原子筆頭、原子筆芯及原子筆的製作方法

2023-05-29 08:48:21

專利名稱：原子筆頭、原子筆芯及原子筆的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種原子筆頭，尤其是涉及一種即使使用在靜止狀態下粘度較高的墨也能夠向球珠供給充分的墨、並且沒有墨滴下(日文η 夕落6)的可能性的原子筆頭。
背景技術：
在以往的原子筆中，最近公開有流出各種墨的原子筆。其中，尤其是在具有剪切變稀性(日文剪斷減粘性)的墨中，與使用黑、紅、藍等通常顏色的墨相比較，使用含有金屬顆粒的墨、顏料微粒粒徑較大的墨的原子筆存在有墨流出性較差的傾向。在此，作為其對策，公開有專利文獻I所記載的技術。該技術是使均勻分布地配置在位於原子筆頭的軸心線上的導墨孔的周圍而形成的多個墨槽的寬度變寬來確保墨的流量的技術。
然而，最近，作為針對按壓式原子筆的墨滴下對策、在伴隨有軸向的振動、衝擊的書寫時的描線的飛白的對策，多採用將彈簧插入到原子筆頭內，始終對書寫球珠向前端方向施力的方法。這樣的彈簧一般是將螺旋彈簧的前端部分形成為筆直的棒狀，利用該前端按壓書寫球珠的後端。對於這樣的彈簧，例如，如專利文獻I所記載的發明那樣在墨槽寬度較寬的情況下，棒狀的部分會嵌入該墨槽，因而會不適合使用。因此，在將這樣的彈簧用於原子筆頭的情況下，如專利文獻2所記載的發明那樣需要以墨槽在導墨孔的中途終止的方式形成墨槽，以利用導墨孔的後端部分的內徑來限制彈簧的前端部分，使彈簧的前端部分無法嵌入墨槽。專利文獻I :日本特開2002-52884號公報專利文獻2 日本特開2000-158869號公報但是，對於專利文獻2所記載的原子筆頭的形狀，在使用了粘度較高的墨的情況下，不能夠獲得充分的墨流量。原因是，在採用這樣形狀的情況下，來自原子筆頭後方的墨僅經由導墨孔流向前端，由於在導墨孔內存在彈簧的前端部分，因此導墨孔的有效截面積與彈簧的前端部分的線徑相應地被削減。因此，製造包括用於對書寫球珠向前端施力的彈簧，並且需要保證墨流出量的原子筆頭是極其困難的事情。

發明內容
因此，本發明的課題是提供一種即使使用墨流出性較差的墨，也不會出現飛白、墨滴下、並且墨流出性不會降低的原子筆頭。鑑於上述的課題，本件發明是一種包括書寫球珠和在前端抱持該書寫球珠的保持件的原子筆頭，其特徵在於，在上述保持件的外周的前端部分上形成有錐部和使該錐部的前端朝向內側塑性變形而抱持上述書寫球珠的收縮部，該錐部尖細地形成，上述保持件的內部空間形成為球座、後孔以及導墨孔，上述球座形成在上述錐部的內側，供上述書寫球珠插入，上述後孔設置為從該保持件的後端朝向前端方向延伸至該球座的附近的位置，上述導墨孔用於將該後孔和該球座連結起來，在均勻分布地配置在上述導墨孔的周圍的多處形成有墨槽，該墨槽是從上述球座側至上述後孔的前端部分呈放射狀地貫通的槽，在上述後孔內插入有用於對上述書寫球珠向前端方向施力的彈性構件，上述彈性構件的前端部分形成為向前端方向延伸並穿過上述導墨孔而與上述書寫球珠的後端相抵接來對該書寫球珠施力的施力部，並且，在上述後孔的前端部分的與上述各個墨槽的後端相連接的位置上形成有向內側突出的內側凸部，在將上述導墨孔的內徑設為A、將上述後孔的前端部分的內徑設為B、將上述墨槽的外切圓的直徑設為C、將上述內側凸部的內切圓的直徑設為D時，滿足A〈B〈C且D〈B的關 系O「保持件」是指從原子筆頭除去「書寫球珠」後的主體部分，例如，能夠通過切削不鏽鋼等金屬制的「圓柱材料」來形成。將在該保持件的前端側尖細地形成的部分稱作「錐部」。例如，在保持件由金屬制的圓柱材料形成的情況下是通過切削加工來形成該錐部。這裡說的「前端」是指原子筆頭的書寫頂端的一側，另外「前端」的相反側為「後端」是理所當然的。另外，並不特別限定保持件後端側，但是也能夠以減小外徑的方式切削而形成用於直接插入儲墨管的部分，或插入介於保持件後端側與儲墨管之間的接頭等的部分。「球座」是指從前端側起形成在相當於錐部的內周的部分的空間，書寫球珠插入到「球座」中。在保持件由金屬制的圓柱材料形成的情況下，球座通過從前端開始切削的切削加工來形成。插入到球座的書寫球珠被使錐部的前端緣向內側縮徑而成的「收縮部」保持而不會脫落。優選球座的內徑形成得比書寫球珠的直徑大。「後孔」是指從保持件的後端到達下述位置的孔，該位置是指未到達球座的球座附近的位置，在保持件由金屬制的圓柱材料形成的情況下，通過切削加工來形成「後孔」。另夕卜，後孔優選為隨著從保持件的後端向球座接近而內徑逐漸減小。「導墨孔」是指將後孔和球座連結起來的、內徑比後孔的內徑小的中心孔。「墨槽」是指在導墨孔周圍相對於軸心線均勻分布地配置的多個的沿著軸向的槽。在保持件由金屬制的圓柱材料形成的情況下，墨槽通過從球座的底面開始利用拉削刀具進行的切削加工來形成。另外，該墨槽貫通至後孔的前端部分。由此，引導至上述後孔的前端的墨經由該墨槽及導墨孔到達球座。從加工的穩定性來看，優選墨槽的外切圓的直徑(C)形成得比球座的內徑小。而且優選墨槽的外切圓的直徑(C)形成得比書寫球珠的直徑大。這樣一來，能夠防止球座的底面因書寫球珠的長距離書寫所進行的旋轉而磨耗防止書寫球珠堵塞墨槽。由此，也能夠有助於墨流出性的穩定。「彈性構件」優選能夠構成為儘量不堵塞導墨孔的彈簧，但只要是橡膠棒、減震器等在靜止狀態下始終向前方按壓書寫球珠的構件即可，並不特別地限定。另外，在書寫頂端始終暴露於外部空氣的按壓式原子筆中，彈性構件是在將書寫頂端朝下放置時防止墨滴下所需的結構。當然，將這樣的彈性構件用於在不使用時通過套上筆帽來密封書寫頂端的帶筆帽式原子筆也沒有任何問題。另外，若在使用剪切變稀性墨的書寫工具中使用彈性構件、尤其是彈簧，則在書寫中通過彈簧在內部移動來對墨產生剪切力，使墨流出性的提高。
形成在該彈性構件的前端的「施力部」從後孔貫穿導墨孔而與位於球座內的書寫球珠的後端相抵接。而且，利用彈性構件的彈性始終對書寫球珠向前端施力。該施力部能夠形成為棒狀，或通過縮小彈簧的前端部分的直徑來形成該施力部。「內側凸部」是在後孔的前端部分的與墨槽的後端相連接的位置上以向內側突出的方式形成的突起。該內 側凸部以與多個墨槽中的各墨槽相對應的方式設置，因而與墨槽相同地相對於軸心線均勻分布地配置。另外，內側凸部的內周面根據需要通過切削加工等進行精加工，以使內側凸部的內周面具有比後孔的前端部分的內徑(B)小的內徑(D)。S卩，在墨到達書寫球珠之前的部分上流體阻力最大的導墨孔的部分的墨槽為貫通結構。另外，將後孔的前端部分的內徑(B)設定得比墨槽的外切圓的直徑(C)小並且比導墨孔的內徑(A)大。而且，將墨槽加工至後孔的前端部分。而且，由在切削墨槽時產生的變形部位、例如在此時被切削並被壓向墨槽的後端方向而變形的金屬部分形成內側凸部。根據上述結構，在彈性構件的施力部的前端向存在有墨槽的方向傾斜時，在到達該墨槽之前與內側凸部的內周面相抵接。於是，能夠阻止向墨槽的方向的進一步移動。由此，即使墨槽的寬度設定得比彈性構件的施力部的直徑大，也能夠構成用於防止彈性構件向墨槽嵌入的結構，並提高靜止粘度較高的墨的流出性。對於書寫球珠的大小，只要是適合原子筆頭的形態，並不特別地限定，但是尤其是在球徑為O. 5mm以下的較小的球徑時,能發揮顯著的效果。另外，墨槽的個數隻要是兩個以上就在墨流出性上沒有問題，但是特別優選等間隔地配置3個寬度較寬的墨槽。本發明如上述那樣構成，因而在將墨槽寬度形成得比彈性構件的施力部的直徑大的情況下，在施力部的前端向墨槽傾斜時，施力部的前端在嵌入到墨槽之前與內側凸部相抵接。由此，彈性構件的施力部並不會嵌入墨槽。另外，後孔的前端部分的直徑與導墨孔的直徑之差較小，因而在進行墨流出性優異的寬度較寬的墨槽的加工時，能抑制導墨孔的變形，能夠使導墨孔的長度形成得較短。而且，通過形成在內側凸部之間和槽之間穿過的流路，從而能夠在整體上減少墨流出阻力。由此，能夠實現提供一種原子筆頭，即使使用墨流出性較差的墨，該原子筆頭也不會引起飛白、墨滴下，且墨流出性不會降低，並且能夠應對防止墨的蒸發所導致的書寫不良、筆身的振動所導致的飛白。


圖I是本發明的原子筆頭的主視圖(A)及主視剖視圖(B)。圖2是保持件的前端部分的剖視圖。圖3是圖2的I - I剖視圖。圖4是圖2的II-II剖視圖。圖5是圖2的III-III剖視圖。圖6是圖2的IV-IV剖視圖。圖7是與圖5的剖視圖相對應地表不另一實施方式的原子筆頭的圖。圖8是表示本發明的原子筆頭的保持件和彈性構件的狀態的局部剖視圖。其中，省略了書寫球珠。圖9是安裝了本發明的原子筆頭的原子筆芯的主視剖視圖(A)及安裝了該原子筆芯的原子筆的主視剖視圖(B)。
具體實施例方式參照

本發明的實施方式。本實施方式的原子筆頭20如圖I所示由保持件21、能抱持在該原子筆頭20的前端的書寫球珠35、以及容納在該原子筆頭20的內部的彈性構件40構成。保持件21通過對不鏽鋼製的圓柱材料進行切削來形成。其前端部分如圖I (A)所示，被切削成尖細的大致圓錐狀而形成為錐部22。另一方面，後端部分形成為外徑減小了的插入部24。該部分用於插入後述的接頭17。而且被抱持在錐部22的內側的書寫球珠35的前端部從錐部22的前端緣露出，並且錐部22的小口被向內側按壓而形成為縮徑變形的收縮部23。
接著，參照圖I至圖8，並說明本發明的原子筆頭20的製造工序。首先，將不鏽鋼製的圓柱材料的前端側切削成尖細而形成錐部22。接著，以減小保持件21的後端附近的外徑的方式切削而形成插入部24 (圖I (A))。而且，從保持件21的後端至錐部22的中途部分，以呈幾級地減小內徑的方式穿設後孔28 (圖I (B)、圖2)。接著，使導墨孔30從保持件21的前端貫通至後孔28，之後，再次利用直徑比書寫球珠35外徑稍大的鑽頭從前端開始切削而切削形成球座26 (圖2)。接著，從球座26的底面27，使用拉削刀具，在導墨孔30的周圍形成墨槽31 (圖3、圖8)。在此，如作為圖2的I - I截面的圖3、作為圖2的II - II截面的圖4所示，3個上述墨槽31設置為呈放射狀地均勻分布地配置在導墨孔30的周圍。該墨槽31貫通至後孔28的前端部分29 (圖2)。在形成該墨槽31時被按壓的部分被壓向後端側而向內側隆起，利用鑽頭對該向內側隆起的部分的內周切削精加工而使對該部分的內周平滑，形成內側凸部32 (圖2)。在此，如圖3、作為圖2的III-III截面的圖5所示，從前端方向看去，能在墨槽31的後端方向上看到內側凸部32。另外，如作為圖2的IV -IV截面的圖6所示，內側凸部32以從後孔28的前端部分29向內側突出的方式形成。在此，將導墨孔30的內徑設為A，將後孔28的前端部分29的內徑設為B，將墨槽31的外切圓的直徑設為C，將內側凸部32的內周面的內徑設為D。於是，如圖3及圖5所示，D〈A〈C，另外，如圖6所示，D〈B。而且，在圖5和圖6中，通過與相同大小的D相比顯而易見A〈B且B〈C。由此，根據上述圖可知，A〈B〈C且D〈B。另外，如圖5所示A>D是一個例子，例如如圖7所示的另一實施方式，也可以是A〈D。但是，若A〈D的尺寸差過大則墨流出變得困難，因此優選A D的關係。然後，向球座26插入硬質合金制的書寫球珠35，接著利用收縮工具使錐部22的前端向內側按壓變形，形成收縮部23 (圖I (A)、(B))。另一方面，在後孔28的內部插入有由彈簧形成的彈性構件40。該彈性構件40的前端部分形成為筆直的棒狀，將該部分稱作施力部41。施力部41的前端穿過導墨孔30而與書寫球珠35的後端相接觸，始終向前端方向按壓書寫球珠35。另外，保持件21的後端的一部分朝向內側收縮，該部分構成防止彈性構件40脫落的固定部25 (圖I (B))。在該原子筆頭20中，如圖8所示，在彈性構件40的前端的施力部41偏向墨槽31的方向的情況下，通過與內側凸部32相抵接，從而施力部41不會與墨槽31相接觸。因而，即使將墨槽31的寬度設定得比施力部41的直徑大，施力部41也不會嵌入墨槽31。該原子筆頭20如圖9 (A)所示經由接頭17安裝在容納有墨18的儲墨管16上，形成原子筆芯15。另外，在墨18的後端填充有用於防止來自墨18的尾端的逆流的油脂狀的墨追隨體19，並且為了提高墨追隨體19的追隨性而在墨追隨體19中容納有使比重變得與墨18的比重相等的浮體19a。該原子筆芯15容納到如圖9 (B)所示的、包括筆帽12的原子筆10的筆筒11內部。
在圖9 (A)所示的原子筆芯15中能夠使用如下的墨。例如，至少含有鋁粉顏料、水、以及增稠劑的原子筆用墨。在考慮了作為書寫用的墨的穩定性、抗堵塞性等的情況下，優選鋁粉顏料的平均粒徑在O. 5 μ m 5. O μ m的範圍內。另外，為了防止鋁粉顏料在水系中的氧化，優選對鋁粉顏料的表面實施了防鏽處理。鋁粉顏料可以直接與各混合成分相混合，也可以預先利用礦物松節油等的烴類溶劑使之變得溼潤，形成膏狀再使用。在成為膏狀再使用的情況下，能夠使用市面銷售的水分散性的鋁膏。作為市面銷售產品，能夠適當地使用例如日本東洋鋁業株式會社(東洋S 二々Λ)生產的產品1500MA、日本東洋鋁業株式會社生產的產品WB1130、日本旭化成金屬株式會社生產的產品名AW-808、昭和7 A ^ ^勺夕'一(株)生產的產品名F500SIW、工力 > 卜(株)生產的產品名STAPAHydroIac-W8n.、STAPAHydrolac-WH8n. I.等。鋁粉顏料排列在塗膜表面而發揮賦予金屬色的金屬光澤的作用。優選的是，水作為主溶劑使用，墨整體的P H設定為7左右。在本發明中，配合使用的增稠劑用於抑制鋁粉顏料的沉積和賦予作為書寫用墨的適當的流動性，能賦予剪切變稀性的增稠劑較為優選。作為具體的增稠劑，在天然多糖類系中，能夠例示出種子多糖類的瓜爾豆膠(guar gum)、刺槐豆膠(locust bean gum)、半乳甘露聚糖、果膠及其衍生物，亞麻籽膠(psyllium see dgum)、羅望子膠等；微生物系的黃原膠(xanthan gum)、Rheozan 膠(Rheozan gum,日文 > 才開' > 力' Λ )、鼠李聚糖膠(rhamsangum)、威蘭膠(welan gum)、結冷膠(Gellan gum)等；海藻多糖類的卡拉膠(carrageenan)、藻酸及其衍生物等；樹脂多糖類的黃蓍膠(Tragacanth gum)、纖維素及其衍生物等，在合成高分子系中，能夠例示出聚丙烯酸、聚丙烯酸的交聯共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮及其衍生物、聚乙烯基甲基醚及其衍生物等。除了上述之外，根據需要能夠適當添加水溶性有機溶劑、金屬離子封鎖劑、pH調整齊 、分散助劑、粘合劑、界面活性劑、防腐劑、防菌劑、防鏽劑，著色顏料、著色染料、乳膠，膠
n\坐子Li寸ο另外作為著色顏料除了鋁膏之外，通過組合使用以往用於乙醇系、乙二醇系墨的公知的顏料、溶解於上述溶劑的染料，從而能夠顯現金色、其他各種彩色的金屬色。另外，作為另一例子，也可以是由於熱塑性彈性體使筆跡能夠變色的熱變色性墨。熱變色性墨優選為可逆熱變色性墨。對於上述可逆熱色性墨，能夠單獨或一起使用能通過加熱從發色狀態褪色的加熱褪色型、在特定溫度區域中使發色狀態和褪色狀態互相變化地記憶保持發色狀態或褪色狀態的色彩記憶保持型、或通過加熱從褪色狀態發色，通過冷卻從發色狀態恢復為褪色狀態的加熱發色型等各種類型而構成。或者，也可以是不可逆變色性墨。另外，上述可逆熱變色性墨所含有的顏色材料能夠適當使用下述可逆熱變色性微膠囊顏料，該熱變色性微膠囊顏料是將至少包括以往公知的(一)電子供給性顯色性有機化合物、(二)電子接受性化合物(日文電子受容性化合物)、及(三)決定上述兩者的顯色反應的發生溫度的反應介質這三個必要成分的可逆熱變色性組合物內包在微膠囊中而成的。優選可逆熱變色性微膠囊顏料的平均粒徑在O. 5 μ m 5. O μ m的範圍內。對於平均粒徑超過5. Ομπι的一類的可逆熱變色性微膠囊顏料，從原子筆頭、多孔質筆身的毛細間隙流出的流出性降低，對於平均粒徑不到O. 5μπι的的一類的可逆熱變色性微膠囊顏料，難以表現出高濃度的發色性。可逆熱變色性微膠囊顏料相對於墨組合物整個重量能夠配合2重量％ 50重量％ (優選的是3重量％ 40重量％,更優選的是4重量％ 30重量％)。在不到2重量％時發色濃度不充分，若超過了 50重量％則墨流出性降低，阻礙書寫性。而且，也可以使用能夠利用橡皮擦去筆跡的橡皮可擦性墨。橡皮可擦性墨需要至少含有水、相對於墨組成物整個重量而言3. O重量％ 30重量％的平均粒徑為O. 5 μ m
5.Ομπι的非熱塑性著色樹脂顆粒和O. I重量％ 10重量％的非著色顆粒。本發明的水性墨所使用的著色樹脂顆粒是由被著色的樹脂顆粒構成的，具有非熱塑性，並且平均粒徑為O. 5 μ m 5. O μ m，例如，能夠列舉出由顏料構成的著色劑分散在樹脂顆粒中的著色樹·脂顆粒、樹脂顆粒的表面被由顏料構成的著色劑覆蓋的著色樹脂顆粒、利用由染料構成的著色劑對樹脂顆粒染色而得到的著色樹脂顆粒等。在本實施方式中，著色樹脂顆粒只要具有非熱塑性且上述平均粒徑夠大，則無論是著色樹脂顆粒的結構為中空還是實心的都可以。另外著色樹脂顆粒的形狀可以呈球狀、多邊形狀、扁平狀、纖維狀等，並不特別限定。但是，從能夠很好地發揮優異的橡皮可擦性、書寫性、作為墨的經時穩定性的觀點來看，優選使用這樣的球狀的著色樹脂微顆粒玻化溫度為150°C以上且接近熱分解溫度，而且是一種熔體流動指數不到O. I那樣的具有分子內交聯的顆粒，不具有粘著性，並且平均粒徑為
O.5 μ m 5. O μ m0也可以使用除了以上所記載的墨之外的墨，並不特別限定使用的墨。
實施例以下，通過與比較例進行對比來說明本發明的實施例。本發明的實施例及比較例都使用下述表I所示的組成的墨18，該墨18填充到圖9 (A)所示的原子筆芯15的儲墨管16。激權利要求
1.一種原子筆頭，其包括書寫球珠和在前端抱持該書寫球珠的保持件，其特徵在於， 在上述保持件的外周的前端部分上形成有錐部和使該錐部的前端朝向內側塑性變形而抱持上述書寫球珠的收縮部，該錐部尖細地形成， 上述保持件的內部空間形成為球座、後孔以及導墨孔，上述球座形成在上述錐部的內偵牝供上述書寫球珠插入，上述後孔設置為從該保持件的後端朝向前端方向延伸至該球座的附近的位置，上述導墨孔用於將該後孔和該球座連結起來， 在均勻分布地配置在上述導墨孔的周圍的多處形成有墨槽，該墨槽是從上述球座側至上述後孔的前端部分呈放射狀地貫通的槽， 在上述後孔內插入有用於對上述書寫球珠向前端方向施力的彈性構件， 上述彈性構件的前端部分形成為向前端方向延伸並穿過上述導墨孔而與上述書寫球珠的後端相抵接來對該書寫球珠施力的施力部， 並且，在上述後孔的前端部分的與上述各個墨槽的後端相連接的位置上形成有向內側突出的內側凸部， 在將上述導墨孔的內徑設為A、將上述後孔的前端部分的內徑設為B、將上述墨槽的外切圓的直徑設為C、將上述內側凸部的內切圓的直徑設為D時，滿足A〈B〈C且D〈B的關係。
2.根據權利要求I所述的原子筆頭，其特徵在於， 上述內側凸部是利用在形成上述墨槽時所產生的變形部位而形成的。
3.—種原子筆芯，其特徵在於， 該原子筆芯包括上述權利要求I或2所述的原子筆頭。
4.一種原子筆，其特徵在於， 該原子筆包括上述權利要求I或2所述的原子筆頭。
全文摘要
本發明提供一種原子筆頭、原子筆芯及原子筆。該原子筆頭即使使用在內部具有粗大顆粒的墨、粘度較高的墨等墨流出性較差的墨，也不會出現飛白、墨滴下，另外並不降低墨流出性。在均勻分布地配置在將用於抱持書寫球珠(35)的保持件(21)的球座(26)和後孔(28)連結起來的導墨孔(30)的周圍的多處形成從球座(26)側至後孔(28)的前端部分(29)呈放射狀地貫通的多個墨槽(31)，在與各個墨槽(31)的後端相連接的位置上形成向內側突出的內側凸部(32)，在將導墨孔(30)的內徑設為A、將後孔(28)的前端部分(29)的內徑設為B、將墨槽(31)的外切圓的直徑設為C、將內側凸部(32)的內切圓的直徑設為D時，滿足A<B<C且D<B的關係。
文檔編號B43K1/08GK102892590SQ20118001291
公開日2013年1月23日 申請日期2011年3月8日 優先權日2010年3月8日
發明者石井佳秀 申請人:三菱鉛筆株式會社