(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-29
(45)【発行日】2022-08-08
(54)【発明の名称】加圧式液体吐出具
(51)【国際特許分類】
B43K 7/035 20060101AFI20220801BHJP
B43K 24/08 20060101ALI20220801BHJP
【ＦＩ】
B43K7/035
B43K24/08
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2018124737
(22)【出願日】2018-06-29
(65)【公開番号】P2020001331
(43)【公開日】2020-01-09
【審査請求日】2021-04-08
(73)【特許権者】
【識別番号】303022891
【氏名又は名称】株式会社パイロットコーポレーション
(72)【発明者】
【氏名】梶原 巧
【審査官】稲荷 宗良
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－２８０１１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１３０６７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１７９９２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ４３Ｋ ７／０３５
Ｂ４３Ｋ ２４／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
先端チップから吐出具本体の内部に収容した液体を吐出させる加圧式液体吐出具であって、前記吐出具本体の内方に、前記液体を収容する液体収容管を配設し、
前記液体収容管の外方に、気体収容管を配設し、
前記気体収容管の前方に、先口を着脱可能に装着し、
前記液体収容管の前方に、鍔部を設け、
前記先口と、前記液体収容管とが、前記鍔部を挟持して前記気体収容管の前方を密封し、
前記液体収容管の前方に、前記先端チップを配し、
前記液体収容管の外方に、該液体収容管に収容された液体の後方に位置した後方空間と連通する気体収容部を設け、
前記気体収容管の内方に、前記液体収容管を前後動不能に収容し、
前記吐出具本体の内方に、前記気体収容管及び液体収容管を前後動可能に収容し、
前記気体収容管の後方に、当該気体収容管を押動して前記先端チップを前記吐出具本体の前端開口より突出させた状態で維持する押動体を設け、
前記液体収容管の後方、且つ、前記押動体の内方に、前記液体収容管内の空気と、前記気体収容部内の空気と、を同時に圧縮した状態で維持する加圧機構を設け、前記押動体の押動により前記加圧機構を作動させることを特徴とした加圧式液体吐出具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は加圧式液体吐出具に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ボールペンやマーカー等の筆記具やペン型の修正液や液体糊等の塗布具のように、本体の前方に設けた先端孔から液体を流出させるものは広く知られており、加圧により液体の流出量を増加できる構造も知られている。
例えば筆記具では、特許文献１（特開２０００－３３５１７３号公報）のように、インキを収容したレフィールの後方に加圧機構を設けて、ノック体の押圧操作に連動させてインキタンク内を加圧する構造を用いて、ペン先からのインキの流出量を多くして、筆跡を太くあるいは濃くするボールペンが考えられている。
例えば筆記具では、特許文献１（特開２０００－３３５１７３号公報）のように、インキを収容したレフィールの後方に加圧機構を設けて、ノック体の押圧操作に連動させてインキタンク内を加圧する構造を用いて、ペン先からのインキの流出量を多くして、筆跡を太くあるいは濃くするボールペンが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０００－３３５１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、前記特許文献１のボールペンは、インキを収容してあるレフィル（液体収容管）の後方空間の空気に対してのみ、加圧機構による加圧が行える構造であることから、レフィル内のインキ（液体）が未使用で当該レフィルの後方空間の空気量が少ない時の圧縮力に比べて、インキが減って当該レフィルの後方空間の空気が多くなった時の圧縮力は小さくなるため、結果、レフィルの後方空間の空気が圧縮され易いボールペンの使用開始時にはインキが多く吐出され、インキが消費されレフィルの後方空間の空気が圧縮され難くなった時にはインキの吐出が減少することになり、インキの残量に当該インキの吐出量が影響を受け易い構造である。
【0005】
本発明の目的は、加圧力が液体収容管内の液体の残量変化による影響を受け難い構造の加圧式液体吐出具を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、
「１．先端チップから吐出具本体の内部に収容した液体を吐出させる加圧式液体吐出具であって、
前記吐出具本体の内方に、前記液体を収容する液体収容管を配設し、
前記液体収容管の外方に、気体収容管を配設し、
前記気体収容管の前方に、先口を着脱可能に装着し、
前記液体収容管の前方に、鍔部を設け、
前記先口と、前記液体収容管とが、前記鍔部を挟持して前記気体収容管の前方を密封し、
前記液体収容管の前方に、前記先端チップを配し、
前記液体収容管の外方に、該液体収容管に収容された液体の後方に位置した後方空間と連通する気体収容部を設け、
前記気体収容管の内方に、前記液体収容管を前後動不能に収容し、
前記吐出具本体の内方に、前記気体収容管及び液体収容管を前後動可能に収容し、
前記気体収容管の後方に、当該気体収容管を押動して前記先端チップを前記吐出具本体の前端開口より突出させた状態で維持する押動体を設け、
前記液体収容管の後方、且つ、前記押動体の内方に、前記液体収容管内の空気と、前記気体収容部内の空気と、を同時に圧縮した状態で維持する加圧機構を設け、前記押動体の押動により前記加圧機構を作動させることを特徴とした加圧式液体吐出具。」である。
「１．先端チップから吐出具本体の内部に収容した液体を吐出させる加圧式液体吐出具であって、
前記吐出具本体の内方に、前記液体を収容する液体収容管を配設し、
前記液体収容管の外方に、気体収容管を配設し、
前記気体収容管の前方に、先口を着脱可能に装着し、
前記液体収容管の前方に、鍔部を設け、
前記先口と、前記液体収容管とが、前記鍔部を挟持して前記気体収容管の前方を密封し、
前記液体収容管の前方に、前記先端チップを配し、
前記液体収容管の外方に、該液体収容管に収容された液体の後方に位置した後方空間と連通する気体収容部を設け、
前記気体収容管の内方に、前記液体収容管を前後動不能に収容し、
前記吐出具本体の内方に、前記気体収容管及び液体収容管を前後動可能に収容し、
前記気体収容管の後方に、当該気体収容管を押動して前記先端チップを前記吐出具本体の前端開口より突出させた状態で維持する押動体を設け、
前記液体収容管の後方、且つ、前記押動体の内方に、前記液体収容管内の空気と、前記気体収容部内の空気と、を同時に圧縮した状態で維持する加圧機構を設け、前記押動体の押動により前記加圧機構を作動させることを特徴とした加圧式液体吐出具。」である。
【0007】
本発明の加圧式液体吐出具は、液体収容管内の空気と気体収容部内の空気とを大気圧より高い気圧となるよう加圧することで、液体が吐出され易くなり、その加圧する程度は液体の粘度などの特性や先端チップの構造により適宜設定すればよい。
大気圧を１０００ｈＰａとした場合、例えば粘度が低い筆記具用インキ（一例として２０℃の環境下における粘度が１ｍＰａ・ｓ～２０００ｍＰａ・ｓの筆記具用インキ）では、前記密閉された空間の空気の気圧を前記大気圧である１０００ｈＰａを越え１５００ｈＰａの範囲となる加圧状態にすることで筆記具用インキを吐出し易くすることができるようになり、例えば粘度が高い液体（一例として２０℃の環境下における粘度が３０００ｍＰａ・ｓ～５００００ｍＰａ・ｓの筆記具用インキ）では、前記密閉された空間の空気の気圧を１１００ｈＰａ～５０００ｈＰａの範囲となる加圧状態にすることで筆記用インキを吐出し易くすることができるようになる。しかしながら加圧する数値は特に限定されるものではなく、前述の通り液体の粘度などの特性や先端チップの構造により適宜設定すればよい。
大気圧を１０００ｈＰａとした場合、例えば粘度が低い筆記具用インキ（一例として２０℃の環境下における粘度が１ｍＰａ・ｓ～２０００ｍＰａ・ｓの筆記具用インキ）では、前記密閉された空間の空気の気圧を前記大気圧である１０００ｈＰａを越え１５００ｈＰａの範囲となる加圧状態にすることで筆記具用インキを吐出し易くすることができるようになり、例えば粘度が高い液体（一例として２０℃の環境下における粘度が３０００ｍＰａ・ｓ～５００００ｍＰａ・ｓの筆記具用インキ）では、前記密閉された空間の空気の気圧を１１００ｈＰａ～５０００ｈＰａの範囲となる加圧状態にすることで筆記用インキを吐出し易くすることができるようになる。しかしながら加圧する数値は特に限定されるものではなく、前述の通り液体の粘度などの特性や先端チップの構造により適宜設定すればよい。
【0008】
本発明構造における加圧式液体吐出具は、液体収容管内の空気と気体収容部内の空気とを同時に加圧し、大きな容積の空気を加圧できることから、液体収容管内の液体が減少し、液体収容管内の空気が増加しても、加圧力の変化が生じ難く、結果、吐出量が安定する。圧縮できる空気の容積を大きくすることから、低い加圧力で長く液体を加圧することができ、一度の加圧で長く吐出を行う必要がある筆記具で好適に用いることができ、特に加圧力が小さくても吐出がし易くなる低粘度のインキを用いるボールペンで好適に用いることができる。
尚、気体収容部に収容される空気の容積を空気Ａとし、未使用状態で液体収容管に収容される液体の容積を液体Ｂとし、液体の後方に配置された空気の容積を空気Ｃとした場合、空気Ａと液体Ｂと空気Ｃとの和を、空気Ａと空気Ｃとの和に対して１．５倍以下とすることが好ましい。これは液体Ｂの減少に伴う加圧力の低下を減少させるためであり、特に１１００ｈＰａ未満の低い加圧量が好ましい低粘度の液体を用いる加圧式液体吐出具において、液体を使用していない状態から液体が僅かとなった状態に至るまで、好適な吐出量を維持することが可能となる。
また、液体収容管に収容される液体Ｂが消費されることで、空気Ｃが増加して空気Ｃ’となり、液体が僅かとなった状態では、空気Ｃ’は空気Ｃと液体Ｂとの和となる。
空気Ａの容積または空気Ｃの容積を大きく設定することで、液体Ｂの減少に伴う加圧力の低下を減少させることができるが、液体Ｂの後方に位置する空気Ｃの容積を大きく設定するためには、吐出具本体の全長を長くする必要があることから、全長が短くコンパクトな加圧式液体吐出具を得るためには、液体収容管の外方に位置する気体収容部の空気Ａの容積を大きく設定することが好ましい。気体収容部を大きくするには、吐出具本体内方のスペースが利用できる。
尚、気体収容部に収容される空気の容積を空気Ａとし、未使用状態で液体収容管に収容される液体の容積を液体Ｂとし、液体の後方に配置された空気の容積を空気Ｃとした場合、空気Ａと液体Ｂと空気Ｃとの和を、空気Ａと空気Ｃとの和に対して１．５倍以下とすることが好ましい。これは液体Ｂの減少に伴う加圧力の低下を減少させるためであり、特に１１００ｈＰａ未満の低い加圧量が好ましい低粘度の液体を用いる加圧式液体吐出具において、液体を使用していない状態から液体が僅かとなった状態に至るまで、好適な吐出量を維持することが可能となる。
また、液体収容管に収容される液体Ｂが消費されることで、空気Ｃが増加して空気Ｃ’となり、液体が僅かとなった状態では、空気Ｃ’は空気Ｃと液体Ｂとの和となる。
空気Ａの容積または空気Ｃの容積を大きく設定することで、液体Ｂの減少に伴う加圧力の低下を減少させることができるが、液体Ｂの後方に位置する空気Ｃの容積を大きく設定するためには、吐出具本体の全長を長くする必要があることから、全長が短くコンパクトな加圧式液体吐出具を得るためには、液体収容管の外方に位置する気体収容部の空気Ａの容積を大きく設定することが好ましい。気体収容部を大きくするには、吐出具本体内方のスペースが利用できる。
【0009】
また、気体収容管の内方に、液体収容管を前後動不能に収容し、吐出具本体の内方に、気体収容管及び液体収容管を前後動可能に収容し、気体収容管の後方に、当該気体収容管を押動して先端チップを吐出具本体の前端開口より突出させた状態で維持する押動体を設け、押動体の内方に、加圧機構を設け、押動体の押動により加圧機構を作動させる構造とすることで、先端チップを突出させるために押動体を押動する動作に伴って加圧が行えるので操作性に優れる。
この場合、先端チップの内部と外部との連通状態を、コイルスプリングなどの弾発力で開閉可能な弁機構を設け、先端チップを紙面等に押し付けていない状態では、先端チップから液体が吐出しないようにすることで、粘度が低い液体を用いる場合でも、押動体を押動して加圧しただけでは液体が吐出しないようにすることが可能となる。
この場合、先端チップの内部と外部との連通状態を、コイルスプリングなどの弾発力で開閉可能な弁機構を設け、先端チップを紙面等に押し付けていない状態では、先端チップから液体が吐出しないようにすることで、粘度が低い液体を用いる場合でも、押動体を押動して加圧しただけでは液体が吐出しないようにすることが可能となる。
【0010】
また、気体収容管の前方に、先口を着脱可能に装着し、液体収容管の前方に、鍔部を設け、先口と、液体収容管とが、鍔部を挟持して気体収容管の前方を密封する構造とすることで、液体収容管の内部に収容された液体が無くなった場合に、気体収容管から先口を取り外して、液体が充填された液体収容管に交換することができる。
【0011】
加圧式吐出具を筆記具とする場合、先端チップは、ボールペンチップやフェルトチップあるいは筆先やペン芯を備えた万年筆のペン体などがあげられ、塗布具の場合には、樹脂チップやスポンジなどがあげられる。先端チップは、収容管内の液体を外部に吐出させる最終的な経路になっていることから、液体流路の大きさや弁機構の有無などが、収容管に収容された液体の後端に接する空気の加圧状態に関係する。例えば液体流路が大きければ大気圧より少し高く加圧するだけでも液体が吐出し易くなる。先端チップに弁機構を設けることにより、液体の後端に接する空間の空気を大きく加圧した場合でも、意図せずに液体が吐出してしまうことを防止できる。
【0012】
液体は、液体収容室に収容できるものであれば特に限定されるものではなく、筆記用インキや修正液、あるいは液状糊や化粧液など、液体吐出具の用途に応じて適宜選定すればよい。筆記用インキにおいては、油性インキや水性インキなど特に限定されず、剪断減粘性を有するインキを使用することもできる。
また、熱変色材料を含有したマイクロカプセル顔料を着色剤として用いた熱変色性インキは、カプセル内に色材を含有することから、一般的に筆跡濃度を高くし難い傾向にあるが、本発明構造の加圧式液体吐出具を用いることで、加圧によるインキ流出量の増加で筆跡濃度を高くすることが可能となる。
尚、マイクロカプセル顔料を含有した熱変色性インキの筆跡濃度を高くする方法としては、着色剤となるマイクロカプセル顔料の量を多くする場合や、マイクロカプセル顔料の粒径を大きくする場合もあるが、前記マイクロカプセル顔料の量を多くした場合にはインキの粘度が高くなって流出し難くなり、前記マイクロカプセル顔料の粒径を大きくした場合には当該顔料がインキ流路を通り難くなり、インキの流出がし難くなる虞がある。
しかしながら、この様なインキでも、本発明構造の加圧式液体吐出具は、インキを加圧することで強制的に当該インキを吐出させることができることから使用可能である。
また、液中に酸化チタンや光輝性顔料などの比重が比較的大きい固形分を含み、その固形分が液中で沈降しないように静置時の粘度を高くしたインキでも、本発明構造の加圧式液体吐出具は、前記マイクロカプセル顔料を含有した熱変色性インキと同様に、インキを加圧することで強制的に当該インキを吐出させることができる。
また、修正液や液体糊のように、乾燥した液体が先端チップに付着してしまうような場合でも、液体を加圧して吐出し易くすることができる。
この様に本発明の加圧式液体吐出具は様々な液体の吐出具として適した構造である。
また、熱変色材料を含有したマイクロカプセル顔料を着色剤として用いた熱変色性インキは、カプセル内に色材を含有することから、一般的に筆跡濃度を高くし難い傾向にあるが、本発明構造の加圧式液体吐出具を用いることで、加圧によるインキ流出量の増加で筆跡濃度を高くすることが可能となる。
尚、マイクロカプセル顔料を含有した熱変色性インキの筆跡濃度を高くする方法としては、着色剤となるマイクロカプセル顔料の量を多くする場合や、マイクロカプセル顔料の粒径を大きくする場合もあるが、前記マイクロカプセル顔料の量を多くした場合にはインキの粘度が高くなって流出し難くなり、前記マイクロカプセル顔料の粒径を大きくした場合には当該顔料がインキ流路を通り難くなり、インキの流出がし難くなる虞がある。
しかしながら、この様なインキでも、本発明構造の加圧式液体吐出具は、インキを加圧することで強制的に当該インキを吐出させることができることから使用可能である。
また、液中に酸化チタンや光輝性顔料などの比重が比較的大きい固形分を含み、その固形分が液中で沈降しないように静置時の粘度を高くしたインキでも、本発明構造の加圧式液体吐出具は、前記マイクロカプセル顔料を含有した熱変色性インキと同様に、インキを加圧することで強制的に当該インキを吐出させることができる。
また、修正液や液体糊のように、乾燥した液体が先端チップに付着してしまうような場合でも、液体を加圧して吐出し易くすることができる。
この様に本発明の加圧式液体吐出具は様々な液体の吐出具として適した構造である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、加圧力が液体収容管内の液体の残量変化による影響を受け難い構造の加圧式液体吐出具を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
次に、図面を参照しながら説明を行うが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。本実施形態では、加圧式液体吐出具として、筆記具であるボールペンについて説明を行うが、本発明構造の加圧式液体吐出具は、マーカーや万年筆などの筆記具や、修正ペンや液体糊のような塗布具、あるいは化粧具に採用することが可能である。
本実施形態においては、先端チップがある方を前方と表現し、その反対側を後方と表現する。説明を分かり易くするために、図面中の同様の部材、同様の部分については同じ符号を付してある。
本実施形態においては、先端チップがある方を前方と表現し、その反対側を後方と表現する。説明を分かり易くするために、図面中の同様の部材、同様の部分については同じ符号を付してある。
【0016】
図１に示すように、本実施形態のボールペン１は、軸筒２（吐出具本体）を、前軸３と該前軸３に螺合した後軸４とで構成してある。軸筒２の側面には、クリップ５を装着してある。
クリップ５は、後軸４の側面に突設した突部４ａに回動可能に軸支されており、クリップ５の後部と後軸４の後部との間に配設したコイルバネ６で、クリップ５の内面に形成した突起５ａが、後軸４の側面に当接するよう弾発してある。
クリップ５は、後軸４の側面に突設した突部４ａに回動可能に軸支されており、クリップ５の後部と後軸４の後部との間に配設したコイルバネ６で、クリップ５の内面に形成した突起５ａが、後軸４の側面に当接するよう弾発してある。
【0017】
軸筒２の内方には、インキ７を収容した液体収容管８を収容し、液体収容管８の前方に配した先端チップ８ａが、前軸３の前方に設けた前端開口３ａから突出される。液体収容管８の内方には、前記インキ７が収容され、当該インキ７の後方には後方空間８ｂが形成され、当該後方空間部内に空気Ｋ１が収容される。
液体収容管８の外方には、気体収容管９を配設してあり、液体収容管８の前方に設けたエラストマー製の鍔部材８ｃを、気体収容管９の前端部と、当該気体収容管９に螺合される先口１０の内段１０ａとで挟持してある。これにより気体収容管９の前方が密封され空気の流出入を防ぐことができる。
また、気体収容管９の後方には、ピストン部材１１の前方部が挿着される。ピストン部材１１は、側面に形成したフランジ１１ａが、気体収容管９の後端に当接するまで挿着され、ピストン部材１１に形成した凹部１１ｂへ係止されたエラストマー製のＯリング１２が、気体収容管９の内面に当接される。これにより気体収容管９の後方が密封され空気の流出入を防ぐことができる。
液体収容管８の外方には、気体収容管９を配設してあり、液体収容管８の前方に設けたエラストマー製の鍔部材８ｃを、気体収容管９の前端部と、当該気体収容管９に螺合される先口１０の内段１０ａとで挟持してある。これにより気体収容管９の前方が密封され空気の流出入を防ぐことができる。
また、気体収容管９の後方には、ピストン部材１１の前方部が挿着される。ピストン部材１１は、側面に形成したフランジ１１ａが、気体収容管９の後端に当接するまで挿着され、ピストン部材１１に形成した凹部１１ｂへ係止されたエラストマー製のＯリング１２が、気体収容管９の内面に当接される。これにより気体収容管９の後方が密封され空気の流出入を防ぐことができる。
【0018】
ピストン部材１１は、前方開口１１ｃを有しており、液体収容管９の後部を挿着してある。前方開口１１ｃの内方には、溝部１１ｄを形成してある。
液体収容管８の外面と気体収容管９の内面との間には気体収容部９ａが形成され、空気Ｋ２が収容される。
ピストン部材１１に形成された前記溝部１１ｄは、液体収容管８内の空気Ｋ１と、気体収容部９ａ内の空気Ｋ２とを連通させる。本実施形態では、溝部１１ｄを、ピストン部材１１の内底面１１ｅと内側面１１ｆとが連通するよう形成され、軸心に対して放射状に複数設けてある。したがって、液体収容管８が長く形成され、内底面１１ｅに当接してしまう場合でも、液体収容管８内の空気Ｋ１と気体収容部９ａ内の空気Ｋ２とを、溝部１１ｄにより確実に連通させることができる。
液体収容管８の外面と気体収容管９の内面との間には気体収容部９ａが形成され、空気Ｋ２が収容される。
ピストン部材１１に形成された前記溝部１１ｄは、液体収容管８内の空気Ｋ１と、気体収容部９ａ内の空気Ｋ２とを連通させる。本実施形態では、溝部１１ｄを、ピストン部材１１の内底面１１ｅと内側面１１ｆとが連通するよう形成され、軸心に対して放射状に複数設けてある。したがって、液体収容管８が長く形成され、内底面１１ｅに当接してしまう場合でも、液体収容管８内の空気Ｋ１と気体収容部９ａ内の空気Ｋ２とを、溝部１１ｄにより確実に連通させることができる。
【0019】
後軸４の後端開口４ｂからは、後軸４内に配設した押動体１３の押動部１３ａを突出してある。押動体１３は前方開口１３ｂを有し、ピストン部材１１の前方に形成された大径部１１ｇが挿通される。ピストン部材１１の後方には小径部１１ｈが形成され、筒状のシリンダ部材１４に挿通される。
ピストン部材１１の小径部１１ｈに形成した凹部１１ｉへ係止されたエラストマー製のＯリング１５は、シリンダ部材１４の内面に当接される。これによりピストン部材１１とシリンダ部材１４との間における空気の流出入を防ぐことができる。
押動体１３の内部後方には、半球状の弁部１６ａを有するエラストマー製の弁体１６が挿着される。弁体１６は、外周に形成した円環部１６ｂを、押動体１３の内面に形成した縦リブ１３ｃの前端に当接させ、後方への移動が規制される。
図１に示すように、先端チップ８ａが軸筒２内に没入した状態では、シリンダ部材１４の後方に形成した截頭錐体状で貫通孔を有する突部１４ａが、弁体１６の弁部１６ａから離間しており、押動体１３とシリンダ部材１４との隙間、及びピストン部材１１と押動体１３との隙間を通じて、シリンダ部材１４内の空気Ｋ３と、ピストン部材１１内の空気Ｋ４と、液体収容管８内の空気Ｋ１と、気体収容部９ａ内の空気Ｋ２と、が外気と連通して大気圧となる。
ピストン部材１１の小径部１１ｈに形成した凹部１１ｉへ係止されたエラストマー製のＯリング１５は、シリンダ部材１４の内面に当接される。これによりピストン部材１１とシリンダ部材１４との間における空気の流出入を防ぐことができる。
押動体１３の内部後方には、半球状の弁部１６ａを有するエラストマー製の弁体１６が挿着される。弁体１６は、外周に形成した円環部１６ｂを、押動体１３の内面に形成した縦リブ１３ｃの前端に当接させ、後方への移動が規制される。
図１に示すように、先端チップ８ａが軸筒２内に没入した状態では、シリンダ部材１４の後方に形成した截頭錐体状で貫通孔を有する突部１４ａが、弁体１６の弁部１６ａから離間しており、押動体１３とシリンダ部材１４との隙間、及びピストン部材１１と押動体１３との隙間を通じて、シリンダ部材１４内の空気Ｋ３と、ピストン部材１１内の空気Ｋ４と、液体収容管８内の空気Ｋ１と、気体収容部９ａ内の空気Ｋ２と、が外気と連通して大気圧となる。
【0020】
軸筒２の内方には、コイルバネ１７が収容されており、その前端を前軸３の内段３ｂに当接させ、その後端を気体収容管９の外段９ｂに当接させ、気体収容管９と当該気体収容管９と一体となったピストン部材１１とが常時後方へ弾発される。気体収容管９は、外方に突出するよう形成した鍔部９ｃが、後軸４の内面に形成した段部４ｄに当接することで、コイルバネ１７の弾発力による後退が規制される。
押動体１３の内方にはコイルバネ１８が収容されており、その前端をピストン部材１１の外段１１ｊに当接させ、その後端を押動体１３の前部内段１３ｅに当接させ、ピストン部材１１に対して押動体１３が常時後方へ弾発される。押動体１３は、コイルバネ１８に弾発されることにより、後軸４の後端開口４ｂから突出する。
本実施形態では、コイルバネ１７は、初期バネ力が３．０Ｎで配設されており、コイルバネ１８は、初期バネ力が１．８Ｎで配設されている。
押動体１３の内方にはコイルバネ１８が収容されており、その前端をピストン部材１１の外段１１ｊに当接させ、その後端を押動体１３の前部内段１３ｅに当接させ、ピストン部材１１に対して押動体１３が常時後方へ弾発される。押動体１３は、コイルバネ１８に弾発されることにより、後軸４の後端開口４ｂから突出する。
本実施形態では、コイルバネ１７は、初期バネ力が３．０Ｎで配設されており、コイルバネ１８は、初期バネ力が１．８Ｎで配設されている。
【0021】
次に、図１及び図２を用いて、ボールペン１の先端チップ８ａを突出させ、筆記可能な状態にするための操作方法について説明を行う。
本実施形態のボールペン１は、押動体１３の押動部１３ａを押動することで、先端チップ８ａを前端開口３ａから突出させ、クリップ５の突起５ａが、押動体１３の側面に形成した膨出部１３ｄに係止されることで、前記先端チップ８ａの突出状態が維持される。前記膨出部１３ｄは、後軸４の側面に軸線方向ｄａに沿って形成された窓部４ｃへ、前後動可能に挿通してある。
本実施形態のボールペン１は、押動体１３の押動部１３ａを押動することで、先端チップ８ａを前端開口３ａから突出させ、クリップ５の突起５ａが、押動体１３の側面に形成した膨出部１３ｄに係止されることで、前記先端チップ８ａの突出状態が維持される。前記膨出部１３ｄは、後軸４の側面に軸線方向ｄａに沿って形成された窓部４ｃへ、前後動可能に挿通してある。
【0022】
押動体１３を前方へ押動した際、まず初めにシリンダ部材１４の突部１４ａに弁体１６の弁部１６ａが当接し、次いで押動体１３に形成された後部内段１３ｆがシリンダ部材１４に形成した外段１４ｂに当接し、コイルバネ１７より初期バネ力が低いコイルバネ１８を圧縮しながら、シリンダ部材１４が前進される。この状態から、さらに押動体１３を前進させることで、コイルバネ１７で後方へ弾発されたピストン部材１１に対して、シリンダ部材１４が前進される。この際、シリンダ部材１４の突部１４ａは、弁体１６の弁部１６ａに当接して密封され、Ｏリング１５でシリンダ部材１４とピストン部材１１との密封状態が維持されたまま該シリンダ部材１４が前進することで、当該シリンダ部材１４内の空気Ｋ３が圧縮されることとなる。この時、液体収容管８内の空気Ｋ１と、気体収容部９ａ内の空気Ｋ２と、シリンダ部材１４内の空気Ｋ３と、ピストン部材１１内の空気Ｋ４と、が連通していることから、全ての空気が圧縮される。
本実施形態では、液体収容管８の後方のピストン部材１１とシリンダ部材１４とＯリング１５とで加圧機構が構成される。
本実施形態では、液体収容管８の後方のピストン部材１１とシリンダ部材１４とＯリング１５とで加圧機構が構成される。
【0023】
さらに押動体１３を押動し続けると、シリンダ部材１４の前端が、ピストン部材１１の大径部１１ｇの後壁１１ｋに当接することで、ピストン部材１１に対するシリンダ部材１４の相対的な前進が規制され、さらなる空気の圧縮が止まる。
また、気体収容管９は、シリンダ部材１４及びピストン部材１１を介して前進され、押動体１３の膨出部１３ｄが、後軸４の窓部４ｃの前端縁４ｅに当接されるまで前進する。この際、コイルバネ６を圧縮しながらクリップ５の突起５ａが押動体１３の膨出部１３ｄを乗り越え、コイルバネ６の弾発力で突起５ａが、膨出部１３ｄに係止されることで、先端チップ８ａが前端開口３ａから突出した状態で維持される。
したがって、ボールペン１が筆記可能な状態にあるとき、つまり先端チップ８ａが前端開口３ａから突出して維持されたときは、インキ７が加圧された状態で維持される。
また、気体収容管９は、シリンダ部材１４及びピストン部材１１を介して前進され、押動体１３の膨出部１３ｄが、後軸４の窓部４ｃの前端縁４ｅに当接されるまで前進する。この際、コイルバネ６を圧縮しながらクリップ５の突起５ａが押動体１３の膨出部１３ｄを乗り越え、コイルバネ６の弾発力で突起５ａが、膨出部１３ｄに係止されることで、先端チップ８ａが前端開口３ａから突出した状態で維持される。
したがって、ボールペン１が筆記可能な状態にあるとき、つまり先端チップ８ａが前端開口３ａから突出して維持されたときは、インキ７が加圧された状態で維持される。
【0024】
本実施形態のボールペン１は、大気圧が１０００ｈＰａのときに、液体収容管８内のインキ７を未使用な状態で押動体３を押動した場合には、空気Ｋ１、空気Ｋ２、空気Ｋ３、空気Ｋ４の気圧を１０２６ｈＰａに加圧することができ、液体収容管８内のインキ７が僅かな状態で押動体３を押動した場合には、空気Ｋ１、空気Ｋ２、空気Ｋ３、空気Ｋ４の気圧を１０２３ｈＰａに加圧することができる。
【0025】
ボールペン１は、直列に配置した液体収容管８内の空気Ｋ１と、ピストン部材１１内の空気Ｋ４と、シリンダ部材１４内の空気Ｋ３とを合計した容積が、インキ７が未使用な状態で２５５ｍｍ３であり、インキ７が僅かとなった状態で４６３ｍｍ３であり、インキ７の容積２０８ｍｍ３が消費された分だけ空気Ｋ１が増加する。これに対し液体収容管８の外方に配置した気体収容部９ａ内の空気Ｋ２の容積は、１６５７ｍｍ３と常に一定の容積となる。
本実施形態では、気体収容部９ａに収容される空気Ｋ２の容積１６５７ｍｍ３と、未使用状態で液体収容管８に収容される液体の容積２０８ｍｍ３と、液体の後方に配置された空気Ｋ１の容積３１ｍｍ３と、空気Ｋ３の容積１８４ｍｍ３と、空気Ｋ４の容積４０ｍｍ３との和が、空気Ｋ２の容積１６５７ｍｍ３と、液体の後方に配置された空気Ｋ１の容積３１ｍｍ３と、空気Ｋ３の容積１８４ｍｍ３と、空気Ｋ４の容積４０ｍｍ３との和の１．１０９倍となっており、その差が少ないことから、インキ７が消費された場合でも加圧力の低下を減少させることができ、安定した吐出量を維持することができる。
本実施形態では、気体収容部９ａに収容される空気Ｋ２の容積１６５７ｍｍ３と、未使用状態で液体収容管８に収容される液体の容積２０８ｍｍ３と、液体の後方に配置された空気Ｋ１の容積３１ｍｍ３と、空気Ｋ３の容積１８４ｍｍ３と、空気Ｋ４の容積４０ｍｍ３との和が、空気Ｋ２の容積１６５７ｍｍ３と、液体の後方に配置された空気Ｋ１の容積３１ｍｍ３と、空気Ｋ３の容積１８４ｍｍ３と、空気Ｋ４の容積４０ｍｍ３との和の１．１０９倍となっており、その差が少ないことから、インキ７が消費された場合でも加圧力の低下を減少させることができ、安定した吐出量を維持することができる。
【0026】
インキ７のインキ配合は、感温変色性色彩記憶性のマイクロカプセル顔料１７部（予め－２３℃以下に冷却して黒色に発色させたもの）を、キサンタンガム（剪断減粘性付与剤）０．５部、尿素１０．０部、グリセリン１０部、燐酸エステル系界面活性剤０．６部、変性シリコーン系消泡剤０．１部、防黴剤０．２部、水６１．６部からなる水性インキビヒクルに均一に分散させて剪断減粘性を付与した熱変色性インキとしてある。インキ７による筆跡は、室温（２５℃）では黒色を呈しており、摩擦体を用いて筆跡を擦過すると、該筆跡は消色して無色となり、この状態は室温下で維持することができる。尚、消色後の前記紙面を冷凍庫に入れて－２３℃以下の温度に冷却すると、再び筆跡が黒色になる変色挙動を示し、前記挙動は繰り返し再現することができる。
【0027】
後軸４の後端開口４ｂから突出した押動体１３は、ＰＯＭ樹脂で成形した基体１３１と、後述する弾性材料で成形した摩擦体１３２とからなる。
前記摩擦体１３２を構成する弾性材料は、弾性を有する合成樹脂（ゴム、エラストマー）が好ましく、例えば、シリコーン樹脂、ＳＢＳ樹脂（スチレン－ブタジエン－スチレン共重合体）、ＳＥＢＳ樹脂（スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン共重合体）、フッ素系樹脂、クロロプレン樹脂、ニトリル樹脂、ポリエステル系樹脂、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等があげられる。
弾性を有する合成樹脂は、高摩耗性の弾性材料（例えば、消しゴム等）ではなく、摩擦時に摩耗カス（消しカス）が殆ど生じない低摩耗性の弾性材料であり、摩擦体１３２にて、前記インキ７による筆跡を摩擦することで、摩擦熱を発生して筆跡を消色することができる。また、押動体１３の押動部１３ａが前述の通り弾性材料（摩擦体１３２）であることから、押動体１３を後方へ弾発するコイルバネ１７やコイルバネ１８の弾発力が強くても、押動体１３を押動する指が滑り難く、操作し易い構造である。
前記摩擦体１３２を構成する弾性材料は、弾性を有する合成樹脂（ゴム、エラストマー）が好ましく、例えば、シリコーン樹脂、ＳＢＳ樹脂（スチレン－ブタジエン－スチレン共重合体）、ＳＥＢＳ樹脂（スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン共重合体）、フッ素系樹脂、クロロプレン樹脂、ニトリル樹脂、ポリエステル系樹脂、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等があげられる。
弾性を有する合成樹脂は、高摩耗性の弾性材料（例えば、消しゴム等）ではなく、摩擦時に摩耗カス（消しカス）が殆ど生じない低摩耗性の弾性材料であり、摩擦体１３２にて、前記インキ７による筆跡を摩擦することで、摩擦熱を発生して筆跡を消色することができる。また、押動体１３の押動部１３ａが前述の通り弾性材料（摩擦体１３２）であることから、押動体１３を後方へ弾発するコイルバネ１７やコイルバネ１８の弾発力が強くても、押動体１３を押動する指が滑り難く、操作し易い構造である。
【0028】
液体収容管８内のインキ７の後端には、インキ７の消費に伴い追従するグリース状のインキ追従体７ａを直接収容し、液体収容管８の前方には、チップ本体８ｄの前端にボール８ｅ（φ０．３８ｍｍ）を回動自在に抱持させた先端チップ８ａを圧入嵌合させている。ボール８ｅの後方には、ボール８ｅをチップ前端の内壁に押圧するコイルスプリング８ｆを配し、チップ前端からのインキ漏れ出しを抑制する弁機構としてある。
【0029】
ボールペン１の加圧前、加圧後の単位面積当たりのインキ消費量値、筆跡濃度は、表１に示す通りである。表１に示す測定結果は、インキ７を未使用な状態で測定した結果とインキ７が僅かな状態で測定した結果とを示したものである。
尚、１０ｍ当たりのインキ消費量は、ＪＩＳ規格Ｓ６０５４に準じて測定（２０℃、筆記角度７０度、筆記速度４ｍ／ｍｉｎ、自公転、筆記荷重１００ｇｆ、下敷きステンレス板）測定したものであり、１０ｍ筆記後にインキ残量を測定して計算によって求めたものである。また、こうした試験を連続して５回（計５０ｍ）、計５本行い、その平均値によって求められるものである。
また、筆跡幅及び筆跡濃度は、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、筆跡濃度は、反射率７５％以下の範囲内の平均値を測定したもので、本願発明における筆跡幅及び筆跡濃度は、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箇所を測定し、その平均値によって求めたものである。
インキ粘度は、ブルックフィールド社製ＤＶ－ＩＩ粘度計（コーンローター ＣＰＥ整４２）を用いて２０℃の環境下で、剪断速度３．８４ｓｅｃ－１（１０ｒｐｍ）、剪断速度３８４ｓｅｃ－１（１００ｒｐｍ）の条件にてインキ粘度を測定する。
尚、１０ｍ当たりのインキ消費量は、ＪＩＳ規格Ｓ６０５４に準じて測定（２０℃、筆記角度７０度、筆記速度４ｍ／ｍｉｎ、自公転、筆記荷重１００ｇｆ、下敷きステンレス板）測定したものであり、１０ｍ筆記後にインキ残量を測定して計算によって求めたものである。また、こうした試験を連続して５回（計５０ｍ）、計５本行い、その平均値によって求められるものである。
また、筆跡幅及び筆跡濃度は、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、筆跡濃度は、反射率７５％以下の範囲内の平均値を測定したもので、本願発明における筆跡幅及び筆跡濃度は、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箇所を測定し、その平均値によって求めたものである。
インキ粘度は、ブルックフィールド社製ＤＶ－ＩＩ粘度計（コーンローター ＣＰＥ整４２）を用いて２０℃の環境下で、剪断速度３．８４ｓｅｃ－１（１０ｒｐｍ）、剪断速度３８４ｓｅｃ－１（１００ｒｐｍ）の条件にてインキ粘度を測定する。
【0030】
【表1】
【0031】
前記測定結果が示す通り、本実施形態のボールペン１は、筆記によりインキ７が減少する場合においても、インキ消費量や線幅が安定した状態での筆記を行うことができる。
【0032】
次に、図１及び図２を用いて、ボールペン１の先端チップ８ａを没入させ、ボールペン１を携帯可能な状態にするための操作方法について説明を行う。
図２に示したクリップ５の後端を、コイルバネ６の弾発力に抗して軸筒２側へ押動することで、押動体１３の膨出部１３ｄとクリップ５の突起５ａとの係止状態を解除し、コイルバネ１７及びコイルバネ１８の弾発力で、液体収容管８、気体収容管９、ピストン部材１１、押動体１３、シリンダ部材１４のそれぞれが、図１の状態まで後退され、再び先端チップ８ａが前端開口３ａ内に没入する。
前述の通り、先端チップ８ａが軸筒２内に没入した状態では、シリンダ部材１４の後方に形成した截頭錐体状で貫通孔を有する突部１４ａが、弁体１６の弁部１６ａから離間しており、押動体１３とシリンダ部材１４との隙間、及びピストン部材１１と押動体１３との隙間を通じて、シリンダ部材１４内の空気Ｋ３と、ピストン部材１１内の空気Ｋ４と、液体収容管８内の空気Ｋ１と、気体収容部９ａ内の空気Ｋ２と、が外気と連通して再び大気圧となる。
図２に示したクリップ５の後端を、コイルバネ６の弾発力に抗して軸筒２側へ押動することで、押動体１３の膨出部１３ｄとクリップ５の突起５ａとの係止状態を解除し、コイルバネ１７及びコイルバネ１８の弾発力で、液体収容管８、気体収容管９、ピストン部材１１、押動体１３、シリンダ部材１４のそれぞれが、図１の状態まで後退され、再び先端チップ８ａが前端開口３ａ内に没入する。
前述の通り、先端チップ８ａが軸筒２内に没入した状態では、シリンダ部材１４の後方に形成した截頭錐体状で貫通孔を有する突部１４ａが、弁体１６の弁部１６ａから離間しており、押動体１３とシリンダ部材１４との隙間、及びピストン部材１１と押動体１３との隙間を通じて、シリンダ部材１４内の空気Ｋ３と、ピストン部材１１内の空気Ｋ４と、液体収容管８内の空気Ｋ１と、気体収容部９ａ内の空気Ｋ２と、が外気と連通して再び大気圧となる。
【符号の説明】
【0033】
１…ボールペン、
２…軸筒、
３…前軸、３ａ…前端開口、３ｂ…内段、
４…後軸、４ａ…突部、４ｂ…後端開口、４ｃ…窓部、４ｄ…段部、４ｅ…前端縁、
５…クリップ、５ａ…突起、
６…コイルバネ、
７…インキ、７ａ…インキ追従体、
８…液体収容管、８ａ…先端チップ、８ｂ…後方空間、８ｃ…鍔部、８ｄ…チップ本体、８ｅ…ボール、８ｆ…コイルスプリング、
９…気体収容管、９ａ…気体収容部、９ｂ…外段、９ｃ…鍔部、
１０…先口、１０ａ…内段、
１１…ピストン部材、１１ａ…フランジ、１１ｂ…凹部、１１ｃ…前方開口、１１ｄ…溝部、１１ｅ…内底面、１１ｆ…内側面、１１ｇ…大径部、１１ｈ…小径部、１１ｉ…凹部、１１ｊ…外段、１１ｋ…後壁、
１２…Ｏリング、
１３…押動体、１３ａ…押動部、１３ｂ…前方開口、１３ｃ…縦リブ、１３ｄ…膨出部、１３ｅ…前部内段、１３ｆ…後部内段、１３ｇ…基体、１３ｈ…摩擦体、
１４…シリンダ部材、１４ａ…突部、
１５…Ｏリング、
１６…弁体、１６ａ…弁部、１６ｂ…円環部、
１７…コイルバネ、
１８…コイルバネ、
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４…空気。
２…軸筒、
３…前軸、３ａ…前端開口、３ｂ…内段、
４…後軸、４ａ…突部、４ｂ…後端開口、４ｃ…窓部、４ｄ…段部、４ｅ…前端縁、
５…クリップ、５ａ…突起、
６…コイルバネ、
７…インキ、７ａ…インキ追従体、
８…液体収容管、８ａ…先端チップ、８ｂ…後方空間、８ｃ…鍔部、８ｄ…チップ本体、８ｅ…ボール、８ｆ…コイルスプリング、
９…気体収容管、９ａ…気体収容部、９ｂ…外段、９ｃ…鍔部、
１０…先口、１０ａ…内段、
１１…ピストン部材、１１ａ…フランジ、１１ｂ…凹部、１１ｃ…前方開口、１１ｄ…溝部、１１ｅ…内底面、１１ｆ…内側面、１１ｇ…大径部、１１ｈ…小径部、１１ｉ…凹部、１１ｊ…外段、１１ｋ…後壁、
１２…Ｏリング、
１３…押動体、１３ａ…押動部、１３ｂ…前方開口、１３ｃ…縦リブ、１３ｄ…膨出部、１３ｅ…前部内段、１３ｆ…後部内段、１３ｇ…基体、１３ｈ…摩擦体、
１４…シリンダ部材、１４ａ…突部、
１５…Ｏリング、
１６…弁体、１６ａ…弁部、１６ｂ…円環部、
１７…コイルバネ、
１８…コイルバネ、
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４…空気。
【図1】
【図2】