(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク収容管内におけるインクの後端側に高粘度流体を充填し、該高粘度流体内にインク追従体を具備したボールペンにおいて、
前記インク追従体は、その前端中央側の平坦面部と筒状外周面部とを曲面部により連続させている略有底筒状に形成され、
前記筒状外周面部とインク収容管の内周面との間には、インクに内在する気泡を通過させる略一定幅のクリアランスが確保され、
前記インク追従体の周壁後端には複数の凸部が形成され、組立て作業の際に、内部挿入される棒状治具の軸周りに形成された平坦状押圧面により、前記複数の凸部が押されるようにしたことを特徴とするボールペン。
【請求項２】
前記インク追従体の内周面には、前記棒状治具に嵌合させるための環状突部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のボールペン。
【請求項３】
前記環状突部の内径は、前記棒状治具が前記インク収容管から引き抜かれる際に、前記インク追従体が高粘度流体の粘性によって高粘度流体内に残されるように設定されていることを特徴とする請求項２記載のボールペン。
【請求項４】
上記インク追従体は、有底円筒状に形成され、その前端中央側の上記平坦面部の直径を、該インク追従体の外周径の略３分の１の値に設定していることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載のボールペン。
【請求項５】
上記インク追従体の見かけの比重を、上記高粘度流体の比重の１１０〜１３０％の範囲内に設定していることを特徴とする請求項１乃至４何れか１項記載のボールペン。
【請求項６】
上記インク収容管内のインクは、薄片状微小基材の表面を屈折率の高い金属酸化物で被覆した干渉顔料を含有していることを特徴とする請求項１乃至５何れか１項記載のボールペン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク収容管内のインクの後端側に高粘度流体を充填し、該高粘度流体内にインク追従体を具備しているボールペンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のボールペンは、インク収容管内におけるインクの後端側に高粘度流体（通称フォロア）を充填しており、インクの消耗に前記高粘度流体を追従させることによって、インクがインク収容管の内周面に付着して膜状に残ったり、インクがインク収容管内を後方へ流れたりするのを防止している。
ところで、近年の剪断減粘性インクを用いたボールペンでは、一般に、筆記の際のインク吐出量が多いため、インク充填量を多くすることが望まれ、インク収容管の内径を大きくしてある。そして、インク収容管の内径を大きくしたことに伴って、インクの後端側の高粘度流体が、後方へ流れるようにして分散してしまってインクに追従しなくなるのを防止するために、図７および図８に示すように、高粘度流体ｘ内にはインク追従体１００が具備されている。
【０００３】
しかしながら、図７および図８に示す従来例のように、高粘度流体ｘ内にインク追従体１００を具備したとしても、長期間の使用中に高粘度流体ｘとインクｙとの界面ｙ１がインク追従体１００の前端形状にならって放物線状に変形し、この変形が極端に進行した場合には、インクがインク収容管１１０の内周面に付着して膜状に残ってしまう場合があった。
また、一般的に製造工程中にインク内に混入された気泡は遠心脱気処理によってインク収容管の後端開口部から抜かれるが、上記従来例では、インク追従体を有するがために、前記遠心脱気処理の際にインク内部の気泡が後方へ抜け難く、この気泡の残存により筆記掠れや不書き等の不良を招く場合があった。
また、上記インク追従体を具備した従来例では、長期間使用しているうちに、インク追従体が高粘度流体内を前進してインク内に進入し、挙句の果てには前進したインク追従体よりも後方側になった高粘度流体が分散してしまうことにより、インクがインク収容管の内周面に付着して膜状に残ってしまったり、インクが後方へ流れてしまうという現象を生じる場合もあった
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来事情に鑑みてなされたものであり、その目的とする処は、インクの消耗に伴ってインクがインク収容管の内周面に膜状に残ることで、外観上の体裁を損ねたり、インク残量を外観から確認できなくなったりするようなことがなく、その上、気泡の残存による筆記掠れや不書き不良もなく、更には組立性にも優れているボールペンを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の技術的手段は、インク収容管内におけるインクの後端側に高粘度流体を充填し、該高粘度流体内にインク追従体を具備したボールペンにおいて、前記インク追従体は、その前端中央側の平坦面部と筒状外周面部とを曲面部により連続させている略有底筒状に形成され、前記筒状外周面部とインク収容管の内周面との間には、インクに内在する気泡を通過させる略一定幅のクリアランスが確保され、前記インク追従体の周壁後端には複数の凸部が形成され、組立て作業の際に、内部挿入される棒状治具の軸周りに形成された平坦状押圧面により、前記複数の凸部が押されるようにしたことを特徴とする。
【発明の実施の形態】
【０００６】
本発明を実施するための第一の形態は、インク収容管内におけるインクの後端側に高粘度流体を充填し、該高粘度流体内にインク追従体を具備したボールペンにおいて、前記インク追従体は、その前端中央側の平坦面部と筒状外周面部とを曲面部により連続させている略有底筒状に形成され、前記筒状外周面部とインク収容管の内周面との間には、インクに内在する気泡を通過させる略一定幅のクリアランスが確保されている。
ここで、上記有底筒状とは、インク追従体の外周面が円筒状や多角筒状等の形状である場合を含む。したがって、例えば、インク追従体の外周面が多角筒状の場合には、インク収容管の内周面形状も多角筒状に形成されることで、インク収容管の内周面との間にインク内の気泡が通過可能な略一定幅のクリアランスが確保される。
また、上記インクに内在する気泡とは、当該ボールペンの製造工程において、チップを軸筒に組み付ける際等に侵入した気泡であり、一般的には後に遠心分離機による脱気工程で脱気される。
上記形態によれば、インク追従体の前端中央側の平坦面部が抵抗となることで、インク追従体が高粘度流体内を前進してインク内に進入することがない。その上、前記平坦部により、高粘度流体とインクとの界面が略平坦状に形成されるため、インクの消耗に伴ってインクがインク収容管の内周面に膜状に残ってしまうようなこともない。
更に、組立て工程後にインク内に残留した気泡を遠心分離機で脱気する脱気工程の際、気泡が、インク追従体の曲面部に導かれて、インク収容管の内周面と前記インク追従体の筒状外周面部との間のクリアランスを通過して高粘度流体の後方側へ抜ける。
【０００７】
また、第二の形態では、上記インク追従体は、有底円筒状に形成され、その前端中央側の上記平坦面部の直径を、該インク追従体の外周径の略３分の１の値に設定している。
【０００８】
また、第三の形態では、上記クリアランスを、０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内に設定している。
【０００９】
更に、第四の形態では、上記インク追従体の見かけの比重を、上記高粘度流体の比重の１１０〜１３０％の範囲内に設定することで、インク追従体を高粘度流体内における好適な位置に静止させることができる。
すなわち、例えばインク追従体の見かけの比重が上記設定範囲よりも小さい場合には、インク追従体が、脱気工程における遠心力により高粘度流体の後方へ大きく突出して位置することになり、元来のインク追従体の作用効果が損なわれて、高粘度流体が分散してしまい易い状態となる。
また、例えばインク追従体の見かけの比重が上記設定範囲よりも大きい場合には、筆記先端部を下方にして放置された際に、インク追従体が、高粘度流体内に沈み込んでゆき、更にはインク内に進入してしまう懸念がある。
【００１０】
また、第五の形態では、上記インク追従体は、その周壁後端に複数の凸部が形成され、組立て作業の際に、内部挿入される棒状治具の軸周りに形成された平坦状押圧面により、前記複数の凸部が押されるようにする。
すなわち、仮にインク追従体の後端面が平坦状に形成されていた場合には、組付け作業中に付着した高粘度流体の粘着力によってインク追従体の後端面と棒状治具の平坦状押圧面との離脱性が悪かったり、棒状治具を引き抜く際にインク追従体の後端面と棒状治具の平坦状押圧面との間に負圧が生じて、引き抜かれる棒状治具にインク追従体が追従してしまったり等の問題を生じる。
【００１１】
更に、第六の形態では、上記インク収容管内のインクは、薄片状微小基材の表面を屈折率の高い金属酸化物で被覆した干渉顔料を含有している。
【００１２】
以下、上記形態を適用した具体例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係わるボールペンＡの一例を示す。
このボールペンＡは、軸筒であるインク収容管１０内にインクｙを充填するとともに、インクｙの後端側に高粘度流体ｘを充填し、更に該高粘度流体ｘ内後部には、インク追従体２０を備えている。
【００１３】
インク収容管１０は、透明又は半透明な樹脂材料を略長尺円筒状に成形してなり、その前端側から後端側にわたって形成された円筒状充填部１１内に、インクｙ及び高粘度流体ｘを充填している。
【００１４】
インクｙは、静的には高い粘性を有し、転写ボールの回転による外力が加わることで粘性が低下して紙面に転写される物理的特性を有する所謂剪断減粘性インクであって、顔料として薄片状微小基材の表面を屈折率の高い金属酸化物で被覆した干渉顔料を含有している。したがって、このインクｙは、被筆記面に転写されると、目視される角度や筆記面の色の濃淡によって色彩が変化する。
【００１５】
前記薄片状微小基材には、天然雲母やケイ酸塩ガラスフレーク等が用いられる。
また、前記金属酸化物には、酸化チタンや、酸化鉄、酸化鉛、酸化インジウム、酸化クロム、酸化亜鉛等が用いられ、屈折率、耐薬品性、耐候性、耐熱性、安全性等の観点から、特に好ましくは酸化チタンが用いられる。
【００１６】
そして、本実施の形態の好ましい一例としては、上記インクｙには、その粘度が５０００〜７０００Ｐａ・ｓ（ａｔ２５゜Ｃ、０．１ｒｐｍ）で、表面張力が２４〜２６ｄｙｎｅ／ｃｍのものが用いられる。
【００１７】
高粘度流体ｘは、インクｙよりも粘度が高く、比重の小さい半固形状の流体であり、具体的には、鉱油や、金属石鹸等からなり、好ましくは、その粘度が５０００〜３０００００Ｐａ・ｓ（ａｔ２５゜Ｃ、０．１〜５ｒｐｍ）で、比重が０．８７ｇ／ｃｍ3のものが用いられる。
【００１８】
インク追従体２０は、インク収容管１０の内周面にならう有底円筒状を呈し、前端中央側の平坦面部２１と筒状外周面部２２とを曲面部２３により連続するとともに、その周壁後端に複数の凸部２４を有する（図２乃至４参照）。そして、このインク追従体２０は、見かけの比重が後述する所定の値となるように成形されている。
【００１９】
前記平坦面部２１は、その直径ａが、インク追従体２０の外周径ｂの略３分の１の値に設定されている。
この平坦面部２１の直径ａは、組立て工程後においてインク内に残留した気泡を遠心分離機で脱気する脱気工程の際、気泡が該平坦面部２１の表面に滞留することのない径の最大値であり、本願発明者が試行錯誤の実験の末に限定した値である。
【００２０】
すなわち、上記平坦面部２１の直径ａを上記比率よりも大きくした場合、上記脱気工程の際に、気泡が平坦面部２１の表面に滞留し易くなる。
また、上記平坦面部２１の直径ａを上記比率よりも小さくした場合には、上記脱気工程の際にインク追従体２１が高粘度流体ｘ内を前進してインクｙ内に進入してしまう現象や、ボールペンの長期間の使用中に高粘度流体ｘとインクｙとの界面ｙ１がインク追従体の前端形状にならって放物線状に変形し（図７及び８参照）、インクがインク収容管の内周面に付着して膜状に残ってしまう現象等を生じ易くしてしまう。
【００２１】
そして、平坦面部２１の直径ａを上記比率に形成した場合では、脱気工程において、例え平坦面部２１に気泡が一時的に滞留したとしても、その滞留した気泡は、遠心分離機の振動によって、曲面部２３に導かれて、筒状外周面部２２とインク収容管１０内周面との間のクリアランスｃを通過し、後方へ逃がされることになる。
【００２２】
尚、上記脱気工程は、キャップ（図示せず）を付けていない状態の当該ボールペンＡを、その筆記先端側を求心方向へ向けた状態において、加速度約１４７１ｍ／ｓ２（約１５０Ｇ）の条件で遠心分離機に約０．２５時間かけ、比重の小さい気泡を、インクｙ内で後方へ移動させインク収容管１０後端から逃がすようにする。
【００２３】
インク追従体２０の外周径ｂは、インク収容管１０の円筒状充填部１１の内周面との間に、インクｙに内在する気泡を通過させる略一定幅のクリアランスｃ（図６参照）が確保されるように設定してある。このクリアランスｃは、本実施の形態の好ましい一例では、０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内に設定されている。
【００２４】
凸部２４は、筒状外周面部２２の周壁後端に形成された突起であり、インク追従体２０の周方向へ所定間隔に複数配置されている（図３参照）。そして、これら複数の凸部２４は、インク追従体２０がインク収容管１０内へ挿入される際（図５（ａ）（ｂ）参照）、棒状治具６０の平坦状押圧面６２によって後方から当接される。したがって、インク追従体２０は、複数の凸部２４間の空間を介在して棒状治具６０の平坦状押圧面６２に当接されことになるため、棒状治具６０がインク収容管１０から引き抜かれる際（図５（ｃ）参照）に、棒状治具６０との離脱性が良い。
【００２５】
前記棒状治具６０は、その前端側が段付き先細状に形成されることで、インク追従体２０の中空部２０ａ内に挿入され緩嵌合する先端側棒部６１と、インク追従体２０の複数の凸部２４後端面に当接する平坦状押圧面６２とを具備してなる。
尚、前記先端側棒部６１とインク追従体２０との嵌合力は、インク追従体２０内周面の環状突部２５（図４参照）の内径の設定により、棒状治具６０がインク収容管１０から引き抜かれる際（図５（ｃ）参照）に、インク追従体２０が高粘度流体ｘの粘性によって高粘度流体ｘ内に残されるように調整されている。
【００２６】
そして、上記構成のインク追従体２０は、その材料の比重が約１．２４であり、見かけの比重が、上記高粘度流体の比重の１１０〜１３０％の範囲内、特に好ましくは高粘度流体の比重の約１２０％になるように設定されている。
ここで、前記見かけの比重とは、インク追従体２０の重量を、中空部２０ａを含めたインク追従体２０の体積で除した値であり、脱気工程で遠心分離機にかけられた際における高粘度流体ｘ内での浮力の目安になる値である。
【００２７】
次に、上記構成のインク追従体２０の高粘度流体ｘ内での配置について、図６に基づいて詳細に説明する。
インク追従体２０は、上述した棒状治具６０によってインク収容管１０内に挿入されることで、図６（ａ）に示すように、その後端の複数の突起２４ａが高粘度流体ｘの後端面よりも後方へ突出した位置に配置される。
そして、インク追従体２０は、脱気工程で遠心分離機にかけられた後、浮力と高粘度流体ｘの粘性抵抗とのバランス関係により、高粘度流体ｘ内を沈み込んでインクｙに達するようなことがなく、且つその後端部が高粘度流体ｘの後方側へ大幅に突出するようなこともなく、上述した高粘度流体ｘとの位置関係を略保った状態で静止する（図６（ｂ）に示す状態）。また、高粘度流体ｘとインクｙとの界面ｙ１は、遠心力によって若干凹曲した略平坦状になる。
【００２８】
尚、インク追従体２０は、その見かけの比重が高粘度流体ｘの比重よりも大きく設定されているが、上記したように高粘度流体ｘの粘性抵抗とのバランス関係により、高粘度流体ｘ内に沈み込んで行くことなく静止状態を維持する。
また、インク追従体２０は、遠心分離機にかけられた際の遠心力のバラツキ等により、中空部２０ａ内に高粘度流体ｘが流れ込んで、インク追従体２０後端の突起２４ａが高粘度流体ｘ内に若干沈んだ状態になったとしても、高粘度流体ｘの粘性抵抗とのバランス関係により静止状態を維持するため、沈み込んでインクｙに達することはない。
【００２９】
而して、上記構成のボールペンＡによれば、インク追従体２０の前端面の平坦面部２１が抵抗となることで、インク追従体２０が高粘度流体ｘ内を前進してインクｙ内に進入することがない。その上、高粘度流体ｘとインクｙとの界面ｙ１が略平坦状に形成され、その界面ｙ１の形状が、インク追従体２０の平坦面部２１により維持されるため、インクｙが消耗したとしても、インクｙがインク収容管１０の内周面に膜状に残るようなことがない。
更に、脱気工程の際には、インクｙ内の気泡を、インク追従体２０の曲面部２３により後方へ導き、インク収容管１０の内周面とインク追従体２０の筒状外周面部２２との間のクリアランスｃを通過させて、高粘度流体ｘの後方側へ抜くことになる。
【００３０】
尚、図中符号４０は、インク収容管１０から供給されるインクｙを最前端部に保持された転写ボールへ導くチップであり、符号３０は、上向き筆記時にインク通路を閉鎖することでチップ４０内のインクの逆流を防止する逆流防止機構である。
また、図中符号５０は、軸筒であるインク収容管１０の後端開口部に装着された尾栓であり、インクｙの後方への流出を防止するインク流出防止機構５１を内在している。
【００３１】
本発明に係る実施の形態は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
第一の形態によれば、インク追従体の前端中央側に平坦面部を有するため、長期間放置されたとしても、インク追従体がインク内に進入してしまうことがなく、その上、筆記によるインクの消耗に伴って高粘度流体およびインク追従体が前方へ移動しても、インクがインク収容管の内周面に付着して膜状に残されるようなことがない。
しかも、インク追従体の平坦面部と筒状外周面部とは曲面部により連続しているため、インクに内在する気泡を遠心分離機で脱気する脱気工程の際、気泡が前記平坦面部に引っかかって残留してしまうようなことがない。
また、インク追従体が有底筒状に形成されているため、該インク追従体を組付ける際に、インク追従体を、棒状治具の先端に嵌めて保持した状態でインク収容管内に挿入すればよく、その作業性が良好である。
したがって、インクの消耗に伴ってインクがインク収容管の内周面に膜状に残ることで、外観上の体裁を損ねたり、インク残量を外観から確認できなくなったりするようなことがなく、その上、気泡の残存による筆記掠れや不書き不良もなく、更には組立性にも優れたボールペンを提供することができる。
更に、第二の形態によれば、インク追従体の平坦面部の直径が好適に設定されているため、脱気工程において気泡がインク追従体の平坦面部に引っかかって残留するのを、より確実に防止することができる。
更に、第三の形態によれば、インク収容管の内周面とインク追従体の筒状外周面部とのクリアランスの設定により、脱気工程において気泡がインク追従体とインク収容管との間に引っかかって残留するのを確実に回避できる上、インクがインク収容管の内周面に膜状に残る現象を、一層確実に防止することができる。
その上、第四の形態によれば、インク追従体の見かけの比重の設定により、インク追従体を高粘度流体内における好適な位置に静止させることができる。
更に、第五の形態によれば、インク追従体を棒状治具の先端に嵌めた状態でインク収容管内に挿入する組立て作業の際に、複数の凸部が棒状治具の平坦状押圧面に押されるようになっているため、インク追従体と棒状治具との離脱性が良く、一層組立て作業性を向上することができる。
更に、第六の形態によれば、上述した作用効果に加えて、目視される角度や筆記面の色の濃淡によって色彩が変化する極めて特色ある筆記線を筆記でき、かつ長期間保存後も同色調を維持するとともに安定した筆記線が得られるボールペンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わるボールペンの一例を示す縦断面図。
【図２】  インク追従体の一例を前端側から示す斜視図。
【図３】  同インク追従体を後端側から示す斜視図。
【図４】  同インク追従体を示す縦断面図。
【図５】  インク追従体を棒状治具によってインク収容管内へ挿入する状態を（ａ）乃至（ｃ）に順次に示す要部断面図。
【図６】  本発明に係わるボールペンの一例を示す要部拡大断面図であり、（ａ）は脱気工程前の状態を示し、（ｂ）は脱気工程後の状態を示す。
【図７】  従来のボールペンの一例を示す要部拡大断面図。
【図８】  従来のボールペンの他例を示す要部拡大断面図。
【符号の説明】
１０：インク収容管
２０：インク追従体
２１：平坦面部
２２：筒状外周面部
２３：曲面部
２４：凸部
ｃ：クリアランス
ｘ：高粘度流体
ｙ：インク
Ａ：ボールペン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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