説明

ボールペンチップ用コイルスプリング

【課題】複数のコイルスプリング同士が絡まって、直状部の傾斜を抑制し、ボールペンチップ内のインキが乾燥することによる筆記不能や、不使用時にボールとボールホルダーとの隙間からインキが漏れだす不具合を抑制させる。
【解決手段】 弾撥部分としてのコイル部と先端に伸張した直状部とを有するコイルスプリングの直状部の長さを、コイルスプリングのコイル部の外径からコイルスプリングのワイヤー径を引いた値未満と短くしたボールペンチップ用のコイルスプリング。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、筆記部材としてのボールをボールホルダーのインキ流通路である貫通孔の先端開口部より一部突出状態に抱持したボールペンチップの、当該ボールを前方付勢するために設置されるコイルスプリングに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、ボールペンチップ内のインキが乾燥することによる筆記不能や、不使用時にボールとボールホルダーとの隙間からインキが漏れだすことを防止するために、コイルスプリングにて筆記部材であるボールを先端側に付勢し、前記ボールをボールホルダーの内壁に周状に当接させて、ボールとボールホルダーとの隙間を密閉したものが知られている。コイルスプリングとしては、特許文献1に開示されているような、コイル部の先端に直状部を設けて、該直状部の先端にてボールを直接押すものが知られている。
また、特許文献2には、このようなコイルスプリングが、ボールペンの製造施設内などで保管される容器内や、部品の自動整列機(パーツフィーダー)内に多数収められた場合、コイルスプリングが他のコイル部のワイヤー間の隙間に挟まって絡み合うことを抑制するために、コイルスプリングの自由長時におけるコイル部のワイヤー間の隙間を、そのコイルスプリングのワイヤー径より狭くしたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2004−276533号公報
【特許文献2】特許3304906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、コイルスプリングは伸縮するため、ワイヤー間の隙間がなんらかの力で押し広げられることもあり、直状部が他のコイルスプリングのコイル部に対し串刺し状に貫通するように挟まることがあった。このような状態で外力がかかると直状部がコイル部の中心軸に対し傾斜してしまい、ボールペンチップ内でボールを斜めに押したり、ボールに接触しない場合が生まれやすく、密閉されずに、ボールペンチップ内のインキが乾燥することによる筆記不能や、不使用時にボールとボールホルダーとの隙間からインキが漏れだす不具合が生じることがあった。特にコイルスプリングのワイヤー径が細い0.1mm未満のようなものにおいては、僅かな外力であっても直状部が傾斜しやすく、問題が頻発するおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、筆記部材としてのボールをボールホルダーのインキ流通路である貫通孔の先端開口部より一部突出状態に抱持したボールペンチップの、当該ボールを前方付勢するために設置されるボールペン用コイルスプリングであって、弾撥部分としてのコイル部と先端に伸張した直状部とを有すると共に、この直状部の長さがコイル部の外径からコイルスプリングのワイヤー径を引いた値未満であるボールペンチップ用コイルスプリングを要旨とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明のボールペン用コイルスプリングは、直状部が短いので、この直状部が他のコイルスプリングの片側のコイル部のワイヤー間の隙間に挿入されてしまった場合であっても、直状部の先端が反対側のコイル部内側に届かず、1ヶ所のみで絡まるだけなので強固に固定されないため、直状部がコイル部の中心軸に対し傾斜することが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の一例を示す縦断面図。
【図2】本発明の絡み合ったコイルスプリングの一例を示す縦断面図。
【図3】本発明のコイルスプリングの直状部が他のコイルスプリングの後端に挿入された状態を示す縦断面図。
【図4】他の一例を示す縦断面図。
【図5】他の一例を示す縦断面図。
【図6】図1の実施例に図示したコイルスプリングを使用したボールペンの縦断面図。
【図7】図6のI部拡大縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明のコイルスプリングは、弾撥する伸縮部分であるコイル部の前部分に軸心から長手方向に伸張した直状部を有している。
コイル部は螺旋状に巻かれている部分であり、ワイヤーとワイヤーとの間に全長を圧縮するための空間を有して弾撥作用をなしている。この空間はインキ流通が可能な隙間としても有効であり、インキの潤沢な流通を確保するために極力その隙間を大きくした方が好ましいが、該隙間をワイヤー径以上に大きくすることは、複数のコイルスプリングが他のコイル部のワイヤー間の隙間に挟まって絡み合うことの原因にもなるので、ワイヤー径未満にすることが好ましい。
コイル部の前端と後端にはワイヤーが接触して実質的に隙間の無い部分を形成することもできるが、コイル部の終端からワイヤー間の隙間が生じるところまでの長手方向の距離が、直状部よりも長くすれば自動整列機(パーツフィーダー)で一列に並んだ際に後端部に他のコイルスプリングの直状部が挿入され絡み合うことが抑制でき、更に、コイル部の中間に隙間の無い部分を形成すればコイル部同士が絡み合うことが抑制できる。
【0009】
コイルスプリングの直状部の長さは、コイル部の最前端部から、コイルスプリング最前端面までの長さであり、この直状部の長さがコイル部の外径からコイルスプリングのワイヤー径を引いた値未満となっている。このことで、直状部が他のコイルスプリングの片側のコイル部のワイヤー間の隙間に挿入されてしまった場合であっても、直状部の先端が反対側のコイル部内側に届かず、1ヶ所のみで絡まるだけなので強固に固定されないため、直状部がコイル部の中心軸に対し傾斜することが抑制されるのである。
コイルスプリングのワイヤー径は、0.05mmから0.15mmが好ましく、更にインキの流通性を考慮すれば、0.1mm未満であることがより好ましい。また、この直状部の断面積は、前記中心孔径の断面積の5%以上50%未満であることが好ましい。5%未満になると、コイルスプリングのワイヤー径が小さくなりすぎてしまい、ボールを前方へ付勢させるための十分な弾撥力が得られないおそれがあり、また、50%を超えるとボール側へのインキ供給が妨げられ、筆跡がかすれてしまうおそれがあるからである。
また、前記直状部の先端にコイルスプリングの製造時の切断工程によるバリが形成されることがあるが、ボールホルダーの内壁面や内方突出部の後方面に接触して引っ掛かったり、剥がれ落ちてボールとボール抱持部との間に挟まってボールの回転を悪化させたり、ボールとボールホルダー先端部の内側のシール面との間に挟まって密閉性を低下することもあるので、このバリをバレル等の研磨によって予め除去しておくことが好ましい。
コイルスプリングの材質に関して限定はされないが、インキに侵され難いステンレス鋼線やニッケルメッキ鋼線などの不鋳鋼や不鋳処理を施したものが好適に使用されている。
【0010】
このようなコイルスプリングをボールペンに内装し、筆記部材としてのボールを前方付勢するよう弾撥状態とする。
筆記部材であるボールを先端に抱持したボールホルダーに、その一部または全部を内挿し、ボールホルダーの後端側をコイルスプリングの後端のコイル部の外径よりも縮径加工したり、また別部材のチップホルダーをボールホルダー後方側に接続して、そのチップホルダー内の内方段部にコイル部の後端を接触させるなどして移動規制し、ボールホルダー又はチップホルダーの後端側にインキが収容されているインキ収容管を装着する。尚、このボールペンを外装部材に収納し、ペン先を被嵌するキャップを先端に嵌合可能にさせたものでもよいし、キャップを設けずに、後端ノックなどの操作によってペン先が出没するタイプの筆記具としてもよい。
【0011】
筆記部材となるボールとしては、タングステンカーバイドなどの超硬合金や、シリコンカーバイドなどのセラミックス焼結体などで形成される。
そのボールの直径は0.2mmから2.0mm程度のものを使用することができ、研磨加工によって表面状態の算術平均粗さRaの数値を小さくして、ボールの回転を滑らかにして筆記感を向上させたり、または、ボールに含まれる結合金属などを溶解する液による化学研磨などの粗し加工によって表面状態の算術平均粗さRaの数値を大きくして、ボール表面へのインキの濡れ性を向上させて筆記線のスキップを低減させるなど、筆記条件又はインキに合わせて調整したものを使用している。
ボールの材質としては、炭化タングステン、チタン、コバルト、クロム、ニッケル等を主成分とした超硬材や、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化チタン、アルミナ、ジルコニア等のセラミックを使用できる。また、ボール表面に酸化チタンなどを被覆させたものとすることもできる。
【0012】
ボールホルダーは、インキ通路としての貫通孔にボールの後退規制部分として内方突出部を備え、ボールホルダーの先端のボール抱持部内にボールを配置した後に、ボールホルダーの先端開口部を外側から内側に向かってボールの直径よりも小径に縮径加工を施し、ボールの一部が突出した状態で、ボールが回転自在に抱持された状態を形成している。この加工の際にボールホルダーの内面をボールに押し当てることによって、該部に全周帯状のボール転写部を形成させている。
内方突出部には、インキをボール側に供給する通路として、内方突出部の中心孔と、隣り合った内方突出部間に形成される放射状の溝が形成されている。インキの流量のみを考慮すれば、多数で幅広の方が好ましいが、ボール受座部の面積が少なくなることとなるので適宜本数、適宜幅となるように調整されている。また、インキ流量を促進する意味で、放射状溝の最外側部分を、ボールの内方突出部との接触部分より外側に開口したり、内方突出部を貫通して内方突出部の前方に位置するボール抱持部と、後方に位置する後孔と連通することも適宜なされる。
更に、筆記時にボールの回転をスムーズにして筆記感を向上させる目的で、ボールの回転軸を保つために内方突出部のボール側の表面にボールの表面形状とほぼ同形の円弧上の凹部が形成されている。この凹部は、ボールの挿入前に、ボールと同曲率のピン状治具を内方突出部に打ち付けたり、ボール挿入後にボールを内方突出部に向かって叩き、そのボール表面の圧痕として凹部を形成することができる。
また、コイルスプリングをボールホルダー内に配置した場合に、コイル部の外径と、ボールホルダーのインキ流通孔の内径との寸法差を小さくすることで、コイルスプリングの径方向の移動が制限されることから、直状部がボールペンチップのインキ流通孔の内壁などに引っ掛かるといった不具合が抑制できるので好ましい。具体的にはコイルスプリングのボールホルダーへの挿入の組立性を阻害しないことも考慮して、ボールホルダーのインキ流通孔の内径とコイルスプリングのコイル部の外径の差は直径で0.01mm以上0.03mm以下の寸法差であることが好ましい。
尚、ボールホルダーの材質としては、ステンレスや真鍮、洋白といった金属製のものが使用でき、予め中孔のあるパイプ材や、コイル線材の前端側と後端側からドリル等の刃具で貫通孔を形成したものを使用して作ることができる。また、ポリオキシメチレンのような、エンジニアリングプラスチックと呼ばれる耐磨耗性の高い合成樹脂を使用することもできる。
【0013】
また、このようなボールホルダーの後端側は、インキが収容されているインキ収容部と直接又は接続部材を介して接続されている。インキは、水を主媒体とした水性インキ、アルコールなどの有機溶剤を主媒体とした油性インキのいずれも使用可能であり、これに着色成分である顔料及び/または染料、凍結防止などのための高沸点有機溶剤、被筆記面への定着性を付与する樹脂成分、表面張力や粘弾性、潤滑性などを調整する界面活性剤や多糖類、防錆・防黴剤などが配合されたものであり、誤字修正などを目的とした酸化チタンなどの白色隠蔽成分を配合したものであってもよい。
【0014】
そして、インキを収容するインキ収容部は、内部に繊維集束体などのインキ吸蔵部材を備えるものとしても、そのようなインキを保持する部材を備えず、自由状態でインキを収容するものとしてもよいが、後端を開放したパイプ材をそのまま使用したり、インキ界面に高粘度流体を逆流防止体として配置してもよい。また、インキ収容部内に圧縮空気を封入するなどしてインキを押して吐出支援するものでもよい。インキ収容部の部材を構成する材質は、ポリアミド樹脂や、塩化ビニル樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、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、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート等の樹脂やステンレス等の金属など種々の材質が使用可能であるが、製造の容易さやインキ色の視認性、蒸気透過性などを考慮する必要がある。また、この押出成形パイプに、着色を施したり、顔料や体質材などを配合することなども適宜である。
【実施例】
【0015】
以下、図面に基づいて一例を説明する。
図1に示したものは、SUS304のステンレス素材からなり、且つワイヤー径Aが0.09mmのワイヤーにて形成されているコイルスプリング1であり、弾撥する伸縮部分である直円筒状のコイル部2と、コイル部2の前部分に軸心から長手方向に伸張した直状部3を有している。
そして、ワイヤーとワイヤーの間にインキ流通が可能となる隙間4を設けており、この隙間4はインキ流通性を阻害することが無いように、また複数のコイルスプリング1が他のコイル部2のワイヤー間の隙間4に挟まって絡み合うことを抑制するために適宜調整され、隙間4はワイヤー径A未満である0.05mmに設定している。
尚、コイルスプリング1のコイル部の外径Dを0.475mm、コイル部2の最前端部から、直状部3の最前端面までの長さである直状部の長さLを0.35mmとしている。
また、コイル部2の先端側及び後端側にワイヤー間の隙間4を形成しない座巻部5が形成されており、コイル部の反直状部側の後端からワイヤー間の隙間4が生じるところまでの長手方向の距離Bが、0.40mmとなっている。
【0016】
図2に示したものは、図1に示したコイルスプリング1の直状部3が他のコイルスプリングのコイル部2の隙間4に挿入された状態を示している。直状部3の長さLが、コイル部2の外径Dから、コイルスプリング1のワイヤー径Aを引いた値未満と短いので、この直状部3が他のコイルスプリング1の片側のコイル部2のワイヤー間の隙間4に挿入されてしまった場合であっても、直状部3の先端が反対側のコイル部2の内側に届かず、1ヶ所のみで絡まるだけなので強固に固定されないため、直状部3がコイル部2の中心軸に対し傾斜することが抑制されている。
【0017】
図3に示したものは、本発明のコイルスプリング1の直状部3が他のコイルスプリングの後端に挿入された状態を示している。自動整列機(パーツフィーダー)で一列に並ばせた時を想定したものである。コイル部の反直状部側の後端からワイヤー間の隙間4が生じるところまでの長手方向の距離Bが、直状部の長さLよりも長いので、自動整列機(パーツフィーダー)で一列に並んだ際に、コイルスプリング1の後端部に他のコイルスプリング1の直状部3が挿入されても絡み合うことが抑制されている。
【0018】
図4に他の一例を示す。前述の一例との相違点は、コイル部2が、前端部に向かって次第に縮小する縮小部6を備える点である。この縮小部6を設けることで、コイル部2の先端部分がボールホルダー7の内壁面や突出した部分に接触しにくくなることにより、直状部3を更に短くすることができるから、前記直状部3がコイル部2の中心軸に対し僅かに傾斜したとしても、コイル部2の中心軸と直状部3の軸心との径方向の距離が小さいものとすることができる。
詳述すれば、コイルスプリング1のワイヤー径Aは0.08mm、コイルスプリング1のコイル部の外径Dを0.63mm、コイル部2の縮小部6の外径Eを0.33mm、隙間4の寸法は0.07mm、直状部の長さLを0.22mmとしている。前記直状部3の長さLが、コイル部2の外径部である縮小部6の外径Eから、コイルスプリング1のワイヤー径Aを引いた値未満と短くなっている。
【0019】
図5に他の一例を示す。前述の一例との相違点は、直状部3をコイル部2の前後両端側に形成した点である。ボールホルダー7内にコイルスプリング1を挿入する際に、コイルスプリング1の方向を揃える工程を省略できることで組み立て作業性を向上したものである。詳述すれば、コイルスプリング1のワイヤー径Aは0.09mm、コイルスプリング1のコイル部の外径Dを0.48mm、コイル部2の最前端部から、直状部3の最前端面までの長さである直状部の長さLを0.35mmとしている。前記直状部3の長さLが、コイル部2の外径Dから、コイルスプリング1のワイヤー径Aを引いた値未満と短くなっている。
また、ワイヤーとワイヤーの間にインキ流通が可能となる隙間4を設けており、この隙間4はインキ流通性を阻害することが無いように、また複数のコイルスプリング1が他のコイル部2のワイヤー間の隙間4に挟まって絡み合うことを抑制するために適宜調整され、隙間4はワイヤー径A未満である0.05mmに設定している。
【0020】
図1の実施例に図示したコイルスプリング1を使用したボールペンの一例を図6に示す。筆記部材としてのボール8を、先端開口部9より一部突出した状態で回転自在に抱持してなるボールホルダー7と、ポリプロピレン樹脂の押し出し成形パイプであるインキ収容管10が、ポリブチレンテレフタレート樹脂で形成されたチップホルダー11で接合されてなる。尚、ボールホルダー7の後端側がチップホルダー11の前端挿入孔11aの底面部11bに当接されており、チップの後方移動規制をなした状態となっている。
インキ収容管10内には、インキ12が収容されており、インキ12の後端界面に接して、インキ12と相溶しない高粘度流体である逆流防止体組成物13が配置されている。特に、低粘度のインキ12を使用した場合には、インキ12が後方に移動することを抑制するために逆流防止体組成物13を配置することは有効である。また、インキ収容管10の内径が大きい場合は、インキ収容管10の壁面より遠い部分における逆流防止機能が低下するので、浮子(図示せず)と呼ばれる合成樹脂の成型品を逆流防止体組成物13内に浮遊状態となるように配置してこれを補強することも出来る。
尚、図6では外装体に収容されて使用される、所謂リフィルと称されるものとして示してあるが、外装についての図示及び説明は省略する。
【0021】
図6のI部拡大縦断面図である図7に示すように、インキ通路であるボールホルダー7の貫通孔は、内側に倒れこませる塑性変形(所謂かしめ加工)を施してボール8の直径よりも小径とした先端開口部9と、ボール8の後方移動規制をなす内方突出部14にて、ボール8が移動し得る範囲としてのボール抱持室15を形成している。また、この貫通孔は、内方突出部14の中心部に形成される中心孔16、内方突出部の間に形成される放射状溝17、インキ収容管10側と実質的に接続される後孔18を有している。また、前記内方突出部14とボール8が接触する面には、ボール8を先端側より押圧加工具(図示せず)にて押圧し、ボール8とほぼ同曲率の面を有する受座面19を形成している。そして、これにより実質的にボール8の前後に移動する量を確保している。放射状溝17は、ボール抱持室15のボール8の外側部分と後孔側に開口しており、ボール8が後端に移動した場合にもボール8で塞がれていない部分にインキ12を供給し得ると共に、後孔18より十分なインキ12を供給できるようになっている。前記ボールホルダー7の後孔18内部には、インキ漏れ防止のための伸縮するコイル部2と直状部3を備えるコイルスプリング1が配設され、全長を圧縮された状態で、直状部3の先端をボール8に当接させて、チップホルダー11の前端挿入孔11aの底面部11bによって抑えられ挟持された状態となっている。
尚、ボールペンチップのボール8の直径を0.5mm、ボールホルダー7の後孔18の内径を0.50mm、内方突出部14の中心に形成されている中心孔16の内径(内方突出部14のボールホルダー7の中心側の頂点を結んだ内接円径)を0.26mmと設定している。後孔18の内径に対し、コイルスプリング1のコイル部の外径Dが僅かに小さくなっている。このことで、コイルスプリングをボールホルダー7内に配置した場合に、コイル部の外径Dと、ボールホルダー7のインキ流通孔の内径との寸法差を小さくすることができるので、コイルスプリング1の径方向の移動が制限されることから、直状部3がボールホルダー7のインキ流通孔の内壁などに引っ掛かるといった不具合が抑制されている。
また、前記中心孔16の内径をこれ以上に大きく設定すれば、直状部3が多少傾斜しても内方突出部14に引っ掛かる不具合が軽減するものの、その分、内方突出部14の面積が少なくなるので、かような寸法に設定されているのである。
【符号の説明】
【0022】
1 コイルスプリング
2 コイル部
3 直状部
4 隙間
5 座巻部
6 縮小部
7 ボールホルダー
8 ボール
9 先端開口部
10 インキ収容管
11 チップホルダー
11a 前端挿入孔
11b 底面部
12 インキ
13 逆流防止体組成物
14 内方突出部
15 ボール抱持室
16 中心孔
17 放射状溝
18 後孔
19 受座面
A ワイヤー径
D コイル部の外径
L 直状部の長さ
B コイル部の反直状部側の後端からワイヤー間の隙間が生じるところまでの長手方向の距離
E 縮小部の外径

【特許請求の範囲】
【請求項1】
筆記部材としてのボールをボールホルダーのインキ流通路である貫通孔の先端開口部より一部突出状態に抱持したボールペンチップの、当該ボールを前方付勢するために設置されるボールペン用コイルスプリングであって、弾撥部分としてのコイル部と端部に伸張した直状部とを有すると共に、この直状部の長さがコイル部の外径からコイルスプリングのワイヤー径を引いた値未満であるボールペンチップ用コイルスプリング。
【請求項2】
コイルスプリングのワイヤー径が0.1mm未満である請求項1に記載のボールペンチップ用コイルスプリング。
【請求項3】
コイル部の後端座巻部の後端からワイヤー間の隙間が生じるところまでの長手方向の距離が、直状部の長さ以上である請求項1又は請求項2に記載のボールペンチップ用コイルスプリング。
【請求項4】
コイルスプリングのコイル部の外径が、直状部の根元部分で最も小径となる請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のボールペンチップ用コイルスプリング。
【請求項5】
前記直状部をコイル部の前後両端側に形成した請求項1乃至請求項4に記載のボールペンチップ用コイルスプリング。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−95054(P2013−95054A)
【公開日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−239826(P2011−239826)
【出願日】平成23年10月31日(2011.10.31)
【出願人】(000005511)ぺんてる株式会社 (899)
【Fターム(参考)】