JP2007098697A - ボールペンチップ - Google Patents

Abstract

【目的】 ボールペンチップにおける、ボールのボールホルダー内面への当接面をボールの転写面にし、さらにその外径を大きくすることによって滑らかでカスレのない筆記を得られるものである。
【構成】 塗布部材となるボールと、このボールを一部が開口部より臨出した状態で回転自在に抱持するボールホルダーとで構成され、ボールホルダーはインキ通路としての連通孔によって両端の開口部を連通し、前側の開口部をボールの直径よりも小径とすると共に、連通孔の途中にボールの直径よりも小径の内接円を形成する内方突出部を配置して、その間をボール抱持室とするボールペンチップにおいて、前記ボール抱持室の内壁にはボール表面の転写面を形成し、この転写面の、ボールが内方突出部に当接して最後部に位置するときのボールの中心位置よりも後方側部分における最大内接円の直径Ａと最小内接円の直径Ｂとボールの直径Ｄとが、０．９２≦Ａ／Ｄ≦１．０５かつ、０．２５≦Ｂ／Ｄ≦０．７５の関係であるボールペンチップ
【選択図】 図２

Description

本発明は、少なくとも塗布部材となるボールと、このボールを一部が開口部より臨出した状態で回転自在に抱持するボールホルダーとで構成され、ボールホルダーはインキ通路としての連通孔によって両端の開口部を連通し、前側の開口部をボールの直径よりも小径とすると共に、連通孔の途中にボールの直径よりも小径の内接円を形成する内方突出部を配置して、その間をボール抱持室とするボールペンチップに関するものである。

特許文献１には、ボールホルダーのボール受け座部に先端が球面の部材を打ち込むことによって球面加工をを施すことによってボールの回転が滑らかになることが開示されている。
また、特許文献２には、球面加工を筆記部材となるボールを押圧することで形成することが開示されている。
特開昭５３−０８２５３２号公報 特開昭６３−２５２７９９号公報

しかしながら、筆記時において、筆記角度が小さかったり、筆記速度が速かったりする場合は、ボールの中心がボールホルダーの軸線からずれることによって、ボール抱持室の側面に近い部分がボールを受けることになる。この部分は、点接触もしくは線接触に近い状態となり、ボールから受ける荷重が分散しないため、表面状態によってボールの回転に対する抵抗が大きく影響を受け、特に、ボール抱持室の側面が切削加工による粗い表面の場合など、ボールの回転は円滑に行われず、筆記感触が重たくなったり、筆記先にカスレが発生するなどの筆記不良となるものであった。

この改善策として、本発明は、少なくとも塗布部材となるボールと、このボールを一部が開口部より臨出した状態で回転自在に抱持するボールホルダーとで構成され、ボールホルダーはインキ通路としての連通孔によって両端の開口部を連通し、前側の開口部をボールの直径よりも小径とすると共に、連通孔の途中にボールの直径よりも小径の内接円を形成する内方突出部を配置して、その間をボール抱持室とするボールペンチップにおいて、前記ボール抱持室の内壁にはボール表面の転写面を形成し、この転写面の、ボールが内方突出部に当接して最後部に位置するときのボールの中心位置よりも後方側部分における最大内接円の直径Ａと最小内接円の直径Ｂとボールの直径Ｄとが、０．９２≦Ａ／Ｄ≦１．０５かつ、０．２５≦Ｂ／Ｄ≦０．７５の関係であるボールペンチップを要旨とする。

ボール抱持室の内壁に形成したボール表面の転写面には、ボールとの間にインキの薄い膜が形成されることとなる。この転写面の表面状態が滑らかになるほど、ボールとの直接接触が起きたとしてもボールの回転に対して摩擦抵抗が低いこととなる。また、インキの膜と壁面との間の移動抵抗も抑制されるのでインキも移動し易く円滑なインキの流動が保証されることとなる。
転写面の、ボールが内方突出部に当接して最後部に位置するときのボールの中心位置よりも後方側部分における最大内接円の直径Ａと最小内接円の直径Ｂとボールの直径Ｄとが、０．９２≦Ａ／Ｄ≦１．０５かつ、０．２５≦Ｂ／Ｄ≦０．７５の関係とすることによって、この転写面が、筆記時にて、筆記角度が小さかったり、筆記速度が速かったりする場合に、ボールの中心がボールホルダーの軸線からズレた場合にもボールを受ける部分となり、ボールとの間にインキの薄い膜が形成されることからボールの円滑な回転を維持しえるものとなる。
また、この転写面の面積が広いので、外部にかかる荷重を分散することができ、円滑なボールの回転を助けるものとなる。

本発明のボールペンチップは、筆記中のボールの回転を円滑にするものであり、ボールと転写面との間に介在しやすい剪断減粘性を持った、静置時に中高粘度であるインキに特に有効である。これらのインキは非使用時は静止しているため、粘度が高く維持され、筆記によるボールの回転に伴って、特にボールとボール抱持室の接触部分で剪断力を受けると粘度が低下するために滑らかなボールの回転の一助となる。
本発明のボールペンチップを使用する筆記具の形態としては、繊維集束体などのインキ吸蔵体に吸蔵保持したインキをインキ収容部に配置するものや、そのようなインキ吸蔵体を使用せずに、容器内に自由状態のインキを直接充填した、所謂生インキ式のもの、更には、圧縮空気などでインキの後方を押圧して吐出支援をなす圧力式のものなどに使用することができる。
また、ボールペンチップのインキ吐出口である開口部に接触するゴムなどの弾性材料を備えるキャップ式のものの他に、このようなキャップを備えず、操作によってボールペンチップを先端に備えるリフィルを外装体の先端より出没可能とした、出没式のボールペンとすることもできる。

図１に示したものは、本発明の一例を示す、ボールペンチップの縦断面図である。また、図１のＪ部拡大図のボールを図示省略したものが図２である。先端に塗布部材となるボール１を、ボールホルダー２の先端部に一部を臨出した状態で回転自在に抱持しており、その先端開口部２ａはボールの脱落を防止するようにボール１の外径よりも僅かに小径になるように構成されている。また、ボールホルダー２の先端近傍に設置された内方突出部２ｂは、ボール１の後方への移動を規制している。ボールホルダー２は、インキ通路としての貫通孔を有しており、この貫通孔は、先端開口部２ａと内方突出部２ｂとでボール１の前後移動を規制したボール抱持室２ｄと、そのすぐ後方でボール１よりも小径となる、内方突出部２ｂが形成する連通孔の小径部２ｅと、さらに内方突出部の後部に配置された後穴２ｆとからなっている。

内方突出部２ｂには、インキの流通可能な複数の溝３が、小径部２ｅとボール抱持室２ｄとに開口している。この溝３は、後穴２ｆには連通していないが、これはボール抱持室２ｄに達したインキが逆流することを極力抑制するためであり、このような心配がないインキであったり、吐出量を多くしたい場合などは、溝３を後孔２ｆまで貫通させて形成しても良い。

ボール抱持室２ｄの内面には、ボール１を押圧することによってボール１の表面状態が転写された転写面２ｇ、２ｇ’が形成されている。ボール１の表面粗さのＲａは０．００２μｍから０．０３０μｍ程度であり、その結果、転写面の表面粗さのＲａは１μｍ以下となっている。この転写面２ｇ、２ｇ’は、溝３によって周方向に分断され、さらに周状の凹部３ａによって、前後方向に分断されている。この溝３及び周状の凹部３ａは、実際は、ボール１との間に狭い隙間を形成する転写面２ｇ、２ｇ’にインキを供給し、ボール１とボールホルダー２との間に薄いインキ膜を形成する。小径部２ｅのボール抱持室２ｄへの開口部は内方に突出しており、該部に形成される内接円径は小径部２ｅよりも若干小径となっている。そして、図２に相当し、ボールを破線で記載した図３に示すとおり、転写面２ｇ、２ｇ’の、ボールが内方突出部に当接して最後部に位置するときのボールの中心位置よりも後方側部分における最大内接円の直径は、前方の転写面２ｇの外側の形状で形成される内接円径（φＡの部分）となり、最小内接円径は、後方の転写面２ｇ’の内側の形状で形成される内接円径（φＢの部分）となる。

溝３の小径部２ｅへの開口部は先方に向かって徐々に幅狭になっている。これは転写面２ｇを形成する際に、略平行に形成されていた内方突出部２ｂの壁面が組成変形によって倒れ込んだためである。この溝３の形状は、本例の形状に限るものではなく、ボール１の押圧量を少なくしたり、予め内側ほど空間の広い溝を形成することで、できあがりの溝３が略平行になるよう形成してもよく、また、逆に内側ほど広くなるように形成しても良い。

転写面２ｇ、２ｇ’の他の形状例を図３に相当する図４、図５にて説明する。
図４の例は、転写面２ｇ、２ｇ’が凹部３ａによって前後方向に分断されているのは同様であるが、溝３によって周方向に分断されているのは凹部３ａよりも後方の転写面２ｇ’のみであり、凹部３ａよりも前方の転写面２ｇは周方向に連続している。これは、インキの吐出量を抑制したい場合に有効であり、この前方の転写面２ｇとボール１との隙間によってインキの通過量を調整している。
図５の例は、転写面が前後方向に分断されずに、溝３によって周方向にのみ分断されているものである。転写面を広くとりたい場合に有効で、その結果、筆記感が滑らかになるという効果がある。このような形状の場合、転写面２ｇを形成するに当たって、ボール１で強く押圧することになり、その結果、塑性変形させる量が大きくなることでおこる、スプリングバック現象と、くさびのように押し拡げられる現象によって転写面２ｇがボールよりも離れる形で拡がることがある。この場合は、ボール１で押圧しているにもかかわらず、転写面２ｇの最大内接円径はボール１の直径より大きくなることになる。また、押圧距離が長い場合には転写面２ｇの先端部が最後退したボール１の中心よりも前方に位置する場合もある。

本例のボールペンチップの加工方法について説明する。
先ず、コイル材を剪断加工によって適切な長さ切断し、バレル加工によって端部の角やバリを取り、洗浄後乾燥してボールペンチップの基となるワークを得る（図示せず）。
このワークに対して、バイトなどの切削具によって、前方部にテーパー部を、１回または複数回に分けて形成すると共に、バイトおよびエンドミルでワークの先端部に平面部を切削により形成する。次いで、バイトおよびドリルでワークの先端面より後方に向けて切削加工のガイドとなる中心基準孔を形成する。次いで、ドリルで小径部２ｅを形成し、ボール抱持室２ｄの下孔をドリルまたはバイトで切削加工する。尚、上記一連の切削加工と同時にワークの後方から前方に向けて、前記小径部２ｅと連通するように後孔加工を（複数回に分けて徐々に縮径させて）施す。また、必要に応じて、塗布液収容部材または塗布液収容部材との接続部材（図示せず）との圧入位置決めのために、ワークの後端外形部に縮径部２ｈ（図１参照）を形成しても良い。

次に、ボール１が抱持されるボール抱持室２ｄの底面部と側壁部を１つのボールハウスバイトによって切削加工すると共に、そのボール抱持室２ｄの外形先端近傍に前記テーパー部よりも角度の開いた、かしめ用テーパー部２ｉを面取りバイトにて切削・形成する。さらに、同時にボール抱持室２ｄの先端面２ｊをサーフェースバイトにて切削加工する。これらの加工を３種の加工具が取り付けられた加工具で同時に加工することによって、切削工程におけるボールホルダー２の先端近傍の偏肉や中心ずれなどが防止される。

次に、放射状の切削刃が形成された剪断加工具によって、前記小径部２ｅに放射状の溝３を形成する。この際、その小径部２ｅ内に前記剪断加工によるバリが発生するが、必要に応じて同径または多少小径のドリルで再び切削加工を施したり、小径部２ｅよりも多少小径のピンによって剪断加工を施せば、前記バリをインキの吐出に影響がない程度に除去することができる。
このようにして図６に示したようなボールを抱持する前のボールホルダー素材を得る。

次いで、図７に示したように、ボール１をボール抱持室２ｄの底面部に当接するように配置し、底面が平滑なハンマー工具Ｆによってボール１を後方に打ち付け、その際の塑性変形によってボール１の転写面２ｇおよび２ｇ’を形成する（図８参照）。

この後、ボールホルダー２の先端部をかしめる。そのかしめ加工具の下端には自転可能なローラーが対向した位置に、且つ、前記ボールホルダー２の先端近傍を挟み込むように設置されており、そのローラーにはテーパー面が形成されている。このかしめ加工具によって、ボールホルダー２の先端部、具体的には、前記ローラーをかしめ用テーパー部２ｉに押し当て、該部分近傍を多少のスプリングバックを伴いながらも内方に向かって塑性変形させる。このかしめ加工によって、前記ボール１のボールホルダー２（ボール抱持室２ｄ）からの抜け止めがなされる。この工程は、前述のボール１を後方に打ち付ける工程の前に行っても良い。

転写面２ｇの、最大内接円の直径Ａと最小内接円の直径Ｂと溝３の幅および数を、表１にて示した通りに作成したボールペンチップを使い、実際に手で筆記を行って官能評価を行った。筆記試験に使用したインキは以下の通りである。

スピロンブラックＧＭＨスペシャル（染料、保土ヶ谷化学工業（株）製） １５．０部
バリファーストバイオレット＃１７０１（染料、オリエント化学工業（株）製）
１５．０部
エチレングリコールモノフェニルエーテル ４０．０部
ベンジルアルコール １２．５部
レジンＳＫ（ケトン樹脂、ヒュルス社（独国）製） １３．５部
ＰＶＰ Ｋ−９０（ポリビニルピロリドン、ＩＳＰジャパン（株）製） ２．０部
プライサーフＡ２０８Ｂ（リン酸エステル誘導体、第一工業製薬（株）製） ２．０部
上記成分を攪拌機で加熱攪拌（８０℃、４時間）した後、温時圧ろ過し、黒色のボールペン用油性インキ組成物を得た。このインキの粘度は２５℃で１０５００ｍＰａ・ｓであった。また、このインキの粘度はＥ型粘度計（東機産業（株）製）のＳＴローターを使用して２５℃、５ｒｐｍ（せん断速度３．５［１／ｓｅｃ］）にて測定を行った。

ボールペンチップにおける、ボールのボールホルダー内面への当接面をボールの転写面にし、さらにその外径を大きくすることによって滑らかでカスレのない筆記を得られるものである。

本発明の一例を示す縦断面図。 図１のもののボールの図示を省略したｊ部拡大断面図。 ボールの位置を破線で示した図２相当図。 他の一例を示す図３に相当する拡大断面図。 さらに他の一例を示す図３に相当する拡大断面図。 ボールペンチップの製造加工途中のｊ部に相当する拡大断面図。 ボールペンチップの製造加工途中のｊ部に相当する拡大断面図。 ボールペンチップの製造加工途中のｊ部に相当する拡大断面図。

符号の説明

１ ボール
２ ボールホルダー
２ａ 先端開口部
２ｂ 内方突出部
２ｄ ボール抱持室
２ｅ 小径部
２ｆ 後穴
２ｇ 転写面
２ｇ’転写面
２ｈ 縮径部
２ｉ かしめ用テーパー部
２ｊ 先端面
３ 溝
３ａ 凹部
Ｆ ハンマー工具

Claims (2)

1. 少なくとも塗布部材となるボールと、このボールを一部が開口部より臨出した状態で回転自在に抱持するボールホルダーとで構成され、ボールホルダーはインキ通路としての連通孔によって両端の開口部を連通し、前側の開口部をボールの直径よりも小径とすると共に、連通孔の途中にボールの直径よりも小径の内接円を形成する内方突出部を配置して、その間をボール抱持室とするボールペンチップにおいて、前記ボール抱持室の内壁にはボール表面の転写面を形成し、この転写面の、ボールが内方突出部に当接して最後部に位置するときのボールの中心位置よりも後方側部分における最大内接円の直径Ａと最小内接円の直径Ｂとボールの直径Ｄとが、０．９２≦Ａ／Ｄ≦１．０５かつ、０．２５≦Ｂ／Ｄ≦０．７５の関係であるボールペンチップ。
2. ボールが内方突出部に当接して最後部に位置するときのボールの中心位置よりも後方側における前記転写面の面積Ｃと、ボールの表面積Ｓとが、０．２１≦Ｃ／Ｓ≦０．４０の関係である請求項１に記載のボールペンチップ。

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