JP4877132B2 - ボールペン - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも筆記部材としてのボールと、このボールを先端開口部より一部突出した状態で回転自在に抱持するボールホルダーとからなるボールペンチップの、ボールを突出方向に付勢するコイルスプリングを備えるボールペンに関する。

従来より、ボールペンチップ内のインキが乾燥することによる筆記不能や、不使用時にボールとボールホルダーとの隙間からインキが漏れだすことを防止するために、ボールホルダーの内部から弾撥するコイルスプリングにてボール先端側に付勢し、ボールをボールホルダーの内壁に周状に当接させて、ボールとボールホルダーとの隙間を密閉するものが知られている（特許文献１）。
特開平０８−０５２４０７号公報

特許文献１に開示されている発明は、コイルスプリングの直接ボールを押す部分となるストレート部が、コイルスプリング設置時に、ボールホルダーの内孔に引っかかってボールを押さない状態で設置されないよう、孔内に形成される段部の角度を調整したものであるが、コイルスプリングのコイル部分の軸心に対してストレート部の軸心が傾いてしまうことがあり、設置の際にボールホルダーの内孔にひっかかってしまうことがあった。特に、ボール径が０．４ｍｍ以下のものでは、塗布液が流通する後穴や放射状溝の外径などが小さくなるので、この問題が顕著になる。さらに、このような小径のボールを使用する場合には、使用するコイルスプリングの線径も細いものとなるので、ストレート部が傾斜したものができ易い。

即ち、本発明は、少なくとも、筆記部材としてのボールと、このボールを先端開口部より一部突出した状態で回転自在に抱持するボールホルダーとからなるボールペンチップの、ボールを突出方向に付勢するコイルスプリングを備えるボールペンにおいて、前記コイルスプリングが、コイルスプリングの後端部より、コイル内を挿通して前端部に延出されたストレート部を備え、当該ストレート部の先端にてボールと当接しするボールペンであるとともに、前記コイルスプリングのコイル部が実質的に隙間無く巻かれたものであるボールペンを要旨とする。

コイルスプリングのストレート部がコイル内を挿通されていることによって、ストレート部がコイル部によって保護されるため、ストレート部が傾斜したとしても、コイル部の内径の範囲内に留められる。よって、コイル部の軸心とストレート部の軸心との同軸性が高いものとすることができ、確実にボールを押圧するように設置することができる。

本発明のボールペンは、筆記部材としてのボールと、このボールを先端開口部から一部突出して回転自在に抱持するボールホルダーとから少なくともなるボールペンチップを、インキを収容したインキ収容部に、直接又は接続部材を介して連結し、インキ収容部のインキをボールホルダーの内孔を通じてボールに接しさせ、ボールが紙面などの被筆記面と接触して後退し形成された隙間よりインキを吐出することで筆跡を形成するものである。インキ収容部を形成する部材としては、外装部材をそのまま利用するものや、他部材として外装体を備えるものであってもよい。また、ペン先を被嵌するキャップを別部材として設けたものでもよいし、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が出没するタイプの筆記具としてもよい。

ボールは、筆記部材となるものであり、表面に付着したインキを、紙面などの被筆記面に転写する部材である。材質としては、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を使用でき、研磨または粗し加工によって表面状態の算術平均粗さＲａの数値を小さくして、ボールの回転を滑らかにして筆記感を向上させたり、またその数値を大きくして、ボール表面へのインキの濡れ性を向上させて筆記線のスキップを低減させるなど、筆記条件又はインキに合わせて調整したものを使用している。

ボールホルダーは、前記筆記部材であるボールを回転自在に抱持する部材であり、内孔のボールとの隙間にインキを流通させる。材質としては、ステンレスや真鍮、洋白といった金属製のものや、ポリオキシメチレンのような、エンジニアリングプラスチックと呼ばれる耐磨耗性の高い合成樹脂が使用できる。また、コイル線材から作るものと、予め中孔のあるパイプ材を使用するものとがある。

インキを収容するインキ収容部は、内部に繊維集束体などのインキ吸蔵部材を備えるものとしても、そのようなインキを保持する部材を備えず、自由状態でインキを収容するものとしてもよいが、後端を開放したパイプ材をそのまま使用したり、インキ界面に高粘度流体を逆流防止体として配置してもよい。また、インキ収容部内に圧縮空気を封入するなどしてインキを押して吐出支援するものでもよい。インキ収容部の部材を構成する材質は、ポリアミド樹脂や、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、ポリプロピレン、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、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等の樹脂やステンレス等の金属など種々の材質が使用可能であるが、製造の容易さやインキ色の視認性、蒸気透過性などを考慮する必要がある。また、この押出成形パイプに、着色を施したり、顔料や体質材などを配合することなども適宜である。

コイルスプリングは、ボールを押圧するストレート部と弾撥力を発生させるコイル部が一体となっており、ストレート部がコイル部内を挿通して前端部に延出されている。ストレート部が傾斜されるような外力が直接ストレート部に働こうとしても、ストレート部の周囲にはコイル部が存在するので傾斜することが抑制され、ストレート部がボールホルダー内孔に引っかかり難いものであるといえる。このようなコイルスプリングを製造する方法は、まずストレート部を作り、その後折り曲げ、後端側から先端側に向かってコイル部を巻いていき、最後に刃物などで切断をすることで成形できる。また、コイル部が実質的に隙間無く巻かれたものとすることもでき、これによって、自動機で組み立てる際のパーツフィーダーにて、ストレート部の先端が別のコイルスプリングのコイル部の線間に挟まることが無いので絡み付くことが無く、チップホルダー内部にスムーズに設置でき、製造効率があがる。
コイルスプリングの素材に関して限定はされないが、インキに侵され難いステンレス鋼線やニッケルメッキ鋼線などの不鋳鋼や不鋳処理を施したものも使用することができる。また、コイル部の外径の一部が、ボールホルダーの中心孔又は後孔の内部に設置されるので、コイルスプリングの線径は０．０８ｍｍから０．１８ｍｍが望ましい。
このようなコイルスプリングは、ボールホルダーの内向に圧入したり、別部材のスプリングホルダーを設けて設置するなどとすることができる。

使用するインキとしては、水を主媒体とした水性インキ、アルコールなどの有機溶剤を主媒体とした油性インキのいずれも使用可能であり、これに着色成分である顔料及び／または染料、凍結防止などのための高沸点有機溶剤、被筆記面への定着性を付与する樹脂成分、表面張力や粘弾性、潤滑性などを調整する界面活性剤や多糖類、防錆・防黴剤などが配合されたものであり、誤字修正などを目的とした酸化チタンなどの白色隠蔽成分を配合したものであってもよい。

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のうち、少なくともボールペンチップとインキ収容部が接合されてなるリフィルについて図示し、外装については省略する。
ボールホルダー２の先端部には、筆記部材であるボール１を抱持する空間としてボールハウス２ａを有しており、そのボールハウス２ａの先端である先端開口部２ｂは、ボール１を配置した後にかしめ加工（塑性変形による縮径加工）を施すことによってボール１の直径より小さい径に縮径化されており、ボール１がボールホルダー２より一部臨出した状態で抜け止めがなされている。また、ボールハウス２ａには、切削加工や塑性加工によって形成された複数の内方突出部２ｃが放射状に形成されており、ボール１が後方移動規制をなすと共に、各内方突出部２ｃの間の空間をインキ流通路として中心孔２ｄと連通する放射状溝２ｅを有している。放射状溝２ｅの後方には、中心孔２ｄと連通した後孔２ｆが切削加工等によって、ボール１側およびボール１側と反対方向から各加工工程ごとに異径の刃物によって、徐々に小径になるように形成されている。インキ３が収容されているインキ収容部４から後孔２ｆを通り、中心孔２ｄ及び放射状溝２ｅを抜けてボールハウス２ａに進み、ボール１の回転とともに先端開口部２ｂより吐出する。なお、内方突出部２ｃの先端側にボール１の表面状態が転写された転写面を形成することもできる。

ボールホルダー２の後方には、インキ３やインキ減少と共に追従するグリース状のフォロワー体５が充填されているインキ収容部４が接続されている。インキ収容部４とボールホルダー２との間は、必要であれば１つまたは複数の接続部品を介しても良いが、本例の図示したものはインキ収容部４の先端部分をボールホルダー２の後端部の径にしたパイプ形状の合成樹脂の射出成形品を想定し、このインキ収容部４を形成する成形品がそのままリフィルとなるものとしたため、直接接続したものとしている。

ボールホルダー２の内部には、コイルスプリング６が配設されている。このコイルスプリング６は、ボール１をその先端で直接前方へ付勢することによってボールホルダー６の先端開口部２ｂの内側にボール１が周接している。先端開口部２ｂの内側と、ボール１とは隙間無く周接することが求められるため、ボールホルダー２の先端をかしめ加工する際に、圧接工具（図示せず）にボール１にボールホルダー２の先端を押し付けて塑性加工することで、ボールホルダー２の内側をボール１と同曲率である幅を持った帯状部として形成している。

図２に図１の要部拡大縦断面図を示す。
ボールペンのボールペンチップ内に設置されているコイルスプリング６は、ストレート部６ａと弾撥力を発生させるコイル部６ｂが一体となっており、ストレート部６ａがコイル部６ｂ内を挿通して前端部に延出されているため、ストレート部６ａが傾斜されるような外力が直接働こうとしても、ストレート部６ａはコイル部６ｂによって保護されていることから、傾斜することが抑制されている。よって、ストレート部６ａがボールホルダー２の内孔である後孔２ｆの錘面の切削加工による挽目や、放射状溝２ｅ等に引っかかることが無い。

コイルスプリング６のコイル部６ｂの一部は、ボールホルダー２の後孔２ｆの内壁に圧入によって固定されている。圧入関係であるが故に、ボールホルダー２の後孔２ｆの内径は、コイル部６ｂの外径に対して、若干小さくなっている。また、後孔２ｆの内壁面には切削加工による挽目や、中空パイプ体においては、引き抜き加工によるシワが形成されているために、コイル部との間の圧入部分の摩擦力が高まり、より抜けにくくなっている。

ボールペンチップの製造方法としては、コイルスプリング６を自動供給装置などで１つずつボールペンチップの中に後端側から仮圧入状態で設置した後、コイルスプリング６のコイル部６ｂを押し込み治具（図示せず）にて、後端から後孔２ｆに対して圧入する。その後、ボール１が飛散しないように、且つコイルスプリング６のコイル部６ｂの後端が後方に引っ張られた状態で、ボール挿入ピン（図示せず）をボール１に押圧させながらボール１をボールハウス２ａ内部に挿入し、ボールホルダー２の先端にローラーなどの圧接加工具によってカシメ加工を行い、ボール１をハンマーピン（図示せず）にて後方側に向かって叩き、内方突出部２ｃの先端側にボール１の表面状態が転写された転写面を形成することで製造できる。

押し込み治具は、コイルスプリング６のコイル部６Ｂに当接するものであって、少なくともボールホルダー２内に挿入される部位は後孔２ｆの内径と干渉しないように、それらよりも小径である必要がある。また、ボールホルダー２の後孔２ｆの内径は、コイルスプリング６のコイル部６ｂの外径に対して圧入関係になるように、若干小さくなっている。また、圧入以外の固定方法として、後孔２ｆとコイルスプリング６の間に接着剤を用いて固定したり、後孔２ｆの内面に突起部を中心軸方向に向かって形成させ、その突起部をコイル部６ｂの線径の間に嵌合させてなる方法、また、コイルスプリング６を回転させながら圧入固定させる方法など挙げられるが、何より筆記時やボールペンの床面落下などの衝撃などで上記の様な固定が解除されることなく、ボール１を先方に確実に付勢させるようにすることが肝要である。

ボールペンの製造方法は、インキ収容管にノズル等を介してインキ３を充填し、前記ボールペンチップをインキ収容部４に圧入した後、後端側からノズルを介してフォロワー体５等を充填する。その後、ボール１を中心側に向けてインキ収容管４の後端側からインキ内部の気泡が外側に向かって除去できるように遠心したリフィルを外装体に組み込んで製造できる。

このボールペンにおいて、筆記時の際には、ボール１が後方に移動し内方突出部２ｃに接触すると同時に、直接ボール１を押圧するストレート部６ａも後方へ移動し、コイル部６ｂの後端側が後方に引張られ、コイル部６ｂの線間が広がる状態になる。また、未筆記時の際には、コイル部６ｂの線間は設置時の状態に戻り、弾撥力にてボール１を前方に付勢させ、ボール１をボールホルダー２の内壁に周状に当接させて、ボール１とボールホルダ２との隙間を密閉させている。よって、コイル部６ｂの先端側は、このようなボール１の移動量によるコイルスプリング６の弾撥力で圧入が外れることが無いようにしなければならない。またコイル部６ｂの後端側もボール１の移動量によってコイル部６ｂの後端が後方に引っ張られたり、元の状態に戻るといった伸縮ができるように、圧入されないで開放されていることが重要である。また、コイルスプリング６の荷重が設計意図とした荷重になるように、コイルスプリング６の材質や線径、またコイル部６ｂの圧入固定部分を除いた伸縮部分の巻数などを検討する必要がある。

図３に、本発明のボールペンの他の実施例の縦断面図を示す。このコイルスプリング６は、コイル部６ｂの前端側の一部分が他の部分のコイル部外径より小さい径となっているため、ストレート部６ａの傾きの範囲がより小さいものとすることができる。

図４に、本発明のボールペンの他の実施例の縦断面図を示す。このコイルスプリング６は、コイル部６ｂの前端側が縮径テーパ状になっているため、後端２ｆとコイル部６ｂが圧入されるのに加えて、後孔２ｆの錘面にコイル部６ｂの一部が、その錘面の切削加工による挽目とコイル部６ｂが接触して食いつくので、より固定力が増加し、コイルスプリング６が外れにくいものとなっている。さらに、ストレート部６ａの傾きの範囲がより小さいものとすることができる。

図５に、本発明のボールペンの他の実施例の縦断面図を示す。このコイルスプリング６は、コイル部６ｂが異なった外径を有する２段以上の複数段になっており、それらのコイル部６ｂの外径はいずれもボールホルダー２の隣り合った２つ以上の後孔２ｆに圧入されているものである。このことによって、圧入面積を大きくすることができるため、より固定力が増加し、コイルスプリング６が外れにくいものとなっている。

図６に、本発明のボールペンの他の実施例の縦断面図を示す。このコイルスプリング６は、コイル部６ｂを実質的に隙間無く巻いてあるものである。このことによって、後孔２ｆとコイル部６ｂとの接触面積が増加するのでより固定力が増加し、コイルスプリング６が外れにくいものとなっている。また、コイル部６ｂを実質的に隙間無く巻いてあるが故に、コイルスプリング６の組み立て時に使用する自動供給装置内等において、ストレート部６ａ先端が別のコイルスプリング６のコイル部６ｂの線間に侵入して絡まるなどの問題が解消され製造効率が向上する。

本発明のボールペンのリフィルの縦断面図。 図１の要部拡大縦断面図。 本発明のボールペンの実施例の縦断面図。 本発明のボールペンの実施例の縦断面図。 本発明のボールペンの実施例の縦断面図。 本発明のボールペンの実施例の縦断面図。

符号の説明

１ ボール
２ ボールホルダー
２ａ ボールハウス
２ｂ 先端開口部
２ｃ 内方突出部
２ｄ 中心孔
２ｅ 放射状溝
２ｆ 後孔
３ インキ
４ インキ収容部
５ フォロワー体
６ コイルスプリング
６ａ ストレート部
６ｂ コイル部

Claims (3)

1. 少なくとも、筆記部材としてのボールと、このボールを先端開口部より一部突出した状態で回転自在に抱持するボールホルダーとからなるボールペンチップの、ボールを突出方向に付勢するコイルスプリングを備えるボールペンにおいて、前記コイルスプリングが、コイルスプリングの後端部より、コイル内を挿通して前端部に延出されたストレート部を備え、当該ストレート部の先端にてボールと当接するボールペン。
2. 前記コイルスプリングのコイル部が実質的に隙間無く巻かれたものである請求項１に記載のボールペン。
3. 前記ボールの直径がφ０．４ｍｍ以下である請求項１又は請求項２に記載のボールペン。