特許 7269153 ボールペン

(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】2023-04-25

(45)【発行日】2023-05-08

(54)【発明の名称】ボールペン

(51)【国際特許分類】

   B43K 1/08 20060101AFI20230426BHJP

   B43K 7/00 20060101ALI20230426BHJP

【ＦＩ】

B43K1/08

B43K7/00

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019203771

(22)【出願日】2019-11-11

(65)【公開番号】P2021074965

(43)【公開日】2021-05-20

【審査請求日】2022-09-08

(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】井戸 幹也

(72)【発明者】

【氏名】秋山 和彦

【審査官】飯野 修司

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０１７２４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－３３４８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０１１５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０９９７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０８７２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４３Ｋ １／０８

Ｂ４３Ｋ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

合成樹脂からなるチップ本体の前端にボールが回転可能に抱持されたボールペンチップを備えたボールペンであって、
前記チップ本体の合成樹脂中にセルロースナノファイバーが含有されてなることを特徴とするボールペン。

【請求項2】

前記チップ本体の合成樹脂全量中に０．１～１０質量％のセルロースナノファイバーが含有されてなる請求項１に記載のボールペン。

【請求項3】

前記チップ本体の合成樹脂がポリアセタールである請求項１または２に記載のボールペン。

【請求項4】

内部に水性インキが収容され、前記水性インキが前記ボールペンチップの前端より吐出可能に構成される請求項１乃至３の何れかに記載のボールペン。

【請求項5】

前記ボールペンチップを前端に備えた軸筒と、前記軸筒内部に配置され且つ水性インキが含浸保持されるインキ収容部と、前端部が前記ボールペンチップ内に配置され且つ後端部が前記インキ収容部の前端部に接続されるインキ誘導部材と、を備えた請求項１乃至４の何れかに記載のボールペン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボールペンに関する。

【背景技術】

【0002】

この種のボールペンにおいて、特許文献１には、熱可塑性合成樹脂に炭素繊維を充填させ、射出成形した水性ボールペンチップが記載されている。また、特許文献２には、炭素繊維またはガラス繊維を混入した合成樹脂からなる水性ボールペンチップが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開昭５９－４３１８４号明細書

【文献】実開昭６０－９６０７７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記特許文献１及び特許文献２のボールペンチップは、チップ本体を射出成形により得る場合に金型を損傷させやすく、長期にわたり適正な成形を維持できないおそれがある。

【0005】

本発明は、前記従来の問題点を解決するものであって、チップ本体の強度が向上するとともに、チップ本体を射出成形により得る場合の金型の損傷を抑え、長期にわたりチップ本体の適正な成形が維持可能であり、また、水性インキを採用する場合、チップ本体内でのインキの濡れ性または保液性が向上するボールペンを提供しようとするものである。尚、本発明で、「前」とは、ボールペンチップ先端側を指し、「後」とは、その反対側を指す。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るボールペン１は、合成樹脂からなるチップ本体３の前端にボール４が回転可能に抱持されたボールペンチップ２を備えたボールペンであって、前記チップ本体３の合成樹脂中にセルロースナノファイバーが含有されてなることを特徴とする。

【0007】

このように構成されたボールペン１は、チップ本体３の強度が向上するとともに、チップ本体３を射出成形により得る場合の金型の損傷を抑え、長期にわたりチップ本体３の適正な成形が維持できる。前記セルロースナノファイバーの平均繊維径は１～１０００ｎｍ（ナノメートル）の範囲のものを採用することが好ましい。

【0008】

また、上述の本発明に係るボールペン１では、前記チップ本体３の合成樹脂全量中に０．１～１０質量％のセルロースナノファイバーが含有されてなることが望ましい。これによれば、チップ本体３の強度が向上し、チップ本体３からボールが脱落することを防止するとともにボール受け座の摩耗を抑制し、且つ、チップ本体３の適正な成形が維持できる。前記チップ本体３の合成樹脂全量中に０．１％未満のセルロースナノファイバーが含有される場合、ボール脱落及びボール受け座の摩耗に対するチップ本体３の強度向上効果が得られないおそれがある。前記チップ本体３の合成樹脂全量中に１０％を超えるセルロースナノファイバーが含有される場合、チップ本体３の適正な成形が困難となるおそれがある。

【0009】

また、上述の本発明に係るボールペン１では、前記セルロ－スナノファイバーが含有されたチップ本体３の合成樹脂がポリアセタールであることが望ましい。これによれば、長期にわたりチップ本体３の適正な成形を維持できるとともに筆記抵抗が低減された円滑なボールの回転を得る。

【0010】

また、上述の本発明に係るボールペン１では、内部に水性インキが収容され、前記水性インキが前記ボールペンチップ２の前端より吐出可能に構成されることが望ましい。これによれば、チップ本体３内でのインキの濡れ性または保液性が向上し、筆記時の円滑なインキ流出に伴う円滑な筆記感（筆記抵抗の低減）が得られ、特に、ペン先を上向きにした際にインキがボールペンチップ２内を下降（ドロップバック）することによる筆記不能となることを抑止できる水性ボールペンを得る。

【0011】

さらに、上述の本発明に係るボールペン１では、前記ボールペンチップ２を前端に備えた軸筒５と、前記軸筒５内部に配置され且つ水性インキが含浸保持されるインキ収容部６と、前端部が前記ボールペンチップ２内に配置され且つ後端部が前記インキ収容部６の前端部に接続されるインキ誘導部材７と、を備えることが望ましい。これによれば、チップ本体３内でのインキの濡れ性または保液性が向上し、筆記時の円滑なインキ流出に伴う円滑な筆記感（筆記抵抗の低減）が得られ、特に、ペン先を上向きにした際にインキがボールペンチップ２内を下降（ドロップバック）することによる筆記不能となることを抑止できる水性ボールペンを得る。

【発明の効果】

【0012】

本発明のボールペンは、チップ本体の強度が向上するとともに、チップ本体を射出成形により得る場合の金型の損傷を抑え、長期にわたりチップ本体の適正な成形を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の形態のボールペンの要部縦断面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線拡大断面図である。

【図3】図１のボールペンチップの拡大縦断面図である。

【図4】図３のＢ－Ｂ線矢視断面図である。

【図5】図３のＣ－Ｃ線矢視断面図である。

【図6】図３のボールペンチップの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。（図１乃至図６参照）
本実施の形態のボールペン１は、ボールペンチップ２と、該ボールペンチップ２が取り付けられる前端孔５１を有する軸筒５と、該軸筒５内に収容される、繊維加工体からなるインキ収容部６（インキ吸蔵体）と、該インキ収容部６の前端部に接続される、繊維加工体からなるインキ誘導部材７と、軸筒５の後端開口部に取り付けられる尾栓（図示せず）とを備える。

【0015】

インキ収容部６には水性インキ（水を主溶剤とし、着色剤として染料または顔料を含有するインキ）が含浸される。インキ誘導部材７はインキ収容部６からのインキをボールペンチップ２に供給する。インキ収容部６は、これ以外にも、インキを直接貯溜する構成であってもよい。また、インキ収容部６にインキを直接貯溜する構成であるとともに、インキ誘導部材７を介さず直接、ボールペンチップ２内をインキが流通する構成であってもよい。

【0016】

・軸筒
軸筒５は、円筒体であり、合成樹脂（例えばポリプロピレン）の成形体により得られる。
軸筒５の前端部は先細状となり、前端に前端孔５１が軸方向に貫設される。軸筒５の後端は開口され、該軸筒５の開口された後端部からインキ収容部６が挿入可能である。

【0017】

インキ収容部６の前端は、軸筒５内部の当接部５２に当接される。当接部５２は、軸筒５内部に配置された環状部材よりなるが、軸筒５内壁に一体形成する構成でもよい。インキ収容部６の後端は、尾栓の前端に当接される。

【0018】

・ボールペンチップ
ボールペンチップ２は、合成樹脂製のチップ本体３と、該チップ本体３の前端に回転可能に抱持されるボール４とからなる。

【0019】

チップ本体３の前端には径方向内方に突出する内向きの前端縁部３１ａが一体に形成され、前端縁部３１ａの後方のチップ本体３の前端部内部にはボール受け座３１ｂが一体に形成される。前記ボール受け座３１ｂは、前方に向かうに従い拡径する形状の円錐状内面より形成される。前記ボール受け座３１ｂには、軸心に軸方向に貫設される中心孔３１ｃと、該中心孔３１ｃより径方向外方に放射状に延び且つ軸方向に貫設される複数（例えば５本）のインキ誘導溝３１ｄが形成される。前端縁部３１ａとボール受け座３１ｂとの間にボール抱持部が形成され、ボール抱持部においてボール４が回転可能に抱持される。チップ本体３の内部にインキ誘導部材７の前端部が後方より挿入され、インキ誘導部材７の前端がインキ誘導溝３１ｄ及び中心孔３１ｃに接続される。また、これ以外にインキ誘導部材７または弾発体（例えばコイルスプリング）により、ボール４を前方に付勢し、非筆記時にボール４を前端縁部３１ａの内面に環状に密接させる構成を採用してもよい。それにより、非筆記時のボールペンチップ２前端からのインキ漏出や空気混入を防止できる。

【0020】

チップ本体３は、例えば、ポリアセタール樹脂の射出成形により得られる。チップ本体３を構成するポリアセタール樹脂中にセルロースナノファイバーが分散状態で含有されている。チップ本体３のポリアセタール樹脂全量中に０．１～１０質量％のセルロースナノファイバーが含有されてなる。前記セルロースナノファイバーの平均繊維径は１～５００ｎｍ（ナノメートル）の範囲のものが採用される。尚、前記セルロースナノファイバーの平均繊維径（平均繊維幅）は、電子顕微鏡写真により複数の繊維（１０本以上の繊維）の直径を測定し、その平均を算出した。

【0021】

ボール４は直径０．３ｍｍ～１．０ｍｍの範囲（例えば直径０．８ｍｍ）のものが採用される。ボール４の材質は特に限定されないが、一般に金属またはセラミックスからなるものが用いられる。ボール４は、例えば、炭化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、炭化ケイ素などのセラミックスやステンレス鋼などの金属が用いられる。また、ボール４は、セラミックスと金属性結合材とからなる超硬合金を用いてもよい。このような超硬合金としては、タングステンカーバイトと、コバルトまたはニッケルなどの金属結合材とからなるものが知られている。

【0022】

筆記時、ボール４がボール受け座３１ｂに回転可能に接触され、ボール受け座３１ｂの中心孔３１ｃ及びインキ誘導溝３１ｄを通って後方よりインキがボール抱持部内のボール４に供給される。

【0023】

チップ本体３が、先細状の前側筒部３１と、該前側筒部３１の後端に一体に形成される後向きの段部３２と、該段部３２の後方に一体に形成される後側筒部３３とを備える。

【0024】

前側筒部３１は前端部にボール抱持部を備える。前側筒部３１は軸筒５より前方に突出される。後向きの段部３２は、軸筒５の前端に当接される。後側筒部３３は、軸筒５の前端孔５１の内面に圧入固着される。段部３２は、前側筒部３１の後端に環状に突出された鍔部の後端面に形成される。

【0025】

・空気通路
チップ本体３の後向きの段部３２に、径方向に延び且つ径方向外方に開口する第１の溝３２ａが設けられる。チップ本体３の後側筒部３３の外面に軸方向に延び且つ後方に開口する第２の溝３３ａが設けられる。第１の溝３２ａと第２の溝３３ａの前端とが接続される。
第１の溝３２ａと第２の溝３３ａは軸心対称位置に２箇所に形成される。

【0026】

軸筒５の前端孔５１に後側筒部３３を圧入固着し、軸筒５の前端に段部３２を当接させた際、軸筒５に前端とチップ本体３の段部３２との間に、第１の溝３２ａによる、径方向に延び且つ径方向外方に開口する第１の空気通路８１が形成されると同時に、軸筒５の前端孔５１の内面と後側筒部３３の外面との間に、第２の溝３３ａによる、軸方向に延び且つ後方に開口する第２の空気通路８２が形成される。第１の溝３２ａと第２の溝３３ａとが接続されるに伴い、第１の空気通路８１と第２の空気通路８２とが略直角に接続され、軸筒５内と外気とを連通する屈曲状（Ｌ字状）の空気通路８が形成される。

【0027】

・大径部、小径部
後側筒部３３の外面に、大径部３３１と、該大径部３３１の後方に設けられ且つ該大径部３３１より外径が小さい小径部３３２とを備える。第２の溝３３ａが大径部３３１に形成され、第２の溝３３ａが前記大径部３３１の後端より後方に開口される。後側筒部３３の大径部３３１が、前端孔５１の内面に嵌合固定（圧入固着）される。

【0028】

小径部３３２の内孔３ａの後端開口部においてインキ誘導部材７の外面が保持される。小径部３３２の内孔３ａにおいてインキ誘導部材７の外面が保持されるため、インキ誘導部材７の折れ曲がりを防止できる。小径部３３２の後端開口部とインキ誘導部材７の外面とが加熱溶融または接着により固定され、それにより、インキ誘導部材７の前後方向のガタツキが防止される。

【0029】

大径部３３１の後端と小径部３３２の前端との間に、後方に向かうに従い外径が小さくなる傾斜面３３３（例えば、円錐面、凸曲面、凹曲面等）が形成される。傾斜面３３３により、軸筒５の前端孔５１にボールペンチップ２の後側筒部３３を挿入させる際、前端孔５１へのボールペンチップ２の円滑な挿入が可能となる。第２の溝３３ａの径方向の底面は、小径部３３２の外面と連続した面により構成される。第２の溝３３ａは大径部３３１の後端（傾斜面３３３）から後方に開口される。小径部３３２の外面には、第２の溝３３ａは形成されていない。後側筒部３３の小径部３３２が、軸筒５の前端孔５１にボールペンチップ２の後側筒部３３を挿入させる際の挿入ガイドとなり、前端孔５１へのボールペンチップ２の円滑な挿入が可能となる。

【0030】

本実施の形態のボールペン１において、ボールペンチップ２としてチップ本体３のポリアセタール樹脂全量中に５質量％のセルロースナノファイバーが含有されてなるボールペンチップ２を採用し、０．８ｍｍの直径を有するボール４を採用し、インキとして水を主溶剤とし且つ着色剤として染料を含有する水性インキを採用した場合、室温にて円板式画線機（筆記角度７５°、荷重１００ｇ、筆記速度４ｍ／分）を用いて筆記した際の筆記抵抗値を測定したところ、筆記抵抗値は１９．１ｇ（グラム）であった。それに対し、本実施の形態のボールペン１のボールペンチップ２を、セルロースナノファイバーを含有しないポリアセタール樹脂よりなるボールペンチップ２に置き換えた場合、筆記抵抗値を測定したところ、筆記抵抗値は２０．２ｇ（グラム）であった。尚、筆記抵抗値を測定して得られた値は、５本の筆記抵抗値データの平均値である。

【0031】

本実施の形態のボールペン１は、合成樹脂からなるチップ本体３の前端にボール４が回転可能に抱持されたボールペンチップ２を備えたボールペンであって、チップ本体３の合成樹脂中にセルロースナノファイバーが含有されてなることにより、チップ本体３の強度が向上するとともに、チップ本体３を射出成形により得る場合の金型の損傷を抑え、長期にわたりチップ本体３の適正な成形を維持できる。

【0032】

本実施の形態のボールペン１は、ボールペンチップ２を前端に備えた軸筒５と、軸筒５内部に配置され且つ水性インキが含浸保持されるインキ収容部６と、前端部がボールペンチップ２内に配置され且つ後端部がインキ収容部６の前端部に接続されるインキ誘導部材７と、を備えることにより、チップ本体３内でのインキの濡れ性または保液性が向上し、筆記時の円滑なインキ流出に伴う円滑な筆記感（筆記抵抗値の低減）が得られ、ペン先を上向きにした際にインキがボールペンチップ２内を下降（ドロップバック）することによる筆記不能となることを抑止できる。

【符号の説明】

【0033】

１ ボールペン
２ ボールペンチップ
３ チップ本体
３ａ 内孔
３１ 前側筒部
３１ａ 前端縁部
３１ｂ ボール受け座
３１ｃ 中心孔
３１ｄ インキ誘導溝
３２ 段部
３２ａ 第１の溝
３３ 後側筒部
３３ａ 第２の溝
３３１ 大径部
３３２ 小径部
３３３ 傾斜面
４ ボール
５ 軸筒
５１ 前端孔
５２ 当接部
６ インキ収容部
７ インキ誘導部材
８ 空気通路
８１ 第１の空気通路
８２ 第２の空気通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】