KR100691194B1 - 볼펜 및 볼펜 팁 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유리 플레이크 안료를 함유하는 수성 잉크를 사용해도 잉크가 막히지 않고, 스친 흔적이 쉽게 생기지 않으며, 매끄러운 필기감을 나타내는 볼펜을 제공하는 것을 목적으로 한다.

볼펜 팁(5)의 볼 수납실(40)의 좌석 부분(45)은 중앙의 구멍(46)에 수렴하고 잉크 도통공(導通孔)(12)과 연통하고 있다. 좌석 부분(45)에는 십자의 방사상으로 연장된 홈(47)이 설치되어 있다. 홈(47)의 폭 W는 0.15 내지 0.5mm, 보다 바람직하게는 0.20 내지 0.35mm이다. 필기용 볼(1O)의 적도 부분에서, 필기용 볼(10)과 볼 수납실(40) 사이에는 20 내지 40㎛의 간극(48)이 있다. 볼 수납실(40)의 개구 부분은 코킹(calking)되어 있으며, 필기용 볼(10)의 적도로부터의 노출측 부위로서 볼 수납실(40) 내에 있는 부분은 어떤 부분에서도 20 내지 40㎛의 간극(48)이 확보되어 있다.

또한, 필기용 볼(10)은 볼펜 팁 내에서 축 방향으로 60 내지 170㎛를 이동할 수 있다.

유리 플레이크 안료, 광휘성 안료, 방사상 홈, 틱소트로피성 잉크, 볼펜 팁

Description

볼펜 및 볼펜 팁{Ball-point pen and a penpoint tip therein}

도 1은 유리 플레이크 안료의 입자를 개념적으로 나타낸 설명도이다.

도 2는 본 발명의 한 가지 실시예에 따른 볼펜의 요부(要部) 종단면도이다.

도 3a는 도 1의 볼펜의 볼펜 팁 선단 부분의 단면도이며, 도 3b는 도 3a의 A-A 단면도이다.

도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 볼펜의 볼펜 팁 선단 부분의 단면도이며, 도 4b는 도 4a의 A-A 단면도이다.

도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 볼펜의 볼펜 팁 선단 부분의 단면도이며, 도 5b는 도 5a의 A-A 단면도이다.

도 6a는 종래 기술의 볼펜의 볼펜 팁 선단 부분의 단면도이며, 도 6b는 도 6a의 B-B 단면도이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 2의 볼펜의 볼펜 팁 선단 부분의 단면도이다.

볼펜은, 공지된 필기도구로, 볼펜 팁 속에 필기용 볼이 회전 가능하게 유지되며, 잉크 수납부 내의 잉크를 필기용 볼로 유도하여, 필기용 볼의 회전에 따라 잉크를 종이 등에 부착시키는 것이다.

여기서, 볼펜 팁의 형상에 주목하면, 볼펜 팁은 도 6a 및 도 6b와 같이 팁 본체(100)와 필기용 볼(102)로 구성되고, 팁 본체(100)의 외형은 선단(101)이 원추상을 하고 있으며, 볼(1O2)은 볼 수납실(103) 내에 삽입되고, 또한 볼(102)은 팁 본체(1OO)의 선단(1O1)에 끼워져 있다.

볼펜 팁의 내측 구조는 선단에 오목한 모양(凹형)의 볼 수납실(103)이 있으며, 후단에 잉크 도통(導通) 개구가 설치되어 있다. 또한, 중앙의 미세한 구멍(110)은 볼 수납실(103)과 잉크 도통 개구를 관통하고 있다. 또한, 볼 수납실(103)의 좌석면(105)에는 화살 모양 홈이라 불리는 방사상 홈(107)이 설치되어 있다.

종래 기술의 볼펜에서, 상기한 방사상 홈(107)의 폭은 모두 0.14mm 이하이다. 또한, 볼(102)과 볼 수납실(103)의 내벽과의 간극은 모두 15㎛ 이하이다.

또한, 종래부터 볼펜의 잉크로서는 오로지 유성 잉크만이 사용되고 있지만, 최근에 틱소트로피성을 갖는 수성 잉크를 내장한 볼펜이 알려지게 되었다. 여기서, 틱소트로피성을 갖는 잉크란, 점도가 잉크의 유동에 의해 변화되는 성질을 갖는 잉크이다.

틱소트로피성을 갖는 잉크는, 예를 들면, 잉크 수납부 내와 같은 정적인 상태에서는 1O0 내지 2000OmPa·s로 점도가 높고, 이것이 볼펜 팁 내에서 유동성을 가지면 10mPa·s 이하로 훨씬 점도가 낮아지는 성질이 있다. 또한, 틱소트로피성을 갖는 증점제를 첨가한 수용성 잉크를 일반적으로 수용성 겔상 잉크라고 부른다.

그런데, 본원 출원인은, 일본 특허원 제(평)11-76868호에서, 유리 플레이크 안료나 금속 피복 무기 안료 등의 광휘성 안료를 함유하는 수성 잉크 조성물을 기재하고 있다. 이러한 수성 잉크 조성물에서 권장되는 안료의 평균 입자 직경은 20 내지 50㎛ 정도이다. 즉, 평균 입자 직경이 20 내지 50㎛ 정도인 광휘성 안료를 사용하는 수성 잉크 조성물에 따르면, 종래부터 공지된 광휘성 안료를 사용하는 수성 잉크 조성물과 비교하여 광휘감이 훨씬 강하면서 강한 입체감을 아울러 가지는 필적(筆跡) 내지 도포막을 수득할 수 있다.

본 발명자들이 일본 특허원 제(평)11-76868호에 기재한 수성 잉크 조성물 중에서, 특히 틱소트로피성을 갖는 유리 플레이크 안료 등을 함유하는 수성 잉크를 선택하여 종래 기술의 구조를 갖는 볼펜에 충전한 다음, 이러한 볼펜에 대해 연속 필기 테스트를 시험한 바, 현저하게 스친 흔적이 생겼다. 또한, 필기 도중에 잉크가 막히고 필기가 불가능하였다. 또한, 이러한 불량은 광휘성 안료 뿐만 아니라 알루미늄 분말 안료 등의 금속 광택 안료나 산화티타늄 안료를 함유하는 수용성 겔상 잉크를 충전하는 경우에도 동일하였다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여, 유리 플레이크 안료, 광휘성 안료 등의 입자 직경이 비교적 큰 안료를 함유하는 틱소트로피성을 갖는 수성 잉크를 사용하는 경우에도 스친 흔적이 쉽게 생기지 않으며 잉크가 막히지 않고서 매끄러운 필기감을 나타내는 볼펜을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 상기한 문제점을 고려하여, 잉크가 막히는 장소와 무엇이 막히는지를 조사한 바, 잉크 조성물 중의 안료가 화살 모양 홈(107)의 부분에서 막히기 때문임을 밝혀냈다. 또한, 막혀 있는 안료를 인출하여 조사한 바, 최대 직경이 180㎛ 정도인 것이 함유되어 있으며, 이러한 거대 입자가 잉크를 막히게 하는 원인이었다. 따라서, 본 발명자는, 화살 모양 홈의 폭, 깊이, 갯수, 필기용 볼의 직경, 간극 등이 상이한 엄청난 수의 볼펜 팁을 시험 제작하고, 상기한 잉크 조성물을 사용하여 수많은 실험을 실시했다.

이러한 발견에 근거하는 본 발명은, 잉크 수납부와 당해 잉크 수납부에 접속된 필기용 볼이 일부 노출된 상태에서 회전 가능하게 유지된 볼펜 팁을 가지며, 볼펜 팁이 잉크 수납부와 연결된 잉크 도통공(導通孔)과 당해 잉크 도통공에 연통하는 필기용 볼이 수납되는 볼 수납실을 구비하고, 볼 수납실이 볼을 유지하는 좌석면을 가지며, 당해 좌석면에 방사상 홈이 설치된 볼펜에 있어서, 방사상 홈의 폭이 0.15mm 이상임을 특징으로 하는 볼펜이다.

본 발명의 볼펜에서는, 볼 수납실의 좌석면에 설치된 방사상 홈의 폭이 0.15mm 이상으로 넓다. 따라서, 유리 플레이크 안료 등을 함유해도 볼펜 팁 내에서 잉크의 흐름은 원활하여 막히지 않는다.

또한, 본 발명의 한가지 양태인 볼펜에서, 잉크 수납부에는 입자 직경에 격차가 있으며 평균 입자 직경이 20 내지 50㎛인 안료를 함유하는 수성 잉크가 충전되어 있다.

당해 안료에서, 입자 직경의 분포의 최대치는 40 내지 2OO㎛이다.

또한, 본 발명의 다른 양태인 볼펜에서, 안료로서 바람직하게는 유리 플레이크 안료 및 금속 피복 무기 안료 중의 적어도 하나가 포함된다.

이들 양태는 볼펜(1)의 구성과 합치되는 잉크를 내장하는 것이다.

또한, 바람직하게는 필기용 볼의 직경은 0.8mm 이상이며, 방사상 홈의 폭은 0.20mm 이상이다.

또한, 바람직하게는 필기용 볼의 직경은 0.9mm 이상이다.

또한, 필기용 볼의 일부가 볼 수납실의 좌석면과 접하면서 볼 수납실의 중심축 위에 필기용 볼의 중심이 위치하는 경우, 필기용 볼의 적도 부분보다 노출측의 부위와 볼 수납실의 내벽 사이에 20 내지 40㎛의 잉크 유통로가 확보되는 것이 바람직하다.

이러한 볼펜은, 필기용 볼과 볼 수납실 사이에 충분한 간극이 확보되어 있기 때문에, 광휘성 안료 등을 함유해도 잉크의 흐름은 원활하고, 선이 나는 듯한 모양 등이 생기지 않는다.

또한, 본 발명의 바람직한 양태인 볼펜은, 잉크 수납부와 당해 잉크 수납부에 접속된 필기용 볼이 일부 노출된 상태에서 회전 가능하게 유지된 볼펜 팁을 가지며, 볼펜 팁이 잉크 수납부와 연결된 잉크 도통공과 당해 잉크 도통공에 연통하는 필기용 볼이 수납되는 볼 수납실을 구비하고, 볼 수납실이 볼을 유지하는 좌석면을 가지며, 당해 좌석면에 방사상 홈이 설치된 볼펜에 있어서, 필기용 볼의 직경이 1.Omm 이상이고, 좌석면에 설치된 방사상 홈의 폭이 0.2mm 이상이며, 잉크 수납부에는 입자 직경에 격차가 있고, 최대 입자 직경이 40 내지 200㎛인 것이 함유되어 있는 유리 플레이크 안료를 함유하는 수성 잉크가 충전되어 있음을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 양태인 볼펜 팁은, 필기용 볼과 팁 본체를 가지며, 팁 본체가 잉크 수납 부재(部材)로부터 잉크가 도입되는 개구가 설치되어 있으면서 당해 개구와 연통하는 볼 수납실을 구비하고, 볼 수납실이 선단이 개방되어 있으면서 볼을 유지하는 좌석면측에 방사상 홈이 설치되며, 필기용 볼이 볼 수납실에 회전 가능하게 수납되며, 필기용 볼의 일부가 볼 수납실로부터 노출되어 있는 볼펜 팁에 있어서, 필기용 볼의 직경이 0.9mm 이상이고, 좌석면측에 설치된 방사상 홈의 폭이 0.15mm 이상이며, 볼 수납실의 중심축 위에 필기용 볼의 중심이 위치하는 경우, 필기용 볼의 적도 부분보다 노출측의 부위와 볼 수납실의 내벽 사이에 20 내지 40㎛의 잉크 유통로가 확보되어 있음을 특징으로 하는 볼펜 팁이다.

본 양태의 볼펜 팁은 볼 수납실의 좌석면측에 설치된 홈의 폭이 넓으면서 필기용 볼과 볼 수납실의 내벽 사이에도 큰 잉크 유통로가 확보되어 있다. 또한, 필기용 볼은 직경이 0.9mm 이상으로 크며, 입자 직경이 비교적 큰 안료를 함유하는 수성 잉크를 퍼내는 것이 양호하다. 따라서, 본 양태의 볼펜 팁은 광휘성 안료 등의 입자 직경이 큰 안료를 함유하는 수성 잉크를 사용하는 볼펜에 특히 적절하며, 막힘의 발생이 적다.

또한, 본 발명자는, 필기용 볼에 비교적 큰 축 방향 자유도를 갖게 하면, 큰 입자인 유리 플레이크 안료 등을 함유하는 틱소트로피성을 갖는 잉크를 선택하는 경우에도 잉크의 유출이 매끄러워짐을 밝혀냈다.

이러한 발견에 근거하는 본 발명의 한가지 양태인 볼펜은, 잉크 수납부와 당해 잉크 수납부에 접속된 볼펜 팁을 가지며, 볼펜 팁에는 필기용 볼이 일부 노출된 상태에서 회전 가능하게 유지되며, 잉크 수납부에는 틱소트로피성을 갖는 잉크가 내장되어 있는 볼펜에 있어서, 필기용 볼이 볼펜 팁 내에서 축 방향으로 60 내지 170㎛ 이동할 수 있음을 특징으로 하는 볼펜이다.

본 양태의 볼펜은, 필기용 볼이 축 방향으로 자유도를 가지며 볼펜 팁 내에서 필기용 볼의 주변에 충분한 간극이 확보되어 있기 때문에 광휘성 안료 등을 함유하는 틱소트로피성을 갖는 잉크를 선택하는 경우에도 잉크의 흐름은 원활하다.

또한, 바람직하게는 잉크 수납부에는 입자 직경에 격차가 있는 안료를 함유하는 수성 잉크가 충전되며, 당해 안료에서 입자 직경 분포의 최대치는 40 내지 2O0㎛이다.

또한, 바람직하게는 잉크 수납부에 내장된 잉크는 평균 입자 직경 20 내지 50㎛의 안료를 함유한다.

또한, 바람직하게는 잉크 수납부에 내장된 잉크는 유리 플레이크 안료, 산화티타늄 안료, 금속 피복 무기 안료 및 알루미늄 분말 안료 중의 적어도 하나를 함유한다.

또한, 바람직하게는 필기용 볼의 직경은 0.8mm 내지 1.1mm이다.

본 발명의 바람직한 양태인 볼펜은, 잉크 수납부와 당해 잉크 수납부에 접속된 볼펜 팁을 가지며, 볼펜 팁에는 필기용 볼이 일부 노출된 상태에서 회전 가능하게 유지되고, 잉크 수납부에는 틱소트로피성을 갖는 잉크가 내장되어 있는 볼펜에 있어서, 필기용 볼의 직경이 0.8mm 내지 1.0mm이고, 필기용 볼이 볼펜 팁 내에서 축 방향으로 60 내지 170㎛ 이동할 수 있으며, 잉크 수납부에 내장된 잉크가 유리 플레이크 안료, 산화티타늄 안료, 금속 피복 무기 안료 및 알루미늄 분말 안료 중의 적어도 하나를 함유하고, 평균 입자 직경이 20 내지 50㎛인 안료를 함유함을 특징으로 하는 볼펜이다.

[바람직한 실시양태의 상세한 설명]

(잉크의 성상 등)

본 실시 형태의 볼펜은, 특수한 잉크를 사용하는 것을 전제로 한 것이기 때문에, 볼펜의 물리적 구조의 설명에 앞서 사용되는 잉크의 성상 등에 관해 설명한다.

본 실시 형태의 볼펜에 사용되는 잉크는 틱소트로피성을 갖는 수성 잉크이며, 유리 플레이크 안료 또는 금속 피복 무기 안료를 함유한다. 또한, 잉크에 함유되는 유리 플레이크 안료 또는 금속 피복 무기 안료는 입자 직경(전체 길이)이 매우 큰 것을 포함한다.

잉크 수납부에 내장된 잉크는 틱소트로피성을 갖는 것이다. 이러한 종류의 잉크로서는, 틱소트로피성 다당류 또는 이의 유도체가 겔화제나 증점제로서 배합된 것이 있다. 특히, 본 발명에서 사용하는 잉크에는, 천연 다당류 또는 이의 유도체, 즉, 미생물 생성계 다당류 또는 이의 유도체, 수용성 식물계 다당류 또는 이의 유도체, 수용성 동물계 다당류 또는 이의 유도체를 사용하는 것이 바람직하다.

미생물 생성계 다당류 또는 이의 유도체로서는, 예를 들면, 풀루란, 크산탄 검(잔산 검), 웨란 검, 람잔 검, 석시노글루칸, 덱스트란 등을 들 수 있다. 수용성 식물계 다당류 또는 이의 유도체로서는, 예를 들면, 트라가간트 검, 구아 검, 타라 검, 로커스트빈 검, 가티 검, 아라비노갈락탄 검, 아라비아 검, 퀸스 시드 검, 펙틴, 전분, 실리움 시드 검, 카라기난, 알긴산, 한천 등을 들 수 있다. 수용성 동물계 다당류 또는 이의 유도체로서는, 예를 들면, 젤라틴, 카세인 등을 들 수 있다.

안료는 구체적으로는 유리 플레이크 안료나 금속 피복 무기 안료 등의 광휘성 안료, 알루미늄 분말 등의 금속 광택 안료, 진주 광택 안료, 이산화티타늄 분말 등의 백색 안료 등의 적절한 안료를 사용할 수 있으며, 이 중에서 적어도 하나를 사용할 수 있다.

여기서, 유리 플레이크 안료란, 플레이크상 유리가 금속 등으로 피복된 구조로 이루어지며, 광휘감과 입체감을 갖는 안료이다. 유리 플레이크 안료의 한 가지 예로서, 플레이크상 유리가 무전해 도금법에 의해 금속으로 피복된 것을 들 수 있다. 또한, 플레이크상 유리가 스퍼터링법에 의해 금속으로 피복된 유리 플레이크 안료도 사용될 수 있다.

도 1은 유리 플레이크 안료의 입자를 개념적으로 나타낸 설명도이다.

유리 플레이크 안료의 입자는 편평하며, 이의 두께는 1㎛ 정도이다. 그러나, 잉크 조성물로서 배합되는 유리 플레이크 안료의 입자를 개별적으로 보면, 이의 직경(전체 길이)은 도 1과 같이 어느 정도 격차가 있다.

따라서, 유리 플레이크 안료의 입자 크기를 나타내는 경우, 평균 입자 직경이나 중앙의 입자 직경으로 표시하는 것이 적절하다. 그리고, 광휘감과 입체감을 표출시키기 위해, 볼펜의 잉크 중에 유리 플레이크 안료를 배합하는 경우에는, 평균 입자 직경이 20 내지 50㎛인 것을 선택하는 것이 적절하다. 즉, 유리 플레이크 안료의 평균 입자 직경이 20㎛ 미만인 경우에는, 플레이크 입자가 너무 작기 때문에 광휘성이 떨어지며 잉크 중에 배합할 가치가 없어진다. 한편, 평균 입자 직경이 50㎛를 넘는 경우에는, 입자가 지나치게 너무 크며 아무리 해도 막혀 버린다.

상기한 바와 같이, 배합되는 유리 플레이크 안료의 입자 직경에 격차가 있기 때문에, 이의 평균 입자 직경을 중심으로 하여, 이보다 큰 입자의 안료나 작은 입자의 안료가 잉크 중에 함유되게 된다. 구체적으로는, 상기한 평균 입자 직경의 하한인 20㎛의 유리 플레이크 안료이면, 최대의 것으로서 일반적으로 40㎛ 정도의 직경을 갖는 입자가 함유된다. 또한, 상기한 평균 입자 직경의 상한인 평균 입자 직경이 50㎛인 유리 플레이크 안료이면, 일반적으로 200㎛ 직경의 입자가 함유된다.

이상은 유리 플레이크 안료의 일반적 성질이지만, 현재 시판되고 있는 유리 플레이크 안료로서는 플레이크상 유리가 무전해 도금법에 의해 금속으로 피복된 것이 있다. 구체적인 예로서는, 은으로 피복된 도요알루미늄사제의 상품명 「메타샤인(Metashine) REFSX-2015PS」, 「메타샤인 REFSX-2025PS」 및 「메타샤인 REFSX-2040PS」를 들 수 있다.

또한, 플레이크상 유리가 스퍼터링법에 의해 금속으로 피복된 안료도 유리 플레이크 안료의 한 가지 예이다. 여기에는 은으로 피복된 도요알루미늄사제의 상품명 「크리스탈 칼러(Crystal Color)-GF2125」, 「크리스탈 칼러-GF2125-M」, 「크리스탈 칼러-GF2140」,「크리스탈 칼러-GF2140-M」이 있다. 또한, 니켈·크롬·몰리브덴으로 피복된 상기 회사제의 상품명 「크리스탈 칼러-GF2525」, 「크리스탈 칼러-GF2525-M」, 「크리스탈 칼러-GF2540」,「크리스탈 칼러-GF2540-M」이 있다. 또한, 진유(眞鍮)로 피복된 상기 회사제의 상품명 「GF250」, 은 합금으로 피복된 상기 회사제의 상품명 「GF1345」, 티타늄으로 피복된 상기 회사제의 상품명 「GF1445」가 있다.

상기한 유리 플레이크 안료는 잉크 조성물 전량 중에 0.l 내지 20.0중량% 함유된다. 즉, 상기한 유리 플레이크 안료가 잉크 조성물 전량 중에 0.1중량% 미만인 경우에는, 광휘성 및 입체감이 충분하지 않다. 유리 플레이크 안료가 잉크 조성물 전량 중에 20.0%를 초과하면, 잉크로서는 점도가 너무 상승하고 유동성이 저하된다. 유리 플레이크 안료의 최적 배합량은 1.0 내지 10.0중량%이다.

다음에 금속 피복 무기 안료에 관해서 설명한다. 금속 피복 무기 안료란, 금속 및 금속 산화물 중의 적어도 어느 하나의 물질이 피복된 무기 안료를 총칭하는 것이다.

금속 피복 무기 안료는, 예를 들면, 금속 증착 등으로 금속 및/또는 금속 산화물이 피복된 무기 안료로 구성된 것이며, 광휘성 안료로서 사용할 수 있는 것이다. 시판되고 있는 것으로 산화철(III)이 피복된 알루미늄이 있으며, 예를 들면, 바스프(BASF) 가부시키가이샤제의 상품명 「Paliocrom Gold L2000/L2002」, 「Paliocrom Go1d L2020/L2022」, 「Paliocrom Gold 2025」, 「Paliocrom 0range L2800」을 예로서 들 수 있다.

또한, 산화철(III)이 피복된 운모도 금속 피복 무기 안료의 하나로서 공지되어 있다. 예를 들면, 바스프 가부시키가이샤제의 상품명 「Paliocrom Red Gold L2500」, 「Pa1iocrom Red L4000」이 있다. 또한, 이외에 알루미늄-망간 피복된 운모상 산화철(III)도 있으며, 이러한 예로서 바스프 가부시키가이샤제의 상품명 「Paliocrom Copper L3000」 및 「Paliocrom Copper L3001」이 있다. 또한, 환원 이산화티타늄이 피복된 운모도 금속 피복 무기 안료의 하나로서 공지되어 있다. 또한, 이산화티타늄이 피복된 운모도 금속 피복 무기 안료의 하나이다.

상기한 금속 피복 무기 안료의 평균 입자 직경도, 유리 플레이크 안료와 동일한 이유에서, 20 내지 50㎛가 적절하다. 또한, 배합량도 상기한 유리 플레이크 안료와 동등하다.

금속 광택 안료로서는, 알루미늄 분말, 진유 분말, 구리 분말, 금 분말, 은 분말을 사용할 수 있다. 알루미늄 분말 안료는 리핑 타입이거나 논-리핑 타입일 수 있다.

진주 광택 안료를 구체적으로 예시하면, 상품명 「Iriodin 100」, 동(同) 103, 동 111, 동 120, 동 123, 동 151, 동 153, 동 163, 동 173, 동 201, 동 211, 동 221, 동 223, 동 231, 동 205, 동 215, 동 217, 동 219, 동 225, 동 235, 동 249, 동 259, 동 289, 동 299, 「Timiron MP-115」, 동 MP-1001, 동 MP-47, 동 MP-1OO5, 동 MP-10, 동 MP-45SP, 「Extender W」(이상, 모두 머크 저팬사제) 등을 들 수 있다.

잉크 수납부에 내장된 잉크의 한 가지 예로서, 틱소트로피성을 갖는 이중 발색 잉크를 사용할 수 있다.

여기서, 이중 발색 잉크란, 피도포 표면에 침투하기 쉬운 착색제와 침투하기 어려운 착색제 둘 다를 함유하는 잉크이며, 예를 들면, 금속 분말 안료, 수용성 염료, 물 및 침투성 유기 용매로 이루어진 것이다. 이러한 잉크를 종이 직물 등의 용매 침투성 표면에 도포하여 문자, 기호, 도형 등을 필기하면, 금속 분말 안료는 필기된 채로 도형을 형성하는 반면, 수용성 염료는 용매와 함께 당해 도형 등의 외측까지 침투 확산하여 마치 도형 등에 선을 두룬 것 같은 외관을 나타내며 독특한 시각적 효과를 발휘한다.

(볼펜의 물리적 구조에 관한 실시 형태 1)

다음에 본 발명의 실시 형태의 볼펜의 물리적 구조에 관해 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 볼펜(1)을 나타낸 것이다. 도 3a는 도 1의 볼펜의 볼펜 팁의 선단 부분의 단면도이며, 도 3b는 도 3a의 A-A 단면도이다.

도 2에 나타낸 본 발명의 실시 형태의 볼펜(1)은 관상의 본체 축(2)과 잉크 심(3)을 구비하고 있다. 또한, 잉크 심(3)은 필기용 볼(10)이 회전 가능하게 유지된 볼펜 팁(5)을 가지며, 당해 팁(5)이 이음매 부재(6)를 통해 잉크 수납관(잉크 수납부)(7)의 선단에 부착된 것이다. 이음매 부재(6) 내부에는 구상의 밸브체(8)가 설치되어 있다.

볼펜 팁(5)은 팁 본체(11)와 필기용 볼(10)로 구성되며, 팁 본체(11)의 선단에 필기용 볼(1O)이 설치된 것이다. 팁 본체(11)는 쾌삭강(Free Cutting Steel) 등의 금속 재료를 절삭 가공하여 형성된다. 팁 본체(11)의 재료는, 그 외에 예를 들면, 쾌삭 스텐레스강(Free Cutting Stainless Steel)이나 진유를 사용할 수 있다.

팁 본체(11)의 외형 형상은, 선단 부분(17)이 원추형을 하고 있고, 후측(18)은 원주상을 하고 있다. 또한, 후단(後端)측의 부위에는 단차(19)가 설치되어 있으며, 단차(19)보다도 더 후단측은 약간 작은 직경으로 형성되어 있다.

볼펜 팁의 내부의 개략적인 형상은 도 2와 같으며, 선단 부분에 필기용 볼(10)이 수납되는 볼 수납실(40)이 있으며, 볼 수납실(40)로부터 후단측에 연통하는 잉크 도통공(12)이 설치되어 있다.

잉크 도통공(12)의 후단 개구의 근방 부분에 밸브 받침이 형성되어 있다.

팁 본체(11)의 볼 수납실(40)에는 필기용 볼(10)이 회전 가능하게 수납되어 있지만, 볼 수납실(40) 부분의 상세한 것은 도 3과 같다. 즉, 볼 수납실(40)은 선단부가 개방된 오목 형상이며 원통벽(41)을 가진다. 또한, 개방 선단은 약간 코킹되어 좁혀져 있다.

볼 수납실(40)의 개방측에 대향하는 부위에는 좌석 부분(45)이 설치되어 있다. 좌석 부분(45)은 30^o 정도로 경사져 있는 테이퍼면이고, 중앙의 구멍(46)에 수렴하며, 잉크 도통공(12)과 연통하고 있다. 여기서, 볼 수납실(40)의 중앙의 구멍(46)은 직경이 0.3 내지 0.5mm 정도이다.

또한, 좌석 부분(45)의 좌석면에는 십자의 방사상으로 퍼진 홈(47)이 설치되어 있다. 본 실시 형태의 볼펜(1)에서, 잉크 도통공(12)의 선단 부분은 볼 수납실(40)의 내부와 대략 동일한 내부직경을 가지며, 도 3b와 같이 당해 홈(47)은 볼 수납실(40)로부터 잉크 도통공(12)까지 관통되어 있다.

그리고, 본 실시 형태의 볼펜(1)에서, 홈(47)의 폭 W는 통상의 것보다 넓으며, 0.15 내지 0.5mm, 보다 바람직하게는 0.20 내지 0.35mm이다.

또한, 홈(47)의 폭 W는 필기용 볼(10)의 직경 d의 15 내지 50%, 보다 바람직하게는 25 내지 35% 정도가 적당하다.

필기용 볼(10)은 직경이 0.3 내지 1.2mm인 구이지만, 본 실시 형태의 볼펜은 아래와 같이 입자 직경이 비교적 큰 안료를 함유하는 수성 잉크가 사용되기 때문에, 볼(10)의 직경은 0.8 내지 1.1mm인 것이 바람직하다. 또한, 보다 권장되는 범위는 0.9 내지 1.1mm이다.

또한, 필기용 볼(10)의 소재는 특별히 한정되지 않으며, 스텐레스 강이나 알루미나 소결체, 지르코니아, SiC, WC, 기타 공지된 것을 사용할 수 있다.

그리고, 필기용 볼(10)은 볼펜 팁의 볼 수납실(40) 내에 회전 가능하게 유지되어 있으며, 이의 일부가 볼 수납실(40)의 개구로부터 노출되어 있다.

필기용 볼(10)의 노출량 H는, 도 3과 같이 필기용 볼이 볼 수납실의 좌석면과 당접되는 동시에 볼 수납실의 중심축 위에 필기용 볼의 중심이 위치할 경우, 볼의 직경 d의 20 내지 35%, 보다 바람직하게는 25 내지 30%이다.

또한, 필기용 볼(10)은 축 방향으로 자유도를 갖는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 도 7과 같이 축 방향으로 60 내지 170㎛ 이동할 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 필적이 날리는 것이나 스친 흔적이 없는 선명한 필적이 수득되며, 글을 쓰는 기분을 매우 양호하게 할 수 있다.

필기용 볼(10)의 직경 d와 볼 수납실(40)의 원통 벽(41)의 내부직경 D의 관계는, 원통 벽(41)의 내부직경 D가 볼(10)의 직경 d에 비해 40 내지 80㎛ 크다. 즉, 필기용 볼(10)을 도 3의 위치에 설치할 경우, 필기용 볼(10)의 적도(볼 수납실의 중심축에 대해 수직으로 볼(10)의 중심을 지나는 평면에서 절단된 위치: d의 치수선의 위치의 외주부) 부분에서 필기용 볼(10)과 볼 수납실(40) 사이에 20 내지 40㎛의 간극(48)이 생긴다.

또한, 상기한 바와 같이, 볼 수납실(40)의 개구 부분은 코킹되어 있으며, 필기용 볼(10)의 적도로부터의 노출측 부위로서 볼 수납실(40) 내에 있는 부분은 어떤 부분에서도 20 내지 40㎛의 간극(48)이 확보되어 있다.

필기용 볼(10)과 볼 수납실(40) 사이의 간극(48)은 잉크 유통로로서 기능하지만, 본 실시 형태의 볼펜은, 아래와 같이 입자 직경이 비교적 큰 안료를 함유하는 수성 잉크가 사용되기 때문에, 통상의 볼펜보다 넓은 간격이 설치되어 있다. 필기용 볼(1O)과 볼 수납실(40) 사이의 간극(48)의 하한은 평균 입자 직경이 20 내지 50㎛인 안료를 사용하는 경우에 적절한 예이며, 간극(48)이 이보다 작은 경우에는 안료가 볼 수납실(40) 내에서 막힌다. 한편, 필기용 볼(10)과 볼 수납실(40) 사이의 간극(48)이 상한인 40㎛을 초과하면, 볼(10)의 동작은 안정성을 잃으며, 심한 경우에는 필기용 볼(10)이 볼 수납실(40)로부터 날아가 버린다.

접속 부재(6)는 폴리프로필렌 수지 등의 열가소성 수지를 소재로 하는 사출성형에 의해 형성되며, 외형 형상은 공지된 것과 큰 차이가 없다. 즉, 접속 부재(6)는 선단부(20)가 원추형을 이루고 있다. 또한, 후단측은 2단의 원통 형상으로 되어 있으며, 대직경부(21)와 소직경부(22)가 순차적으로 설치되어 있다. 접속 부재(6)의 중심에는 축 방향으로 관통되는 연통공(連通孔)(23)이 설치되어 있다. 이러한 연통공(23)의 중간 부분에는 밸브 좌석(25)이 설치되어 있다. 연통공(23)의 선단측에는 위치 결정용의 단차(31)가 설치되어 있다.

밸브체(8)는 스텐레스 강이나 초경 합금 또는 세라믹 등의 쉽게 녹슬지 않으면서 어느 정도의 중량을 갖는 소재로 제조된 구(球)이다.

잉크 수납관(잉크 수납부)(7)은 폴리에틸렌 수지나 폴리프로필렌 수지 등을 소재로 하여 압출성형함으로써 제조한 것이며, 이의 내부에 유리 플레이크 안료를 함유하는 광휘성의 수성 잉크(30)가 충전되어 있다. 배합된 유리 플레이크 안료의 평균 입자 직경은 20 내지 50㎛이다. 또한, 이 중에는 입자 직경이 20 내지 50㎛인 것을 중심으로 하여 이보다 입자 직경이 큰 것이나 작은 것이 포함된다. 그리고, 배합된 유리 플레이크 안료의 불규칙한 분포 중에서 직경이 최대인 것으로서 40 내지 200㎛인 것이 포함된다.

본 실시 형태에서 사용되는 광휘성 수성 잉크(30)의 점도는 1000 내지 10O00mPa·s이다(가부시키가이샤토크멕제 ELD형 점도계 3^o R14 콘, 회전수: 0.5rpm, 20℃). 수성 잉크(30)의 후단 부분은 폴리부텐 등의 겔상 밀봉제(도시되지 않음)로 밀봉되어 있다.

잉크 심(3)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 볼펜 팁(5)과 잉크 수납관(7)이 접속 부재(6)를 통해 연결된 것이고, 볼펜 팁(5)은 접속 부재(6)의 연통공(23)의 선단측에 내삽되며, 잉크 수납관(7)은 접속 부재(6)의 후단부의 소직경부(22)에 외장되어 있다. 그리고, 접속 부재(6) 내에서 볼펜 팁(5)의 밸브 받침(15)과 밸브 좌석(25) 사이에 밸브체(8)가 축 방향으로 이동할 수 있게 삽입되어 있다. 본 실시 형태의 볼펜(1)은 상기 잉크 심(3)의 접속 부재(6)의 대직경부(21)에 본체 축(2)이 외장된 것이다.

본 실시 형태의 볼펜(1)을 사용하여 문자 등을 필기할 경우, 수성 잉크(30)는 잉크 수납관(7)으로부터 볼펜 팁(5)의 볼 수납실(40)로 투입되며, 필기용 볼(10)을 통해 종이 등에 도포된다. 여기서, 본 실시 형태의 볼펜(1)에서는, 볼 수납실(40)의 좌석 부분(좌석면)(45)에 설치된 방사상 홈(47)의 홈 폭 W가 넓기 때문에, 유리 플레이크 안료의 거대 직경의 입자에도 원활하게 통과한다.

또한, 본 실시 형태의 볼펜(1)에서는, 필기용 볼(10)과 볼 수납실(40) 사이의 간극(48)이 넓으며, 충분한 잉크 유통로가 확보되어 있기 때문에, 필기용 볼(10)과 볼 수납실(40)에 대해서도 유리 플레이크 안료 등이 원활하게 통과한다.

(실험)

다음에, 본 발명의 효과를 확인하기 위해 실시한 실험에 관해 설명한다.

본 발명의 실시예로서, 도 2의 구조의 볼펜을 시험 제작한다. 실시예에서 채용한 필기용 볼의 직경은 1.Omm이다. 좌석 부분(좌석면)(45)에 설치된 방사상 홈(47)의 홈 폭 W는 0.2mm와 0.3mm의 두 종류의 것을 시험 제작한다. 또한, 실시예의 볼펜에서, 원통벽(41)의 내부직경 D는 볼(10)의 직경 d에 비해 40㎛ 크다.

잉크로는, 유리 플레이크 안료를 함유하는 광휘성의 수성 잉크를 사용한다. 배합된 유리 플레이크 안료의 평균 입자 직경은 40㎛이다. 또한, 이 중에서 입자 직경이 최대인 것은 175㎛이다.

한편, 비교예로서 시험 제작한 볼펜은 볼 수납실(40)의 좌석 부분(45)의 홈(47)의 폭이 0.14mm이며, 기타 구성 및 잉크는 상기 실시예와 완전히 동일하다.

그리고, 실시예 및 비교예의 볼펜을 사용하여 필기시험을 실시한 바, 실시예의 볼펜은 잉크의 유출이 원활하다. 이에 반해, 비교예의 볼펜에서는 필기한 다음에 선이 날리고 결국에는 잉크가 전혀 나오지 않는 상태로 된다.

또한, 다른 비교예로서, 필기용 볼(10)의 직경 d와 볼 수납실(40)의 원통벽(41)의 내부직경 D와의 관계는, 원통벽(41)의 내부직경 D가 볼(10)의 직경 d에 비해 35㎛ 크며, 기타 구성은 상기 실시예와 완전히 동일하게 구성된 볼펜을 시험 제작하여 동일한 시험을 실시한다. 즉, 필기용 볼과 볼 수납실 내벽의 간극 크기의 한계를 확인하기 위해, 상술한 실시예보다도 볼 수납실(40)이 작은 볼펜 팁을 제작하여 실시예와 비교한다. 그 결과, 이러한 비교예의 볼펜도 잉크가 막힌다. 이러한 비교예에서는 필기용 볼과 볼 수납실의 내벽과의 사이에 17.5㎛의 잉크 유통로가 존재하지만, 잉크의 흐름은 나쁘다.

또한, 본 발명의 변형 실시예로서, 도 4와 같이 좌석 부분(45)에 설치된 방사상 홈(47)이 잉크 도통공(12) 측으로 관통하지 않는 볼펜 팁을 사용하고, 기타 구성은 상기 실시예와 완전히 동일하게 구성된 볼펜을 시험 제작하여 동일한 시험을 실시한 바, 잉크가 막히지 않고, 또한 필기감이 양호하다.

그러나, 홈(47)의 깊이가 0.15mm 미만인 경우에는, 필기감은 극단적으로 저하되며, 잉크 막힘이 발생한다.

또한, 본 발명의 다른 변형 실시예로서 도 5와 동일하게 홈(47)의 수가 3개인 것을 시험 제작했지만, 잉크가 막히거나 선이 날리지 않으며, 또한 필기감이 양호했다. 홈(47)의 폭은 십자형의 홈과 동일하며, 잉크가 막히지 않는 범위는 0.15 내지 0.5mm이며, 또한 0.20 내지 0.3mm의 범위도 양호하다.

다음에, 필기용 볼의 직경과 홈(47)의 폭 W가 각각 상이한 볼펜을 시험 제작한다. 구체적으로는, 필기용 볼의 직경이 0.8mm이며 홈 폭 W가 0.1mm, 0.20mm, 0.3mm인 것을 제작한다. 또한, 필기용 볼의 직경이 1.0mm이며 홈 폭 W가 0.1mm, 0.2mm, 0.3mm인 것을 제작한다. 홈의 형상은 도 5와 같으며, 3개이다.

그리고 여기에, 이전의 실험과 동일한 잉크를 충전하여 필기시험을 실시한다. 그 결과는 다음 표와 같으며, 홈 폭은 0.lmm와 0.2mm 사이를 경계로 하여 잉크 유출의 양호/불량으로 나누어지며, 앞의 실험과 동일하게 0.15mm 이상인 것이 양호한 것으로 추인된다. 또한, 필기용 볼과 잉크 유출의 양호 불량의 관계는 0.8mm와 1.0mm의 중간(0.9mm)이 양호/불량의 경계라고 보인다. 단, 필기용 볼의 직경이 0.8mm라도 홈 폭 W가 0.20mm 이상인 경우에는, 선이 날리기는 하지만, 구멍이 막히는 상태로는 되지 않는다.

가장 바람직한 조합은, 필기용 볼의 직경이 1.0mm 이상이며 홈 폭이 0.2mm 이상인 볼펜이다.

홈 폭(mm)	볼 폭(mm)
	0.8	1.0
0.1	×	×
0.2	△	○
0.3	△	○
× 구멍이 막힘 △ 선이 날림 ○ 잉크 유출 양호

이상 설명한 실시예는 모두 유리 플레이크 안료를 함유하는 잉크를 사용했지만, 금속 피복 무기 안료를 사용하는 경우에도 동일한 효과가 수득된다. 또한, 본 발명은, 알루미늄 분말 안료 등의 다른 안료를 함유하는 잉크에서, 최대 입자 직경이 40 내지 200㎛인 안료가 함유되는 경우나 평균 입자 직경이 20 내지 50㎛인 안료를 함유하는 수성 잉크를 사용하는 경우에도 효과가 있다.

(효과)

이상, 설명한 바와 같이 본 실시 형태에서는 볼 수납실의 방사상 홈의 홈 폭을 0.15mm 이상으로 하기 때문에, 유리 플레이크 안료나 금속 피복 무기 안료 등의 거대 입자를 함유하는 안료를 함유하는 수성 잉크를 사용하는 경우에도 필적이 날리지 않는 선명한 필적이 수득되며, 필기감도 양호하게 할 수 있다.

(볼펜의 물리적 구조에 관한 실시 형태 2)

본 실시 형태에서, 필기용 볼은 0.3 내지 1.2mm 정도 크기의 것을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.8 내지 1.1mm 정도, 가장 권장되는 볼 직경은 0.8 내지 1.0mm 전후이다.

본 실시 형태에서, 필기용 볼은 볼펜 팁 내에서 축 방향으로 6O 내지 170㎛ 이동할 수 있다. 필기용 볼의 이동량은 볼펜 팁의 개구 부분의 코킹 정도나 이른바 좌석 타격(볼에 타격을 주어 볼 수납실의 좌석면에 크레이터 모양의 오목부(凹)를 설치하는 행위)의 강도에 의해 조정된다. 또한, 개구 부분의 직경을 일정하게 하여 필기용 볼이 나가는 치수를 조정함으로써 필기용 볼의 이동량이 조정된다. 즉, 볼 수납실의 깊이를 변경함으로써 필기용 볼의 이동량이 조정된다.

하기에, 본 실시 형태의 실시예에 관해 도면을 참조하면서 설명한다.

본 실시 형태에 따른 볼펜의 전체적 구조는 상기한 실시 형태와 동일하기 때문에, 다시 도 2를 사용하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼펜(1)을 나타낸 단면도이다. 도 7은 도 2의 볼펜의 볼펜 팁의 선단 부분의 단면도이다.

도 2에 나타낸 본 발명의 실시예의 볼펜(1)은 관상의 본체 축(2)과 잉크 심(3)을 구비하고 있다. 또한, 잉크 심(3)은 필기용 볼(10)이 회전 가능하게 유지된 볼펜 팁(5)을 가지며, 당해 팁(5)은 이음매 부재(6)를 통해 잉크 수용관(잉크 수납부)(7)의 선단에 설치된 것이다. 이음매 부재(6) 내부에는 구상의 밸브체(8)가 설치되어 있다.

볼펜 팁(5)은 팁 본체(11)와 필기용 볼(10)로 구성되며, 팁 본체(11)의 선단에 필기용 볼(10)이 설치된 것이다. 팁 본체(11)는 쾌삭강 등의 금속 재료를 절삭 가공하여 제조된다. 팁 본체(11)의 재료는, 이외에 예를 들면, 쾌삭 스텐레스 강이나 진유를 사용할 수 있다.

팁 본체(11)의 외형 형상은 선단 부분(17)이 원추형을 하고 있으며, 후측(18)은 원주상을 하고 있다. 또한, 후단측의 부위에는 단차(19)가 설치되어 있으며, 단차(19)보다 더욱 후단측은 약간 작은 직경으로 제조된다.

볼펜 팁의 내부의 개략적인 형상은 도 7과 같으며, 선단 부분에 필기용 볼(10)이 수납되는 볼 수납실(40)을 가지며, 볼 수납실(40)로부터 후단측에 연통하는 잉크 도통공(12)이 설치되어 있다.

잉크 도통공(12)의 후단 개구의 근방 부분에 확대 직경부(13)가 설치되어 있으며, 잉크 도통공(12)의 내부에 단차 모양의 밸브 받침[밸브체 계지부(係止部)](15)이 형성되어 있다.

팁 본체(11)의 볼 수납실(40)에는 필기용 볼(10)이 회전 가능하게 수납되어 있지만, 볼 수납실(40) 부분의 상세한 것은 도 7과 같다. 즉, 볼 수납실(40)은 선단부가 개방된 오목한 모양(凹형)이며, 원통벽(41)을 가진다. 또한, 개방 말단은 약간 코킹되어 좁아지고 있다.

볼 수납실(40)의 개방측에 대향하는 부위에는 좌석 부분(45)이 설치되어 있다. 좌석 부분(45)은 30^o 정도로 경사져 있는 테이퍼면이며, 중앙의 구멍(46)에 수렴하여 잉크 도통공(12)과 연통하고 있다.

볼 수납실(40)의 개구 부분은 상기한 바와 같이 코킹되어 있으며, 필기용 볼(10)은 볼펜 팁의 볼 수납실(40) 내에 회전 가능하게 유지되며, 이의 일부가 볼 수납실(40)의 개구로부터 노출되어 있다.

그리고, 본 실시 형태의 볼펜에서, 필기용 볼(10)은 축 방향으로 자유도를 가지며, 보다 구체적으로는 도 7과 같이 축 방향으로 60 내지 170㎛ 이동할 수 있다.

여기서, 필기용 볼(10)의 축 방향의 이동 범위가 60㎛ 미만인 경우에는 잉크 중의 안료가 볼 수납실(40) 내에서 막힌다. 필기용 볼(10)의 축 방향의 이동 범위가 170㎛를 초과하는 경우에는 볼(10)의 동작은 안정성을 잃으며, 또한 필기용 볼(10)이 나가는 치수가 현저하게 작아지며, 필기시에 볼펜 팁(5)의 어깨 부분이 종이에 닿아서 사용하기 어렵다.

접속 부재(6)는 폴리프로필렌 수지 등의 열가소성 수지를 소재로 하여 사출성형함으로써 제조한 것이며, 외형 형상은 공지된 것과 큰 차이가 없다. 즉, 접속 부재(6)는 선단부(20)가 원추형을 하고 있다. 또한, 후단측은 2단의 원통 형상으로 되어 있으며, 대직경부(21)와 소직경부(22)가 순차적으로 설치되어 있다. 접속 부재(6)의 중심에는 축 방향으로 관통하는 연통공(23)이 설치되어 있다. 이러한 연통공(23)의 중간 부분에는 밸브 좌석(25)이 설치되어 있다. 연통공(23)의 선단측에는 위치 결정용의 단차(31)가 설치되어 있다.

밸브체(8)는 스텐레스 강이나 초경 합금 또는 세라믹 등의 쉽게 녹슬지 않으면서 어느 정도의 중량을 갖는 소재로 제조한 구이다.

잉크 수용관(잉크 수납부)(7)은 폴리에틸렌 수지나 폴리프로필렌 수지 등을 소재로 하여 압출성형으로 제조한 것이며, 이의 내부에 평균 입자 직경 20 내지 50㎛의 안료를 함유하는 틱소트로피성을 구비한 수성 잉크가 충전되어 있다. 구체적으로는, 본 실시예에서는 내부에 알루미늄 분말 안료를 함유하는 광휘성의 수성 잉크(30)가 내장되어 있다. 또한, 수성 잉크(30)는 틱소트로피성을 갖는다. 본 실시예에서 사용되는 광휘성 수성 잉크(30)의 점도는 100 내지 2000OmPa·s이다(ELD형 점도계 3^o R14 콘, 회전수: 0.5rpm, 20℃). 수성 잉크(30)의 후단 부분은 폴리부텐 등의 겔상 밀봉제(도시되지 않음)로 밀봉되어 있다.

잉크 심(3)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 볼펜 팁(5)과 잉크 수용관(7)이 접속 부재(6)를 통해 연결된 것이며, 볼펜 팁(5)은 접속 부재(6)의 연통공(23)의 선단측에 내삽되며, 잉크 수용관(7)은 접속 부재(6)의 후단부의 소직경부(22)에 외장되어 있다. 그리고, 접속 부재(6) 내에서 볼펜 팁(5)의 밸브 받침(15)과 밸브 좌석(25) 사이에 밸브체(8)가 축 방향으로 이동할 수 있게 삽입되어 있다. 본 실시예의 볼펜(1)은 잉크 심(3)의 접속 부재(6)의 대직경부(21)에 본체 축(2)이 외장된 것이다.

본 실시예의 볼펜(1)에서는 필기용 볼(10)이 축 방향으로 60 내지 170㎛ 이동할 수 있으며, 충분한 잉크 유통로가 확보되기 때문에, 알루미늄 분말 안료가 원활하게 통과하며, 잉크의 유출이 원활하다.

(실험)

다음에, 본 발명의 효과를 확인하기 위해 실시한 실험에 관해 설명한다.

본 발명의 실시예로서, 도 2 및 도 7에 나타낸 볼펜을 제작한다. 제작한 볼펜은 10개이며, 필기용 볼의 직경은 모두 0.8mm이다. 또한, 필기용 볼(10)의 축 방향의 이동량은 60 내지 120㎛이다. 사용하는 잉크는 알루미늄 분말 안료를 함유하는 광휘성의 틱소트로피성을 갖는 수성 잉크(30)이며, 점도는 100 내지 2O0O0mPa·s이다(ELD 형 점도계 3^o R14 콘, 회전수: 0.5rpm, 20℃).

또한, 이러한 실시예에 대한 제1 비교예로서, 필기용 볼(10)의 축 방향의 이동량이 40㎛ 내지 60㎛ 미만인 것을 10개 제조한다. 또한, 동일하게 제2 비교예로서, 이동량이 170㎛ 초과 200㎛ 이하인 볼펜을 10개 제조한다. 또한, 필기용 볼의 직경 및 내장되는 잉크는 실시예와 동일하다.

상기한 실시예 및 비교예의 볼펜을 사용하여 연속 필기시험을 실시한 바, 실시예의 볼펜(이동량 60 내지 120㎛)은 잉크의 스친 흔적이 없다. 이에 반해, 제1 비교예의 볼펜(이동량 40㎛ 이상 60㎛ 미만)은, 잉크의 유출이 원활하다고는 말할 수 없으며, 잉크가 스치고, 선이 날리는 것이 확인된다.

한편, 제2 비교예의 볼펜(이동량 170㎛ 초과 2OO㎛ 이하)에서는, 잉크의 유출은 원활하지만, 필기시에 볼펜 팁의 어깨 부분이 종이에 닿아 사용하기 어렵다.

또한, 동일하게 1.0mm의 필기용 볼(10)을 사용한 본 발명의 실시예의 볼펜을 제작한다. 제작한 볼펜은 10개이며, 필기용 볼의 직경은 모두 1.Omm이다. 또한, 필기용 볼(10)의 축 방향의 이동량은 60 내지 170㎛이다. 사용되는 잉크는 유리 플레이크 안료를 함유하는 광휘성의 틱소트로피성을 갖는 수성 잉크(30)이며, 점도는 100 내지 20000mPa·s이다(ELD형 점도계 3^o R14 콘, 회전수; 0.5rpm, 20℃).

또한, 이러한 실시예에 대한 제1 비교예로서, 1.0mm의 필기용 볼(10)을 사용하고, 필기용 볼(10)의 축 방향의 이동량이 40㎛ 이상 60㎛ 미만인 것을 10개 제조한다. 또한, 동일하게 제2 비교예로서, 이동량이 170㎛ 초과 200㎛ 이하인 볼펜을 10개 제조한다. 필기용 볼의 직경 및 내장되는 잉크는 앞의 실시예의 것과 동일하다.

상기한 실시예 및 비교예의 볼펜을 사용하여 연속 필기시험을 실시한 바, 실시예의 볼펜(이동량 60 내지 170㎛)은 잉크의 스친 흔적이 없다. 이에 반해, 제1 비교예의 볼펜(이동량 40㎛ 이상 60㎛ 미만)은, 잉크의 유출이 원활하다고는 말할 수 없으며, 잉크가 스치며, 선이 날리는 것이 확인된다.

한편, 제2 비교예의 볼펜(이동량 170㎛ 초과 2O0㎛ 이하)에서는, 잉크의 유출은 원활하지만, 필기시에 볼펜 팁의 어깨 부분이 종이에 닿아 사용하기 어렵다.

이들 실험으로부터, 적어도 필기용 볼(10)의 직경이 0.8 내지 1.0mm이며 틱소트로피성을 갖는 광휘성 안료나 알루미늄 분말 안료가 배합된 잉크를 사용하는 경우, 볼펜 팁 내에서 필기용 볼(10)이 축 방향으로 60 내지 170㎛ 이동할 수 있으면, 잉크의 유출이 원활한 것을 이해할 수 있다.

(효과)

상기 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 볼펜은 필기용 볼이 볼펜 팁 내에서 축 방향으로 60 내지 170㎛ 이동할 수 있기 때문에, 틱소트로피성을 갖는 잉크를 사용하는 경우에도, 스친 흔적이 없는 선명한 필적이 수득되며, 필기감이 양호하다. 또한, 잉크가 유리 플레이크 안료, 산화티타늄 안료, 금속 피복 무기 안료, 알루미늄 분말 안료 또는 진주 광택 안료를 함유하는 것이나, 평균 입자 직경이 20 내지 50㎛인 안료를 함유하는 것이어도, 스친 흔적이 없고 필기감이 양호하다.

본 발명에 따르는 볼펜은, 유리 플레이크 안료, 광휘성 안료 등의 입자 직경이 비교적 큰 안료를 함유하는 틱소트로피성을 갖는 수성 잉크를 사용하는 경우에도 스친 흔적이 쉽게 생기지 않으며 잉크가 막히지 않고 매끄러운 필기감을 나타낸다.

Claims (15)

1. 잉크 수납부와 당해 잉크 수납부에 접속된 필기용 볼이 일부 노출된 상태에서 회전 가능하게 유지된 볼펜 팁을 가지며, 볼펜 팁이 잉크 수납부와 연통하는 잉크 도통공(導通孔)과 당해 잉크 도통공에 연통하는 필기용 볼이 수납되는 볼 수납실을 구비하고, 볼 수납실이 볼을 유지하는 좌석면을 가지며, 당해 좌석면에 방사상 홈이 설치된 볼펜에 있어서,

   방사상 홈의 폭이 0.15 내지 0.5mm이고, 잉크 수납부에는 입자 직경에 격차가 있는 안료를 함유하는 수성 잉크가 충전되어 있고, 당해 안료에는 최대 입자 직경이 40 내지 200㎛인 것이 포함됨을 특징으로 하는 볼펜.
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3. 제1항에 있어서, 잉크 수납부에는 입자 직경에 격차가 있고 평균 입자 직경이 20 내지 50㎛인 안료를 함유하는 수성 잉크가 충전되어 있음을 특징으로 하는 볼펜.
4. 제1항에 있어서, 안료로서 유리 플레이크 안료 및 금속 피복 무기 안료 중의 하나 이상을 함유함을 특징으로 하는 볼펜.
5. 제1항에 있어서, 필기용 볼의 직경이 0.8 내지 1.1mm이고, 방사상 홈의 폭이 0.20 내지 0.35mm임을 특징으로 하는 볼펜.
6. 제1항에 있어서, 필기용 볼의 직경이 0.9 내지 1.1mm임을 특징으로 하는 볼펜.
7. 제1항에 있어서, 필기용 볼의 일부가 볼 수납실의 좌석면과 접하면서 볼 수납실의 중심축 위에 필기용 볼의 중심이 위치하는 경우, 필기용 볼의 적도 부분보다 노출측의 부위와 볼 수납실의 내벽 사이에 20 내지 40㎛의 잉크 유통로가 확보되어 있음을 특징으로 하는 볼펜.
8. 잉크 수납부와 당해 잉크 수납부에 접속된 필기용 볼이 일부 노출된 상태에서 회전 가능하게 유지된 볼펜 팁을 가지며, 볼펜 팁이 잉크 수납부와 연통하는 잉크 도통공과 당해 잉크 도통공에 연통하는 필기용 볼이 수납되는 볼 수납실을 구비하고, 볼 수납실이 볼을 유지하는 좌석면을 가지며, 당해 좌석면에 방사상 홈이 설치된 볼펜에 있어서,

   필기용 볼의 직경이 1.O 내지 1.1mm이고, 좌석면에 설치된 방사상 홈의 폭이 0.2 내지 0.35mm이며, 잉크 수납부에는 입자 직경에 격차가 있으며 최대 입자 직경이 40 내지 200㎛인 것이 함유되는 유리 플레이크 안료를 함유하는 수성 잉크가 충전되어 있음을 특징으로 하는 볼펜.
9. 필기용 볼과 팁 본체를 가지며, 팁 본체가 잉크 수납 부재(部材)로부터 잉크가 도입되는 개구가 설치되어 있으면서 당해 개구와 연통하는 볼 수납실을 구비하고, 볼 수납실이 선단이 개방되어 있으면서 볼을 유지하는 좌석면측에 방사상 홈이 설치되며, 필기용 볼이 볼 수납실에 회전 가능하게 수납되며, 필기용 볼의 일부가 볼 수납실로부터 노출되어 있는 볼펜 팁에 있어서,

   필기용 볼의 직경이 0.9 내지 1.1mm이고, 좌석면측에 설치된 방사상 홈의 폭이 0.15 내지 0.5mm이며, 볼 수납실의 중심축 위에 필기용 볼의 중심이 위치하는 경우, 필기용 볼의 적도 부분보다 노출측의 부위와 볼 수납실의 내벽 사이에 20 내지 40㎛의 잉크 유통로가 확보되어 있음을 특징으로 하는 볼펜 팁.
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