JP4706371B2 - ボールペンチップ - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも塗布部材となるボールと、このボールを一部が開口部より臨出した状態で回転自在に抱持するボールホルダーとで構成され、ボールホルダーはインキ通路としての連通孔によって両端を連通し、この連通孔の途中に、ボールの後方移動の終点となる内方突出部を有し、この内方突出部にインキの流通可能な複数の溝を、この内方突出部が形成する連通孔の小径部とボールが配置されるボール抱持室とに開口し、内方突出部の後部には開口しない状態に形成したボールペンチップに関するものである。

ボールペンチップは、ボールの移動によって、筆記・描画用インキや修正液などのインキの流出を制御するものであり、ボールの後方移動の終点となる内方突出部や、この内方突出部に形成したインキ流通の溝を有するなど、インキの通路としての連通孔は複雑なインキ流路を形成するものとなる。この複雑さゆえにインキの固形分や分散不良物、凝集物などが堆積し、インキの流出が妨げられることがあった。
特許文献１には、ボールペン内にインキを撹拌するような部材を設置して、撹拌したインキをボールペンチップに供給する方法が開示されている。
特開２０００−１４１９８２号公報

しかし、インキを撹拌する部材を追加することは、その部材の寸法や作動に精度が求められてしまう。また、インキは経時的に乾燥や沈殿・分離などで高粘度化するため、撹拌したインキが再度ボールペンチップ内で高粘度化してしまうことがある。効果をあげるためにはボールペンチップ内に撹拌する部材を設置することが効果的であるが、ボールペンチップ内は狭い空間であるために設置が難しいし、設置した際は部品の寸法や作動に精度が要求されてしまう。
これが機能しない場合には、インキ内の高粘度部がボールペンチップ内のボール抱持室に進入し、狭小部に滞留してインキの吐出を妨げてしまう。ボールが配置されているボール抱持室は、吐出口となるボールホルダー先端の直前に位置するため、ここに高粘度部が堆積すると、堆積物が乾燥しやすいこともあり、ボールが回転しなくなったり、特に吐出を妨げてしまうことになる。

即ち、本発明は、少なくとも塗布部材となるボールと、このボールを一部が開口部より臨出した状態で回転自在に抱持するボールホルダーとで構成され、ボールホルダーはインキ通路としての連通孔によって両端を連通し、この連通孔の途中に、ボールの後方移動の終点となる内方突出部を有し、この内方突出部にインキの流通可能な複数の溝を、この内方突出部が形成する連通孔の小径部とボールが配置されるボール抱持室とに開口し、内方突出部の後部には開口しない状態に形成したボールペンチップにおいて、前記溝の連通孔の小径部への開口部が、先方に向かって小幅に傾斜している部分を有すると共に、前記連通孔の小径部に、これに開口する前記複数の溝の間に前内方凸部を、溝の形成されていない部分に後内方凸部を形成し、この連通孔の小径部の前内方凸部部分の仮想内接円の直径をＡ、連通孔の小径部内径をＢ、後内方凸部部分の仮想内接円の直径をＣ、ボールの直径をＤとしたときに、下記の関係を示すボールペンチップを要旨とする。
０．７４≦Ａ／Ｂ≦０．９５
０．８１≦Ｃ／Ａ≦１．０６
０．４３≦Ｂ／Ｄ≦０．７１

解決しようとする問題点は、インキがボールペンチップ内のインキ通路を通過していく際に、固形分や分散不良物、凝集物などが堆積してインキの吐出を妨げてしまうことである。
インキの固形分や分散不良物、凝集物などを、内方突出部に形成した溝の、連通孔の小径部への開口部の先方に狭い部分に保留させるようにし、後方には開口が広い溝として流路を確保している。また、この開口部においては、幅のより狭いところほど、インキの流速は早まるために、高粘度部はこの狭い部分に自動的に導かれて保留される。このように広い部分には高粘度部が保留されないので、インキの流路は確保されるものである。また、溝先端部に溜まったものは塗布時のボールの回転によって、速やかに分散または低粘度化されて吐出されるので、インキが詰まるということがなく、安定した吐出を得られるものである。

本発明のボールペンチップは、インキ中の固形分や分散不良物、凝集物がインキ吐出に悪影響を及ぼすことを極力抑制するものであり、着色剤として顔料を使用するもの、特に沈降してハードケーキを作りやすい酸化チタンを使用した修正液や、被筆記面への定着性を付与する樹脂、インキに静置時には高粘度で、ボールの剪断力で粘度低下してインキが滑らかに吐出する剪断減粘性を付与する高分子など、固形分となりえるものが添加されているインキに特に有効である。これらインキを分散や溶解が不安定な状態で組み立ててよいわけではないが、このようなインキは、経時的な分散・溶解状態の変化で分散不良物、凝集物が発生しやすいものであり、そのような場合にも極力インキ吐出に悪影響を及ぼさないようなすものである。

本発明のボールペンチップを使用する筆記具の形態としては、繊維集束体などのインキ吸蔵体に吸蔵保持したインキをインキ収容部に配置するものや、そのようなインキ吸蔵体を使用せずに、容器内に自由状態のインキを直接充填した、所謂生インキ式のものなど使用することができる。また、ボールペンチップのインキ吐出口である開口部に接触するゴムなどの弾性材料を備えるキャップ式のものの他に、このようなキャップを備えず、操作によってボールペンチップを先端に備えるリフィルを外装体の先端より出没可能とした、出没式のボールペンとすることもできる。キャップを使用しない出没式のボールペンの場合、ボールペンチップが常に外気に曝されているので、ボールペンチップ内のインキが乾燥固化し易く、効果が発現しやすい。更に、ボールペンチップ内に、ボールを先端側に付勢して、ボールとボールホルダーとを強制的に周状接触させ、ボールペンチップ内を閉塞しようとするものでは、ボールペンチップのボール収容部内に固形分や分散不良物、凝集物が存在すると、ボールとボールホルダーとの密接不良となるので、このようなことを極力抑制するものとしても有効と言える。

図面に基づいて、一例について説明する。
図１に示したものは、本発明の一例を示す、ボールペンチップの縦断面図である。また、図１のＪ部拡大図のボールを除いたものが図２である。先端に塗布部材となるボール１を、ボールホルダー２の先端部に一部を臨出した状態で回転自在に抱持しており、その先端開口部２ａはボールの脱落を防止するようにボール１の外径よりも僅かに小径になるように構成されている。また、ボールホルダー２の先端近傍に設置された内方突出部２ｂの先端側はボール受座２ｃとなっており、ボール１の後方への移動を規制している。ボールホルダー２は、インキ通路としての貫通孔を有しており、この貫通孔は、先端開口部２ａと内方突出部２ｂとでボール１の前後移動を規制したボール抱持室２ｄと、そのすぐ後方でボール１よりも小径となる、内方突出部２ｂが形成する連通孔の小径部２ｅと、さらに内方突出部の後部に配置された後穴２ｆとからなっている。

内方突出部２ｂにはインキの流通可能な複数の溝３が、小径部２ｅとボール１が配置されるボール抱持室２ｄとに開口している。この溝３は、後穴２ｆには連通しない。ボール抱持室２ｄに達したインキが逆流することを極力抑制するためである。
小径部２ｅの先端近傍で、小径部２ｅに開口する溝３の間に、前内方凸部３ａを、溝３の後方近傍に後内方凸部３ｂを形成している。
後内方凸部３ｂは、溝３を剪断加工によって形成する際に小径部２ｅ内の内側に隆起する凸部を、ピンやドリルなどで剪断加工または切削加工することによって、後内方凸部３ｂ部分の仮想内接円の直径を調節して形成する。

図２のＩ−Ｉ’線断面矢視図を図３に、図３のＩＩ−ＩＩ’線断面矢視図を図４に、図４のＫ部拡大図を図５に示す。
溝３の小径部２ｅへの開口部は先方に向かって徐々に幅狭になっている。即ち、溝開口部後部幅Ｇよりも溝開口部先部幅Ｆが小さくなっている。この開口部の形状は後方から先方に向かってストレートの平行形状でなければどのような形状でも良く、該部についての他の変形例を図５に相当する図として示した図６、図７、図８、図９のように、溝３の内側に突出するような円弧形状で形成された開口部形状（図６）でも良いし、開口部後部から平行な幅で、先方だけ縮幅した開口部形状（図７）でも良いし、開口部後部から縮幅していって、最小幅になった部分より先端側で少し拡幅した開口部形状（図８）でも良いし、開口部後部から先方に向かって拡幅した後に後部よりも小幅となるように縮幅した開口部形状（図９）としても良い。

本発明のボールペンチップを使用した塗布具の形態の一例を図１０に示す。
ボールペンチップ４を接続部材５を介してインキ収容部６に接続する。接続部材５は複数の部品で構成しても良いし、必要がなければ使用しなくても良い。本例の図示したものでは、インキ収容部６を合成樹脂製の押し出しパイプによって形成し、接続部材５をその先端部に、また接続部材５の先端部にボールペンチップ４を圧入固定している。インキ収容部６にはインキ７を充填し、インキ７の後部には、インキ７の消費に伴うインキ界面の移動に接して追従する追従体８を配置し、追従体８の後方には吐出を支援するための大気圧より十分大きな圧縮空気９を圧縮充填し、圧縮空気が流出しないようにインキ収容部６の後部には尾栓１０で圧入閉止する。なお、インキ収容部６や接続部材５やボールペンチップ４や尾栓１０を圧入固定ではなく、接着や溶着や螺合で固定することなどは適宜である。接続部材５やインキ収容部６や尾栓１０を形成する材料としては、ポリアミド樹脂やポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレートポリエチレンテレフタレートコポリマー、塩化ビニル樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、シリコーン樹脂、エラストマー、または上記樹脂を含む複合材などで、押し出し成形または射出成形などにより形成することが出来る。インキ７の残量を目視で確認できるようにするためには、前記部品を透過性のある材料を使用することが適している。

図１０のＬ部拡大図である図１１に示すように。ボールペンチップ４の内部にはボール１を後方から押圧してボールホルダー２の先端近傍内壁に密接するように弾発部材１１を設置している。弾発部材１１は、先端部を直線状に延伸した押圧部とその後方の弾発部で形成されているが、これを別々の部材で構成しても良い。また、押圧部や弾発部をボールホルダー２内に収容しているが、その一部または全部をボールホルダー２の外である接続部材５やインキ収容部６に設置しても良い。また、弾発部材１１は後端の大径部を接続部材５の内部に設けられた段部によって後方への抜け止めをされているが、中間部を固定したり、ボールペンチップ４の後端を弾発部材１１の後端部外径よりも一部又は全部が小径となるように縮径することによって抜け止めをしたり、別部材（図示せず）で固定したりしても良い。

弾発部材１１を設置する際は、その押圧部の先端が、前内方凸部３ａに接触してボール１を十分に押圧出来なくなることを防ぐために、前内方凸部３ａ部分の仮想内接円の直径Ａよりも、後内方凸部３ｂ部分の仮想内接円の直径Ｂが小さくなるように設置して、押圧部の先端をセンターリングすると、ボール１とボールホルダー２の先端近傍内壁での密閉性が維持でき、インキ７の漏れ出しや乾燥を防ぐことが出来る。

本例において充填されているインキ７は、メチルシクロヘキサンを主溶剤とし、酸化チタン等の隠蔽性を有する顔料を分散させると共に、被塗布面への定着性を付与する合成樹脂などが溶解した修正液で、不揮発成分が３０〜７０重量％であり、高い乾燥性と造膜性を持っている。摂氏２５°Ｃにおける粘度は１０〜１０００ｍＰａ・ｓで、望ましくは４００〜６００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計を使用し、Ｎｏ．３ローターを６０ｒｐｍで１２分回転後測定）のものを使用している。

インキ７の塗布性を調べるために、表１で構成される部品を使用すると共に、インキ収容部６は、材質をポリエチレンナフタレートポリエチレンテレフタレートコポリマーを使用して、肉厚０．７５ｍｍの押し出し成形パイプを使用し、前方にはボールペンチップ４を先端に圧入接続した接続部材５を圧入接続し、インキ７を０．７５ｃｃ充填し、その後方にニトリルゴム（硬度６０度）で有底筒状の追従体８を、さらにその後方にゲージ圧にて２５０ｋＰａの圧縮空気９を圧縮充填してサンプルを組み立てて、０．１ｃｃ吐出した後、６０℃の環境に塗布部を下向きにして１週間放置した後、塗布試験を行った。

使用した修正液の配合組成は次の通り。
ＴＩＴＡＮＩＸ ＪＲ−８００（酸化チタン、テイカ（株）製） ５０．０重量部
アクリロイドＢ６６（アクリル樹脂、ローム＆ハース社製、米国） ９．０重量部
メチルシクロヘキサン（丸善石油化学（株）製） ４０．０重量部
ホモゲノールＬ−１８（分散剤、花王（株）） １．０重量部
上記成分をボールミルにて２４時間分散処理して、粘度６００ｍＰａ・ｓの修正液を得た。

塗布試験の結果、以下の条件で良好な塗布を得られた。
前内方凸部部分３ａの仮想内接円の直径：Ａ
連通孔の小径部２ｅの内径：Ｂ
後内方凸部部分３ｂの仮想内接円の直径：Ｃ
ボール１の直径：Ｄ
弾性部材１１の押圧部となる先端の外径：Ｅ
溝３の連通孔の小径部２ｅへの開口部の最小幅部分の幅：Ｆ
溝３の連通孔の小径部２ｅへの開口部の最大幅部分の幅：Ｇ
としたときに、
０．７４≦Ａ／Ｂ≦０．９５
０．８１≦Ｃ／Ａ≦１．０６
０．４３≦Ｂ／Ｄ≦０．７１
０．０３≦Ｆ／Ｅ≦０．９２
０．０４≦Ｆ／Ｇ≦０．６７
で、良好な塗布を得られた。さらに、
０．７９≦Ａ／Ｂ≦０．８９
０．８８≦Ｃ／Ａ≦１．００
０．４７≦Ｂ／Ｄ≦０．６４
０．０３≦Ｆ／Ｅ≦０．５０
で特に良好な塗布を得られた。

このように、ボールホルダーの連通孔の途中に、ボールの後方移動の終点となる内方突出部を有し、この内方突出部にインキの流通可能な複数の溝を、この内方突出部が形成する連通孔の小径部とボールが配置されるボール抱持室とに連通し内方突出部の後部には連通しない状態に形成したボールペンチップにおいて、前記溝の連通孔の小径部への開口部が、先方に向かって小幅に傾斜している部分を有することによって、インキ内の高粘度部が流出する際に、溝の小幅部で高粘度部を一時保留し、小幅部で保留した高粘度部はボールの回転によって分散または低粘度化されて吐出されるので、インキが詰まるということがなく、安定した吐出を得られる効果がある。

本発明のボールペンチップの縦断面図。 図１のボールを除いた要部拡大図。 図２のＩ−Ｉ’線断面矢視図 図３のＩＩ−ＩＩ’線断面矢視図 図４の要部拡大図 他の一例を表す図５に相当する要部拡大図 さらに他の一例を表す図５に相当する要部拡大図 さらに他の一例を表す図５に相当する要部拡大図 さらに他の一例を表す図５に相当する要部拡大図 本例のボールペンチップを使用した塗布具の形態の一例を表す縦断面図 図１０の要部拡大図

符号の説明

１ ボール
２ ボールホルダー
２ａ 先端開口部
２ｂ 内方突出部
２ｃ ボール受座
２ｄ ボール抱持室
２ｅ 小径部
２ｆ 後穴
３ 溝
３ａ 前内方凸部
３ｂ 後内方凸部
４ ボールペンチップ
５ 接続部材
６ インキ収容部
７ インキ
８ 追従体
９ 圧縮空気
１０ 尾栓
１１ 弾発部材

Claims (3)

1. 少なくとも塗布部材となるボールと、このボールを一部が開口部より臨出した状態で回転自在に抱持するボールホルダーとで構成され、ボールホルダーはインキ通路としての連通孔によって両端を連通し、この連通孔の途中に、ボールの後方移動の終点となる内方突出部を有し、この内方突出部にインキの流通可能な複数の溝を、この内方突出部が形成する連通孔の小径部とボールが配置されるボール抱持室とに開口し、内方突出部の後部には開口しない状態に形成したボールペンチップにおいて、前記溝の連通孔の小径部への開口部が、先方に向かって小幅に傾斜している部分を有すると共に、前記連通孔の小径部に、これに開口する前記複数の溝の間に前内方凸部を、溝の形成されていない部分に後内方凸部を形成し、この連通孔の小径部の前内方凸部部分の仮想内接円の直径をＡ、連通孔の小径部内径をＢ、後内方凸部部分の仮想内接円の直径をＣ、ボールの直径をＤとしたときに、下記の関係を示すボールペンチップ。
   ０．７４≦Ａ／Ｂ≦０．９５
   ０．８１≦Ｃ／Ａ≦１．０６
   ０．４３≦Ｂ／Ｄ≦０．７１
2. 前記溝の、連通孔の小径部への開口部の最小幅部分が最大幅部分の４％以上６７％以下である請求項１に記載のボールペンチップ。
3. 前記ボールを弾性的に前方付勢する押圧体を配置し、この押圧体の押圧部となる先端の外径をＥ、前記溝の連通孔の小径部への開口部の最小幅部分の幅をＦとしたときに、下記の関係を示す請求項１又は請求項２に記載のボールペンチップ。
   ０．０３≦Ｆ／Ｅ≦０．９２

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