JP2006035692A

JP2006035692A - ボールペンチップ

Info

Publication number: JP2006035692A
Application number: JP2004220347A
Authority: JP
Inventors: Shunichiro Machida; 俊一郎町田
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【目的】筆記カスレや、筆記不能状態が抑制される０．３ｍｍ以下のボールを抱持したボールペンチップを提供する。
【構成】０．３ｍｍ以下の小径ボールペンチップにおいて、ボールホルダーの外表面の角度変化部のうち最先端部を曲面状とすると共に、ボールホルダー開口部の先端から０．０２ｍｍ以上の範囲の表面粗さ（Ｒａ）を１０ｎｍ以下とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転によって主にインキ紙面に転写することによって筆跡を形成するボールペンチップのボールが、直径０．３ｍｍ以下という小径のものに関する。

ボールペンチップは、ボールホルダーのインキ通路内の内方突出部であるボール受け座部と、パイプ体の先端開口部を絞るような圧延加工であるかしめ加工を施すなどすることによって、その開口部をボールの直径よりも縮径部として、その間のボール抱持室にボールを、先端突出口より一部突出させつつ回転自在に抱持しており、インキの流出によって濡れたボールが紙面と接触しつつ回転することによって筆跡を形成する筆記具のペン先であり、紙面との接触部材が回転するボールであることから滑らかな筆記感触が得られるものとして知られている。

近年、このようなボールペンの多様化に伴い、色々な直径のボールを使用したボールペンが知られており、特に、手帳などの細かいところに筆記できる細い筆跡が得られるものとして、０．３ｍｍ以下といった小径のボールを使用したものも知られている。

しかしながら、小径のボールであることから、筆記時にはボールホルダーから露出したボールが紙面に埋没してしまい、ボールホルダーの先端部分が紙面と接触して摩耗し、ボールの突出口の径が拡大してボールが抜け落ちてしまうことがあった。
このようなことを抑制するために、ボールホルダーの先端部分の肉厚を単に厚いものとして該部が摩耗しても結果的にボールが抜け落ちることを抑制しようとしたものが知られている（特許文献１参照）。
特開平１０−３２９４７７号公報

小径のボールを使用したことにより、筆記時ボールホルダーの先端部分は紙面に接触したり埋没したりして、紙の繊維を擦って繊維を分断することがある。特に、ボールホルダーが金属材料を切削加工や塑性変形などでその形状を形成されている場合、表面上の切削ひき目や圧延加工の境界部分の角等の凸部が紙面繊維の表面にひっかかり、紙繊維や光沢紙上に塗られているコーティング剤などを切り取ってしまい、紙繊維や紙表面物質は、ボールの回転とともにボールハウス内に侵入し、微細なインキ通路を塞ぐことがあり、結果、後方からインキが供給できなくなり、筆跡カスレや筆記不能が発生していた。

本発明は、ボールと、このボールを一部突出して回転自在に抱持するボールホルダーとから少なくともなるボールペンチップにおいて、前記ボールが直径０．３ｍｍ以下であり、前記ボールホルダーの外表面の角度変化部のうち最先端部を曲面状とすると共に、ボール突出口先端から０．０２ｍｍ以上の範囲の表面粗さ（Ｒａ）を１０ｎｍ以下としたボールペンチップを要旨とする。

本発明によれば、紙面と埋没する部分に、紙の繊維や紙の表面物質を削ることが極力抑制され、もってこれらがボールハウス内部に侵入してインキ通路を塞ごうとすることも防止され、筆記カスレや筆記不能状態が抑制されるものである。

本発明のボールペンチップは、インキタンクとなる部材と直接又は継ぎ手部材を介して接続されるが、大量のインキを収容するなど、インキタンクが大径となる場合には、継ぎ手部材にてインキ通路となる内径の縮小化が行われる。また、インキは水を主媒体とする水性インキ、有機溶剤を主媒体として実質的に水を配合しない油性インキのいずれも使用可能であり、着色剤も染料、顔料共に使用可能である。ただし、ボール径が０．３ｍｍ以下という小径のボールであることにより、インキの流動するボールとボールホルダーとの隙間も小さくなるので、顔料などの固形分が隙間に詰まってインキの流動を阻害し無いように顔料の微分散化や不要固形分・粗大粒子のフィルターによる除去などが十分になされるべきである。さらに、インキの後端界面にインキの逆流を防止する液状又は固体の移動栓を配置することもできる。このようなインキタンク内にインキを直接収容するものの場合、静止状態では高粘度で、剪断力が付与されると粘度が低下する、所謂ゲルインキとすることもできる。また、インキの流動性が十分に高い場合には、繊維収束体などのインキ吸蔵体にインキを毛細管力によって保持し、毛細管力の差によってインキをボールペンチップ内に供給するものであってもよい。

図１にボールペンチップの一例の要部縦断面図を、図２には図１のＡ部拡大図を示す。
ボールペンチップは、筆記部材としてのボール１とこれを回転自在に抱持するボールホルダー２とからなっており、インキ通路である内孔の先端開口部３よりボール１を一部突出し、この先端開口部３の縁がボールホルダー２外形の最小径部分となって、後方にしたがって次第に拡径する形状となっている。

ボールホルダー２の内孔は、ボール１を収容するボール抱持室４、ボール１の後方移動規制をなす内方突出部５の中心部に形成される中心孔６、内方突出部５の間に形成される放射状溝７、インキタンク（図示せず）と実質的に接続される後孔８とからなっており、比較的先端側ほどインキの流通する隙間が小さく、毛細管力によってもインキが導かれるようになされている。

ボールホルダー２の先端開口部３近傍部分はかしめ加工によって先端開口部３がボールの直径未満縮径化されることによってボールの抜け止めをなした部分であり、圧延加工による圧接加工具（図示せず）が押し付けられて、圧接加工具の接触部の表面状態が転写される部分である。よって、この圧接加工具の接触部の表面状態を表面粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍ未満とすることによって、ボールホルダー２該部の表面粗さ（Ｒａ）を１０ｎｍ未満とすることができる。必要に応じて、かしめ加工が施される部分を含んで更に広範囲に研磨加工を施して表面粗さ（Ｒａ）を調整することもできる。また、圧接部材の表面の粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍより大きい値でも、カシメ加工において圧接部材が自転しながら圧接し、カシメ部の金属が伸びる塑性加工であるため、得られる加工後の表面粗さ（Ｒａ）は１０ｎｍ以下の値になっている場合もある。

また、このかしめ加工によって、ボールホルダー２の外表面の角度変化部９のうち最先端部となる部分９ａにも圧接加工具を押し付け、角（カド）が形成されない曲面上に形成する。外表面の角度変化部の全てにこのような曲面加工を施してもかまわないが、より紙面との接触可能性の高い先端側には極力曲面加工を施すことが好ましく、最先端角度変化部９ａが曲面状であることは必須である。

図２に示すように、このようなボールペンチップにて紙面に筆記する場合、ボール１を含んだ先端部分が紙面に埋没することになる。本発明は、このようにボールホルダーが紙面と接触する場合にも紙繊維を極力分断せず、インキ流出を阻害しないボールペンチップを得ようとするものであり、以下に具体例を挙げて説明する。

上述の一例に沿ったボールペンチップについて、各部の寸法や形状を下記のように種々のものを作成し、試験用ボールペンサンプルを作成した。尚、ボールペンチップ以外のボールペン部品（インキも含む）は、市販のボールペン（ぺんてる株式会社製、型番ＫＦＧＮ３−Ａ）を使用した。尚、このボールペンが収容するインキは、水性顔料ゲルインキである。

（実施例１）
ボール直径：０．２５ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：９．９nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：９．８nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：１０．１nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：半径０．０５ｍｍの曲面形状

（実施例２）
ボール直径：０．２５ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：９．８nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：９．９nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：８．２nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：半径０．０５ｍｍの曲面形状

（実施例３）
ボール直径：０．３ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：９．７nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：９．８nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：１０．１nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：半径０．０５ｍｍの曲面形状

（実施例４）
ボール直径：０．３ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：９．６nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：８．９nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：８．５nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：半径０．０５ｍｍの曲面形状

（比較例１）
ボール直径：０．２５ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：８．８nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：１０．２nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：１０．３nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：半径０．０５ｍｍの曲面形状

（比較例２）
ボール直径：０．２５ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：１０．１nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：９．２nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：９．６nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：半径０．０５ｍｍの曲面形状

（比較例３）
ボール直径：０．２５ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：１０．５nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：１０．３nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：１０．３nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：半径０．０５ｍｍの曲面形状

（比較例４）
ボール直径：０．２５ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：９．６nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：１０．２nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：１０．３nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：角度１３０°の折れ線状の角面状

（比較例５）
ボール直径：０．２５ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：１０．１nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：９．２nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：９．６nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：角度１３０°の折れ線状の角面状

（比較例６）
ボール直径：０．２５ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：７．４nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：７．３nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：７．８nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：角度１３０°の折れ線状の角面状

（比較例７）
ボール直径：０．２５ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：１０．９nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：１０．８nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：１１．２nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：角度１３０°の折れ線状の角面状

（比較例８）
ボール直径：０．３ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：８．８nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：１１．０nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：１０．９nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：半径０．０５ｍｍの曲面形状

（比較例９）
ボール直径：０．３ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：１０．８nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：８．３nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：８．３nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：半径０．０５ｍｍの曲面形状

（比較例１０）
ボール直径：０．３ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：１２．８nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：１５．５nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：１０．３nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：半径０．０５ｍｍの曲面形状

（比較例１１）
ボール直径：０．３ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：９．４nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：１０．４nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：１０．４nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：角度１３０°の折れ線状の角面状

（比較例１２）
ボール直径：０．３ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：６．８nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：６．９nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：７．８nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：角度１３０°の折れ線状の角面状

（比較例１３）
ボール直径：０．３ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：１０．５nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：９．１nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：９．５nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：角度１３０°の折れ線状の角面状

（比較例１４）
ボール直径：０．３ｍｍ
ボール突出口先端から０．０１ｍｍまでの表面粗さ：１０．１nｍ
ボール突出口先端から０．０２ｍｍまでの表面粗さ：１０．６nｍ
ボール突出口先端から０．０３ｍｍまでの表面粗さ：１０．７nｍ
ボールホルダー外表面最先端部形状：角度１３０°の折れ線状の角面状

実験方法
前述の実施例１〜４及び比較例１〜１４について、その評価を行う実験として、以下に記載する試験を行う。なお、算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳＢ０６０１で定義されている中心線平均粗さを、測定面（２５００ミクロン平方、一辺５０μmの正方形）に対して三次元に拡張し、基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値を使用した。表面粗さの測定は、セイコーインスツルメンツ社製の機種名ＳＰＩ３８００Ｎを使用し、測定面は、ボール突出口先端からそれぞれ０．０１ｍｍ、０．０２ｍｍ、０．０３ｍｍの箇所にて測定をした。

紙詰まり試験
精機工業（株）製のＷＲＩＴＩＮＧＴＥＳＴＥＲＴＳ−４Ｃ−１０にて、上記試験用試料を用い、ＪＩＳＰ３２０１に規定される上質紙Ａに、筆記角度７０°、筆記速度７ｃｍ／ｓ、筆記荷重９８１ｍＮ、ペン自転の条件で１周約１０ｃｍの螺旋筆記し、筆記開始点から２００ｍ筆記時の矢溝部の詰まり状態を確認した。尚、矢溝部の詰まり状態の確認は、チップをリフィールより抜き、チップ内部に残っているインキをチップ後部から排出させるために遠心機にて、ペン先を遠心の中心方向になるようにして遠心を行い、その後チップのボールホルダーの先端側面部を刃物にて切断し、ボールを除去した後、放射状の矢溝部を目視観察した。観察にはオリンパス株式会社（ＯＬＹＭＰＵＳＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ）製の測定顕微鏡ＳＴＭを用いた。表１に、前述の紙詰まり試験の結果を示す。

本発明は、ボールペンに使用できるものである。インキの種類や用途によってはインキ収容部内を加圧したり、直接または間接的に押圧することによって吐出支援をなすものであってもよいし、またボールホルダー後端側から弾性体をボールに付勢させてボールとボールホルダー開口部を液密になるようにしてインキ乾燥性を防止しても良い。

一例を示すの要部縦断面図。図１のＡ部拡大図。使用状態を説明する図。

符号の説明

１ボール
２ボールホルダー
３先端開口部
４ボール抱持室
５内方突出部
６中心孔
７放射状溝
８後孔
９角度変化部
９ａ最先端部
Ｐ紙面

Claims

ボールと、このボールを一部突出して回転自在に抱持するボールホルダーとから少なくともなるボールペンチップにおいて、前記ボールが直径０．３ｍｍ以下であり、前記ボールホルダーの外表面の角度変化部のうち最先端部を曲面状とすると共に、ボール突出口先端から０．０２ｍｍ以上までの範囲の表面粗さ（Ｒａ）を１０ｎｍ以下としたボールペンチップ。
前記ボールホルダーがかしめ加工によって前記ボールの直径よりも小径のボール突出口を形成するものであって、このかしめ加工によって変形される部分の表面粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍ以下である請求項１記載のボールペンチップ。