JP4710163B2 - ボールペンチップ及びこれを使用したボールペン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも筆記部材としてのボールと、先端方向に縮径した錘状の外形を有し、インキの通過する内孔に前記ボールの後退規制をなす内方突出部を設けると共に、この内方突出部の形成範囲において中心孔とこれに連通した放射状溝とからなるインキ流通孔を有するボールホルダーとからなるボールペンチップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステンレスや黄銅、洋白などの金属、合金からなるボールペンチップが知られている。その外形は、筆記先端が目視しやすいように縮径した錘状の外形を有している。また、インキの通過する内孔はボールを一部突出する開口部をインキの出口として、ボールを抱持するボール抱持室とこれに開口する中心孔を有しているが、円形の孔では、筆記の際にボールが後退した状態でボールを受けることができないので、放射状の内方突出部分を形成してボールを受け、その内方突出部分の間を中心孔と連通する放射状の溝として形成してインキ供給を得ているものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ボール抱持室は、インキ通路といいながら、その大部分をボールにて占領されており、実際にインキが通過し得る空間はごく僅かである。ボール抱持室を容積の大きいものにすることはできるが、筆記時にボールが自転する時に安定位置となりにくく、所謂ボールが暴れた状態となり、筆記線に濃淡がでたり筆記方向性（筆記方向による筆跡の濃淡やカスレ、筆記感触の引っかかり等）がでる原因となり好ましくない。また、このボールホルダーの外形は、筆記先端が目視しやすいように縮径した錘状の外形を有しているため、ボール抱持室の容積を大きく内径を大きくすることは、ボールホルダーの部材を肉薄に形成することにもつながる。金属加工は、切削や圧延など力による削りとりや変形が行われるが、ボールペンチップの内部におけるインキの流通路を設計通り確保することは金属加工の塑性変形の予測困難性より、特にボールペンチップのような微細な部材の加工上問題となっていた。例えば、ボールホルダーの外形を加工した後に内孔の加工を行おうとした場合、加えられる力によって外形が内側に引っ張られるような状態で倒れこんでしまい、折角寸法通りに形成した外形が変形してしまうことがあった。すると、内側のインキ通路の設計寸法も影響を受けることがあり、必要なインキ流量を確保できずに筆跡品質に影響することがあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、少なくとも筆記部材としてのボールと、先端方向に縮径した錘状の外形を有し、インキの通過する内孔に前記ボールの後退規制をなす内方突出部を設けると共に、この内方突出部の形成範囲において中心孔と、これに連通放射状溝とからなるインキ流通孔を有するボールホルダーとからなり、前記内孔のボールの配置される範囲における径をボール径の１０６％以上１０９％以下とし、前記放射状溝の溝幅が前記ボールの直径の２０％以上４０％以下であるボールペンチップにおいて、前記インキ流通孔の最大外接円の直径を前記ボールの直径以上であると共に、前記放射状溝と前記ボールホルダーの外形との距離の最小値が、前記インキ流通孔の最大外接円の直径と前記中心孔の直径との差の二分の一の８０％以上１１０％以下であることを特徴とするボールペンチップを要旨とする。
【０００５】
【実施例】
図面に基づいて、一例について説明する。
図１に示したものは、本発明のボールペンチップを使用したボールペンの一例の要部縦断面図である。ボールペンとしては、所謂リフィルと称される、筆記具外装体内に交換可能に設置される、インキタンクとペン先がセット化された部材として示している。ボールペンチップ１は、ポリプロピレン樹脂の押し出し成形物を適宜長さに切断して得られた中空パイプをインキタンク２として、その一端にチップホルダー３を介して接続されている。チップホルダー３の内孔３ａは、インキタンク２内のインキ４と接続しており、後述するボールペンチップ１内にインキ接続している。インキタンク２の後端は開放系となっており、インキの消費量に伴ってタンク内に空気を置換し、内圧を維持しているが、インキ４の後端からの漏れだしを抑制するために、粘性流体であるポリブテンをゲル化剤にてゲル化させた逆流防止体組成物５を配置し、その界面形状を安定に維持するために、ポリプロピレン樹脂製のコップ状浮体６を配置している。これら逆流防止体組成物５と浮体６とはインキ消費に伴うインキ界面に追従して移動するものである。尚、インキタンク２内に収容されているインキは、アルミニウム粉やコーティングされたアルミニウム粉などの金属系顔料を水及び水性媒体中に分散させ、多糖類や高分子増粘剤などにてせん断減粘性を付与された所謂水性ゲルインキであり、２５℃における粘度は約２００００ｍＰａ・ｓ（測定条件としては、ＥＬＤ型粘度計を使用し、ＳＴローターを１ｒｐｍで１０分回転し、その時の値を換算表に従って換算したものである。）である。
【０００６】
ボールペンチップの要部縦断面図である図２に示す通り、ボールペンチップ１は、筆記部材としての超硬製のボール７をステンレス製のボールホルダー８が抱持している。ボール７はセラミックなどでもよく、ボールホルダー８も黄銅、洋白などの合金が使用でき、撥インキ性や紙面との滑り性等を考慮して表面に金属めっきやコーティングを施したものであっても良い。ボールホルダー８はインキ通路としての内孔９を有しており、その先端開口部９ａはボール７設置後にボール７の径未満に縮径化されてボール７の抜け止めがなされている。
【０００７】
図２のＩ−Ｉ’線断面矢視図（ボール７省略）である図３にも示す通り、内孔９には、複数の内方突出部１０（図示のものは３つ）が放射状に形成されており、ボール７の後方移動規制部分となっている。この内方突出部１０の間は放射状溝１１として形成されており、略円形の中心孔１２と連通している。本例においては、ボール７の直径（ｄ）を１．０ｍｍのものを使用したことを想定しているが、放射状溝１１の外接円（破線にて図示）の直径（ｓ）との関係はｓ≧ｄであり、また、図２のＩＩ部分の拡大図である図４に示す、放射状溝１１とボールホルダー８の外形との最小距離（ｐ）が、放射状溝１１の長さである前記外接円の直径（ｓ）と中心孔１２の直径（ｒ）との差の二分の一の８０％〜１１０％とする（０．８≦２ｐ／（ｓ−ｒ）≦１．１０）。更に、放射状溝１１の幅（ｈ）はこのボール直径の２０％〜４０％とし、また、内孔９のボール７が抱持されている範囲内の直径（ｔ）をボール７の直径（ｄ）の１０６％〜１０９％とすることが好ましい。また、図示はしないが、ボールペンチップとして、ボールホルダー８の先端開口部９ａとボール７との隙間部分よりインキが洩れ出すのを抑制するために、ボールホルダー８内にコイルスプリング等の弾撥部剤を配してボール７をボールホルダー８の先端開口部内縁部分に周状密着するようになすこともできる。
【０００８】
次に、上述の一例におけるボールホルダー８の製造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の円筒形に切断し、バレル加工によって角を取り、洗浄後乾燥してボールペンチップとなるワークを得、このワークに対して加工を行いボールペンチップを得る。
【０００９】
ワークの加工は次の通りである。
即ち、半月バイト等で一回または複数回に分けて、ワークの外形をテーパー形状に加工し、半月バイトおよびエンドミル等で先端面を平面に切削加工する。次いで、半月バイトおよびドリル等で先端面より後の切削加工のガイドとなる中心基準孔を形成する。次いで、ドリル等で中心孔１２を形成し、内孔９のボール７の抱持される位置となる部分として内方突出部１０までの部分を複数の加工に分けて切削加工すると共に、バイト等で先端面を切削加工で平面に仕上げ、同時にバイト等で外形部先端を前述のテーパー形状よりも角度の開いた形状のテーパー形状に切削加工を行う。次に、後端側よりドリル等で後穴加工を中心孔と連通するように切削加工する。ここまでの加工により形成された部材が図５に要部縦断面図として図示したものである。
【００１０】
次に、放射状に切削刃の出た剪断加工刃物によって、中心孔に後穴まで貫通させた剪断加工を行い、中心孔１２に連通した放射状溝１１を形成する。尚、放射状溝１１は、所望により内方突出部１０を貫通させずに途中までの段状に形成することもできる。放射状溝１１を形成した直後を示す図が図６の要部縦断面図である。尚、ここで、中心孔１２と同径または少し大径のドリル等により剪断加工時のバリを除去する切削加工を行っても良い。
【００１１】
次いで、ボール７を内孔９に配置し、自転可能なテーパー面を持ったローラーが、回転体の偏心した位置に対角上均等に二つ取り付けられているかしめ加工具にて、先端部を多少のスプリングバックを伴った塑性加工によって縮径する。これによって、前記ボール７の抜け止めをなすことになる。平滑なハンマーによってボール７をハンマーリングし、塑性変形によりボール７と略同形状のＲを内方突出部１０に形成する。
以上にて、図２に示すようなボールペンチップが出来上がるものである。
【００１２】
【発明の効果】
基本的には上述の一例の形状を有するボールペンチップについて、直径約１．０ｍｍのボール７を使用し、各部寸法を変えて試験サンプルを数種作成し、ＪＩＳ Ｓ６０５４に記載の筆記試験を行い、その筆跡状態等を評価した。
【００１３】
筆跡状態の不良としては次のものが挙げられる。
かすれ不良：筆跡が途中で途切れる。上記筆記試験にて描かれる円周１００ｍｍの円において、合計して２ｍｍ以上筆跡が形成されない部分が発生しているもの。
中抜け不良：筆跡の内側が薄く、外側が濃い現象。目視で確認。
ぼて不良 ：ＪＩＳ Ｓ６０３９記載の「ぼて」が１００m筆記中２０個を越えた場合。
内孔９のボール７が抱持されている範囲内の直径（ｔ）を１．０６５ｍｍ、放射状溝１１の幅（ｈ）を０．３０ｍｍとしたものについての結果を表１に示す。また、内孔９のボール７が抱持されている範囲内の直径（ｔ）を１．０６５ｍｍ、放射状溝１１の外接円の直径（ｓ）を１．０４ｍｍとして、放射状溝１１の幅（ｈ）を変化させたものの結果を表２に、放射状溝１１の外接円の直径（ｓ）を１．０４ｍｍ、放射状溝１１の幅（ｈ）を０．３０ｍｍとして、内孔９のボール７が抱持されている範囲内の直径（ｔ）を変化させたものの結果を表３に示す。尚、表中の吐出量は試験前にリフィルの重量を測定し、 ＪＩＳ Ｓ６０５４に記載の筆記方法で１００ｍｍ筆記後、リフィル重量を再度測定した減重量を吐出消費されたインキ量としたものである。
【００１４】
また、試験に使用したインキは、
エチレングリコール（水溶性有機溶剤） ４１重量％
グリセリン（水溶性有機溶剤） ５重量％
ｓｕｐｅｒ ｂｌｕｅ ＧＬＬ（青色分散顔料、山陽色素（株）製） ９重量％
アルペーストＷＸＭ Ｕ７５Ｃ（金属系顔料、平均粒径４０μｍ、東洋アルミニウム（株）
製） ４重量％
ジョンクリル４５０（定着剤、ジョンソンポリマー（株）製） １重量％
キサンタンガム（増粘樹脂） ０．８重量％
ＥＮ１２０Ａ（分散剤、東邦化学工業（株）製） １重量％
アミソフト（界面活性剤、味の素（株）製） ０．３重量％
水 ３７．９重量％
を配合し、粘度が２０，０００ｍＰａ・ｓ（測定条件としては、ＥＬＤ型粘度計を使用し、ＳＴローターを１ｒｐｍで１０分回転し、その時の値を換算表に従って換算したものである。）のものである。
【００１５】
【表１】

【００１６】
【表２】

【００１７】
【表３】

【００１８】
以上の通り、本発明は、良好な筆跡が得られるボールペンチップ及びこのボールペンチップを使用したボールペンを提供し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボールペンの一例を示す断面図。
【図２】ボールペンチップの一例を示す要部拡大図。
【図３】図１のＩ−Ｉ’線断面矢視図。
【図４】図１のＩＩ部拡大図。
【図５】加工方法を説明する要部縦断面図。
【図６】加工方法を説明する要部縦断面図。
【符号の説明】
１ ボールペンチップ
２ インキタンク
３ チップホルダー
３ａ 内孔
４ インキ
５ 逆流防止体組成物
６ 浮体
７ ボール
８ ボールホルダー
９ 内孔
９ａ 先端開口部
１０ 内方突出部
１１ 放射状溝
１２ 中心孔
（ｄ） ボール７の直径
（ｓ） 放射状溝１１の外接円の直径
（ｐ） 放射状溝１１とボールホルダー８の外形との最小距離
（ｒ） 中心孔１２の直径
（ｈ） 放射状溝１１の幅
（ｔ） 内孔９のボール７が抱持されている範囲内の直径

Claims (2)

1. 少なくとも筆記部材としてのボールと、先端方向に縮径した錘状の外形を有し、インキの通過する内孔に前記ボールの後退規制をなす内方突出部を設けると共に、この内方突出部の形成範囲において中心孔と、これに連通放射状溝とからなるインキ流通孔を有するボールホルダーとからなり、前記内孔のボールの配置される範囲における径をボール径の１０６％以上１０９％以下とし、前記放射状溝の溝幅が前記ボールの直径の２０％以上４０％以下であるボールペンチップにおいて、前記インキ流通孔の最大外接円の直径を前記ボールの直径以上であると共に、前記放射状溝と前記ボールホルダーの外形との距離の最小値が、前記インキ流通孔の最大外接円の直径と前記中心孔の直径との差の二分の一の８０％以上１１０％以下であることを特徴とするボールペンチップ。
2. インキとして、平均粒子径が５μｍ以上８０μｍ以下の金属系顔料をインキ全量に対して１重量％以上４０重量％以下使用し、インキの粘度が１００００ｍＰａ・ｓ以上３００００ｍＰａ・ｓ以下（２５℃）であることを特徴とする請求項１に記載のボールペンチップを使用したボールペン。

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