、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を収容するボールハウスと、インキ導通孔とを備え、ボールハウスは先端開口と、前記先端開口に対向する位置にあってボールが当接する座面と、前記先端開口と座面との間にあってボールの大部分の周囲を覆う略円筒形の周壁部及び前記周壁部と開口との間にある先端側傾斜面とを有し、
インキ導通孔は先端側がボールハウスの座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、
前記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し、
インキは光沢を有する樹脂フィルムを含み、
前記ボールは直径が０．６ｍｍ未満であり、
ボールハウスの断面における前記先端側傾斜面同士の中心角は８５度以上であり、
前記座面には複数の溝が設けられ、
ボールの中心軸がボールハウスの中心線上にあり且つボールが前記座面に当接した姿勢を基本姿勢としたとき、前記溝はボールによって閉塞される閉塞溝部とボールハウスの内側に開放される開放溝部があり、
前記基本姿勢においては、前記先端開口とボールとの間に環状の吐出空隙があり、当該吐出空隙の幅は１０マイクロメートル以上であり、
前記開放溝部の先端開口側から見た正投影面積を開放溝面積とし、吐出空隙の開口面積を吐出空隙面積としたとき、吐出空隙面積は０．０１５平方ミリメートル以上であり、開放溝面積は吐出空隙面積よりも広いことを特徴とするボールペン。
インキ導通孔のボールハウス側の開口端の直径が、０．２５ｍｍ以上であり、前記溝の幅が０．２ｍｍ以上であり、基本姿勢においてボールのボールハウスから露出する部分の高さが０．１４５ｍｍ以下であり、
ボールペンが未使用品であってボールが前記バネに押圧されて先端開口を封止している状態からバネに抗してボールを移動させ基本姿勢とする際におけるボールの移動量が０．０３５ｍｍ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。
前記芯部材を収納する本体部と、出没機構とを有し、出没機構を操作することによって芯部材の先端が本体部から出没す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。