JP2011068128A - ボールペンチップ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円柱材を切削して形成されるホルダー20の一端の外周を先細に切削して形成したテーパー部21の内周を切削して形成されるボールハウス30が、内側面31、底面33、及びこれら内側面31と底面33とを環状に連結するテーパー状の連結面32を備える。底面33のテーパー角をx、連結面32のテーパー角をyとしたとき、x>yである。底面33を貫通するインク孔26周囲に放射状に等配されるチャンネル溝27は連結面32と底面33とに跨って形成される。
【選択図】図2
Description
このような問題点を解決すべく、本発明は、ボールペンチップにおけるボールハウスの容積を、描線のかすれが起きない程度にできるだけ小さくすることを課題とする。
円柱材を切削して形成されるホルダーと、
前記ホルダーの一端の外周を先細に切削して形成したテーパー部と、
前記テーパー部の内周を切削して形成され、内側面、底面、及びこれら内側面と底面とを環状に連結するテーパー状の連結面を備えたボールハウスと、
前記ホルダーの他端から前記ボールハウスの近傍まで穿孔して形成したバック孔と、
前記ボールハウスの底面と前記バック孔との間を貫通して形成したインク孔と、
前記インク孔の周囲に等配された複数箇所を前記ボールハウス側から放射状に切削して形成した溝であるチャンネル溝と、
前記ボールハウス内に収納される筆記ボールと、
前記ボールハウスの底面における前記インク孔周辺の領域において前記筆記ボールをバック孔方向へ押圧した際に該筆記ボールの曲面が転写されたボール受座と、
前記テーパー部の先端部分を内側にカシメ加工して形成したカシメ部と、
を備えるとともに、
前記ホルダーの軸心を含む仮想断面において前記底面がなす角のうちボールハウス側の方をxとし、前記連結面がなす角のうちボールハウス側の方をyとしたときx>yであるとともに、
前記チャンネル溝は、前記底面と連結面との接線を跨るように切削されていることを特徴とする。
また、「ホルダー」とは、この筆記ボールを保持するための構造をいう。このホルダーは、たとえばステンレス鋼などの金属製の円柱材あるいは線材を切削して形成することができる。このホルダーには、ボールペンリフィルに装着された際に筆記先端側に位置する側が先細に形成され、この部分を「テーパー部」と称する。このテーパー部の内面に、上記筆記ボールを収納する空間である「ボールハウス」が設けられている。一方、このホルダーの後端側(すなわち、上記筆記先端側とは反対側)から、このボールハウスの近傍まで設けられた内部空間を「バック孔」と称する。さらに、このバック孔とボールハウスとを貫通する内部空間を「インク孔」と称する。
ここで、ホルダーの軸心を含む仮想断面において、底面がなす角のうちボールハウス側の方をxとし、連結面がなす角のうちボールハウス側の方をyとしたとき、x>yとなっている。すなわち、これにより、連結面を筆記ボールへ接近させることが可能となり、ボールハウスの容積をより小さくすることが可能となっている。ここで、xは100°〜160°の鈍角をなすことがボール受座を形成する点から望ましく、またyはxより小さければ特に限定されるものではないが、40°〜80°と鋭角をなすことがボールハウス容積を小さくする点からは望ましい。このような角度を形成する方法としては、ドリル等による切削加工で、まず内側面及び連結面を切削してから、底面を別のドリルで掘り下げるという二段階の工程によることが挙げられる。また、ボールハウスの内側面に相当する外径でかつ切っ先の先端角が上記角xであるドリルであって、その切っ先の後端縁の部分が上記角yに面取りされているような特殊なツールを用いて一段階の工程で形成することも可能である。
また、比較的低粘度の油性インク、とりわけ25℃において剪断速度3.83sec-1の下での粘度が700〜8,000mPa・secになるように調整された油性インクを用いるボールペンあるいはボールペンリフィルへの装着にも適している。このような油性インクの組成としては、着色剤と、下記構造式(1)で表される溶剤がインク中の全溶剤の40重量%以上を占める主要剤と、この溶剤に可溶な樹脂を含むものを採用することができる。
上記構造式(1)に該当する主溶剤として具体的には、3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、3−メチル−1,3ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、へキシレングリコールなどが挙げられる。好適には3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノールである。また、上記主溶剤の他に、主溶剤に対して相溶性に優れた補助溶剤を含むことができる。
前記溶剤に可溶な樹脂は、様々な目的のために用いられる。たとえば、固形分の調整、ペン先の摩耗抑制、色材の定着性及び固着性向上、粘度調整、耐擦過性の向上、顔料分散などが挙げられる。したがって、用いられる樹脂は目的に応じて、その種類や分子量、インク配合量が適宜選択される。具体的には、ケトン樹脂、スチレン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、テルペンフェノール樹脂を含むテルペン系樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジンフェノール樹脂、アルキルフェノール樹脂、フェノール系樹脂、スチレンマレイン酸樹脂、ロジン系樹脂、アクリル系樹脂、尿素アルデヒド系樹脂、マレイン酸系樹脂、シクロヘキサン系樹脂、ポリビニルピロリドン、セルロース系樹脂、ポリビニルブチラールなどが挙げられる。
すなわち、ボールハウスの内側面と底面との間に、これらを連結する連結面が設けられているので、これが設けられていない場合に比べボールハウスの容積が小さくなることとなっている。これによって、ボールハウス内のインク溜まりに滞留するインクがあまり多くならずに済むので、特に粘度の低いインクを使用する場合には、適度なインク流量を確保することできる。そして、描線におけるインクのぼた落ちを防止できるようになる。
(1)第1の実施の形態
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るボールペンチップ10を正面断面図で示したものである。
本第1の実施の形態に係るボールペンチップ10は、ステンレス鋼製のホルダー20と、その先端に抱持される超硬合金製の筆記ボール11と、その内部空間に収納されるステンレス鋼製のスプリング12とで構成される。
ホルダー20の先端部分は先細に形成されており、この部分がテーパー部21となっている。テーパー部21の内部空間はボールハウス30として形成されており、この中に筆記ボール11が収納されている。
ホルダー20の後端から、ボールハウス30近傍までの内部空間はバック孔25として形成されている。このバック孔25とボールハウス30とをインク孔26が貫通している。
バック孔25の内部には、スプリング12が挿入されている。このスプリング12の先端部分は真っ直ぐな棒状に形成されており、この部分を押し棒13と称する。押し棒13の先端は、インク孔26を通って筆記ボール11の後端に接し、常に先端方向へ押圧している。なお、ホルダー20の後端の一部は内向きにかしめられており、この部分がスプリング12の脱落を防止する固定部24となっている。
ボールハウス30は、軸心とほぼ平行な円筒面である内側面31と、この内側面31に連続して後方へ向かって鋭角のテーパー角(y)をもって縮径する連結面32と、さらにこの連結面32に連続して後方へ向かって鈍角のテーパー角(x)をもって縮径する底面33とを有している(図2(A)参照)。なお、図2(A)の断面図においては連結面32と底面33との接続部分は明確な頂点を有しているが、この接続部分を曲面として明確な頂点は有さないこととしてもよい。また、この底面33の、軸心側の環状の領域は、筆記ボール11の曲面が転写されたボール受座34となっている(図2(B)参照)。一方、テーパー部21の先端は、内向きに口径を狭めるように押圧変形されている(図2(A)参照)。この部分をカシメ部22と称し、ボールハウス30内に収納されたボールが先端から脱落しないように保持するものである。さらに、インク孔26の周囲には、放射状に6本のチャンネル溝27が等配されている(図2(B)参照)。このチャンネル溝27は、底面33と連結面32とに跨って形成されているとともに、その後端はインク孔26の途中にしか達せず、バック孔25までは貫通していない。なお、図2(B)における全てのチャンネル溝27の平面視における面積の合計は、ボールハウス30の平面視における面積の10〜15%が望ましい。また、同じく図2(B)におけるインク孔26と全てのチャンネル溝27の平面視における面積の合計は、ボールハウス30の平面視における面積の45〜55%が望ましい。この数値範囲のいずれについても下限値を下回る場合には筆記時に描線のかすれが生じるおそれがあり、また、上限値を上回る場合にはインクのボタ落ちが十分に防止できないおそれがある。
インク収容管41の内部にはインク44が収容される。その収容されたインク44の後端には、インク44の漏出防止目的でグリース状の追従体45が充填されている。またこの追従体45の中は、追従体45と比重をほぼ同じくした樹脂製の追従棒46を浮遊させている。この追従棒46は、インク44の消費に伴う追従体45の先端方向への追従を確実にすることと、追従体45自体が後端から漏出することとを防止する目的で設けられている。
図5は、本発明の第2の実施の形態に係るボールペンチップ10をボールペンリフィル40に装着した様子を示したものである。ボールペンチップ10は、ポリブチレンテレフタレート製の継手42を介してポリプロピレン製のインク収容管41の先端に装着される。なお、継手42とボールペンチップ10との間には、筆記先端を上向きに保持した際に、筆記先端から空気が流入してインク44がボールペンリフィル40後端から漏出するのを防止するための逆流防止ボール43が挿入されている。ボールペンチップ10は、前記第1の実施の形態と同様にステンレス鋼製のホルダー20と、その先端に抱持される超硬合金製の筆記ボール11と、その内部空間に収納されるステンレス鋼製のスプリング12とで構成される。
インク収容管41の内部にはインク44が収容される。その収容されたインク44の後端には、インク44の漏出防止目的でグリース状の追従体45が充填されている。
ボールハウス30は、軸心とほぼ平行な円筒面である内側面31と、この内側面31に連続して後方へ向かって鋭角のテーパー角(y)をもって縮径する連結面32と、さらにこの連結面32に連続して後方へ向かって鈍角のテーパー角(x)をもって縮径する底面33とを有している(図6(A)参照)。なお、図6(A)の断面図においては連結面32と底面33のと接続部分は明確な頂点を有しているが、この接続部分を曲面として明確な頂点は有さないこととしてもよい。また、この底面33の、軸心側の環状の領域は、筆記ボール11の曲面が転写されたボール受座34となっている(図6(B)参照)。一方、テーパー部21の先端は、内向きに口径を狭めるように押圧変形されている(図6(A)参照)。この部分をカシメ部22と称し、ボールハウス30内に収納されたボールが先端から脱落しないように保持するものである。さらに、インク孔26の周囲には、放射状に5本のチャンネル溝27が等配されている(図6(B)参照)。このチャンネル溝27は、底面33と連結面32とに跨って形成されているとともに、その後端はインク孔26の途中にしか達せず、バック孔25までは貫通していない。ここで、本第2の実施の形態においてはバック孔25の先端部分25aは若干縮径している。なお、図6(B)における全てのチャンネル溝27の平面視における面積の合計は、ボールハウス30の平面視における面積の10〜15%が望ましい。また、同じく図6(B)におけるインク孔26と全てのチャンネル溝27の平面視における面積の合計は、ボールハウス30の平面視における面積の45〜55%が望ましい。この数値範囲のいずれについても下限値を下回る場合には筆記時に描線のかすれが生じるおそれがあり、また、上限値を上回る場合にはインクのボタ落ちが十分に防止できないおそれがある。
(1)実施例1
実施例1に係るボールペンチップ10は、前記第1の実施の形態で図示したものを用いた(図1及び図2参照)。より詳細には、使用した筆記ボール11の外径は1.0mmで、ボールハウス30内径を1.03mm、ボールハウス30の底面33の直径を0.85mm、インク孔26の径を0.6mm、底面33のテーパー角(x)を140°、連結面32のテーパー角(y)を50°とした。
一方、比較例1として用いたボールペンチップ10は、図4(スプリング12は省略)に示すように、上記実施例1に係るボールペンチップ10において、連結面32を欠き、それにより内側面31と底面33とが直接境界をなす点以外は上記実施例1と同様に形成したものである。
上記のボールペンリフィル40を、同ゲルインクボールペンの軸筒に装着して、以下の筆記試験に供した。
筆記試験は、同一の被験者に、上記のようにして調整されたゲルインクボールペンを用いてフリーハンドで直径約3cmの円を連続的に螺旋筆記させたもの(筆記試験1)と、同様に調整されたゲルインクボールペンを、JIS規格S6039に準拠した筆記試験機(ミニテック筆記試験機、三菱鉛筆)に装着し、筆記速度4.5m/分、筆記角度55°、筆記荷重0.8Nの筆記条件で、JIS規格P3201に準拠した筆記試験紙上に、直径3cmの円を連続的に螺旋筆記させたもの(筆記試験2)との2通りで実施した。
評価A:描線上に全くインクのぼた落ちが見られずきれいな線が得られた。
評価B:描線上の所々に線の太さがやや太くなった部分が認められた。
評価C:描線上にインクの塊が認められた。
筆記試験の結果を下記表1に示す。
インク色が赤の場合、筆記試験1では実施例1が5本とも評価Aだったのに対し、比較例1は評価Aが3本、評価Bが2本であり、実施例1の評価が上回った。そして、筆記試験2では実施例1が5本とも評価Aだったのに対し、比較例1は評価Bが3本、評価Cが2本と、明らかに実施例1の方が優れた評価を得ている。
インク色が黒の場合、筆記試験1及び2いずれの場合も、実施例1が5本とも評価Aだったのに対し、比較例1は評価Aが3本、評価Bが2本であり、実施例1の評価が上回った。
実施例2に係るボールペンチップ10は、前記第2の実施の形態で図示したものを用いた(図6参照)。より詳細には、使用した筆記ボール11の外径は1.4mmで、ボールハウス30内径を1.41mm、ボールハウス30の底面33の直径を1.15mm、インク孔26の径を0.9mm、底面33のテーパー角(x)を120°、連結面32のテーパー角(y)を60°とした。
一方、比較例2として用いたボールペンチップ10は、図7(スプリング12は省略)に示すように、上記実施例2に係るボールペンチップ10において、連結面32を欠き、それにより内側面31と底面33とが直接境界をなす点以外は上記実施例2と同様に形成したものである。
スピロンブラックGMHスペシャル(保土ヶ谷化学工業):8.0重量%。
バリファーストバイオレット#1702(オリエント化学工業):20.0重量%。
スピロンイエローC−GNH(保土ヶ谷化学工業):5.0重量%。
ポリビニルブチラール BM−1(積水化学):6.0重量%。
YSポリスター T−130(ヤスハラケミカル):4.0重量%。
3−メトキシブタノール:57.0重量%。
上記のボールペンリフィル40を、出願人製造の油性インクボールペン(商品名:ジェットストリーム、型番:SXN−158)の軸筒に装着して、前記実施例1と同様の筆記試験に供した。筆記試験の評価基準もまた前記実施例1と同様とした。筆記試験の結果を下記表2に示す。
以上を総合すると、油性インクの場合も、実施例2の筆記試験の評価は比較例2のそれを上回ることとなっていた。これは、実施例2のボールペンチップのボールハウスでは、内側面と底面との間に位置するテーパー状の連結面があることによって、ボールハウス内でのインク溜まりの容積が比較例2のそれよりも小さくなっていることで、比較的低粘度のインクの過剰な供給が抑制され、その結果、インクのぼた落ちが防止されているものと結論される。
13 押し棒
20 ホルダー 21 テーパー部 22 カシメ部
23 縮径部 24 固定部 25 バック孔
25a バック孔の先端部分
26 インク孔 27 チャンネル溝
30 ボールハウス 31 内側面 32 連結面
33 底面 34 ボール受座
40 ボールペンリフィル 41 インク収容管 42 継手
43 逆流防止ボール 44 インク 45 追従体
46 追従棒 47 樹脂玉
Claims (2)
- 円柱材を切削して形成されるホルダーと、
前記ホルダーの一端の外周を先細に切削して形成したテーパー部と、
前記テーパー部の内周を切削して形成され、内側面、底面、及びこれら内側面と底面とを環状に連結するテーパー状の連結面を備えたボールハウスと、
前記ホルダーの他端から前記ボールハウスの近傍まで穿孔して形成したバック孔と、
前記ボールハウスの底面と前記バック孔との間を貫通して形成したインク孔と、
前記インク孔の周囲に等配された複数箇所を前記ボールハウス側から放射状に切削して形成した溝であるチャンネル溝と、
前記ボールハウス内に収納される筆記ボールと、
前記ボールハウスの底面における前記インク孔周辺の領域において前記筆記ボールをバック孔方向へ押圧した際に該筆記ボールの曲面が転写されたボール受座と、
前記テーパー部の先端部分を内側にカシメ加工して形成したカシメ部と、
を備えるとともに、
前記ホルダーの軸心を含む仮想断面において前記底面がなす角のうちボールハウス側の方をxとし、前記連結面がなす角のうちボールハウス側の方をyとしたときx>yであるとともに、
前記チャンネル溝は、前記底面と連結面との接線を跨るように切削されていることを特徴とするボールペンチップ。 - 前記チャンネル溝の後端は前記インク孔の途中に位置することを特徴とする請求項1記載のボールペンチップ。
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