JPH0214200B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、水性ボールペン、フエルトペン等の
筆記具に関する。

［従来の技術］ 最近では、筆記具として水性インクを使用した
水性ボールペン、フエルトペン等が広く使用され
ている。

従来のこれら水性ボールペン等は、軸筒内のイ
ンク収容室に中綿等の繊維集束体からなるインク
保持体を充填し、このインク保持体に水性インク
を毛細管力によつて保持させた構造である。この
ため、インクの保持量が少ないとともに、ペン体
へのインクの供給量が少なく、速く筆記した場合
等に筆跡がかすれる等の不具合があつた。

このような不具合を解消するためには、軸筒内
のインク収容室に液状のインクを直接収容し、こ
のインクを直接ペン体に供給するように構成する
ことが好ましい。しかし、このような構造のもの
は、インク収容室内のインクが消費された場合
に、このインク収容室内に空気を導入するか、ま
たはインク収容室に摺動自在なスライド栓を設
け、インクの消費に従つてこのスライド栓が摺動
するような構造を採用しなければならない。ま
た、このようなものは、温度の変化等によつてイ
ンク収容室内のインクが収縮、膨張し、このイン
ク収容室内に空気が混入したり、ペン体からイン
クがボタ落ちしたりする不具合を生じやすい。

上記スライド栓を備えたものは、筆記の際のペ
ン体のインク吸出圧力や温度変化、衝撃等による
インク収容室内の圧力変動に対してこのスライド
栓の摺動抵抗を適当な値に設定し、また各種のイ
ンクの膨張収縮の補償機構を設けることによつ
て、インクの収容量が大きく、かつ実用性の高い
筆記具を提供することができる。しかし、このよ
うにスライド栓の摺動抵抗を所定の範囲に維持す
るのは製造上の品質管理が厳しくなり、また各種
の補償機構を設けると構造が複雑となる不具合が
あつた。すなわち、たとえば水性ボールペンのボ
ールペン体では、筆記の際のインク吸出し力およ
びシール力は水頭圧にして約200mmである。した
がつて、このスライド栓の摺動抵抗は水頭圧にし
て200mm以下でなければならない。一方、筆記具
をペン体を上向きにして床等に落下させた場合に
は、インク収容室内のインクに作用する慣性力に
よつてこのペン体近傍に負圧が発生し、ペン体か
ら空気が吸入され、筆記が不能になる等の不具合
が生じる。したがつて、このスライド栓の摺動抵
抗は、このような場合にペン体に200mm以上の負
圧が作用しないようにある程度大きくする必要が
ある。よつて、この製造の際にこのスライド栓の
摺動抵抗が所定の範囲となるように正確に制御し
なければならず、製造上の精度管理が面倒とな
る。また、このスライド栓を弾性材料で形成する
とともにカツプ状に成形し、筆記の際のインクの
消費によつてインク収容室内に負圧が発生した場
合にはこのスライド栓が縮径して摺動抵抗が減少
し、またペン体を上向きにした落下させた場合等
にはこのスライド栓の近傍に発生する正圧によつ
てこのスライド栓が拡径してその摺動抵抗が増大
するようにしたものも開発されている。しかし、
このようなものにおいてもこのスライド栓の製造
上の管理が面倒である等の不具合がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、以上の事情に基づいてなされたもの
で、インクの収容量が大きく、かつ構造が簡単で
製造が容易であるとともに、内部への空気の混
入、インクのボタ落ち等を確実に防止することが
でき、しかも構造が簡単で製造が容易な筆記具を
提供するものである。

［問題点を解決するための手段とその作用］ 本発明は、軸筒内に大容量の主インク室を形成
し、またこの主インク室とペン体との間に小容量
の副インク室を形成し、この主インク室と副イン
ク室との間に弁機構を設け、この弁機構は、筆記
による上記ペン体のインクの吸出し圧力以下の所
定の差圧だけ上記副インク室内の圧力が低下した
場合に上記主インク室から副インク室へのインク
の流れを許容するものである。

したがつて、筆記によつて上記副インク室内の
インクが消費され、この副インク室内の圧力が低
下すると上記の弁機構が開いて上記主インク室か
らこの副インク室にインクが供給され、この副イ
ンク室内は常にインクが充満した状態に維持され
る。また、上記主インク室内のインクの消費に対
応して上記スライド栓が摺動する。また、温度の
変化等により主インク室内のインクが膨張収縮し
た場合には、上記のスライド栓が摺動してこれを
補償する。なおこの場合、副インク室内のインク
も膨張収縮するが、この副インク室内の容積は極
めて小さいので、このような膨張収縮によつてイ
ンクがペン体から押出されたり、またこの副イン
ク室内に空気が吸入されたりすることはない。ま
た、このような筆記具をペン体を上にして床等に
落下させた場合には、この衝撃によつて主インク
室内のペン体側に低圧が発生する。しかし、上記
の弁機構によつて副インク室から主インク室への
瞬間的なインクの流れは遮断されるので、この低
圧によつてペン体から空気が内部に吸入されるこ
とはない。また、ペン体を下にしてこの筆記具を
床等に落下させた場合には、その衝撃によつて主
インク室内に高圧が発生する。しかし、この高圧
は上記の弁機構を介して副インク室に作用するの
で、この弁機構等によつてこの瞬間的な高圧が緩
衝され、実際にペン体から押し出されるインクの
量は極めてわずかであり、実用上ではほとんど支
障はない。

［実施例］ 以下、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。第１図ないし第３図には本発明の第１実施例
を示す。この第１実施例は水性ボールペンであ
る。図中の１は軸筒であり、この軸筒内には大容
量たとえば約３c.c.の容積を有する主インク室２が
形成され、この主インク室２内には水性インクＡ
が収容されている。そして、この主インク室２内
にはシリコーンゴム等の弾性材料からなるスライ
ド栓３が摺動自在に設けられ、この主インク室２
内のインクＡと空気を区画し、またこのインクの
消費や膨張・収縮に対応してこのスライド栓３が
摺動するように構成されている。

この軸筒１の後端部には尾栓４が取付けられて
おり、この尾栓４と上記スライド栓３との間の空
間にはたとえばシリコーンオイル等の少量のシー
ル用液体１２が封入され、上記スライド栓３のシ
ールを維持するとともに、その摺動の際の潤滑を
なすように構成されている。また、上記の尾栓４
の内側端の中心部からは凸部１０が突設されてお
り、この尾栓４に形成された空気連通孔１１はこ
の凸部１０の先端面に開口している。そして、上
記シール用液体１２は比較的粘度が高いので、こ
の筆記具の姿勢が変化した場合に壁面を伝わつて
流動するので、このシール用液体１２が上記の凸
部１０の先端に達することはなく、よつてこの筆
記具を倒立させてもこのシール用液体が漏れ出す
ことはない。

また、この軸筒１の先端部５にはペン体ホルダ
６が取付けられている。そして、このペン体ホル
ダ６の先端部にはボールペン体１４が設けられて
いる。このボールペン体１４にはボール２３が回
転自在に抱持されている。

また、上記の軸筒１の先端部側内部には弁機構
７が設けられている。そして、この弁機構７によ
つてこの軸筒１の先端部５の内部が上記主インク
室２から区画され、この先端部５の内部は小容積
の副インク室２１に形成されている。そして、こ
の弁機構７は第２図および第３図に示すように構
成されている。すなわち、８は弁座部材であつ
て、円板状をなし、上記軸筒１内に圧入接合され
ている。そして、この弁座部材８の中央部には貫
通孔１８が形成され、またペン体側面の周縁部に
は環状の弁座部１９が形成されている。そして、
この弁座部材８の下面側にはシリコーンゴム等の
弾性材料からなる円板状の弁体９が設けられてい
る。また、上記ペン体ホルダ６からは円筒状の押
圧凸部１６が突設され、この先端部が上記の弁体
９の中央部に当接し、この弁体９を上記の弁座部
材８に所定の圧力で押圧している。また、上記軸
筒１の内部にも弁座部２０が突設され、この弁座
部２０は上記弁体９の下面にわずかに離間して対
向している。

また、上記ペン体ホルダ６の中心部にはインク
導出孔１５が形成され、このインク導出孔１５内
にはフエルト等の多孔質材料からなるインク中継
芯１３が圧入されている。なお、上記押圧凸部１
６の先端部には連通溝１７が形成され、上記の副
インク室２１とこのインク導出孔１５とを連通し
ている。また、従来はこのインク中継芯の先端部
は円錐状に正確に研磨され、ボールペン体のボー
ルに軽く接触されていたが、この実施例ではこの
インク中継芯１３はボール２３には接触しておら
ず、このインク中継芯１３とボール２３との間に
微少容積のペン体側インク室２２が形成されてい
る。

次に、この第１実施例の作用を説明する。上記
の主インク室２、副インク室２１およびペン体側
インク室２２内には空気の混入していない液状の
水性インクＡが充填されている。そして、筆記に
よつて上記ペン体側インク室２２内のインクが消
費されると、上記インク中継芯１３の毛細管力に
よつて上記副インク室２１内のインクがこのペン
体側インク室２２に供給される。そして、この副
インク室２１内のインクが消費されてこの内部の
圧力が低下すると、上記弾性材料からなる弁体９
が変形して弁座部材８の弁座部１９から離れ、主
インク室２内のインクがこの副インク室２１内に
供給される。また、上記主インク室２内のインク
が消費されるに従つて上記のスライド栓３が摺動
し、この主インク室２内の圧力を大気圧と平衡さ
せ、空気の吸入等を防止する。

筆記による上記のボールペン体１４のインク吸
出し圧力およびこのボールペン体１４のシール圧
力は水頭圧にして約200mmである。一方、上記主
インク室２の長さは、その容積を最大の約３c.c.と
してもこの軸筒１の直径の寸法的な制約から最大
で約75mmである。したがつて、この筆記具を上向
きにして筆記する場合でもインクの吸出力の余裕
は水頭圧で約125mmある。よつて、上記スライド
栓３の摺動抵抗および上記弁機構７の開弁圧力の
合計をこの125mm以下に設定しておけば、この筆
記具は上向き筆記が可能になる。もちろん、上向
き筆記の場合を考慮しない場合には、これらスラ
イド栓３の摺動抵抗および弁機構７の開弁圧力は
これより大きく設定できる。ただし、主インク室
２内のインクの量が減少した場合等を考慮すれ
ば、上記弁機構７の開弁圧力は上記ボールペン体
１４の吸出し圧力である200mm以下に設定するこ
とが好ましい。

また、温度の変化等によつてこの軸筒１内のイ
ンクが膨張・収縮した場合には、上記スライド栓
３が摺動してこれを補償する。なお、この場合上
記副インク室２１およびペン体側インク室２２内
のインクも膨張・収縮するが、これらの容積はき
わめて小さいので、これによつてボールペン体１
４からインクが押出されたり、空気が吸入された
りすることはない。また、この筆記具をボールペ
ン体１４を上向きにして床等に落下させた場合に
は、主インク室２内のインクおよびスライド栓３
に作用する慣性力によつてこ主インク室２内に負
圧が発生する。しかし、上記弁機構７は副インク
室２１から主インク室２へのインクの流れを阻止
するので、この負圧がボールペン体１４に作用す
ることはなく、空気がこのボールペン体１４から
内部に吸入されることはない。なお、この落下に
よる慣性力は副インク室内のインクにも作用する
が、上述したようにこの副インク室２１内の容積
はきわめて小さいので、これによる負圧はきわめ
て小さく、よく空気が吸入されることはない。ま
た、このボールペン体１４を下向きにしてこの筆
記具を床等に落下させた場合には、上記主インク
室内に正圧が発生する。しかし、この圧力の発生
は瞬間的なものであり、この圧力がボールペン体
１４まで伝わるまでには上記弁機構７およびイン
ク中継芯１３によつて緩衝され、この圧力によつ
てボールペン体１４からインクが押出されること
はない。なお、万一このボールペン体１４からイ
ンクが押出されたとしても、その量はきわめてわ
ずかであり、実用上全く問題がない。

上述したように、このような弁機構７を設ける
ことによりこの筆記具の使用上のあらゆる条件の
下でインクの供給を確実に制御でき、空気の吸入
やインクのボタ落ち等の不具合を確実に防止でき
る。したがつて、上記スライド栓３は単に主イン
ク室２内のインクと空気を区画するだけの作用が
あればよく、その摺動抵抗を正確に制御する必要
はない。よつて、製造が容易となり、コストが低
減できるとともに信頼性も向上する。

また、第４図および第５図には本発明の第２実
施例を示す。この実施例の弁機構７ａにはシリコ
ーンゴム等の弾性材料から形成された弁体３０が
設けられている。この弁体３０には円錐形のシー
ル部３１が形成され、これが軸筒１の内面に当接
して弁作用をなすように構成されている。なお、
この弁体３０は主インク室２内に圧入された固定
リング３２によつて所定の位置に保持され、この
固定リング３２にインクの流通溝３３が形成され
ている。この第２実施例は、この弁体３０のシー
ル部３１によつて副インク室２１から主インク室
２へのインクの流れを阻止し、かつ所定の差圧が
生じた場合にはこの主インク室２から副インク室
２１にインクを供給する。

また、第６図および第７図には本発明の第３実
施例を示す。この実施例の弁機構７ｂには、シリ
コーンゴム等の弾性材料から形成された弁体４０
が設けられ、この弁体４０には円錐形のシール部
４１が形成され、また円筒状の嵌合部４３が形成
されている。そして、この弁体４０はその嵌合部
４３が主インク室２内に圧接されて所定の位置に
保持され、また上記のシール部４１によつて前記
のような弁作用をなす。なお、上記嵌合部４３に
はインクの流通溝４２が形成されている。

また、第８図および第９図には本発明の第４実
施例を示す。この実施例の弁機構７ｃには、シリ
コーンゴム等の弾性材料から形成されたカツプ状
の弁体５０が備えられ、この弁体５０は主インク
室２内に圧入されて所定の位置に保持されてい
る。そして、この弁体５０の低壁部には切込み５
１が形成されている。このものは、所定の差圧が
作用した場合にこの切込み５１の部分が開いて主
インク室２から副インク室２１にインクを供給す
る。

また、第１０図には本発明の第５実施例を示
す。この実施例の弁機構７ｄは、弁座部材６０が
備えられ、この弁座部材６０は主インク室２内に
圧入されている。そして、この弁座部材６０には
円筒状の弁座部６１が突設され、この弁座部６１
内には流通孔６２が形成され、またその周面には
連通口６３が開口している、そして、この円筒状
の弁座部６１の外周面にはシリコーンゴム等の弾
性材料からなる管状の弁体６４が嵌合されてい
る。このものは、この弁体６４によつて副インク
室２１から主インク室２へのインクの流れを阻止
し、また所定の差圧が生じた場合に主インク室２
から副インク室２１にインクを供給する。

また、第１１図には本発明の第６実施例を示
す。この実施例の弁機構７ｅには弁座部材７０が
備えられ、この弁座部材７０は主インク室２内に
圧入されている。そして、この弁座部７０には流
通孔７１が形成され、この流通孔７１の縁部が円
錐状に形成されて弁座部７４を形成している。そ
して、この弁座部７４には弁体７２が着座してお
り、スプリング７３によつて所定の押圧力によつ
て押圧されている。このものは、この弁体７２に
よつて上記副インク室２１から主インク室２への
インクの流れを阻止し、また所定の差圧が生じた
場合に開弁する。

また、第１２図および第１３図には本発明の第
７実施例を示す。この実施例の弁機構７ｆはシリ
コーンゴム等の弾性材料から形成された円筒状の
弁体８０を備え、この弁体８０は上記の副インク
室２１内に弾性的に嵌合されている。なお、この
弁体８０にはインクの流通溝８２が形成されてい
る。このものは、この弁体８０によつて副インク
室２１から主インク室２へのインクの流れを阻止
し、また所定の差圧が生じた場合にこの弁体８０
の円筒部８１の外周面と副インク室２の内周面と
の間を通つてインクが供給される。

また、第１４図には本発明の第８実施例を示
す。この実施例は、前記のスライド栓として、ゼ
ラチンその他のゲル状物質からなるスライド栓３
ａを主インク室２内に摺動自在に嵌合したもので
ある。このゲル状物質からなるスライド栓３ａは
柔軟性に富み、シール性が良好であるとともに摺
動抵抗が少なく、さらにはインクＡを充填した後
ゾル状の物質をこの主インク室２内に注入してゲ
ル化させることによつてこのスライド栓３ａを形
成できるので、製造が容易でコストを一層低減で
きる。

また、第１５図には本発明の第９実施例を示
す。このものは、インクにゼラチン等のゲル化物
質を混入してこのインク自体をゲル化したもの
で、このゲル化インク９０自体がスライド栓の役
目を果たす。そして、この主インク室２のペン体
側端部内にはこのゲル化インク９０を液状インク
９１ａに変換するインク液化物質９２が設けら
れ、このゲル化インクがこれに接触して液化され
る。このインク液化物質としては、たとえばこの
インクにゼラチン等の蛋白質系のゲル化物質を混
入した場合には、プロテアーゼ等の蛋白質分解酵
素が使用される。また、デンプン質系のゲル化物
質が混入された場合には、アミラーゼ等のデンプ
ン質分解能酵素が使用される。なお、これら酵素
は適当な担体上に固定化され、ゲル化インクのう
ちこれに接触した部分のみを液化するように構成
されている。

なお、上記の各実施例は上述した点以外の構成
は前記第１実施例と同様の構成であり、第１実施
例と対応する部分には同じ符号を付してその説明
を省略する。

さらに、本発明は上記の実施例にも限定されな
い。たとえば、弁機構の構成は必ずしも上記各実
施例のものに限定されない。

たとえば、このような弁機構は必ずしも副イン
ク室から主インク室へのインクの流れを防止する
ような逆止弁作用を有しなくてもよい。この筆記
具をペン体を上にして床等に落下させた場合に主
インク室内に発生する負圧はきわめて瞬間的なも
のであるので、この弁機構自体の抵抗およびイン
ク中継芯の抵抗によつてこの主インク室内の負圧
がペン体に作用するのを十分に緩衝することがで
きる。

さらに、スライド栓も上記のものには限定され
ず、たとえば連続気泡または独立気泡の発泡弾性
材料でこのスライド栓を形成してもよい。

また、本発明は水性ボールペンには限定され
ず、ペン体としてはたとえばフエルトペン体、毛
筆ペン体、その他のペン体が使用できる。また、
本発明は文字、図形等を描くものに限らず、物体
の表面の所定位置に化粧品、薬品等を塗布するも
のにも適用することができる。

［発明の効果］ 上述の如く本発明は、軸筒内に主インク室とは
別に小容積の副インク室を形成し、所定の差圧が
生じた場合に主インク室から副インク室へインク
を供給する弁機構を設けたので、この弁機構によ
つて内部のインクの流れが制御され、空気の吸入
やインクのボタ落ち等がない。さらに、このもの
はスライド栓は単に主インク室内のインクと空気
とを区画するだけのものでよく、構造が簡単で製
造が容易であり、コストを低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示
し、第１図は縦断面図、第２図は要部の縦断面
図、第３図は第２図の−線に沿う断面図であ
る。第４図および第５図は本発明の第２実施例を
示し、第４図は要部の縦断面図、第５図は第４図
の−線に沿う断面図である。第６図および第
７図は本発明の第３実施例を示し、第６図は要部
縦断面図、第７図は第６図の−線に沿う断面
図である。第８図および第９図は本発明の第４実
施例を示し、第８図は要部の縦断面図、第９図は
第８図の−線に沿う断面図である。第１０図
は第５実施例の要部の縦断面図である。第１１図
は第６実施例の要部の縦断面図である。第１２図
および第１３図は第７実施例を示し、第１２図は
要部の縦断面図、第１３図は第１２図の−
線に沿う断面図である。第１４図は第８実施例
の縦断面図である。第１５図は第９実施例の縦断
面図である。 １……軸筒、２……主インク室、３……スライ
ド栓、７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ
……弁機構、１４……ボールペン体、２１……副
インク室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 軸筒と、この軸筒の先端部に設けられたペン
   体と、この軸筒内に形成された主インク室と、こ
   の主インク室内に摺動自在に設けられたスライド
   栓と、上記主インク室と上記ペン体との間に形成
   された小容積の副インク室と、上記主インク室と
   副インク室との間に設けられ上記ペン体の筆記の
   際のインクの吸出し圧力以下の所定の差圧だけ上
   記副インク室内の圧力が低下した場合に上記主イ
   ンク室から副インク室にインクを流す弁機構とを
   具備したことを特徴とする筆記具。