JP2011056670A - 樹脂ボールペンチップ - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂の射出成形により製造されるボールペンチップにおいて、非筆記時のクリアランスを最小限にしつつ筆記時には適切なクリアアランスが確保されるようにする。
【解決手段】樹脂の射出成形で形成されるホルダー20と、その先端側の内部空間として形成されたボールハウス30と、ホルダー20の後端からボールハウス30の近傍までの内部空間として形成されたバック孔24と、ボールハウス30とバック孔24との間を複数箇所で連結するインク導孔25と、ボールハウス30内に収容される筆記ボール11と、ホルダー20の先端縁を縮径して形成されたカシメ部22と、を備えた樹脂ボールペンチップ10であって、ボールハウス30は、軸心を含む領域の受座部31と前記受座部31から放射状に前記カシメ部22の内縁まで連続する複数の側面部32とから成り、側面部32間の空間がインク導孔25として形成され、受座部31と側面部32との曲率が筆記ボール11の曲率と略同一である。
【選択図】図５

Description

本発明は、樹脂で成形したボールペンチップに関する。

ボールペンの筆記先端としてのボールペンチップは通常、金属製のホルダーに同じく金属製の筆記ボールを抱持させたものであるが、樹脂の射出成形により製造されるものも提供されていた。
金属製のホルダーの場合、筆記ボールをボールハウスへ挿入した後、ボールハウス先端縁を内向きに押圧変形する、いわゆるカシメ工程によって先端口径を縮小したカシメ部を形成して、これによって筆記ボールのボールハウスからの脱落を防止することとしている。一方、樹脂製のホルダーの場合、通常、上記のカシメ部を備えた形状にあらかじめ成形しておき、下記特許文献１記載の従来技術のように、金属製の筆記ボールをこのカシメ部を弾性変形させることで挿入することとしている。また、下記特許文献２記載の従来技術のように、カシメ部が形成されていない状態でホルダーを射出成形し、ボールハウス内へ筆記ボールを挿入してから、熱変形によりカシメ部を形成することも行われている。

なお、下記特許文献３記載の従来技術においては、あらかじめ可溶性薄膜で被覆した筆記ボールを金型の外型と中子型との間にセットしておいてから、樹脂を射出成形して筆記ボールが抱持されたボールペンチップを形成する方法が開示されている。なお、この従来技術における「可溶性薄膜」とは、水溶性、あるいは少し加熱すれば溶解するような意味での「可溶性」を有し、これを溶解させることで筆記ボールとボールハウスとの間でインクの流路であるクリアランスを確保することとしている。
特開平９−２０２０８６号公報 特開２００１−７１６７３号公報 特開昭５８−９０９９４号公報

上記従来技術のうち、たとえば特許文献１記載のもののように樹脂の射出成形により製造されるボールペンチップにおいて、あらかじめ形成されたカシメ部を弾性変形させて筆記ボールを挿入するというような製造方法を採る場合には、そのボールの挿入後も保持力を維持するために、カシメ部の肉厚を大きくせざるを得なかった。また、ボールの挿入後にカシメ部と筆記ボールとの間に設計上意図していない隙間（クリアランス）が生じることがあり、製造後のインク流量を設計で制御しづらいという難点があった。
一方、たとえば特許文献２記載のもののように熱変形によってカシメ部を形成する場合においても、加熱の具合によっては同様に設計では意図していない隙間（クリアランス）が生じることがあり、製造後のインク流量を設計で制御しづらいという難点があるのもまた同様である。

なお、金型内にあらかじめ筆記ボールを仕込んでおく上記特許文献３記載の従来技術においては、一定のクリアランスを確保するためには筆記ボールをあらかじめ被覆する「可溶性薄膜」を一定の厚さで均等に形成する必要があり、技術的に非常に困難であるとともに、射出成形後にその「可溶性薄膜」を除去する工程も必要となるため、製造コストも嵩むことになり、現実的ではない。
以上より、従来技術では、樹脂の射出成形により製造されるボールペンチップにおいては、ホルダーと筆記ボールとの間で適切かつ安定したクリアランスを確保することが困難であり、そのため一定のインク流量を設計的に制御することも困難となっていた。

以上の問題点に鑑み、本発明は、樹脂の射出成形により製造されるボールペンチップにおいて、非筆記時のクリアランスを最小限にするとともに、筆記時には適切なクリアアランスが確保されるようにすることを課題とする。

上記の課題に鑑み、本発明に係る樹脂ボールペンチップ10は、
樹脂の射出成形で形成されるホルダー20と、
前記ホルダー20の一端の外周が先細に形成されているテーパー部21と、
前記テーパー部21の先端側の内部空間として形成されたボールハウス30と、
前記ホルダー20の他端から前記ボールハウス30の近傍までの内部空間として形成されたバック孔24と、
前記ボールハウス30と前記バック孔24との間を複数箇所で連結するインク導孔25と、
前記ボールハウス30内に収容される筆記ボール11と、
前記テーパー部21の先端部分が内方へ前記筆記ボール11の径より小径に縮径して形成されたカシメ部22と、を備え、
前記ボールハウス30は、軸心を含む領域の受座部31と、前記受座部31から放射状に前記カシメ部22の内縁まで連続する複数の側面部32とから成るとともに、前記側面部32間の空間が前記インク導孔25として形成されており、
凹曲面として形成される前記受座部31と前記側面部32との曲率が前記筆記ボール11の凸曲面の曲率と略同一であることを特徴とする。

ここで、「筆記ボール11」とは、筆記面にインクを転写して塗布するための構造をいう。この筆記ボール11は、たとえば超硬合金、ステンレス鋼、セラミック等で形成することができる。
また、「ホルダー20」とは、この筆記ボール11を保持するための構造をいう。このホルダー20は、樹脂の射出成形により形成される。ここで使われる樹脂には特に限定はないが、たとえばポリスチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ＡＢＳ等の熱可塑性樹脂を使用することができる。このホルダー20には、ボールペンリフィルに装着される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21」と称する。このテーパー部21の内面に、上記筆記ボール11を収容する空間である「ボールハウス30」が設けられている。一方、このホルダー20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30の近傍まで設けられた内部空間を「バック孔24」と称する。さらに、このバック孔24とボールハウス30とを複数箇所で連結する内部空間を「インク導孔25」と称する。一方、テーパー部21の先端縁は内方へ前記筆記ボール11の径より小径に縮径して形成された「カシメ部22」となっている。このように、先端縁の内径を小さくすることで、ボールハウス30に収容された筆記ボール11がホルダー20の先端から脱落するのが防止されている。

上記ボールハウス30は、筆記ボール11の凸球面の曲率と略同一の曲率を有する凹球面状に形成されている。より具体的には、軸心を含む領域である「受座部31」が、これと連続する複数の「側面部32」によって、カシメ部22の内縁からあたかもハンモック状に吊り下げられているような構造としてボールハウス30が形成されている。この受座部31及び側面部32は上述の通り筆記ボール11の凸球面の曲率と略同一の曲率を有する凹球面状に形成されているため、収容される筆記ボール11とほぼ隙間なく密着した状態で形成されることとなっている。そして、これら側面部32の間に位置する空間が前記のインク導孔25となっているのである。

本発明に係る樹脂ボールペンチップ10は、樹脂のインサート成形により形成されるが、具体的には以下のようにして形成することができる。
ホルダー20を形成するための金型は、外形部分の雌型となるキャビティ40部分と、バック孔24等の内部空間の雄型となるコアピン50部分とに分けられる。このうちのコアピン50部分の先端に、複数本の爪を立設させるが、これらの爪の各々の内側には、筆記ボール11の球面と一致する曲率の凹曲面を形成しておき、これらの爪で筆記ボール11を抱えるように支持させる。爪の高さは、この筆記ボール11の支持状態で、筆記ボール11の後端とコアピン50の爪の根本との間に若干の隙間がある位とする。この隙間が、射出成形後のボールハウス30の厚みとなる。また、筆記ボール11を直接支持しているコアピン50の爪部分が、インク導孔25の空間を形成することとなる。

このように、コアピン50の先端に筆記ボール11を支持させた状態でこれをキャビティ40部分にセットし、そのまま筆記ボール11ごとインサート成形すれば、筆記ボール11と、カシメ部22及びボールハウス30との間が密着した状態の樹脂ボールペンチップ10が形成されることとなる。ここで、非筆記時においてはこのように筆記ボール11と、カシメ部22及びボールハウス30との間が密着した状態となっているので、筆記ボール11とカシメ部22との間にクリアランス26が存在しない。しかし、筆記時に筆記ボール11が筆記面に押圧された状態になると、筆記ボール11が後端方向へ押圧され、それに伴いボールハウス30が後方へ弾性変形して撓み、それによってクリアランス26が生ずるため、インクの流通には支障はない。

以上述べた通り、本発明は、樹脂の射出成形により製造されるボールペンチップにおいて、筆記ボールとカシメ部及びボールハウスとが密着した状態で形成されることによって、非筆記時のカシメ部と筆記ボールとのクリアランスが最小限となっている。また、筆記時には押圧によってボールハウスが弾性変形することによって、適切なクリアアランスが確保されることともなっている。

本発明の実施の形態に係る樹脂ボールペンチップを（Ａ）正面図、（Ｂ）正面断面図、（Ｃ）平面図、（Ｄ）底面図、（Ｅ）先端方向斜視図及び（Ｆ）後端方向斜視図で示したものである。 図１（Ｄ）の底面図を軸心付近を拡大して示したものである。 本発明の実施の形態に係る樹脂ボールペンチップの先端付近を拡大して斜視図で示したものである。ただし筆記ボールは省略してある。 本発明の実施の形態に係る樹脂ボールペンチップを成形するための金型を断面図で示したものである。 本発明の実施の形態に係る樹脂ボールペンチップの（Ａ）非筆記時及び（Ｂ）筆記時をそれぞれ正面断面図で示したものである。

本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るボールペンチップ10を様々なアングルから示したものである。
本実施の形態に係るボールペンチップ10は、熱可塑性樹脂製のホルダー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（図１（Ａ）、（Ｅ）参照）。テーパー部21の先端部分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（図１（Ｂ）参照）。筆記ボール11は、テーパー部21先端縁が内方へ縮径したカシメ部22で脱落しないように保持されており、そこから突出した筆記ボール11の一部が外部から視認可能となっている（図１（Ａ）、（Ｃ）、（Ｅ）参照）。

ホルダー20の後端付近は外径を減じた縮径部23となっている。この部分が図示しないインク収容管の先端に圧入されて取り付けられる部分である。
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24として形成されている（図１（Ｂ）、（Ｆ）参照）。このバック孔24とボールハウス30とをインク導孔25が貫通している（図１（Ｂ）、（Ｄ）参照）。なお、図２は、図１（Ｄ）の中心部分を拡大したものであるが、インク導孔25は３箇所に等配されているので、ボールハウス30は底面視で略Ｙ字状を呈することとなっている。
図３は、本実施の形態に係る樹脂ボールペンチップ10の先端付近を、筆記ボール11を除いた状態で拡大して斜視図で示したものである。図２の底面視と同様、ボールハウス30は平面視でも略Ｙ字状を呈しているが、中心を含む略円形の領域である受座部31と、その周囲に３箇所等配されている側面部32とは、滑らかに連続して一体となっている。また、それら側面部32間の空間が、バック孔24へと通ずるインク導孔25となっているのもまた上述の通りである。

図４は、本実施の形態に係る樹脂ボールペンチップ10を製造するための金型を模式的に示したものである。外径部を形成するためのキャビティ40は先端側を形成する前半部41と、後端側を形成する後半部42とに分割され、その境界にゲート43が形成されている。また、内部空間を形成するためのコアピン50は、先端に設けられた３本のボール把持爪51で筆記ボール11を保持した状態でキャビティ40の後半部42の後端から挿入される。コアピン50が筆記ボール11を保持した状態では、ボール把持爪51の根本と筆記ボール11の後端との間に空間が存在し、この空間に樹脂が満たされることでボールハウス30が形成されることとなっている。この状態で、筆記ボール11はキャビティ40の前半部41の先端に完全に当接している。このようにコアピン50がキャビティ40にセットされた状態で、ゲート43から樹脂が射出されると、キャビティ40とコアピン50との間の空間に、筆記ボール11が挿入された状態で樹脂ボールペンチップ10が形成されることとなっている。そして、樹脂が冷却してから型抜きをすれば、図１に示すような樹脂ボールペンチップ10が完成することとなる。

本発明に係る樹脂ボールペンチップ10は上記のように、筆記ボール11がコアピン50に保持された状態でキャビティ40にセットされたインサート成形により形成されるため、図５（Ａ）に示す断面図のように、筆記ボール11と、カシメ部22及びボールハウス30とが密着した状態で形成される。しかし、図５（Ｂ）に示すように、筆記時に筆記ボール11が後方（図中の矢印の方向）へ押圧されると、樹脂の可撓性によりボールハウス30が弾性変形で撓み、筆記ボール11とカシメ部22との間にクリアランス26が形成される。これにより、バック孔24からインク導孔25を経てボールハウス30へ流入したインクがこのクリアランス26を通って筆記ボール11により筆記面へ転写されることが可能となっている。

10 樹脂ボールペンチップ 11 筆記ボール
20 ホルダー 21 テーパー部 22 カシメ部
23 縮径部 24 バック孔 25 インク導孔
26 クリアランス
30 ボールハウス 31 受座部 32 側面部
40 キャビティ 41 前半部 42 後半部
43 ゲート
50 コアピン 51 ボール把持爪

Claims (3)

1. 樹脂の射出成形で形成されるホルダーと、
   前記ホルダーの一端の外周が先細に形成されているテーパー部と、
   前記テーパー部の先端側の内部空間として形成されたボールハウスと、
   前記ホルダーの他端から前記ボールハウスの近傍までの内部空間として形成されたバック孔と、
   前記ボールハウスと前記バック孔との間を複数箇所で連結するインク導孔と、
   前記ボールハウス内に収容される筆記ボールと、
   前記テーパー部の先端部分が内方へ前記筆記ボールの径より小径に縮径して形成されたカシメ部と、を備え、
   前記ボールハウスは、軸心を含む領域の受座部と、前記受座部から放射状に前記カシメ部の内縁まで連続する複数の側面部とから成るとともに、前記側面部間の空間が前記インク導孔として形成されており、
   凹曲面として形成される前記受座部と前記側面部との曲率が前記筆記ボールの凸曲面の曲率と略同一であることを特徴とする樹脂ボールペンチップ。
2. 前記カシメ部と前記筆記ボールとは密着して形成されることを特徴とする請求項１記載の樹脂ボールペンチップ。
3. 前記筆記ボールが、前記ホルダーを形成するための金型のコアピンの先端に抱持されつつ同金型のキャビティとの間に挿入された状態で、インサート成形により形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂ボールペンチップ。

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