JP6754286B2 - 加圧式筆記具 - Google Patents

Description

本発明は、筆記具の前端部が軸筒前端から突出した状態で、筆記具用インキ組成物の後端に圧力を加える加圧式筆記具に関するものである。

従来から、インキ収容管であるレフィルの後端部に加圧機構が設けられ、例えば、特許５５５８９０８号公報「加圧式筆記具」に開示のように、筆記等によりレフィルに対し後方への押圧力が加わると、シリンダーに対しレフィル及びホルダーが後退し、加圧室が圧縮する構造の加圧式筆記具が知られている。

特許５５５８９０８号公報

しかし、特許文献１の構造では、加圧式筆記具が筆記面に対して垂直に近い状態であるほど筆記時にレフィルが後退しやすく、加圧室が正常に圧縮され、それに伴いレフィル内のインキが加圧されるが、筆記面に対して軸筒を傾けて筆記する場合、傾ける角度が大きくなればなるほどレフィルの軸心方向に掛かる力成分が減少し、レフィルの後退が妨げられることで加圧室が加圧されなくなる問題があった。
また、特許文献１の構造では、筆圧でレフィルが後退することにより加圧室が圧縮される構造であるため、筆記時にレフィルが後方に沈むことで使用者に違和感を生じさせる場合があった。

本発明は、こうした問題を解決するために発明されたもので、筆記圧により加圧室を加圧する加圧式筆記具において、筆記具を軸心に対して傾けて筆記した場合でも、筆記芯に掛かる軸心に対して直交する方向の力成分を軸心方向の力成分に変換することにより加圧室が効率よくスムーズに加圧され、且つ筆記時にレフィルが後退することで発生する違和感を緩和する加圧式筆記具を提供することを目的とする。

本発明は、
「１．軸筒内に、筆記具用インキ組成物を充填したインキ収容筒と、該インキ収容筒の前方部にボールペンチップと、を具備したボールペンレフィルを収容してなり、
前記ボールペンチップの前端部が前記軸筒の先端開口部から突出した状態で当該ボールペンチップを後退させることで、前記軸筒内に設けた加圧機構により前記筆記具用インキ組成物の後端に圧力を加える加圧式筆記具であって、
前記ボールペンレフィルは、前方領域が前記軸筒内において撓み変形可能または傾動可能なように後方領域が当該軸筒内に支持されており、
前記軸筒内に、前記ボールペンレフィルを覆うように配置された筒状体と、前記筒状体の外面に形成された段部と前記軸筒の内面に形成された内段との間に圧縮状態で配置された第一の弾発部材と、前記筒状体の後部に連結され前記加圧機構を内装する後部筒状体と、を備え、
前記筒状体は外周面に被押圧部を有しており、
前記軸筒は内周面に押圧部を有しており、
前記押圧部と前記被押圧部の少なくとも一方は、軸方向前方に向かって次第に大径となるテーパ面であり、
前記ボールペンレフィルの前方領域が撓み変形または傾動した際には、前記押圧部により前記被押圧部を当該軸筒に対して軸方向前方に相対移動させることで、前記後部筒状体と前記加圧機構とが当接して当該加圧機構を作動させ、前記筆記具用インキ組成物の後端に圧力を加えることを特徴とする加圧式筆記具。
２．前記加圧機構は、前記ボールペンレフィルの後方に内外を連通する空気孔を有するシリンダーと、前記シリンダーの後方に当該シリンダーに対し前後動可能に配設したピストンと、前記シリンダーの内部に前記ボールペンレフィルの後部内孔と前記ピストンとの間を連通する加圧室と、を備え、
前記ボールペンレフィルの後部内孔に前記シリンダーにおける縮径された前部、該シリンダーの後端開口部に前記ピストンの前部がそれぞれ装着され、
前記ピストンが前記シリンダーに対して前方に相対移動することで、前記加圧室が加圧されることを特徴とした前記１項に記載の加圧式筆記具である。
３．前記シリンダーの内周面に形成された内方段部と前記ピストン外周面に形成された前段部との間に圧縮状態で配置された第ニの弾発部材により当該ピストンに対して当該シリンダーを前方に弾発することで、前記シリンダーにより前記ボールペンレフィルを前方へ押圧したことを特徴とする前記２項に記載の加圧式筆記具。
４．前記ボールペンレフィルの外周面に形成された先段部と前記筒状体の内周面に形成された前段部との間に圧縮状態で配置された第三の弾発部材により、前記筒状体に対して前記ボールペンレフィルを後方に弾発し、少なくとも非使用時は、第三の弾発部材の弾発力より第二の弾発部材の弾発力を大きく構成したことを特徴とする前記３項に記載の加圧式筆記具。
５．前記筆記具用インキ組成物の後端に加える圧力は、大気圧を１０００ｈＰａとした場合、１０００ｈＰａより高く、１５００ｈＰａ以下としたことを特徴とする前記１項ないし４項のいずれか１項に記載の加圧式筆記具。」である。
尚、本発明で、「前」とは、ボールペンレフィルのボールペンチップ側を指し、「後」とは、その反対側を指す。また、「内方」とは、軸筒の軸心方向を指し、「外方」とは、その反対方向を指す。

本発明によれば、ボールペンレフィルに対して斜めに筆圧が加えられた際に、筆圧の軸方向の成分によりボールペンレフィルが後退することで加圧機構が作動して筆記具用インキ組成物の後端に圧力が加えられる。また、筆圧の軸方向に対して垂直な成分によって、ボールペンレフィルの前方領域が軸筒内において撓み変形あるいは傾動されると、軸筒内面の押圧部が筒状体の被押圧部を当該軸筒に対して軸方向前方に相対移動させ、それに伴い後部筒状体が軸筒に対して前方に相対移動することで、加圧機構が作動して筆記具用インキ組成物の後端に圧力が加えられる。
このため、ボールペンレフィルに対して斜めに筆圧が掛かった場合でも、筆圧の軸方向成分及び軸方向に対して垂直な成分の両成分を使用することで効率的にボールペンレフィル内の筆記具用インキ組成物の後端が加圧された状態となり、筆記時に筆記具用インキ組成物の流出量が増えることで、筆跡濃度の向上、筆記時のかすれの防止、ボールペンチップの先端を上向きにして筆記しても空気の巻き込みを防止すること等の効果を奏する。
また、ボールペンレフィルに対して斜めに筆圧が掛かった場合、ボールペンレフィルは筆圧の軸方向成分でしか後退せず、筆記角度を傾けるほどに筆記時にボールペンレフィルが後退する長さが短くなる。結果として、筆記時にボールペンレフィルが後退することにより生じる違和感を軽減し、筆記感を向上させる効果を奏する。

更に、前記軸筒の押圧部と前記筒状体の被押圧部の少なくとも一方に設けるテーパ面は、軸方向前方に向かって次第に大径になるよう形成されていれば、平面で形成してもよく、曲面で形成してもよく、階段状に形成されていてもよい。また、軸筒の押圧部と筒状体の被押圧部は互いが当接した際に変形しないよう硬い樹脂や金属材料で形成することが好ましい。
尚、軸筒の押圧部と筒状体の被押圧部は、筆圧が掛かった際に滑りやすいよう、互いの当接部の表面粗さを低く形成するこが好ましく、また、当接部に潤滑剤を塗布してもよい。

また、軸筒の押圧部及び筒状体の被押圧部を構成する材料は、樹脂であればＰＰ、ポリカーボネート、アクリル、ポリアセタール、ＡＢＳ、ＰＣ等から選択することができ、更に潤滑性が向上するよう潤滑成分を材料に含有させてもよい。
また、軸筒の押圧部及び先部材の被押圧部を金属で形成する場合は、切削性から黄銅やアルミが好適に使用でき、潤滑性及び耐久性を向上させるため、表面に潤滑性のある表面処理を施してもよい。潤滑性の表面処理としては、例えば無電解ニッケルメッキ、スズ−コバルトメッキ等のメッキ処理、またはアルマイト等の表面処理から選択することができる。

尚、軸筒の押圧部と筒状体の被押圧部とが当接する両表面部の表面粗さ（平均表面粗さＲａ）は、押圧部が被押圧部と当接したままスムーズに移動するよう６．３μｍ以下が好ましく、１．６μｍ以下がより好ましい。
更に、前記潤滑剤としては、例えばシリコン、グリス、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、黒鉛、タルク等が好適に使用できる。

また、筒状体と軸筒との間に第一の弾発部材を配して当該筒状体を後方に弾発することで、軸筒の押圧部と筒状体の被押圧部の少なくとも一部とが常に当接するため、ボールペンレフィルに筆圧が掛かった際にペン先ががたつくことを防止し、さらに、筆記動作と略同時に筒状体の被押圧部が軸筒の押圧部に対して前方に相対移動することで加圧機構が作動し、筆記具用インキ組成物の後端が加圧されるため、筆記開始から濃い筆跡での筆記ができる。
尚、第一の弾発部材は、少なくとも筒状体と、当該筒状体に連結した後部筒状体と、後部筒状体に内装された加圧機構と、当該加圧機構に装着されたボールペンレフィルと、を後方に弾発しているため、第一の弾発部材の取り付け時の荷重はそれぞれの部位の自重の合計より高く設定することが好ましく、また、筆記時に軸筒の押圧部と筒状体の被押圧部とが当接した際、筒状体の被押圧部がすぐに摺動できるように、第一の弾発部材の弾発力をなるべく小さく設定することが好ましい。

更に、後部筒状体は、当該後部筒状体の一部を軸筒から外部に突出するよう形成してもよく、その場合、キャップの装着や指などで直接、後部筒状体を前方に押圧した状態のまま筆記できるよう構成することで、加圧機構を常時作動させた加圧式筆記具としても使用することができる。

前記加圧機構は、ボールペンレフィルが後方へ移動すること、及び後部筒状体が前方へ移動することで加圧機構が作動して当該ボールペンレフィルの内部が加圧されれば、その形状は特に限定されることはない。
前記加圧機構は、例えば、シリンダーと当該シリンダーに対して前後動可能に装着したピストンと当該シリンダー内の加圧室とを備え、ボールペンレフィルの後部にシリンダーを装着し、更にシリンダーの後方からピストンを装着し、シリンダー内にボールペンレフィルの内部まで連通する加圧室を形成した構成でもよく、ボールペンレフィルの後部に内孔を有するピストンを装着し、ピストンの後方からシリンダーを当該ピストンに被せるように装着し、シリンダー内にボールペンレフィルの内部まで連通する加圧室を形成した構成でもよい。

尚、前記加圧機構は、前記ボールペンレフィルの後部内孔にシリンダーの前部、シリンダーの後端開口部内にピストンの前部をそれぞれ装着することが好ましく、この場合、シリンダー及びピストンの装着方向が一致して装着し易くなる効果を奏する。
また、シリンダーは後部に対して前部を縮径して形成することが好ましく、シリンダーの縮径した前部をボールペンレフィルの後部内孔に装着することで、筒状体に収納可能であればインキ収容筒をシリンダーの外径に影響されること無く太く形成できるようになるため、インキ収容筒の容量を増やすことができる。
更に、ボールペンレフィル内が無制限に加圧されるとボールペンチップの先端からのインキ流出量が多くなりすぎることから、シリンダーに対してピストンの前後への移動距離はストッパーを設けて制限することが好ましい。

また、シリンダーの内周面に形成された内方段部と前記ピストン外周面に形成された前段部との間には第ニの弾発部材を圧縮状態で配置するほうが好ましく、この場合、筆圧が解除された際に加圧機構を加圧状態から非加圧状態に戻すことができ、さらに、筆記時に筆記面に微量の凹凸があっても第二の弾発部材が縮むことで振動を吸収できるようになるため筆記感が向上する効果を奏する。
尚、前記第ニの弾発部材は、非使用時に加圧式筆記具本体の重量（自重）がペン先に掛かった状態（例えばペン立てにボールペンチップを下にして挿した状態）で保管しても、自重では加圧機構が作動してボールペンレフィル内のインキが漏れ出ないよう、第ニの弾発部材の取り付け時の弾発力を少なくとも自重より高く設定することが好ましい。

更に、ボールペンレフィルの外周面に形成された先段部と筒状体の内周面の前方領域に形成された前段部との間には第三の弾発部材を圧縮状態で配置したほうが好ましく、この場合、第三の弾発部材の弾発力によりボールペンレフィルを後方に弾発することで、部品加工時の寸法誤差により、非筆記時にボールペンレフィルが前後に動いてしまう状態の発生を防止することができる。
尚、少なくとも取り付け時は、第三の弾発部材の弾発力より第二の弾発部材の弾発力を大きく構成した方が、非筆記時は前記加圧室が加圧されないため好ましく、第三の弾発部材の弾発力から第二の弾発部材の弾発力を引いた値が加圧式筆記具本体の重量（自重）より大きくなるよう構成することで、非使用時に加圧式筆記具本体の自重がペン先に掛かった状態（例えばペン立てにボールペンチップを下にして挿した状態）で保管しても、自重では加圧機構が作動してボールペンレフィル内のインキが漏れ出ないため、より好ましい。

また、前記筆記具用インキ組成物の後端に加える圧力は、大気圧を１０００ｈＰａとした場合、１０００ｈＰａより高く、１５００ｈＰａ以下とすることで、安定したインキ消費量を得られやすく、且つ加圧した状態でのボールペンチップ前端部からのインキ漏れを抑制することができ好ましい。また、筆記具用インキ組成物の後端に加える圧力は、インキ漏れを抑制する効果がさらに高まるため、１２００ｈＰａ以下とすることがより好ましい。
尚、前記筆記具用インキ組成物の後端に加える圧力は、加圧前と加圧後の圧縮空間の体積変化量を測定して計算によって測定することができる。この時、２０℃、大気圧を１０００ｈＰａとして計算を行う。

また、本発明に用いる筆記具用インキ組成物は、油性インキ、水性インキ、剪断減粘性インキなど、特に限定されるもののではないが、筆記状態であっても紙面から筆記先端が離脱した際（筆圧がかかっていない状態）では非加圧となるため、粘度の比較的低いインキに好適に用いることができ、加圧によるインキ流出量の増加、筆跡濃度の向上を得ることができるため、マイクロカプセル顔料を含有した熱変色性インキや非浸透面に筆記する筆記具に用いることが好ましい。

尚、非浸透面上への筆記は筆記面が極端に平滑であることが多く、筆端部のボール回転に向けた駆動力が生じ難い。そのため、筆記時に筆記具用インキ組成物の後端に加えられた加圧力によって、ボール受け座周辺に潤滑性良好なインキが充たされ回転抵抗を低減すること、更には、平滑な筆記面上に粘度を有したインキが移行することで回転環境が形成できる。

また、前記ボールペンレフィルの単位面積当たりのインキ消費量値が０．７〜１．５ｍｇ／ｃｍ^２とすることで、前記した筆跡濃度を得られやすい。さらに、インキ消費量値が０．７〜１．２ｍｇ／ｃｍ^２とすることが好ましい。尚、良好な筆跡を得るには、筆跡幅は、ボール径よりも小さくすることが重要であり、加圧状態での筆跡幅としては、ボール径の６５％〜９５％が好ましく、より好ましくは、７０％〜９０％である。

尚、筆跡幅は、前記筆記によって得られた筆跡をＩＳＯ１３６６０に準じて、筆跡幅（ｍｍ）は、反射率の６０％以下の領域の平均値を測定したもので、本願発明における筆跡幅は、パーソナル画質評価装置（QEA（Quality Engineering Associates）社製、ＰＩＡＳ−ＩＩ）によって求めることができる。尚、本発明においては、１５箇所測定し、その平均値によって求めることができる。

また、ボールペンチップとしては、金属製のパイプの先端近傍を外面より内方に押圧変形させたボール抱持部にボールを抱持してなるもの、或いは、金属材料をドリル等による切削加工により形成したボール抱持部にボールを抱持してなるもの、或いは、金属製のパイプや金属材料の切削加工により形成したチップに抱持するボールをコイルスプリングにより前方に付勢させたもの等を適用できる。

また、前記ボールは、超硬合金、ステンレス鋼、ルビー、セラミック等からなる汎用のものが適用でき、直径０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲のものが好適に用いられる。特に、ボール径が０．５ｍｍ以下の小径のものでは、筆記距離に対するボールの回転数が多く、非浸透面に筆記し難くなることから、本発明がより好適に作用するので、ボール径が０．５ｍｍ以下のボールペンレフィルに使用することが最も効果的である。

前記ボールペンチップの形状も特に限定されるものではないが、チップ本体に、ボール抱持室の底壁の中央に形成したインキ流通孔と、該インキ流通孔から放射状に延びる複数本のインキ流通溝とを有しており、前記ボール抱持室の底壁に、略円弧面状のボール座を設け、前記ボール座にφ０．５ｍｍ以下のボールを載置させ、ボールの一部をチップ先端縁より突出させて回転自在に抱持してなり、前記ボールペンチップ前端部の内壁に、略円弧面状のシール面を形成するとともに、ボールの縦方向のクリアランスが１５〜４０μｍとすることで、安定した筆跡と、ボール座の磨耗を抑制することができるので好ましい。

これは、前記ボール抱持室の底壁に、略円弧面状のボール座を設けることで、ボールとチップ本体の接触面積が増加するため、座の磨耗が抑制するためと考えられる。但し、ボール座を形成することで、ボール抱持室のボールを除く空間（体積）が減少するため、インキ消費量は減少する傾向となるが、本発明の加圧式筆記具においては、加圧力によってインキを多く吐出することが可能となる。特に、前記ボール座にボール径０．５ｍｍ以下のボールを載置させたボールペンにおいては、ボール座の磨耗が顕著であるため、本発明の効果は顕著であり、ボールの縦方向のクリアランスが１５〜４０μｍ、好ましくは、２０〜３０μｍとすることで、安定した筆跡と、チップ先端からのインキ漏れを抑制することができる。

前記筆記具用インキ組成物を収容するインキ収容筒は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂からなる成形体や、金属材料が用いられ、インキの低蒸発性、生産性の面でポリプロピレンが好適に用いられる。また、加圧状態を維持するため、ＥＶＯＨなどのガスバリア性の材料を、単層や多層、他の材料に積層するなど適宜用いることができる。

更に、筆記具用インキ組成物の後端部にはインキ追従体（液栓）を配することもできる。前記インキ追従体としては、液状または固体のいずれを用いることもでき、前記液状のインキ追従体としては、ポリブテン、α−オレフィンオリゴマー、シリコーン油、精製鉱油等の不揮発性媒体が挙げられ、所望により前記媒体中にシリカ、珪酸アルミニウム、膨潤性雲母、脂肪酸アマイド等を添加することもできる。また、固体のインキ追従体としては樹脂成形物が挙げられる。前記液状及び固体のインキ追従体は併用することも可能である。

また、筆記具用水性インキ組成物は、染料または顔料のどちらを含有してもよいが、顔料を含有することが好ましい。顔料については、無機、有機、加工顔料などが挙げられるが、具体的にはカーボンブラック、アニリンブラック、群青、黄鉛、酸化チタン、酸化鉄、フタロシアニン系、アゾ系、キナクリドン系、キノフタロン系、スレン系、トリフェニルメタン系、ペリノン系、ペリレン系、ギオキサジン系、アルミニウム顔料、パール顔料、可逆熱変色性顔料、蛍光顔料、蓄光顔料、熱変色性顔料、補色顔料等が挙げられる。これらの顔料は、単独又は２種以上組み合わせて使用してもかまわない。含有量は、インキ組成物全量に対し、０．１〜２０．０質量％が好ましい。

更に、必要に応じて、水に相溶性のある従来汎用の水溶性有機溶剤を用いることができる。具体的には、エタノール、プロパノール、ブタノール、グリセリン、ソルビトール、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、チオジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、スルフォラン、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が挙げられる。
尚、前記水溶性有機溶剤は一種又は二種以上を併用して用いることができ、２〜６０重量％、好ましくは５〜３５重量％の範囲で用いられる。

更にまた、紙面への定着性や粘性を付与、非浸透面上での筆跡定着性を向上させために水溶性樹脂や樹脂エマルジョンを添加することが好ましい。前記水溶性樹脂としては、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、スチレンマレイン酸共重合物、セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、デキストリン等が挙げられる。前記樹脂エマルジョンとして、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、ポリエステル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂等が挙げられる。前記水溶性樹脂や樹脂エマルジョンは一種又は二種以上を併用することができ、インキ組成中１〜３０重量％の範囲で用いられる。

その他、必要に応じて、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、酢酸ソーダ等の無機塩類、水溶性のアミン化合物等の有機塩基性化合物等のｐＨ調整剤、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾール、サポニン等の防錆剤、石炭酸、１、２−ベンズチアゾリン３−オンのナトリウム塩、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸カリウム、パラオキシ安息香酸プロピル、２，３，５，６−テトラクロロ−４−（メチルスルフォニル）ピリジン等の防腐剤或いは防黴剤、尿素、ノニオン系界面活性剤、ソルビット、マンニット、ショ糖、ぶどう糖、還元デンプン加水分解物、ピロリン酸ナトリウム等の湿潤剤、消泡剤、ノニオン系の界面活性剤を使用してもよい。

更に、アスコルビン酸類、エリソルビン酸類、α−トコフェロール、カテキン類、合成ポリフェノール、コウジ酸、アルキルヒドロキシルアミン、オキシム誘導体、α−グルコシルルチン、α−リポ酸、ホスホン酸塩、ホスフィン酸塩、亜硫酸塩、スルホキシル酸塩、亜ジチオン酸塩、チオ硫酸塩、二酸化チオ尿素等を添加して化学的に気泡を除去することもできる。

また、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンのオリゴマー、Ｎ−ビニル−２−ピペリドンのオリゴマー、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、Ｎ−シクロヘキシル−２−ピロリドン、ε−カプロラクタム、Ｎ−ビニル−ε−カプロラクタムのオリゴマー等の増粘抑制剤を添加することで、出没式等、常時、ペン先が露出する形態での機能を高めることもできる。

更に、潤滑剤を使用することができ、例えば、金属石鹸、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル、エチレンオキサイド付加型カチオン活性剤、リン酸エステル系活性剤、β−アラニン型界面活性剤、Ｎ−アシルアミノ酸、Ｎ−アシルメチルタウリン、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾールやその塩やオリゴマー、３−アミノ−５−メルカプト−１，２，４−トリアゾール、チオカルバミン酸塩、ジメチルジチオカルバミン酸塩、α−リポ酸、Ｎ−アシル−Ｌ−グルタミン酸とＬ−リジンとの縮合物やその塩等が用いられる。

本発明は、筆記圧により加圧室を加圧する加圧式筆記具において、筆記具を軸心に対して傾けて筆記した場合でも、筆記芯に掛かる軸心に対して直交する方向の力成分を軸心方向の力成分に変換することにより加圧室が効率よくスムーズに加圧され、且つ筆記時にボールペンレフィルが後退することで発生する違和感を緩和する加圧式筆記具を提供することができた。

本実施例の加圧式筆記具の概略縦断面図である。 ボールペンレフィル５に筆圧が加えられてない場合の図１の加圧式筆記具の概略縦断面図である。 ボールペンレフィル５に筆圧が加えられている場合の図１の加圧式筆記具の概略縦断面図である。

次に図面を参照しながら、本発明の加圧式筆記具を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１
図１は、本実施例の加圧式筆記具１の概略縦断面図であり、図２は、図１の加圧式筆記具１において、ボールペンレフィル５を紙面に当接させた状態の縦断面図であり、図３は図２においてボールペンレフィルに筆圧を掛けた状態を示す縦断面図である。

本実施例の加圧式筆記具１は、図１から図３に示すように、軸筒２と、軸筒２内に前後動可能に配設された筒状体３と、筒状体３に後部に連結された後部筒状体４と、筒状体３に支持され筒状体３内で前後に摺動可能なボールペンレフィル５と、ボールペンレフィル５の後方に配設された加圧機構６と、により構成してある。尚、軸筒２は、後軸７と、後軸７の前方領域に着脱自在に固定（螺着）された前軸８と、前軸８の前方領域に着脱自在に固定（螺着）された先口９と、により構成してある。

ボールペンレフィル５は、ＰＰ樹脂からなる透明のインキ収容筒１０に、後述するインキ配合Ａ１で得た筆記具用インキ組成物１１及び当該筆記具用インキ組成物１１の後端にインキの消費に伴い追従するグリース状のインキ追従体１２を直接収容し、インキ収容筒１０の前端開口部に、ボール（φ０．３８ｍｍ）を回転自在に抱持したボールペンチップ１３の後端部を圧入嵌合して得たものである。

前軸８（軸筒２）は、前端にボールペンレフィル５のボールペンチップ１３が突出する開口部８ａが形成されている。また、開口部８ａには内方に向かって突出する押圧部８ｂを形成してあり、押圧部８ｂの先端に曲面加工（Ｒ加工）を施してある。
また、具体的には、前軸８は硬質なポリカーボネート樹脂を射出成形することで形成してあり、押圧部８ｂの表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を０．８μｍ以下に形成してある。

先口９は、前部にボールペンレフィル５のボールペンチップ１３が前方に突出する前端開口部９ａが形成されている。また、前端開口部９ａの内径寸法は、ボールペンレフィル５が軸筒２内で傾動可能になるように、ボールペンチップ１３の外径寸法より大きく形成してある。

筒状体３は、筒状に形成され後方領域に外方に向かって突出する鍔状部１４ａを備えた継手部材１４と、継手部材１４の内段部１４ｂに後段部１５ａを圧入固着した先部材１５と、で構成してある。

また、継手部材１４の鍔状部１４ａと前軸８の後端部８ｃ（軸筒２の内段）との間には第１コイルスプリング１６（第一の弾発部材）を圧縮状態で張架してあり、第１コイルスプリング１６により筒状体３及び後部筒状体４を軸筒２に対して後方に弾発してある。
具体的には、第１コイルスプリング１６の取付時の弾発力は３０ｇｆに設定した。

先部材１５は、前端外周部に外方に向かって突出する被押圧部１５ｂを形成してあり、被押圧部１５ｂは軸方向前方に向かって次第に大径となるテーパ面１５ｃを形成してある。
具体的には、先部材１５は黄銅を切削加工し、そのテーパ面１５ｃは軸心に対して４５度の傾斜で拡径する平らな傾斜面で形成してある。また表面を滑りやすくするように、先部材の表面に潤滑性の無電解ニッケルメッキを施し、テーパ面表面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を０．６μｍ以下に形成した。

尚、前述したように、筒状体３の内方にはボールペンレフィル５が配設してあり、ボールペンレフィル５の先段部５ａと筒状体３の内周面の前方領域に形成された前段部３ａ（先部材１５の後端）との間に第三の弾発部材として第３コイルスプリング１８を圧縮状態で張架し、筒状体３に対してボールペンレフィル５を後方に弾発してある。

加圧機構６は、ボールペンレフィル５の後方に軸筒２及び後部筒状体４に対して前後動可能に配置した円筒状のシリンダー１９と、シリンダー１９の後端開口部１９ａに挿入されシリンダー１９に対して前後に摺動可能に係着したピストン２０と、ピストン２０の側面に嵌着されたＯリング２１と、シリンダー１９とピストン２０の間に張架した第２コイルスプリング１７（第二の弾発部材）とで構成してある。

シリンダー１９について詳述すると、シリンダー１９は前後に貫通する段状に形成された内孔１９ｂを有しており、シリンダー１９の外周面には、内孔１９ｂまで貫通する空気孔１９ｃを形成してある。
また、シリンダー１９の内孔１９ｂには、シリンダー１９の内側部１９ｄとピストン２０の前端とＯリング２１とにより囲まれた加圧空間２２（加圧室）が形成され、加圧空間２２は空気孔１９ｃによりシリンダー１９の外部と通気される。

更に、シリンダー１９の前部１９ｅは後部外周部１９ｆより小径で形成されており、前部１９ｅには外方へ向かって突出する装着部１９ｇが円周状に２箇所形成してある。また、ボールペンレフィル５の後端内周部５ｂはシリンダー１９の装着部１９ｇに着脱自在に装着してあり、加圧空間２２はシリンダー１９の内孔１９ｂによりボールペンレフィル５の後部内孔５ｃ（後端開口部）まで連通してある。
尚、装着部１９ｇは、シリンダー１９にボールペンレフィル５を装着した際、シリンダー１９とボールペンレフィル５との間の気密が確保され、且つ、手で簡単に着脱可能になるよう外方への突出量（外径）を調整してある。
具体的には、シリンダー１９へのボールペンレフィル５の取り付け時の掛かる力は２．３ｋｇｆであった。

ピストン２０について詳述すると、ピストン２０の後端部２０ａは後部筒状体４の底部４ａと当接しており、ピストン２０の前部２０ｂを後端部２０ａより小径に形成してある。

また、ピストン２０の側面には外方へ向かって突出する突起部２０ｃが軸心を挟んで対称に２箇所形成してある。そして、突起部２０ｃをシリンダー１９の後部外周部１９ｆに軸心に沿って延びるように形成した窓部１９ｈに、前後方向に摺動自在に嵌着してある。
更に、ピストン２０の前部２０ｂの側面には軸周方向に溝状の溝部２０ｄが形成されてあり、溝部２０ｄには合成ゴムで形成したＯリング２１（密閉部材）を嵌着してある。このＯリング２１の外側部はシリンダー１９の内側部１９ｄに摺接しており、シリンダー１９の後端開口部１９ａをピストン２０とＯリング２１とで空気が漏れないように密閉してある。
尚、シリンダー１９が後退した際、シリンダー１９の後端にピストン２０の鍔部２０ｆが当接することで、シリンダー１９の後退を制限し、シリンダー１９内の加圧空間２２の圧縮量を規制してある。

第２コイルスプリング１７（第二の弾発部材）について詳述すると、第２コイルスプリング１７はシリンダー１９の内方段部１９ｉとピストン２０の前段部２０ｅとの間に張架しあり、ピストン２０に対してシリンダー１９を前方に弾発してある。

尚、第２コイルスプリング１７（第二の弾発部材）の弾発力は、第３コイルスプリング１６（第三の弾発部材）の弾発力より大きく設定してあり、非使用時にボールペンレフィル５のボールペンチップ１３の前端部１３ａに加圧式筆記具１の自重が掛かってもシリンダー１９が後方へ移動して加圧空間２２が加圧されないように、第２コイルスプリング１７の弾発力から第３コイルスプリング１６の弾発力を引いた値が加圧式筆記具１２の自重より大きくなるよう設定してある。
具体的には、実施例の第２コイルスプリング１８（第二の弾発部材）の取り付け時の弾発力は３２０ｇｆであり、第３コイルスプリング１６（第三の弾発部材）の取り付け時の弾発力は２５０ｇｆであり、加圧式筆記具１の自重は１８ｇで形成した。

尚、加圧空間２２は、シリンダー１９の前後への摺動によりＯリング２１の位置がシリンダー１９の空気孔１９ｃより前方にあるときは密閉状態となり、Ｏリング２１の位置が空気孔１９ｃより後方にあるときは、加圧空間２２とシリンダー外部とが空気孔１９ｃ により通気され非密閉状態となる。

後軸７は、後端を閉じるための蓋部７ａがある筒状に形成してあり、蓋部７ａの前端面７ｂに前方に向かって突出する突起部７ｃを形成してある。

後部筒状体４は、後端を閉じるための底部４ａがある筒状に形成してあり、底部４ａの中心には軸方向に貫通する貫通孔４ｂを形成してある。
また、後部筒状体４の貫通孔４ｂには後軸７の突起部７ｃが挿入してあり、軸筒２に対して、後部筒状体４と、後部筒状体４に連結された筒状体３と、後部筒状体４に内包された加圧機構６と、筒状体に内包され加圧機構６（シリンダー１９）に挿着されたボールペンレフィル５と、が傾動できるよう、突起部７ｃに対して貫通孔４ｂの直径を少し大きく形成してある。尚、突起部７ｃは、貫通孔４ｂに挿入することで軸筒２に対して後部筒状体４の軸心を合わせており、突起部７ｃと貫通孔４ｂの径差は最小限にすることが望ましい。

また、軸筒２に対して、後部筒状体４、筒状体３及びボールペンレフィル５が傾動できるように、後部筒状体４及び筒状体３と軸筒２の内面との間の隙間部２３を形成してあり、隙間部２３は前方に向かって隙間が大きくなるよう構成してある。

次に、図２及び図３を用いて、本実施例の加圧式筆記具１の筆記動作について説明を行う。
筆記の際、軸筒２は、その軸方向に対して鋭角を成す（図２及び図３参照）ように把持されるのが一般的である。このため、ボールペンチップ１３の前端部１３ａには、軸筒２の軸方向に対して直交する成分と当該軸方向の成分とを含む筆圧が加えられる。本実施例の加圧式筆記具１は、筆記時に図２の状態からボールペンチップ１３の前端部１３ａに筆圧が加えられると、筆圧の軸方向に対して直交する成分と軸方向の成分とにより、シリンダー１９内の加圧空間２２が加圧され、それによりボールペンレフィル５内の筆記具用インキ組成物１１及びインキ追従体１２がボールペンチップ１３側に押圧されることで、ボールペンチップ１３の前端部１３ａからのインキ流出量が増加し、筆記時の筆記濃度が上がり、また、筆記時のかすれを防止することができる。

具体的には、図３に示すように、筆圧の軸方向の成分によってボールペンレフィル５が傾動し、前軸８の押圧部８ｂによって先部材１５（筒状体３）の被押圧部１５ｂ（テーパ面）が軸方向前方に押圧される。
これにより、第１コイルスプリング１６の弾発力に抗して、筒状体３と後部筒状体４とが前方に移動し、後部筒状体４の底部４ａとピストン２０の後端部２０ａが当接していることからピストン２０も第２コイルスプリング１７の弾発力に抗して前方へ移動する。
これと同時に、筆圧の軸方向の成分によって、ボールペンレフィル５が軸筒２に対して軸方向後方に押圧される。そして、第２コイルスプリング１７の弾発力に抗して、ボールペンレフィル５及びボールペンレフィルが装着されたシリンダー１９が軸筒２に対して後方に相対移動される。

すなわち、筆記時にボールペンレフィル５に筆圧が加えられると、筆圧の軸方向に対して直交する成分と軸方向の成分とにより、先ず、ピストン２０が前方に移動し、同時にシリンダー１９が後方に移動することで前後両方向から第２コイルスプリング１７が圧縮される。そして、シリンダー１９の空気孔１９ｃがＯリング２１の位置より相対的に後方へ移動し、シリンダー１９の内側部１９ｄにＯリング２１が摺接していることから加圧空間２２を密閉する。更に、シリンダー１９が後方へ移動すると共にピストン２０が前方に移動すると、加圧空間２２が圧縮され、ボールペンレフィル５内の筆記用インキ組成物１１の後端に配設したインキ追従体１２の後端に圧力が加えられた状態となる。

また、筆圧を解除（非筆記時）すると、第１コイルスプリング１６及び第２コイルスプリング１７の弾発力により、シリンダー１９及びボールペンレフィル５が軸方向前方（元の位置）に押し戻され、ピストン２０は後方に戻される。その際、シリンダー１９の空気孔１９ｃの位置がＯリング２１まで達すると、空気孔１９ｃが開放されて加圧空間２２及びボールペンレフィル５の後部内孔５ｃの密閉を解除し、加圧空間２２は減圧されて大気圧と同圧になり図２の非加圧状態に戻る。尚、本実施例では、筆記時において、筆記具用インキ組成物１１の後端にインキ追従体１２を介して加えた最大圧力は１１００ｈＰａであった。

尚、インキ配合Ａ１は、色材として顔料であるピグメントブラック７、溶剤として水と、顔料分散機能と筆跡定着性能を兼備した水溶性樹脂としてアクリル系樹脂（商品名ＨＰＤ−９６ ジョンソンポリマー株式会社製）を採用し、各成分を所定量正確に秤量し、ボールミルで顔料を均一に分散させた顔料分散体を得た。次いで、ｐＨ調整剤であるトリエタノールアミン、防錆潤滑剤として燐酸エステル界面活性剤である商品名プライサーフＡ−２０８Ｓ（第一工業製薬株式会社製）、筆跡の定着性向上剤としてアルリルエマルジョンである商品名ジョンクリル７００１（ジョンソンポリマー株式会社製）、非浸透面上への濡れ性向上剤として水溶性変性シリコーンオイルである商品名ＫＦ−６１８（信越化学工業株式会社）、防菌剤として１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オンを所定量正確に秤量し、ディスパー撹拌機にて５０℃の攪拌温度で１時間加温撹拌した後、液温が３０℃になるまで徐々に冷却した。更に、その均一混合液体をディスパーで撹拌しながら、２０℃の蒸気圧が４．３ｋＰａであるイソプロピルアルコールを所定量徐々に添加して３０℃の温度で２０分間撹拌することにより筆跡、外観共に黒色の水性ボールペン用インキを得た。尚、商品名ＨＰＤ−９６、ジョンクリル７００１については、それぞれの有効固形分量を勘案してインキ設計した。また、２０℃でのインキ粘度を５ｍＰａ・ｓとした。

また、インキ粘度は、トキメック製 Ｂ８Ｍ型粘度計を用い、ＢＬローターの回転速度１２ｒｐｍにおける粘度を２０℃の環境下で測定した。

本実施例の加圧式筆記具は、便宜上、ボールペンチップ１３の前端部１３ａが常に露出した状態を例示しているが、保管時にはボールペンチップ１３の前端部１３ａが他の保管品と接触しないよう公知のキャップを設けた形態としてもよく、ボールペンチップ１３の前端部１３ａを軸筒２の先端から出没させる形態、例えば、後端ノック式、回転ノック式、サイドスライド式等の形態としてもよく、特に限定されるものではない。また、少なくとも１本のボールペンレフィルが軸筒内に収容される構成であればよく、例えば、複数本のボールペンレフィルが軸筒内に収容される構成であってもよい。

尚、本実施例では、筆圧が掛かった時のみ筆記具用インキ組成物１１に加圧が掛かるように構成してあるため、インキ収容筒１０内の筆記具用インキ組成物１１がボールペンチップ１３の前端部１３ａから漏れ出すことはない。
また、軸筒２を筆記面に対して斜めに把持して筆記しても、筆圧の軸方向に垂直な成分と軸方向の成分とによりボールペンレフィル５内の筆記具用インキ組成物１１を効率よく加圧することができ、単位時間当たりのインキ流出量を増大させ、筆記時の筆記濃度を濃くさせ、筆記時のかすれを防止することができた。
更に、筆圧が掛かった際、筆圧の軸方向に対して直交する成分によりピストン２０が後方から押圧されて加圧空間が加圧されるため、ボールペンレフィル５の後退量が最小限で済む。このため、筆記時にボールペンレフィルが後退することで発生する違和感を減らことができ筆記感が向上した。
更にまた、軸筒２の押圧部と筒状体３（先部材１５）の被押圧部１５ の少なくとも一部とが常に当接するよう構成することで、ボールペンレフィル５に筆圧が掛かった際にボールペンチップ１３の前端部１３ａががたつくことを防止し、筆記動作と略同時にシリンダー１９の加圧室が加圧されるため筆記開始から濃い筆跡での筆記ができるものとなった。
また、本発明は筆記時のみ加圧する方式とすることにより、本来筆記し難い非浸透面への筆記を確実にできるものとなった。

本発明の加圧式筆記具は、インキ色、単式、複式など加圧式筆記具として広く利用可能である。

１…加圧式筆記具、
２…軸筒、
３…筒状体、３ａ…前段部、
４…後部筒状体、４ａ…底部、４ｂ…貫通孔、
５…ボールペンレフィル、５ａ…先段部、５ｂ…内周部、５ｃ…後部内孔、
６…加圧機構、
７…後軸、７ａ…蓋部、７ｂ…前端面、７ｃ…突起部、
８…前軸、８ａ…開口部、８ｂ…押圧部、８ｃ…後端部、
９…先口、９ａ…前端開口部、
１０…インキ収容筒、
１１…筆記具用インキ組成物、
１２…インキ追従体、
１３…ボールペンチップ、１３ａ…前端部、
１４…継手部材、１４ａ…鍔状部、１４ｂ…内段部
１５…先部材、１５ａ…後段部、１５ｂ…被押圧部、１５ｃ…テーパ面、
１６…第１コイルスプリング（第一の弾発部材）、
１７…第２コイルスプリング（第二の弾発部材）、
１８…第３コイルスプリング（第三の弾発部材）、
１９…シリンダー、１９ａ…後端開口部、１９ｂ…内孔、１９ｃ…空気孔、
１９ｄ…内側部、１９ｅ…前部、１９ｆ…後部外周部、１９ｇ…装着部、
１９ｈ…窓部、１９ｉ…内方段部、
２０…ピストン、２０ａ…後端部、２０ｂ…前部、２０ｃ…突起部、２０ｄ…溝部、
２０ｅ…前段部、２０ｆ…鍔部、
２１…Ｏリング、
２２…加圧空間（加圧室）、
２３…隙間部。

Claims (5)

1. 軸筒内に、筆記具用インキ組成物を充填したインキ収容筒と、該インキ収容筒の前方部にボールペンチップと、を具備したボールペンレフィルを収容してなり、
   前記ボールペンチップの前端部が前記軸筒の先端開口部から突出した状態で当該ボールペンチップを後退させることで、前記軸筒内に設けた加圧機構を作動させ、前記筆記具用インキ組成物の後端に圧力を加える加圧式筆記具であって、
   前記ボールペンレフィルは、前方領域が前記軸筒内において撓み変形可能または傾動可能なように後方領域が当該軸筒内に支持されており、
   前記軸筒内に、前記ボールペンレフィルを覆うように配置された筒状体と、前記筒状体の外面に形成された段部と前記軸筒の内面に形成された内段との間に圧縮状態で配置された第一の弾発部材と、前記筒状体の後部に連結され前記加圧機構を内装する後部筒状体と、を備え、
   前記筒状体は外周面に被押圧部を有しており、
   前記軸筒は内周面に押圧部を有しており、
   前記押圧部と前記被押圧部の少なくとも一方は、軸方向前方に向かって次第に大径となるテーパ面であり、
   前記ボールペンレフィルの前方領域が撓み変形または傾動した際には、前記押圧部により前記被押圧部を当該軸筒に対して軸方向前方に相対移動させることで、前記後部筒状体と前記加圧機構とが当接して当該加圧機構を作動させ、前記筆記具用インキ組成物の後端に圧力を加えることを特徴とする加圧式筆記具。
2. 前記加圧機構は、前記ボールペンレフィルの後方に内外を連通する空気孔を有するシリンダーと、前記シリンダーの後方に当該シリンダーに対し前後動可能に配設したピストンと、前記シリンダーの内部に前記ボールペンレフィルの後部内孔と前記ピストンとの間を連通する加圧室と、を備え、
   前記ボールペンレフィルの後部内孔に前記シリンダーにおける縮径された前部、該シリンダーの後端開口部に前記ピストンの前部がそれぞれ装着され、
   前記ピストンが前記シリンダーに対して前方に相対移動することで、前記加圧室が加圧されることを特徴とした請求項１に記載の加圧式筆記具である。
3. 前記シリンダーの内周面に形成された内方段部と前記ピストン外周面に形成された前段部との間に圧縮状態で配置された第ニの弾発部材により当該ピストンに対して当該シリンダーを前方に弾発することで、前記シリンダーにより前記ボールペンレフィルを前方へ押圧したことを特徴とする請求項２に記載の加圧式筆記具。
4. 前記ボールペンレフィルの外周面に形成された先段部と前記筒状体の内周面に形成された前段部との間に圧縮状態で配置された第三の弾発部材により、前記筒状体に対して前記ボールペンレフィルを後方に弾発し、少なくとも非使用時は、第三の弾発部材の弾発力より第二の弾発部材の弾発力を大きく構成したことを特徴とする請求項３に記載の加圧式筆記具。
5. 前記筆記具用インキ組成物の後端に加える圧力は、大気圧を１０００ｈＰａとした場合、１０００ｈＰａより高く、１５００ｈＰａ以下としたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の加圧式筆記具。

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