JP4906104B2 - ボールペンリフィル - Google Patents

Description

本発明は、ボールペンチップ内にインクの逆止機構を備えたボールペンリフィルに関する。

従来の、インクが直接インク収容管内に充填されているボールペンにおいては、インクの自重により筆記先端にインクが供給される。そのため、筆記先端を上向き（水平より筆記先端が上向きになっている状態をいう）にして筆記した場合、インクの供給が途切れ筆記不能となった状態のまま、筆記先端を上向きで放置すると、ペン後端からインクが漏れる現象（以下、本明細書中ではこの現象を「逆流」と称する。）が発生し、場合によっては衣服を汚損するという問題点がある。
このような逆流対策として、ボールペンチップ内あるいはボールペンチップとインク収容管とを連結する継手内に、筆記ボールとは別のボールを遊挿し、それが筆記先端を上向きにしたときには後端方向へ移動してインクの流路を塞ぐことで筆記先端からのインクの流入がそこで阻止されそれにより逆流を防止すること、すなわちこのボールを弁として利用することが広く行われている。

また、この逆流現象とは別に、水性ボールペンのように比較的粘度の低いインクを使用する場合には筆記先端からインクが漏れ出す現象（以下、本明細書中ではこの現象を「直流」と称する。）が問題となる。このような直流対策としては、下記特許文献１に開示の発明のように、ボールペンチップ内に挿入したスプリングにより筆記ボールを常に先端方向へ付勢することで逆流防止を図ることが一般的である。
一方、筆記先端を下向きにしたときに、前記の弁としてのボールが先端方向へ移動するのを規制するための構造として、下記特許文献２のように、ボール先端側に位置するスプリングで規制する方法、下記特許文献３のように、ボールペンチップ内に遊嵌された棒状構造で規制する方法、下記特許文献４のように、ボール先端側に遊挿した小板状構造物で規制する方法、及び、下記特許文献５のように、前記直流対策で設けられているスプリングの後端を真っ直ぐな棒状に形成して、この後端が弁としてのボールに当接するように形成してこれにより規制する方法、等が開示されている。
特開平１０−３２９４７５号公報（図１〜図３） 実用新案登録第２５３９９８０号公報（第１図〜第３図） 特開平９−５８１７４号公報（図１、図２） 特開２００５−３４３０１２号公報（図２、図３） 特開平１０−１８１２７９号公報（図１〜図４）

製品の企画として、前記逆流や直流の問題が起こりやすい、いわゆるゲルインクのような低粘度のインクを収容した比較的細身のボールペンリフィルを採用しようとする場合、弁体構造をできるだけ簡素化する必要がある。その意味では、前記特許文献５記載の発明のように、直流対策で必要となるスプリングに逆流防止用のボールの規制機能も兼用させることは非常に有用である。しかしながら、スプリング後端を真っ直ぐな棒状に形成したもので逆流防止用のボールを規制しようとする場合、棒状部分の傾き具合により、また、この部分の変形により、先端方向へ移動してきた逆流防止用のボールがこの棒状部分と内壁との間に噛み込まれてしまうことがある。こうなると、逆流防止機能が阻害されてしまう。

そこで、本発明は、直流対策として設けられるスプリングに逆流防止用ボールの先端方向移動を規制させつつ、逆流防止機能を阻害することのないような機構を実現し、このような機構を採用したより細身のボールペンリフィルを提供することを課題とする。

上記の課題を解決すべく、本発明は、インクを収容するインク収容管15と、
筆記ボール40を先端に抱持するボールペンチップ30と、
前記インク収容管15と前記ボールペンチップ30とを連結する継手20とを備えたボールペンリフィル10であって、
前記継手20は、前記インク収容管15の先端内壁へ圧入される継手連結部21と、該継手連結部21が圧入された際に該インク収容管15の先端側に位置することとなる継手露出部22とから構成され、
前記ボールペンチップ30は、前記継手20の先端内壁へ圧入されるチップ連結部32と、該チップ連結部32が圧入された際に該継手20の先端側に位置することとなるチップ露出部33とから構成され、
前記チップ露出部33の先端部分には、先細に形成されたテーパー部34と、該テーパー部34の先端を内向きに塑性変形させて前記筆記ボール40を抱持するカシメ部35とが形成され、
前記継手20の内部空間は、前記継手連結部21を貫通する小径孔23、該小径孔23より大径でかつ前記継手露出部22を貫通し前記チップ連結部32が圧入される大径孔25、及び、該大径孔25から該小径孔23へかけてその内径を漸減させつつ連絡する中間孔24として形成され、
前記大径孔25の内径より小さくかつ前記小径孔23の内径より大きな外径を有する球状の弁体27が、該大径孔25内に圧入されたチップ連結部32より後方の該大径孔25の空間として形成される弁室26内に遊挿され、
前記ボールペンチップ30の内部空間は、前記テーパー部34の内側で前記筆記ボール40が挿入されるボールハウス36、該ボールペンチップ30の後端から先端方向へ設けられているバック孔38、及び、該バック孔38と該ボールハウス36とを連結するインク孔37として形成され、
前記バック孔38の後端付近には内部に突出した支持凸部39が形成され、
前記バック孔38内には前記筆記ボール40を先端方向に付勢するスプリング50が挿入され、
前記スプリング50は、前記バック孔38の内径より小さい外径を有する弦巻バネであって前記複数の支持凸部39でその後端が支持される大径バネ部51、該大径バネ部51の先端から棒状に先端方向に伸び前記筆記ボール40の後端に当接し付勢する付勢部53、及び、該大径バネ部51の後端から連続して前記弁室26内へ至るとともにその外径は該大径バネ部51の外径より小さい弦巻バネである小径バネ部52として形成されることを特徴とする。

「インク収容管15」はポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂製の管である。その中にはインクを収容する。収容するインクの種類は特に限定しないが、水性のインクであって、静的には高い粘性を有しつつ、筆記時には筆記ボール40の回転で粘性が低下して流出可能な粘度になる、いわゆる剪断減粘性を有したインク、すなわちいわゆる水性ゲルインクや、比較的低粘度の水性又は油性インクを主に想定している。また、このような水性ゲルインクや低粘度インクを使用する場合には、後端からのインクの漏れを防止すべく、収容したインクの後方にグリース状のインク追従体を充填することが望ましい。
「ボールペンチップ30」とは、ボールペンの筆記先端を構成する部材であり、主に円柱材の切削加工やパイプ材の塑性変形加工により形成されるホルダー31が、筆記ボール40を抱持する構成を有している。さらに、このホルダー31は、後端部分の外径が小さくなるよう加工されており、この部分が継手20に圧入される「チップ連結部32」となり、それ以外の部分が「チップ露出部33」となっている。また、このチップ露出部33の先端には、先細の略円錐状に形成された「テーパー部34」が設けられている。そしてこのテーパー部34の先端部分は、内向きに塑性変形された「カシメ部35」となっており、この部分で筆記ボール40が脱落しないよう抱持している。

ボールペンチップ30の内部空間は、後端からテーパー部34付近までの「バック孔38」と、先端部分で筆記ボール40が収納される「ボールハウス36」と、これらを連結する「インク孔37」とで構成されている。すなわち、ボールペンチップ30へ流入するインクは、バック孔38からインク孔37を通ってボールハウス36へ至り、そこで筆記ボール40の回転により筆記面へ転写されることとなっている。
バック孔38内には、直流防止を目的とする「スプリング50」が収納される。スプリング50は、バック孔38の内径よりやや小径の弦巻バネである「大径バネ部51」と、その後方に連続し、かつ、より小径の弦巻バネである「小径バネ部52」と、大径バネ部51の前方に連続し、スプリング50の軸心に沿って棒状に伸びている「付勢部53」とで構成されている。

また、バック孔38の後端付近には、内側へ突出した支持凸部39が形成されている。この支持凸部39は、バック孔38内に挿入されているスプリング50の後端側を支持する構造である。この支持凸部39はたとえば、ポンチ加工を複数箇所施した突起として形成することができる。この状態で、スプリング50の付勢部53は筆記ボール40の後端に当接している。そして、スプリング50は筆記ボール40と複数の支持凸部39との間でやや圧縮され、それにより筆記ボール40を常に先端方向へ付勢することとなっている。そして、この状態で、スプリング50の小径バネ部52は、ボールペンチップ30の後端からやや突出した状態を保っている。

「継手20」は、インク収容管15とボールペンチップ30とを連結する部材である。この継手20は、後端部分の外径が小さくなるよう加工されており、この部分がインク収容管15に圧入される「継手連結部21」となり、それ以外の部分が「継手露出部22」となっている。
継手20の内部空間は、継手連結部21を貫く「小径孔23」と、継手露出部22をほぼ貫く「大径孔25」と、これらを連結する「中間孔24」とで構成されている。この中間孔24は、大径孔25から小径孔23へかけてその内径を漸減させつつこれらを連絡する。この中間孔24は略円錐状あるいは略球面状に形成されることが望ましい。
継手20の大径孔25には、ボールペンチップ30のチップ連結部32が圧入固定される。大径孔25にチップ連結部32が圧入された際に、大径孔25内においてチップ連結部32の後端より後方の空間が球状の「弁体27」を収納する「弁室26」となっている。弁体27の直径は大径孔25の内径より小さく、小径孔23の内径より大きく形成されている。この大きさのために、弁体27が中間孔24に当接すると、その所定位置で少なくとも線接触（中間孔24が球面状の場合は面接触）することが可能となっている。また、チップ連結部32が圧入固定された状態で、スプリング50の小径バネ部52の後端部分が弁室26内に突出している。

筆記先端を下向きにした状態においては、弁体27は重力により前方へ移動し、スプリング50の小径バネ部52に接触し、これにより前方への移動が規制される。ここで、小径バネ部52の後端はループ状の巻き線となっているため、弁体27はこの部分に載置されるような格好となり、重力が分散されるとともにサスペンション効果も発揮される。これにより、スプリング50後端を本件発明における付勢部53と同様の棒状に形成した場合のような、変形による不具合が生ずることはない。この状態では、継手20内部の小径孔23と大径孔25との連絡が保たれている。
一方、筆記先端を上向きにした状態においては、弁体27は重力により後方へ移動し、中間孔24に接触し、これを塞ぐことになる。これにより、継手20内部の小径孔23と大径孔25との連絡は中間孔24のところで弁体27により遮断されることとなる。そのため、筆記先端から空気が流入したとしても、その空気が弁室26を超えてインク収容管15に至ることがなく、かくして逆流は防止されることとなる。

なお、本発明においては、弁室26とボールペンチップ30のバック孔38とにかけて小径バネ部52が位置することとなっており、これがインクの流れを阻害する可能性を少なくすべく、小径バネ部52の巻きピッチは、大径バネ部51の巻きピッチよりも大きくすることが望ましい。これにより、大きくなったピッチの間隙をインクが流れやすくなり、インクの流れはよりスムーズになることとなる。

本発明は、上記の通り構成されているので、直流対策として設けられるスプリングに逆流防止用ボールの先端方向移動を規制させつつ、逆流防止機能を阻害することのないような機構を実現し、このような機構を採用したより細身のボールペンリフィルを提供することが可能となっている。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
（１）第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るボールペンリフィル10の先端部分を断面図で示したものであり、（Ａ）は筆記先端を下向きにした状態を、（Ｂ）は筆記先端を上向きにした状態をそれぞれ示している。
インク収容管15の先端には、継手20を介してボールペンチップ30が装着されている。
インク収容管15は、ポリプロピレン製の管として形成されている。
継手20はポリブチレンテレフタレート樹脂製で、インク収容管15の先端内部に圧入される小径な継手連結部21と、大径な継手露出部22とに分けられる。継手連結部21がインク収容管15に圧入されることで、図１に示すように、インク収容管15の圧入部分がやや拡径することとなっている。

継手20の内部空間は、継手連結部21を貫く小径の小径孔23と、継手露出部22をほぼ貫く大径の大径孔25と、これらを連結する略円錐状の中間孔24とに分けられる。大径孔25には、ボールペンチップ30が圧入され、圧入されたボールペンチップ30後端より後方の空間が弁室26となっている。弁室26内には、大径孔25の内径よりは小径で、小径孔23の内径よりは大径の直径を有するステンレス鋼製の球体である弁体27が遊嵌されている。この弁体27は、筆記先端の向きに応じて、重力により先端方向へ移動したり（図１（Ａ）参照）、後端方向へ移動したり（図１（Ｂ）参照）する。
ボールペンチップ30は、ステンレス鋼製の円柱材を切削加工して形成されたホルダー31と、その先端に抱持される超硬合金製の球体である筆記ボール40とで構成されている。ホルダー31は、継手20先端に圧入される小径のチップ連結部32と、大径のチップ露出部33とに分けられる。チップ露出部33の先端側は、先細に略円錐状に切削されたテーパー部34となっており、さらにその先端部分は内向きに塑性変形させて筆記ボール40を抱持するカシメ部35となっている。

ボールペンチップ30の内部空間は、先端部分で筆記ボール40が収納されているボールハウス36と、後端からボールハウス36近くまでに至るバック孔38と、ボールハウス36とバック孔38とを連結するインク孔37とに分けられる。バック孔38の後端付近には、外側から３点ポンチで形成された突起である支持凸部39が設けられている。
バック孔38内には、スプリング50が挿入されている。スプリング50の大部分は、バック孔38の内径よりやや小径な外径を有する弦巻バネである大径バネ部51となっており、その先端側は先端方向に真っ直ぐ伸びた付勢部53として、また、後端側はより小径な外径を有する弦巻バネである小径バネ部52として、それぞれ形成されている。大径バネ部51と小径バネ部52とは外径の長さは異なるものの、ピッチはほぼ同じとなっている。付勢部53は、バック孔38の先端側からインク孔37を通ってボールハウス36に至り、筆記ボール40の後端と接している。大径バネ部51の後端は、バック孔38後端付近の支持凸部39で支持され、バック孔38内で筆記ボール40との間でやや圧縮され、それにより筆記ボール40が付勢部53により常に先端方向に付勢されている。一方、小径バネ部52の後端部分は、弁室26内に達している。

筆記先端を下向きにした状態では、図１（Ａ）に示すように、弁体27は先端方向に移動して、小径バネ部52の後端のループ部分に載置されるようになっており、これによりこれ以上の先端方向への移動が規制されている。この状態では、継手20内で小径孔23と大径孔25とが完全に連絡している。これにより、インク収容管15から継手20に流入したインクは、小径孔23から中間孔24を経て大径孔25に至る。さらに、インクはボールペンチップ30のバック孔38へ流入して、インク孔37を経てボールハウス36内の筆記ボール40に付着し、筆記面へ転写されることとなる。
一方、筆記先端を上向きにした状態では、図１（Ｂ）に示すように、弁体27は後端方向に移動して、小径バネ部52から離れて、中間孔24の円錐面状に接触し、小径孔23を塞いでいる。この状態では、継手20内で小径孔23と大径孔25との交通が弁体27により分断されている。この状態で筆記先端からボールペンチップ30内に空気が流入したとしても、弁体27によって小径孔23より後方には流入できないので、インクの逆流が防止できることとなっている。

（２）第２の実施の形態
図２は、本発明の第２の実施の形態に係るボールペンリフィル10の先端部分を断面図で示したものであり、（Ａ）は筆記先端を下向きにした状態を、（Ｂ）は筆記先端を上向きにした状態をそれぞれ示している。
本実施の形態の前記第１の実施の形態との相違点は、スプリング50の小径バネ部52のピッチが大径バネ部51のそれよりも大きくなっていることである。換言すると、小径バネ部52の巻線間隔が大径バネ部51のそれよりも大きく、この部分をインクが通りやすくなっている。よって、第１の実施の形態に比べて、よりインクの流れがスムーズになっている。

本発明は、比較的粘度の低いインクの逆流防止機構を備えたボールペンに利用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係るボールペンリフィルの先端部分を断面図で示したものであり、（Ａ）は筆記先端を下向きにした状態を、（Ｂ）は筆記先端を上向きにした状態をそれぞれ示している。 本発明の第２の実施の形態に係るボールペンリフィルの先端部分を断面図で示したものであり、（Ａ）は筆記先端を下向きにした状態を、（Ｂ）は筆記先端を上向きにした状態をそれぞれ示している。

符号の説明

10 ボールペンリフィル 15 インク収容管
20 継手 21 継手連結部 22 継手露出部
23 小径孔 24 中間孔 25 大径孔
26 弁室 27 弁体
30 ボールペンチップ 31 ホルダー 32 チップ連結部
33 チップ露出部 34 テーパー部 35 カシメ部
36 ボールハウス 37 インク孔 38 バック孔
39 支持凸部 40 筆記ボール
50 スプリング 51 大径バネ部 52 小径バネ部
53 付勢部

Claims (1)

1. インクを収容するインク収容管と、
   筆記ボールを先端に抱持するボールペンチップと、
   前記インク収容管と前記ボールペンチップとを連結する継手とを備えたボールペンリフィルであって、
   前記継手は、前記インク収容管の先端内壁へ圧入される継手連結部と、該継手連結部が圧入された際に該インク収容管の先端側に位置することとなる継手露出部とから構成され、
   前記ボールペンチップは、前記継手の先端内壁へ圧入されるチップ連結部と、該チップ連結部が圧入された際に該継手の先端側に位置することとなるチップ露出部とから構成され、
   前記チップ露出部の先端部分には、先細に形成されたテーパー部と、該テーパー部の先端を内向きに塑性変形させて前記筆記ボールを抱持するカシメ部とが形成され、
   前記継手の内部空間は、前記継手連結部を貫通する小径孔、該小径孔より大径でかつ前記継手露出部を貫通し前記チップ連結部が圧入される大径孔、及び、該大径孔から該小径孔へかけてその内径を漸減させつつ連絡する中間孔として形成され、
   前記大径孔の内径より小さくかつ前記小径孔の内径より大きな外径を有する球状の弁体が、該大径孔内に圧入されたチップ連結部より後方の該大径孔の空間として形成される弁室内に遊挿され、
   前記ボールペンチップの内部空間は、前記テーパー部の内側で前記筆記ボールが挿入されるボールハウス、該ボールペンチップの後端から先端方向へ設けられているバック孔、及び、該バック孔と該ボールハウスとを連結するインク孔として形成され、
   前記バック孔の後端付近には内部に突出した支持凸部が形成され、
   前記バック孔内には前記筆記ボールを先端方向に付勢するスプリングが挿入され、
   前記スプリングは、前記バック孔の内径より小さい外径を有する弦巻バネであって前記複数の支持凸部でその後端が支持される大径バネ部、該大径バネ部の先端から棒状に先端方向に伸び前記筆記ボールの後端に当接し付勢する付勢部、及び、該大径バネ部の後端から連続して前記弁室内へ至るとともにその外径は該大径バネ部の外径より小さい弦巻バネである小径バネ部として形成されるとともに、
   前記小径バネ部の巻きピッチが前記大径バネ部の巻きピッチよりも大きいことを特徴とするボールペンリフィル。

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