JP4494769B2

JP4494769B2 - ボールペンチップ

Info

Publication number: JP4494769B2
Application number: JP2003427327A
Authority: JP
Inventors: 洋保奥尾; 暁紀田中; 岳臣須永
Original assignee: Zebra Co Ltd
Current assignee: Zebra Co Ltd
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: JP2005186308A

Description

本発明は、加圧機構やインク逆流防止機構などの特別な可動機構を具備しなくとも上向き筆記が可能なボールペンチップに関し、詳しくは、転写ボールが回転自在に抱持されるボールハウスの底面中心に向けインク通路を連通させたボールペンチップに関する。

従来、この種のボールペンチップとして、インク誘導孔の径をボール径の３０〜５５％にすることにより巻き込んだ空気の溜まり得る部分を小さくし、ボールの回転による空気の排出を容易にし、かつ適度な曳糸性のある常温での粘度が３．０Pa・sec以上であるインキを使用することにより、インクを切れ難くし、インクの追従性を高めて、上向き筆記時や、高速筆記での筆記距離を長くした油性ボールペンがある（例えば、特許文献１参照）。

しかし乍ら、このような従来のボールペンチップによれば、インク誘導孔の内径が狭いため、その後方から供給されたインクが該インク誘導孔による圧力損失が瞬間的に大きくなって、上向き筆記の際に空気が混入すると、インキが逆流を起こし易く、それにより上向き筆記での筆記距離を長くできないという問題があった。
特開平８−１９７８８０号公報（第２，３，６頁、図１）

本発明は、上記従来事情に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、簡単な構造で連続的な上向き筆記を行えるボールペンチップを提供することにある。

上記課題を解決するために、第一の発明では、転写ボールが回転自在に抱持されるボールハウスの底面中心に向けインク通路を連通させたボールペンチップにおいて、前記インク通路の前端内面に、前記ボールハウスへ向けて縮径する円錐面を、該インク通路の中心線を底辺としたｔａｎθが０．２２〜０．２８となるように傾斜させ、前記インク通路の中心線に対する円錐面の傾斜角度ｔａｎθを、この円錐面の延長線と前記インク通路の中心線とが交差する転写ボールの先端位置を基準として設定し、前記インク通路内に充填されるインクは、着色剤として染料を３０（重量％）、溶剤として２−フェノキシエタノールを４０（重量％）とベンジルアルコールを１１．５（重量％）、ケトン樹脂を１５（重量％）、グレードＫ９０のポリビニルピロリドンを０．５（重量％）、潤滑剤としてオレイン酸を３（重量％）を配合してなる油性インクであり、重量が０．１〜０．２２ｇであり、常温におけるずり粘度が１５〜３５Ｐａ・ｓｅｃであることを特徴とする。
また、第二の発明では、上記円錐面の前端から上記ボールハウスの底面中心に亘ってインク誘導孔を開穿し、このインク誘導孔の内周面の軸方向全長に亘って、軸方向へストレート状に延びるインク誘導溝を放射状に形成したことを特徴とする。

本発明は、上記構成により下記の作用効果を奏する。
第一の発明によれば、インク通路の前端内面に、ボールハウスへ向けて縮径する円錐面を、該インク通路の中心線を底辺としたｔａｎθが０．２２〜０．２８となるように傾斜させたため、円錐面が理想的な鋭角形状になって、インクの排出に伴い円錐面による圧力損失が漸次的に大きくなり、上向き筆記の際に空気が混入した場合も、円錐面による圧力損失が大きいことでインクが逆流を起こし難く、更にインクの曳糸性にも助けられてインクが排出し続ける。
したがって、簡単な構造で連続的な上向き筆記を行うことができる。
よって、インク誘導孔の内径が狭い従来技術と比べ、上向き筆記時での筆記距離を長くすることができる。

しかも、インク通路の中心線に対する円錐面の傾斜角度ｔａｎθを、この円錐面の延長線とインク通路の中心線とが交差する転写ボールの先端位置を基準として設定したため、円錐面からインクが転写ボールと被筆記面との接触点へ向け一直線状に流れて該インクの流動性が向上する。
したがって、インクの追随性を良くして筆記線を途切れ難くすることができる。
よって、上向き筆記可能な距離を延長できて、上向き筆記性能を更に向上させることができる。

また、インク量が０．１ｇ未満の場合には、下向き筆記の際にＪＩＳ−Ｓ６０３９で規定された有効筆記距離５００ｍ以上の筆記が確保できず、またインク量が０．２２ｇより多くなると、上向き筆記の際にインクが自重で下向きに引っ張られて上向き筆記性能が維持されない。
しかしながら、第一の発明によれば、下向きでＪＩＳ規格の有効筆記距離を確保しながら上向き筆記もできる。

また、インクの常温ずり粘度が１５Ｐａ・ｓｅｃ未満の場合には、上向き筆記の際にインクの曳糸性が不足して上向き筆記が維持されず、また３５Ｐａ・ｓｅｃより高くなると、上向き筆記の際に筆記線にかすれが発生して上向き筆記性能が維持されない。
しかしながら、第一の発明によれば、安定した連続的な上向き筆記を行うことができる。

第二の発明によれば、円錐面の前端からボールハウスの底面中心に亘ってインク誘導孔を開穿し、このインク誘導孔の内周面の軸方向全長に亘って、軸方向へストレート状に延びるインク誘導溝を放射状に形成したため、円錐面からストレート状のインク誘導溝を通ってインクがボールハウスの底面へ抵抗なくスムーズに流れ、インクの曳糸性が向上する。
したがって、上向き筆記可能な距離を延長できる。

第三の発明によれば、転写ボールの後方に、この転写ボールを前方へ付勢する付勢部材を具備したため、筆記圧力により転写ボールを介して付勢部材が伸縮することで、該転写ボールが前後往復動可能となり、これら転写ボールや付勢部材の往復動がポンプ作用となってインクを吸い上げる。
したがって、上向き筆記可能な距離を延長できる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明のボールペンチップＡは、図１及び図２に示す如く、移動不能に保持された金属製の円柱材（図示せず）に対して、多数の切削加工を順次施すことで、そのチップ本体Ａ１の側面に前端へ向け縮径されるテーパ面Ａ２を形成し、内部には、カシメ加工により転写ボール１が回転自在に抱持されるボールハウス２を凹設するとともに、このボールハウス２の底面中心に向けインク通路３を貫通開穿している。

前記インク通路３は、その前端内面に前記ボールハウス２へ向けて縮径する円錐面３ａを、該インク通路３の中心線３ｂに対し傾斜させて形成し、この円錐面３ａの後方に連続して、軸方向へ内径が変化しない円筒状のストレート部３ｃを形成し、これら円錐面３ａとストレート部３ｃ及びその後方に挿着されるインク収容管（図示せず）の内部に、後述するインクｉを充填している。

この円錐面３ａの傾斜角度は、上記インク通路３の中心線３ｂを底辺とし、前記ストレート部３ｃの半径を垂辺としたｔａｎθが０．２２〜０．２８となるようにしており、より好ましくは、ｔａｎθが０．２５〜０．２７の範囲であり、図１では０．２７の場合を示している。

更に、前記円錐面３ａの傾斜角度ｔａｎθは、転写ボール１の先端位置で交差する該円錐面３ａの延長線と前記インク通路３の中心線３ｂとの間に確保され、この転写ボール１の先端位置に配置した円錐面３ａの延長線とインク通路３の中心線３ｂとの交点Ｐを基準として設定される。
即ち、このｔａｎθは、ストレート部３ｃの半径寸法ｘを、前記交点Ｐから円錐面３ａの後端まで軸方向寸法ｙで除算した数値である。

また、上記ボールハウス２の底面には、前記円錐面３ａの前端からインクｉを誘導するインク誘導孔４が開穿され、その内周面の前端部から該ボールハウス２の底面へ向けて複数のインク誘導溝４ａが放射状に形成されている。
更に本実施例では、ボール径が約０．７ｍｍの転写ボール１を使用している。

そして、上記インク通路３及びインク収容管の内部に充填されるインクｉは、本実施の形態の好ましい一例によれば、図３に示すインク成分を所定比率で配合した油性インクである。
具体的には、着色剤として染料を３０（重量％）、溶剤として２−フェノキシエタノールを４０（重量％）とベンジルアルコールを１１．５（重量％）、ケトン樹脂を１５（重量％）とＰＶＰ−Ｋ９０を０．５（重量％）などの樹脂、潤滑剤としてオレイン酸を３（重量％）を配合している。

更にインクｉの粘度としては、図４に示す常温（試料温度２０℃）でせん断速度０．１（１／ｓｅｃ）におけるずり粘度が１５〜３５Ｐａ・ｓｅｃであるものを使用するが、より好ましくは、１５〜２０Ｐａ・ｓｅｃの範囲のものを使用する。

次に、上記構成のボールペンチップＡを用いた上向き筆記試験の結果について説明する。
この試験は、円錐面３ａの傾斜角度ｔａｎθが０．２２から０．３３まで０．０１間隔で異なるボールペンチップを準備し、これらボールペンチップの各々を、異なるインク色（黒、青、赤）の三種類の油性ボールペンに夫々装着することで、計１４種類のボールペンを構成し、各ボールペンについて３本づつ試験を行っている。

また、試験方法は、上記ボールペンチップが挿着された油性ボールペンを、そのペン先がペン後端部よりも４５度だけ高くなるように維持した上向きの状態で、Ａ４用紙に対して連続ループ２０個を計２６行筆記する試験を行い、その平均値を求めた。

上記試験の結果を図５に示す。
この試験の結果、ｔａｎθが０．２２〜０．２８のボールペンチップＡは、連続ループを１０行以上書けた。
特にｔａｎθが０．２５〜０．２７のボールペンチップＡは、連続ループを２７行以上書けた。

これに対し、下向き通常姿勢ではＪＩＳ−Ｓ６０３９で規定された有効筆記距離５００ｍ以上書ける従来同種の油性ボールペンを用い、同様な上向き筆記試験を行ったところ、連続ループを２〜４行程度しか書けなかった。

このような実験結果の差は、円錐面３ａの傾斜角度ｔａｎθが０．２２〜０．２８に設定すると、円錐面３ａが理想的な鋭角形状になって、インクｉの排出に伴い円錐面３ａによる圧力損失が漸次的に大きくなり、転写ボール１とボールハウス２との隙間から空気が混入しても、円錐面３ａによる圧力損失が大きいことでインクｉが逆流を起こし難く、更にインクｉ自体が持つ曳糸性にも助けられてインクｉが排出し続けると考えられる。

よって、円錐面３ａの傾斜角度を所定角度に設定するだけの簡単な構造でありながら、連続的な上向き筆記を行えた。
更に、円錐面３ａの延長線とインク通路３の中心線３ｂとが交差する転写ボール１の先端位置を、基準として前記ｔａｎθを設定したため、円錐面３ａからインクｉが転写ボール１と被筆記面との接触点へ向け一直線状に流れて該インクｉの流動性が向上し、これがインクｉの追随性を良くして筆記線の途切れ難くしていることが大いに寄与していると考えられる。

次に、上記構成のボールペンチップＡについて、充填されるインク重量の違いにより上向き筆記がどのように変化するかを確認した試験の結果を説明する。
この試験は、インク重量が０．０７から０．２６まで０．０１間隔で異なるボールペンチップを準備し、これらボールペンチップの各々を、異なるインク色（黒、青、赤）の三種類の油性ボールペンに夫々装着することで、計１４種類のボールペンを構成し、各ボールペンを３本づつ上向き４５度の角度に維持したまま、Ａ４用紙に対して連続ループ２０個を計２６行筆記する試験を行い、その平均値を求めた。

上記試験の結果を図６に示す。
この試験の結果、インク重量が０．１０〜０．２２ｇのボールペンチップＡは、連続ループを１０行以上書けた。
特に０．１０〜０．１３ｇのボールペンチップＡは、連続ループを６３行以上書けた。

また、インク重量が０．１０ｇ未満の場合には、下向き筆記の際にＪＩＳ−Ｓ６０３９で規定された有効筆記距離５００ｍ以上の筆記が確保できないために除外される。
なお、インク重量が０．１３ｇより多いボールペンチップＡは、筆記可能な連続ループの行数が減少し、０．２２ｇより多くなると、１０行未満となってしまった。
この理由は、上向き筆記の際にインクｉが自重で下向きに引っ張られて上向き筆記性能が維持されないと考えられる。

そして、使用するインクｉの粘度については、具体的な試験結果を例示しないが、常温（試料温度２０℃）でせん断速度０．１（１／ｓｅｃ）におけるずり粘度が１５Ｐａ・ｓｅｃ未満であると、上向き筆記の際にインクの曳糸性が不足して上向き筆記が維持されず、またずり粘度が３５Ｐａ・ｓｅｃより高くなると、上向き筆記の際に筆記線にかすれが発生して上向き筆記性能が維持されないことが判った。
特にずり粘度が１５〜２０Ｐａ・ｓｅｃの範囲であるものを使用した際には、更に安定した連続的な上向き筆記を行うことができた。

一方、図７と図８に示すものは、夫々が本考案の他の実施例である。
図７に示すものは、上記インク誘導孔４の内周面の軸方向全長に亘って、軸方向へストレート状に延びる複数のインク誘導溝４ｂを放射状に形成した構成が、前記図１〜６に示した実施例とは異なり、それ以外の構成は図１〜６に示した実施例と同じものである。
その結果、円錐面３ａからストレート状のインク誘導溝４ｂを通ってインクｉがボールハウス２の底面へ抵抗なくスムーズに流れ、インクｉの曳糸性が向上して、上向き筆記可能な距離を延長できるという利点がある。

図８に示すものは、上記転写ボール１の後方に、この転写ボール１を前方へ付勢する例えばスプリングなどの付勢部材５を具備した構成が、前記図１〜６に示した実施例とは異なり、それ以外の構成は図１〜６に示した実施例と同じものである。
その結果、筆記圧力により転写ボール１を介して付勢部材５が伸縮することで、該転写ボール１が前後往復動可能となり、これら転写ボール１や付勢部材５の往復動がポンプ作用となってインクを吸い上げ、上向き筆記可能な距離を延長できるという利点がある。

尚、上述したボールペンチップＡによれば、チップ本体Ａ１の側面に前端へ向け縮径されるテーパ面Ａ２を形成し、内部にはカシメ加工により転写ボール１が回転自在に抱持されるボールハウス２を凹設するとともに、このボールハウス２の底面中心に向けインク通路３を貫通開穿したが、その構造及び形状は図示したものに限定されず、上述した作用と略同様の作用を奏すれば、図示例以外の構造であっても良い。
更にインクｉも上述した配合や粘度の油性インクに限定されず、それ以外の油性インクであったり、それに代えて水性インクなどを使用しても良い。

本発明の一実施例を示すボールペンチップの部分的な縦断正面図である。図１の（２）−（２）線に沿える拡大横断底面図である。インクの成分を示す表である。インク粘度を示す表である。円錐面の傾斜角度と上向き筆記性能との関係を示すグラフである。インク量と上向き筆記性能との関係を示すグラフである。本発明の他の実施例を示すボールペンチップの部分的な縦断正面図である。本発明の他の実施例を示すボールペンチップの部分的な縦断正面図である。

Ａボールペンチップｉインク
Ｐ交点 θ 円錐面の傾斜角度
１転写ボール２ボールハウス
３インク通路３ａ円錐面
３ｂ中心線４インク誘導孔
４ｂストレート状のインク誘導溝５付勢部材

Claims

転写ボールが回転自在に抱持されるボールハウスの底面中心に向けインク通路を連通させたボールペンチップにおいて、
前記インク通路の前端内面に、前記ボールハウスへ向けて縮径する円錐面を、該インク通路の中心線を底辺としたｔａｎθが０．２２〜０．２８となるように傾斜させて設け、
前記円錐面の延長線と前記インク通路の中心線とを前記転写ボールの先端位置で交差させ、
前記インク通路内に充填されるインクは、着色剤として染料を３０（重量％）、溶剤として２−フェノキシエタノールを４０（重量％）とベンジルアルコールを１１．５（重量％）、ケトン樹脂を１５（重量％）、グレードＫ９０のポリビニルピロリドンを０．５（重量％）、潤滑剤としてオレイン酸を３（重量％）を配合してなる油性インクであり、重量が０．１〜０．２２ｇであり、常温におけるずり粘度が１５〜３５Ｐａ・ｓｅｃであることを特徴とするボールペンチップ。
上記円錐面の前端から上記ボールハウスの底面中心に亘ってインク誘導孔を開穿し、このインク誘導孔の内周面の軸方向全長に亘って、軸方向へストレート状に延びるインク誘導溝を放射状に形成したことを特徴とする請求項１記載のボールペンチップ。
上記転写ボールの後方に、この転写ボールを前方へ付勢する付勢部材を具備したことを特徴とする請求項１又は２記載のボールペンチップ。