JPH0485094A - 弁装置 - Google Patents

弁装置

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JPH0485094A
JPH0485094A JP2199241A JP19924190A JPH0485094A JP H0485094 A JPH0485094 A JP H0485094A JP 2199241 A JP2199241 A JP 2199241A JP 19924190 A JP19924190 A JP 19924190A JP H0485094 A JPH0485094 A JP H0485094A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は弁装置、特に筆記具のインク制御用に使用され
るような微小流量、微小圧力で使用されるような弁装置
に関する。
[従来の技術] 従来、水性インクを使用するボールペン、フェルトペン
、等では、筆記具の軸筒内のインク収容室内に綿等の多
孔質の材料を充填し、この多孔質の材料内にインクを含
浸保持させたものであった。
しかし、このようなものでは、インクの保持量が少なく
、またインクの供給量が少く、早く筆記したような場合
には筆跡がかすれる等の不具合があった。
このような不具合を解消するため、大容量のインク貯溜
室内にインクを直接貯溜する筆記具が開発された。この
ものは、インク貯溜室内に液密のスライド栓を摺動自在
に挿入し、このスライド栓の摺動によりインクの膨張・
収縮を補償するように構成されている。また、このイン
ク貯溜室とは別の小さい容量の副インク室を形成し、こ
の副インク室がポールチップ、フェルトチップ等のペン
先に連通している。そして、このインク貯溜室と副イン
ク室とは逆止弁を介して連通している。この逆止弁は、
インク貯溜室から副インク室へのインクの流れのみを許
容し、またインク貯溜室と副インク室との間の差圧が所
定の差圧以上となった場合に開弁し、インク貯溜室から
副インク室にインクを供給するように構成されている。
このようなものは、大容量のインク貯溜室内に発生する
圧力変動をこの逆止弁で遮断し、インクのボタ落ちや空
気の吸入を防止するものである。
しかし、このような筆記具では、筆記の際にポールチッ
プやフェルトチップが内部のインクを吸い出す能力(水
頭圧で数百mm程度の圧力)によってこの逆止弁を開弁
させ、かつ上記のスライド栓をその摺動抵抗に抗して移
動させなければならない。したがって、上記の逆止弁は
極めて低い差圧、たとえば100mm程度の差圧で開弁
ずるようなものである必要がある。また、上記のインク
貯溜室内のインクが長時間にわたってゆっくり収縮した
ような場合には、万一この逆止弁に極めてわずかでも漏
洩があると、副インク室内のインクがインク貯溜室内に
逆流し、ペン先がら空気が吸入されてしまう等の不具合
を生じる。
したがって、このような筆記具に使用される逆止弁等の
弁装置は、微小圧力、微小流量で正確に作動し、また内
部漏洩が殆ど生じないようなものでなければならない。
もちろん、従来の技術でもこのような弁装置を製作する
ことは可能である。
しかし、従来のものは、弁装置の弁座と弁体とを別々に
製作し、これらの部品を組み立てるものであった。従っ
て、これらの部品は極めて高い加工精度を必要とする。
しがもこのような弁装置は筆記具内に収容されるもので
あるがら、小形に形成しなければならない。このため、
このような弁装置の製造には細心の注意をはらわねばな
らず、かつ品質を確保するためには全数の検査を必要と
する。このため、従来はこのような弁装置の製造コスト
は高いものであった。このような弁装置を使用する筆記
具は、一般に使い捨て形のものであり、製造コストは可
能な限り低くする必要がある。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は以上の事情に基づいてなされたもので、微小圧
力、微小流量で確実かつ高い精度で作動し、また内部漏
洩が殆どなく、さらに製造が簡単で低いコストで製造す
ることができる弁装置を提供することを目的とするもの
である。
[課題を解決するための手段とその作用]本発明は、円
筒状の弁本体と、この弁本体内に未硬化の状態で充填さ
れた後に硬化され、この弁本体に対して接着性がなく、
弾性を有する合成樹脂材料、たとえばシリコーンゴム等
で形成された弁体とを備え、上記の弁本体内には軸方向
に沿って弁軸挿通孔内形成され、また、この弁本体の先
端部には軸方向と交差する方向に沿った弁座面が形成さ
れ、またこの弁本体の基端部には少なくとも一部に軸方
向と交差する方向に沿った面を有する本体側係合部が形
成されている。また、上記の弁体の先端部には上記の弁
座面の上に充填されたのち硬化した弁頭部が一体に形成
され、またこの弁体の中央部には上記の弁軸挿通孔内に
充填された状態で硬化した弁軸部が一体に形成され、ま
たこの弁体の基端部には上記本体側係合部内に充填され
た状態で硬化した弁体側係合部が一体に形成されている
。したがって、この弁体の基端部は、弁体側係合部と本
体側係合部によって弁本体と一体化され、上記の弁体を
形成する合成樹脂材料の硬化の際の収縮によって、上記
の弁軸部が軸方向に収縮することによって上記の弁頭部
が上記の弁座面に所定の微小圧力で押圧され、またこの
弁軸部が径方向に収縮することによってこの弁軸部の外
周面と上記弁軸挿通孔の内周面との間にインク等の流体
流通用の隙間が形成されるものである。
このような弁装置は、弁本体の基端面から上記の流体流
通用の隙間を通ってインク等の流体が導入され、この流
体の圧力が所定の差圧以上になると、上記の弁頭部と弁
座面との間に隙間が形成され、この隙間を通って流体が
流通し、この弁装置が開弁状態になる。
この弁装置は、弁本体の弁座面の上に未硬化の合成樹脂
が充填されて硬化されることによって弁頭部が形成され
るので、この弁座面の微小な凹凸にも正確に対応して弁
頭部が成形され、この弁座面に密接するので内部漏洩等
がほとんど生じない。
また、この弁装置は、シリコーンゴム等の弾性を有する
合成樹脂材料の硬化の際のわずかな収縮を利用して弁頭
部を弁座面に微小圧力で押圧するので、その設定開弁圧
力を極めて小さくすることができる。また、この弁装置
は弁本体の形状、弁体を構成する合成樹脂材料の組成、
その他の条件さえ正確に調整すれば、大量に生産した場
合でもこの弁装置の開弁圧力等の特性を極めて正確に規
制することができ、精度の高い弁装置を低いコストて大
量生産することができる。
また、本発明の好ましい実施例によれば、前記の弁頭部
は、成形型によって規制されていない自由表面を残して
前記の弁座面上に盛り付けられこの自由表面を残したま
ま硬化された合成樹脂によって形成されたものである。
したがって、この弁頭部の部分には、合成樹脂材料の硬
化の際の収縮による歪み等が発生しないので、この弁頭
部が弁座面に確実に密着し、内部漏洩を完全に防止する
とともに、開弁圧力等の特性もきわめて正確になる。
さらに、本発明の実施例によれば、前記本体側係合部に
は、前記の弁軸挿通孔の内周面と連続しこの本体側係合
部を通過して前記弁本体の基端面に達する内側面部が形
成され、弁体側係合部内に充填された合成樹脂材料の硬
化の際の収縮によってこの内側面部との間に流体流通用
の隙間が形成されるものである。したがって、前記の弁
軸部の外周面と弁軸挿通孔の内周面との間の流体流通用
の隙間がこの内側面部との間の隙間を介してこの弁本体
の基端面に確実に連通するものである。
さらに、この弁装置は構造が簡単であり、しかも部品等
の加工精度を余り高くする必要がないので、製造コスト
が低く、また上記のように開弁圧力等の作動の精度が高
いので全数を試験するような必要はない。
[実施例コ 以下、図を参照し−て本発明の詳細な説明する。
第1図ないし第3図は本発明の第1の実施例を示し、こ
の実施例のものは水性インクを使用した使い捨て形のフ
ェルトチップペンに本発明の弁装置を適用したものであ
る。
図中1はこのペンの軸筒であり、この軸筒1の内部には
大容量のインク貯溜室2が形成され、この内部に液体状
のインクが充填されている。また、この軸筒1の先端部
には、ペン先3が設けられている。この実施例の場合、
このペン先3はフェルトチップ形のものであり、このペ
ン先はフェルトチップ5とホルダ4とから構成されてい
る。また、この軸筒1の先端部側には、小さい容量の副
インク室6が形成され、この副インク室6は上記のペン
先3に連通している。そして、この副インク室6は、本
発明の弁装置10を介して上記のインク貯溜室2に連通
され、この弁装置10を介してこのインク貯溜室2から
この副インク室6にインクが供給されるように構成され
ている。
また、上記のインク貯溜室2内には、スライド栓7が摺
動自在に設けられている。このスライド栓7は、液密性
を有し、このインク貯溜室2内に充填されているインク
と大気とを区画する。そして、このスライド栓7はこの
インク貯溜室2内のインクの消費、あるいは膨張収縮に
対応して摺動し、これらを補償してこのインク貯溜室2
内のインクの圧力を大気圧と平衡させる。なお、この軸
筒1の尾端部には尾栓8が取付けられ、この尾栓8には
大気連通路9が形成されている。
上記の弁装置10は、上記のインク貯溜室2から副イン
ク室6へ向かう方向のインクの流れのみを許容する逆止
弁であり、また小さい差圧で開弁するように構成されて
いる。この筆記具は、筆記によって副インク室6内のイ
ンクが消費されると、上記の弁装置10が開弁じてイン
ク貯溜室2からこの副インク室6にインクが供給され、
この副インク室6を常にインクで満たされた状態に維持
する。また、このインク貯溜室2内のインクの消費に対
応して、上記のスライド栓7が図中左方に摺動し、この
インクの消費を補償する。上記のフェルトチップ5は、
毛細管現象によって内部のインクを引き出し、またこの
中に含まれたインクを毛細管現象によって保持しシール
を維持する機能を有しており、この能力は水頭圧て約4
00mm程度である。そして、筆記の際には、このフェ
ルトチップ5の毛細管力によって上記の弁装置10を開
弁させ、かつスライド栓7をその摺動抵抗に打ち勝って
摺動させる。また、温度変化等によってインク貯溜室2
内のインクが膨張または収縮した場合、上記のスライド
栓7の摺動抵抗によってこのインク貯溜室内に正圧また
は負圧が発生するが、これらの正圧または負圧は弁装置
10によって遮断され、ペン先3には伝達されない。ま
た、このペンを床等に落下させてしまったような場合に
は、衝撃によってこのインク貯溜室2内に瞬間的な正圧
または負圧が発生する。この負圧は、逆止弁である弁装
置10によって遮断され、また正圧はこ(7)弁gil
f 10によって大幅に減衰されるので、ペン先3から
インクがボタ落ちするようなことはない。
以上のように、この弁装置10は、極めて小さい所定の
差圧によって作動し、かつ内部漏洩を確実に防止できる
ものでなければならない。このような目的を達成するた
め、この弁装置は第2図ないし第3図に示すように構成
されている。すなわち、この弁装置10は弁本体11と
弁体12とから構成されている。この弁本体11は合成
樹脂材料から形成され、略円筒状をなしている。この弁
本体11の基端部の外周面は拡径され、取り付は嵌合部
15が形成されている。そしてこの取り付は嵌合部15
が上記の軸筒1の内面に液密を保って圧嵌され、この弁
装置を所定の位置に固定するように構成されている。こ
の弁本体11の内部には、断面形状がたとえば円形の弁
軸挿通孔11bが形成されている。また、この弁本体1
1の先端部には、中心から周辺に向かって基端部側に後
退した略円錐形の弁座面11aが形成されている。
また、この弁本体11の基端部には、本体側係合部が形
成されている。この本体側係合部は、この弁本体11の
基端部内に形成された段部11dを備えており、この段
部11dは、上記の弁軸挿通孔11bの中心軸線と交差
した方向の面、たとえばこの中心軸線と直交した平面、
またはこの中心軸線と所定の角度をなした円錐面に形成
されている。また、この本体側係合部には、この段部1
1dから軸方向後方に突設された4本の係合凸部11c
が形成されている。これらの係合凸部11cの後端部は
、この弁本体11の基端面の部分にまで達しており、ま
たこれら係合凸部11cの内側面部21は上記の弁軸挿
通孔11bの内周面に連続している。
また、上記の弁体12は、シリコーンゴム等の弾性を有
する合成樹脂材料で形成されている。また、この弁体1
2を形成する合成樹脂材料は、上記の弁本体11に対し
て接着性を有していない。
この弁体12は、未硬化の状態のシリコーンゴムを上記
の弁本体11の内部すなわち弁体固定部と弁座面の部分
に充填および盛り付けてから硬化させたものである。し
たがって、この弁体12は、上記の弁本体1]の内部の
形状に対応した形状に形成されている。
この弁体12には、この弁本体11の弁軸挿通部11b
内に充填された状態で硬化した弁軸部12bが一体に形
成されており、この弁軸部12bはこの弁軸挿通孔11
bに対応した円柱状の形状をなしている。
また、この弁体12の先端部には、弁頭部12aが形成
されている。この弁頭部12aは、この弁本体11の先
端部を上向きにした状態で、この弁体12を形成する合
成樹脂材料を未硬化の状態で弁座面11aの上に盛り付
け、そのままの状態で硬化させたものである。なお、こ
の盛り付けとは、金型を使用せず、あるいは一部が開放
された金型を使用し、自由表面を残したまま充填し、硬
化させることを意味する。したがって、この弁頭部12
aは、盛り上がった略球面状の先端面を有し、また上記
の弁座面11aに密着している。
さらに、この弁体12の基端部には、弁体側係合部12
cが形成されている。この弁体側係合部12cは、上記
の本体側係合部の内部、すなわち上記の段部11cによ
って拡径された弁本体の基端部内周面と、前記の係合凸
部11cの間に、これら係合凸部11cを包み込んで充
填されて硬化された部分1.こよって形成されている。
この弁体12を構成するシリコーンゴムが硬化する際に
は、わずかな収縮が生じる。したがって、この弁体12
の各部は、軸方向および径方向に収縮する。
したがって、上記の弁軸部12bも軸方向に収縮するが
、この弁体12の基端部は上記の弁体側係合部12cお
よび本体側係合部11c、lidによって弁本体11と
機械的に一体化されているので、この弁軸部12bの軸
方向の収縮によって、上記の弁頭部12aは弁座部11
aに所定の圧力で押圧される。なお、この状態では、こ
の弁軸部12b内には、わずかな引っ張り応力が発生し
ており、この弁軸部12bの弾性力によって上記の弁頭
部12aが弁座部11aにわずかの圧力で押圧されてい
るものである。
また、この弁軸部12bの径方向の収縮によって、この
弁軸部12bの外周面と弁軸挿通孔11bの内周面との
間には、隙間20が形成され、この隙間20が流体すな
わちインクの流通する通路として形成される。また、上
記の係合凸部11cの内側面部21との間にも同様にし
て径方向の収縮によって隙間22が形成される。この係
合凸部11cの内側面21は弁軸挿通孔11bの内周面
と連続しているので、この隙間22も上記の隙間20と
連続し、これらの隙間20.22がインクの流通通路と
して形成され、これらを通ってこの弁本体11の基端面
から弁頭部12aおよび弁座面11aの部分までインク
が流通する。
このように形成された弁装置10は、上記の弁頭部12
aの背面は上記の弁座面11aとは雄型、雌型の関係を
なし、この弁頭部12aは弁座面11a上の微小な凹凸
にも忠実に対応しており、したがって、これらの間には
全く隙間が形成されておらず、これらは完全に密着して
いる。また、この弁体12の弁頭部12aは盛り付けた
ままの状態で硬化されているので、この弁頭部12a内
には内部応力がなく、確実に密着しているので内部漏洩
を完全に防止することができる。
このような弁装置は、前記のインク貯溜室2と副インク
室6との間の差圧が所定の差圧以上になると、上記の弁
軸部12bがこの圧力によってわずかに伸び、弁頭部1
2aと弁座部11aとの間にわずかの隙間が形成され、
開弁状態となってインクを副インク室6に流通させる。
また、この弁装置は、副インク室6内の圧力が高くなっ
た場合には逆止弁として作用し、インクの逆流を防止す
る。
なお、本発明は上記の実施例には限定されない。
たとえば、第4図および第5図には本発明の第2の実施
例を示す。この実施例は、弁本体11の基端部に、段部
31dを有して拡径した本体側係合部を有し、また弁体
12の基端部にはこの本体側係合部に充填されて硬化さ
れた弁体側係合部32Cを備えたものである。また、こ
の弁本体11内に未硬化のシリコーンゴムを充填する際
には、この弁本体11を金型33内に挿入する、この金
型33の底部には凸部34が形成され、この凸部34の
高さは、この先端がこの弁本体11の弁軸挿通孔11b
の内周面に達するような高さに設定されている。したが
って、充填されたシリコーンゴムはこの凸部34の部分
に通路部分35が形成され、この通路部分35は弁軸挿
通孔11bの内周面、すなわちインク通路を形成する隙
間20に達している。そして、インクはこの通路部分3
5を介して隙間20に導入される。
また、第6図および第7図には本発明の第3の実施例を
示す。このものは、弁本体11の基端部に弁軸挿通孔1
1bと直交する本体側嵌合孔41dを形成し、また弁体
12の基端部にはこの内部に充填されて硬化された弁体
側係合部42cを一体に形成したものである。なお、弁
軸部12bはこの弁本体11の基端部まで延長され、こ
の弁軸部12bの外周面と弁軸挿通孔11bの内周面と
の間に形成される隙間20はこの弁本体11の基端面に
開口している。なお、43はシリコーンゴムの充填の際
に使用される金型である。
また、第8図および第9図には本発明の第4の実施例を
示す。この実施例のものは、弁本体11の基端部に放射
状に配置された4本の本体側係合溝51dを形成しであ
る。また、上記の弁体12の基端部にはこの本体側係合
溝51dおよび金型53で囲まれる空洞部に充填されて
硬化した弁体側係合部52cが一体に形成されている。
なお、弁軸部12bの外周面と弁軸挿通孔11bの内周
面との間に形成される隙間20は、これら本体側係合部
51d1弁体側係合部52cの間の部分を通って弁本体
11の基端面に開口している。
さらに、第10図ないし第12図には本発明の第5の実
施例を示す。このものは、弁本体11の基端部に段部6
1dを形成して拡径した拡径部65からなる本体側係合
部を形成したものである。
また、この拡径部65の内周面から弁軸挿通孔12bの
中央部の内周面にわたって、テーパ状の複数たとえば4
本のリブ溝66を形成したものである。また、弁体12
は、この弁本体11の内部の形状に対応した形状をなし
ており、上記の本体側係合部に対応した弁体側係合部6
2が形成され、また上記のリブ溝66に対応したリブ部
67が形成されている。そして、この弁体12を形成す
るシリコーンゴムの硬化の際の収縮により、上記の拡径
部65の内周面と弁体側係合部62cの外周面との間に
隙間69が形成され、また、上記のリブ溝66の底面す
なわち内側面部とリブ部67の頂面との間にも隙間が形
成されている。そして、上記の隙間69は隙間68を介
して弁軸挿通孔11bの内周面と弁軸部12bの外周面
との間の隙間20の中間部に連通している。したがって
、この隙間20は上記の隙間68.69を介してこの弁
本体11の基端面に開口しおり、これらの隙間を通って
インクが流通される。
なお、上記の第2ないし第5の実施例では、上述した構
成以外の点については、前記の第1の実施例と同様の構
成であり、第4図ないし第12図中で第1の実施例と対
応する部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
なお、本発明は上記の各実施例にも限定されない。例え
ば、弁本体、弁座面、弁本体側係合部、弁体側係合部等
の形状、構成等は上記のものには限定されず、用途その
他に応じて適宜設定できるものである。また、弁体を構
成する弾性材料もシリコーンゴムには限定されず、その
他の弾性を有する合成樹脂材料が使用できる。また、本
発明は筆記具に使用される弁装置には限定されず、その
他の用途に使用される弁装置にも適用できるものである
ことはもちろんである。
[発明の効果] 本発明は、弁本体に弁座面および本体側係合部を形成し
、この弁本体の内部に未硬化の弾性を有する樹脂を盛付
け、これを硬化させて弁体を構成したものである。従っ
て、この弁体の弁頭部は弁座面の凹凸等と忠実に対応し
た形状に形成され、この弁座面と隙間なく完全に密着す
る。したがって、内部漏洩等がほとんど生じない。また
、この弁体を形成する合成樹脂材料が硬化する際のわず
かな収縮によって、弁軸部が軸方向に収縮し、弁頭部が
所定のちいさな圧力で弁座面に押圧され、微小圧力で開
弁する正確な弁装置が得られる。そして、このものは、
構造が簡単であるとともに、この弁本体の形状、弁体の
材料の特性等を調整、設定するだけで極めて正確でかつ
安定した開弁作動を達成できる。したがって、小さい弁
作動圧力、小さい流量の弁装置を低いコストでかつ高い
信頼性で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明の第1の実施例を示し、第
1図は筆記具全体の縦断面図、第2図は弁装置の縦断面
図、第3図は第2図の■−■線に沿う断面図である。第
4図ないし第5図は第2の実施例を示し、第4図は弁装
置の縦断面図、第5図は第4図のv−V線に沿う断面図
である。第6図および第7図は第3の実施例を示し、第
6図は弁装置の縦断面図、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図は第4の実施例
を示し、第8図は弁装置の縦断面図、第9図は第8図の
IX−IX線に沿う断面図である。第10図ないし第1
2図は第5の実施例を示し、第10図は弁装置の縦断面
図、第11図は第10図のX I−X J線に沿う断面
図、第12図は第10図のxn−xn線に沿う断面図で
ある。 10・・・弁装置、11・・・弁本体、11a・・・弁
座面、11b・・・弁軸挿通孔、llc・・・係合凸部
(本体側係合部)、11d・・・段部(本体側係合部)
12・・・弁体、12a・・・弁頭部、12b・・・弁
軸部、12c・・・弁体側係合部、20・・・隙間(流
体の流通路) 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)円筒状の弁本体を備え、この弁本体内には軸方向
    に沿って弁軸挿通孔が形成され、また、この弁本体の先
    端部には軸方向と交差する方向に沿った弁座面が形成さ
    れ、またこの弁本体の基端部には少なくとも一部に軸方
    向と交差する方向に沿った面を有する本体側係合部が形
    成されており、またこの弁本体内にこの弁本体と非接着
    性を有し弾性を有する合成樹脂材料を未硬化の状態で充
    填したのち硬化することによって形成された弁体を備え
    、この弁体の先端部には上記の弁座面の上に充填された
    のち硬化した弁頭部が一体に形成され、またこの弁体の
    中央部には上記の弁軸挿通孔内に充填された状態で硬化
    した弁軸部が一体に形成され、またこの弁体の基端部に
    は上記本体側係合部内に充填された状態で硬化した弁体
    側係合部が一体に形成されており、上記の弁体を形成す
    る合成樹脂材料の硬化の際の収縮によって、上記の弁軸
    部が軸方向に収縮することによって上記の弁頭部が上記
    の弁座面に押圧され、またこの弁軸部が径方向に収縮す
    ることによってこの弁軸部の外周面と上記弁軸挿通孔の
    内周面との間に流体流通用の隙間が形成されていること
    を特徴とする弁装置。
  2. (2)前記の弁頭部は、成形型によって規制されていな
    い自由表面を残して前記の弁座面上に盛り付けられこの
    自由表面を残したまま硬化された合成樹脂によって形成
    されたものであることを特徴とする前記請求項1記載の
    弁装置。
  3. (3)前記本体側係合部には、前記の弁軸挿通孔の内周
    面と連続しこの本体側係合部を通過して前記弁本体の基
    端面に達する内側面部が形成され、弁体側係合部内に充
    填された合成樹脂材料の硬化の際の収縮によってこの内
    側面部との間に流体流通用の隙間が形成されていること
    を特徴とする前記請求項1記載の弁装置。
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