书写工具、笔尖单元熔接方法、书写工具元件连接结构和连接方法

摘要

提供一种书写工具、笔尖单元的熔接方法、书写工具元件的连接结构和连接方法，可以在笔尖单元、墨水管或/和保持体之间不使用超声波且仅对必要部位进行适合熔接，可以抑制笔尖单元脱落和墨水泄漏等。对构成书写工具的金属制造的笔尖单元嵌入接头内的后端部的规定部位(至少在接头前端部的嵌装部分)进行加热，将笔尖单元的规定部位和其周围的接头熔接在一起。

说明书

技术领域

本发明涉及一种书写工具用笔尖单元熔接方法，特别是涉及一种可以防止加压式圆珠笔中气体泄漏和防止笔尖单元的压入裂纹等的书写工具和笔尖单元的熔接方法、以及书写工具元件的连接结构和连接方法。

背景技术

书写工具包括钢笔或自动铅笔等各种类型，其中一种是圆珠笔。这种圆珠笔特别是加压气体被封入的加压式圆珠笔，如美国专利US4,472,462和US3,997,273所介绍的那样，包括连接作为书写部的笔尖单元的后端部和墨水管的开口前端部的保持体也就是接头、由粘结或密嵌等方法嵌装在所述接头内的内轴，由空气或氮气等组成的加压气体被填充到所述内轴内，这种结构是公知的。

在这种加压式圆珠笔中，仅将笔尖单元简单地压入接头和墨水管内，由于被封入的气体压力、环境温度的影响或随时间的蠕变，存在笔尖单元脱落的可能性。由于在装配时的微小伤痕，也导致气体泄漏问题。而且，同样，即使是在非加压式圆珠笔的普通书写工具场合下，一旦以墨水不泄漏的方式压入具有书写部的单元，在树脂制造的接头和墨水管上也会出现裂纹。

为了解决这些问题，在现有技术中，采用其它性能差的柔软树脂制造，并在笔尖单元的墨水管压入部分上设置周向槽的方法。而且，形成特殊的形状，利用超声波使熔融的树脂流入所述周向槽内而形成，并利用超声波发热，将保持体熔接到由外嵌在笔记单元上的接头固定笔尖单元的嵌合笔尖单元后的轴筒的前端上。

但是在使用超声波熔接的场合，笔尖单元受超声波的影响，导致出现被包持在笔尖单元前端部的笔珠脱落或墨水泄漏、喷出、书写时线条中断等不良情况的书写部损伤。而且，由于外力、环境温度的影响、材料自身的蠕变变形和裂纹等，笔尖单元的墨水管嵌合部分不能维持当初的强度。因而，出现笔尖单元脱落、墨水泄漏、书写工具整体发热、熔接不稳定等问题。

而且在现有书写工具中，由于仅仅简单地将内轴嵌装在接头内，当内轴没有被牢固地嵌装在接头内的场合，存在加压气体泄漏的可能。此外，也由此而产生墨水泄漏等的问题。

为了解决这种问题，当使用金属时，实施强力压入或密封剂涂布，当使用树脂时，采用由超声波将接头和内轴牢固嵌装等的方法。但是，出现组装麻烦、成本高、被包持在笔珠单元内的笔珠脱落、墨水喷出等新的大问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种书写工具、笔尖单元的熔接方法，可以在笔尖单元与墨水管或/和保持体之间不使用超声波且仅对必要部位适当地进行熔接，可以防止笔尖单元脱落和墨水泄漏等。而且，还提供一种可以牢固地连接书写工具的部件例如接头和内轴，防止墨水等流体泄漏的书写工具元件的连接结构和连接方法。

即，在本发明中，在权利要求1记载的发明中，为了实现上述目的，提供一种带有在书写工具前端具有书写部的笔尖单元和内部保藏墨水的墨水管的书写工具，使用金属制造的笔尖单元，对嵌入保持体或/和墨水管内的部分的规定部位进行加热，通过使该笔尖单元的规定部位周围的树脂熔融或软化密着，笔尖单元和其周围的保持体或/和墨水管熔接在一起。

而且可以由不锈钢制造所述笔尖单元的加热部分。

而且，所述书写工具可以是在内部封入加压气体的圆珠笔。

而且，可以使用聚碳酸酯、ABS、环形聚烯、改性聚苯基醚、聚苯乙烯等延伸度(符合ASTMD638)在20％以下的树脂中的任一种形成所述保持体，将该保持体与笔尖单元熔接在一起。

权利要求5所记载的发明是根据权利要求1～4之一所记载的书写工具的熔接方法，其中不对笔尖单元的前端部进行加热，仅对笔尖单元的后端部进行加热。

权利要求6所记载的发明是根据权利要求1～4之一所记载的书写工具的熔接方法，其中由电磁应线圈对金属制笔尖单元的规定部位进行感应加热。

权利要求7所记载的发明是根据权利要求1～4之一所记载的书写工具的熔接方法，其中通过对笔尖单元的后端进行加热而实施加热熔接。

而且所述加热可以选择由电磁感应线圈进行感应加热。

此外，可以通过对笔尖单元的后端进行加热而实施加热熔接。

权利要求10所记载的发明是一种将书写工具的元件彼此相连的书写工具的元件连接结构，其中用树脂成形各个元件，同时，在各个元件之间设置导体，对各个元件和导体进行熔接。

权利要求11所记载的发明是一种连接作为书写工具元件的接头和筒体的书写工具元件连接结构，分别用树脂成形接头和筒体，在接头和筒体之间设置导体，对所述导体、接头和筒体进行熔接。

而且，将接头设置在笔尖单元和墨水管之间以便将它们连接起来，以筒体为书写工具的内轴并包围墨水管。

而且，优选以不锈钢环作为导体。

优选用电磁感应加热对导体进行加热熔接。

权利要求15所记载的发明是一种将书写工具的元件彼此相连的书写工具的元件连接方法，用树脂成形各个元件，同时，在各个元件之间设置导体，通过对该导体进行电磁感应加热，对各个元件和导体进行熔接。

权利要求16项所记载的发明是一种连接由树脂形成的接头和筒体的书写工具元件连接方法，在接头和筒体之间设置环形导体，对所述导体进行电磁感应加热以便对接头和筒体进行熔接。

而且，优选以不锈钢环作为所述导体。

在此，书写工具的元件至少包括接头和筒体等，此外，例如还包括尾塞和筒体、笔尖和接头、笔尖和墨水管。无庸多言，这些仅是示例，本发明并不局限于此。书写工具可以是透明、半透明、不透明的。而且，作为导体，虽然主要是由环组成的，但是也可以是轴状的圆筒，可以采用在接头外周面上沿周向贴附多个磁性片的方法、涂附磁性涂料、弹簧、电镀等。而且，元件的连接结构和连接方法虽然主要应用于书写工具，但是也可以应用于类似的要求耐泄漏性和外观美的比较便宜的物品，例如处理各种液体或气体的化妆品等。

如果采用本发明，一旦对接头和筒体等各元件加热，相互熔接，则可以获得很高的连接力，可以有效地防止加压气体泄漏或墨水泄漏。

而且，一旦将电磁场施加在作为被加热物的导体上进行感应加热，则向导体传送电能(感应电流)，导体自身将电流转换为焦耳热。通过这种焦耳热变换，也就是涡流电流损耗，树脂制成的接头和筒体的对向部被熔接在一起。

而且，如果由不锈钢制造导体，则可以提高耐锈性、耐加热劣化性，增大涡流电流引起的电流阻抗，提高发热性。而且，如果导体被制作成环形，则可以提高熔接性和涡流电流的效率。

附图说明

图1是一个本发明的书写工具和笔尖单元的熔接方法的第1实施形态中加压式书写工具的关键部位的说明图；

图2是显示第1实施形态中笔尖单元被嵌装在接头内的熔接状态的视图；

图3是作为本发明第2实施形态的凝胶圆珠笔关键部位的说明图；

图4是显示本发明书的写工具部件连接结构的实施形态的剖面图；

图5是显示本发明的书写工具部件连接结构的实施形态中接头和笔尖单元的剖面图；

图6是显示本发明书的写工具部件连接结构的实施形态中导体环的平面视图；

图7是图6的剖面图。

具体实施方式

下文参考附图介绍本发明的书写工具和笔尖单元熔接方法的优选实施形态。图1是一个根据书写工具和笔尖单元单熔接方法的第1实施形态的加压式圆珠笔再装品中关键部位前端的纵剖面图，图2是显示接头与第1实施形态中笔尖单元嵌接固定状态的视图，图3是凝胶墨水圆珠笔前端部纵剖面说明图。而且省略了显示安装再装品的轴筒的图示。

如图1所示，本发明第一实施形态的书写工具，通过树脂制造的保持体、即接头1将外嵌的由金属制成的笔尖单元6的后端部10嵌入到树脂制造的墨水管11的开口前端部中。

后端闭锁的内轴20外嵌在接头1的外周面上，用于保护笔尖单元6的尖部保持体(所谓的口プラ)4嵌装在从内轴20的前端部至笔尖单元6的中央部9的部位上。而且，笔尖单元6将笔尖8可转动地包持在书写部也就是前端部7上。中央部9的外周面部的直径比前端部7和后端部10的直径大。而且，墨水管11被形成为中空筒形，并将墨水12收容在内部。为了不使内部的墨水12泄露，采用安装、粘结、熔接等各种方法，使墨水管11相对于笔尖单元6和/或接头1固定。

接头1构成略为尖细的大致筒形结构，其中央部与后方部相比，内径分段变细。即，墨水管11的开口的前端部插入到从接头1轴向的中央部分至后部的内径粗的粗径部2内，在内周部以阶梯状直径变细的前端部3处外嵌到笔尖单元6的后端部10的一部分上。所述前端部3的前端呈阶梯状扩径，笔尖单元6的中央部分9中的后侧阶梯状部被插入该扩径部分内。

而且，如图1所示，环形法兰5形成在接头1的粗径部2中靠前端部的外周面上，外嵌在接头1上的内轴20安装至与该法兰5接触以便定位。而且，环形位置确定法兰22形成在内轴20的外周面部上。

尖部保持体4呈整体大致沿着圆锥侧面的形状，当前端内周部与笔尖单元6的中央部9的外周面接触时，防止拔出，另一方面，在后端与内轴20的位置确定法兰22接触，而且，内周部嵌装在内轴20的外周上(用符号E表示该示嵌装部)。而且，通过接头1的外周面部和内轴20的内周面部的嵌装，可以进行固定。

上述笔尖单元6通过夹持接头1与墨水管11相连，加压气体21被密闭在内轴20内而形成加压式书写工具。

而且，对于上述各个部件的材料，考虑到气体障碍性，可以分别使用聚丙烯或聚乙烯制造墨水管11、使用乙烯乙烯基醇共聚物(EVOH)、PET、尼龙、PBT、POM、聚丙烯腈、PEN等制造接头1和内轴20。

对笔尖单元6嵌入接头1内的后端部10的规定部位(至少是接头1的前端部3嵌装部分)30加热，通过加热，使所述规定部位30周围的树脂熔融，熔接笔尖单元6的规定部位30和其周围的接头1。此时，由于不对笔尖单元6的前端部7进行加热，仅对后端部10进行加热，可以防止无关部分由加热引起变色、变形、劣化等恶劣影响。

而且对于上述加热，优选对笔尖单元6的规定部位30进行电磁感应加热。如果采用电磁感应加热，不会出现由超声波加热那样的振动引起所述笔珠脱落、墨水12劣化、墨水被吹出、熔接不良、整体不需要加热等不良现象，可以仅对目标部位进行加热。而且如图2所示，将感应线圈31朝向笔尖单元6的规定部位30松配合设置，通过针对该感应线圈31施加电流，可以使感应电流流过笔尖单元6的规定部位30，仅对规定部位30进行加热。

但是并不局限于此，可以通过加热烙铁对笔尖单元6的后端加热。而且，如果笔尖单元6由可以被感应加热的金属制造，则可以由各种金属材料制造。特别是优选使用在内部具有很多强磁性Fe(铁)或Cr(铬)等成份且不产生加热氧化和生锈的不锈钢。如果至少规定部位30也就是加热部分由不锈钢制成，则可以由其它材料构成加热部位之外的部分，可以扩大材料的选择范围，削减成本。

在内轴20为密闭空间并将加压空气或氮气等加压气体21封入其内部空间后的加压式圆珠笔的情况下，上述书写工具是有效的。利用上述熔接方法，可以获得简单且可靠的气体不从规定部位30泄露的密闭结构。而且，由于防止在进行组装时由纵伤引起的泄漏，可以确实有效地熔接。

而且，在上述实施形态中，将笔尖单元6熔接在接头1上，而与此同时，也可以单独地使笔尖单元6与墨水管11熔接起来。如果这样做，笔尖单元6和墨水管11的固定紧密而且可靠，可良好地防止墨水12泄漏。

图3是本发明第2实施形态中凝胶圆珠笔的关键部位的说明图。

与第1实施形态不同的是，第2实施形态的书写工具是非加压式的，接头1是易于由于压入而产生裂纹的材料，是ABS、变性聚苯醚(变性PPE)、环形聚烯、聚碳酸酯(PC)和聚苯乙烯(PS)等，是根据ASTMD638的延伸度为20％以下且由于不能延伸而非常容易出现裂纹树脂等，可以防止由加热熔接而引起裂纹产生或笔尖脱落。

如果采用本发明的加热熔接，即使是容易出现玻璃状裂纹的聚苯乙烯，如果是几乎没有压入余量的微小间隙、或没有压入余量的间隙，也可以进行墨水12或气体不泄漏的熔接。

虽然墨水管11和接头1的笔尖压入部的形状不同，但是同样可以应用本发明，而且，笔尖同样适用于钢笔、记号笔、管笔(pipe pen)等。

下文介绍本发明的书写工具元件的连接结构和连接方法的优选实施形态。在本实施形态的书写工具中，如图4～7所示，构成加压式圆珠笔的接头和作为筒体的内轴20分别由树脂制成，将与内轴20的内周面对向接触的导体也就是导体环40嵌装在接头1末端部外周面上，对导体40进行感应加热(电磁感应加热(IH：感应加热))，将接头1和内轴20适合地熔接在一起。

使用规定的树脂，具体为耐冲击性和力学特性优良的ABS、PP、PS、PE、再生塑料等注塑形成接头1，在加压笔中使用考虑了气体阻碍性的EVOH、PET、尼龙、PBT、PA、POM等材料注塑形成接头1，具有连接保护金属制造的笔尖单元6的后端部10与细长的墨水管11的前端部的功能。如图4和5所示，大致形成为圆筒形，前端部3被大致形成为喷嘴形，同时，前端部3的内径的比前端部3之外部分的内径小，断面大致是帽形的笔尖单元保持体(被称作塑料嘴件)4被紧密嵌装在前端部3上。环形凸缘5从接头1的大致中央部位附近的外周面向半径方向突出，凸缘5与内轴20开口的前端部接触。

笔尖单元6例如由耐侵蚀、耐腐蚀、磁性、IH加热性优良的不锈钢等制成。如图4和5所示，笔尖单元6包括可在前端部7上转动的笔珠8，中央部位9被直径稍微增大地形成，后端部10利用电磁感应加热或粘结等方法嵌装在接头1前端部3内。而且，墨水管11例如由半透明的PP、PET树脂、PE、再生塑料等挤压成空心的筒形。可以将墨水(黑、红、朱红色、青色等任一种墨水)12填充到墨水管11内，墨水管11的前端从接头1的末端侧嵌入接头1内，同时，最前端部借助压入或熔接等方法嵌合连接到笔尖单元6的后端部10内。

如图4和5所示，内轴20使用规定的树脂，具体为耐冲击性和力学特性优良的ABS、PP、PS、PE、再生塑料等，在加压笔中内轴20使用考虑了气体阻碍性的EVOH、PET、尼龙、PBT、PA、POM等材料形成细长圆筒形或酒杯形，内轴20嵌入接头1的后端部并开口的前端部与凸缘5接触，同时，隔有间隙地包围密闭墨水管11，通过将氮气或空气等加压气体21封入相关的间隙内，构成加压式书写工具。环形位置确定凸缘22沿半径方向从内轴20的前端部外周面向外突出，所述位置确定凸缘22通过嵌装或熔接等方法与保持体4开口的末端部接触。

如图6和7所示，导体环40由耐侵蚀性、耐腐蚀性、磁性等优良的不锈钢或对铁进行电镀后的材料等形成。优选使用SUS430或SU8304等不锈钢。

在采用上述结构制造书写工具时，首先，将导体环40嵌装固定在接头1末端部的外周面上，接头1和笔尖单元6被组装在一起而形成组装笔端。获得这种组装笔端后，将墨水12填充到墨水管11内，并将墨水管11压入所述组装笔端内，获得组装管。

然后，一边将加压气体21封入内轴20内一边压入组装管，当从外部对导体环40的周边进行电磁感应加热时，对导体环40进行加热，将接头1、内轴20、导体环40熔接在一起。当接头1、内轴20、导体环40被熔接起来后，停止电磁感应加热，使之冷却固化，可以获得完全防止气体或墨水12泄漏的结构。

在对导体环40进行电磁感应加热时，为了使大量磁通链接在导体环40内，缩小感应线圈31和导体环40的间隙，有益于提高效率。由于在进行电磁感应加热时，导体环40是环形的，特别可以提高涡流电流产生效率。而且如果采用不锈钢(例如SUS430或SUS304等)制造导体环40，利用耐锈性，可以获得表面密着性优良、涡流电流产生效率良好、电阻大、发热优良等效果。

如果采用上述结构，例如即使使用在压入时容易产生裂纹、不能强行压入的材料的元件或在组装时出现微小擦痕的情况下，也可以通过电磁感应加热，将内轴20可靠、牢固地嵌装在接头1上，加压气体21不会泄漏，也不会因此导致墨水泄漏。而且由于利用快速加热、无接触加热(无需使用电极)为特征的电磁感应加热法，与超声波连接不同，可以有效地消除保持在笔尖单元6上的笔珠8脱落、墨水12浸透和喷出等大问题，而且与超声波连接不同，可以期待稳定的操作和操作速度迅速化。

而且即使使用在普通压入时经常产生裂纹的材料例如PS、AS、PC、环形聚烯、EVOH等，也可以在通过加热而消除应力的状态下进行固定。由于难以产生裂纹，可以容易地选择材料。而且，由于导体环40不是板形，而是环形的，熔接不会偏向接头1和内轴20周面的一部分，接头1和内轴20的周面可以均匀适合地熔接。而且，如果采用感应加热法，可以期望高温加热和高速控制，可以提高生产线的生产性(质量、合格率、操作速度、灵活性、空间、维修操作控制等)，因而，可以满足对外观、成本、生产性、性能等的要求。

在上述实施形态中，对导体环进行电磁感应加热，将接头1和内轴20熔接起来，但是本发明并不局限于此。例如，也可以对笔尖单元6进行电磁感应加热，将接头1和笔尖单元6的规定部位(图4和5所示虚线部分)30熔接在一起，将笔尖单元6和墨水管11熔接在一起。此时，可以对笔尖单元整体进行电磁感应加热，或对笔尖单元6的规定部位30也就是后端部10进行电磁感应加热，可以防止无关部位伴随着加热而变色等。此外，本发明也适用于类似于书写工具的部件，例如轴和尾塞、帽和夹子、塑料嘴和轴等。

产业上的可利用性

如果采用上述发明，由于不使用超声波将笔尖单元熔接在保持体和或墨水管上，所以笔尖单元不受超声波的影响，因而，可以实现有效地防止保持在笔尖单元前端的笔珠脱落或墨水劣化、吹出、在书写时笔划中断等不适合的效果。而且，即使由于受外力、环境温度的影响、材料自身的蠕变变形，也可以维持笔尖单元嵌合部分当初的强度，不会出现笔尖脱落、压入部分产生裂纹、墨水泄漏等现象。

而且在本发明中，不对笔尖单元的前端部加热，仅对后端部加热，可以有效地防止对不必要的部分进行加垫的浪费和由于对熔接所必需部分之外的加热引起的劣化，有效地防止由书写部的热变形引起的恶劣影响等弊端。

而且，作为上述加热，如果用感应线圈对金属制造的笔尖单元规定部位进行加热，则由于不使用超声波，可以可靠地防止由上述超声波加热引起的弊端。

如果用加热烙铁对笔尖单元的后端加热，可以利用简单的结构实现相同的熔接。

而且，如果使用不锈钢(特别优选为SUS430系列)作为笔尖单元的加热部分，即使感应加热，也不产生劣化等，可以期待加热效率良好、可靠且精度良好的连接。

而且，在书写工具是加压式圆珠笔时，可以获得能够彻底防止气体泄漏、稳定品质的效果。

即使使用在普通压入时产生裂纹的材料或延伸少的材料，通过缓和加热引起的应力，可以有效地防止裂纹。

而且，如果采用本发明，可以牢固地连接书写工具的元件例如接头和内轴，防止气体或墨水等流体泄漏等，同时可以获得牢固地防止被拔出的效果。而且，例如即使使用由压入而容易出现裂纹的材料，由于在除去应力的状态下可以牢固地固定，可以获得不产生裂纹的连接方法。