JP2010240931A - Ball-point pen tip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チップ本体に、ボール抱持室の底壁の中央に形成したインキ流通孔と、該インキ流通孔から放射状に延びるインキ流通溝とを有し、前記底壁にボールを挿置し、チップ先端部を内側にかしめることにより、ボールの一部をチップ先端縁より突出させて回転自在に抱持するとともに、前記ボールをコイルスプリングによりチップ先端側に押圧し、前記ボールをチップ先端部の内壁に密接する弁機構を具備してなるボールペンチップに関する。 The present invention has an ink circulation hole formed in the center of the bottom wall of the ball holding chamber, and an ink circulation groove extending radially from the ink circulation hole in the chip body, and the ball is inserted into the bottom wall. The tip end of the tip is crimped inward so that a part of the ball protrudes from the tip tip edge and is rotatably held, and the ball is pressed to the tip tip side by a coil spring, and the ball is pushed to the tip tip. The present invention relates to a ballpoint pen tip comprising a valve mechanism that is in close contact with the inner wall of the part.
ボールの後端に、コイルスプリングを配設し、このコイルスプリングの弾発力によって、ボールをチップ先端部の内壁面に密接させ、ボールをチップ先端部の内壁面とのインキ流路を遮断し、筆記時の筆圧によってボールとチップ先端部の内壁とに隙間を形成する弁機構を具備したボールペンチップはよく知られている。 A coil spring is disposed at the rear end of the ball, and the elastic force of the coil spring closes the ball to the inner wall surface of the tip end of the chip and blocks the ink flow path from the inner wall surface of the tip end of the ball. A ball-point pen tip having a valve mechanism that forms a gap between the ball and the inner wall of the tip end of the tip by writing pressure during writing is well known.
ところで、ボールペンチップのボールは、タングステンカーバイドの超硬材やジルコニアなどのセラミックス材、ステンレス鋼材等を用いており、チップ本体には、ステンレス鋼や銅合金等を用いているため、ボールの回転によって、ボール抱持室の底壁が摩耗してしまう問題があった。 By the way, the ball of the ballpoint pen tip uses tungsten carbide carbide, ceramics such as zirconia, stainless steel, etc., and the tip body is made of stainless steel or copper alloy. There was a problem that the bottom wall of the ball holding chamber was worn.
こうしたボール抱持室の底壁の摩耗を抑制するために、特開2001−80262号公報「ボールペンチップ」では、ボールの表面に硬質の被覆層が形成するもの、特開2004−338134号公報「ボールペンチップ及びボールペン」では、ボールの表面及びチップ本体の内壁をダイヤモンド状(DLC)膜でコートして、潤滑性を高めたボールペンチップが開示されている。 In order to suppress such wear on the bottom wall of the ball holding chamber, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-80262 “Ball Pen Tip” has a hard coating layer formed on the surface of the ball, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-338134 “ “Ballpoint pen tip and ballpoint pen” discloses a ballpoint pen tip having improved lubricity by coating the surface of the ball and the inner wall of the tip body with a diamond-like (DLC) film.
特許文献1のように、ボール表面に硬質の被覆層を形成することで、ボール自身の耐摩耗性を向上させることはできるが、ボールと接触するチップ内壁の摩耗を抑制することはできない。 As in Patent Document 1, by forming a hard coating layer on the surface of the ball, it is possible to improve the wear resistance of the ball itself, but it is not possible to suppress wear of the inner wall of the chip that contacts the ball.
また、特許文献2のように、ボール表面やチップ本体の内壁に、ダイヤモンド状(DLC)の被覆層を形成し、潤滑性を高めることで耐摩耗が向上することは事実であるが、ボールの表面及びチップ本体の内壁に設けた被覆層は、0.01μm〜5μm程度と非常に薄く形成してあるため、高筆圧下においてはボールとチップ内壁との接触抵抗が高く、ボールの回転によって、ボール表面の被覆層が摩耗し、ボールとの密着性が低い場合には、剥離してしまうこともあった。
In addition, as in
また、被覆層の寿命を延ばすために、ボール表面やチップ本体の被覆層を厚くすることが考えられるが、被覆層が摩耗や剥がれるに従って、ボールとチップ本体の先端部との隙間が大きくなり、インキ漏れの原因となるという問題がある。 In order to extend the life of the coating layer, it is conceivable to increase the thickness of the coating surface of the ball surface or the chip body, but as the coating layer wears or peels, the gap between the ball and the tip of the chip body increases. There is a problem of causing ink leakage.
また、ボールペンチップの製造方法として、切削加工や押圧加工によって、ボール抱持室を形成後、ボールを挿入し、ボールをボール抱持室の底壁に載置した状態で、チップ先端部を内側にかしめることで、ボールを回転自在に抱持しているが、こうした工程は、寸法精度及び製造コストを考慮すると一連して行うことが好ましい。特に、ボールを先端方向からハンマーリングし、チップ本体の底壁にボール座を形成する場合には、ハンマーリングを行ったボールをそのまま用いることが最も好ましい。そのため、被覆層は、製造上、ボールにのみ設けることが最も好ましい。 In addition, as a method of manufacturing the ballpoint pen tip, after forming the ball holding chamber by cutting or pressing, the ball is inserted, and the tip of the tip is placed inside with the ball placed on the bottom wall of the ball holding chamber. In this way, the ball is held in a freely rotatable manner. However, it is preferable that these steps are performed in series in consideration of dimensional accuracy and manufacturing cost. In particular, when the ball is hammered from the tip direction to form a ball seat on the bottom wall of the chip body, it is most preferable to use the ball subjected to hammering as it is. For this reason, the coating layer is most preferably provided only on the ball in terms of production.
本発明は上記問題を鑑み、耐摩耗性が非常に良好であり、長期間にわたって良好な筆感が維持されるボールペンチップを提供するものである。 In view of the above problems, the present invention provides a ballpoint pen tip that has very good wear resistance and maintains a good writing feel over a long period of time.
前記目的を達成するために本発明では、チップ本体に、ボール抱持室の底壁の中央に形成したインキ流通孔と、該インキ流通孔から放射状に延びるインキ流通溝とを有し、前記底壁にボールを挿置し、チップ先端部を内側にかしめることにより、ボールの一部をチップ先端縁より突出させて回転自在に抱持するとともに、前記ボールをコイルスプリングによりチップ先端側に押圧し、前記ボールをチップ先端部の内壁に密接する弁機構を具備してなるボールペンチップにおいて、前記ボールの表面に、潤滑被覆層を形成するとともに、前記ボールとコイルスプリング間に、移着潤滑層を介在することを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the present invention, the chip body has an ink circulation hole formed in the center of the bottom wall of the ball holding chamber, and an ink circulation groove extending radially from the ink circulation hole. By inserting the ball into the wall and caulking the tip of the tip inward, a part of the ball protrudes from the tip tip edge and is held freely, and the ball is pressed against the tip of the tip by a coil spring. And a ballpoint pen tip comprising a valve mechanism for bringing the ball into intimate contact with the inner wall of the tip of the tip, wherein a lubricating coating layer is formed on the surface of the ball, and a transfer lubricating layer is provided between the ball and the coil spring. It is characterized by interposing.
また、前記移着潤滑層が、前記潤滑被覆層よりも厚いことを特徴とする。 Further, the transfer lubricating layer is thicker than the lubricating coating layer.
さらにまた、前記移着潤滑層が、前記コイスプリングに設けてあることを特徴とする。 Furthermore, the transfer lubricant layer is provided on the coil spring.
本発明は、耐摩耗性が非常に良好であり、長期間にわたって良好な筆感が維持されるボールペンチップを提供することができた。 The present invention was able to provide a ballpoint pen tip that has very good wear resistance and maintains good writing feel over a long period of time.
本発明おける第一の特徴は、ボールに潤滑被覆層を設け、ボールとチップ内壁との接触抵抗を軽減して、ボール座の耐摩耗性及び筆感を向上することである。 The first feature of the present invention is that a lubricating coating layer is provided on the ball to reduce the contact resistance between the ball and the inner wall of the chip, thereby improving the wear resistance and writing feeling of the ball seat.
潤滑被覆層には、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、二硫化タングステン(WS2)、二硫化モリブデン(MoS2)やグラファイト、四フッ化エチレン(PTFE)等の含フッ素高分子、シリコーン樹脂等、従来から知られている固体潤滑剤を適宜用いることができ、耐摩耗性及び潤滑性を考慮してダイヤモンドライクカーボン(DLC)を用いることが最も好ましい。 Lubricating coating layers include diamond-like carbon (DLC), tungsten disulfide (WS 2 ), molybdenum disulfide (MoS 2 ), graphite, fluorine-containing polymers such as tetrafluoroethylene (PTFE), silicone resins, etc. Can be used as appropriate, and diamond-like carbon (DLC) is most preferably used in consideration of wear resistance and lubricity.
ボールに潤滑被覆層を被覆する方法は、特に制限されず、真空蒸着、イオン蒸着、物理的蒸着、化学的蒸着、真空アーク蒸着などが挙げられる。潤滑被覆層の厚さは、用いる潤滑材によって適宜設定することができるが、0.01μm〜3μmが好ましく、0.1μm〜2μmとすることが最も好ましい。 The method for coating the ball with the lubricating coating layer is not particularly limited, and examples thereof include vacuum deposition, ion deposition, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, and vacuum arc vapor deposition. The thickness of the lubricating coating layer can be appropriately set depending on the lubricant used, but is preferably 0.01 μm to 3 μm, and most preferably 0.1 μm to 2 μm.
また、被覆層表面の凹凸は、算術平均粗さ(Ra)で、0.005μm〜0.3μmとすることが好ましい。これは、ボールとチップ内壁との接触抵抗を軽減するには、被覆層の表面をできるだけ平滑にすることが好ましいが、算術平均粗さ(Ra)が0.005μm未満にすると、ボールからボールペン用インキがスムーズに供給されずに筆跡に影響する恐れがあり、0.3μmを超えると、ボールとチップ内壁との接触抵抗が大きく摩耗を抑制し難いためである。 Moreover, the unevenness | corrugation of the coating layer surface is arithmetic mean roughness (Ra), and it is preferable to set it as 0.005 micrometer-0.3 micrometer. In order to reduce the contact resistance between the ball and the inner wall of the chip, it is preferable to make the surface of the coating layer as smooth as possible. However, if the arithmetic average roughness (Ra) is less than 0.005 μm, the ball is used for a ballpoint pen. This is because ink may not be supplied smoothly and may affect the handwriting, and if it exceeds 0.3 μm, the contact resistance between the ball and the inner wall of the chip is large and it is difficult to suppress wear.
本発明に用いるボール材としては、タングステンカーバイドの超硬材やジルコニアなどのセラミックス材、ステンレス鋼材等、特に限定されるものではないが、ボール材と潤滑被覆層の最も好ましい組み合わせは、タングステンカーバイドのボール材とダイヤモンドライクカーボンの潤滑被覆層である。また、チップ本体もステンレス鋼や銅合金、アルミニウム等、特に限定されるものではなく、耐摩耗性及び耐食性を考慮してステンレス鋼が最も好ましい。 The ball material used in the present invention is not particularly limited, such as cemented carbide of tungsten carbide, ceramic material such as zirconia, stainless steel material, etc., but the most preferable combination of the ball material and the lubricating coating layer is tungsten carbide. This is a lubricating coating layer of ball material and diamond-like carbon. Also, the tip body is not particularly limited, such as stainless steel, copper alloy, and aluminum, and stainless steel is most preferable in consideration of wear resistance and corrosion resistance.
ボールの表面に潤滑被覆層を設けることで、筆感の向上及びボール座の摩耗の抑制を得ることはできるが、500gf以上の高筆圧での筆記や長距離の筆記を行うと、潤滑被覆層が摩耗や剥離してしまうため、長期間にわたって良好な筆感、ボール座の摩耗の抑制を維持することは困難である。 By providing a lubricating coating layer on the surface of the ball, it is possible to improve the writing feel and suppress the wear of the ball seat. However, if the writing is performed at a high writing pressure of 500 gf or longer or writing over a long distance, the lubricating coating is applied Since the layer wears and peels, it is difficult to maintain good writing feeling and suppression of ball seat wear over a long period of time.
そこで、本発明おける第二の特徴は、ボールとコイルスプリング間に移着潤滑層を介在させ、ボール表面の潤滑被覆層が摩耗や剥離しても、移着潤滑部から転移する固体潤滑剤で潤滑を持続するものである。 Therefore, the second feature of the present invention is a solid lubricant that interposes a transfer lubricant layer between the ball and the coil spring and transfers from the transfer lubrication portion even if the lubricant coating layer on the ball surface is worn or peeled off. Lubrication is sustained.
移着潤滑層には、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、二硫化タングステン(WS2)、二硫化モリブデン(MoS2)やグラファイト、四フッ化エチレン(PTFE)等の含フッ素高分子、シリコーン樹脂等、従来から知られている固体潤滑剤を適宜用いることができる。移着被覆層の厚さは、潤滑被覆層よりも厚くすることが好ましく、0.5μm〜10μm、3μm〜8μmとすることが最も好ましい。 For the transfer lubricant layer, diamond-like carbon (DLC), tungsten disulfide (WS 2 ), molybdenum disulfide (MoS 2 ), graphite, fluorine-containing polymer such as tetrafluoroethylene (PTFE), silicone resin, etc. Conventionally known solid lubricants can be used as appropriate. The transfer coating layer is preferably thicker than the lubricating coating layer, and most preferably 0.5 μm to 10 μm and 3 μm to 8 μm.
尚、含フッ素高分子として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を用いることが最も好ましい。これは、含フッ素高分子としては、例えば、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン−パ−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリフルオロビニール(PVF)などが挙げられるが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)は、完全な自己潤滑性皮膜であり、その表面での摩擦時にはPTFE粒子の薄膜が塗りつけられることにより、摩擦面どうしの接着が防げられるとともに、撥水性及び撥油性が極めて高いためである。また、浸漬めっき等と違ってフッ素樹脂含有ニッケルメッキは、その表面が摩滅すると新しいPTFE粒子か現れ、絶えず低い摩擦係数が維持される効果を奏する。 It is most preferable to use polytetrafluoroethylene (PTFE) as the fluorine-containing polymer. Examples of the fluorine-containing polymer include tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer. (FEP), polyfluorovinyl (PVF), and the like. Polytetrafluoroethylene (PTFE) is a complete self-lubricating film, and a thin film of PTFE particles is applied at the time of friction on the surface. This is because adhesion between friction surfaces can be prevented and water and oil repellency are extremely high. Also, unlike immersion plating, the fluororesin-containing nickel plating has the effect of constantly maintaining a low coefficient of friction, as new PTFE particles appear when the surface is worn away.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明するが、本発明のボールペンチップは実施例に限定されるものではない。尚、図面中、同じ部材、同じ部品については同じ番号を付してある。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings, but the ball-point pen tip of the present invention is not limited to the examples. In the drawings, the same members and parts are denoted by the same reference numerals.
図1に示すボールペンチップ1は、先ず、フェライト系ステンレス鋼線材を加工して、チップ本体2内にボール抱持室3を形成し、このボール抱持室3の底壁5の中央に、インキ流通孔4と該インキ流通孔4に連通する放射状に延びた放射状溝6を形成する。その後、底壁5にタングステンカーバイド系の超硬材からなるボール9を載置し、ハンマーリング加工によってボール9と略同形のボール座7を設け、チップ先端部8を内側にかしめることにより、ボール9の一部がチップ先端部8より突出するように回転自在に抱持している。
The ball-point pen tip 1 shown in FIG. 1 first processes a ferritic stainless steel wire to form a
ボール9の後方には、タングステンカーバイド系の超硬材からなる小径ボール10を回転自在に配設し、該小径ボール10の後方には、小径ボール10をチップ先端部8側に押圧する、先端に棒軸部を有するコイルスプリング11を配設してある。
A small-
ボール9は、非使用時には、小径ボール10を介して、コイルスプリング11の押圧力によってチップ先端部8の内壁面に密接しているとともに、筆記時の筆圧によってボール9とチップ先端部8の内壁とに隙間を形成して、インキを紙面等に流出する弁機構となっている。
When not in use, the
ボール9の表面には、予めダイヤモンドライクカーボン(DLC)を被覆して、平均厚さMが0.5μmの潤滑被覆層12を設けてある。また、小径ボール10の表面にも、予めダイヤモンドライクカーボン(DLC)を被覆して、平均厚さNが1μmの被覆層を設けてあり、小径ボール10の被覆層が、ボール9とコイルスプリング11間の移着潤滑層13となる。
The surface of the
図2は、インキ収容筒15の先端に、本発明のボールペンチップ1を装着し、インキ収容筒15の内部に、384sec−1の粘度(20℃)が、40mPa・s、3.84sec−1の粘度(20℃)が、1500mPa・sである、水性の剪断減粘性を付与したボールペン用インキ17と、ボールペン用インキに追従するインキ追従体18を充填し、後端部に尾栓16を装着したボールペン14である。
In FIG. 2, the ballpoint pen tip 1 of the present invention is attached to the tip of the
このボールペン14を用いて筆記すると、ボール9は、ボール座7で受けて回転する。高筆圧下や長距離の筆記を行うと、ボール9の回転によって、ボール9表面の潤滑被覆層12が摩耗及び剥離する。摩耗や剥離した潤滑被覆層12の一部は、ボール座7やチップ本体2の内壁に移着する。
When writing with the
この時、コイルスプリング11によりチップ先端部8側に押圧して配設した小径ボール10にも筆圧が加わり、小径ボール10の表面に設けた移着潤滑層13が、ボール9に移着するため、長期間にわたって、ボール9とボール座7との抵抗が軽減されるため、良好な筆感及び耐摩耗性が維持される。
At this time, writing pressure is also applied to the small-
図3に示すボールペンチップ21は、ボール29の後方に、ボール29をチップ先端部27側に押圧する、先端に棒軸部を有するコイルスプリング31を配設した以外は、実施例1と同様にしてボールペンチップ21を得ている。
The ball-
ボール29の表面には、予めダイヤモンドライクカーボン(DLC)を被覆して、平均厚さmが0.5μmの潤滑被覆層32を設けてある。また、コイルスプリング31の棒軸部の表面には、予めフッ素樹脂含有ニッケルメッキにて平均厚さnが1μmの被覆層を設けてあり、コイルスプリング31の棒軸部先端の被覆層が、移着潤滑層33となる。
The surface of the
実施例1と同様に、コイルスプリング31の表面に設けた移着潤滑層33が、ボール29に移着するため、長期間にわたって、ボール29とボール座27との抵抗が軽減されるため、良好な筆感及び耐摩耗性が維持される。
As in the first embodiment, the
また、コイルスプリング31に移着潤滑層33を設けることで、コイルスプリング31の棒軸部先端の摩耗を抑制する効果も奏し、部品点数の低減等、製造コストを抑えることができる。
Further, by providing the
本発明のボールペンチップは、水性、油性、剪断減粘性を付与したインキ等、インキの種類に限定されることなく、ボールペンチップとして広く利用できるものである。 The ball-point pen tip of the present invention can be widely used as a ball-point pen tip without being limited to the kind of ink, such as ink imparted with water, oiliness, and shear thinning viscosity.
1、21 ボールペンチップ
2、22 チップ本体
3、23 ボール抱持室
4、24 インキ流通孔
5、25 底壁
6、26 インキ流通溝
7、27 ボール座
8、28 チップ先端部
9、29 ボール
10 小径ボール
11、31 コイルスプリング
12、32 潤滑被覆層
13、33 移着潤滑層
14 ボールペン
15 インキ収容筒
16 尾栓
17 ボールペン用インキ
18 インキ追従体
M、m 潤滑被覆層の厚さ
N、n 移着潤滑層の厚さ
1, 21
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