JP2018089861A - 加圧式筆記具 - Google Patents

Abstract

【課題】軸心に対して傾けて筆記した場合でも、加圧室が効率よくスムーズに加圧される加圧式筆記具を提供する。【解決手段】ボールペンレフィル３は、前方領域が軸筒２内において撓み変形可能または傾動可能なように後方領域が軸筒内に支持され、ボールペンチップ１２の前端部が軸筒の先端開口部８ａから突出した状態で、筆記具用インキ組成物１０の後端に圧力を加える加圧機構４を備え、軸筒内に、ボールペンレフィルの前方領域を覆うように配置された先部材１３と、先部材の内面に形成された段部とボールペンレフィルの外周面に設けた外段部との間に第一の弾発部材１４と、を備え、先部材は外周面に被押圧部を有し、軸筒は前方領域の内周面に押圧部を有し、押圧部と被押圧部の少なくとも一方は、軸方向後方に向かって次第に大径となるテーパ面を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、筆記具の前端部が軸筒前端から突出した状態で、筆記具用インキ組成物の後端に圧力を加える加圧式筆記具に関するものである。

従来から、インキ収容管であるレフィルの後端部に加圧機構が設けられ、例えば、特許５５５８９０８号公報「加圧式筆記具」に開示のように、筆記等によりレフィルに対し後方への押圧力が加わると、シリンダーに対しレフィル及びホルダーが後退し、加圧室が圧縮する構造の加圧式筆記具が知られている。

特許５５５８９０８号公報

しかし、特許文献１の構造では、加圧式筆記具が筆記面に対して垂直に近い状態であるほど筆記時にレフィルが後退しやすく、加圧室が正常に圧縮され、それに伴いレフィル内のインキが加圧されるが、筆記面に対して軸筒を傾けて筆記する場合、傾ける角度が大きくなればなるほどレフィルの軸心方向に掛かる力が減少し、レフィルの後退が妨げられることで加圧室が加圧されなくなる問題があった。

本発明は、こうした問題を解決するために発明されたもので、筆記圧で筆記芯が後退することにより加圧室を加圧する加圧式筆記具において、筆記具を軸心に対して傾けて筆記した場合でも、筆記芯に掛かる軸心に対して直交する方向の力成分を軸心方向の力成分に変換することにより、加圧室が効率よく加圧される加圧式筆記具を提供することを目的とする。

本発明は、
「１．軸筒内に、筆記具用インキ組成物を充填したインキ収容筒と、該インキ収容筒の前方部にボールペンチップと、を具備したボールペンレフィルを収容してなり、
前記ボールペンチップの前端部が前記軸筒の先端開口部から突出した状態で当該ボールペンチップを後退させることで、前記軸筒内に設けた加圧機構により前記筆記具用インキ組成物の後端に圧力を加える加圧式筆記具であって、
前記ボールペンレフィルは、前方領域が前記軸筒内において撓み変形可能または傾動可能なように後方領域が当該軸筒内に支持されており、
前記ボールペンレフィルの前方領域を覆うように配置された先部材と、当該先部材に形成された段部と当該ボールペンレフィルの外周面に形成された外段部との間に圧縮状態で配置された第一の弾発部材と、を備え、
前記先部材は外周面に被押圧部を有しており、
前記軸筒は前方領域の内周面に押圧部を有しており、
前記押圧部と前記被押圧部の少なくとも一方は、軸方向後方に向かって次第に大径となるテーパ面であり、
前記ボールペンレフィルの前方領域が撓み変形または傾動した際には、前記軸筒の押圧部が前記先部材の被押圧部を当該軸筒に対して軸方向後方に相対移動させ、前記先部材により前記ボールペンレフィルが後退することで、前記加圧機構が作動して前記筆記具用インキ組成物の後端に圧力を加えることを特徴とした加圧式筆記具である。
２．前記加圧機構は、前記ボールペンレフィルの後方に内外を連通する空気孔を有するシリンダーと、前記シリンダーの後方に当該シリンダーに対し前後動可能に配設したピストンと、前記シリンダーの内部に前記ボールペンレフィルの後部内孔と前記ピストンとの間を連通する加圧室と、を備え、
前記ボールペンレフィルの後部内孔に前記シリンダーにおける縮径された前部、該シリンダーの後端開口部に前記ピストンの前部がそれぞれ装着され、
前記ボールペンレフィルが後退した際、前記加圧室が加圧されることを特徴とした前記１項に記載の加圧式筆記具である。
３．前記シリンダーの内周面に形成された内方段部と前記ピストン外周面に形成された前段部との間に圧縮状態で配置された第二の弾発部材により当該ピストンに対して当該シリンダーを前方に弾発することで、前記シリンダーにより前記ボールペンレフィルを介して前記先部材が前方へ押圧され、前記押圧部と前記被押圧部の少なくとも一部とが常に当接状態にあるよう構成したことを特徴とする前記２項に記載の加圧式筆記具。
４．前記筆記具用インキ組成物の後端に加える圧力は、大気圧を１０００ｈＰａとした場合、１０００ｈＰａより高く、１５００ｈＰａ以下としたことを特徴とする前記１項ないし前記３項のいずれか１項に記載の加圧式筆記具。」である。
尚、本発明で、「前」とは、ボールペンレフィルのボールペンチップ側を指し、「後」とは、その反対側を指す。また、「内方」とは、軸筒の軸心方向を指し、「外方」とは、その反対方向を指す。

本発明によれば、ボールペンレフィルに筆圧が加えられた際に、筆圧の軸方向の成分及び筆圧の軸方向に対して垂直な成分によって、ボールペンレフィルの前方領域が軸筒内において撓み変形あるいは傾動されると、軸筒内面の押圧部が先部材の被押圧部を当該軸筒に対して軸方向後方に相対移動され、それに伴いボールペンレフィルが軸筒に対して後方に相対移動することで、筆記具用インキ組成物の後端に圧力が加えられる。このため、ボールペンレフィルに対して斜めに筆圧が掛かった場合でも効率的にボールペンレフィル内の筆記具用インキ組成物の後端が加圧された状態となり、筆記時に筆記具用インキ組成物の流出量が増えることで、筆跡濃度の向上、筆記時のかすれの防止、上向きで筆記しても空気の巻き込みを防止すること等の効果を奏する。

更に、前記軸筒の押圧部と前記先部材の被押圧部の少なくとも一方に設けるテーパ面は、軸方向後方に向かって次第に大径になるよう形成されていれば、平面で形成してもよく、曲面で形成してもよく、階段状に形成されていてもよい。また、軸筒の押圧部と先部材の被押圧部は互いが当接した際に変形しないよう硬い樹脂や金属材料で形成することが好ましい。更に、軸筒の押圧部と前記先部材の被押圧部は、筆圧が掛かった際に滑りやすいよう、互いの当接部の表面粗さを低く形成したり、当接部に潤滑剤を塗布することが好ましい。

軸筒の押圧部及び先部材の被押圧部を構成する材料は、樹脂であれば硬質なＰＰ、ポリカーボネート、アクリル、ポリアセタール、ＡＢＳ、ＰＳ等から選択することができ、更に、潤滑性が向上するよう潤滑成分を材料に含有させてもよい。
また、軸筒の押圧部及び先部材の被押圧部を金属で形成する場合は、切削性から黄銅やアルミが好適に使用でき、潤滑性及び耐久性を向上させるため表面に潤滑性のある表面処理を施してもよい。潤滑性の表面処理としては、例えば無電解ニッケルメッキ、スズ−コバルトメッキ等のめっき処理、またはアルマイト等の表面処理から選択することができる。

尚、軸筒の押圧部と先部材の被押圧部とが当接する両表面の表面粗さ（平均表面粗さＲａ）は、押圧部が被押圧部と当接したままスムーズに移動するよう６．３μｍ以下が好ましく、１．６μｍ以下がより好ましい。
更に、前記潤滑剤としては、例えばシリコン、グリス、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、黒鉛、タルク等が好適に使用できる。

前記加圧機構は、ボールペンレフィルが後方へ移動することで当該加圧機構が作動して当該ボールペンレフィルの内部が加圧されれば、その形状は特に限定されることはない。
前記加圧機構は、例えば、シリンダーと当該シリンダーに対して前後動可能に装着したピストンと当該シリンダー内の加圧室とを備え、ボールペンレフィルの後部にシリンダーを装着し、更にシリンダーの後方からピストンを装着し、シリンダー内にボールペンレフィルの内部まで連通する加圧室を形成した構成でもよく、ボールペンレフィルの後部に内孔を有するピストンを装着し、ピストンの後方からシリンダーを当該ピストンに被せるように装着し、シリンダー内にボールペンレフィルの内部まで連通する加圧室を形成した構成でもよい。

尚、前記加圧機構は、前記ボールペンレフィルの後部内孔にシリンダーの前部、シリンダーの後端開口部内にピストンの前部をそれぞれ装着することが好ましく、この場合、シリンダー及びピストンの装着方向が一致して装着し易くなる効果を奏する。
また、シリンダーは後部に対して前部を縮径して形成し、シリンダーの縮径した前部をボールペンレフィルの後部内孔に装着するよう構成することが好ましい。この場合、筒状体に収納可能であればインキ収容筒をシリンダーの外径に影響されること無く太く形成できるようになるため、インキ収容筒の容量を増やすことができる。
更に、ボールペンレフィル内が無制限に加圧されるとボールペンチップの先端からのインキ流出量が多くなりすぎることから、シリンダーに対してピストンの前後への移動距離はストッパーを設けて制限することが好ましい。

また、シリンダーの内周面に形成された内方段部と前記ピストン外周面に形成された前段部との間には第ニの弾発部材を圧縮状態で配置するほうが好ましく、この場合、軸筒の押圧部と先部材の被押圧部の少なくとも一部とが常に当接するよう構成することで、ボールペンレフィルに筆圧が掛かった際にペン先ががたつくことを防止し、筆記動作と略同時にシリンダーの加圧室が加圧されるため筆記開始から濃い筆跡での筆記ができる。更に、筆圧が解除された際に加圧機構を加圧状態から非加圧状態に戻すことができ、筆記時に筆記面に微量の凹凸があっても第二の弾発部材が縮むことで振動を吸収できるようになるため筆記感が向上する効果を奏する。

尚、少なくとも非使用時は、前記第一の弾発部材の弾発力より前記第二の弾発部材の弾発力を大きく構成した方が、筆記時以外は前記加圧室が加圧されないため好ましく、更に、非使用時に加圧式筆記具本体の重量（自重）がペン先に掛かった状態（例えばペン立てにボールペンチップを下にして挿した状態）で保管しても、自重では加圧機構が作動してボールペンレフィル内のインキが漏れ出ないように、第ニの弾発部材の弾発力から第一の弾発部材の弾発力を引いた値が加圧式筆記具本体の重量（自重）より大きくなるよう構成することがより好ましい。

また、前記筆記具用インキ組成物の後端に加える圧力は、大気圧を１０００ｈＰａとした場合、１０００ｈＰａより高く、１５００ｈＰａ以下とすることで、安定したインキ消費量を得られやすく、且つ加圧した状態でのボールペンチップの前端部からのインキ漏れを抑制することができ好ましい。また、筆記具用インキ組成物の後端に加える圧力は、ペン先からのインキ漏れを抑制する効果がさらに高まるため １２００ｈＰａ以下とすることがより好ましい。
尚、前記筆記具用インキ組成物の後端に加える圧力は、加圧前と加圧後の圧縮空間の体積変化量を測定して計算によって測定することができる。この時、２０℃、大気圧を１０００ｈＰａとして計算を行う。

本発明に用いる筆記具用インキ組成物は、油性インキ、水性インキ、剪断減粘性インキなど、特に限定されるもののではないが、筆記状態であっても紙面から筆記先端が離脱した際（筆圧がかかっていない状態）では非加圧となるため、粘度の比較的低いインキに好適に用いることができ、加圧によるインキ流出量の増加、筆跡濃度の向上を得ることができるため、マイクロカプセル顔料を含有した熱変色性インキや非浸透面に筆記する筆記具に用いることが好ましい。

尚、非浸透面上への筆記は筆記面が極端に平滑であることが多く、筆端部のボール回転に向けた駆動力が生じ難い。そのため、筆記時に筆記具用インキ組成物の後端に加えられた加圧力によって、ボール受け座周辺に潤滑性良好なインキが充たされ回転抵抗を低減すること、更には、平滑な筆記面上に粘度を有したインキが移行することで回転環境が形成できる。

また、前記ボールペンレフィルの単位面積当たりのインキ消費量値が０．７〜１．５ｍｇ／ｃｍ^２とすることで、前記した筆跡濃度を得られやすい。さらに、インキ消費量値は０．７〜１．２ｍｇ／ｃｍ^２とすることが好ましい。尚、良好な筆跡を得るには、筆跡幅はボール径よりも小さくすることが重要であり、加圧状態での筆跡幅としては、ボール径の６５％〜９５％が好ましく、より好ましくは、７０％〜９０％である。

尚、筆跡幅は、前記筆記によって得られた筆跡をＩＳＯ１３６６０に準じて、筆跡幅（ｍｍ）は、反射率の６０％以下の領域の平均値を測定したもので、本願発明における筆跡幅は、パーソナル画質評価装置（QEA（Quality Engineering Associates）社製、ＰＩＡＳ−ＩＩ）によって求めることができる。尚、本発明においては、１５箇所測定し、その平均値によって求めたものである。

また、ボールペンチップとしては、金属製のパイプの先端近傍を外面より内方に押圧変形させたボール抱持部にボールを抱持してなるもの、或いは、金属材料をドリル等による切削加工により形成したボール抱持部にボールを抱持してなるもの、或いは、金属製のパイプや金属材料の切削加工により形成したチップに抱持するボールをコイルスプリングにより前方に付勢させたもの等を適用できる。

更に、前記ボールは、超硬合金、ステンレス鋼、ルビー、セラミック等からなるボールペンに用いることができる汎用のものが適用でき、直径０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲のものが好適に用いられる。特に、ボール径が０．５ｍｍ以下の小径のものでは、筆記距離に対するボールの回転数が多く、非浸透面に筆記し難くなることから、本発明がより好適に作用するので、ボール径が０．５ｍｍ以下のボールペンレフィルに使用することが最も効果的である。

前記ボールペンチップの形状も特に限定されるものではないが、チップ本体に、ボール抱持室の底壁の中央に形成したインキ流通孔と、該インキ流通孔から放射状に延びる複数本のインキ流通溝とを有しており、前記ボール抱持室の底壁に、略円弧面状のボール座を設け、前記ボール座にボール径０．５ｍｍ以下のボールを載置させ、ボールの一部をチップ先端縁より突出させて回転自在に抱持してなり、前記ボールペンチップ前端部の内壁に、略円弧面状のシール面を形成するとともに、ボールの縦方向のクリアランスが１５〜４０μｍとすることで、安定した筆跡と、ボール座の磨耗を抑制することができるので好ましい。

これは、前記ボール抱持室の底壁に、略円弧面状のボール座を設けることで、ボールとチップ本体の接触面積が増加するため、座の磨耗が抑制するためと考えられる。但し、ボール座を形成することで、ボール抱持室のボールを除く空間（体積）が減少するため、インキ消費量は減少する傾向となるが、本発明の加圧式筆記具においては、加圧力によってインキを多く吐出することが可能となる。特に、前記ボール座にφ０．５ｍｍ以下のボールを載置させたボールペンにおいては、ボール座の磨耗が顕著であるため、本発明の効果は顕著であり、ボールの縦方向のクリアランスが１５〜４０μｍ、好ましくは、２０〜３０μｍとすることで、安定した筆跡と、チップ先端からのインキ漏れを抑制することができる。

前記筆記具用インキ組成物を収容するインキ収容筒は、例えば、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等の熱可塑性樹脂からなる成形体や、金属材料が用いられ、インキの低蒸発性、生産性の面でポリプロピレンが好適に用いられる。また、加圧状態を維持するため、ＥＶＯＨなどのガスバリア性の材料を、単層や多層、他の材料に積層するなど適宜用いることができる。

更に、筆記具用インキ組成物の後端部にはインキ追従体（液栓）を配することもできる。前記インキ追従体としては、液状または固体のいずれを用いることもでき、前記液状のインキ追従体としては、ポリブテン、α−オレフィンオリゴマー、シリコーン油、精製鉱油等の不揮発性媒体が挙げられ、所望により前記媒体中にシリカ、珪酸アルミニウム、膨潤性雲母、脂肪酸アマイド等を添加することもできる。また、固体のインキ追従体としては樹脂成形物が挙げられる。前記液状及び固体のインキ追従体は併用することも可能である。

また、筆記具用水性インキ組成物は、染料または顔料のどちらを含有してもよいが、顔料を含有することが好ましい。顔料については、無機、有機、加工顔料などが挙げられるが、具体的にはカーボンブラック、アニリンブラック、群青、黄鉛、酸化チタン、酸化鉄、フタロシアニン系、アゾ系、キナクリドン系、キノフタロン系、スレン系、トリフェニルメタン系、ペリノン系、ペリレン系、ギオキサジン系、アルミニウム顔料、パール顔料、可逆熱変色性顔料、蛍光顔料、蓄光顔料、熱変色性顔料、補色顔料等が挙げられる。これらの顔料は、単独又は２種以上組み合わせて使用してもかまわない。含有量は、インキ組成物全量に対し、０．１〜２０．０質量％が好ましい。

更に必要に応じて、水に相溶性のある従来汎用の水溶性有機溶剤を用いることができる。具体的には、エタノール、プロパノール、ブタノール、グリセリン、ソルビトール、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、チオジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、スルフォラン、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が挙げられる。
尚、前記水溶性有機溶剤は一種又は二種以上を併用して用いることができ、２〜６０重量％、好ましくは５〜３５重量％の範囲で用いられる。

更にまた、紙面への定着性や粘性を付与、非浸透面上での筆跡定着性を向上させために水溶性樹脂や樹脂エマルジョンを添加することが好ましい。前記水溶性樹脂としては、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、スチレンマレイン酸共重合物、セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、デキストリン等が挙げられる。前記樹脂エマルジョンとして、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、ポリエステル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂等が挙げられる。前記水溶性樹脂や樹脂エマルジョンは一種又は二種以上を併用することができ、インキ組成中１〜３０重量％の範囲で用いられる。

その他、必要に応じて、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、酢酸ソーダ等の無機塩類、水溶性のアミン化合物等の有機塩基性化合物等のｐＨ調整剤、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾール、サポニン等の防錆剤、石炭酸、１、２−ベンズチアゾリン３−オンのナトリウム塩、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸カリウム、パラオキシ安息香酸プロピル、２，３，５，６−テトラクロロ−４−（メチルスルフォニル）ピリジン等の防腐剤或いは防黴剤、尿素、ノニオン系界面活性剤、ソルビット、マンニット、ショ糖、ぶどう糖、還元デンプン加水分解物、ピロリン酸ナトリウム等の湿潤剤、消泡剤、ノニオン系の界面活性剤を使用してもよい。

更に、アスコルビン酸類、エリソルビン酸類、α−トコフェロール、カテキン類、合成ポリフェノール、コウジ酸、アルキルヒドロキシルアミン、オキシム誘導体、α−グルコシルルチン、α−リポ酸、ホスホン酸塩、ホスフィン酸塩、亜硫酸塩、スルホキシル酸塩、亜ジチオン酸塩、チオ硫酸塩、二酸化チオ尿素等を添加して化学的に気泡を除去することもできる。

また、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンのオリゴマー、Ｎ−ビニル−２−ピペリドンのオリゴマー、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、Ｎ−シクロヘキシル−２−ピロリドン、ε−カプロラクタム、Ｎ−ビニル−ε−カプロラクタムのオリゴマー等の増粘抑制剤を添加することで、出没式等、常時、ペン先が露出する形態での機能を高めることもできる。

更に、潤滑剤を使用することができ、例えば、金属石鹸、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル、エチレンオキサイド付加型カチオン活性剤、リン酸エステル系活性剤、β−アラニン型界面活性剤、Ｎ−アシルアミノ酸、Ｎ−アシルメチルタウリン、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾールやその塩やオリゴマー、３−アミノ−５−メルカプト−１，２，４−トリアゾール、チオカルバミン酸塩、ジメチルジチオカルバミン酸塩、α−リポ酸、Ｎ−アシル−Ｌ−グルタミン酸とＬ−リジンとの縮合物やその塩等が用いられる。

本発明は、筆記圧でボールペンレフィルが後退することにより加圧室を加圧する加圧式筆記具において、筆記具を軸心に対して傾けて筆記した場合でも、ボールペンレフィルに掛かる軸心に対して直交する方向の力成分を軸心方向の力成分に変換することにより、加圧室が効率よく加圧される加圧式筆記具を提供できた。

本実施例の加圧式筆記具の縦断面図である。 図１の加圧式筆記具の前方領域の拡大縦断面図である。 図１の加圧式筆記具においてボールペンレフィルを軸筒の先端から前方へ突出させた状態の縦断面図である。 ボールペンレフィル３に筆圧が加えられてない場合の図３の加圧式筆記具の前方領域の拡大縦断面図である。 ボールペンレフィル３に筆圧が加えられている場合の図３の加圧式筆記具の前方領域の拡大縦断面図である。

次に図面を参照しながら、本発明の加圧式筆記具を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１
図１は、本実施例の加圧式筆記具の概略縦断面図であり、図２は図１の加圧式筆記具１の要部拡大図であり、図３は図１の加圧式筆記具１においてボールペンレフィル３を軸筒２の先端から前方へ突出させた状態の縦断面図であり、図４は、図３の加圧式筆記具１において、ボールペンレフィル３を紙面に当接させた状態の縦断面図であり、図５は図４においてボールペンレフィルに筆圧を掛けた状態を示す縦断面図である。

本実施例の加圧式筆記具１は、図１から図５に示すように、軸筒２と、軸筒２に支持され軸筒２内で傾動可能なボールペンレフィル３と、ボールペンレフィル３の後方に配置された加圧機構４と、加圧機構４の後方に配置され軸筒２の後部開口部２ａから後方に向かって突出するノック体５と、軸筒２の側面に回動可能に係止された可動式のクリップ６と、により構成してある。尚、軸筒２は、後軸７と後軸７の前方領域に固定（螺着）された前軸８とにより構成してある。

ボールペンレフィル３は、ＰＰ樹脂からなる透明のインキ収容筒９に、後述するインキ配合Ａ１で得た筆記具用インキ組成物１０及び当該筆記具用インキ組成物１０の後端にインキの消費に伴い追従するグリース状のインキ追従体１１を直接収容し、インキ収容筒９の前端開口部に、ボール（φ０．３８ｍｍ）を回転自在に抱持したボールペンチップ１２の後端部を圧入嵌合して得たものである。

前軸８（軸筒２）は、前端にボールペンレフィル３のボールペンチップ１２が突出可能な前端開口部８ａを形成してある。また、軸筒８の内方にはボールペンレフィル３の前方領域を囲うようにパイプ状に形成した先部材１３が配置してあり、先部材１３の段部１３ａとボールペンレフィル３の外段部３ａとの間に第１コイルスプリング１４（第一の弾発部材）を張架して、先部材１３に対してボールペンレフィル３を軸方向後方に弾発してある。

また、前軸８（軸筒２）には前方領域の内周面に張り出した押圧部８ｂを形成してあり、先部材１３の前端外周部には被押圧部１３ｂを形成してある。本実施例の被押圧部１３ｂは軸筒２の軸方向に対して３０°の角度を有する平面で形成されたテーパ面１３ｃとして構成してある。
尚、図４に示すように、ボールペンレフィル３が傾動する前において、押圧部８ｂと被押圧部１３ｂとが互いに当接している。そして、図５に示すように、ボールペンレフィル３が傾動する際に、押圧部８ｂが被押圧部１３ｂを軸筒２に対して軸方向後方に相対移動させるようになっている。

具体的には、前軸８は硬質なポリカーボネート樹脂を射出成形することで形成してあり、押圧部８ｂの表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を０．８μｍ以下に形成した。
また、先部材１３は黄銅を切削加工し、その表面を滑りやすくなるように、先部材１３の表面にスズ−コバルトメッキを施し、テーパ面１３ｃ表面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を０．６μｍ以下に形成した。
これにより、ボールペンレフィル３に筆圧が掛かった際、筆圧の軸方向と直交する成分により押圧部は大きく変形することはなく、被押圧部に当接したままスムーズに滑るものとなった。

加圧機構４は、ボールペンレフィル３の後方に軸筒２に対して前後動可能に配置した円筒状のシリンダー１５と、シリンダー１５の後端開口部１５ａに挿入されシリンダー１５に対して前後に摺動可能に係着したピストン１６と、ピストン１６の側面に嵌着されたＯリング１７と、シリンダー１５とピストン１６の間に張架した第２コイルスプリング１８（第二の弾発部材）とで構成してある。

シリンダー１５ついて詳述すると、シリンダー１５は前後に貫通する段状に形成された内孔１５ｂを有しており、シリンダー１５の外周面には、内孔１５ｂまで貫通する空気孔１５ｃを形成してある。
また、シリンダー１５の内孔１５ｂには、シリンダー１５の内側部１５ｄとピストン１６の前端とＯリング１７とにより囲まれた加圧空間１９が形成され、加圧空間１９は空気孔１５ｃによりシリンダー１５の外部と通気される。

更に、シリンダー１５の前部１５ｅは後部外周部１５ｆより小径で形成してあり、前部１５ｅには外方へ向かって突出する装着部１５ｇが円周状に２箇所形成してある。また、ボールペンレフィル３の後端内周部３ｂはシリンダー１５の装着部１５ｇに着脱自在に装着してあるため、加圧空間１９はシリンダー１５の内孔１５ｂによりボールペンレフィル３の後部内孔３ｃまで連通してある。
尚、装着部１５ｇは、シリンダー１５にボールペンレフィル３を装着した際、シリンダー１５とボールペンレフィル３との間の気密が確保され、且つ、手で簡単に着脱可能になるよう外方への突出量（外径）を調整してある。
具体的には、シリンダー１５へのボールペンレフィル３の取り付け時に掛かる力は２．３ｋｇｆであり、ボールペンレフィルを３を手で引っ張るこことで簡単に取り外すことができた。

ピストン１６について詳述すると、ピストン１６は、後端部１６ａに設けた鍔部１６ｂがノック体５の前端５ａと当接しており、ピストン１６の前部１６ｃは後端部１６ａより小径に形成してある。

また、ピストン１６の側面には外方へ向かって突出する突起部１６ｄが軸心を挟んで対称に２箇所形成してある。そして、突起部１６ｄをシリンダー１５の後部外周部１５ｆに軸心に沿って延びるように形成した窓部１５ｈに、前後方向に摺動自在に嵌着してある。
更に、ピストン１６の前部１６ｃの側面には軸周方向に溝状の溝部１６ｅを形成してあり、溝部１６ｅには合成ゴムで形成したＯリング１７（密閉部材）を嵌着してある。このＯリング１７の外側部はシリンダー１５の内側部１５ｄに摺接しており、シリンダー１５の後端開口部１５ａをピストン１６とＯリング１７とで空気が漏れないように密閉してある。
尚、シリンダー１５が後退した際、シリンダー１５の後端にピストン１６の鍔部１６ｂが当接することで、シリンダー１５の後退を制限し、シリンダー１５内の加圧空間１９の圧縮量を規制してある。

第２コイルスプリング１８（第二の弾発部材）について詳述すると、第２コイルスプリング１８は、シリンダー１５の内方段部１５ｉとピストン１６の前段部１６ｆとの間に張架してあり、ピストン１６に対してシリンダー１５を前方に弾発してある。

尚、第２コイルスプリング１８（第二の弾発部材）の弾発力は、ボールペンレフィル３の出没状態、非出没状態に係らず第１コイルスプリング１４（第一の弾発部材）の弾発力より大きく設定してあり、非使用時にボールペンレフィル３のボールペンチップ１２の前端部１２ａに加圧式筆記具１の自重が掛かってもシリンダー１５が後方へ移動して加圧空間１９が加圧されないように、第２コイルスプリング１８の弾発力から第１コイルスプリング１４の弾発力を引いた値が加圧式筆記具１の自重より大きくなるよう設定してある。
具体的には、実施例の第１コイルスプリング１４（第一の弾発部材）の取り付け時の弾発力は２５０ｇｆであり、第２コイルスプリング１８（第ニの弾発部材）の取り付け時の弾発力は３２０ｇｆであり、加圧式筆記具１の自重は１５ｇで形成した。

尚、加圧空間１９は、シリンダー１５の前後への摺動によりＯリング１７の位置がシリンダー１５の空気孔１５ｃより前方にあるときは密閉状態となり、Ｏリング１７の位置が空気孔１５ｃより後方にあるときは、加圧空間１９とシリンダー外部とが空気孔１５ｃ により通気され非密閉状態となる。

また、クリップ６について詳述すると、クリップ６は、後軸７の後端部の外壁と、クリップ６の内壁間に第３コイルスプリング２０を配設することにより、クリップ６の先端部を、後軸７の外壁面側に常時弾発するよう付設してある。そして、クリップ６の後端部を押圧（図１の矢印Ｇ方向）することにより、クリップ６と後軸７との連結部Ｒを支点とし、クリップ６の先端内壁部を後軸７の外壁面から離間可能な可動式クリップとして構成してある。

また、本実施例の加圧式筆記具１は、ボールペンレフィル３の筆記先端であるボールペンチップ１２を前軸８の先端開口部８ａから出没させる出没機構２１を備えており、出没機構２１は、従来から知られているものである。
具体的には、図１の状態からノック体５を前軸８の先端開口部８ａ方向に押圧（図１の矢印Ｆ方向）すると、ノック体５の前端５ａに押されたピストン１６が前進する。その際、第２コイルスプリング１８（第一の弾発部材）の弾発力は、第１コイルスプリング１４（第一の弾発部材）の弾発力より大きく設定してあることから、第２コイルスプリング１８は圧縮されることなく加圧空間１９は非加圧状態のままシリンダー１５と共にボールペンレフィル３が第２コイルスプリング１８により前方に押圧されて前進し、ボールペンレフィル３のボールペンチップ１２が前軸８の先端開口部８ａから突出する。そして、ノック体５の外壁に形成した係止部５ｂが、後軸７の側面に配置したクリップ６の先端部の被係止部６ａに係止することで、ボールペンレフィル３のボールペンチップ１２を、前軸８の先端開口部８ａから突出した状態を維持させる図３の状態となる。
ここで、クリップ６の後端部を押圧（図３の矢印Ｇ方向）し、クリップの被係止部６ａに係止したノック体５の係止部５ｂの係止状態を解除すると、第１コイルスプリング１４の付勢力によって、ボールペンレフィル３、シリンダー１５、ピストン１６及びノック体５が後方に移動し、ボールペンチップ１２を前軸８の先端開口部８ａ内に没入させ、図１の状態に戻る。

次に、図４及び図５を用いて、本実施例の加圧式筆記具１の筆記動作について説明を行う。
筆記の際、軸筒２は、その軸方向に対して鋭角を成す（図４及び図５参照）ように把持されるのが一般的である。このため、ボールペンチップ１２の前端部１２ａには、軸筒２の軸方向に垂直な成分と当該軸方向の成分とを含む筆圧が加えられる。本実施例の加圧式筆記具１は、筆記時に図４の状態からボールペンチップ１２の前端部１２ａに筆圧が加えられると、筆圧の軸方向に垂直な成分と軸方向の成分とにより、シリンダー１５内の加圧空間１９が加圧され、それによりボールペンレフィル３内の筆記具用インキ組成物１０及びインキ追従体１１がボールペンチップ１２側に押圧されることで、ボールペンチップ１２の前端部１２ａからのインキ流出量が増加し、筆記時の筆記濃度が上がり、また、筆記時のかすれを防止することができる。

具体的には、図５に示すように、筆圧の軸方向の成分によってボールペンレフィル３の前方領域が傾動し、前軸８の押圧部８ｂによって先部材１３の被押圧部１３ｂは軸方向後方に押圧される。
この際、ノック体５の係止部５ｂがクリップ６の被係止部６ａに係止することでノック体５の後方への移動を阻止していることから、ノック体５及びノック体５に当接しているピストン１６の後方への移動が阻止される。そして、先部材１３の後端部１３ｄはボールペンレフィル３の第２段部３ｄに当接しているため、第２コイルスプリング１８の弾発力に抗して、ボールペンリフィル３及びボールペンレフィル３が装着されたシリンダー１５が軸筒２に対して後方に相対移動される。
これと同時に、筆圧の軸方向の成分によって、ボールペンレフィル３が軸筒２に対して軸方向後方に押圧される。これにより、第２コイルスプリング１８の弾発力に抗して、ボールペンリフィル３及びボールペンレフィルが装着されたシリンダー１５が軸筒２に対して軸方向後方に相対移動される。すなわち、シリンダー１５の後退量が一層増加する。

つまり、筆記時にボールペンレフィル３に筆圧が加えられると、筆圧の軸方向に垂直な成分と軸方向の成分とにより、先ず、第２コイルスプリング１８が圧縮し、シリンダー１５が後方へ移動する。そして、シリンダー１５の空気孔１５ｃがＯリング１７の位置より後方へ移動し、シリンダー１５の内側部１５ｄにＯリング１７が圧接して加圧空間１９を密閉する。更に、シリンダー１５が後方へ移動すると、第２コイルスプリング１８を更に圧縮させ、ボールペンレフィル３の後部内孔３ｃ及び加圧空間１９を圧縮させ、ボールペンレフィル３内の筆記用インキ組成物１０の後方に配設したインキ追従体１１の後端に圧力が加えられた状態となる。

また、筆圧を解除（非筆記時）すると、第２コイルスプリング１８の弾発力により、シリンダー１５及びボールペンレフィル３が軸方向前方（元の位置）に押し戻される。その際、シリンダー１５の空気孔１５ｃの位置がＯリング１７まで達すると、空気孔１５ｃが開放されて加圧空間１９及びボールペンレフィル３の後部内孔３ｃの密閉を解除して、大気圧と同圧になり、図４の状態に戻る。尚、本実施例では、筆記時において、筆記具用インキ組成物１０の後端にインキ追従体１１を介して加えた最大圧力は１１００ｈＰａであった。

尚、インキ配合Ａ１は、色材として顔料であるピグメントブラック７、溶剤として水と、顔料分散機能と筆跡定着性能を兼備した水溶性樹脂としてアクリル系樹脂（商品名ＨＰＤ−９６ ジョンソンポリマー株式会社製）を採用し、各成分を所定量正確に秤量し、ボールミルで顔料を均一に分散させた顔料分散体を得た。次いで、ｐＨ調整剤であるトリエタノールアミン、防錆潤滑剤として燐酸エステル界面活性剤である商品名プライサーフＡ−２０８Ｓ（第一工業製薬株式会社製）、筆跡の定着性向上剤としてアルリルエマルジョンである商品名ジョンクリル７００１（ジョンソンポリマー株式会社製）、非浸透面上への濡れ性向上剤として水溶性変性シリコーンオイルである商品名ＫＦ−６１８（信越化学工業株式会社）、防菌剤として１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンを所定量正確に秤量し、ディスパー撹拌機にて５０℃の攪拌温度で１時間加温撹拌した後、液温が３０℃になるまで徐々に冷却した。更に、その均一混合液体をディスパーで撹拌しながら、２０℃の蒸気圧が４．３ｋＰａであるイソプロピルアルコールを所定量徐々に添加して３０℃の温度で２０分間撹拌することにより筆跡、外観共に黒色の水性ボールペン用インキを得た。尚、商品名ＨＰＤ−９６、ジョンクリル７００１については、それぞれの有効固形分量を勘案してインキ設計した。また、２０℃でのインキ粘度を５ｍＰａ・ｓとした。

また、インキ粘度は、トキメック製 Ｂ８Ｍ型粘度計を用い、ＢＬローターの回転速度１２ｒｐｍにおける粘度を２０℃の環境下で測定した。

尚、本実施例は、便宜上、後端ノック操作により、ボールペンレフィル３の筆記先端であるボールペンチップ１２を前軸８（軸筒２）の前端開口部８ａから出没させる機構の加圧式筆記具を例示しているが、ノック式、キャップ式、スライド式、回転式等、特に限定されるものではない。また、少なくとも１本のボールペンレフィルが軸筒内に収容される構成であればよく、例えば、複数本のボールペンレフィルが軸筒内に収容される構成であってもよい。

よって、本実施例では、筆圧が掛かった時のみ筆記具用インキ組成物１０に加圧が掛かるように構成してあるため、ボールペンチップ１２を前軸２の先端開口部８ａより突出させた状態のまま放置しても、インキ収容筒９内の筆記具用インキ組成物１０が漏れ出すことはない。
また、軸筒２を筆記面に対して斜めに把持して筆記しても、筆圧の軸方向に垂直な成分と軸方向の成分とによりボールペンレフィル３内の筆記具用インキ組成物１０を効率よく加圧することができ、単位時間当たりのインキ流出量を増大させ、筆記時の筆記濃度を濃くさせ、筆記時のかすれを防止することができた。
更に、軸筒の押圧部と先部材の被押圧部の少なくとも一部とが常に当接するよう構成することで、ボールペンレフィル３に筆圧が掛かった際に筆記先端ががたつくことを防止し、筆記角度にかかわらず筆記動作と略同時にシリンダーの加圧室が加圧されるため筆記開始から濃い筆跡での筆記ができるものとなった。
また、本発明は筆記時のみ加圧する方式とすることにより、本来筆記し難い非浸透面への筆記を確実にできるものとなった。

本発明の加圧式筆記具は、インキ色、単式、複式など加圧式筆記具として広く利用可能である。

１…加圧式筆記具、
２…軸筒、２ａ…後部開口部、
３…ボールペンレフィル、３ａ…外段部、３ｂ…内周部、３ｃ…後部内孔、
３ｄ…第２段部、
４…加圧機構、
５…ノック体、５ａ…前端、５ｂ…係止部、
６…クリップ、６ａ…被係止部、
７…後軸、
８…前軸、８ａ…前端開口部、８ｂ…押圧部、
９…インキ収容筒、
１０…筆記具用インキ組成物、
１１…インキ追従体、
１２…ボールペンチップ、１２ａ…前端部、
１３…先部材、１３ａ…段部、１３ｂ…被押圧部、１３ｃ…テーパ面、１３ｄ…後端部、
１４…第１コイルスプリング（第一の弾発部材）、
１５…シリンダー、１５ａ…後部開口部、１５ｂ…内孔、１５ｃ…空気孔、
１５ｄ…内側部、１５ｅ…前部、１５ｆ…後部外周部、１５ｇ…装着部、
１５ｈ…窓部、１５ｉ…内方段部、
１６…ピストン、１６ａ…後端部、１６ｂ…鍔部、１６ｃ…前部、１６ｄ…突起部、
１６ｅ…溝部、１６ｆ…前段部、
１７…Ｏリング、
１８…第２コイルスプリング（第二の弾発部材）、
１９…加圧空間、
２０…第３コイルスプリング、
２１…出没機構、
Ａ１…インキ配合、
Ｒ…連結部。

Claims (4)

1. 軸筒内に、筆記具用インキ組成物を充填したインキ収容筒と、該インキ収容筒の前方部にボールペンチップと、を具備したボールペンレフィルを収容してなり、
   前記ボールペンチップの前端部が前記軸筒の先端開口部から突出した状態で当該ボールペンチップを後退させることで、前記軸筒内に設けた加圧機構により前記筆記具用インキ組成物の後端に圧力を加える加圧式筆記具であって、
   前記ボールペンレフィルは、前方領域が前記軸筒内において撓み変形可能または傾動可能なように後方領域が当該軸筒内に支持されており、
   前記ボールペンレフィルの前方領域を覆うように配置された先部材と、当該先部材に形成された段部と当該ボールペンレフィルの外周面に形成された外段部との間に圧縮状態で配置された第一の弾発部材と、を備え、
   前記先部材は外周面に被押圧部を有しており、
   前記軸筒は前方領域の内周面に押圧部を有しており、
   前記押圧部と前記被押圧部の少なくとも一方は、軸方向後方に向かって次第に大径となるテーパ面であり、
   前記ボールペンレフィルの前方領域が撓み変形または傾動した際には、前記軸筒の押圧部が前記先部材の被押圧部を当該軸筒に対して軸方向後方に相対移動させ、前記先部材により前記ボールペンレフィルが後退することで、前記加圧機構が作動して前記筆記具用インキ組成物の後端に圧力を加えることを特徴とした加圧式筆記具である。
2. 前記加圧機構は、前記ボールペンレフィルの後方に内外を連通する空気孔を有するシリンダーと、前記シリンダーの後方に当該シリンダーに対し前後動可能に配設したピストンと、前記シリンダーの内部に前記ボールペンレフィルの後部内孔と前記ピストンとの間を連通する加圧室と、を備え、
   前記ボールペンレフィルの後部内孔に前記シリンダーにおける縮径された前部、該シリンダーの後端開口部に前記ピストンの前部がそれぞれ装着され、
   前記ボールペンレフィルが後退した際、前記加圧室が加圧されることを特徴とした請求項１に記載の加圧式筆記具である。
3. 前記シリンダーの内周面に形成された内方段部と前記ピストン外周面に形成された前段部との間に圧縮状態で配置された第二の弾発部材により当該ピストンに対して当該シリンダーを前方に弾発することで、前記シリンダーにより前記ボールペンレフィルを介して前記先部材が前方へ押圧され、前記押圧部と前記被押圧部の少なくとも一部とが常に当接状態にあるよう構成したことを特徴とする請求項２に記載の加圧式筆記具。
4. 前記筆記具用インキ組成物の後端に加える圧力は、大気圧を１０００ｈＰａとした場合、１０００ｈＰａより高く、１５００ｈＰａ以下としたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の加圧式筆記具。

Images