KR101130901B1

KR101130901B1 - 필기구

Info

Publication number: KR101130901B1
Application number: KR1020097004752A
Authority: KR
Inventors: 히사미 다마노
Original assignee: 미쓰비시 엔피쯔 가부시키가이샤
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2012-03-28
Also published as: EP2062744A1; JP4137963B2; WO2008029747A1; US20100172689A1; KR20090051073A; CN101511604B; JP2008062566A; CN101511604A; TWI417198B; TW200819311A; US7938592B2; EP2062744B1; EP2062744A4

Abstract

저(低)점도 수성 볼펜의 리필은 하우징과, 하우징의 선단에 장착된 펜촉과, 하우징 내에 형성된 잉크 탱크(4)와, 잉크 탱크(4) 내의 잉크를 펜촉으로 유도하는 잉크 유도 부재와, 잉크 탱크와 펜촉 사이의 하우징 내에 형성되어 잉크 탱크와 하우징 외부를 접속하는 공기 통로를 구비한다. 잉크 탱크 내부를 격벽(11)에 의해 길이 방향으로 배열된 복수의 잉크실로 분할하고, 잉크 유도 부재에 의해 이들 잉크실 내의 잉크를 펜촉에 가까운 쪽의 잉크실부터 순차적으로 펜촉으로 유도한다. 격벽(11) 외주면과 잉크 탱크(4) 내주면 사이에 전 둘레에 걸쳐 대략 균일한 클리어런스(clearance)(13)를 마련한다. 클리어런스(13)에 형성되는 환상(環狀)의 잉크 액막으로 잉크를 잉크실 내에 유지하고, 클리어런스(13)를 통하여 잉크실 내에 공기가 유입하도록 한다.

하우징, 펜촉, 잉크 탱크, 잉크 유도 부재, 공기 통로, 격벽, 클리어런스

Description

필기구{WRITING TOOL}

본 발명은 필기구에 관한 것이다.

하우징과, 하우징의 선단에 장착된 펜촉과, 하우징 내에 형성된 잉크 탱크와, 잉크 탱크 내의 잉크를 펜촉으로 유도하는 잉크 유도 부재와, 잉크 탱크와 펜촉 사이의 하우징 내에 형성된 공기 통로로서 일단(一端)이 잉크 탱크의 펜촉측단에 접속되고 또한 다른 쪽 단이 하우징 외부에 접속된 공기 통로를 구비한 필기구가 종래부터 알려져 있다.

이 필기구에서는 소비된 잉크 분만큼 잉크 탱크 내에 공기가 유입된다. 그러나, 이 잉크 탱크 내의 공기가 주위 기압 또는 온도 등의 변화에 의해 팽창하면, 잉크 탱크 내의 잉크가 공기에 의해 잉크 탱크로부터 밀려 나와 펜촉 또는 공기 통로를 통하여 필기구 외부로 유출될 우려가 있다.

따라서, 잉크 탱크 내부를 격벽에 의해 길이 방향으로 배열된 복수의 잉크실로 분할하는 동시에, 격벽의 중심에 형성되는 관통구멍 내를 연장되도록 잉크 유도 부재를 배치하고, 잉크 유도 부재에 의해 이들 잉크실 내의 잉크를 펜촉측의 잉크실부터 순차적으로 펜촉으로 유도하도록 하며, 잉크 유도 부재 외주면과 관통구멍 내주면 사이의 환상(環狀)의 클리어런스(clearance)에 형성되는 잉크 액막으로 잉 크를 잉크실 내에 유지하는 동시에 이 클리어런스를 통하여 잉크실 내에 공기가 유입하도록 한 필기구가 알려져 있다(일본국 특허 제3436728호 공보의 도 1 등 참조). 이와 같이 하면, 대략적으로 말하면, 잉크 탱크 내에 유입한 공기는 잉크로부터 격리되는 동시에, 공기 통로를 통하여 하우징 외부와 연통된다. 따라서, 잉크 탱크 내의 공기가 팽창하더라도, 잉크 탱크 내의 잉크가 공기에 의해서 잉크 탱크 외부로 밀려 나오는 것이 억제된다.

일본국 특허 제3436728호 공보에 기재의 필기구에서는, 잉크 유도 부재는 다수의 섬유를 수속(收束)하여 형성되는 섬유 수속체로 구성되며, 그 양단에서 하우징으로 유지된다. 이 경우, 잉크 유도 부재는 그 자체가 저강도이기 때문에, 잉크 유도 부재 외주면과 관통구멍 내주면 사이에 균일한 클리어런스를 형성하는 것은 현실적으로 매우 곤란하다. 따라서, 실제로는 잉크 유도 부재 외주면과 관통구멍 내주면 사이에 형성되는 클리어런스는 둘레 방향으로 불균일해진다. 즉, 클리어런스가 큰 부분도 있는가하면 작은 부분도 있다. 그러나, 자세한 것은 후술하겠지만, 클리어런스가 큰 부분에서는 잉크 액막의 잉크 유지력이 작아지며, 따라서 잉크를 잉크실 내에 확실하게 유지할 수 없을 우려가 있다.

이 경우, 격벽 외주면에 노치를 마련하고, 이 노치에 형성되는 잉크 액막으로 잉크를 잉크실 내에 유지하는 동시에 이 노치를 통하여 잉크실 내에 공기가 유입하도록 하면, 이 문제점을 해결할 수 있는 것으로 고려된다(일본국 특허 제 3436728호 공보의 도 19부터 도 21까지 및 일본국 특개 소62-220400호 공보의 도 1 참조).

그러나, 격벽 외주면에 노치를 마련했을 경우에는, 필기구가 연직선에 대해 기울어져 있는 상태에서, 필기구의 길이 축선에 대한 노치, 즉 잉크 액막의 위치가 그때마다 변화하게 된다. 즉, 잉크 액막이 필기구 길이 축선보다 위쪽에 위치하는 경우가 있는가하면 아래쪽에 위치하는 경우도 있다.

그러나, 잉크 액막을 통과하여 잉크실 내에 유입하는 공기의 거동은 필기구 길이 축선에 대한 잉크 액막의 위치에 따라 변화할 수 있다. 즉, 잉크 액막이 필기구 길이 축선보다 위쪽에 위치하는 경우와 아래쪽에 위치하는 경우에, 잉크실 내에 유입하는 공기의 거동이 다를 우려가 있는 것이다. 이는, 잉크 탱크 내에 있어서의 공기의 거동이 불안정함을 의미하고 있다.

또한, 일본국 특개 소62-220400호 공보의 필기구에서는 격벽 외주면과 잉크 탱크 내주면 사이에 환상의 클리어런스(33)가 형성되어 있으나, 노치(36)가 형성되어 있기 때문에 환상의 잉크 액막은 형성되지 않는다.

따라서 본 발명의 목적은 잉크 탱크 내에 있어서의 공기의 거동을 안정화 시킬 수 있는 필기구를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의하면, 하우징과, 하우징의 선단에 장착된 펜촉과, 하우징 내에 형성된 잉크 탱크와, 잉크 탱크 내의 잉크를 펜촉으로 유도하는 잉크 유도 부재와, 잉크 탱크와 펜촉 사이의 하우징 내에 형성된 공기 통로로서 일단이 잉크 탱크의 펜촉측단에 접속되고 또한 다른 쪽 단이 하우징 외부에 접속된 공기 통로를 구비하고, 잉크 탱크 내부를 격벽에 의해 길이 방향으로 배열된 복수의 잉크실로 분할하는 동시에, 잉크 유도 부재에 의해 이들 잉크실 내의 잉크를 펜촉에 가까운 쪽의 잉크실부터 순차적으로 펜촉으로 유도하도록 하며, 격벽 외주면과 잉크 탱크 내주면 사이에 전 둘레에 걸쳐 대략 균일한 클리어런스를 마련하고, 이 클리어런스에 형성되는 환상의 잉크 액막으로 잉크를 잉크실 내에 유지하는 동시에 이 클리어런스를 통하여 잉크실 내로 공기가 유입하도록 한 필기구가 제공된다.

도 1은 리필의 종단면도, 도 2는 삽착(揷着) 부재의 평면도, 도 3은 도 1의 III부의 확대도, 도 4는 도 1의 선IV-IV을 따라서 본 횡단면도, 도 5는 도 1의 선V-V를 따라서 본 횡단면도, 도 6A 및 6B는 잉크실의 작용을 설명하기 위한 잉크실의 확대 단면도, 도 7은 컬렉터의 후단의 평면도, 도 8은 도 1의 VIII부의 확대도, 도 9는 조임 통로 형성 부재의 평면도, 도 10A 및 10B는 펜촉의 선단의 부분 확대 단면도, 도 11은 잉크 유도심의 종단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 리필, 2: 하우징, 3: 펜촉, 4: 잉크 탱크, 5: 잉크 유도 부재, 6: 공기 통로, 7: 컬렉터, 8: 삽착 부재, 11: 격벽, 12: 잉크실, 13: 클리어런스, 14: 유도 부재 수용 구멍, 15: 잉크 유도로, 16: 지지 돌기, 23: 클리어런스, 31:펜촉 홀더, 32: 펜촉 부재, 33: 관통 구멍, 34: 필기 볼, 35: 잉크 유도심, 36: 인장 스프링, 37: 내연부, 38: 내측 경질층, 39: 외측 경질층

발명을 실시하기 위한 바람직한 형태

도 1은 본 발명을 볼펜의 리필에 적용한 경우를 나타내고 있다.

도 1을 참조하면, 1은 볼펜 본체(도시하지 않음)에 수용되어 사용되는 리필, 2는 하우징, 3은 하우징(2)의 선단에 장착된 펜촉, 4는 하우징(2) 내에 형성되어 액체 잉크로 채워지는 잉크 탱크, 5는 잉크 탱크(4) 내의 잉크를 펜촉(3)으로 유도하는 잉크 유도 부재, 6은 잉크 탱크(4)와 펜촉(3) 사이의 하우징(2) 내에 형성되어 잉크 탱크(4) 내부와 하우징(2) 외부를 서로 연통하는 공기 통로, 7은 공기 통로(6) 내에 배치된 컬렉터(collector)를 각각 나타낸다. 잉크 유도 부재(5)는 예를 들어 합성 섬유를 묶음으로써 형성된 길이 방향으로 연속하는 기공(氣孔)을 가지는 다공질 섬유체로 구성된다. 여기서, 본 발명에 의한 실시예에서는 잉크는 저점도, 즉 점도가 예를 들어 10 파스칼초 이하인 수성 잉크로 구성된다.

우선 잉크 탱크(4)에 대하여 설명한다.

잉크 탱크(4) 내에는 도 2에 나타난 삽착(揷着) 부재(8)가 삽입 장착(삽착)된다. 삽착 부재(8)는 예를 들어 합성수지로 형성되며, 도 2에 나타난 바와 같이 원주상(圓柱狀) 부분(9)과, 한 쌍의 단벽(端壁)(10)과, 이들 단벽(10) 사이에 있어서 길이 방향으로 이간하여 배치된 적어도 하나, 예를 들어 복수의 격벽(11)을 구비한다. 이 삽착 부재(8)가 잉크 탱크(4) 내에 삽입 장착되면, 도 1 및 도 3에 나타난 바와 같이, 서로 인접한 한 쌍의 격벽(11) 또는 격벽(11) 및 단벽(10)과, 원주상 부분(9)의 외주면과, 하우징(2)의 내주면에 의해 잉크 탱크(4) 내에 환상의 잉크실(12)이 획정(劃定)된다. 즉, 격벽(11)에 의해서 잉크 탱크(4) 내부가 길이 방향으로 배열된 복수의 잉크실(12)로 분할된다.

도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 격벽(11)의 외주면과 하우징(2) 내지 잉크 탱크(4)의 내주면 사이에는 환상의 클리어런스(13)가 마련된다. 이 경우, 격벽(11)의 외주면 및 잉크 탱크(4)의 내주면에는 노치 및 돌기가 마련되어 있지 않으며, 따라서 클리어런스(l3)는 격벽(11)의 전 둘레에 걸쳐 대략 균일해져 있다.

또한 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 원주상 부분(9)을 관통하여 유도 부재 수용구멍(14)이 늘어나 있으며, 이 유도 부재 수용구멍(14) 내에 잉크 유도 부재(5)가 수용된다. 또, 원주상 부분(9)에는 잉크실(12)과 유도 부재 수용구멍(14) 내부를 서로 연통하는 잉크 유도로(15)가 형성되어 있으며, 이들 잉크 유도로(15)를 통하여 잉크실(12) 내의 잉크가 잉크 유도 부재(5)에 도달하게 되어 있다. 또한, 본 발명에 의한 실시예에서는 잉크 유도로(15)가 얼마 안 되는 폭의 슬릿으로 구성되지만, 다른 형상이어도 된다.

또, 도 1, 도 2 및 도 5에 나타난 바와 같이, 삽착 부재(8)의 길이 방향 중간 위치, 즉 한 쌍의 단벽(10) 사이에는 반경 방향 바깥쪽을 향하여 돌출하는 지지 돌기(16)가 형성된다. 이들 지지 돌기(16)는 삽착 부재(8)가 잉크 탱크(4) 내에 삽입 장착되었을 때에 잉크 탱크(4)의 내주면에 맞닿아 삽착 부재(8)를 지지한다. 이와 같이 하면, 삽착 부재(8)에 휘어짐이 있더라도 클리어런스(13)를 대략 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 도 5에 나타난 바와 같이, 지지 돌기(16)끼리의 사이에는 연통로(17)가 형성되어 있으며, 이들 연통로(17)를 통하여 잉크가 유통 가능하게 되어 있다. 또한, 본 발명에 의한 실시예에서는 지지 돌기(16)가 2개소에 마련되어 있으나, 적어도 하나면 충분하다.

특히, 도 3에 나타난 바와 같이, 펜촉(3)측의 단벽(10)의 외주면과 하우징(2) 내주면 사이에는 클리어런스(18)가 형성되며, 또 이 단벽(10)의 외주면에는 노치(19)가 형성된다. 따라서, 이들 클리어런스(18) 및 노치(19)를 통하여 공기 통로(6)가 잉크 탱크(4) 내부에 접속된다.

도 6A는 리필(1)의 미사용시에 있어서의 잉크실(12)을 나타내고 있다. 본 발명에 의한 실시예에서는, 공기 통로(6)에 인접한 잉크실(12a)에는 잉크가 채워져 있지 않으며, 따라서 잉크실(12a)은 공기로 채워져 있다. 이에 비해, 잉크실(12a)보다 위쪽 내지 후단측의 잉크실(12b, 12c) 등은 잉크로 채워져 있다.

이 경우, 잉크실(12a)과 잉크실(12b) 사이의 격벽(11a) 주위에 형성되는 클리어런스(13a)에는, 모관력(毛官力)에 의해서 환상의 잉크 액막 내지 메니스커스(meniscus)(Fa)가 형성되며, 그에 따라 잉크가 잉크실(12b) 내에 유지된다.

펜촉(3)으로부터 잉크가 소비되면, 펜촉(3)에 가까운 잉크실(12b) 내의 잉크가 잉크 유도 부재(5)에 유도되어 잉크실(12b) 내의 잉크량이 점차 감소한다. 이 경우, 잉크실(12b)로부터 유출한 잉크 분만큼 공기가 잉크 액막(Fa)를 통과하여 잉크실(12b) 내로 유입한다. 이 경우, 잉크 액막(Fa)은 격벽(11a)의 전 둘레에 걸쳐 대략 균일하기 때문에 리필(1)의 위치에 관계없이 일정한 공기의 거동을 얻을 수 있다.

잉크실(12b) 내의 잉크가 거의 모두 소비되었을 때에는, 도 6B에 나타난 바와 같이 격벽(11b) 주위의 클리어런스(13b)에 형성되는 환상의 잉크 액막(Fb)에 의해서 잉크가 잉크실(12c) 내에 유지되며, 잉크 액막(Fb)을 통과하여 잉크실(12c) 내로 공기가 유입하게 된다. 이 때 잉크실(12b) 내는 공기로 채워져 있다.

이와 같이, 잉크가 소비됨에 따라서 펜촉(3)에 가까운 쪽의 잉크실(12)부터 순차적으로 잉크가 잉크 유도 부재(5)로 유도되어 소비된다. 그 결과, 펜촉(3)에 가까운 쪽의 잉크실(12)부터 순차적으로 공기로 채워지게 되고, 잉크 액막은 후단측으로 순차적으로 이동한다.

모두(冒頭)에서 기술한 바와 같이, 주위 기압 또는 온도 등이 변화하면 잉크실(12) 내의 공기가 팽창 또는 수축한다. 공기가 팽창할 경우, 공기는 격벽(11) 주위의 클리어런스(13) 및 단벽(10) 주위의 클리어런스(18) 및 노치(19)를 통하여 공기 통로(6) 내로 유출되며, 이때 잉크를 공기 통로(6) 내로 밀어 내는 일이 거의 없다. 또, 공기가 수축할 경우도 클리어런스(13) 등을 통하여 공기 통로(6)로부터 잉크실(12) 내에 공기가 유입하여 잉크실(12) 내의 잉크에 영향을 미치지 않는다.

또한, 클리어런스(13)에 있어서의 잉크 유지력 즉 잉크 액막의 강도가 지나치게 강하면, 잉크실(12) 내로 공기가 유입하기 어려워져서 펜촉(3)으로부터 잉크가 나오기 어려워진다. 한편, 잉크 액막의 강도가 너무 약하면, 잉크 헤드에 의해서 잉크를 잉크실(12) 내에 유지하는 것이 곤란해진다. 따라서, 잉크 액막의 강도를 적절히 조절할 필요가 있다. 이 경우, 예를 들어 클리어런스(13)의 크기나 격벽(11)의 두께를 조절함으로써 잉크 액막의 강도를 조절할 수 있다. 클리어런스(13)의 크기 및 격벽(11)의 두께의 최적치는 잉크의 점성이나 격벽(11) 및 하우징(2)에 대한 젖음성(wettability)에 의존하며, 한 마디로 어느 정도인지는 말할 수 없다. 그러나, 클리어런스(13)를 예를 들어 수십에서 수백 마이크로미터로, 격 벽(11)의 두께를 예를 들어 수백에서 수천 마이크로미터로 설정할 수 있다. 또한, 격벽(11)끼리의 사이의 간격은 이들 격벽(11) 사이에 모관력이 거의 작용하지 않도록 설정되어 있다.

다음에, 컬렉터(7) 및 공기 통로(6)에 대하여 설명한다.

컬렉터(7)는 잉크 유도 부재(5)로부터 공기 통로(6) 내에 유출한 잉크를 유지하는 동시에 유지한 잉크를 잉크 유도 부재(5)로 되돌리며, 그에 의해 잉크가 공기 통로(6)를 통하여 하우징(2) 외부로 유출되는 것을 저지하기 위한 것이다. 다시 도 3을 참조하면, 컬렉터(7)는 길이 방향으로 배열된 복수의 환상 홈(20)과, 환상 홈(20)을 가로질러서 길이 방향으로 연장되는 슬릿(21)과, 컬렉터(7)를 관통하는 관통구멍(22)을 가지며, 이 관통구멍(22) 내를 잉크 유도 부재(5)가 연장되어 있다. 또, 컬렉터(7)가 하우징(2) 내에 장착되면 컬렉터(7)의 외주면과 하우징(2)의 내주면 사이에 환상의 클리어런스(23)가 형성된다. 도 3에 나타난 바와 같이, 컬렉터(7)의 잉크 탱크측 부분(7i)에서는 클리어런스(23)는 크게 설정되며, 그 이외의 펜촉측 부분(7t)에서는 클리어런스(23)는 작게 설정된다. 또한, 본 발명에 의한 실시예에서는, 컬렉터(7)가 삽착 부재(8)의 단벽(10) 내지 잉크 탱크(4)로부터 길이 방향으로 이간하여 배치되어 있으며, 삽착 부재(8)와 컬렉터(7) 사이의 공기 통로(6)를 이하에서는 잉크 유출실(24)이라 칭하기로 한다.

또, 도 7에 나타난 바와 같이, 잉크 유출실(24)에 대면한 컬렉터(7)의 후단(7a)에는 볼록부(凸部)(7b)와, 슬릿(21)과 반대측에 형성된 오목부(凹部)(7c)가 형성된다. 이와 같이 볼록부(7b) 및 오목부(7c)를 형성하면 각부(角部)(7d)가 형 성된다. 이와 같은 각부(7d)에는 모관력이 발생하므로, 컬렉터(7)의 후단(7a)에 도달한 잉크는 각부(7d)를 따라서 흐르게 된다.

또한, 도 1 및 도 8을 참조하면, 하우징(2)의 선단에는 장착구(25)가 장착되어 있으며, 컬렉터(7)의 선단이 이 장착구(25)에 유지된다. 장착구(25)에 인접한 하우징(2) 내에는, 도 9에 나타난 바와 같은 조임 통로 형성 부재(26)가 배치된다. 이 조임 통로 형성 부재(26)의 외주면에는 지그재그 모양으로 연장되는 홈(27)이 형성되어 있으며, 조임 통로 형성 부재(26)가 하우징(2) 내에 장착되면, 홈(27)과 하우징(2)의 내주면에 의해 공기를 위한 조임 통로(28)가 형성된다. 한편, 장착구(25)의 외주면과 하우징(2)의 내주면 사이에는 아주 작은 간극(틈)(29)이 형성되어 있다. 따라서, 공기 통로(6)는 조임 통로(28) 및 간극(29)을 통하여 하우징(2) 외부에 접속된다. 또한, 장착구(25) 내를 관통하는 관통구멍(30) 내를 잉크 유도 부재(5)가 연장되어 있다.

그런데, 어떠한 이유로 잉크로 채워진 잉크실(12)의 내압이 상승하면, 잉크 유도 부재(5)로부터 잉크 유출실(24) 내로 잉크가 유출된다. 이 경우, 잉크는 컬렉터 후단(7a)의 각부(7d)를 따라서 진행한 후, 슬릿(21)에 도달하며, 그 다음에 환상 홈(20) 내 또는 클리어런스(23) 내에 모관력으로 유지된다. 그 결과, 잉크가 하우징(2) 외부로 유출되는 것이 저지된다. 한편, 펜촉(3)에서 잉크가 소비되거나 또는 잉크로 채워진 잉크실(12) 내압이 저하하면, 환상 홈(20) 내 또는 클리어런스(23) 내에 유지되고 있던 잉크가 슬릿(21) 및 각부(7d)를 통하여 잉크 유도 부재(5)로 되돌아온다. 따라서, 컬렉터(7) 내가 잉크로 포화되는 것이 저지된다.

이와 같이 컬렉터(7)에 잉크 유지력이 발생한다. 그러나, 컬렉터(7)의 잉크 유지력이 잉크 탱크(4)의 격벽(11) 주위의 클리어런스(13)의 잉크 유지력보다 크면, 잉크실(12) 내의 잉크가 잉크 유도 부재(5) 및 잉크 유출실(24)을 통하여 컬렉터(7)에 도달하여 컬렉터(7)가 포화될 우려가 있다. 따라서, 본 발명에 의한 실시예에서는, 컬렉터(7)의 잉크 유지력을 클리어런스(13)의 잉크 유지력보다 작아지도록 설정하고 있다. 구체적으로는, 컬렉터(7)의 펜촉측 부분(7t) 주위의 클리어런스(23)에 발생하는 잉크 유지력이 컬렉터(7)에 발생하는 잉크 유지력 중 최대라고 생각되기 때문에, 펜촉측 부분(7t) 주위의 클리어런스(23)를 격벽(11) 주위의 클리어런스(13)보다 크게 설정하고 있다. 즉, 일반화해서 말하면, 컬렉터(7) 주위에 형성되는 최소의 클리어런스(23)를 격벽(11) 주위의 클리어런스(13)보다 크게 설정하고 있다는 것이 된다.

한편, 상술한 바와 같이, 컬렉터(7)의 잉크 탱크측 부분(7i) 주위의 클리어런스(23)는 펜촉측 부분(7t) 주위의 클리어런스(23)보다 크게 설정되어 있다. 이와 같이 하고 있는 것은 다음의 이유에서이다. 즉, 잉크 탱크(4) 내의 공기가 팽창했을 경우에 잉크 탱크(4) 내의 공기는 단벽(10) 주위의 클리어런스(18) 및 노치(19)를 통하여 잉크 유출실(24) 내로 유출된다. 이때, 잉크 탱크측 부분(7i) 주위의 클리어런스(23)의 잉크 유지력이 강하고, 클리어런스(23)에 강한 잉크 액막이 형성되어 있으면, 잉크 유출실(24)로부터 클리어런스(23)로의 공기 흐름이 이 강한 잉크 액막에 의해서 방해받기 때문에, 잉크 탱크(4) 내의 공기가 잉크 유출실(24) 내로 유출되기 어려워져서 잉크 탱크(4) 내압이 상승할 우려가 있다. 따라서, 본 발명에 의한 실시예에서는, 잉크 탱크측 부분(7i) 주위의 클리어런스(23)를 크게 설정하여 이 위치에 있어서의 잉크 유지력을 작게 설정하고 있다. 그 결과, 잉크 탱크측 부분(7i) 주위의 클리어런스(23)에 잉크 액막이 형성되기 어려워지고, 또는 약한 잉크 액막이 형성되게 된다.

여기서, 컬렉터(7)에는 상술한 바와 같이, 클리어런스(23)에 있어서 뿐만 아니라, 환상 홈(20)에 있어서도 잉크 유지력이 발생할 수 있다. 그러나, 여기서 문제가 되는 것은 클리어런스(23)의 잉크 유지력이며, 환상 홈(20)의 잉크 유지력이 아니다. 클리어런스(23) 내의 양호한 공기 흐름을 얻는 것이 목적이기 때문이다. 환상 홈(20)의 잉크 유지력의 설정 방법에는 여러 가지의 것을 생각할 수 있으나, 예를 들어 잉크 탱크(4)에 가까운 쪽의 컬렉터(7) 부분에 있어서의 환상 홈(20)의 잉크 유지력을, 잉크 탱크(4)로부터 먼 쪽의 컬렉터(7) 부분에 있어서의 환상 홈(20)의 잉크 유지력보다 크게 설정할 수 있다.

또한, 클리어런스(23)를 크게 하면, 환상 홈(20)의 용적이 작아져서, 컬렉터(7)가 유지 가능한 잉크량이 적어지게 된다. 그러나, 본 발명에 의한 실시예에서는, 잉크 탱크(4)로부터 공기 통로(6) 내로 유출되는 잉크는 아주 적으며, 따라서 컬렉터(7)의 유지 가능한 잉크량이 감소하더라도 문제가 되지 않는다. 경우에 따라서는 컬렉터(7)를 생략할 수도 있다.

다음에, 펜촉(3)에 대하여 설명한다.

도 8을 참조하면, 펜촉(3)은 장착구(25)에 장착된 펜촉 홀더(31)와, 펜촉 홀더(31)에 장착된 펜촉 부재(32)를 구비한다. 펜촉 홀더(31)는 예를 들어 합성수지 로 형성되며, 펜촉 부재(32)는 예를 들어 금속으로 형성된다. 이들 펜촉 홀더(31) 및 펜촉 부재(32)에는 이들 펜촉 홀더(31) 및 펜촉 부재(32)를 관통하는 관통구멍(33)이 형성된다. 이 관통구멍(33)의 선단 개구에 있어서의 펜촉 부재(32)에 필기 볼(34)이 회전 가능하게 그리고 길이 방향으로 이동 가능하게 유지된다. 또, 관통구멍(33) 내에 잉크 유도심(35)이 길이 방향으로 이동 가능하게 수용되고, 잉크 유도심(35)의 선단은 필기 볼(34)에 맞닿으며, 후단은 잉크 유도 부재(5)의 선단에 형성된 오목한 홈 내에 유지된다. 이와 같이 해서, 잉크 유도 부재(5)로부터의 잉크가 잉크 유도심(35)을 통하여 필기 볼(34)로 유도된다. 또한, 잉크가 유도되는 한, 잉크 유도 부재(5)의 선단과 잉크 유도심(35)의 후단이 맞닿지 않아도 된다.

또, 잉크 유도심(35)과 펜촉 홀더(31) 사이에는 인장 스프링(36)이 배치되며, 이 인장 스프링(36)에 의해서 잉크 유도심(35)이 필기 볼(34)을 향하여 가압된다. 그 결과, 도 10A에 나타난 바와 같이, 인장 스프링(36)의 가압력에 의해 필기 볼(34)이 펜촉 부재(32)에 형성된 내연부(37)에 밀착되어 씰(seal)이 형성된다.

이와 같이 하면, 예를 들어 비필기시에 잉크 탱크(4) 내의 공기의 팽창에 의해서 잉크가 필기 볼(34) 주위로부터 외부로 유출되는 것을 저지할 수 있다. 또, 비필기시에 필기 볼(34) 주위로부터 잉크가 증발하거나, 필기 볼(34) 주위로부터 공기가 역류하거나 하는 것을 저지할 수도 있다. 종래에는, 예를 들어 캡에 형성된 오목한 홈 내에 펜촉(3)의 선단을 끼워 넣음으로써 비필기시에 필기 볼 주위로부터 잉크가 외부로 유출되는 것을 저지하도록 하고 있었다. 그러나, 본 발명에 의한 실시예에서는, 이와 같은 캡을 필요로 하지 않으며, 따라서 리필(1)을 노크(knock)식의 볼펜에 적용할 수 있다.

이에 대해, 도 10B에 나타난 바와 같이, 예를 들어 필기시에 필기 볼(34)이 인장 스프링(36)의 가압력에 저항하여 내연부(37)로부터 이탈되면, 필기 볼(34) 주위로부터 잉크가 외부로 유출할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의한 실시예에서는, 도 11에 나타난 바와 같이, 잉크 유도심(35)은 내측 경질층(38) 및 외측 유도층(39)으로 이루어진 2층 구조로 되어 있다. 내측 경질층(38)은 외측 유도층(39)보다 경질로 형성되며, 그 선단이 필기 볼(34)에 맞닿는다. 이 경우, 내측 경질층(38)은 예를 들어 압출 성형된 합성수지인 모노필라멘트(monofilament)로 구성된다. 한편, 외측 유도층(39)은 합성 섬유를 묶음으로써 형성된 길이 방향으로 연속하는 기공을 가지는 다공질 섬유체로 구성된다.

즉, 잉크 유도심(35)을 다공질 섬유체만으로 구성하면, 잉크 유도심(35)의 강도가 저하되며, 필기 볼(34)이 볼 씰(36)에 반복해서 압압(押壓)되면 잉크 유도심(35)이 변형되거나 마모되거나 할 우려가 있다. 한편, 잉크 유도심(35)을 합성수지인 모노필라멘트만으로 구성하면, 잉크를 필기 볼(34)에 확실하게 유도하는 것이 곤란해진다. 따라서, 본 발명에 의한 실시예에서는 잉크 유도심을 2층 구조로 하여, 잉크 유도심(35)의 내구성을 확보하면서, 잉크를 필기 볼(34)로 확실하게 유도할 수 있도록 하고 있다. 또한, 잉크 유도심(35)은 1층 또는 3층 이상이어도 된다.

아울러, 필기 볼(34)에 맞닿는 잉크 유도심(35)의 선단, 즉 내측 경질층(38)의 선단면은 평탄하게 되어 있다. 이와 같이 하면, 내측 경질층(38)이 필기 볼(34)의 대략 중앙에 맞닿음에 따라 필기 볼(34)을 대략 균일하게 가압 할 수 있다.

또, 도 10A 및 10B에 나타난 바와 같이, 펜촉 부재(32)의 내주면에는, 잉크 유도심(35)의 외주면에 형성되는 단부(40)와 상보(相補)적인 형상의 단부(41)가 형성된다. 잉크 유도심(35)은 관통구멍(33) 내를 이동 가능하게 되어 있기 때문에, 예를 들어 펜촉 부재(32)에 과도한 충격이 작용하면 잉크 유도심(35)이 과도하게 진동하며, 그 결과 잉크 유도심(35) 주위의 잉크 내에 기포가 발생할 우려가 있다. 이와 같이 기포가 발생하면 잉크가 양호하게 유출할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명에 의한 실시예에서는, 잉크 유도심(35)의 단부(40)와 상보적인 단부(41)를 펜촉 부재(32)에 형성하고, 이들 잉크 유도심(35)의 외주면과 펜촉 부재(32)의 내주면 사이의 클리어런스가 작아지도록 하고 있다. 이 클리어런스가 작아지면 기포가 발생하기 어려워지기 때문이다.

지금까지는 본 발명을 볼펜의 리필에 적용한 경우를 설명하고 있다. 그러나, 본 발명을 볼펜 자체, 만년필, 형광펜 등에 적용할 수도 있다. 본 발명을 볼펜 자체에 적용하는 경우에는, 상술한 리필(1)의 하우징(2)이 볼펜 본체의 하우징을 구성하게 된다.

Claims

하우징과,

하우징의 선단에 장착된 펜촉과,

하우징 내에 형성된 잉크 탱크와,

잉크 탱크 내의 잉크를 펜촉으로 유도하는 잉크 유도 부재와,

잉크 탱크와 펜촉 사이의 하우징 내에 형성된 공기 통로으로 일단(一端)이 잉크 탱크의 펜촉측단에 접속되고 또한 다른 쪽 단이 하우징 외부에 접속된 공기 통로를 구비하며,

잉크 탱크 내부를 격벽에 의해 길이 방향으로 배열된 복수의 잉크실로 분할하는 동시에, 잉크 유도 부재에 의해 이들 잉크실 내의 잉크를 펜촉에 가까운 쪽의 잉크실부터 순차적으로 펜촉으로 유도하도록 하고,

격벽 외주면과 잉크 탱크 내주면 사이에 전 둘레에 걸쳐 균일한 클리어런스(clearance)를 마련하며,

이 클리어런스에 형성되는 환상(環狀)의 잉크 액막으로 잉크를 잉크실 내에 유지하는 동시에 이 클리어런스를 통하여 잉크실 내로 공기가 유입하도록 한 필기구.
청구항 1에 있어서,

격벽을 삽착(揷着) 부재에 형성하는 동시에, 이 삽착 부재를 잉크 탱크 내에 삽입 장착함으로써 잉크 탱크 내에 잉크실을 획정(劃定)하며, 이 삽착 부재의 길이 방향 중간 위치에 잉크 탱크 내주면에 맞닿아 이 삽착 부재를 지지하는 지지 돌기를 마련한 필기구.
청구항 2에 있어서,

격벽을 관통하여 길이 방향으로 연장되는 유도 부재 수용구멍을 삽착 부재에 형성하는 동시에 이 유도 부재 수용구멍 내에 잉크 유도 부재를 수용하며, 이 유도 부재 수용구멍의 벽면에 잉크 유도로를 마련하여 잉크실 내의 잉크가 이 잉크 유도로를 통하여 잉크 유도 부재에 도달하도록 한 필기구.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

공기 통로 내에 컬렉터를 배치하고, 공기 통로 내에 위치하는 잉크 유도 부재로부터 공기 통로 내에 유출된 잉크를 이 컬렉터에 의해 유지하는 동시에 이 유지한 잉크를 이 컬렉터로부터 잉크 유도 부재에 되돌리도록 한 필기구.
청구항 4에 있어서,

컬렉터의 잉크 유지력을 격벽 외주면과 잉크 탱크 내주면 사이에 형성되는 클리어런스의 잉크 유지력보다 작아지도록 설정한 필기구.
청구항 5에 있어서,

컬렉터 외주면과 하우징 내주면 사이에 형성되는 최소의 클리어런스를, 격벽 외주면과 잉크 탱크 내주면 사이에 형성되는 클리어런스보다 크게 설정한 필기구.
청구항 4에 있어서,

컬렉터의 잉크 탱크측 부분에 있어서 컬렉터 외주면과 하우징 내주면 사이에 형성되는 클리어런스에 있어서의 잉크 유지력을, 컬렉터의 다른 부분에 있어서 컬렉터 외주면과 하우징 내주면 사이에 형성되는 클리어런스에 있어서의 잉크 유지력보다 작게 설정한 필기구.
청구항 7에 있어서,

컬렉터의 잉크 탱크측 부분에 있어서 컬렉터 외주면과 하우징 내주면 사이에 형성되는 클리어런스를, 컬렉터의 다른 부분에 있어서 컬렉터 외주면과 하우징 내주면 사이에 형성되는 클리어런스보다 크게 설정한 필기구.
청구항 1에 있어서,

펜촉이 펜촉 부재에 유지된 필기 볼과, 펜촉 부재 내에 수용되어 잉크를 잉크 유도 부재로부터 이 필기 볼에 유도하는 잉크 유도심으로 선단이 이 필기 볼에 맞닿는 잉크 유도심과, 이 잉크 유도심을 필기 볼을 향하여 가압(付勢)하는 가압 수단을 구비하고, 이 가압 수단의 가압력에 의해 잉크 유도심이 필기 볼을 펜촉 부재의 내연부에 밀착시켜 씰이 형성되도록 하며, 필기 볼이 내연부로부터 이탈되면 필기 볼 주위로부터 잉크를 유출할 수 있도록 한 필기구.
청구항 9에 있어서,

잉크 유도심을 선단이 필기 볼에 맞닿는 내측 경질층과 잉크를 유도하는 외측 잉크 유도층으로 구성한 필기구.
청구항 10에 있어서,

잉크 유도심의 외주면에 형성되는 단부에 대응되는 형상을 가지는 단부를 펜촉 부재 내주면에 형성한 필기구.
청구항 1에 있어서,

잉크를 점도가 10 파스칼초 이하의 수성 잉크로 구성한 필기구.