(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク収納筒と、インク収納筒の先端に、またはインク収納筒の先端に嵌着した継手の先端に、筆記ボールの一部を先端より突出させて回転自在に抱持したボールペンチップを嵌着したボールペンであって、
前記インク収納筒の先端には、大径部である先端孔が設けられて、この先端孔にボールペンチップまたは継手が圧入され、インク収納筒のインク収納部には、せん断減粘性を有し、せん断速度３．８４ｓｅｃ-1における粘度が２０℃において２００〜２０００ｍＰａ・ｓであるインクを収納し、インク収納筒のインク収納部の断面積を３．０〜６．２ｍｍ2 （平方ミリメートル）としたことを特徴とするボールペン。
【請求項２】
前記ボールペンチップには、チップスプリングが内挿され筆記ボールが押圧されていることを特徴とする請求項１に記載のボールペン。
【請求項３】
前記ボールペンは、ノック式の筆記体出没機構の作動により、ボールペンチップの先端が、軸筒の先端から出没可能であるノック式のボールペンであることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールペン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、インク収納筒のインク収納部にインクを収納し、ボールペンチップをインク収納筒の先端に固定して成るボールペンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボールペンのペン先を上向きにして筆記すると、ボールペンのペン先から空気をまき込み、インクの自重によりインク収納筒内のインクがインク収納筒の後端に向かって逆流する減少が見られる。最悪の場合、逆流したインクが筆記具の外部に漏れだし、衣服などを汚損するという事態も発生する。ノック動作により、筆記体出没機構を作動させペン先を出没するボールペンの場合も上記と同様にボールペンのペン先から空気をまき込み逆流した場合、衣服などを汚損するという事態が発生という現象が見られる。また、落下等の衝撃によってもインクの逆流が発生する。この問題を防止するため、特開平１１−９９７９２号公報等に見られるようにボールペンチップとインク収納筒の間に逆止弁を設けた技術が開示されている。この逆止弁は逆止ボールと該ボールが当接するテーパー部からなり、ペン先を下向きにして筆記するときは、このボールがテーパー部から離れインクの流通が可能となり、ペン先が上向きのときは、このボールが当接部に当接する構造となっているものである。ボールが当接部に当接するとシール部が形成され、インクの流通が遮断され、仮に上向きで筆記を行いチップ内に空気が流入したとしても、逆流が防止される構造となっている。
【０００３】
しかし、ボールと当接部とのシール箇所に傷等があったりゴミ等が付着した場合、シールが不完全となり、インクが逆流してしまうという問題があった。また、この問題を回避するためシール箇所の管理を要するという問題を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は逆止弁を用いない場合でも、インクの逆流防止性を有するボールペンを提供することを課題とする。また、逆止弁を用いた場合は、インクの逆流防止性を、更に向上させたボールペンを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の課題解決手段のボールペンにおいては、インク収納筒と、インク収納筒の先端に、またはインク収納筒の先端に嵌着した継手の先端に、筆記ボールの一部を先端より突出させて回転自在に抱持したボールペンチップを嵌着したボールペンであって、前記インク収納筒の先端には、大径部である先端孔が設けられて、この先端孔にボールペンチップまたは継手が圧入され、インク収納筒のインク収納部には、せん断減粘性を有し、せん断速度３．８４ｓｅｃ-1における粘度が２０℃において２００〜２０００ｍＰａ・ｓであるインクを収納し、インク収納筒のインク収納部の断面積を３．０〜６．２ｍｍ2 （平方ミリメートル）とした。
【０００６】
本発明のボールペンチップには、塊状の金属（ブランクス）を切削することで、ボールハウスやインク溝、インク導孔を形成するタイプの他に、パイプ状の金属管を塑性変形させることで、ボールの受け座等を形成するパイプ状、ニードル状チップと称されるチップも含まれる。
【０００７】
本発明に使用されるインクは、せん断減粘性を付与したゲルインクと称されるものである。このインクはチップ内のボールが回転し、せん断力がかかると粘度が低下し、なめらかなインクの供給が可能となるものであり、筆記が行われていなく、せん断力がかかっていない状態では粘度を筆記時に比べ高く保っているものである。粘度は、せん断速度３．８４ｓｅｃ-1における粘度が２０℃において２００〜２０００ｍＰａ・ｓとした。尚、好ましくは３００〜１２００ｍＰａ・ｓであり、更に好ましくは３５０〜８００ｍＰａ・ｓである。２００ｍＰａ・ｓより小さいとボールペンチップの先端からインクが漏れ出すボタ落ち性が悪化し、２０００ｍＰａ・ｓより大きいと速書筆記追従性が悪化するためである。
【０００８】
インク収納筒のインク収納部の断面積は３．０〜６．２ｍｍ2とした。インクの粘度にもよるが、インク収納部の断面積が３．０ｍｍ2より小さいと速書筆記追従性が劣るようになり、また、インク収納筒のインク収納部の断面積が６．２ｍｍ2より大きいと、管抵抗が小さくなるため耐逆流防止性が低下してしまう。尚、インク収納部の断面積は好ましくは３．７〜５．８ｍｍ2であり、更に好ましくは、４．５〜５．４ｍｍ2である。
【０００９】
このような構成とすることで、筆記がほとんど行われていない状態においては、インクが比較的高粘度であり、インク収納筒内径を一定の範囲内で細くしたことの相乗効果で、逆流防止性等が向上する。ここで逆流防止性が向上するとは、逆流が完全に防止されることだけでなく、逆流する時間を遅らせることも含む概念である。逆流する時間を遅らせることができれば、インク漏れによる衣服の汚損を発生させる可能性を低減させることができる。
【００１０】
インク収納部の断面積を３．０〜６．２ｍｍ2とする箇所はインク収納部の全域に渡って設ける必要は必ずしもなく、部分的に設けてもよい。また、インク収納部の後方（ボールペンチップと反対側）に上記範囲内のインク収納部を設け、残りの部分は断面積を大きくすることもできる。このようにすることで、逆流防止性を高めながらインク搭載量を増やすことができるという作用を有する。
また、インク収納部の形状も円形に限られない。四角状、楕円状であってもよい。
【００１１】
更に、請求項１に記載したボールペンのボールペンチップに、チップスプリングを内挿し筆記ボールを押圧することも可能である。筆記を行っていないときは、筆記ボールがスプリングにより押圧され、筆記ボールがボールペンチップのボール抱持部の先端（縮径部）に密接する。筆記を行う際は、筆記ボールが紙面により後方へ押されるため、上記密接状態が解除され、インクの紙面への供給が可能となり、筆記が可能となる。尚、スプリングはその先端に棒軸状のストレート部を有してもよいし、有しなくてもよい。更に、棒軸状のストレート部は別部品で形成することもできる。尚、チップスプリングとは、ボールペンチップに内挿されるスプリングをいう。
【００１２】
ペン先を上向きにして筆記を行った後、上向きのままペン先を放置した場合、スプリングが内挿されていないと、筆記ボールがボールペンチップのボール抱持部の先端（縮径部）に密接することができないため、ボール抱持部の先端と筆記ボールとの間から空気がボールペンチップ内に浸入しやすくなり、その結果逆流が発生する可能性が高い。スプリングを内挿することで、前記空気の流入を抑制でき、請求項１に記載の発明と相まってインクの逆流発生も低減することができる。
【００１３】
第３の課題解決手段は、請求項１又は２に記載したボールペンであって、前記ボールペンは、ノック式の筆記体出没機構の作動により、ボールペンチップの先端が、軸筒の先端から出没可能であるノック式のボールペンであることを特徴とする。
【００１４】
ノック式のボールペンとして、例えばノックスプリングが軸筒内に設けられているものがある。ノックを行うことで、ペン先が軸筒から出た係止状態を解除し、ノックスプリングの弾性力を利用してペン先を軸筒内に収納する。その際、インク収納筒内のインクはノックによる衝撃を受けることになる。インクの粘度が低かったりする場合や、インク収納部の断面積が大きいとこの衝撃に抵抗することができず、インク収納筒の後端からインクが漏れ出す等の不具合が発生する。第３の課題解決手段では、請求項１又は２に記載の発明と相まってインクの逆流防止性を高めることできるノック式ボールペンを提供することができる。
【００１５】
筆記体出没機構としては、回転カムを用いたものや、係止突起を係止用の孔に嵌入させ、ペン先を軸筒から出し係止を解除することでスプリング等の弾性力でペン先を軸筒へ収納するものなどがある。ノック体を押圧等して操作し、筆記体出没機構を作動させることでペン先であるボールペンチップの出没が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
まず、図１乃至図３を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示す縦断面図であり、図２は第１の実施形態の一部拡大図である。また、図３は本発明の第２の実施形態を示す一部拡大縦断面図である。
【００１７】
図１から説明すると、ノック式ボールペンＡは先軸１９及び後軸１８内に、レフィルＢを摺動自在に挿入してある。レフィルＢはノックスプリング１５により後方に付勢してある。レフィルＢの後方には、後軸１８の後端より外側に突出したノック部１３と、該ノック部１３の先端に設けた回転カム１６と、後軸１８の内壁面に形成したカム溝（図示せず）とで構成された、公知技術であるノック式の筆記体出没機構を具備している。ノック部１３を押圧することにより、レフィルＢのボールペンチップ５の先端部である筆記ボール８が先軸１９の先端から突出する。先軸１９の後端にはネジ部が設けられており、後軸１８と接続される。先軸１９にはグリップ１２が取り付けられており、滑り等を防止する。また、後軸１８にはクリップ１４が設けられている。
【００１８】
図２は、第１の実施形態の一部拡大図であり、リフィルＢを詳細に説明する。インク収納筒１の先端には、大径部４である先端孔１０が設けられており、この先端孔１０には、インク導孔７を有する継手３が圧入され、継手の先端には、ボールペンチップ５が圧入されている。インク収納筒１のインク収納部１ａにはインク９が充填されるともに、その後方にはグリース状、ペースト状又はゲル状の逆流防止体２が設けられている。継手３の中段には、スプリング受け１１が設けられ、ノック式筆記具に用いるノックスプリング１５を受ける作用を有している。
【００１９】
ボールペンチップ５はその先端に筆記ボール８を有するとともに、その内部にチップスプリング６を内挿している。筆記を行っていないときは、筆記ボール８がチップスプリング６により押圧され、筆記ボール８がボールペンチップのボール抱持部の先端に密接しインクの漏れだし等が防止される。筆記を行う際は、筆記ボール８が紙面により後方へ押されるため、上記密接状態が解除され、インクの紙面への供給が可能となり、筆記が可能となる。尚、チップスプリング６はその先端に棒軸状のストレート部を有するが必ずしも必要ではない。また、継手３も必ずしも必要ではなく、ボールペンチップ５をインク収納筒１に直接取り付けてもよい。
【００２０】
インク９としては、せん断減粘性を有し、せん断速度３．８４ｓｅｃ-1における粘度が２０℃において２００〜２０００ｍＰａ・ｓであるインクを収蔵してある。また、インク収納筒１のインク収納部１ａの断面積を３．０〜６．２ｍｍ2（平方ミリメートル）としてある。
尚、請求項１乃至３のいずれかの項に記載のボールペンに対し、更に図３に示す縮径部１７を付加することができる。インク縮径部１７は継手３内に設けられている。このような縮径部１７を設けると、該縮径部１７よりも前方（ボールペンチップ５側）にあるインク９が揺動しにくくなる。特に、ノック衝撃等があった場合に、この縮径部１７があることで、インクへの衝撃を緩和することができるため、後述する振動カスレ性を向上させることができる。尚、このような縮径部１７を設ける箇所は継手３内に限らず、ボールペンチップ５内であっても良いし、インク収納筒１内であってもよい。また、複数箇所設けてもよい。
インク縮径部１７の断面積はインク収納筒１の断面積よりも小さいことが好ましい。インク収納筒１の断面積より大きいと、インクの揺動に対して、抵抗が充分に得られないためである。また、インク縮径部１７の断面積は０．４ｍｍ2より大きいことが好ましい。０．４ｍｍ2より小さいとボールペンチップ５からのインク出が少なく、カスレ等が発生しやすく、総合的に筆記性能が劣るためである。
【００２１】
【実施例】
実施例１
まず、下記に示す組成物からなるインキ９を調整した。
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【００２２】
作成方法は、イオン交換水に保湿溶剤、分散剤、潤滑剤、ｐＨ調整剤、防錆剤を混合し、ディスパーにて均一に攪拌した後、ビーズミルを用いて充分に分散させる。次にその分散液を、バグフィルター等を用いて濾過した後、せん断減粘性付与剤を添加し、ディスパーにより攪拌してインク粘度が２００ｍＰａ・ｓであるインキ９を得た。逆流防止体２は９６重量％のシリコーン油を４重量％の無水シリカで増粘させた粘ちょう体を使用した。
【００２３】
前記インキ９及び逆流防止体２を図２に示すインク収納部１ａの断面積が３．０ｍｍ2であるリフィルＢに充填し、その後、図１に示すノック式ボールペンＡを得た。
【００２４】
実施例２〜８
実施例２〜８はせん断減粘製付与剤の添加量を変えて実施例１と同様の方法でインキ９を作成した。尚、逆流防止体２は実施例１と同様のものを使用した。インク９及び逆流防止体２を表１に示す断面積を有するインク収納部１ａに収納したレフィルＢを作成した。その後、図１に示すノック式ボールペンＡを得た。実施例１〜８について各値の値は表１に示す通りである。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
比較例１〜６
比較例１〜６のインク９は、せん断減粘製付与剤の添加量を変えて実施例１と同様の方法で作成した。尚、逆流防止体２は実施例１と同様のものを使用した。このインク９及び逆流防止体２を表２に示す断面積を有するインク収納部１ａに収納したレフィルＢを作成した。その後、図１に示すノック式ボールペンＡを得た。比較例１〜６について各値の値は表２に示す通りである。
尚、実施例１〜８及び比較例１〜６の筆記ボールのボール径は０．３８ｍｍを用い、また、粘度はせん断速度３．８４ｓｅｃ-1における粘度（２０℃の測定環境下）を示している。粘度の測定はＥ型粘度計（東機産業株式会社製）を用いて行った。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
試験及び評価
実施例１〜８及び比較例１〜６のノック式ボールペンＡについて下記の実験を行い、評価した。
【００２９】
ボタ落ち性：
ノック式ボールペンＡをペン先を下向きにして温度２５度、湿度６５％の恒温槽に１時間放置した後、ボタ落ちの程度を次の基準で評価した。
○：全くない
△：わずかにある
×：非常に多い
【００３０】
逆流防止性：
筆記ボール８側を上向きにして筆記用紙に「らせん筆記」を行い、筆記ができなくなったことを確認した後、筆記ボール８を上向きにしたまま放置する。その１時間後インクの逆流を目視にて判断する。
○：逆流の発生が認められない
△：逆流の発生が認められる
【００３１】
速書追従性：
ＩＳＯ規格に準拠した筆記用紙に、フリーハンドで２倍速と通常速度でそれぞれ筆記し、各筆記描線を下記の基準で判定した。
○：スムースに判定して筆記できる
△：２倍速筆記で線切れが起きる
×：通常に筆記してもインキが追従せず線切れが起こる
【００３２】
振動カスレ性：
筆記用紙に「らせん筆記」し、その後筆記ボール８を上向きにして杉板上に５ｃｍ上空から落下させ（ペンに軽い衝撃を加え）その後再び「らせん筆記（直径約３ｃｍ）」をし、再筆記時の描線品位を下記の基準で判定した。
○：らせん筆記１周目以内でカスれずに再筆記が可能
△：らせん筆記３周目以内でカスれずに再筆記が可能
×：らせん筆記３周目以内では再筆記が不可能
【００３３】
各実施例及び比較例の評価結果は、表１、表２に示す通りである。
【００３４】
比較例１は、インク収納部の断面積が上限値にあるものも、インク９の粘度が小さいため、速書追従性は優れるもののボタ落ち性、振動カスレ性及び逆流防止性が悪いということが判明した。
【００３５】
比較例２は、インク９の粘度が下限値にあるものの、速書き追従性及び振動カスレ性の性能が不十分であり、総合的に良好な筆記性能を有しているとはいえなかった。比較例３は逆流防止性の性能がよくないことが判明した。
【００３６】
比較例４及び比較例６では、速書追従性が悪く良好な筆記性能を得ることができなかった。また、比較例５では、速書追従性及び逆流防止性が良好でなく総合的に良好な筆記性能を得ることができなかった。
尚、以上の実施例及び比較例では、逆止弁を設けていないが、逆止弁を併用することも可能である。逆止弁は本来、逆流防止性を高める作用を有しているため、更に逆流防止性を向上させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明により、逆止弁を用いない場合でも、インクの逆流防止性を有するボールペンを提供することができた。また、逆止弁を用いたボールペンの場合は、インクの逆流防止性を、更に向上させたボールペンを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】第１の実施形態の一部拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す一部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
Ａ  ノック式ボールペン
Ｂ  リフィル
１  インク収納筒
１ａ  インク収納部
２  逆流防止剤
３  継手
４  大径部
５  ボールペチップ
６  チップスプリング
７  インク導孔
８  筆記ボール
９  インク
１０  先端孔
１１  スプリング受け
１２  グリップ部
１３  ノック部
１４  クリップ
１５  ノックスプリング
１６  回転カム
１７  縮径部
１８  後軸
１９  先軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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