JP2018176636A - ボールペン - Google Patents

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直樹 太田
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Abstract

【課題】筆記部材としてのボールを回転自在に抱持すると共に、そのボールをコイルスプリングによって前方付勢したボールペンを提供する。【解決手段】筆記部材としてインキ粘度V(mPa・s)が1000(mPa・s)≦V≦7000(mPa・s)のインキを紙面等に塗布するためのボール2を先端から一部突出させて回転自在に抱持するボールホルダー1を有し、ボールの直径D(mm)に対して、ボールの前後移動量Y(mm)を0.01≦Y/D≦0.1とし、ボールの後方にボールを前方に付勢する荷重F(g)を3(g)≦F≦50(g)としたコイルスプリング3を設けたボールペンチップをペン先としたボールペンにおいて、ボールホルダーの内面前方に形成され、ボールの前方への移動を規制するボールの曲面を転写させた先端カシメ部内周面13の転写面14の幅X(mm)を0.18≦X/D≦0.3としたことを特徴としたボールペン。【選択図】図2

Description

本発明は、筆記部材としてのボールを回転自在に抱持すると共に、そのボールをコイルスプリングによって前方付勢したボールペンに関する。
特許文献1(国際公開番号WO98/30401)には、インク収容管内部にインクを保蔵し、その前部には先端から筆記部となるボールを回転可能に突出させた状態でホルダーの先端部カシメによって抜け止めされたペン先において、ペン先内部にはボールを80g以下の荷重で常に軸方向前方に押圧するスプリング等弾性体を有し、遊嵌された筆記ボール径φAのボールは軸縦方向に移動可能である縦ガタの距離と、先端部カシメ角度とカシメ巾、カシメ内径部には筆記ボールの半径Rとほぼ同等のRを有しする周状のシール面の巾を規定することで、23℃での粘度が10cpから4000cpである水性インクを直接内蔵しても、ペン先のシール性を十分保つことができるボールペンの発明が記載されている。
国際公開番号WO98/30401
ボールペンを斜めに傾けて筆記すると、ペン先が被筆記面に斜めに当接するため、ボールは先端部カシメ内径部のシール面と接触しようとする力が働く。そして、筆記ボール径φAに対し、先端部カシメ内径部のシール面の幅IはφA×0.01<I<φA×0.15であるため、先端部カシメ内径部のシール面の幅Iが小さく、先端部カシメ内径部のシール面にボールが押し付けられた際の単位面積当たりに掛かる力が大きくなる。粘度の低いインキではインキの流動性が高いため、ボールから先端部カシメ内径部のシール面へかかる単位面積当たりの力が大きくなることによって、ボールと先端部カシメ内径部のシール面の間に介在するインキを押し退け、ボールとシール面が接触しやすくなるため、接触部分におけるシール面でのインキによる潤滑性が失われて書き味が低下する恐れがある。
また、紙繊維を巻き込んだ場合に、巻き込まれた紙繊維はボールに乗ってボールハウス内を移動し、筆跡として紙面に吐出されるインキと共に吐き出されるが、コイルスプリングで常時ボールを前方付勢するボールペンチップでは、このコイルスプリングに繊維が絡みインキ通路を塞いでインキ流通が阻害される。
さらに、濃い筆跡を得るために、インキの吐出流量を増やす目的でボールとボールホルダーの開口部との隙間を大きく開けようとして、ボールの縦ガタ(前後移動量)を大きくすると、ボールの存在する位置範囲が広くなるので、ボール座から外れた状態でのボールの位置が不安定になり易く、コイルスプリングによって前方付勢されていることからもボールの位置が安定しないため、ボール座および先端部カシメ内径部のシール面で潤滑皮膜が安定して形成されず、筆記感の低下に繋がる。
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、筆記部材としてインキ粘度V(mPa・s)が1000(mPa・s)≦V≦7000(mPa・s)のインキを紙面等に塗布するためのボールを先端から一部突出させて回転自在に抱持するボールホルダーを有し、前記ボールの直径D(mm)に対して、前記ボールの前後移動量Y(mm)を0.01≦Y/D≦0.1とし、前記ボールの後方にボールを前方に付勢する荷重F(g)を3(g)≦F≦50(g)としたコイルスプリングを設けたボールペンチップをペン先としたボールペンにおいて、前記ボールホルダーの内面前方に形成され、前記ボールの前方への移動を規制するボールの曲面を転写させた先端カシメ部内周面の転写面の幅X(mm)を0.18≦X/D≦0.3としたことを特徴としたボールペン。
本発明では、ボールペンを斜めに傾けて筆記した時に、ボールが筆圧とスプリングで押されてボールに筆記方向と反対向きに移動する力が働き、ボールと先端カシメ部内周面の転写面が接触するが、ボールと略同曲率の曲面で形成された先端カシメ部内周面の転写面の幅X(mm)を0.18≦X/D≦0.3とする事で、この先端カシメ部内周面が広い幅で形成されていることによって、ボールが先端カシメ部内周面の転写面に支えられるため、ボールの回転軸がブレずに安定したボールの回転を可能としている。
また、広い幅で形成した先端カシメ部内周面の転写面によって、ボールから先端カシメ部内周面の転写面へかかる単位面積当たりの力が分散されるため、ボールと先端カシメ部内周面の転写面の間に介在するインキを押し退けにくくなり、該部に潤滑被膜としてインキが介在し、維持することが出来るので、ボールと先端カシメ部内周面の転写面との直接的な接触を抑えることができ、筆記に際してのボールの回転が滑らかになり、筆記感が滑らかになる。
また、ボールペンを斜めに傾けて筆記した時に、筆圧とスプリングで押されてボールが筆記方向と反対向きの方向に寄せられる力が働いた際に、回転するボールの位置をスプリングによって広い幅で形成した先端カシメ部内周面の転写面に確実に押し付けられた状態を維持することができるため、小口よりボールペンチップ内に紙の繊維など異物が進入した場合、その繊維等の進入物は、ペン先の筆記移動方向に向かって回転するボールの表面に乗って内部に侵入しようとするが、スプリングによってボールが先端カシメ部内周面の転写面に押し付けられているので、その接触部分にてそれよりも深く進入物が進入することを抑制し、早期に繊維が排出されるようになし、更に、筆圧とスプリングで押されてボールに筆記方向と反対向きの力が働き、ボールと先端カシメ部内周面が接触する際に、先端カシメ部内周面の転写面の幅が広いと、その幅の分だけボールと先端カシメ部内周面の転写面の接触部までの距離が長くなるため、ボールと先端カシメ部内周面の転写面の接触部からインキを回収する小口までの距離が長くなるため、ボールと小口との隙間が十分大きくなり、紙面に転写されずにボールに残っているインキがボールホルダーの小口外面に這い上がる所謂ボテ現象を抑制することができる。
本発明のボールペンチップを示す縦断面図 図1のI部拡大断面図 図2のII−II´線断面矢視図 ボールペンチップの先端カシメ部内周面の転写面の説明図 本発明の油性ボールペンリフィルを示す縦断面図 本発明の油性ボールペンリフィルを内装した外装体図 図6のIII−III´線断面矢視図 図6のIV−IV´線断面矢視図
本発明のボールペンチップは、筆記部材としてのボールと、これを回転自在に抱持するボールホルダーとからなるものであり、ボールホルダーに形成された貫通孔がインキの通り道となり被筆記面にインキを付与するものである。
ボールホルダーの素材としてはステンレスや洋白、真鍮等の金属で形成されており、加工性を重視するために、切削性が高く、塑性変形性に富んだものが望ましい。ボールホルダーを微細精密加工するため、切削性を向上する目的で、せん断強度が小さい軟質金属である快削成分を含有しても良い。その快削成分として、ビスマスや鉛、テルル、イオウ、マンガン、セレン、リン等が挙げられる。
また、ボールの素材としては、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ス、ステンレス等の金属などが使用できる。
ボールホルダーに形成された貫通孔の前方にはボールが配置されているボール抱持室が形成され、ボールの後方には後方移動規制をなす複数の内方突出部が形成され、隣り合った内方突出部の間には放射状溝が形成され、中心部分には中心孔が形成されている。
ボール抱持室の前方にはボールホルダーの先端部分にカシメ加工を施して縮径させた先端カシメ部が形成されており、その先端カシメ部には先端開口部が形成されているため、ボールの一部が突出するようになっているが、その先端開口部はボールの直径よりも小径に形成されているため、ボールがボール抱持室から抜け出ることは無い。
前記先端カシメ部のボールが配置されている側の内周面には帯状にボールの曲率が転写された部分(転写面)が形成されている。先端カシメ部内周面の転写面は先端カシメ部を形成する前のボール抱持室を外側からカシメローラー等によって倒し込むカシメ加工時に先端カシメ部内周面を外側からボールに押し付けたり、先にカシメ加工によって先端カシメ部を形成してから、ピン等によりボールを後方から押し上げて先端カシメ部内周面に押し付けることによって形成することができる。
なお、先端カシメ部内周面の転写面の幅は、ボールと先端カシメ部とを押し付ける力の強さや先端カシメ部を形成する際の角度、カシメ加工前の先端開口部の外周部のテーパ角度や先端開口部の肉厚、ボール抱持室の内径によって適宜調整することができる。
本発明では、ボールの直径D(mm)に対する先端カシメ部内周面の転写面の幅X(mm)は0.18≦X/D≦0.3とするものである。
また、ボールの周囲には僅かに移動可能な隙間が形成されており、ボールがボール受け座に接した状態でのボールの先端の位置から、先端カシメ部内周面に当接した状態でのボールの先端までの距離をボールが軸方向に移動可能な距離(ボールの前後移動量)とし、ボールの前後移動量は、先端カシメ部内周面の転写面を形成する際のカシメ加工時のスプリングバック現象や、先端カシメ部内周面の転写面を形成した後に、ボールに先端方向から衝撃力を加える事で内方突出部を変形させる事で付与することができる。
本発明では、ボールの直径D(mm)に対するボールの前後移動量Y(mm)は0.01≦Y/D≦0.1とするものである。
ボールホルダーの貫通孔には、先端部のインキ乾燥や先端部からの漏れを防ぎ、筆記時にボールを先端カシメ部内周面の転写面に安定して押し付ける目的で、中心孔に挿通してボールを弾撥的に前方付勢するコイルスプリング等の押し部材が配置されている。
ボールを前方に付勢する荷重F(g)は3(g)≦F≦50(g)とするものである。
前記ボールペンチップは、直接、又は継手を介してインキ収容管と接続し、ボールペンリフィルとなる。
前記インキ収容管内に収容されるインキは有機溶剤を主媒体とする油性インキを使用することができ、その粘度V(mPa・s)は、測定温度25℃、剪断速度1000s−1時において、1000(mPa・s)≦V≦7000(mPa・s)とするものである。
インキの粘度測定は、Physica MCR302(Anton Paarジャパン社製)で、測定温度25℃、ローター CP20−1を用いて測定した。
本発明のボールペンに使用する油性インキにて、使用する着色剤としては従来ボールペン用油性インキに使用されるものなら特に限定なく使用でき、油溶性染料、顔料などを用いることができる。
油溶性染料の具体例としては、例えば、C.I.Solvent Red 49、同109、Aizen Erythrosine(C.I.Acid Red 51、保土谷化学工業(株)製)、Kayaku Acid Rhodamine FB(C.I.Acid Red 52、日本化薬(株)製)、Aizen Eosine GH(C.I.Acid Red 87、保土谷化学工業(株)製)、Aizen Acid Floxine PB(C.I.Acid Red 92、保土谷化学工業(株)製)、Floxine PB Conc.(C.I.Acid Red 92、癸巳化成(株)製)、Rose Bengal(C.I.Acid Red 94、癸巳化成(株)製)、VALIFAST Red 1308(Basic Red 1 と Acid Yellow 23の混合物、オリヱント化学工業(株)製)、VALIFAST Red 1320(Basic Red 1 と アゾ化合物の混合物、オリエント化学工業(株)製)、Spilon Red C−GH(C.I.Basic Red 1:1と酸性物質との混合物、保土谷化学工業(株)製)、Spilon Red C−BH(C.I.Basic Violet 1 と酸性物質との混合物、保土谷化学工業(株)製)などのキサンテン系染料、C.I.Solvent Violet 8、C.I.Solvent Blue 2、同73、C.I.Basic Blue 7、Acid Violet 6BN(C.I.Acid Violet 15)、Patent Pure Blue VX(C.I.Acid Blue 1、住友三国化学工業(株)製)、Water Blue #106(C.I.Acid Blue 1)、Patent Blue AF(C.I.Acid Blue 7、BASFジャパン(株)製)、Water Blue #9(C.I.Acid Blue 9)、ダイワ青色1号(C.I.Acid Blue 9)、Supranol Blue B(C.I.Acid Blue 15、Farbenfabriken Bayer、独国)、Orient Solble Blue OBC(C.I.Acid Blue 22、オリヱント化学工業(株)製)、Sumitomo Brilliant Indocyanine 6B h/c(C.I.Acid Blue 83、住友三国化学工業(株)製)、サンドランシアニンN−6B350%(C.I.Acid Blue 90)、Water Blue #115(C.I.Acid Blue 90)、Orient Soluble Blue OBB(C.I.Acid Blue 93、オリヱント化学工業(株)製)、Sumitomo Brilliant Blue 5G(C.I.Acid Blue 103、住友三国化学工業(株)製)、Daiwa Guinea Green B(C.I.Acid Green 3、大和染料製造(株)製)、Acid Brilliant Milling Green B(C.I.Acid Green 9、保土谷化学工業(株)製)、Daiwa Green #70(C.I.Acid Green 16)、Aizen Diamond Green GH(C.I.Basic Green 1、保土谷化学工業(株)製)、Aizen Malachite Green(C.I.Basic Green 4、保土谷化学工業(株)製)、VALIFAST Violet 1701(Acid Yellow 42 と Basic Violet 1の混合物、オリヱント化学工業(株)製)、VALIFAST VIOLET 1731(Acid Violet 17(トリアリールメタン系酸性染料)とメチン系塩基性染料のオニウム塩、オリヱント化学工業(株)製)、OIL BLUE 613(C.I.Solvent Blue 5(トリアリ−ルメタン染料)とロジン変性樹脂の混合物、オリヱント化学工業(株)製)、VALIFAST Blue 1613(Basic Blue 7 と樹脂の混合物、オリヱント化学工業(株)製)、VALIFAST BLUE 1631(Basic Blue 7(トリアリ−ルメタン染料)と無色酸根のオニウム塩、オリヱント化学工業(株)製)、Spilon Blue C−RH(保土谷化学工業(株)製)、Spilon Violet C−RH(C.I.Basic Violet 1 と酸性物質の混合物、保土谷化学工業(株)製)などのトリアリールメタン系染料、Spilon Yellow C−GNH(保土谷化学工業(株)製)などのインドリノン系染料、C.I.Solvent Blue 25、同55、Daivogen Turquoise Blue S(C.I.Direct Blue 86、大日本インキ化学工業(株)製)、Water Blue #3(C.I.Direct Blue 86)、Kayarus Turwuoise Blue GL(C.I.Direct Blue 86、日本化薬(株)製)、Solar Turquoise Blue FBL(C.I.Direct Blue 199、サンド(株)製)、VALIFAST BLUE 1605(C.I.Solvent Blue 38(銅フタロシアニン染料)、オリヱント化学工業(株)製)などのフタロシアニン系染料、C.I.Solvent Yellow 2、同6、同14、同15、同16、同19、同21、同56、同62、同79、同82、C.I.Solvent Orange 1、同2、同5、同6、同45、同62、C.I.Solvent Red 1、同3、同8、同23、同24、同25、同27、同30、同83、同84、同100、同109、同121、C.I.Solvent Violet 21、C.I.Solvent Brown 3、同5、同37、C.I.Solvent Black 3、同22、同23、同123、Japanol Fast Black D conc.(C.I.Direct Black 17、住友化学工業(株)製)、Water Black 100L(C.I.Direct Black 19)、Water Black L−200(C.I.Direct Black 19)、Direct Fast Black B(C.I.Direct Black 22、保土谷化学工業(株)製)、Direct Fast Black AB(C.I.Direct Black 32、住友化学工業(株)製)、Direct Deep Black EX(C.I.Direct Black 38、住友化学工業(株)製)、Direct Fast Black Conc.(C.I.Direct Black 51、保土谷化学工業(株)製)、Kayarus Supra Grey VGN(C.I.Direct Black 71、日本化薬(株)製)、Direct Fast Yellow 5GL(C.I.Direct Yellow 26、保土谷化学工業(株)製)、Aizen Primura Yellow GCLH(C.I.Direct Yellow 44、保土谷化学工業(株)製)、Direct Fast Yellow R(C.I.Direct Yellow 50、住友化学工業(株)製)、Aizen Direct Fast Red FH(C.I.Direct Red 1、保土谷化学工業(株)製)、Nippon Fast Scarlet GSX(C.I.Direct Red 4、住友化学工業(株)製)、Direct Fast Scarlet BS(C.I.Direct Red 23、保土谷化学工業(株)製)、Aizen Direct Rhoduline Red BH(C.I.Direct Red 31、保土谷化学工業(株)製)、Direct Scarlet B(C.I.Direct Red 37、日本化薬(株)製)、Kayaku Direct Scarlet 3B(C.I.Direct Red 39、日本化薬(株)製)、Aizen Primula Pink 2BLH(C.I.Direct Red 75、保土谷化学工業(株)製)、Sumilight Red F3B(C.I.Direct Red 80、住友化学工業(株)製)、Aizen Primula Red 4BH(C.I.Direct Red 81、保土谷化学工業(株)製)、Kayarus Supra Rubine BL(C.I.Direct Red 83、日本化薬(株)製)、Kayarus Light Red F5G(C.I.Direct Red 225、日本化薬(株)製)、Kayarus Light Red F5B(C.I.Direct Red 226、日本化薬(株)製)、Kayarus Light Rose FR(C.I.Direct Red 227、日本化薬(株)製)、Direct Sky Blue 6B(C.I.Direct Blue 1、住友化学工業(株)製)、Direct Sky Blue 5B(C.I.Direct Blue 15、保土谷化学工業(株)製)、Sumilight Supra Blue BRR conc.(C.I.Direct Blue 71、住友化学工業(株)製)、Acid Blue Black 10B(C.I.Acid Black 1)、Suminol Milling Black 8BX(C.I.Acid Black 24、住友化学工業(株)製)、Kayanol Milling Black VLG(C.I.Acid Black 26、日本化薬(株)製)、Suminol Fast Black BR conc.(C.I.Acid Black 31、住友化学工業(株)製)、Mitsui Nylon Black GL(C.I.Acid Black 52、三井BASF(株)製)、Aizen Opal Black WH extra conc.(C.I.Acid Black 52、保土谷化学工業(株)製)、Sumilan Black WA(C.I.Acid Black 52、住友化学工業(株)製)、Lanyl Black BG,extra conc.(C.I.Acid Black 107、三菱化成工業(株)製)、Kayanol Milling Black TLB(C.I.Acid Black 109、日本化薬(株)製)、Suminol Milling Black B(C.I.Acid Black 109、住友化学工業(株))、Kayanol Milling Black TLR(C.I.Acid Black 110、日本化薬(株)製)、Aizen Opal Black new conc.(C.I.Acid Black 119、保土谷化学工業(株)製)、Kayacyl Yellow GG(C.I.Acid Yellow 17、日本化薬(株)製)、Xylene Light Yellow 2G 140%(C.I.Acid Yellow 17、三菱化成工業(株)製)、Suminol Leveling Yellow NR(C.I.Acid Yellow 19、住友化学工業(株)製)、Daiwa Tartrazine(C.I.Acid Yellow 23、大和染料製造(株)製)、Kayaku Tartrazine(C.I.Acid Yellow 23、日本化薬(株)製)、Suminol Fast Yellow R conc.(C.I.Acid Yellow 25、住友化学工業(株)製)、Diacid Light Yellow 2GP(C.I.Acid Yellow 29、三菱化成工業(株)製)、Suminol Milling Yellow O(C.I.Acid Yellow 38、住友化学工業(株)製)、Suminol Milling Yellow MR(C.I.Acid Yellow 42、住友化学工業(株)製)、Water Yellow #6(C.I.Acid Yellow 42)、Kay
anol Yellow NFG(C.I.Acid Yellow49、日本化薬(株)製)、Suminol Milling Yellow 3G(C.I.Acid Yellow 72、住友化学工業(株)製)、Suminol Fast Yellow G(C.I.Acid Yellow 61、住友化学工業(株)製)、Suminol Milling Yellow G(C.I.Acid Yellow 78、住友化学工業(株)製)、Kayanol Yellow N5G(C.I.Acid Yellow 110、日本化薬(株)製)、Suminol Milling Yellow 4G(C.I.Acid Yellow 141、住友化学工業(株)製)、Kayanol Fast Yellow NG(C.I.Acid Yellow 135、日本化薬(株)製)、Kayanol Milling Yellow 5GW(C.I.Acid Yellow 127、日本化薬(株)製)、Kayanol Milling Yellow 6GW(C.I.Acid Yellow 142、日本化薬(株)製)、Sumitomo Fast Scarlet A(C.I.Acid Red 8、住友化学工業(株)製)、Kayaku Silk Scarlet(C.I.Acid Red 9、日本化薬(株)製)、Solar Rubine extra(C.I.Acid Red 14、住友化学工業(株)製)、Daiwa New Cocine(C.I.Acid Red 18、大和染料製造(株)製)、Aizen Ponceau RH(C.I.Acid Red 26、保土谷化学工業(株)製)、Daiwa Amaranth(C.I.Acid Red 27、大和染料製造(株)製)、Suminol Leveling Brilliant Red S3B(C.I.Acid Red 35、住友化学工業(株)製)、Kayacyl Rubinol 3GS(C.I.Acid Red 37、日本化薬(株)製)、Suminol Leveling Rubinol 3GP(C.I.Acid Red 57、住友化学工業(株)製)、Kayanol Milling Scarlet FGW(C.I.Acid Red 111、日本化薬(株)製)、Kayanol Milling Rubine 3BW(C.I.Acid Red 129、日本化薬(株)製)、Suminol Milling Brilliant Red 3BN conc.(C.I.Acid Red 131、住友化学工業(株)製)、Suminol Milling Brilliant Red BS(C.I.Acid Red 138、住友化学工業(株)製)、Aizen Opal Pink BH(C.I.Acid Red 186、保土谷化学工業(株)製)、Suminol Milling Brilliant Red B conc.(C.I.Acid Red 249、住友化学工業(株)製)、Kayaku Acid Brilliant Red 3BL(C.I.Acid Red 254、日本化薬(株)製)、Kayaku Acidd Brilliant Red BL(C.I.Acid Red 265、日本化薬(株)製)、Supronol Brilliant Red GW(C.I.Acid Red 276、Farbenfabriken Bayer A.G.,Leverkusen)、Kayanol Milling Cyanine 5R(C.I.Acid Blue 113、日本化薬(株)製)、Aizen Opal Blue 2GLH(C.I.Acid Blue 158、保土谷化学工業(株)製)、Aizn Cathilon Blue NBLH(C.I.Basic Blue 66、保土谷化学工業(株)製)、Bismarck Brown G conc.(C.I.Basic Brown 1、住友化学工業(株)製)、VALIFAST Yellow 1109(Acid Yellow 42)、VALIFAST Yellow 3150(Azo Chromium Complex Solvent Yellow 79)、VALIFAST Yellow 3170(Azo Cobalt Complex Solvent Yellow 151)、VALIFAST Black 3804(Azo Chromium Complex Solvent Black 34 + Amine)、VALIFAST Orange 2210(Azo Chromium Complex)、VALIFAST Red 1308(Basic Red 1 と Acid Yellow 23の混合物)、VALIFAST Red 1320(Basic Red 1 とアゾ化合物の混合物)、VALIFAST YELLOW 1171(C.I. Acid Yellow 42誘導体)、VALIFAST YELLOW 1108、VALIFAST BLACK 1807(Acid Black 52)、同3804(Solvent Black 34 とアミンの混合物)、同3810(Solvent Black 29)、同3820(Solvent Black 27)、同3830(Solvent Black27)、同3840(Solvent Black 27)、同3866(Solvent Black 29)、同3870(Solvent Black 29)(以上、オリヱント化学工業(株)製)などのアゾ系染料、Spilon Yellow C−2GH(保土谷化学工業(株)製)、C.I.Solvent Yellow 33、Diacid Alizarine Rubinol F3G 200%(C.I.Acid Red 82、三菱化成工業(株)製)、Suminol Leveling Sky Blue R extra conc.(C.I.Acid Blue 62、住友化学工業(株)製)などのメチン系染料などが挙げられる。インキの発色や、pHが変化したりした場合のインキの経時安定性が良いことから、トリアリールメタン系染料、フタロシアニン系染料、キサンテン系染料、インドリノン系染料、アゾ系染料、メチン系染料が好ましく用いられる。
また、トリアリールメタン系染料、フタロシアニン系染料、キサンテン系染料、インドリノン系染料、アゾ系染料、メチン系染料以外油溶性染料の具体例としては、Orient Nigrosine BR(C.I.Acid Black 2、オリヱント化学工業(株)製)、C.I.Solvent Black 5、同7、Nigrosine Base ER(C.I.Solvent Black 7、オリヱント化学工業(株)製)、Nigrosine Base EX(C.I.Solvent Black 7、オリヱント化学工業(株)製)、Nigrosine Base EX−BP(C.I.Solvent Black 7)などのニグロシン系染料、C.I.Disperse Red 9、C.I.Solvent Violet 13、同14、C.I.Disperse Violet 1、C.I.Solvent Blue 11、同12、同36、C.I.Solvent Green 3、Kayarus Supra Blue FF2GL(C.I.Direct Blue 106、日本化薬(株)製)、Kayaku Acid Brilliant Flavine FF(C.I.Acid Yellow 7、日本化薬(株)製)、Auminol Leveling Blue 4GL(C.I.Acid Blue 23、三井化学(株)製)、Mitsui Nylon Fast Blue G(C.I.Acid Blue 25、三井化学(株)製)、Kayacyl Blue AGG(C.I.Acid Blue 40、日本化薬(株)製)、Kayacyl Blue BR(C.I.Acid Blue 41、日本化薬(株)製)、Mitsui Alizarine Saphirol SE(C.I.Acid Blue 43、三井化学(株)製)、Mitsui Nylon Fast Sky Blue B(C.I.Acid Blue 78、三井化学(株)製)、Kayanol Milling Ultra Sky SE(C.I.Acid Blue 112、日本化薬(株)製)、Kayanol Cyanine Green G(C.I.Acid Green 25、日本化薬(株)製)、Suminol Milling Green G(C.I.Acid Green 27、住友化学工業(株)製)などが挙げられる。
これらの油溶性染料は、単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。これらの油溶性染料は、顔料とも自由に併用可能である。これらの油溶性染料の添加量は、インキ組成物全量に対し1.0重量%以上40.0重量%以下が好ましく用いられる。これらの油溶性染料の添加量がインキ組成物全量に対し1.0重量%より少ないと発色の鮮明さがでない。これらの油溶性染料の添加量がインキ組成物全量に対し40.0重量%を越えるとインキ組成物中の固形分の増加により書き味が重くなる不具合を生じやすくなる。この為、これらの油溶性染料の添加量がインキ組成物全量に対し5.0重量%以上30重量%以下がより好ましく、10.0重量%以上25.0重量%以下が最も好ましい。
顔料としては、アゾ系顔料、アゾレーキ系顔料、縮合アゾ系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、イソインドリン系顔料、アントラキノン系顔料、ジオキサジン系顔料、インジゴ系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、ペリノン、ペリレン系顔料、ニトロソ系顔料、ニトロ系顔料、塩基性染料系顔料、酸性染料系顔料、建て染め染料系顔料、媒染染料系顔料、及び天然染料系顔料などの有機顔料、黄土、バリウム黄、群青、紺青、カドミウムレッド、硫酸バリウム、酸化チタン、弁柄、鉄黒、カーボンブラックなどの無機顔料、アルミニウム粉、金粉、銀粉、銅粉、錫粉、真鍮粉などの金属粉顔料、蛍光顔料、雲母系顔料などを用いることができる。
顔料の具体例としては、Pigment Black 6、同7などのカーボンブラック、Pigment Blue 27、同9、Pigment Violet 15、Pigment Red 259などの金属錯塩系顔料、Pigment White 6、Pigment Yellow 42、Pigment Black 11、Pigment Red 101などの金属酸化物系顔料、Pigment Yellow 53、Pigment Brown 24などの複合酸化物系顔料、Pigment White 21、同22、同27、同28、同19、同24、カオリンクレー、焼成クレー、タルク、ベントナイト、マイカ、白雲母、金雲母、ネフェリンシナイトなどの体質顔料、アルミニウムペースト、アルミニウムフレークパウダー、ブロンズ粉などの金属粉系顔料、Pigment White 1、同14、二酸化チタン、被覆雲母などの真珠光沢顔料、などの無機顔料、Pigment Red 81、同81:1、同81:2、同81:3、同81:4、同82、同83、同84、同90、同90:1、同151、同169、同172、同173、同174、同191、Pigment Orange 39、Pigment Yellow 18、同100、同104、同115、同117、Pigment Blue 1、同1:2、同2、同3、同8、同9、同10、同11、同12、同14、同53、同62、同63、Pigment Viotel 1、同2、同2:2、同3、同3:1、同3:3、同4、同5、同5:1、同6:1、同7:1、同9、同12、同20、同26、同27、同39、Pigment Green 1、同2、同3、同4、同8、同9、同10、同12、同45、Pigment Brown 3などのレーキ系顔料、Pigment Red 1、同3、同21、同112、同114、同146、同170、同187、同150、同185、同38、同41、Pigment Orange 5、同38、同36、同16、同13、同34、Pigment Yellow 1、同3、同97、同167、同154、同12、同13、同14、同17、同55、同83、同81、同10、Pigment Brown 25などの不溶性アゾ顔料、Pigment Red 144、同166などの縮合アゾ顔料、Pigment Red 53、同53:1、同53:3、同50、同50:1、同49、同49:1、同49:2、同49:3、同57:1、同48:1、同48:2、同48:3、同48:4、同52:1、同63:1、同63:2、同58:2、同58:4、同51、同60:1、同64:1、Pigment Orange 17、同18、同19、Pigment Yellow 61、同62などのアゾレーキ系顔料、Pigment Blue 15、同15:1、同15:2、同15:3、同15:4、同15:5、同15:6、同16、同17:1、Pigment Green 7、同36、同37などのフタロシアニン系顔料、Pigment Red 122、同202、同206、同207、同209、Pigment Orange 48、Pigment Violet 19などのキナクリドン系顔料、Pigment Red 168、同177、Pigment Orange 51、Pigment Yellow 24、同108、Pigment Blue 60などのアントラキノン系顔料、Pigment Red 123、同149、同178、同179、同190、同224、Pigment Violet 29、Pigment Black 31、同32などのペリレン系顔料、Pigment Red 194、Pigment Orange 43などのペリノン系顔料、Pigment Red 88、同181、Pigment Brown 27、Pigment Blue 66、同63などのインジゴ系顔料、Pigment Violet 23、同37などのジオキサジン系顔料、Pigment Yellow 138などのキノフタロン系顔料、Pigment Orange 61、Pigment Yellow 109、同110、同173などのイソインドリノン系顔料、Pigment Red 260、Pigment Orange 66、同69、Pigment Yellow 139、同185などのイソインドリン系顔料、Pigment Yellow 150、Pigment Green 8、同10などのアゾ金属錯体顔料、Pigment Red 257、Pigment Orange 68、Pigment Yellow 129、同153、同65などのアゾメチン金属錯体顔料、Pigment Red 254、同255、同264、同270、同272、Pigment Orange 71、同73などのジケトピロロピロール系顔料、Pigment Blue 18、同19、同56、同57、同61、同56:1、同61:1などのアルカリブルー顔料、Pigment Black 1などのアニリンブラック、Basic Yellow 40、Basic Red 1、Basic Violet 10、Acid Yellow 7、Acid Red 92、Acid Blue 9、Disperse Yellow 121、Disperse Blue 7、Direct Yellow 85、フルオロセントブライティングホワイテックスWS52、Solvent Yellow 44、Solvent Blue 5などが挙げられる。
中でも、青色顔料としては、フタロシアニン系顔料が特に鮮明な筆跡が得られる。溶剤中での結晶安定性や分散安定性からC.I.Pigment Blue 15:3やその顔料誘導体処理タイプまたはC.I.Pigment Blue 15:6が好適に使用できる。濃色の筆跡が得られる顔料としてはC.I.Pigment Blue 60が好ましく用いることができる。
赤色顔料としては、耐光性、耐溶剤性がよいことと、インキ組成物をリフィルに充填したときの外観色が鮮明な赤になることからジケトピロロピロール系のC.I.Pigment Red 254、同255、同264が特に好適に使用できる。耐溶剤性が良く濃色の筆跡が得られる顔料としてはC.I.Pigment Red 170が好ましく用いることができる。
緑色インキとしては青色顔料と黄色顔料の調色や青色染料と黄色顔料の調色でインキ組成物を作製する方が、緑色顔料でインキ組成物を作成するよりも外観色が鮮明なインキ組成物となる。
黒色顔料の具体例としては、プリンテックス3、同25、同30、同35、同40、同45、同55、同60、同75、同80、同85、同90、同95、同300、スペシャルブラック4、同5、同100、同250、同550(以上、デグサヒュルスジャパン(株)製)、三菱カーボンブラック#2700、同#2650、同#2600、同#2400、同#2350、同#2300、同#2200、同#1000、同#990、同#980、同#970、同#960、同#950、同#900、同#850、同#750、同#650、同#260、同#95、同#52、同#50、同#47、同#45、同#45L、同#44、同#40、同#33、同#32、同#30、同#25、同#20、同#10、同#5、同CF9、同MCF88、同MA7、同MA11、同MA77、同MA100、同MA100R、同MA100S、同MA220、同MA230、同MA600、(以上、三菱化学(株)製)、トーカイブラック#8500/F、同#8300/F、同#7550SB/F、同#7400、同#7360SB/F、同#7350/F、同#7270SB、同#7100/F、同#7050(以上、東海カーボン(株)製)などのカーボンブラック、ダイヤモンドブラックN(玉億色材(株)製)などのアニリンブラック、ボーンブラック(三重カラーテクノ(株)製)、鉄化ブラックKN−320(日本鉄化(株)製)などの鉄黒、などが挙げられる。
赤色顔料の具体例としては、Igragin DPP Red BO、同BTRR、同2030、同2031、Cromophtal Red BP、同BOC、同2028、同2030、Irgaphor Red−CF、同BT−CF(以上、CSC製)、Hostaperm Red D2G70(Clariant製)、FUJI RED 8800(富士色素(株)製)などのPigment Red 254(ジケトピロロピロール顔料)、Irgazin DPP Scarlet EK、Cromophtal Coral Red C(以上、(株)セントラル科学貿易製)などのPigment Red 255(ジケトピロロピロール顔料)、などが挙げられる。
青色顔料の具体例としては、Paliogeen Blue L6385、同L6470、同L6480、同L6482L、同6495F(以上、BASF製)、Cromophtal Blue A3R、同A3RJ、Irgazin Blue A3RN(以上、(株)セントラル科学貿易製)、DCC Blue A3R(C.I.Pigment Blue 60、Dominion Color Corporation製、U.S.A)、Fastoge Super Blue 6075、同6070S(以上、DIC(株)製)、Monolote Blue 3R、同3RFW(以上、Heubach製、Germany)、Lionogen Blue R、同6501、同6505(以上、東洋インキ(株)製)などのPigment Blue 60(アンスラキノン顔料)、などが挙げられる。
緑色顔料の具体例としては、Monastral Green GN−C、同GNX−C、同GBN−C、同GBX−C、同2GFWC、同BEEFWC(以上、Heubach製、Germany)、Heliogen Blue L8605、同L8690、同L8730、同8731、同8735、同8730、同8605DD、同D8725、同D8730(以上、BASF製)、Phthalocyanin Green B308、同B609、同、SAX(以上、三陽色素(株)製)、Cyanine Green 2G−550−D、同2GN、同2GO、同5310(以上、大日精化工業(株)製)、Cyanine Green PBN−1(東洋インキ(株)製)、Sumitone Cyanine Green 2G−HS(住友カラー(株)製)などのPigment Green 7(フタロシアニン顔料)、などが挙げられる。
加工顔料の具体例としては、Renol Yellow GG−HW30、同HR−HW30、同Orange RL−HW30、同Red HF2B−HW30、同FGR−HW30、同F5RK−HW30、同Carmine FBB−HW30、同Violet RL−HW30、同Blue B2G−HW30、同CF−HW30、同Green GG−HW30、同Brown HFR−HW30、Black R−HW30(以上、クラリアントジャパン(株)製)、UTCO−001イエロー、同012イエロー、同021オレンジ、同031レッド、同032レッド、同042バイオレット、同051ブルー、同052ブルー、同061グリーン、同591ブラック、同592ブラック(以上、大日精化工業(株)製)などが挙げられる。
これらの顔料は、単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。これらの顔料の添加量は、インキ組成物全量に対し1.0重量%以上40.0重量%以下が好ましく、3.0重量%以上30.0重量%以下がより好ましく、5.0重量%以上25.0重量%以下が最も好ましい。これらの顔料の添加量がインキ組成物全量に対し1.0重量%より少ないと筆跡の耐光性が弱くなる。また、これらの顔料の添加量がインキ組成物全量に対し40.0重量%より多いと経時的な沈降による目詰まりによる筆記カスレやインキ組成物中の固形分の増加により書き味が重くなる不具合を生じやすくなる。
有機溶剤の具体例としては、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、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ジメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールターシャリブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、3−メトキシ−3−メチル−1−ブチルアセテートなどのグリコールエーテル類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキシレングリコール、オクチレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール、3−メチル−1,3ブタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオールなどのグリコール類、ベンジルアルコール、β−フェニルエチルアルコール、α−メチルベンジルアルコール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、3−メトキシ−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチルペンタノール、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、イソデシルアルコール、イソトリデシルアルコールなどのアルコール類、メチルイソプロピルエーテル、エチルエーテル、エチルプロピルエーテル、エチルブチルエーテル、イソプロピルエーテル、ブチルエーテル、ヘキシルエーテル、2−エチルヘキシルエーテルなどのエーテル類、酢酸−2−エチルヘキシル、イソ酪酸イソブチル、乳酸エチル、乳酸ブチルなどのエステル類などが挙げられる。中でも、エチレングリコールモノフェニルエーテル、へキシレングリコール、3−メトキシ−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、ジ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イソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、ベンジルアルコールが好ましく用いることができる。
低沸点有機溶剤を一部使用するとインキを低粘度化しやすく、書き味を軽くするため、好ましく用いることができる。低沸点有機溶剤の具体例としては、沸点が200℃以下の有機溶剤であり、へキシレングリコール、3−メトキシ−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、ジ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イソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテルなどが挙げられる。
書き味とペン先乾燥性を考慮して沸点が200℃以下の低沸点有機溶剤と沸点が200℃を越える高沸点有機溶剤を併用することが好ましい。重量比で低沸点有機溶剤/高沸点有機溶剤の値が1.0以上30.0以下が好ましく、1.3以上6.0以下がより好ましい。
これらの有機溶剤は、単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。これらの有機溶剤の添加量は、インキ組成物全量に対し10.0重量%以上80.0重量%以下が好ましい。
上記成分の他に必要に応じて、分散樹脂、増粘樹脂、潤滑剤、受け座摩耗防止剤、消泡剤、湿潤剤、防腐剤、防錆剤、pH調整剤、固体潤滑剤、体質顔料などの添加剤を併用することも可能である。
油性インキにおいて顔料を使用する場合、分散樹脂や増粘樹脂を使用可能である。分散樹脂や増粘樹脂は、顔料などの固形物の分散、糸曳き性付与、筆跡の裏写り防止の他、粘度調整、染料の溶解促進の為に添加するものであり、具体例としては、エステルガム、キシレン樹脂、アルキッド樹脂、ポリビニルピロリドン、アクリル酸エステル系樹脂、メラミン系樹脂、セルロース系樹脂、シクロヘキサノン、アセトフェノン、尿素などのケトンとホルムアルデヒドとの縮合樹脂、シクロヘキサノンの縮合樹脂およびそれらを水素添加した樹脂、マレイン酸樹脂、スチレンとマレイン酸エステルとの共重合体、スチレンとアクリル酸又はそのエステルとの共重合体、重合脂肪酸とポリアミン類との縮合体であるポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルアルキルエーテル、クマロン−インデン樹脂、ポリテルペン、ロジン系樹脂やその水素添加物、ロジン変性されたマレイン酸樹脂、ロジン変性されたフェノール樹脂、ビニルピロリドン−酢酸ビニル共重合物、ポリメタクリル酸エステル、ポリオキシエチレン、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、酢酸ビニルとポリビニルピロリドンの共重合体、アクリル樹脂塩、アクリル酸とアルキルメタクリレートの共重合体又はそれらの塩、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロースなどのセルロース誘導体、ヒドロキシプロピル化グァーガム、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアセトアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸、カルボキシビニルポリマーなどの多糖類、ベンジリデンソルビトールなどが挙げられる。特に、ポリビニルブチラール樹脂は経時による粘度変化が小さく、顔料の分散安定性、定着性に優れるため好適に使用できる。ポリビニルブチラール樹脂の具体例としては、Mowital B20H、同B30B、同B30H、同B60T、同B60H、同B60HH、同B70H(以上、ヘキスト社製、Germany)、エスレック BH−3、同BL−1、同BL−2、同BL−L、同BL−S、同BM−1、同BM−2、同BM−5、同BM−S、同BL−2H、同BL−SH、同BX−10、同BX−L、同BH−3、同BH−6、同BH−S、同BX−1、同BX−5(以上、積水化学工業(株)製)などが挙げられる。中でも、エスレック BL−1、BL−10、BH−3、BM−1が分散安定剤として好ましい。ポリビニルピロリドンの具体例としては、ポリビニルピロリドン K−30、同K−85、同K−90(以上、(株)日本触媒製)、PVP K−15、同K−30、同K−60、同K−90、同K−120(以上、ISPジャパン(株)製)などが挙げられる。ポリビニルアセトアミドの具体例としては、GE191−000、GE191−053、GE191−103、GE191−104、GE191−107、GE191−405(昭和電工(株)製)などが挙げられる。中でも、ポリビニルピロリドン K−30、同K−85、同K−90(以上、(株)日本触媒製)、PVP K−15、同K−30、同K−60、同K−90、同K−120(以上、ISPジャパン(株)製)をインキ組成物全量に対して4.0重量%以上と、ヘキシレングリコールをインキ組成物全量に対して5.0重量%以上、とを併用することが好ましい。
これらの分散樹脂や増粘樹脂は、単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。これらの分散樹脂や増粘樹脂の添加量は、インキ組成物全量に対し0.05重量%以上30.0重量%以下が好ましく、1.0重量%以上10.0重量%以下がより好ましい。
潤滑剤は、ボールの回転を円滑にし、筆記感を向上させるために添加するものである。
潤滑剤の具体例としては、切削油類、高級脂肪酸類、リン酸エステル類、リン酸エステル類の中和物、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油とこれらの誘導体、アシルアミノ酸類、チアゾール類、ポリエチレングリコール類、ポリオール変性シリコーン、糖、糖アルコールなどが挙げられる。筆記感が長期に渡って良好な状態を保つことができることから、リン酸エステル、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、ポリオール変性シリコーンを使用することが好ましい。
潤滑剤の中でも分子内に不飽和炭化水素基を有するリン酸エステルがより好ましく、具体例としてモノオレイルリン酸エステル、ポリオキシエチレンモノオレイルエーテルリン酸、ジオレイルリン酸エステル、ポリオキシエチレンジオレイルエーテルリン酸、トリオレイルリン酸エステル、ポリオキシエチレントリオレイルエーテルリン酸、モノリノールリン酸エステル、ポリオキシエチレンモノリノールエーテルリン酸、ジリノールリン酸エステル、ポリオキシエチレンジリノールエーテルリン酸、トリリノールリン酸エステル、ポリオキシエチレントリリノールエーテルリン酸が挙げられ、市販のものとしてはフォスファノール RB−410(ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸)、フォスファノール LB−400(ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸)(以上、東邦化学工業(株)製)、NIKKOL DOP−8NV(ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸ナトリウム)、NIKKOL TOP−0V(リン酸トリオレイル)(以上、日光ケミカルズ(株)製)などが挙げられる。本発明で用いることができる分子内に不飽和炭化水素基を有するリン酸エステル化合物には、ベンゼン環を有するリン酸エステル化合物も含まれ、具体例としては、オキシエチレンフェニルエーテルリン酸、オキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンフェニルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸などが挙げられる。
分子内に不飽和炭化水素基を持たないリン酸エステル化合物と比べて分子内に不飽和炭化水素基を有するリン酸エステル化合物の方がより書き味が良くなる。
これらの潤滑剤は、単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。これらの潤滑剤の添加量は、インキ組成物全量に対し0.05重量%以上20.0重量%以下が好ましく、0.1重量%以上10.0重量%以下がより好ましい。これらの潤滑剤の添加量が、インキ組成物全量に対し0.05重量%よりも少ないと、書き味が十分ではなく、20.0重量%を越えると、インキ組成物中の有機溶剤の含有量が減ってしまい、染料や樹脂などインキ組成物中の固形分の溶解性が不足し、筆記カスレが生じやすくなる恐れやインキの表面張力が小さくなり、ペン先を下向きにして放置したときにインキが漏れ出す恐れがある。
受け座磨耗防止剤の具体例としては、アルミナ、炭化珪素、酸化クロム、炭化ホウ素、ジルコン、セン晶石、ヒスイ石、フッ化カルシウム、タングステンカーバイド、シリカ、ダイヤ、ザクロ石、窒化アルミニウム、窒化珪素などが挙げられる。中でも、アルミナが摩耗防止剤として好ましい。
これらの受け座磨耗防止剤は、単独、あるいは2種以上混合して使用しても良い。これらの受け座磨耗防止剤の添加量は、インキ組成物全量に対し0.001重量%以上0.1重量%以下が好ましい。これらの受け座磨耗防止剤の添加量は、インキ組成物全量に対し0.004%以上0.03以下がより好ましく、0.01重量%以上0.25重量%以下が最も好ましい。受け座磨耗防止剤は、そのままインキに添加してもよく、あらかじめブチラール樹脂やポリビニルピロリドンなどの分散樹脂などで溶媒中に分散させておいても良い。
上述した構成にすることにより、滑らかな書き味で、紙詰まりによる筆記カスレが無く、ボテの少ないボールペンを提供することができるものである。
以下、図面に基づいて一例を説明する。
図1には本発明のボールペンチップの縦断面図を図示してある。ボールホルダー1の先端部には、筆記部材であるボール2が配置され、ボール2は、ボールホルダー1後方より挿入配置された押し部材であるコイルスプリング3によって前方付勢されていると共に、先端開口部4をボール2の直径以下に縮径されていることによって抜け止めされ挟持されている。コイルスプリング3の後部は、ボールホルダー1の外周面からピン等による押圧加工によって内周面に形成された複数の凸部5によって抜け止めされている。また、ボールホルダー1の後穴6の後端開口部を縮径加工したり、インキタンクやインキタンクとボールペンチップの継手となる中継部材にコイルスプリングの後端を当接させ、抜け止めする事も可能である。
図2にボールペンチップのI部拡大図を示し、図3に図2のII−II´線断面矢視図を示す。ボールホルダー1には貫通したインキの通路としての貫通孔が形成され、先端側よりボール抱持室7、中孔8、後穴6を有している。ボール抱持室7と後穴6との間には、内方突出部9が形成されている。また、内方突出部9に複数本、環状に等間隔で切削による放射状溝10が形成されている。この放射状溝10は、コイルスプリング3を挿入する時の引っ掛かりを防止する為に後穴6に連通させずに中孔8の途中までに留めているが、中孔8及び、後穴6に連通しておくこともできる。
内方突出部にボール2を押し付けることによってボールの曲率や表面状態を転写した凹状のボール受け座11が形成されており、凹状のボール受け座11は、筆記時に紙面などに当接してボール2が後退した状態の時にボールの位置を安定させ、不要な振動等の少ない円滑な回転を保障せんとするものであり、ボール2と凹状のボール受け座11とが略面状に接触するような形状としている。なお、ボール状の他部材や、ボールと同様の曲率を有するピンを押し当ててボール受け座11を形成する方法や、内方突出部9にテーパ状のピンを打ち込み、内方突出部9の表面を平滑にすることでボール受け座11を形成してもよい。
図4に示すように、ボール抱持室7の先端開口部4は、カシメローラー等によって外側から倒し込むカシメ加工にてボールの直径以下に縮径化することで先端カシメ部12が形成されており、ボール2がボールホルダー1より一部臨出した状態で抜け止めがなされている。先端カシメ部12を形成する際、先端カシメ部内周面13をボールに押し付けることで、先端カシメ部内周面にボールの曲面が帯状に転写された先端カシメ部内周面の転写面14が形成されている。この先端カシメ部内周面の転写面14の軸線方向の幅をXとする。
ボール2の前後移動量Yは、ボール2をボール受け座11に当接させた状態とボール2を先端カシメ部内周面の転写面14に当接させた状態とのずれによって規定されている。(図2参照)
図5には、外装体に収容されて使用されることを想定した、ボールペンリフィルの縦断面図を示す。ボールペンチップは、直接、またはチップホルダーを介してインキ収容管15に装着される。インキ収容管15内にはインキ16が収容されており、インキ16の後端界面に接して、インキ16と相溶しないインキ逆流防止体17が配置されている。また、インキ収容管15の後端にインキの洩れ出しを防止する尾栓等を配置してインキ収容管15そのものを外装体とすることもできる。
図6に前記ボールペンリフィルを外装体に内装した状態の一例を示し、図6のIII−III’断面を図7に示した。
外装体は、アクリルスチレン樹脂製の軸筒18と、この軸筒18の後端に螺号されたポリプロピレン樹脂製の尾栓19と、軸筒18の前端に螺号された真鍮製の先金20と、軸筒18の中間部に被覆されたエラストマー製のグリップ21から構成されている。先金20はニッケルメッキ及び電解クロメート処理が施され、図6のIV−IV’断面を図8に示すように、グリップ20は軸芯方向に垂直な方向の断面形状を三角形状とし、グリップ20の外周面には複数の凹部を形成することにより、握りやすさと滑りにくさを向上している。尚、真鍮材は、環境負荷を低減させる目的で、鉛を含まないものが好ましい。鉛は良好な加工性を付与する成分のため、鉛を含まないと加工性が低下する問題があるため、良好な加工性を維持する目的で、鉛の変わりにビスマス(元素記号:Bi)を用いることがより好ましい。
尾栓19または先金20を着脱することにより、外装体に内装されているリフィルの交換が可能である。前記外装体前方には、クリップ付きのキャップ22が着脱自在に取り付けられている。そのキャップ20は、ポリカーボネートからなる。また、キャップ20は軸筒18後部にも嵌合することが可能である。
各部品に使用するプラスチック材料としては、前記の材質の他に、ポリエチレンテレフタレートやアクリル、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体(ABS)、アクリロニトリルスチレン共重合体(AS)、シリコーンゴム、軟質アクリルなどが挙げられる。
なお、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を出没するタイプの外装体を用いても良い。
上記の説明に基づき様々な寸法になるようにボールペンチップを作製し、それらボールペンチップを用いて実施例1から6と、比較例1から8の試験用ボールペンリフィルを得て以下に示す各試験を実施した。各実施例について、使用したインキの配合組成と、インキ粘度と、ボールペンチップの各部の寸法値、および下記に示す各試験の結果を表1に示す。
実施形態に係るインキ組成物を製造するに際しては、従来知られている種々の方法が採用できる。
一実施形態では、曳糸性付与剤と、粘度調整剤と、リン酸エステル化合物と、有機アミンと、界面活性剤と、染料と、を有機溶剤に混合、溶解させることにより、インキ組成物が得られる。
例えば、高剪断力を有するヘンシェルミキサー、プロペラ撹拌機、ホモジナイザー、ターボミキサー、高圧ホモジナイザー等の撹拌機に有機溶剤と、粘度調整剤と、顔料と、を入れ撹拌分散した後、ヘンシェルミキサー、プロペラ撹拌機、ホモジナイザー、ターボミキサー、高圧ホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル、ロールミル等の分散機により分散した着色剤やその他残りの成分を入れ、さらに混合撹拌することにより、インキ組成物が得られる。
また、これらの調製工程において、発生した分散熱をそのまま利用して撹拌したり、熱をかけたり、冷却したり、加圧したり、減圧したり、不活性ガス置換したりして、撹拌することができる。脱泡機による泡の除去やろ過機による粗大物のろ過等を必要に応じて行っても良い。
これらの種々の混合工程、分散工程、ろ過工程、加熱工程および/又は冷却工程、加圧及び又は減圧工程、不活性ガス置換工程は、それぞれ単独で行ってもよく、あるいは、2種以上の工程を並行して行ってもよい。
実施例1、3、4、6、7、比較例1、3、5〜8に記載のインキ組成物は、有機溶剤に材料を全て添加し、70℃3時間プロペラ攪拌機で攪拌、混合した後、ろ過し、インキ組成物を得た。
実施例2、5、比較例2、4に記載のインキ組成物は、粘度調整剤(1)を有機溶剤に添加し、70℃で1時間攪拌、混合し、これを室温まで放冷してから顔料の全量を加え、ダイノーミル(ビーズミル、株式会社シンマルエンタープライス製)で直径0.3mmのジルコニアビーズを用い、10回通しを行い、ペーストを得た。
ついで、このペーストに残りの配合物の全量を加え、70℃3時間プロペラ攪拌機で攪拌、混合した後、室温まで放冷し、その後ろ過し、インキ組成物を得た。
なお、各ボールペンチップにて使用しているボール2の材質はタングステンカーバイドを主成分とした超硬で、ボールの算術平均高さRa(JIS B 0601)はボール径が0.7mmのボールでは3.2nm、ボール径が1.0mmのボールでは12.5nmのものを使用した。また、ボールホルダーの材質は洋白のものを使用した。
<書き味の滑らかさ評価(筆記抵抗値)>
書き味の滑らかさの評価は筆記抵抗値で確認を行った。
測定条件:筆記サンプルを3本ずつ用意し、静・動摩擦測定機(Tribo−masterType TL201Sa、(株)トリニティーラボ製)を用い、JIS S 6039に規定される被筆記用紙に、筆記荷重を150g、筆記角度70度、筆記速度7cm/secの条件で15cm直線筆記させたときの筆記方向にかかる抵抗値を測定した。筆記抵抗値の測定は、測定周波数200Hzにて2秒間測定を行った。測定開始0.5秒から1.5秒までの間で得られた筆記抵抗値のデータから、平均筆記抵抗値を算出した。
<紙詰まり試験>
紙詰まりは40度80%の恒温槽内に12時間静置したPPC用紙に、手書きで直径1.5cmの円を螺旋状に10丸連続筆記し、これを15回繰り返し筆記した後に、螺旋式筆記試験機(精機工業社製PEN WRITING TESTER MODEL TS−4C−10)にてJIS S 6039に規定される被筆記用紙(高水分率用紙)に、筆記速度7cm/sec、筆記角度70度、筆記荷重150gfの条件で筆記サンプルを5本ずつ筆記した時の筆跡結果を下記の基準で判定した。
○:濃い筆跡が維持されている。
△:筆跡濃度が低下する。
×:インキが吐出されず、筆記できない。
<ボテの評価(ボテの発生数)>
ボテは各試験サンプルを螺旋式筆記試験機精機工業社製PEN WRITING TESTER MODEL TS−4C−10)にてJIS S 6039に規定される被筆記用紙に、筆記速度7cm/sec、筆記角度70度、筆記荷重150gfの条件において筆記サンプルを5本ずつ200m筆記した時の紙面に付着したボテの数を数えた。
上記の各試験の結果から下記の総合判断基準から評価を行った。
○:基本品質を満足し、書き味が非常に滑らかである。
△:基本品質を満足し、実使用上問題無い。
×:基本品質を満足しない。
Figure 2018176636
表1に示す各組成物の材料としては、具体的には下記のものを使用した。
表1の各組成物の配合量は重量%で記載している。
有機溶剤(1):エチレングリコールモノイソプロピルエーテル
有機溶剤(2):ジエチレングリコールモノメチルエーテル
有機溶剤(3):エチレングリコールモノフェエニルーテル
有機溶剤(4):ベンジルアルコール
有機溶剤(5):ジエチレングリコールモノエチルエーテル
曳糸性付与剤(1):PVP K−90(曳糸性付与剤、ポリビニルピロリドン、重量平均分子量1300000、ISPジャパン株式会社製)
曳糸性付与剤(2):PVP K−120(ポリビニルピロリドン、重量平均分子量3000000、ISPジャパン株式会社製)
粘度調整剤(1):エスレック BL−1(顔料分散剤、ブチラール樹脂、数平均分子量19000、積水化学工業株式会社製)
粘度調整剤(2):エスレック BH−3(ブチラール樹脂、数平均分子量110000、積水化学工業株式会社製)
リン酸エステル化合物(1):フォスファノール LB−400(ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸、東邦化学工業株式会社製、平均分子量:728.2)
有機アミン(1):トリイソプロパノールアミン(平均分子量:191.27)
界面活性剤(1):NIKKOL HCO−10(PEG−10水添ヒマシ油、HLB 6.5、日光ケミカルズ株式会社製)
染料(1):VALIFAST VIOLET 1731(着色剤、Acid Violet 17(トリアリールメタン系酸性染料)とメチン系塩基性染料のオニウム塩、オリエント化学工業株式会社製)
染料(2):OIL BLUE 613(着色剤、C.I.Solvent Blue 5(トリアリ−ルメタン染料)とロジン変性樹脂の混合物、オリエント化学工業株式会社製)
染料(3):SPILON RED C−GH(着色剤、C.I.Basic Red 1:1と酸性物質との混合物、保土谷化学工業株式会社製)
染料(4):SPILON YELLOW C−GNH new(着色剤、保土谷化学工業株式会社製)
染料(5):VALIFAST YELLOW 1108(着色剤、ジスアゾ染料、オリエント化学工業株式会社製)
顔料(1):プリンテックス35(着色剤、カーボンブラック、エボニック・デグサ・ジャパン株式会社製)
顔料(2):FUJI FAST RED 8800(着色剤、C.I.Pigment Red 254、富士色素株式会社製)
実施例1から7においては、インキ粘度V(mPa・s)は1000≦V≦7000で、ボールの直径D(mm)に対するボールの前後移動量Y(mm)は0.01≦Y/D≦0.1、コイルスプリングがボールを付勢するバネ荷重F(g)は3≦F≦50、ボールの直径D(mm)に対する先端カシメ部内周面の転写面の幅X(mm)は0.18≦X/D≦0.3となっているので、コイルスプリングによってボールを安定して先端カシメ部内周面の転写面に押し付けられる状態を維持し、ボールと先端カシメ部内周面の転写面の接触面積が広いので、インキが押し退けられず、ボールと先端カシメ部内周面の転写面に形成されるインキの潤滑被膜が維持され、滑らかな筆記感が得られた。また、コイルスプリングによってボールが先端カシメ部内周面の広い転写面に押し付けられているので、その接触部分にてそれよりも深く紙繊維が進入することを抑制し、早期に紙繊維が排出されるため、紙詰まりによる筆記カスレは発生しなかった。さらに、先端カシメ部内周面の転写面の幅が広い為、ボールと先端カシメ部内周面の転写面の接触部からインキを回収する小口までの距離が長く、ボールと小口との隙間が十分大きくなるので、ボテを効率よく回収し、ボテの発生を抑制した。以上より、滑らかな書き味と紙詰まりによる筆記カスレの防止、ボテ発生防止を両立する結果が得られた。
比較例1はボール径に対する先端カシメ部内周面の転写面の幅が0.18未満であるので、筆記時にボールが先端カシメ部内周面の転写面に押し付けられた時の接触面積が狭いため、単位面積当たりにかかる力が大きく、インキが押し退けられてボールと先端カシメ部内周面の転写面の間にインキの潤滑被膜を形成できず、ボールと先端カシメ部内周面の転写面が直接接触することによって滑らかな筆記感が得られない。また、先端カシメ部内周面の転写面の幅が短い為、ボールの表面に付着して先端カシメ部から進入した紙繊維は、先端カシメ部内周面の転写面よりも奥のボール抱持室まで進入することで紙繊維の排出を困難とし、筆記カスレを発生させる結果となった。さらに、先端カシメ部内周面の転写面の幅が短い為、ボールと先端カシメ部内周面の転写面の接触部からインキを回収する小口までの距離が短く、ボールと小口との隙間が小さいので、ボテを回収できず、ボテの発生数が多い結果となった。
比較例2はボール径に対する先端カシメ部内周面の転写面の幅が0.30を超えているので、先端カシメ部内周面の転写面とボールの間のインキ流通路の狭い部分が長くなりすぎてしまい、インキの追従が悪くなり、潤滑被膜を形成するインキが十分供給されなくなることで筆記感が悪化した。
比較例3はインキ粘度が1000(mPa・s)よりも低い為、潤滑被膜が形成されづらく、先端カシメ部内周面の転写面の幅X(mm)が0.18≦X/D≦0.3を満たしていたとしても滑らかな筆記感は得られなかった。
比較例4はインキ粘度が7000(mPa・s)よりも高い為、インキ粘度の高さにより筆記感が重くなってしまった。
比較例5はボール径に対するボールの前後移動量が0.01未満であるので、インキ流通路が狭く、十分なインキが供給されない為、濃い筆跡が得られないばかりかインキの潤滑皮膜が形成されず、書き味が悪化してしまった。
比較例6はボール径に対するボールの前後移動量が0.1を超えているので、筆記時の先端カシメ部内周面の転写面にボールが押し付けられる際に、ボール受け座から完全に離れた状態となり、先端カシメ部内周面の転写面とコイルスプリングの2点のみでボールを支えることになる。その為、ボールの回転軸の位置が安定せず、潤滑被膜が安定して形成できないので筆記感が悪化した。
比較例7はコイルスプリングのバネ荷重が3(g)未満であるので、先端カシメ部内周面の転写面にボールを押し付ける力が弱く、筆記時の振動などで先端カシメ部内周面の転写面からボールが離れ、潤滑被膜が安定して維持できず、滑らかな筆記感が得られなかった。また、先端カシメ部内周面の転写面にボールを押し付ける力が弱いことで、ボールの表面に付着した紙繊維が先端カシメ部内周面の転写面よりも奥のボール抱持室まで進入してしまい、紙繊維の排出が困難になり、筆記カスレが発生してしまった。
比較例8はコイルスプリングのバネ荷重が50(g)を超えているので、強いバネ荷重がボールの回転を阻害し、線飛びといった現象が発生して重い書き味となった。
以上より、比較例では滑らかな筆記感と、紙詰まりによる筆記カスレ、筆記時のボテ発生の抑制を両立する結果は得られなかった。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
本明細書において、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
1 ボールホルダー
2 ボール
3 コイルスプリング
4 先端開口部
5 凸部
6 後穴
7 ボール抱持室
8 中孔
9 内方突出部
10 放射状溝
11 ボール受け座
12 先端カシメ部
13 先端カシメ部内周面
14 先端カシメ部内周面の転写面
15 インキ収容管
16 インキ
17 インキ逆流防止体
18 軸筒
19 尾栓
20 先金
21 グリップ
22 クリップ付きのキャップ

Claims (1)

  1. 筆記部材としてインキ粘度V(mPa・s)が1000(mPa・s)≦V≦7000(mPa・s)のインキを紙面等に塗布するためのボールを先端から一部突出させて回転自在に抱持するボールホルダーを有し、前記ボールの直径D(mm)に対して、前記ボールの前後移動量Y(mm)を0.01≦Y/D≦0.1とし、前記ボールの後方にボールを前方に付勢する荷重F(g)を3(g)≦F≦50(g)としたコイルスプリングを設けたボールペンチップをペン先としたボールペンにおいて、前記ボールホルダーの内面前方に形成され、前記ボールの前方への移動を規制するボールの曲面を転写させた先端カシメ部内周面の転写面の幅X(mm)を0.18≦X/D≦0.3としたことを特徴としたボールペン。
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