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WO1999033670A1 - Stylo a bille - Google Patents

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Publication number
WO1999033670A1
WO1999033670A1 PCT/JP1998/004888 JP9804888W WO9933670A1 WO 1999033670 A1 WO1999033670 A1 WO 1999033670A1 JP 9804888 W JP9804888 W JP 9804888W WO 9933670 A1 WO9933670 A1 WO 9933670A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ink
ballpoint pen
water
ink tank
air
Prior art date
Application number
PCT/JP1998/004888
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kazuhiko Furukawa
Original Assignee
Mitsubishi Pencil Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Pencil Kabushiki Kaisha filed Critical Mitsubishi Pencil Kabushiki Kaisha
Priority to US09/581,460 priority Critical patent/US6261019B1/en
Priority to AU96500/98A priority patent/AU9650098A/en
Publication of WO1999033670A1 publication Critical patent/WO1999033670A1/ja

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43KIMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K5/00Pens with ink reservoirs in holders, e.g. fountain-pens
    • B43K5/02Ink reservoirs
    • B43K5/12Ink reservoirs with ink-level inspection means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43KIMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K7/00Ball-point pens
    • B43K7/02Ink reservoirs; Ink cartridges
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43KIMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K7/00Ball-point pens
    • B43K7/10Arrangements for feeding ink to the ball points

Definitions

  • the present invention relates to a so-called ball pen having a ball serving as a writing portion at a tip thereof, an ink tank for directly storing an ink, and a plurality of blade-shaped adjusters utilizing a capillary phenomenon for adjusting an internal pressure inside.
  • the present invention relates to an improvement in a direct-liquid type low-viscosity aqueous ballpoint pen having a collector and an induction core for guiding an ink from an ink storage tube to a ball of a writing section.
  • Conventional oil-based ballpoint pens use high-viscosity ink to prevent the movement of the ink, and further increase the capillary force by making the ink storage tube thinner.
  • There are problems such as bleeding, unevenness, unevenness of writing lines, and low density.
  • a mechanism that has been used in fountain pens that arranges the ink tank directly storing ink at the back and adjusts the internal pressure by a collector with many wing-shaped grooves for air replacement during writing is applied.
  • a collector-direct type ink direct storage type water-based ballpoint pen hereinafter referred to as a collector-ballpoint pen.
  • a collector-type ballpoint pen has an ink flow rate equal to or higher than that of a water-based ballpoint pen, and it is necessary to mount a larger amount of ink than an oil-based ballpoint pen.
  • the ink is moved into the collector and the internal pressure is adjusted to prevent the ink from leaking from the tip of the pen tip.
  • the internal pressure inside the cap changes and the collector fills with ink, and finally the ink exceeds the limit that can be held and ink comes out of the air hole.
  • the blowing phenomenon due to the rolling phenomenon exists as a disadvantage.
  • FIG. 1 A proposal has been made as a mechanism.
  • reference numeral 20 denotes an integral shaft, which shows a disposable system in which a front shaft, a rear shaft, and an ink tank described later are integrated.However, this proposal has a complicated structure and is expensive. There was a problem that the outer diameter of the cap 12 became large.
  • parts other than those described above in FIG. 1 are common to parts shown in the embodiments of the embodiment described later, and these will be described later.
  • the same mechanism as described above also causes a defect that a blowing phenomenon occurs when pressure reduction and high pressure are repeated, such as heating and cooling, in an airplane, in a high or low pressure, or in a height difference.
  • solutions such as increasing the maximum ink holding capacity of the collector (increase the diameter and length) and reducing the size of the ink tank have been seen, but the shaft size has increased and the appearance has been reduced. Only products that have defects such as problems or a shortage of ink due to a shortage of ink and a drop in cost performance will be put into practical use. Not.
  • the present invention is mainly aimed at improving a popular type of collectible water-based ballpoint pen, and does not sacrifice smooth writing at the time of writing.
  • To satisfy consumers' demands to improve the ball-pen accident prevention performance such as the performance of preventing ball-outs and the prevention of blow-out when stored at stores for long periods of time.
  • it solves the problem of preventing major drawbacks the demand for a slim appearance in a coletter type, which tends to be thicker, and the cost performance, which makes it possible to write further if only the ink tank is replaced.
  • the purpose is to satisfy the writing performance of a conventional clear letter ballpoint pen. Disclosure of the invention
  • the ballpoint pen of the present invention flows from an ink tank to a ball of a writing part to a holder holding a ball serving as a writing part at a tip and a pen tip having a receiving seat for receiving writing pressure during writing.
  • a guiding hole for securing a path is provided with a plurality of channel grooves.
  • a core for guiding the ink from the ink tank to the ball by capillary force is inserted.
  • a tip shaft is provided between the bottomed cup-shaped ink tank and the pen tip.A plurality of air communication sections, thin ink grooves and feathered grooves are arranged, and the ink enters and exits there to adjust the internal pressure inside the pen body.
  • a functioning corrector is fixed to the front shaft.
  • the maximum storage amount of the ink of the collector is set to 12% or more, preferably 15% or more of the capacity of the ink tank.
  • a narrow and long air flow path is provided by itself or as a combination of parts, and the tip is fixed, and the airflow to the inside and outside of the ballpoint pen is regulated to some extent.
  • replace the ink tank which is transparent or translucent and the amount of ink in the ink tank is visible, with a press-fit fitting that is removable and does not leak ink, and after all the ink has been consumed, replace it with a new ink tank.
  • the tank which can be further written by doing It has a replaceable configuration. Ink has good dryness of writing lines, solubility of viscosity, coloring agent, etc.
  • aqueous ink containing 40% or more of water as a main solvent to ensure (dispersibility) and having a viscosity of 1.5 to 60 cps at room temperature (around 23 degrees).
  • Pseudoplastic ink also known as gel ink
  • a holding part for press-fitting and holding the ink tank and a screw part for screwing and fixing the rear shaft on the back are integrally formed on the rear side of the front shaft holding the co-letter inside, and then inside the cap.
  • the gist of the present invention is as follows.
  • the first gist of the present invention is to provide a holder holding a ball serving as a writing portion at the tip, an ink tank directly storing an ink, and a plurality of blade-shaped adjusting members utilizing a capillary phenomenon for adjusting the internal pressure inside.
  • a so-called direct-liquid type low-viscosity aqueous ballpoint pen having a collector that guides the ink from the ink storage tube to the ball of the writing section, and satisfies all of the following configurations 1) to 3).
  • the ballpoint pen is characterized by o
  • the ink contains 40% or more of water as a main solvent and is a low-viscosity aqueous ink having a viscosity of 1.5 to 60 cps at room temperature (around 23 degrees).
  • the slitter has elongated slit-like ink vertical grooves and air communication grooves (or holes).
  • a tip member provided with a narrow or long air flow passage for suppressing the volatilization of the ink from the pen body alone or in combination of parts, before the communication with the outside air from the co-letter air flow groove.
  • the ink tank at the rear of the cokletter is detachably attached, the maximum ink storage capacity of the cocletter is 12% or more of the ink tank capacity, and the ink tank is transparent or semi-visible so that the remaining amount of ink is visible.
  • the tank body is made of transparent synthetic resin.
  • a second gist of the present invention is that a holding portion for press-fitting and holding an ink tank and a screw portion for screwing and fixing a rear shaft on the rear side are integrally formed and provided on the rear side of the front shaft for holding the co-letter therein.
  • the rubber that seals around the ball at the tip of the writing instrument or the elastic tip rubber made of an elastomer is fixed inside the cap, and the air hole on the shaft side is always open to the outside air so that it is not sealed.
  • a third gist of the present invention is to provide an aqueous ballpoint pen directly storing neutral to alkaline inks of PH6 to PH11, including the above-mentioned ink tank, the mouth and the holder, and excluding the air holes to contact the outside air.
  • Parts with an outer surface area of 95% or more of the outer surface part that has a water absorption rate (23 ° C) of less than 0.2% and moisture resistance according to JIS-K 720 The ballpoint pen according to the above aspect 1, wherein the ballpoint pen is made of an inorganic material such as a synthetic resin component having no ester bond in its composition, a water-resistant metal component, or a water-impermeable ceramic.
  • a fourth gist of the present invention is to provide an aqueous ballpoint pen directly storing neutral to alkaline ink from PH6 to PH11, including the above-described ink tank, the mouth and the holder, and excluding the air hole to expose to the outside air.
  • Parts with an outer surface area of 95% or more of the outer surface part in contact with the product are resistant to hydrolysis with a moisture absorption (23 ° C) of 0.2% or less according to JIS-K7209, which is moisture-proof.
  • the ballpoint pen according to the preceding summary 2 characterized in that the ballpoint pen comprises a synthetic resin component having no ester bond in its composition and a inorganic material such as a water-resistant metal component or a water-impermeable ceramic.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional external view of a conventional ballpoint pen.
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional partial appearance view showing the entirety of a ballpoint pen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a vertical cross-sectional partial appearance view showing the tip side of a ballpoint pen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional partial external view showing a rear end side of a ballpoint pen according to an embodiment of the present invention.
  • a writing ball 1 is rotatably and non-extractably inserted into a holder 2 at an end thereof, and an ink tank 9 guides the ink from the ink tank 9 to the ball 1 inside the holder.
  • the core 3 may be a long object up to the ink tank 9 or a combination of the core 3 of the fiber bundle and the bra core 8 which is a petal-shaped extruded tube having a capillary force inside.
  • Transparent or translucent synthetic resin ink tank 9 which contains ink 17 containing 40% or more based on relatively low-viscosity water at room temperature with a viscosity of 1.5 to 60 cps
  • a tank stopper 10 is provided, and is press-fitted and fixed to the fixing portion 24 of the front shaft 7 in a detachable state so as not to leak ink.
  • Colorants that are superior in water resistance and light resistance include pigments such as direct dyes and carbon black, and pseudo-organic pigments such as dyed resin powders, which are neutral to alkaline and stable.
  • the ink of a water-based ball-point pen is around PH 6-11.
  • the ink may leak from the pen tip where the ink flow path for writing is secured, or from the tip.
  • the inside and outside of the shaft must be Are connected through a collector 6 having a thin ink groove 16, a ventilation portion 15, and a plurality of vane grooves 18.
  • a pressure difference between the outside air and the inside is generated, ink flows into and out of the wing-shaped groove 18 of the collector 16 to adjust the volume inside the pen body to balance the ink.
  • the total volume that can be filled with the ink in the space of the feathered groove 18 of the collector 6 is at least 12% of the volume of the ink tank 9 (preferably from 15% to 30.
  • the ink tank 9 preferably from 15% to 30.
  • the increase in water vapor pressure and the volume expansion of air are within about 12%, so the maximum change in volume due to internal pressure adjustment is 12%.
  • no problem occurs if the ink is absorbed by the collector, and the increase in volume caused when the ink tank 9 is replaced is because the new ink tank 9 for replacement is almost full of the ink 17.
  • the present invention can be used in the present invention.
  • Cheaper than the disposable type with a volume of 2 to 3 cc The cost performance problem is eliminated by purchasing a new refill, and if the collector 6 is of the same size, the tolerance for blowing is increased, and even if it is a unique case where various conditions are combined, the problem of blowing is It can be a safe writing instrument that does not have it, or if it has the same maximum retention rate, it can be made with a thin shaft and have a good appearance.
  • a thin and long ventilation groove 14 (cross-sectional area from 0.01 to 0.5 mm 2, a developed length of 5.0 mm or more, between the ventilation part 15 of the collector 16 and the outside air, Better Ku is the cross-sectional area 0.
  • the ballpoint pen of the present invention can be continuously used only by replacing the ink tank 9 and has the same internal pressure adjustment performance as the conventional collector 16. Excellent performance can be demonstrated.
  • the front shaft 7 holding the collector 16 has a screw portion on the inner rear end side as a fixing portion 24 for the ink tank 9 and a mounting portion for the rear shaft 11.
  • integrally molding 19 there is no leakage of ink, there is no problem that parts are loosened and detached at the time of refill replacement, and it can be manufactured at low cost.
  • the tip of the pen tip is sealed with an elastic rubber or elastomeric tip seal rubber 13 inside the cap to prevent the pen tip from drying out and blurring at the beginning of writing.
  • the ink does not leak, but it has been found that there is a problem that the sealability of the parts deteriorates and water evaporates, and as a result of close examination, the synthetic resin has no ester bond, It is important that metals have moisture-proof properties in alkaline water (no extreme rust cracking or surface deterioration), and inorganic substances such as ceramics must have no moisture absorption or water permeability.
  • materials that satisfy this are polyolefins such as polypropylene (PP: JIS water absorption: 0.01%), polyethylene (abbreviated as PE: 0.02%), TPX (0.01%) System, PP S (0.02%), modified PPE (0.07%), PS (0.1 to 0.2%), AS (0.2%), PEEK (0.1%), etc.
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • TPX 0.01%
  • PP S 0.02%
  • modified PPE 0.07%
  • PS 0.1 to 0.2%)
  • AS 0.2%)
  • PEEK 0.1%)
  • composite materials with inorganic materials such as glass and filler, and alloys with resins (PS / PPE, PP / PPE, PPZ rubber components).
  • PET, PC, PBT, etc. have a water absorption rate of around 0.1%, but are satisfactory due to the presence of ester bonds, and have poor hydrolyzability, while POM, nylon, PVC, etc. have a high water absorption rate and
  • the main components used were UB-150, commercially available from Mitsubishi Pencil Co., Ltd., and the following comparative experiments were conducted using ink tanks and mouth tips as prototypes specific to the present invention.
  • Ink PH 8.5
  • the tip shaft and ink tank are fixed with material PP.
  • the evaluation items were weight loss (mg) due to volatilization for one month at 50 ° C and writability. Writability was no problem. Slightly faint but practical.
  • Example 1 98 mg of polypropylene (PP) ⁇
  • Example 2 Modified polyphenylene ether (mPPE) 12 Omg ⁇
  • Example 3 106 mg of polyphenylene sulfide (PPS) ⁇
  • Example 4 acrylonitrile, styrene (AS) 135 mg ⁇
  • Example 5 Cutting stainless steel (SUS 430) 87 mg ⁇
  • Comparative example 1 Polyacetal (POM) 168 mg ⁇ ⁇ x
  • Comparative example 2 Polycarbonate (PC) 28 Omg Cracking x
  • Comparative example 3 Nylon (PA) 35 Omg x
  • Comparative Example 4 Milled aluminum (AL) 127 mg inner surface powder rust x
  • the present invention exhibits the following excellent effects.
  • a refillable pen with a replaceable ink tank is used as a collector ball pen, so a ball pen with excellent cost performance can be obtained by adding an inexpensive ink tank that is slender and has a good appearance.
  • the mechanism that suppresses the volatilization of the ink prevents the ink from solidifying even if the cap is forgotten for several days, or the cap is used when the ink is a non-dry type formulation such as a combination of a hygroscopic material. This eliminates the need for hermetic sealing with the convex portion of the cap, which eliminates the need for a pumping phenomenon and eliminates the need for a complicated pumping-resistant mechanism, and also makes full use of the collector storage mechanism in terms of performance.
  • the ink tank As the ratio of the collector and the ink tank increases, the larger the ink tank is, If the air expansion inside the ink tank increases and the volume expands beyond the volume adjustment capability of the collector, the ink will blow out from the air holes.However, in the present invention, there is no problem in terms of cost performance even if the capacity of the ink tank is reduced. Can reduce the tank capacity of about 3 cc for normal disposable use to about 1 cc, and replace the ink tank about 5 times until the tip inside wears out and becomes unusable. It is about three times safer and will be an inexpensive ballpoint pen at about half the price by the same life. It is more effective when the pen tip is made of a material with high hardness or an ink with high wear resistance.
  • the effect of the present invention can be made effective by making the member that comes into contact with the outside air on the outer peripheral surface of the pen body effective in moisture prevention.Select only a material that has a water absorption of 0.2% or less and does not hydrolyze. This has the effect of eliminating the problem that the ink is volatilized and solidified, and in particular, the problem of cracking in the case of an ink having strong force. In particular, when a small amount of a hygroscopic material is blended or an ink that is slightly volatilized and hardens more hardly than in the past is used, it has an effective action that can be used as a capless writing instrument. Industrial applicability
  • a ballpoint pen which is slender, has a good appearance, and is excellent in cost performance. Prevents the ink from solidifying and deteriorating even if the cap is forgotten, eliminates the need for a cap, and eliminates the need for hermetic sealing with the convex part of the cap, so there is no pumping phenomenon and complicated pumping resistance No mechanism is required.
  • a ballpoint pen that is safer and cheaper for the same life than the normal disposable case where the ink blows out from the air hole.
  • the effect of the present invention can be made effective by making the member that comes into contact with the outside air on the outer peripheral surface of the pen body a material having moisture-proof properties, and has an effect that a capless writing instrument can be obtained. As described above, there is an effect that it is possible to provide an inexpensive collector-ballpoint pen with a simple structure and easy manufacture, which has a good appearance.

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Description

明 細 書 ボ 一 ル ペ ン 技術分野
本発明は、 先端に筆記部となるボールを保持した所謂ボ一ルペンにおいて、 ィ ンクを直接保蔵するィンクタンクと、 内部の内圧を調整する毛細管現象を利用し た複数枚の羽状調節体であるコレクタ一と、 インク収容管から筆記部のボールま でィンクを誘導する誘導芯を備えた直液式低粘度水性ボールペンの改良に関する。 背景技術
従来知られている油性ボールペンはィンクの移動を防止するために高粘度のィ ンクを使用し、 さらにィンク収容管を細くすることで毛管力を高めて防止してい るが、 これにより重い筆記感、 ボテ、 筆記描線のムラ、 濃度の薄さなどの問題が ある。 また、 繊維状の中綿に低粘度のインクを含浸させてボールペンチップまで インク誘導中芯を介してインクを誘導するようにした所謂中綿式水性ボールべン が知られているがインクの消費が分からない、 ィンク流量が筆記とともに減少し てしまい薄い筆記描線となる、 中綿からのィンクの導出が必要なためィンクの粘 度が 2から 3 c p sかつ表面張力の低いィンクにする必要があり、 紙面ににじみ やすい問題がある。 夫々の欠点を解決する目的で、 インクを直接保蔵するインク タンクを後方へ配置し、 筆記時の空気置換を羽状の溝を多数有するコレクターに よって内圧調整する万年筆で用いられてきた機構を応用する所謂、 コレクタ一方 式のインク直接保蔵式水性ボールペン (以後コレクタ一ボールペンと呼ぶ) が知 られている。 ところがコレクタ一ボールペンはィンクの流量が水性ボールペンと 同等以上で多く、 油性ボールペンよりもィンク搭載量を多くする必要が有るため にィンクタンクを大径として一般的には 2から 3 c c程度の容量のィンクを保蔵 させている。
従来のコレクターボ一ルぺンでは、 外気の大気圧変動があるとコレクタ一内に ィンクを移動して内圧を調節してペン先の先端からィンクが漏れ出す事を防止し ている。 ィンクの揮発を防止する目的で空気孔とペン先を同時にシールして密閉 するように、 キャップ内面全周にわたってアンダーカッ トを設け、 これによつて 内部を密閉するキャップを設けることが一般的であるが、 このキヤップの抜き差 しによつてキャップ内の内圧が変化してコレクタ一内にインクが充満していき、 最後には保留できる限界を超えて空気孔からィンクが出てしまういわゆるポンピ ング現象による吹き出し現象が欠点として存在している。
これを解決するため従来は第 1図に示す様なスプリング 2 2と可動するィンナ 一キャップ 2 1等の組み合わせによって、 ィンナーキヤップ 2 1のシール面 2 3 がペン体の先端部を密閉できた瞬間から、 それ以上のキャップ 1 2の軸方向への ストロ一クがある場合でも、 ィンナ一キャップ 2 1内部の内容積の変化が発生せ ず、 結果的に内圧が変化しないのでボンビング現象の発生しないキヤップ機構と した提案がなされている。 また、 第 1図において、 2 0は一体の軸であり、 後述 する先軸 ·後軸およびィンクタンクを一体とした使い捨て方式を示すものである ただし、 この提案では、 構造が複雑で高価であり、 キャップ 1 2の外径が太くな るという問題を有していた。 なお、 第 1図の上記以外の符号の部分については、 後述する実施例の態様に示されている部分と共通するものであり、 これらについ ては後述する。
また、 加温冷却や飛行機内や高低気圧や高低差など減圧と高圧が繰り返される と同様に吹き出し現象が生じる欠点も上述同様のメカニズムで発生してしまう。 これらを解決するためにコレクターのインク最大保留を大きくする (径、 長さを 大きくする) 、 インクタンクを小さくするなどの解決策も見られているが、 軸サ ィズが大きくなつて外観の問題が生じたり、 インク量が少なくなつて寿命が短く なりコストパフォ一マンスが落ちる等の欠点を有したレベルの製品しか実用化さ れていない。
本発明は、 主に普及型のコレクタ一式水性ボールペンの改良を目的としており、 筆記時のスムーズな筆記を疎外することなく、 輸送中やキャップの抜き差し等の 大気圧の加減圧の影響によるィンク洩れ出しの防止性能や、 店頭で長期保存され た場合などの吹き出し防止性能などボ一ルペンにおける事故防止性能を確実に向 上させたいという要望を満足させた事で、 消費者の服を汚す等の重大欠点を防止 するという課題や、 太くなりやすいコクレター式でのスリムな外観の要望がある 問題と、 インクタンクのみを交換すればさらに筆記が可能となるコストパフォー マンスの問題とを同時に解決すると共に従来のコクレターボールペンの有する筆 記性能を満足させる事を目的としている。 発明の開示
上記課題を解決する為に、 本発明のボールペンは先端に筆記部となるボールを 保持したホルダーと、 筆記時の筆圧を受ける受け座を有したペン先にィンクタン クから筆記部のボールまで流路を確保するような導孔ゃ複数本のチャンネル溝を 備え、 導孔内にはィンクタンクからボールまで毛管力によってィンクを導く中芯 を挿入してある。 有底コップ状のインクタンクとペン先の間には先軸を設け、 空 気連通部と細いィンク溝と羽状溝部を複数配置してそこにィンクを出入りさせる ことでペン体内部の内圧調整機能を有するコクレターを先軸に固定してある。 本発明を有効にする手段としては、 コクレターのィンク最大貯留量をィンクタ ンクの容量の 1 2 %以上、 望ましくは 1 5 %以上となし、 コクレターの空気連通 部から外部までの間には、 内部に細く長い空気流路を単体または部品の組合せで 設けた口先を固定し、 ボールペン内部と外部への通気をある程度規制した状態で 確保する。 さらに透明又は半透明で内部のィンク残量が視認可能なインクタンク を、 取り外し可能でかつィンク漏れのない様な圧入嵌合にて固定してインクをす ベて消費した後も新しいィンクタンクに交換する事でさらに筆記が可能なタンク 交換式の構成としている。 インクは筆記描線の乾燥性や粘度や着色剤等の溶解性
(分散性) を確保するため水を主溶剤として 4 0 %以上含有しており、 常温 ( 2 3度前後) での粘度が 1 . 5から 6 0 c p sの低粘度水性ィンクである。 静 置状態では粘度がやや高く先端からインクがしみ出す直流を防止し、 筆記によつ て剪断や移動が起こると粘度が低下してスムーズな筆記が可能となる擬塑性ィン ク (ゲルインクとも呼ばれる) を応用したインクでも良い。
さらなる手段としては内部にコクレターを保持する先軸後方には、 インクタン クを圧入保持する保持部と後方の後軸をねじ込んで固定するネジ部を一体に成形 して設けた上で、 キャップ内部には筆記具先端の筆記ボール周辺を密閉するゴム 又はエラストマ一製の弾性を有する先端シールゴムを固定し、 軸側の空気孔を常 時外気解放して密閉しない構成のものや、 P H 6から P H 1 1のアルカリ性イン クを有し、 ィンクタンクと口先及びホルダーを含み空気孔を除いて外気に接触す る外表部分の外表面積の 9 5 %以上の部品を、 防湿性のある J I S— K 7 0 2 9 での吸水率 (2 3 °C) が 0. 2 %以下でかつ耐加水分解性を有してその組成中に エステル結合を有しない合成樹脂部品や耐水性金属部品や非透水性のセラミック 等無機物で構成としたものでは、 本発明をさらに有効にする手段となる。
以上の手段に鑑み、 本発明の要旨とするところは次の通りである。
まず本発明の第 1の要旨は、 先端に筆記部となるボールを保持したホルダーと、 ィンクを直接保蔵するインクタンクと、 内部の内圧を調整する毛細管現象を利用 した複数枚の羽状調節体であるコレクターと、 インク収容管から筆記部のボール までィンクを誘導する中芯とを備えた所謂直液式低粘度水性ボールペンにおいて、 下記の 1 ) から 3 ) のすベての構成を満足することを特徴とするボールペンにあ o
1 ) インクは水を主溶剤として 4 0 %以上含有しており、 常温 (2 3度前後) での粘度が 1 . 5から 6 0 c p sの低粘度水性ィンクである。
2 ) コクレターには細長いスリッ ト状のインク縦溝と空気連通溝 (又は孔) を 有しており、 このコクレター空気流通溝から外気に連通するまでの間に、 ペン体 からィンクが揮発するのを抑制する細く長い空気流通路を単独または部品の組合 せにて設けた口先部材を有する。
3 ) コクレターの後方のィンクタンクは取り外し可能なように取り付けられて おり、 コクレターのィンク最大貯留量をィンクタンクの容量の 1 2 %以上となし、 インクタンクはインクの残量が視認可能な透明又は半透明の合成樹脂にてタンク 本体が成形されている。
次に本発明の第 2の要旨は内部にコクレターを保持する先軸後方には、 インク タンクを圧入保持する保持部と後方の後軸をねじ込んで固定するネジ部を一体に 成形して設けた上で、 キヤップ内部には筆記具先端のボール周辺を密閉するゴム 又はエラストマ一製の弾性を有する先端ゴムを固定し、 軸側の空気孔を常時外気 解放して密閉しないことを特徴とする前記要旨 1記載のボールペンにある。
また本発明の第 3の要旨は P H 6から P H 1 1の中性からアル力リ性ィンクを 直接保蔵した水性ボールペンにおいて、 上述のィンクタンクと口先及びホルダ一 を含み空気孔を除いて外気に接触する外表部分の外表面積の 9 5 %以上の部品を、 防湿性のある J I S— K 7 0 2 9での吸水率 (2 3 °C) が 0. 2 %以下でかつ耐 加水分解性を有してその組成中にエステル結合を有しない合成樹脂部品や耐水性 金属部品や非透水性のセラミック等無機物で構成としたことを特徴とする前記要 旨 1記載のボールペンにある。
さらに本発明の第 4の要旨は P H 6から P H 1 1の中性からアル力リ性ィンク を直接保蔵した水性ボールペンにおいて、 上述のインクタンクと口先及びホルダ 一を含み空気孔を除いて外気に接触する外表部分の外表面積の 9 5 %以上の部品 を、 防湿性のある J I S— K 7 0 2 9での吸水率 (2 3 °C) が 0. 2 %以下でか っ耐加水分解性を有してその組成中にエステル結合を有しない合成樹脂部品ゃ耐 水性金属部品や非透水性のセラミック等無機物で構成としたことを特徴とする前 記要旨 2記載のボールペンにある。 図面の簡単な説明
第 1図は従来例であるボールペンを示す縦断面部分外観図である。
第 2図は本発明の実施例であるボールペンの全体を示す縦断面部分外観図であ 第 3図は本発明の実施例であるボールペンの先端側を示す縦断面部分外観図で ある。
第 4図は本発明の実施例であるボールペンの後端側を示す縦断面部分外観図で あ 。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図示した実施例について詳説する。 第 2図から第 4図は本発明の実施例 を示している。 図に示すように本発明のボールペンは先端に筆記用のボール 1を 回転可能抜き出し不可能に遊嵌するホルダー 2と内部にインクタンク 9から中芯 3によってボール 1までィンク誘導している。 中芯 3はィンクタンク 9までの長 い物や繊維束の中芯 3と内部に毛管力を有する花弁状の押し出し管であるブラ芯 8との組合せでも良い。 内部に常温での粘度が 1 . 5から 6 0 c p sの比較的低 粘度の水をベースとして 4 0 %以上含むィンク 1 7を直接保蔵している透明また は半透明合成樹脂製ィンクタンク 9はインクタンク栓 1 0を具備し、 取り外しが 可能な状態で先軸 7の固定部 2 4にィンク漏れないように圧入固定されている。 耐水性ゃ耐光性に優位な着色剤としては直接性染料やカーボンブラックなどの顔 料ゃ染着樹脂粉等の疑似有機顔料などが存在しているがこれらは中性からァルカ リ性で安定であり、 水性ボールペンのィンクは P H 6から 1 1程度であることが 多い。
筆記時のィンク消費による容積減少や加減圧による内圧の外気圧との変化があ ると、 筆記のためのィンクの流路が確保されているペン先部からィンクが漏れだ したり、 先端から空気が入つてカスレが生じる事を防止するために軸内と外部と は細いインク溝 1 6と通気部 1 5と複数の羽状溝 1 8とを有するコレクター 6を 介して連通してある。 外気と内部の圧力差が生じるとコレクタ一 6の羽状溝 1 8 にインクが出入りすることでペン体内部の容積を加減してバランスを取る機能が める。
コレクター 6の羽状溝 1 8の空間にィンクが充満可能な全容積をィンクタンク 9の容積の 1 2 %以上 (望ましくは 1 5 %から 3 0 とした。 通常の飛行機の 減圧下や、 室温から気温の最大である 4 5 °C前後まで昇温した場合の水の蒸気圧 上昇と空気の体積膨張は約 1 2 %以内の膨張であることなどから内圧調整による 容積の最大変化は 1 2 %程度コレクタ一 6に吸収されれば一般的には問題が発生 することが無く、 インクタンク 9交換時に加わる体積上昇は交換用新品のィンク タンク 9にはィンク 1 7がほぼ充満されていることから 1 0 %程度の内圧調整能 力があればよい。 また、 本発明ではインクタンク 9を交換可能にしたのでタンク 容積を 1 c c程度 (インク量ほぼ 1 c c ) に減らして搭載しても、 従来の 2から 3 c cの容積の使い捨てタイプよりも、 安価なリフィールが購入できる事でコス トパフォーマンスの問題が無くなり、 同じ大きさのコレクター 6にした場合は吹 き出しに対する許容が大きくなつて各種の条件が組み合わさつた特異な場合にで も吹き出しの問題のない安全な筆記具とでき、 または同じ最大保留率とする場合 には細い軸にできて外観の優れたものにできる。
通常のコレクターボールペンでは、 インクの濡れが良くな t、と羽状溝 1 8にィ ンクがスムーズに出入りできないことから比較的水となじみやすく吸水率が高く 成形しやすい A B S樹脂等で成形されている事によって空気孔とペン先からの揮 発が多く、 凸部でシール密閉できるキャップ 1 2をしない状態では長期保存に耐 えることができない。 しかしながら、 キャップ嵌合がきつい、 緩いなどの問題と ともに、 キャップ 1 2を忘れると乾燥してしまって筆記異常が発生してしまう。 そこで本発明では、 コレクタ一 6の通気部 1 5と外気までの間に内部に細く長い 通気溝 1 4 (断面積 0. 0 1から 0. 5 mm2展開長さ 5. 0 mm以上、 望まし くは断面積 0 . 0 2から 0 . 1 mm 2展開長さ 1 0から 4 0 mm) を単独又は継 手 4等他の部品との組合せで設けられる口先 5を圧入固定してある。 これにより 内部の水蒸気が容易には外部に出てしまわず、 内圧の変化は問題なくできるがべ ン内部の水性ィンクは揮発減量しにく くなることから、 キャップなし又は凸部を 有したキャップ 1 2でのシールが不要となり性能のアップとともに製造がしゃす く、 コストダウンが可能となる。
また先にも述べたように、 従来のコレクタ一式のペンではキヤップ 1 2の全周 凸部でシールをするとキャップ 1 2内圧の変化が発生してコレクター 6の羽状溝 1 8にキャップを開け閉めする度にインク 1 7が流れ込んで (ボンビング現象) 温度上昇時などの内圧調整する余裕が無くなってインク 1 7が吹き出してしまう 問題がある。 これを解決するため従来は第 1図に示すようなスプリングと可動す るインナーキヤップ等の組合せの提案がなされているが、 構造が複雑で高価であ り、 太くなるという問題を有していたことは前記のとおりである。 本発明ではキヤ ップ 1 2によるシールする必要がないのでポンビング現象をまつたくなくす事が できる。
さらに本発明のボールペンは、 従来の使い捨て方式と異なり、 インクタンク 9 を交換するだけで連続的に使用することが可能となる上に、 従来からのコレクタ 一 6の内圧調整性能とまつたく同様のすぐれた性能を発揮することができる。 本発明をさらに有効にするものとしては、 コレクタ一 6を保持している先軸 7 には内部後端側にインクタンク 9の固定部 2 4と後軸 1 1の取り付け部となるネ ジ部 1 9を一体に成形するとインクの漏れが無く、 リフィール交換時に部品がゆ るんではずれてしまう問題もなく、 安価に製造できる。 さらにキャップには内部 に弾性を有するゴム又はエラストマ一の先端シールゴム 1 3によってペン先先端 をシールすることでペン先が僅かに乾いて筆記初期がかすれる現象を防ぐととも に、 輸送中の衝撃が加わつた時にぺン先に空気が入り込むのを防止することがで きる。 外気に接する部品をほぼすベて防湿性のある合成樹脂や金属やセラミ ック等無 機物でカバ一することが従来から漠然と知られてきた。 ここで本発明者は種々の 実験の結果、 本発明の他の例としては、 空気孔やごく僅かな部分を除いて (外表 面積の 95%以上) 、 防湿性の目安となるプラスチックの J I S規格 K7029 での 23 °C 24時間での吸水率が 0. 2%以下のものとすることで水分揮発防止 効果が十分であることが知見により得られた。 ただし P H 6から P H 1 1の中性 からアル力リ性のィンクを使用した場合に問題となりやすい部品の劣化や割れの 問題が発生する場合もあり、 部品が大きく割れたりしなくても加水分解して微小 ヒビが発生してしまうとィンクは漏れないが部品のシール性が劣化して水分が揮 発してしまう問題がある知見が得られ、 精査の結果、 合成樹脂はエステル結合が ないこと、 金属の場合にはアルカリ水での防湿性 (極端なサビゃ割れや表面劣化 のない) がある事、 セラミック等無機物の場合には吸湿、 透水性のないことが重 要 'める。
具体的にはこれを満足する材質はポリプロピレン (PP : J I S吸水率 0. 01%) やポリエチレン (以下 PEのように略号で標記: 0. 02%) 、 TPX (0. 01%) などのポリオレフィン系や、 PP S (0. 02%) 、 変成 PPE (0. 07%) 、 P S (0. 1から 0. 2%) 、 AS (0. 2%) 、 PEEK (0. 1%) など及びこれらをベースとしてガラス、 フイラ一等無機物 との複合材ゃ樹脂とのァロイ (PS/PPE、 PP/PPE、 P PZゴム成分) などが使用可能である。 PET、 PC、 PBTなどは吸水率は 0. 1%前後で満 足するがエステル結合があるため加水分解性が良くなく、 POM、 ナイロン、 塩 ビ等は吸水率が高く防湿性に難がある。
以下に吸水率に差がある材料での実験結果を示す。
主要な部材は市販の三菱鉛筆 (株) 製、 UB— 150を使用し、 本発明特有の 部材としてはインクタンク、 口先を試作して下記の比較実験を行つた。
インク PH : 8. 5、 先軸とインクタンクは材質 PPで固定した。 実験は比較 的表面積の小さい口先と継手部材の変更、 キャップなしで行った。 (表面積の大 きい部品であればさらに差が大きいと判断)
評価項目は 50°C1ヶ月間の揮発による重量の減少量 (mg) と筆記性であり、 筆記性は問題なし〇、 ややかすれるが実用可能△、 筆記異常 Xで判定した。
実施例 1 : ポリプロピレン (PP) 98mg 〇 実施例 2 :変成ポリフヱニレンエーテル(mPPE) 12 Omg 〇 実施例 3 : ポリフヱニレンサルフアイ ド(PPS) 106mg 〇 実施例 4: ァクリロニトリル、 スチレン(AS) 135 m g Δ 実施例 5 :切削ステンレス (SUS 430) 87mg 〇 比較例 1 :ポリアセタール (POM) 168mg △〜x 比較例 2 : ポリカーボネート (PC) 28 Omg割れ発生 x 比較例 3 : ナイロン (PA) 35 Omg x 比較例 4 :切削アルミ二ユウム (AL) 127mg内面粉サビ x 以上の実施例から明らかなとおり、 本発明は次のようなすぐれた効果を発揮す る。 すなわち、 インクタンクを交換可能なリフィ一ル方式としたコレクターボー ルペンとしたので、 細身で外観が良く、 安価なインクタンクを追加する事でコス トパフォーマンスの優れたボールペンとする事ができる。 ここでインクの揮発を 抑制した機構により数日間、 キヤップを忘れてしまってもインクが固化してしま う事を防止、 あるいはィンクも吸湿材の配合などノンドライタイプの処方をした 場合にはキヤップが不要とでき、 キャップの凸部による密閉シールをする必要が 無くなるのでボンピング現象が発生せず、 複雑な耐ポンピング機構が不要となる だけでなく、 性能上もコレクターの貯留機構をフルに使うことができるようにな る作用を有している。 インクに難揮発性の溶剤を大量に処方すれば従来構造でも 同様の耐揮発性になるが筆記した描線が乾かないなど実使用性を犠牲にしてしま うが本発明ではそのような特殊なィンクを使用する必要はない。
コレクターとィンクタンクの大きさの比でィンクタンクが大きいほど加温時の インクタンク内部の空気膨張が大きくなりコレクターの体積調整能力以上の容積 膨張があるとインクが空気孔から吹き出してしまうが、 本発明ではィンクタンク の容量を小さく してもコストパフォーマンスの点で問題ない事から通常の使い捨 ての場合の 3 c c程度のタンク容量を 1 c c程度まで小さくすることができ、 ぺ ン先内部が摩耗して使えなくなるまで 5回程度はィンクタンク交換して使用可能 となる事で約 3倍安全かつ同一寿命までには半額程度の安価なボールペンとなる。 ペン先を硬度の高い材質としたり、 耐摩耗性の高いィンクとした場合にはさらに 有効である。
ペン体の外周面で外気に接触する部材を防湿性のある材質とする事で本発明の 作用は効果的となり、 吸水率を 0. 2 %以下で、 かつ加水分解しない材質のみを 選定することでィンクが揮発して固化してしまう現象や特にアル力リ性のィンク の場合の割れなどの問題をなくす作用を有している。 特に吸湿材の少量配合や従 来よりもやや揮発や固化しにくいィンクを採用した場合にはキャップレス筆記具 とすることも可能となる有効な作用を有している。 産業上の利用可能性
以上述べた如く、 本発明によれば、 細身で外観の良く、 コストパフォーマンス の優れたボールペンとする事ができる。 キヤップを忘れてしまってもィンクが固 化劣化してしまう事を防止、 キャップが不要とでき、 キャップの凸部による密閉 シールをする必要が無くなるのでボンピング現象が発生せず、 複雑な耐ポンピン グ機構が不要となる。 ィンクが空気孔から吹き出してしまう通常の使い捨ての場 合よりも安全かつ同一寿命までには安価なボールペンとなる。 ペン体の外周面で 外気に接触する部材を防湿性のある材質とする事で本発明の作用は効果的となり、 キャップレス筆記具とすることも可能となる効果を有している。 上述のように構 造が簡単で製造が容易な安価で外観の良いコレクタ一ボールペンを提供できる効 果がある。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 先端に筆記部となるボールを保持したホルダーと、 インクを直接保蔵す るィンクタンクと、 内部の内圧を調整する毛細管現象を利用した複数枚の羽状調 節体であるコレクタ一と、 インク収容管から筆記部のボールまでィンクを誘導す る中芯とを備えた所謂直液式低粘度水性ボールペンにおいて、 下記の 1) から 3) のすベての構成を満足することを特徴とするボールペン。
1) インクは水を主溶剤として 40%以上含有しており、 常温 (23度前後) での粘度が 1. 5から 60 cp sの低粘度水性ィンクである。
2) コクレターには細長いスリッ ト状のインク縦溝と空気連通溝 (又は孔) を 有しており、 このコクレター空気流通溝から外気に連通するまでの間に、 ペン体 からィンクが揮発するのを抑制する細く長い空気流通路を単独または部品の組合 せにて設けた口先部材を有する。
3) コクレターの後方のィンクタンクは取り外し可能なように取り付けられて おり、 コクレターのインク最大貯留量をインクタンクの容量の 12%以上となし、 インクタンクはインクの残量が視認可能な透明又は半透明の合成樹脂にてタンク 本体が成形されている。
2. 内部にコクレターを保持する先軸後方には、 インクタンクを圧入保持す る保持部と後方の後軸をねじ込んで固定するネジ部を一体に成形して設けた上で、 キャップ内部には筆記具先端のボール周辺を密閉するゴム又はエラストマ一製の 弾性を有する先端ゴムを固定し、 軸側の空気孔を常時外気解放して密閉しないこ とを特徴とする請求の範囲第 1項記載のボールペン。
3. PH6から PH11の中性からァルカリ性インクを直接保蔵した水性ボ —ルペンにおいて、 上述のインクタンクと口先及びホルダ一を含み空気孔を除い て外気に接触する外表部分の外表面積の 95%以上の部品を、 防湿性のある
J I S-K7029での吸水率 (23°C) が 0. 2 %以下でかつ耐加水分解性を 有してその組成中にエステル結合を有しない合成樹脂部品や耐水性金属部品や非 透水性のセラミック等無機物で構成としたことを特徴とする請求の範囲第 1項記 載のボールペン。
4. PH6から PHI 1の中性からアル力リ性ィンクを直接保蔵した水性ボ 一ルペンにおいて、 上述のィンクタンクと口先及びホルダーを含み空気孔を除い て外気に接触する外表部分の外表面積の 95%以上の部品を、 防湿性のある J I S-K7029での吸水率 ( 23 °C) が 0. 2 %以下でかつ耐加水分解性を 有してその組成中にエステル結合を有しない合成樹脂部品や耐水性金属部品や非 透水性のセラミック等無機物で構成としたことを特徴とする請求の範囲第 2項記 載のボールペン。
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