JPH10193863A - ボールペン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャップをはずしたときのカスレや直流や空
気巻き込みや磨耗によるボール飛びなどの問題を特別な
インクや加圧などの複雑な軸の機構を必要とせずに解決
すると共に、十分な流量を確保する事ができる汎用性の
あるペン先部材を提供することで安価で高性能なボール
ペンへの改良を目的とする。 【構成】 ペン先内部でボール側面の円筒状内壁を先端
側内径より後端側の内径を大径にする事でインクの流量
を確保できるペン先としている。ボール後方にはボール
とほぼ同様のＲをもつ受け座を設けると共に内部にはイ
ンクをペン先まで導通させる複数のチャンネルを設け
た。さらに、内部に常に前方に押圧するスプリングを内
蔵したペン先や剪断減粘性インクとの組み合わせの場合
にはさらに効果が大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は先端に筆記部となるボー
ルをインクの流路を確保をするための適宜の寸法の隙間
を有した状態で抜け止めして、遊嵌したペン先の部品及
びその部品を使用したボールペンの改良を行うものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、筆記具では長時間筆記をしない場
合などにキャップをして、インクの揮発を防止したり、
落下などの衝撃によってペン先から空気を巻き込んでカ
スレたり、インクがペン先から垂れてくる所謂直流など
を防止する対策として、ペン先で弱く固化しやすい薄膜
を形成するインクを使用したり、ペン先のカシメ部内径
とボールとのスキマを狭くしたり、ボールの縦方向の移
動可能な縦ガタを減少させたり、軸に加圧機構などの高
度な機構をもたせたり、して対応することが多い。この
ような対策ではインクの粘度を高く（５千から１万ｃｐ
程度）したり不揮発性の溶剤を増量したりペン先のイン
ク流路を狭くしてしまうことでインク流出量も減少させ
てしまう問題や、軸内部の内圧を大気圧以上に加圧して
内部のインクを流出させる事で複雑で高価なペンとな
る、などの問題が生じている 特に油性ボールペンと水性ボールペンの中間の性質を持
たせた中程度の粘度のインクを使用した所謂中性ボール
ペンではインクを直接保蔵した水性インクを用いられる
ことが多く、インクの濃度を出すためには従来の水性ボ
ールペン同等の多めの流量が必要であるにもかかわら
ず、インクが直接保蔵されるため下向きではインクのヘ
ッドがかかって直流しやすい為に流路を狭く設定するこ
とが必要であり流量とのバランスが非常に困難で、剪断
減粘性などを有する特殊なインクが必要であるが特殊な
インクでは多色の展開などが困難であるなどの問題を抱
えており、やや不完全なボールペンではあるがその他の
利点が認められて上市されている。一部にこれらの問題
を改良したボールペンも発明されてきているが、流量や
コストやインクの容易性などすべての問題も解決した物
は発明されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のボールペンで
は、直流や空気の巻き込みや揮発によるドライアップの
問題を主に特殊なインク又は軸内をほぼ密閉として加圧
（ガスや軸側面を押すなど）するなどの機構、ペン先の
内部先端のインク流路のスキマを狭くする、などによっ
て解決している。またこれらの対策も行わない場合は、
気密性を確保するキャップまたはペン先の先端をゴムな
どの弾性体を密着させる事によってペン先の保護を行っ
ている。軸機構で対策する場合には複雑な機構が必要で
機構の不具合による事故が増えてしまったり、コストが
かかって高価なボールペンとなっている。またキャップ
によってのみ対策されている物では、実際の使用時には
キャップをはずしていることから根本的な解決とはでき
ていないばかりか、ユーザーが頻繁にキャップをしなけ
れば性能を維持できない問題を有している。さらにイン
クによって解決した場合には、筆記後の描線がなかなか
乾かない事や書味が悪くなる事や潤滑性の劣るインクに
よってペン先が磨耗して流量が書き込むほどに増加して
いったり、ひどい場合はボールが飛んだり、筆記できな
くなるなどの筆記性能を犠牲にして解決されている上
に、インクの色によっては同じ配合ができずインクの開
発には相当な費用と労力が必要となっている。本発明
は、主に普及型のペン先内部に筆記部となるボールを先
端から突出した状態で抜け止め不可能に遊嵌した所謂ボ
ールペンタイプの筆記具の改良を目的としており、筆記
部であるボールが回転することによって受け座やカシメ
の内面を磨耗させて筆記異常や最悪の場合にはボールが
飛んでしまう事やインクの流量を確保してなおかつ直流
などの不具合をペン先内部の設計値を最適化することで
解決できる上、特別なインクや高度な軸機構を必要とし
ないで、安価で性能の良い筆記具を提供するという課題
を解決することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
為に案出された本発明のボールペンは、先端に筆記部と
なるボールを外部に臨出するように回転可能に抜け止め
されており、インク収容管の内部にはインクを内蔵して
いる。このインクはペン先の内部で適宜寸法に設定され
た複数本のチャンネル溝や横方向のガタや上下にもイン
ク導出が可能な様にボールが移動可能な縦ガタなどのイ
ンク流路を経て、回転可能で筆記部となるボールに導出
されるように構成されている。この遊嵌されたボールは
自由に回転できる状態で塑性変形などによるカシメによ
って抜け止めされる。

【０００５】本発明では、ペン先内部のボールの横方向
の円筒状の壁となる仕上げ内壁の先端側内径φＴよりも
受け座側の仕上げ内壁の後端側内径φＵの方が大きいペ
ン先を有する事でインクの流路は十分に確保できた上
で、受け座部とチャンネル等のインク流路や縦ガタを確
保すると同時にボールの軸方向後方の受け面となりボー
ルと略同等のＲを有する受け座に筆記中はボールが転が
り出ない様にする事でカシメ先端内部が磨耗することを
防止する。

【０００６】本発明をさらに有効にする形状として、ボ
ールを８０ｇ以下の弱い荷重で常に前方に押圧させるス
プリング等弾性体（以後スプリングと呼ぶ）を設けてい
る。ここで上述のチャンネル溝を貫通させずに止めた場
合にはスプリングの作動が確実になる。特に中性ボール
ペンと呼ばれる２３℃±５℃でのインク粘度が１０ｃｐ
から４０００ｃｐの水性インクを有するものでは、下向
きでインクが垂れてくる直流やキャップをはずすとイン
ク中の水分が揮発してしまってかすれたりする問題があ
るが、本発明のペン先との組み合わせではこれらの課題
の解決が安価で可能となる。

【０００７】

【作用】上記の解決手段の作用を以下に説明する。ボー
ルペンに於いては、インクの揮発防止やペン先への空気
の巻き込み防止や落下時の衝撃によってインクがかすれ
たり逆流することや直流を防止する目的で、キャップ内
に先端をシールする一般的にはゴム製のシール部材が用
いられたり、インクを高粘度としたり、揮発しにくいイ
ンクとしたりして対応しているが、これによってキャッ
プする事が煩雑などの新たな問題を引き起こす。またイ
ンクの流量を増加させるためにはインクの流路を広く設
計すれば良い。但し単純に広げると直流などの問題が悪
化するため、本発明では先端側を狭く、後端側を広くす
ることでこれらの相反する問題を解決できる。また受け
座の磨耗に関しては主にインクに潤滑剤を添加又は増量
したり界面活性剤によって磨耗量を減らす対策がなされ
ているが、インクへの対策ではインクが紙面ににじむよ
うになったり、表面張力が低下して直流の問題や添加物
が多くなって経時安定性が阻害されたりする問題が発生
しやすい。本発明の改良では、内部に筆記ボールと同形
状のＲの受け座を有効な大きさにすることで磨耗の問題
を解決することもでき、その他の流路に対する各部の寸
法が十分に確保される事で、潤滑液となるインクが途切
れることが無く異常磨耗によるボール飛びや筆記不能を
防止ことができる。一般的には筆記具は紙面に対して約
６０゜前後の傾きで筆記されるため受け座が大きいほど
筆記時にボールが受け座から転がり出てカシメ内部の先
端を磨耗せせることは少なくなるが、あまり大きいとイ
ンク流出量を確保するチャンネルとボールの間の流路が
狭くなってインク流量が安定しなくなったり、筆記途中
でチャンネルが塞がれて筆記不能となるため、適宜形状
や寸法に設定することで本発明ではこれらの問題を同時
に解決させる作用も有している。

【０００８】さらには常時ボールを押圧するスプリング
によってシール性能が確実になると共にボールペンを上
向きにしたときにもシール性が確保される。特にインク
粘度が比較的低いボールペンでは本発明が最も効果的に
作用する。 またキャップレスで使用可能な水
性インクのボールペンではシール性を有するペン先とス
プリングとの作用の総合性能としてペン体からの揮発減
量値に着目するとそこで使用される部材は極力吸湿性＝
水分の放出性の内在量の組み合わせにすることが望まし
い。これらによって安定した品質のボールペンの提供が
可能になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１から図３に本発明の第１実施
例であるボールペンの例を図示しており、図に従って以
下詳述する。インク収容管の内部にはインクとその後方
に接するようにグリス状のフォロワーとフォロワーと略
同等の比重を有する固体のフォロワー棒を製造時にイン
クやフォロワー中にある空気を脱泡した状態で保蔵して
いる。フォロワーは逆流防止や揮発抑制の効果があり、
フォロワー棒はフォロワー中に浮遊することで毛細管力
を発生して筆記時にインクが消費されてフォロワーがイ
ンクに追従しやすくすると共に、落下などの衝撃の場合
にはフォロワーが崩れて流れ出すのを防止する。ペン先
の先端には筆記ボールが前端側はカシメによって後端側
には受け座によって抜け止めされており、ボールは前後
に縦ガタＭを有した状態で回転可能に遊嵌されている。
ここでペン先内部のカシメと受け座の間の円筒状内壁の
先端側内径Ｔと後端側内径Ｕの間の寸法をＴ＜Ｕとして
いる。この形状とすることで先端のシール面側は比較的
狭く設定するため直流等の問題を解決可能であり、なお
かつ、後端側には大きなインク流路が確保できるため描
線の濃度や磨耗に影響するインクの流出量を十分に確保
することができる。このような形状とするには中ぐりで
切削加工時にテーパー状に加工したり、簡易的には先端
側と後端側内径は同一のドリル等で加工した後、受け座
をボールを押圧して形成すると自然に後端側内径Ｕが外
に広げられて先端側内径Ｔよりも大径となる。この時に
は外側のテーパーにも膨大部１８が見られるようにな
る。この円筒状内壁は連続的なテーパーとなってインク
流れの抵抗となる段部などはほとんど無いものになって
さらに有効である。カシメは５０゜から１００゜望まし
くは６０゜以上９０゜以下のカシメ角でカシメられてお
り、一般的には金属の塑性変形によってまたは塑性変形
と切削の組み合わせでこれらのカシメが加工され、この
カシメの内面にはボールと略同等のＲであるシール面が
形成されており、ボールがこのシール面に当接する事に
よって、ボールペン内部と外気とがほぼ遮断される所謂
シール状態を形成することができるものである。受け座
に着目すると受け座が大きいものではボールが受け座に
安定しているが、受け座が小さいものではボールが筆記
中の回転と受け座面との摩擦で転がり出ようとしてカシ
メの先端内径部を削ってしまうことがある。またインク
孔径は小さすぎるとインク流路が狭くなって流量が減っ
てしまう問題や受け座の面積（インク孔径と受け座径で
決まる）が大きすぎるとボールの接触面積が大きくなっ
てボールの円滑な回転を阻害したり、受け面積が小さす
ぎると筆記圧を受ける部分が小さく極端に早い受け座の
磨耗が起こってインクがまだ残っているのにボールが沈
んでしまって筆記不能になるなどの問題が生じる。つま
りこれらの寸法は単独では複数の性能には満足できず、
それぞれの寸法が相互に影響しあって最終性能が発揮で
きる。

【００１０】ペン先の内部にボールを常に前方に弱く押
圧するスプリングをペン先の後端点カシメによって内蔵
した場合はさらに効果的である。このスプリングは先端
にストレート部を設けて直接ボールを押圧する構造の物
や先端部にコマ（図示せず）を別部品としてその後端を
スプリングで押す構造の物やスプリングの後端が点カシ
メではなく継手の内径段部（図示せず）によって当接抜
け止めされた物やスプリングが樹脂、ゴム、板バネ等で
も全く同様の効果を発する。ここでスプリングの後端に
は座巻き又は固定する内部に対して略同形状のストレー
ト部を設けることで後端の点カシメ等による飛び出し防
止や安定してまっすぐにボールを押圧する事が可能とな
る。

【００１１】受け座の角度Ｐについては上述の受け座径
とほぼ似通った関係であって、角度が鋭角であれば筆記
中のボールは中心に求心されやすく、鈍角では求心され
にくい。しかしインク流量や耐磨耗寿命耐久性は逆に鋭
角では僅かな磨耗でもボールとチャンネルのスキマが塞
がれやすく、鈍角では塞がれにくい。具体的には受け座
角度Ｐは１００゜から１５０゜の角度が最適である。角
度が鋭角であるほど受け座を形成するときに内壁の後端
側が大きく広げれやすくなるが受け座が大きくなりやす
いので適宜の設定をする必要がある。縦ガタＭもインク
流量に大きく影響するためボール径の０．０１から０．
１０倍の大きさにすることが望ましい。

【００１２】第１実施例に使用したインクは一般的な剪
断力下での２３℃±５℃での粘度が１０ｃｐから４００
０ｃｐであり、水をベースとして、グリセリンやプロピ
レングリコールなどの他の溶剤を５〜５０％、着色剤と
して顔料や染料を１〜２０％、その他適宜の分散剤、ゲ
ル化剤、防腐剤、界面活性剤、潤滑剤などの各種添加剤
を含む。ここでボールペンの総合性能として揮発減量に
着目すると、本発明のペン先を使用することでペンの先
端部のシール性が向上するとペンからの水分の揮発が抑
制されて一般的には乾きやすいインクの方が直流には有
利なのでシール性のあるペン先であればキャップレスボ
ールペンに使用できたり、ペン先の内部のシール面がや
や小さくてごく僅かな直流や揮発漏れが起こるものでも
本発明のペン先では実用上問題はない設定にすることが
可能である。揮発量が多すぎれば、ユーザーの手に渡る
までの輸送中や保管中にインクが減ってしまって正規の
筆記距離（寿命）を確保できなくなったりインクが変質
して性能を維持できなくなる不具合が出る。あまりイン
クが揮発しない場合（難揮発性の溶剤を増量した場合）
には、ペン先でのインクの固化が期待できずペン先に付
着したインクが吸湿して直流の問題が発生するためイン
クのみの解決ではインクの開発に大きな労力がかかるこ
とを本発明によって解決できる。ここでボールペンのイ
ンクが直接触れる部品が吸湿や放湿すると本発明のペン
先でもカバーしきれない場合が考えられる。つまりイン
ク収容管や継手などから放湿させないためにはこれらの
部品を密着させて漏れのない様に組み立てることはもち
ろんであるが、材質についても吸湿率が０．２％以下と
なる部材で組み合わせる事が重要である。ここではイン
ク収容管と継手とフォロワー棒を吸湿率０．０１％のポ
リプロピレン樹脂製、ペン先は吸湿率０％のステンレス
金属とした上で後端のフォロワーを吸湿率０．０１％以
下の鉱油をベースのものとしてある。

【００１３】図４は本発明の第２の実施例について図示
してあり、第１実施例との相違は、継手が無く、インク
収容管に直接ペン先が圧入固着されている物で、本発明
の効果については第１実施例と全く同様である。本発明
によって、従来は不可能であったノック式水性インクの
中性ボールペンやキャップにシール部材を必要としない
ボールペンや油性ボールペンや直液式ボールペンに応用
することでそれらの抱えていた保存性、筆記磨耗耐久
性、カスレ、直流、流出量などの問題を解決ことが可能
となる。当然、従来のキャップ式や加圧式の軸機構と組
み合わせればさらに良質で特色のあるボールペンとな
る。

【００１４】

【発明の効果】本発明を実施すれば、インクの流量が十
分に確保できるため筆記描線の濃いボールペンが提供で
きる上に、キャップを不要としたり、ペン先のシールを
確実にするので高度なシール性の必要ない簡易キャップ
やキャップレスでよく、組み立てやすい筆記具や従来は
不可能であったノック式筆記具を安価で安定的に提供す
ることが可能となる上に、乾きやすい水性インクのボー
ルペンでもシール部が安定する事で直流や空気巻き込み
やカスレやボール飛びなどの磨耗耐久性の問題を特殊な
インクや複雑な軸部の機構を採用しなくても解決するこ
とが可能となる。特にペン先内部にスプリングを内蔵し
て常に筆記ボールを前方に押して本発明の内部シール面
と密着させる構造の物や各部の寸法や揮発減量値を本発
明の範囲とすることで、さらに効果が期待できる。従来
は欠点の多かった中粘度のインクを使用した所謂中性ボ
ールペンではその欠点のほとんどを解決する効果があ
り、インクに擬塑性と呼ばれる剪断力によってインク粘
度が変化するものでは保存中は粘度がやや高く筆記中は
ボールによる剪断力で粘度が落ちる事から本発明のペン
先との併用に大きな効果が期待できる。また、本発明は
従来の油性ボールペンや中綿式のボールペン、多数の櫛
歯状のインク保留体を使用した直液式水性ボールペンな
どに応用しても同様の効果が得られるものであり、逆止
ボールなどによる逆流防止機構との併用でさらに逆流の
問題のない筆記具が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態であるボールペンの先
端側のペン先部材の構造を示す縦断面及び外観図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施形態であるボールペンの最
先端部の構造を示す縦断面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態であるボールペンの全
体構造を示す縦断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態であるボールペンの先
端部の構造を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ ボール ２ ペン先ホルダー ３ カシメ ４ チャンネル ８ シール面 ９ チップスプリング １０ 継手 １１ 逆止ボール １２ インク収容管 １３ インク １４ フォロワー １５ フォロワー棒 １６ 受け座 １７ 円筒状内壁 １８ 膨大部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク収容管内部にインクを保蔵し、そ
   の前部には先端から筆記部となるボールを回転可能に突
   出させた状態でホルダーの先端部カシメによって抜け止
   めされたペン先を有するボールペンに於いて、ボールの
   横方向の円筒状の壁となる仕上げ内壁の先端側内径φＴ
   よりも受け座側の仕上げ内壁の後端側内径φＵの方が大
   きいペン先を有する事を特徴とするボールペン。
2. 【請求項２】 ボールの後方にはボールと略同等のＲを
   有する受け座と複数の溝で構成されて筆記時にインク流
   路となるチャンネルとを設け、仕上げ内壁の後端側内径
   Ｕは先端側内径Ｔから連続的に段差無く広げられたこと
   を特徴とする請求項１に記載のボールペン。
3. 【請求項３】 ペン先内部にはボールを８０ｇ以下の弱
   い荷重で常に軸方向前方に押圧するスプリング等弾性体
   を有する事を特徴とする請求項１及び２に記載のボール
   ペン。