JPS59135195A - ジルコニアセラミツク製ボ−ルペンボ−ル - Google Patents
ジルコニアセラミツク製ボ−ルペンボ−ルInfo
- Publication number
- JPS59135195A JPS59135195A JP58008886A JP888683A JPS59135195A JP S59135195 A JPS59135195 A JP S59135195A JP 58008886 A JP58008886 A JP 58008886A JP 888683 A JP888683 A JP 888683A JP S59135195 A JPS59135195 A JP S59135195A
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- JP
- Japan
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- ball
- amount
- zirconia
- balls
- ceramic
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はジルコニアセラミック製ボールペンボールに関
するものである。
するものである。
一般的なボールペンボールに用いられているボールとし
ては直径が０．４〜１．２ｍｍ程度のものが多（使用さ
れている。そこで、いま直径が０．７ｍｍのボールを使
用したボールペンを普通人の平均的筆記荷重である１０
０〜２５０ｇの荷重が加わった場合、ボールシートに作
用する当接圧は４０〜６０ｋｇ／ｃａｒにも及ぶ極めて
過酷なものとなる。そため、黄銅、ステンレス鋼、合成
樹脂などでつくられたボールシート（ボール受は座）に
当接するボールの接触面積が少なすぎるような場合には
、弾性変形したボールシート表面をボール表面でもって
削り取る事態が生じる。
ては直径が０．４〜１．２ｍｍ程度のものが多（使用さ
れている。そこで、いま直径が０．７ｍｍのボールを使
用したボールペンを普通人の平均的筆記荷重である１０
０〜２５０ｇの荷重が加わった場合、ボールシートに作
用する当接圧は４０〜６０ｋｇ／ｃａｒにも及ぶ極めて
過酷なものとなる。そため、黄銅、ステンレス鋼、合成
樹脂などでつくられたボールシート（ボール受は座）に
当接するボールの接触面積が少なすぎるような場合には
、弾性変形したボールシート表面をボール表面でもって
削り取る事態が生じる。
一方、ボールペンポールの筆記距離は２０００ｍ位から
１０．０００ｍ以上にわたって良好な筆記特性が要求さ
れるようになってきており、この場合、ボールの直径を
０．７顛とすれば、ボールは約５００万回回転すること
となり、ボールシートの摩耗すなわちポール下りが重大
な問題となってくる。
１０．０００ｍ以上にわたって良好な筆記特性が要求さ
れるようになってきており、この場合、ボールの直径を
０．７顛とすれば、ボールは約５００万回回転すること
となり、ボールシートの摩耗すなわちポール下りが重大
な問題となってくる。
したがって、ボールを受座するポールシートの摩耗量を
極力少ないものとするにはボールを構成する材質とこれ
がもたらす表面特性がきわめて重要な要素となってくる
。しかして、ホールの表面特性には構成材質が大きく係
わってくるため、次のような諸条件が必要である。
極力少ないものとするにはボールを構成する材質とこれ
がもたらす表面特性がきわめて重要な要素となってくる
。しかして、ホールの表面特性には構成材質が大きく係
わってくるため、次のような諸条件が必要である。
（１１ボールシートとの当接圧力の低下を図るため、ボ
ールを形成する材質の構成粒子が細かく均等であること
、（２）当接圧力の低下を図り、削り取り作用を少なく
するため、構成粒子の各々が丸味を帯びたものであるこ
と、（３）当接圧力の低下、クランク発生の防止を図る
べく構成粒子が密集していること、（４）ボールシート
面に対する削り取り作用を少なくすため、構成粒子の間
にできる巣状窟（以下ボイドと称す）は孔径が小さいも
のであること、（５）油性のインクにかわって水性イン
クか多く使用されてきていることから、特に耐蝕性を有
する材質であること、（６）インクとの親和性が大きい
ことなどボールペンに用いられるボールには実に多くの
厳しい条件が要求される。
ールを形成する材質の構成粒子が細かく均等であること
、（２）当接圧力の低下を図り、削り取り作用を少なく
するため、構成粒子の各々が丸味を帯びたものであるこ
と、（３）当接圧力の低下、クランク発生の防止を図る
べく構成粒子が密集していること、（４）ボールシート
面に対する削り取り作用を少なくすため、構成粒子の間
にできる巣状窟（以下ボイドと称す）は孔径が小さいも
のであること、（５）油性のインクにかわって水性イン
クか多く使用されてきていることから、特に耐蝕性を有
する材質であること、（６）インクとの親和性が大きい
ことなどボールペンに用いられるボールには実に多くの
厳しい条件が要求される。
ところが、従来から用いられている超硬、硬化ステンレ
ス鋼、ルビーなどでつくられたボールは列記した諸条件
をすべて満足するものはなく、ボール自体は勿論、ボー
ルシートについても種々の改良が試みられたが、球下り
、点ゴロ、ボタ球割れ、などを解決することができなか
った。またルビー製のボールでは高価で、加工が面倒で
コスト面になり、しかも単結晶であるため、結晶軸から
亀裂が入り易いなどの強度的な雑煮もあった。このよう
な不都合を解決すべくアルミナセラミック製のボールが
提案されたが、依然として球下り、点ゴロなどが発生し
ていた。そこで、アルミナセラミックに代わり窒化珪素
、炭化珪素などのセラミックで作ったボールがすでに提
案されており、これら非酸化物系セラミックより成るボ
ールは適度のボイドを有するため、インクの流出特性が
すぐれているなどの特長をもっている反面、ポールシー
トを摩耗させ、球下りをもたらす傾向を伴うていた。
ス鋼、ルビーなどでつくられたボールは列記した諸条件
をすべて満足するものはなく、ボール自体は勿論、ボー
ルシートについても種々の改良が試みられたが、球下り
、点ゴロ、ボタ球割れ、などを解決することができなか
った。またルビー製のボールでは高価で、加工が面倒で
コスト面になり、しかも単結晶であるため、結晶軸から
亀裂が入り易いなどの強度的な雑煮もあった。このよう
な不都合を解決すべくアルミナセラミック製のボールが
提案されたが、依然として球下り、点ゴロなどが発生し
ていた。そこで、アルミナセラミックに代わり窒化珪素
、炭化珪素などのセラミックで作ったボールがすでに提
案されており、これら非酸化物系セラミックより成るボ
ールは適度のボイドを有するため、インクの流出特性が
すぐれているなどの特長をもっている反面、ポールシー
トを摩耗させ、球下りをもたらす傾向を伴うていた。
本発明は叙上の事情に鑑みて、種々研究実験を重ねた結
果、ジルコニア（Ｚｒ０２）を主成分とした安定化ジル
コニアセラミック、及びジルコニアを主成分とし、イツ
トリア（Ｙ、０．） 、カルシア（Ｃａｂ）マグネシア
（ＭｇＯ）などを所定量含有して成る部分安定化ジルコ
ニアセラミックが前記欠点の多くを解消し得るものであ
ることを知見するに至り、それをボールペン用ボールに
適用せとするものである。
果、ジルコニア（Ｚｒ０２）を主成分とした安定化ジル
コニアセラミック、及びジルコニアを主成分とし、イツ
トリア（Ｙ、０．） 、カルシア（Ｃａｂ）マグネシア
（ＭｇＯ）などを所定量含有して成る部分安定化ジルコ
ニアセラミックが前記欠点の多くを解消し得るものであ
ることを知見するに至り、それをボールペン用ボールに
適用せとするものである。
本発明者は、従来から最も汎用されているアルミナ、窒
化珪素、炭化珪素セラミックに加え、ジルコニアセラミ
ックにより各々成るボールを作成した。これらセラミッ
クの材料組成と物性を示せば第１表の通りである。
化珪素、炭化珪素セラミックに加え、ジルコニアセラミ
ックにより各々成るボールを作成した。これらセラミッ
クの材料組成と物性を示せば第１表の通りである。
この第、１表から判るようにＺｒＯ２を主成分とした安
定化ジルコニアセラミンク（第１表、第２表中ＺｒＩと
略記しである）は硬度、曲げ強度及び破壊靭性などにお
いて、他の窒化珪素、炭化珪素などのセラミックより低
いが、ボールペンボールとして印加される６０ｋｇ／ｃ
ｍ程度の筆記圧力には十分耐えられるものである。一方
、ＺｒＯよを主成分とし、Ｙ□０８、ＣａＯ、ＭｇＯを
固溶相として含有した部分安定化ジルコニアセラミック
（第１表、第２表中ＺｒＩＩ、Ｚｒ１ｌｌ、Ｚｒ１Ｖと
略記しである）では高硬度で大きな曲げ強度や破壊靭性
を有しているばかりではなく、多きな耐薬品性、耐蝕性
を有しており、はとんどの油性インクはもとより、化学
的に多少活性なる水性インクであっても浸蝕されたり、
表面状態が変性する想れば全くない。さらに表１中に挙
げたセラミックについて、各々に適した最も高密度をも
った状態に焼成し、鏡面研摩を施した後、顕微鏡により
表面状態を観察したところ、窒化珪素セラミックでは平
均孔径が１０ＩＪ’ｍのボイドが８〜１０個／量を程度
分布しており、炭化珪素、アルミナセラミックにおいて
も上記窒化珪素セラミックよりは少ないものの、６〜９
個／Ｊ程度のボイドが存在するとともに、そのボイドの
平均孔径も１〜３０μｍ程度とかなりの幅をもったもの
であった。一方、ジルコニアセラミック（ＺｒＩ〜Ｚｒ
ＩＶ）のものでは、表面部に存在する開口した空孔
の比率は０．００１％（アルミナセラミックも同程度）
であったが鏡面研摩後における平面の平均粗さＲａはア
ルミナセラミックがＲａ＜ ０．３〜０．４であるの
に対し、ジルコニアセラミンクにおいては、Ｒａ＜ Ｏ
，，１と極めて小さいものであった。
定化ジルコニアセラミンク（第１表、第２表中ＺｒＩと
略記しである）は硬度、曲げ強度及び破壊靭性などにお
いて、他の窒化珪素、炭化珪素などのセラミックより低
いが、ボールペンボールとして印加される６０ｋｇ／ｃ
ｍ程度の筆記圧力には十分耐えられるものである。一方
、ＺｒＯよを主成分とし、Ｙ□０８、ＣａＯ、ＭｇＯを
固溶相として含有した部分安定化ジルコニアセラミック
（第１表、第２表中ＺｒＩＩ、Ｚｒ１ｌｌ、Ｚｒ１Ｖと
略記しである）では高硬度で大きな曲げ強度や破壊靭性
を有しているばかりではなく、多きな耐薬品性、耐蝕性
を有しており、はとんどの油性インクはもとより、化学
的に多少活性なる水性インクであっても浸蝕されたり、
表面状態が変性する想れば全くない。さらに表１中に挙
げたセラミックについて、各々に適した最も高密度をも
った状態に焼成し、鏡面研摩を施した後、顕微鏡により
表面状態を観察したところ、窒化珪素セラミックでは平
均孔径が１０ＩＪ’ｍのボイドが８〜１０個／量を程度
分布しており、炭化珪素、アルミナセラミックにおいて
も上記窒化珪素セラミックよりは少ないものの、６〜９
個／Ｊ程度のボイドが存在するとともに、そのボイドの
平均孔径も１〜３０μｍ程度とかなりの幅をもったもの
であった。一方、ジルコニアセラミック（ＺｒＩ〜Ｚｒ
ＩＶ）のものでは、表面部に存在する開口した空孔
の比率は０．００１％（アルミナセラミックも同程度）
であったが鏡面研摩後における平面の平均粗さＲａはア
ルミナセラミックがＲａ＜ ０．３〜０．４であるの
に対し、ジルコニアセラミンクにおいては、Ｒａ＜ Ｏ
，，１と極めて小さいものであった。
次に叙上の如き特性を持った各々のセラミック材でもっ
て、０．７龍の同一直径をもったホールを作成し、かつ
ポールシートには快削黄銅（ＣｕＺｎ（’Ｉ）３０３０
３系快削ステンレス鋼の二種類のボールシートに対して
嵌着し、油性のインクを用いた１０種類のボールペンを
構成し、直径５０ｃｍの金属製ドラムの外周に紙質がＪ
ＩＳ Ｐ ３２０１の紙をセットし、該紙面に対して２
００ｇの筆記荷重が均一に加わるように設置しておき、
上記金属製ドラムを筆記速度３５０ｃｍ／分で回転させ
、所定の筆記距離に達した回転数で停止し、黄銅層、ス
テンレス鋼製の各ポールシートにおけるボールの食込値
、すなわち、球下り量を測定した結果を第２表に示す。
て、０．７龍の同一直径をもったホールを作成し、かつ
ポールシートには快削黄銅（ＣｕＺｎ（’Ｉ）３０３０
３系快削ステンレス鋼の二種類のボールシートに対して
嵌着し、油性のインクを用いた１０種類のボールペンを
構成し、直径５０ｃｍの金属製ドラムの外周に紙質がＪ
ＩＳ Ｐ ３２０１の紙をセットし、該紙面に対して２
００ｇの筆記荷重が均一に加わるように設置しておき、
上記金属製ドラムを筆記速度３５０ｃｍ／分で回転させ
、所定の筆記距離に達した回転数で停止し、黄銅層、ス
テンレス鋼製の各ポールシートにおけるボールの食込値
、すなわち、球下り量を測定した結果を第２表に示す。
このような球下り量の測定において、各セラミックより
成るボールの径、研摩状態はもちろん、金属ドラムの紙
面に対接させる角度なとも全く同一とした条件のもとで
テストを行ったもので、第２表にて示した球下り量〔μ
ｍ〕は、同一材のボール、ポールシートで構成したホー
ルペンを各２０本製作したものの筆記テストを行い、そ
れらにおける球下り量の平均値を挙げである。
成るボールの径、研摩状態はもちろん、金属ドラムの紙
面に対接させる角度なとも全く同一とした条件のもとで
テストを行ったもので、第２表にて示した球下り量〔μ
ｍ〕は、同一材のボール、ポールシートで構成したホー
ルペンを各２０本製作したものの筆記テストを行い、そ
れらにおける球下り量の平均値を挙げである。
この球下り量の測定値から明らかなように炭化珪素セラ
ミック製ボールをもちいたボールペンの球下り量が最も
大きいという傾向にあり、次いでアルミナセラミック製
ボールのものの球下り量が大きかったが、開口したボイ
ドの単位面積当りに占める割合の最も大きな窒化珪素セ
ラミック製ボールを用いたボールペンの球下り量は比較
的小さいものであった。これは、開口したボイド中にイ
ンクが充填された状態となり、ボールシートとセラミッ
クとの接触量が少ないためであると考えられる。
ミック製ボールをもちいたボールペンの球下り量が最も
大きいという傾向にあり、次いでアルミナセラミック製
ボールのものの球下り量が大きかったが、開口したボイ
ドの単位面積当りに占める割合の最も大きな窒化珪素セ
ラミック製ボールを用いたボールペンの球下り量は比較
的小さいものであった。これは、開口したボイド中にイ
ンクが充填された状態となり、ボールシートとセラミッ
クとの接触量が少ないためであると考えられる。
また、ボールシート材が黄銅、ステンレス鋼と異なった
場合でも、はぼ同等の球下り憧の傾向を示し、ステンレ
ス鋼製ボールシートの方がやや球下り量が少ないが、こ
れは黄銅よりも硬度が若干大きいことによるものと推定
される。
場合でも、はぼ同等の球下り憧の傾向を示し、ステンレ
ス鋼製ボールシートの方がやや球下り量が少ないが、こ
れは黄銅よりも硬度が若干大きいことによるものと推定
される。
なお、上記の第２表に挙げた球下り量の測定に供したボ
ールペンには油性のインクを適用したものであるが、水
性インを用いた場合もほぼ同様の球下り量の傾向を示す
ことが確認できた。
ールペンには油性のインクを適用したものであるが、水
性インを用いた場合もほぼ同様の球下り量の傾向を示す
ことが確認できた。
ところで、上記においては、各セラミック製ホールで構
成したボールペンの球下り量のみを測定したが、球下り
量が大きいことはボール表面とホールシートとの間隙が
大きなものとなることから、この球下り量に比例してイ
ンク流出量も増加すると言える。したがって球下り量が
少ないものほどインク流出量が一定し、且つ当初の筆記
特性を長期にわたり維持し、安定した筆記性能をもった
ボールペンをもたらすものであると言える。
成したボールペンの球下り量のみを測定したが、球下り
量が大きいことはボール表面とホールシートとの間隙が
大きなものとなることから、この球下り量に比例してイ
ンク流出量も増加すると言える。したがって球下り量が
少ないものほどインク流出量が一定し、且つ当初の筆記
特性を長期にわたり維持し、安定した筆記性能をもった
ボールペンをもたらすものであると言える。
以上のように第２表に挙げた球下り量の測定値から明白
な如く、本発明によればジルコニアセラミンクでボール
ペンボールを構成したことによってボールシートの摩耗
量（球下り量）が少なく、ボール自体の割れや摩耗がほ
とんどなく、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素などにくら
べ強いが、特にヤング率が低いため、衝撃に対しても非
富に強く、またインクの流出量が安定していることがら
ボテ、カスレ、点ゴロなどの発生が少ないボールペン用
のホールをもたらすことができる。
な如く、本発明によればジルコニアセラミンクでボール
ペンボールを構成したことによってボールシートの摩耗
量（球下り量）が少なく、ボール自体の割れや摩耗がほ
とんどなく、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素などにくら
べ強いが、特にヤング率が低いため、衝撃に対しても非
富に強く、またインクの流出量が安定していることがら
ボテ、カスレ、点ゴロなどの発生が少ないボールペン用
のホールをもたらすことができる。
出願人 京 セ ラ 株 式 会 社代表者 稲盛和
夫
夫
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ジルコニア（ＺｒＯ２）を主成分とする焼結体で形
成したことを特徴とするジルコニアセラミンク製ボール
ペンボール。 ２、上記ジルコニアを主成分とし、イツトリア（Ｙ、０
．）が添加され、ジルコニアとイツトリアの固溶相を有
していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
ジルコニアセラミック製ボールペンホール。 ３、上記ジルコニアを主成分とし、少くともカルシア（
ＣａＯ）及び／又はマグネシア（ＭｇＯ）の固溶相を有
していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
ジルコニアセラミンク製ボールペンボール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58008886A JPS59135195A (ja) | 1983-01-24 | 1983-01-24 | ジルコニアセラミツク製ボ−ルペンボ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58008886A JPS59135195A (ja) | 1983-01-24 | 1983-01-24 | ジルコニアセラミツク製ボ−ルペンボ−ル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59135195A true JPS59135195A (ja) | 1984-08-03 |
Family
ID=11705158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58008886A Pending JPS59135195A (ja) | 1983-01-24 | 1983-01-24 | ジルコニアセラミツク製ボ−ルペンボ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59135195A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6097894A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-31 | ディディエル ヴェルケ アーゲー | 液体移送用ボールの製造方法 |
| WO1997028010A1 (fr) * | 1996-02-01 | 1997-08-07 | Ohto Kabushiki Kaisha | Procede de production de billes ceramiques composites pour stylos a bille |
| WO2003041971A1 (fr) * | 2001-11-16 | 2003-05-22 | Sakura Color Products Corporation | Bille pour stylo a bille |
| US9533528B2 (en) | 2013-09-06 | 2017-01-03 | Mitsubishi Pencil Company, Limited | Ballpoint pen |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56134564A (en) * | 1980-03-26 | 1981-10-21 | Ngk Insulators Ltd | Zirconia ceramics |
| JPS56140063A (en) * | 1980-03-31 | 1981-11-02 | Kyoto Ceramic | Ceramic ball for ball-point pen |
| JPS58138698A (ja) * | 1982-02-13 | 1983-08-17 | 三菱鉛筆株式会社 | ボ−ルペン用ペンボ−ル |
-
1983
- 1983-01-24 JP JP58008886A patent/JPS59135195A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS56134564A (en) * | 1980-03-26 | 1981-10-21 | Ngk Insulators Ltd | Zirconia ceramics |
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Cited By (5)
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| WO1997028010A1 (fr) * | 1996-02-01 | 1997-08-07 | Ohto Kabushiki Kaisha | Procede de production de billes ceramiques composites pour stylos a bille |
| US5980765A (en) * | 1996-02-01 | 1999-11-09 | Ohto Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing composite ceramics balls for ball-point pens |
| WO2003041971A1 (fr) * | 2001-11-16 | 2003-05-22 | Sakura Color Products Corporation | Bille pour stylo a bille |
| US9533528B2 (en) | 2013-09-06 | 2017-01-03 | Mitsubishi Pencil Company, Limited | Ballpoint pen |
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