JP4252824B2

JP4252824B2 - ボールペン

Info

Publication number: JP4252824B2
Application number: JP2003058289A
Authority: JP
Inventors: 哲宏栗田
Original assignee: Pilot Ink Co Ltd
Current assignee: Pilot Ink Co Ltd
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2023-03-05
Also published as: JP2004268278A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールペンに関する。詳細には、ペン先のボールを前方に付勢するスプリングを備えたボールペンに関する。本発明で、「前」とは、ペン先側を指し、「後」とは、その反対側を指す。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、スプリングのストレート部がペン先のボールを前方に押圧するタイプのボールペンが開示されている。また、前記特許文献１には、粘度の高い通常の油性ボールペンインキや剪断減粘性を有した中粘度インキを用いることが記載されている。また、前記特許文献１には、ペン先上向き状態でのインキの逆流を防止する、ボール弁と受け座とからなる逆流防止機構を設けることが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３１５６７８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特許文献１には、ペン先上向き状態でのインキの逆流を防止する逆流防止機構を備えることにより、一時的なペン先からの空気の混入は防止できたとしても、ペン先上向き状態のままで連続して筆記する場合、逆流防止機構の作用により、逆流防止機構の後方のインキ収容部からペン先へのインキ供給が遮断される。そのため、ペン先上向き状態で連続筆記すると、逆流防止機構の前方のインキが消費された後は、ペン先を下向きにしなければ、ボール後面に空気が混入し、ボール後面にインキが連続供給できなくなり、その結果、筆跡が掠れたり、筆記不能（即ちインキ吐出不能）となるおそれがあった。
【０００５】
また、この他にも、従来、ペン先上向き状態でも筆記可能にするものとして、インキの後方に高圧ガスを封入してインキを前方に押圧する構造（いわゆるガス加圧式ボールペン）が知られているが、これは、構造が複雑で、製造コストが増加し、安価に提供することが困難である。
【０００６】
本発明は前記従来の問題点を解決するものであって、ペン先上向き状態で連続筆記した場合、筆跡が掠れたり筆記不能となるおそれがなく、円滑なインキ流出性が維持できるボールペンを、安価に提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属製筒体よりなるチップ本体２の先端部に、内向きの先端縁部２１とその後方にボール受け座２２とを設け、前記先端縁部２１と前記ボール受け座２２とによりボール３を回転可能に抱持し、前記チップ本体２をインキ収容筒７に接続し、前記インキ収容筒７の内部に、水性インキ７１と、該インキ７１の後端に配置され且つ該インキ７１の消費に伴い前進する追従体７２とを収容し、チップ本体２内にスプリング８のストレート部８１を挿入配置し、前記ストレート部８１の先端がボール３の後面に当接してボール３を前方に付勢し、前記ボール３を先端縁部２１の内面に密接させてなるボールペン１であって、前記ボール受け座２２の少なくとも中心部に軸方向に貫通する内孔５を設け、前記内孔５にスプリング８のストレート部８１を挿通させ、前記内孔５内面と前記ストレート部８１外面との間にインキ流通間隙６を形成し、前記インキ流通間隙６の最小横断面積Ｓを、０．０３ｍｍ ^２〜０．１０ｍｍ ^２の範囲に設定し、前記インキ収容筒７の内部に収容するインキ７１を、Ｂ型回転粘度計における２０℃での粘度が１ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓの範囲、またはＥＬ型回転粘度計における２０℃での回転数１００ｒｐｍの粘度が３ｍＰａ・ｓ〜１６０ｍＰａ・ｓの範囲且つ剪断減粘性指数が０．８０〜０．９９の範囲に設定し、
ボール３の外径を０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲に設定し、
インキ収容筒７の内径を４ｍｍ〜６ｍｍの範囲に設定し、
ボール３の前後方向に移動可能な量を、１０μｍ〜２０μｍの範囲に設定し、
金属製筒体の先端近傍を内方への押圧変形により３個または４個の内方突出部４を形成し、前記内方突出部４によりボール受け座２２を構成し、前記ボール受け座２２に形成する内孔５が、前記隣り合う内方突出部４の相互間に、中心部から径方向外方に放射状に延び且つ軸方向に貫通する縦溝部５１を備え、前記縦溝部５１の溝幅をストレート部８１の外径Ａより小さく設定し、前記内方突出部４の頂面を凸曲面状とし、筆記時、ボール３の回転により、ストレート部８１の先端が、凸曲面状の頂面４１に沿って縦溝部５１相互間を移動し、ストレート部８１の先端部外面と内方突出部４内面とが接触することにより、その接触部分に強力な毛細管力を有するインキ誘導部６１を形成すること（請求項１）を要件とする。
【０００８】
前記インキ流通間隙６の最小横断面積Ｓを、０．０３ｍｍ^２〜０．１０ｍｍ^２の範囲に設定したことにより、ボール受け座２２の内孔５内面とストレート部８１外面との間に、毛細管力の強いインキ誘導部６１を形成できる。さらに、インキ収容筒７に収容するインキ７１の粘度を、前記範囲に設定したことにより、インキ７１が従来より低粘度となり、インキ流動性に優れ、毛細管力が作用しやすくなる。
【０００９】
即ち、ボール受け座２２の内孔５内面とストレート部８１外面との間に毛細管力の強いインキ誘導部６１を形成することと、流動性に優れた低粘度のインキ７１を採用することとが相まって、ペン先上向き状態で連続筆記したとしても、潤沢なインキ７１がボール３後面に連続的に供給され、ボール３後面に空気が混入することを回避できる。その結果、筆跡掠れや筆記不能を発生させることなく、ペン先上向き状態での長時間の連続筆記が可能となるボールペンを、シンプルな構造により、安価に提供できる。
【００１０】
もし、インキ流通間隙６の最小横断面積Ｓが、０．０２ｍｍ^２より小さい場合、ボール受け座２２の内孔５内面とストレート部８１外面との間の隙間が過度に小さくなり、円滑なインキ流通性が得られないし、ストレート部８１を内孔５にスムーズに挿入できないおそれがある。また、インキ流通間隙６の最小横断面積Ｓが、０．１５ｍｍ^２より大きい場合、ボール受け座２２の内孔５内面とストレート部８１外面との間に十分な毛細管力が得られず、ペン先上向き状態で連続筆記する場合、ボール３後面まで十分にインキ７１を引き上げることができない。また、前記インキ７１の粘度が前記特定した範囲より大きい場合、インキ流動性が低下するため、ペン先上向き状態で連続筆記した際、内孔５内面とストレート部８１外面との間の強い毛細管力を有するインキ誘導部６１によっても、ボール３後面にインキ７１を十分に供給できないおそれがある。
【００１１】
尚、前記「インキ流通間隙の最小横断面積Ｓ」は、ボール受け座２２に形成される放射状の縦溝部５１がボール受け座２２に軸方向に貫通する場合は、その縦溝の横断面積を含む。尚、本発明で採用するペン先ボール３の外径は０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲のものが好ましい。
【００１２】
尚、前記剪断減粘性指数は、粘度計により剪断応力値（Ｔ）及び剪断速度（ｊ）値の流動学的測定により導かれる実験式（Ｔ＝Ｋｊ^ｎ：但し、Ｋ及びｎは計算された定数である）を適用して計算されるｎ値である。
【００１３】
【００１４】
ペン先上向き状態で筆記した場合、ボール３の回転により、スプリング８のストレート部８１の先端がボール３後面に接触しながら径方向外方（即ちペン先移動方向）に移動する。そして、前記ストレート部８１の先端部外面が、内方突出部４の頂面４１に接触しながら該頂面４１に沿って縦溝部５１方向に移動する。即ち、前記内方突出部４の頂面４１を凸曲面状とすることにより、筆記時、ボール３の回転により、ストレート部８１の先端が、凸曲面状の頂面４１に沿って縦溝部５１相互間を滑らかに移動する。そして、ストレート部８１の先端部外面と内方突出部４内面とが接触することにより、その接触部分に強力な毛細管力を有するインキ誘導部６１を形成できる。前記インキ誘導部６１は、回転するボール３のインキ消費側に常に形成されるため、該インキ消費側のボール３表面に有効にインキ７１を供給できる。その結果、より一層、ペン先上向き状態での連続筆記の場合において、筆跡が掠れたり筆記不能となるおそれがなくなる。
【００１５】
また、縦溝部５１の溝幅をストレート部８１の外径Ａより小さく設定したことにより、ストレート部８１の先端部が縦溝部５１に圧入されることなく、常にボール３の中心部または中心部近傍をストレート部８１で押圧でき、その結果、ボール３の回転不良やボール３と先端縁部２１との密接不良を防止できる。さらに、軸方向に貫通する縦溝部５１にストレート部８１が入り込むことを防止できることから、縦溝部５１のインキ誘導機能が阻害されることがなく、縦溝部５１を介してボール３表面のインキ消費側にインキ７１を、より一層、迅速に供給できる。尚、前記内方突出部４の個数は、具体的には、製造が容易な点から、３個または４個が好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１７】
図１乃至図４に本発明の一実施例を示す。
【００１８】
本実施例のボールペン１は、先端部にボール３を回転可能に抱持したチップ本体２と、該チップ本体２の後部がその前部に圧入固着されたホルダー９と、該ホルダー９の後部がその先端開口部に圧入固着されたインキ収容筒７と、該インキ収容筒７の内部に収容されるインキ７１及び追従体７２と、前記チップ本体２の内部及びホルダー９の内部に収容配置されるスプリング８と、前記インキ収容筒７の後端開口部に圧入固着される尾栓７３とからなる。
【００１９】
前記インキ収容筒７は、両端が開口された直円筒体であり、合成樹脂（例えばポリプロピレン）の押出成形により得られる。前記インキ収容筒７の先端開口部は、チップ本体２を有するホルダー９の後部が圧入固着される。前記インキ収容筒７の後端開口部には、通気孔７３ａが貫設された尾栓７３が圧入固着され、インキ収容筒７の追従体７２の後方空間と外気とが連通される。本発明では、前記インキ収容筒７の内径は、４ｍｍ〜６ｍｍのものが有効であり、本実施例では、４．４ｍｍのものが採用される。
【００２０】
前記インキ収容筒７の内部には、インキ７１（Ｂ型回転粘度計における２０℃での粘度が９ｍＰａ・ｓであり、ＥＬ型回転粘度計における２０℃での回転数１００ｒｐｍの粘度が９ｍＰａ・ｓであるとともに剪断減粘性指数が０．９７である水性インキ）が充填される。さらに、前記インキ収容筒７内には、該インキ７１の後端に配置され、且つ該インキ７１の消費に伴って前進する追従体７２（具体的には、高粘度流体７２ａと該高粘度流体７２ａ中に収容させた固形物７２ｂとからなる追従体７２）が収容される。前記追従体７２は、前記以外にも、固形物７２ｂを備えない高粘度流体７２ａのみからなる構成、またはインキ収容筒７内壁と摺動可能な固形物７２ｂのみからなる構成であってもよい。
【００２１】
前記チップ本体２は、金属（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３２１等のオーステナイト系のステンレス鋼）からなる直円筒状の細管よりなる。前記チップ本体２の先端近傍内面には、内方への押圧変形により、４個の内方突出部４（即ちボール受け座２２）が周方向に等間隔に形成される。また、前記チップ本体２の先端部には、内方への押圧変形により環状の内向きの先端縁部２１が形成される。前記先端縁部２１内面と前記内方突出部４前面との間（即ちボール抱持部）にボール３（外径０．５ｍｍ）が回転可能且つ前後方向移動可能に抱持される。前記ボール３の前後方向に移動可能な量は、筆跡滲み及び筆跡掠れのない適度なインキ流出性が得られる点で、１０μｍ〜２０μｍの範囲に設定することが好ましい。
【００２２】
前記内方突出部４の頂面４１は球面状（凸曲面状）となっている。前記内方突出部４の相互間には、中心部から径方向外方の４方向に放射状に延び且つ軸方向に貫通する縦溝部５１を備えた内孔５が形成される。横断面視において、前記内孔５は、内方に膨らむ４つの円弧からなる形状であり、前記縦溝部５１は、径方向外方に向かうに従って溝幅が小さくなり、径方向外端部において溝幅がゼロとなる形状である。前記内方突出部４の頂面４１に接する仮想内接円の直径Ｂは、０．２ｍｍに設定され、ストレート部８１の外径Ａより大きく設定されるため、ストレート部８１が内孔５内に挿通可能となる。
【００２３】
前記ホルダー９は、合成樹脂（例えばポリプロピレン）の射出成形により得られる筒状体である。前記ホルダー９は、チップ本体２が取り付けられる先細状の前部と、インキ収容筒７の先端面と当接する鍔部と、インキ収容筒７の先端開口部に圧入される後部とからなる。前記ホルダー９の内部には、先端が外部に開口するチップ取付孔と、該チップ取付孔にその先端が連通し且つその後端が外部に開口するインキ流通孔とが設けられる。前記インキ流通孔の中間部内面には、周状に分散配置される複数（例えば４個）の係止突起９１が一体に形成される。
【００２４】
前記スプリング８は、線径０．１４ｍｍのステンレス鋼製線材により、前部のストレート部８１と、後部のコイル部８２とが一体に連設されてなる。前記コイル部８２の後端部には、外径が前方のコイル部８２より大きく設定された膨出部８３が形成される。前記膨出部８３は、線材間が密着した密着巻部により形成される。前記膨出部８３が、前記ホルダー９内面の係止突起９１を後方より乗り越えて、前記係止突起９１に係止され、ボール３と係止突起９１との間でスプリングが圧縮状態で保持される。尚、前記スプリング８は、前記構成以外にも、コイル部８２を備えないストレート部８１のみの構成であってもよい。
【００２５】
前記スプリング８のストレート部８１（外径Ａ：０．１４ｍｍ）は、前記内孔５の中心部に挿通され、前記ストレート部８１の先端がボール３後面に当接することにより、ボール３が、前方に付勢されて内向きの先端縁部２１の内面に密接される。それにより、非筆記時、ペン先がシールされ、ペン先下向き状態で保管したとしても、ペン先からのインキ漏出が防止され、また、ペン先上向き状態で保管したとしても、ペン先からの空気混入が防止される。尚、前記内孔５内面と前記ストレート部８１外面との間に形成されるインキ流通間隙６の最小横断面積Ｓ（図３の点線による斜線部分）は、０．０４３ｍｍ^２に設定されている。
【００２６】
図４に示すように、筆記時、スプリング８のストレート部８１の先端部は、ボール３の回転に伴ってボール３後面に接触しながら径方向外方（ペン先移動方向）に移動する。そして、前記ストレート部８１の先端部は、二つの内方突出部４の凸曲面状の頂面４１に接触し、その二つの接触部分に強い毛細管力を有するインキ誘導部６１が生じる。前記ストレート部８１先端によるインキ誘導部６１は、回転するボール３のインキ吐出側（インキ消費側）に常に形成される（図４の点線による矢印はインキの流れを表す）。そのため、ペン先上向き状態で連続筆記したとしても、ボール３後面に十分な量のインキ７１を、下方のインキ収容筒７から重力に抗して引き上げることができ、筆跡の掠れや筆記不能が生じるおそれがない。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１により、ペン先上向き状態で連続筆記した場合、筆跡が掠れたり筆記不能となるおそれがなく、円滑なインキ流出性が維持可能なボールペンを、安価に提供できる。
【００２８】
請求項１により、ペン先上向き状態で連続筆記した場合、より一層、筆跡が掠れたり筆記不能となるおそれがない。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１の要部拡大縦断面図である。
【図３】（ａ）が図１のペン先部拡大縦断面図であり、（ｂ）が（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】（ａ）が上向き筆記時の図１のペン先部拡大縦断面図であり、（ｂ）が（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【符号の説明】
１ボールペン
２チップ本体
２１先端縁部
２２ボール受け座
３ボール
４内方突出部
４１頂面
５内孔
５１縦溝部
６インキ流通間隙
６１インキ誘導部
７インキ収容筒
７１インキ
７２追従体
７２ａ高粘度流体
７２ｂ固形物
７３尾栓
７３ａ通気孔
８スプリング
８１ストレート部
８２コイル部
８３膨出部
９ホルダー
９１係止突起
１０被筆記面（紙面）
Ａストレート部の外径
Ｂ仮想内接円の直径
Ｓインキ流通間隙の最小横断面積

Claims

金属製筒体よりなるチップ本体の先端部に、内向きの先端縁部とその後方にボール受け座とを設け、前記先端縁部と前記ボール受け座とによりボールを回転可能に抱持し、前記チップ本体をインキ収容筒に接続し、前記インキ収容筒の内部に、水性インキと、該インキの後端に配置され且つ該インキの消費に伴い前進する追従体とを収容し、チップ本体内にスプリングのストレート部を挿入配置し、前記ストレート部の先端がボールの後面に当接してボールを前方に付勢し、前記ボールを先端縁部の内面に密接させてなるボールペンであって、前記ボール受け座の少なくとも中心部に軸方向に貫通する内孔を設け、前記内孔にスプリングのストレート部を挿通させ、前記内孔内面と前記ストレート部外面との間にインキ流通間隙を形成し、前記インキ流通間隙の最小横断面積を、０．０３ｍｍ ^２〜０．１０ｍｍ ^２の範囲に設定し、前記インキ収容筒の内部に収容するインキを、Ｂ型回転粘度計における２０℃での粘度が１ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓの範囲、またはＥＬ型回転粘度計における２０℃での回転数１００ｒｐｍの粘度が３ｍＰａ・ｓ〜１６０ｍＰａ・ｓの範囲且つ剪断減粘性指数が０．８０〜０．９９の範囲に設定し、
ボールの外径を０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲に設定し、
インキ収容管の内径を４ｍｍ〜６ｍｍの範囲に設定し、
ボールの前後方向に移動可能な量を、１０μｍ〜２０μｍの範囲に設定し、
金属製筒体の先端近傍を内方への押圧変形により３個または４個の内方突出部を形成し、前記内方突出部によりボール受け座を構成し、前記ボール受け座に形成する内孔が、前記隣り合う内方突出部の相互間に、中心部から径方向外方に放射状に延び且つ軸方向に貫通する縦溝部を備え、前記縦溝部の溝幅をストレート部の外径より小さく設定し、前記内方突出部の頂面を凸曲面状とし、筆記時、ボールの回転により、ストレート部の先端が、凸曲面状の頂面に沿って縦溝部相互間を移動し、ストレート部の先端部外面と内方突出部内面とが接触することにより、その接触部分に強力な毛細管力を有するインキ誘導部を形成することを特徴とするボールペン。