JPH10278474A - ボールペンのペン先 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールペンにおけるインクがまだ残っている
にもかかわらずペン先の内部の磨耗によって筆記不能と
なってしまう問題の解決、及び特に中性ボールペンで見
られる、キャップをはずしたときのカスレや直流や空気
巻き込みや紙への引っかかり、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、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
課題とする。 【解決手段】 内部にはインクをペン先まで導通させる
複数のチャンネル外接円径をボール径と略同等以上とし
て、ボールとほぼ同じＲを有するシール面を構成し、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、それらの面粗度を５μm 以下とした。さら
に、Ｌ型のテーパーを設けた物や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逆流防止機構との組
み合わせでは効果が大きい。

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、ボールペンタイプの筆記具では、
初期はガリガリした書味であり、しばらく書き込むと滑
らかになっていくなじみの現象がしばしば見られる。ま
た複数枚の書類の複写などに使用して強い筆圧で筆記し
ていくとボールによって受け座部が磨耗していってイン
クがまだ残っているにもかかわらず、インクが出なくな
って筆記できないという問題が生じている。特にインク
の着色剤が固形の微粉体を分散させた顔料タイプのイン
クである場合や水をベースにした水性タイプのインクの
場合には特にこれらの問題が発生しやすくなる。こらら
の対策としてボールやチップホルダーの材質を高硬度の
材質変更した対策が考案されているが、その場合にはチ
ップホルダーの加工も硬度に比例して加工が困難となっ
てしまったり、高価なペン先となってしまう欠点を有し
ている。またインクによって改良した場合には、インク
中に潤滑剤を配合すればこれらの欠点が緩和されるが、
潤滑剤によってインクが紙面ににじみやすくなったり、
インクの表面張力が低下してペン先に濡れやすくなって
下向きにした場合にペン先からインクが漏れ出す直流の
問題が発生しやすくなってしまう。

【０００３】また、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を防止
する目的でキャップの内部に弾性を有するゴムなどの先
端シール部材によってペン先をキャップシールしている
ボールペンや小管式筆記具などが知られている。しか
し、ノック式ボールペンの場合やユーザーがキャップを
忘れた場合や揮発しやすいインクが必須となる筆記具の
場合などにはカスレや空気巻き込みが発生したり、筆記
不能となってしまう事故も発生している。このような場
合には、部品を金属製のボールペンとしてインクの揮発
を極力減らしたり、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インク流出量も減少させた
り、軸内部の内圧を大気圧以上に加圧して内部のインク
を流出させたりして対応している。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これらの問
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、
ペン先内部の磨耗の問題も解決した物は見られていな
い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】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、ボールペンのペン先
であるチップの改良にかかわる物である。筆記時の書味
を初期から確保できると共に、筆記が進んでペン体とし
ての寿命が終了する前にインクを残して筆記不能となる
問題の解決を第１の目的としている。さらにはペン先の
内部にその筆記ボールと内面のボールとほぼ同様のＲを
有するシール面や受け座を設けることで外気と遮断シー
ルするシール部を有するペン先をシール部の製造性を犠
牲にすることなく、シールによってドライアップや空気
巻き込みや直流などのトラブルや、書味のトラブルなど
の問題を解決する事で、特別なインクや高度な加工を必
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から外
部の紙面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】本発明を最も有効にする形状としては、前
述のチャンネルの径を筆記ボールの径と同径か、より大
きく設定することで磨耗に対するインク通路が塞がれる
問題が無くなる。ボール出、カシメ内径、カシメ外径の
最適化による安定したカシメによってボールを抜け止め
し、一例としてはカシメ加工時にカシメ部の内径部をボ
ールに当接するまでやや強めにカシメることなどによっ
て、内部にシール面を形成させる。シール面はボールと
略同等のＲと全周にわたってある一定の巾を有した形状
となる。また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
も設けられる。これらのボールと略同等のＲを有し、ボ
ール当接する部分の面粗度のＲａを５μm 以下の滑らか
な面粗度とすることで本発明の第１の効果をさらに補完
している。

【０００６】さらにボールを８０ｇ以下（望ましくは２
０ｇ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）を設けるとノック
式ボールペンなどさらに高度なチップ性能や耐直流性能
を要求される場合には本発明の作用が有効になる。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５０
００ｃｐの顔料タイプ水性インクを有するものでは本発
明の効果は特に大きくなる。

【０００７】

【作用】上記の解決手段の作用を以下に説明する。本発
明の改良では、十分なインク流路を確保することが可能
となって使い始めのインク量がやや不足して発生するカ
スレなど問題を解決できる上、筆記後半での磨耗によっ
てインクの流路であるチャンネルが塞がれてインクが出
にくくなってしまう問題も解決することができる作用を
有している。さらに内部に筆記ボールと同形状でかつ表
面の面粗度が十分に滑らかであるシール部を有するカシ
メを行うことで外気と遮断するシール部が完全な物とな
り、直流の問題を解決することが可能となって、さらに
カシメを角度、カシメ後の外径、内径を最適化して行っ
ているためにこのシール面の形成がバラツキのない有効
な物となるばかりでなく、インクの流量を安定させ、磨
耗に対する各部の寸法が十分に確保される事で、ボール
飛びや筆記不能を防止ことができる。

【０００８】筆記時のボールを受ける受け座にも同様の
Ｒを面粗度が５μm 以下になるように設けた場合には、
前述のチャンネルの流量の効果との相乗効果によってさ
らに滑らかな書味と磨耗に対する有効な作用を有する。
特にインク粘度が比較的低い中性ボールペンでは本発明
が最も効果的に作用する。インクの流量が多く、インク
に潤滑性を付与することが比較的困難で、直流や磨耗の
問題を解決できたり、インクの設計に自由度を与えるこ
とができるようになって、結果的にペン体の総合性能を
向上させることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に本発明の実施例であるボー
ルペンのペン先であるチップの例を図示しており、図に
従って以下詳述する。チップの先端には筆記ボール１が
前端側はカシメ２によって後端側には受け座６によって
抜け止めされており、ボール１は前後に縦ガタを有した
状態で回転可能に遊嵌されている。カシメ２は５０゜以
上１１０゜以下（望ましくは７０゜から９０゜）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であり、表面の面粗度が５μm 以下のシール面５が
形成されており、ボール１がこのシール面５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。

【００１０】一般的にはカシメ２を強くしてシール面５
を大きくすればシール性の効果が上がると考えられてい
るが、あまり大きいと内部のスキマが小さくなったりボ
ールとの抵抗が大きくなってインク流量が減少したり、
筆記性が悪化する。ここでカシメの程度や筆記性を規定
するためには、ボール出やカシメ内径やカシメ外径やシ
ール面幅やカシメ角度やタテガタなどの寸法をそれぞれ
要求されるペン体によって適宜の寸法に規定される関係
とする事は重要である。ボール出は筆記時の紙面への引
っかかりを意識すると、できるだけ大きい方がよい（＝
引っかかり少ない）と考えられており、ボールが保持で
きる限界で設定される事が多かったが、カシメ内径やカ
シメ外径等はこのボール出の設定値によって自然に変化
（ボール出小さいと内外径も小さくなる）されていた。
このボール出が大き目でも外径が大きければ紙面への引
っかかりが大きくなったり、内径が大きい物では筆記に
よって僅かに先端側内部が磨耗するとボールが飛び出て
筆記不能になったりする。さらにボール出やカシメ内外
径やカシメ角度は内部のシール面５の大きさに大きく影
響する。具体的な製造の一例としては、切削によって加
工される内壁３は面粗度が不安定であるため、ボール１
の面粗度を５μm 以下（望ましくは１μm 以下）の物を
使用して、そのボールの面粗度をチップ内面に転写させ
ることでＲの形状と５μm 以下の面粗度を同時に形成さ
せることができる。

【００１１】ボール１の後方には同様にＲを有してシー
ル面５同様の面粗度５μm 以下の受け座６を設けて筆記
時のボールの座りを良くして筆記による回転でボール１
が受け座６から転がり出て内部の先端側を削ってしまう
問題や必要なタテガタを確保する為に受け座６はボール
径Ａの０．６から０．９倍の寸法とする事が望ましい。
インクは収容管からペン先内部に移動可能でかつ、イン
ク孔７やチャンネル４や縦ガタ及び横ガタによってボー
ル１までの流路が確保されている。チャンネル４は放射
状の複数の溝をブローチ加工によって打ち込んで形成さ
れることが一般的であり、溝の幅や本数は適宜選択され
た最適な寸法とすればよい。

【００１２】本発明では、このチャンネル４の外接円径
Ｂをボール１の径Ａと同等以上の寸法とした。つまり、
図２に示したように筆記による磨耗によってボール１が
内部にめり込んでいった場合にもチャンネル４は塞がれ
ることはなく、インク流路を確保する事が可能であり、
ボール出が極端になくなっても少なくとも筆記は可能と
なる。従来例の場合の磨耗した状態を図３に示す（図２
と同じ磨耗量で図示した）と、チャンネル４がボール１
によって完全に塞がれてしまっており、インク流路が無
くなって筆記不能となってしまう。最終的な磨耗後の図
の比較だけではなく、本発明のチップを使用した物で
は、筆記の初期から十分なインク流路を確保しており、
初期からのインク量の十分な滑らかな筆記とすることが
可能で、安定して性能を維持することが容易になる。

【００１３】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。

【００１４】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５０００ｃ
ｐ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でもキャップレスボー
ルペンに使用できたり、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。

【００１５】

【発明の効果】本発明を実施すれば、磨耗によって筆記
不能になる問題や初期のガリガリした書味やインク流量
不足の問題などを解決する事ができる効果を有する。さ
らには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】本発明の実施形態であるボールペンのペン先部
材の磨耗後を示す縦断面図である。

【図３】従来例であるボールペンのペン先部材の磨耗後
を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ ボール ２ カシメ ３ 内壁 ４ チャンネル ５ シール面 ６ 受け座 ７ インク孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端より臨出した状態で回転可能に遊嵌
   されたボールが、先端側にはカシメによって後端側には
   受け座によってそれぞれ前後退の移動規制されており、
   内部には後端側からインクを導出するインク孔を有する
   ボールペンのチップに於いて、筆記時にボールが受け座
   に当接してインク孔が塞がれても筆記用インクをペン先
   の先端外部まで導出させるために、受け座とインク孔を
   連通して、複数の溝によって構成されるチャンネル溝の
   外接径の最大部（Ｂ）が球体であるボールの径（φＡ）
   と同じ径（Ｂ＝Ａ）もしくはより大きい寸法（Ｂ＞Ａ）
   である事を特徴とするボールペンのペン先。
2. 【請求項２】 筆記時にボールが当接して筆記圧力を受
   け止める受け座にはボール径と略同等のＲを有した受け
   座面を形成し、そのＲの部分の面粗度Ｒａが、５μm以
   下である事を特徴とする請求項１に記載のボールペンの
   ペン先。
3. 【請求項３】 ペン先を下向きにした時に重力によって
   ボールが移動して当接するペン先のカシメ部の内縁に
   は、ボール径と略同等のＲを有したシール面を形成し、
   そのＲの部分の面粗度Ｒａが、５μm以下である事を特
   徴とする請求項１に記載のボールペンのペン先。