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発明の名称 ボールペンチップ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−98697(P2007−98697A)
公開日 平成19年4月19日(2007.4.19)
出願番号 特願2005−289458(P2005−289458)
出願日 平成17年9月30日(2005.9.30)
代理人
発明者 高橋 裕一
要約 課題

解決手段
特許請求の範囲
【請求項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。
【請求項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。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【特許文献1】特開昭53−082532号公報
【特許文献2】特開昭63−252799号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
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。
【課題を解決するための手段】
【0004】
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。
【発明の効果】
【0005】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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)。
【0016】
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。
【実施例】
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
【表1】


【産業上の利用可能性】
【0020】
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。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の一例を示す縦断面図。
【図2】図1のもののボールの図示を省略したj部拡大断面図。
【図3】ボールの位置を破線で示した図2相当図。
【図4】他の一例を示す図3に相当する拡大断面図。
【図5】さらに他の一例を示す図3に相当する拡大断面図。
【図6】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。
【図7】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。
【図8】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】
【0022】
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




 

 


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