JPS608238B2 - ボ−ルペン用インキ補給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転し得る筆記用ボールを持ったボールペン、
特に筆記端におけるインキの補給を確保するためのボー
ルペン用インキ補供装置に関するものである。

従釆の重力補給式ボールペンは、尖端部を、インキタン
クより非常に高く上げると、書けなくなる。

それは、ポールの周辺の狭い間隙に存在するインキが尽
きてしまうと、重力によってインキの逆流が生ずる傾向
があるためである。そして間隙を通じてボールに空気が
侵入し、更にインキタンクに達し、時としてペンに永久
的な損傷をあたえることがある。というのは、ボールに
通ずる導管内の空気泡は、ベンが、正常な筆記位置で再
び使用される時、通常、インキの流れを阻止するからで
ある。従来のボールペンにおけるこの欠陥は、タンク又
はインキ流通路が毛管大であるが、毛管より大であるか
には無関係である。これまでこの問題の解決のために種
々の試みが行なわれ、そのあるものにおいては、インキ
供給後のタンク内の空気その他の気体を一時的に又は恒
久的に圧縮する手段が考えられた。

しかしこの様な構造は満足すべきものではない。何故な
らば空気圧は必ずしも常に均一ではなく普通は高過ぎて
インキをボールににじませたり、又は低過ぎて、何等か
の手動操作によって空気圧の調節を行わない限り、ベン
が書けなくなるものである。この様な手動操作を行うた
めの装置は比較的複雑で高価である。又、筆記端におけ
る圧力に感応するポンプ手段によってタンク内のインキ
柱に機械的な圧力を加えるという装置も提案されている
。

この様な提案例としてはバーロウ等の米国特許ＮＯ．２
１０６０４６やべックウィットの米国特許Ｎｏ．２７６
２３３７がある。バーロゥの特許は滑動可能のピストン
型ポンプを使用するものであるが、回転する筆記端を有
する従来のボールペンには応用出釆ない。べックウイッ
トの特許は滑動可能の筆記端と、筆記端によって作動す
る、比較的複雑で、高価なポンプ構造とを使用する。こ
の提案もやはり、比較的製造が困難で高価である。大ざ
っぱに言えば、本発明は、回転ボールを含む筆記端と「
タンクからボール端にインキを誘導する接続手段付き
のインキタンクとより成る。

この接続手段の少くとも一部（これを通路と呼ぶ）はェ
ラストマーからなる弾力性のある可榛性の材料で作り、
筆記端とタンクとの双方に密封接続しており、常時はこ
の二つを組立関係に保持している。しかしこの弾性材料
は変形可能であって、ボール端に筆記圧が加えられると
「 この接続手段は変形してこの通路の少くとも一部の
容積を縮少し、又タンクに隣接する一方通行弁によって
、インキの逆流が防止され、その結果、筆記圧によって
、筆記端におけるインキの補給は、ベンの姿勢には無関
係に維持される。本発明の特定の実施例を説明する前に
、ここで使用される特定の用語の定義をする。

こ）で用いる“ボール”又は“ボールペン”とは、適当
な、固い球形のボールを有するペンで、適当な容器に回
転可能に収納されていて、ボールの一部分が容器から突
出し、この部分は、筆記が行なわれる表面と係合し得る
様になっており、ボールは、この筆記面に接触しその面
上に動かすことによって回転し得る様になったもの、を
指す。ボールを回転させると、インキの薄膜が、ボール
とその容器との間隙を通過し「 この薄膜は筆記面に痕
跡として残される。ボールは容器に、非常に狭い間隙を
もって収められており、ボールとその側方台座との間隙
で、これを通じてインキがボールから出てくるものは出
来うれば０．００１柳と００１肌の間として、ボールの
鞠運動を最大、ポール蓬の１′１０に制限し「又ボール
は部分的に球状の底台座上に位直しているが、この台座
には溝その他の通路が設けられていて、筆記中、ボール
がこれに押し付けられると、インキが、台座を通って流
れる様になっている。側方台座は好ましくは、少くとも
ボールの赤道まで延長させるが良い。間隙が狭いため、
毛管力が生じて、たとえ比較的高い圧力がインキに加え
られても、ポールが回転しない時は、インキがボ−ルを
越えて流出しない様になっている。用語“タンク”とは
インキを貯え、ベンか正常の筆記位置にある時、重力に
よってインキがボールに補給される様にした構造物を指
す。タンクには、インキがなくなった時これを補充する
ためにタンクに空気を導入するための孔が設けられてお
り「又タンクには、タンクが、通常非筆記位置に預けら
れた時でも、空気がインキに混入することを防止する手
段が設けられていて、インキはタンクの背面からボール
にわたって延びる一本の連続した柱として存続するよう
になっている。この様な手段の例としてはへンリキセン
の米国特許Ｎｏ．３４２４５３７に示されている様な、
タンク内の糟勤可能の追従子がある。又毛管状タンクも
又この様な特性を内在している。非常に直径が小さくて
、その中に含まれるインクが「通常の衝撃によって生ず
る力をも含めまれるインクが「通常の衝撃によって生ず
る力をも含めて「インキに作用する重力に十分耐える安
定性のあるメニスカスを、形成する様な管又は孔をこ）
では毛管又は毛管大の通路と呼ぶ。

毛管又は毛管大通路の実際寸法は、インキの性質、すな
わち、その粘性、表面張力、それを取巻く壁の材料をイ
ンキが濡らす程度などによって変動する。ここで“イン
キ”というのは、ボールペンに使用するに適するインキ
で「好ましくは、その粘性が２５℃で１５００〜２００
００センチポイズであり、ベンの尖端を下に向けた時、
自重によってボールまで流下することが出来る程度の流
動性を少くとも持ったものを指す。以下本発明の実施例
を図面をもって説明する。

第１図は本発明の基本原理を具現する構造物の省略図で
ある。この図において、発明の原理を具現する組立物１
は、いよいよペンの胴と呼ばれる従来のケース又はホー
ルダ−２に収納されたところが示されている。本発明の
すべての実施例はホールダー又は胴の中に収められる様
になっているものと解すべきである。組立物１は、前方
に細く延びて、細い弁座５に終っている管状タンク３を
含んでいる。管部材４を閉じてインキの逆流を防ぐ様に
なったがボール６は弁座５と係合する様になっている。
筆記端７は、容器部分８を含み、この容器には、通路１
０，１１を通じてインキを供給する回転ボール９が収め
られている。この回転ボール９と容器部分８の回転ポー
ル９を支持している座部（番号略）との間には、毛管力
によりインキが流出するのを防止するような間隙が形成
されており、この点は一般のボールペンと同じである。
各例について特に説明されていなくても、本発明のすべ
ての実施例における筆記様には、回転ボールと、第１図
の１０，１１に相当するインキ誘導通路が設けられてい
る。筆記機７は後方に延長して、ボール６の手前で終っ
ており、その後端には適当な切欠１２又はこれに相当す
る通路が設けられていて、ボール６は筆記端に対して密
封出来ない様になっている。高分子弾性材料（ェラスト
マー）で作られた管体１３には接続手段が含まれていて
、筆記端の後方部分と、管部材４の前方部分を密着して
包み、この二つの部分が図示の様に軸的に一致して保持
されている間は、この二つの部分に密封的に係合してい
る。管体１３の材料としては、ヱラストマー、たとえば
、軟質ポリビニール、軟質ポリエチレン、シリコンゴム
、その他類似の材料。図面にはインキそのものは示され
ていないが、タンク３、管４および通路１０，１１はイ
ンキで充満しているものと仮定する。図示されたペンが
正常な筆記姿勢で用いられる時は、すなわち、筆記端を
下方に向けて用いる時は、ボール６は台座５から自由に
動くことが出来て、これを通ってインキは拘束されるこ
となく、筆記端に自由に流れる。もしペンが逆の姿勢で
用いられるならば、すなわち、筆記端が上方に向けられ
る時は、重力によってボールは台座５に係合させられて
、インキの逆流は防止される。筆記端に筆記圧が加わる
と、管体１３はわずかに圧縮され、明らかに弁座５の前
方のインキ通路の容積を減少させて、インキにある程度
の圧力を掛け、筆記端におけるインキの一定不変の供給
が維持される。たとえボール６が重力によって台座５に
しっかりとはまらないとしても、ボールに筆記圧が最初
に加えられると、インキはタンクの後方に流れる傾向が
生じ、筆記端のインキに加わる圧力によって生ずるこの
額向自体によって、ポール６は台座５にしっかりと係合
させられる。この様に、図示されたペンは、たとえ転倒
姿勢にあっても、又重力がゼロ又は高真空の状態にあっ
ても書ける。筆記端に対する圧力が軽減され、又は筆記
面から圧力が除去されると、管体１３からすべての圧力
が軽減され、管体１３は次に軸方向に拡張して、筆記端
を前方に押しやり、タンク３からより多くのインキを、
弁座５とボール９との間の通路に導入することは明白で
ある。この実施例および、後に説明するすべての他の実
施例においては、ベンは正常の筆記姿勢ですなわち筆記
端を下方に向けて、使用し得るものと解すべきである。

しかし、筆記端に加わる筆記圧は通常は、たとえペンを
筆記端を上にして用いても、後で説明する様に、作動さ
せることが出来るものある。第２図に示す例においては
、端部２３は管状タンク２４の前端に固定されている。

端部２３には孔２５と、端ぐり２６が設けられていて、
肩部２７を形成している。孔２５の内部には、タンク２
４の織部に近接して、第３図に断面で示した様に、固体
の千全部材２８が固定されている。栓部材２８には平坦
な前方表面２９があり、その周辺に間隔を置いて複数個
の溝又は通路３０が設けられている。したがって「通路
３０は、タンク２４と孔２５との間を連絡している。筆
記端部３１には「短い、後方に延びる管部分３２があり
、筆記端の円筒部３３は端ぐり２６の中を長手方向にす
べり得る様になっている。筆記端の肩部３４は肩部２７
と協力して筆記端の後方運動を制限する。高分子弾性材
料で作られたほゞ円筒状体３５は、その中により大きい
軸方向開□部３７と蓮適する中央閉口部３６を有してい
る。警部分３２は孔３７内に密閉して、円筒体３５の前
端は前記端部３１に隣接している。開口部３６は、円筒
体３５の後方表面に中を延びており、この開□部の周囲
には阻止弁部村となる円形肋又は縁３８が設けられてい
る。この実施例では接続部材である円筒体３５と阻止弁
部材とが一体に設けられたものを示している。円筒体３
５には又、栓部材２８の前端に係合し得る周辺突緑３９
が設けられている。円筒体３５は後端で、孔２５にキツ
チリとはまるが、その前方４川こおいて、直径が減少し
ているが、その目的は後で説明する。筆記圧が端部３１
で加えられると、筆記端部は、孔２５の中で後方に動か
され、したがって、円筒体３５を変形させ、逐いに円形
助３８が栓部材の表面２９に孫合し、これによって、タ
ンクと筆記端部との間に流路の弁が事実上閉じられる。

そしてさらに筆記圧が加えられると、円筒体３５は一層
変形、圧縮されて、筆記端部のインキに圧力が加わる。
図示した如く、周辺突緑３９の軸高は、円形助３８より
大であるため、円筒体３５の固有の弾力性によって栓部
材２８は、筆記圧が加わるまで開放位に保持される。円
筒体３５の、直径の小さい部分４Ｍま、筆記端部３１の
内方運動に対する摩擦抵抗を減少させ、又肩部２７と３
４とは積極的なストップ手段となるので、過大な圧力が
筆記端部に加わった場合、円筒体３５に対する損傷が防
止される。

明らかに、この実施例は比較的製作が簡単である。特に
、高分子弾性体３５の成形は簡単である。第４図の実施
例においては、管状タンク４１の前端には、第１孔４３
と端ぐり４４とを有する取付け具４２が設けられている
。この第１孔４３は尖端部材４５を支えており、この尖
端部材４５の中には孔４６があって「筆記端（図示省略
）を有する管状体４７の滑動を誘導している。この糟動
管状体４７は後方に延長して孔４３に入っており、その
外周には高分子弾性材料で作った、ほゞコップ状体４８
が取り付けられており、このコップ状体は孔４３に密封
係合している。管状体４７の最奥端はコップ状体４８内
で、肩部４９に接しているが、この肩部はコップ状体４
８内の前方に延長する孔５０を取り巻いている。阻止弁
手段となるコップ状体４８の最奥端又は後端は、直径を
減少した部分５２の内端上に、平坦面５１として形成さ
れている。コップ状体４８が弛緩している。すなわち、
正常の無応力状態にある時は、平坦面５１は取付け具４
２の内端において、横端５３の内表面から、わずかに離
隔している。壁５３には、平坦面５１の一部に対抗して
、轍方向に貫通する孔５４がある。高分子弾性コップ状
体４８には更に、孔４３によって限定される部屋と、弾
性コップ状体４８内において孔５川こよって限定される
部屋との間を連絡する通路又は孔５５が設けられている
。図面から分る如く、各部が図示された相対位置にある
時は、タンクから孔５４および壁５３と平坦面５１との
間の空間、孔４３内の部屋、孔５５および管状体４７の
内部を経て筆記端に連続したインキの流路が構成される
。筆記圧が筆記端に加えられると、管状体４７は後方に
すべり、高分子弾性コップ状体４８を、変形させてその
平坦面５１を壁５３の内表面に係合させ、その結果弁を
閉鎖させてインキのタンクへの逆流を防止する。

更に筆記圧を加えると、弾性コップ状体４８は一層変形
、又は圧縮されて筆記端のインキに圧力が加えられるが
、その方法や目的は、前述の実施例の場合とすべて同じ
である。図示された様に、尖端部村４５には取付け臭４
２の肩部５７から離隔して後方表面５６が設けられ、第
１孔４３と端ぐり４４との移行部を形成している。管状
体４７には環状リング５８が固定されており、これは管
状体４７の外方に半径方向に延びて、後方表面５６、肩
部５７の間の空間に位置している。このリングは、管状
体４７の内方運動を制限して、過大圧力が筆記端に加わ
る場合、弾性コップ状体４８に対する損傷を防止するス
トップ手段の役目をする。第５図に示す如く、タンク５
９は、その前端に孔６１を有しその中を筆記端６２が猪
勤する尖端部６０‘と固定されている。

筆記端６２には、その中に普通のインキ通路６３が、直
径を小さくした後部延長部６４を貫通して延びている。
尖端部６０には、孔６１より小さい端ぐり６５と「タン
ク５９の内部に連絡する通路６７に蓮通するも一つの端
ぐり６６とが設けられている。端ぐり６６の中には、部
分的に球状の台座６８と、端ぐり６６内にゆるやかには
まったボール阻止弁６９とがある。適当な、相当に硬い
材質の座金７０が、端ぐり６５の底部に位置しており、
これを貫通して四角な孔７１（第６図参照）が設けられ
ている。高分子弾性材料で作られた部材７２が座金７０
‘こ接触して、その通路７３と四角孔７１とを合致させ
ている。より大きい孔７４が筆記端延長部６４を密封的
に包蔵しており、又部材７２の内端部は孔６５にきっち
りと密封的にはまっている。高分子弾性部材７２の前方
部分の直径は小さくなっていて、この狭い部分と端ぐり
６５との間に還状空間７５が形成されている。作動中、
圧力が筆記端に加わると、空間７５は、弾性部材７２が
半径方向にや）拡張する余地を提供し、これによって筆
記端の内方運動に抵抗する摩擦力が除去される。

座金７０内の四角孔７１は、インキがボール６９の周り
を流れて通路７３にいたるための流路が常に存在するこ
とを保証している。筆記端６２に加わる筆記圧は通路７
３内のインキに圧力を加えてボール６９を弁座６８に強
く押し付けこれによって、インキのタンクへの逆流が防
止され、又この様にインキに加えられた圧力は、ベンの
位置の如何にかかわらず、インキを筆記ボールの前方に
押し出すものであり、この実施例の作動は明白である。
第７図において、第５図におけると同一の番号を有する
部分は同様の部分であり、より詳しい説明はしない。

この実施例においては、第５図の座金７０は、貫通孔７
８がある座金７７で置き換えられているが（第８図も参
照）、座金のタンクに面する側には半径方向の溝７９が
設けられていて、たとえ平円板弁８０が座金７７に押し
付けられている時でも、インキがタンクの前方に流れる
様になっている。第７図の平円板弁８０１ま適当な材料
で作ることが出来、第５図のポール弁６９に代わるもの
である。この実施例における作動が第５図における実施
例の作動と本質的に同じものであることは明らかでああ
り、筆記端が、弾性部材７２を圧縮することによってイ
ンキに圧力を加える時、円板弁８０は尖端部６０の前方
に面する表面８１に押し付けられる。これまでに示した
如く、ここに説明する本発明のすべての実施例の作動は
本質的に同一である。

すなわち、筆記圧がペンの筆記端に最初と加えられると
、タンクの近くの弁はタンク側にごくわずかに移動して
から閉鎖し、更に筆記圧を加えると、この弁の前方のイ
ンキに補給圧が加えられる。この様にして、筆記中は、
たとえ、ベンが転倒位置にあっても、すなわち、筆記端
が上方に向いていても、ボールには絶えずインキが供給
される。すべての例において、筆記端は弾力的に変形可
能で少くともインキ通路の一部を形成する接続手段によ
って、タンクに接続されているので、変形によって通路
の一部の容積が減少し、上述の圧力が加わるのである。
上に例示説明した、インキのタンクへの逆流を防止する
ための弁の種々の形態は例示的なものにすぎない。

如何なる形態の弁でも、これに適当する実施例において
使用することが出来るものであり、又他の形態の弁も使
用し得るものである。しかし大切なことは、この弁の開
放位から閉鎖位にいたる全行程が非常に短かく、この弁
が筆記圧が最初に筆記端に加えられた時、筆記端を大き
く動かすことないこ、直ちに閉鎖し得るということであ
る。阻止弁を閉じるに要する筆記機の運動は約０．１側
以内であることが望ましい。このことが望ましいのは、
筆記端があまり大きい軸連動をすることが好ましくない
ためである。阻止弁が閉じられた後でも筆記端の運動は
約０．５柳に限定することが望ましい。というのは、多
くの使用者はそれ以上の運動に反対だからである。上記
すべての実施例において、筆記端の全運動行程を非常に
制限する様な性質のストップ手段や構造物が内在してい
る。ボール内におけるインキの消費量は非常に小さく、
糟々筆記線１０肌当り５ミリグラムである。したがって
インキ柱がボール座に通ずる導管内を動く速度は非常に
小さく、たとえば筆記速度が毎分１０ｍならば、１側の
ポールを持つペンで普通な０．５肋径の孔の中における
インキの速度は毎分約０．０２５側にすぎないであろう
。この様に筆記中においてインキを絶えず補給するため
には、筆記端に対する筆記臭の軸運動はほとんど必要な
いことが分る。明らかに、任意の実施例において、タン
ク内のインキがすべて阻止弁を越えて流出してしまった
場合は、残余のインキの使用は、ベンを正常位置、すな
わち筆記端を下にして、はじめて可能であるから、ベン
は書けなくなる。

そこで望ましいのは、本発明の設計、形状、寸法を阻止
弁が出来るだけ筆記端に近くなる様にすることである。
本発明における阻止弁は、インキが流れるための間隙を
最小にし、弁を閉じるための弁の運動を最小にする様な
構造にせねばならぬ。一般にこの様な弁は、ボールとい
う形態にした場合は、その直径は１〜４柳台となる。こ
の一般的な寸法は、球状のボールでない場合でも、すべ
ての自由滑動弁に対して保持せねばならぬ。又、この様
な自由糟動弁とそれを入れる容器や栓との間の半径方向
の間隙は、使用されるインキの種類に応じて、インキの
流れが十分な限り、出来るだけ小さくせねばならぬ。一
般に、自由糟勤弁の周囲間隙は約０．１柳とすることが
望ましいが、０．２肋程度にすることも出来る。インキ
の種類で許す場合は、０．１脚以下の間隙も考えられる
。自由滑動弁の閉鎖位と完全開放位との間の全運動行程
も、最小におさえることが必要で、この場合も又「 こ
の行程は約０．１伽を越えないことが望ましいが、０．
３肋までは許される。周囲間隙の場合と同様に、弁の鞄
方向運動は、この様な狭い弁を特殊のインキが通過出来
るならば、さらに０．１側以下にも出来る。軸連動と周
囲間隙とを最小にして、筆記機が筆記したい紙その他の
面に接触するや否やほとんど直ちに弁が閉鎖出来る様に
することが望ましいことは明白である。更に指摘して置
かねばならぬことは、ここに説明する本発明は、筆記端
、接続手段およびタンクが一体的な組立物として永久的
に組立てられ、又接続手段が筆記端やタンクに永久的に
取付け又は接着されたボールペン組立物を目指すもので
あるということである。

したがって、本発明は、ボールペン用の入換物という形
態で、又は、特許請求の各部分を永久的に密封的に連結
し、別箇に交換したり直ちに分解したり出来ない、一つ
の完全なペンとしての１体的なものとして具現される。
弾刀性可榛手段は、尖端のタンク方向への軸連動が筆記
圧が加わるとすぐ始まる様な構造のものとすることが望
ましい。完全に組立てられたペンで、インキの入ってい
ないものにおいては、３０グラムという小さな力によっ
て、少くとも０．０５側の軸運動が始まる場合に最も良
い成績が得られるが、同じ力によって、得られる運動が
わずかに０．０１柳であっても、ベンが作動しうろこと
が認められた。力が６０グラムならば、軸運動はほぼ倍
増する。３０グラムの力によって少くとも０．０５肋の
運動が可能であることが認められた材料の１例としては
、ヂュロメーター（硬度計）Ａスケールで約４０の値の
硬度を持った塩化ポリピニール組成物で第６図に例示し
た様に組立てて使用し、コップ状体４８の外径４．５側
とした場合である。

以上のように、本発明は筆記端にェラストマーからなる
可榛弾力性の接続手段を固定したものであるので、筆記
圧で確実に直線的に接続手段は変形して容積を減少する
ことができ、阻止弁手段が接続手段とは別体に形成され
た場合においては、阻止弁手段は一般的逆止弁的構造を
容易に採用しうるものであり、また阻止弁手段と接続手
段とが一体に形成されているものでは、構造が簡単で、
製造、組立が容易となる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のボールペンの尖端部分の部分
的断面図で、従来のホルダーに収納された本発明の構造
を示す。 第２図は本発明の更に別の実施例の縦断面図を示す。第
３図は第２図の５−５線における断面図を示す。第４図
は更に他の実施例の縦断面図を示す。第５図は更に他の
実施例の縦断面図を示す。第６図は座金の平面図を示す
。第７図はまた更に他の実施例の縦断面図を示す。第８
図は座金の平面図を示す。３・・・・・・タンク、５・
・・・・・弁座、６・・・・・・ボール弁、７・・・…
筆記端、１３……弾性材料で作られた管体。 ＦＩＧ．Ｉ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ．Ｓ ＦＩＧ．６ ＦＩＧ．ワ ＦＩＧ．８

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボールとその台座との間の間隙が毛管力によるイン
   キの前記ボールを越える流出を防止可能な小寸法に形成
   された筆記端と、インキタンクを有するボールペンにお
   いて、 インキタンクに対して相対的に軸線方向に移動
   可能な筆記端と、 不変に組立られたユニツトを形成す
   るため、少くとも前記筆記端に固定されたエラストマー
   からなる可撓弾力性の接続手段であって、インキを前記
   インキタンクから筆記端に誘導する連続し密封されたイ
   ンキ通路の少なくとも一部を形成し、かつ、前記筆記端
   に加えられる筆記圧によって可撓弾力性の前記インキ通
   路の容積が減少するように変形可能な接続手段と、 記
   インキ通路の一部と前記インキタンクとの間に設けられ
   、前記筆記圧によりインキタンクに対し相対的に軸線方
   向へ移動自在に設けられた阻止弁手段とを設けたことを
   特徴とするボールペン用インキ補給装置。