JP2013043366A

JP2013043366A - ボールペンレフィル

Info

Publication number: JP2013043366A
Application number: JP2011182407A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takayama; 晃一高山; Takumi Kajiwara; 巧梶原; Katsuhisa Asada; 浅田　　勝久; Hideaki Asami; 秀明朝見
Original assignee: Pilot Corp
Current assignee: Pilot Corp
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2013-03-04

Abstract

【課題】ボールを押圧するコイルスプリングを配設したボールペンにおいて、経時安定の優れたボールペンを簡単な構造で提供する。
【解決手段】チップ先端部を内側にかしめることにより、ボールの一部をチップ先端縁より突出させて回転自在に抱持し、前記ボールの後方に配設した、コイル線材からなるコイルスプリングによって、ボールをチップ先端の内壁面に押圧してなるボールペンチップを、直接又はチップホルダーを介して、インキ収容筒の先端部に装着してなるボールペンレフィルにおいて、前記コイルスプリングが、コイル部と密着部を有し、前記コイルスプリングの表面に耐摩耗被膜層を設けるとともに、前記耐摩耗被覆層を設けたコイル部の線間の隙間が、前記耐摩耗被覆層を設けたコイル線材の線径より狭幅、且つ前記ボールの縦方向のクリアランスよりも大きいことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップ先端部を内側にかしめることにより、ボールの一部をチップ先端縁より突出させて回転自在に抱持し、前記ボールの後方に配設したコイルスプリングによって、ボールをチップ先端の内壁面に押圧してなるボールペンチップを、直接又はチップホルダーを介して、インキ収容筒の先端部に装着してなるボールペンレフィルに関する。

従来から、ボールを押圧するコイルスプリングを配設したボールペンの構造についてはよく知られていて、特開平１０−３２９４７５号公報「ボールペン」等に開示されている。

こうしたコイルスプリングは、コイル線材をコイリングマシンやフォーミングマシンに供給して成形するため、コイル線材がコイルマシンなどに引っ掛り断線を起こすことを防止するために、コイル線材に潤滑性を高める目的でニッケルメッキ層によるメッキ処理を施している。

しかし、コイルスプリングとボールペン用インキとの長期にわたる接触により、コイルスプリング表面のニッケルメッキが腐食し、ニッケルがインク内に溶け出してボールペン用インキと反応することで、経時安定性が悪化する恐れがあった。

こうした問題を鑑みて、ボールペンチップにおいて、特開２００２−１２７６６４号公報「ボールペンチップ」にて、表面にメッキ層を有するコイル線材を用いてコイルスプリングを形成した後に前記メッキ層を剥離ことが開示されている。

特開平１０−３２９４７５号公報特開２００２−１２７６６４号公報

ところで、ボールペンにおいては、筆記時のボールの回転によるボールペンチップの底壁等の摩耗も大きな課題の一つであるが、ボールによる摩耗は、コイルスプリングにも生じる問題である。特許文献２のように、表面にメッキ層を有するコイル線材を用いてコイルスプリングを形成した後に前記メッキ層を剥離すると、コイルスプリングの強度が低下して摩耗し易い問題があった。

また、前記したボールを押圧するコイルスプリングは、一般的にコイル部と密着巻部を有する。コイル部においてコイル線同士の間隔が狭く設定されている場合や、コイル線同士が完全に完全に密着せずに、微少の隙間を有する場合、伸縮の繰り返しにより、コイル線同士の接触が発生しやすく、線同士の接触が強い場合には、コイル線同士の接触磨耗により線の一部が減肉し、コイル線の断面形状が小さくなる恐れがある。特に、ボールペンチップに配設するコイルスプリングの線径は、φ０．１ｍｍ〜φ０．３ｍｍと細径であり、こうした問題による影響は大きいものであった。

本発明はこれらの従来技術に鑑みてなされたものであって、ボールを押圧するコイルスプリングを配設したボールペンレフィルにおいて、ボールとの摩擦によるヒステリシス損失の低減を図ることができ、かつ線同士の接触に対する耐久性を向上した経時安定性の優れたボールペンレフィルを提供することにある。

本発明は、前記問題を解決するために、チップ先端部を内側にかしめることにより、ボールの一部をチップ先端縁より突出させて回転自在に抱持し、前記ボールの後方に配設した、コイル線材からなるコイルスプリングによって、ボールをチップ先端の内壁面に押圧してなるボールペンチップを、直接又はチップホルダーを介して、インキ収容筒の先端部に装着してなるボールペンレフィルにおいて、前記コイルスプリングが、コイル部と密着部を有し、前記コイルスプリングの表面に耐摩耗被膜層を設けるとともに、前記耐摩耗被覆層を設けたコイル部の線間の隙間が、前記耐摩耗被覆層を設けたコイル線材の線径より狭幅、且つ前記ボールの縦方向のクリアランスよりも大きいことを特徴とする。

前記耐摩耗被膜層が、ニッケルメッキ層を介して、前記コイルスプリングの表面に設けてあることを特徴とする。

本願発明の請求項１の構成によれば、前記コイルスプリングが、コイル部と密着部を有し、前記コイルスプリングの表面に耐摩耗被膜層を設けるとともに、前記耐摩耗被覆層を設けたコイル部の線間の隙間が、前記耐摩耗被覆層を設けたコイル線材の線径より狭幅、且つ前記ボールの縦方向のクリアランスよりも大きくすることで、コイルスプリング同士の絡みつきを防止し、伸縮の繰り返しにより、コイル線同士の接触が発生し難く、ボールによるコイルスプリングの摩耗を抑制することで、コイルスプリングとボールとの摩擦抵抗によるヒステリシス損失の低減を図ることができ、コイルスプリングりよるボール押圧力の変化を抑制し、安定した筆感を得ることができる。

尚、本発明に用いる耐摩耗被膜層としては、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、二硫化タングステン（ＷＳ_２）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）、窒化チタン層（ＴｉＮ）等、従来から知られている耐摩耗被膜層を適宜用いることができる。また、耐摩耗被膜層を被覆する方法は、特に制限されず、真空蒸着、イオン蒸着、物理的蒸着、化学的蒸着、真空アーク蒸着などが挙げられ、直接又は前記した耐摩耗被膜層を含有した被覆層であってもよい。特に前記した耐摩耗被膜層の中でも、潤滑性を考慮してダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を用いることが最も好ましい。

また、コイル線材の状態で、耐摩耗被膜層を設けてもよいが、コイルスプリングとした後、切断する必要があり、この切断面においては、耐摩耗被膜層のない表面が露出してしまうため、コイルスプリングを形成した後、耐摩耗被膜層を設けることが好ましい

また、ボールを押圧するコイルスプリングの押圧力は、筆感を考慮すると、１０ｇｆ未満など、低いほうが好ましいが、その反面、インキ漏れが発生し易い。耐摩耗被膜層としてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）のように、潤滑性の高い層とすることで、ボールを押圧するコイルスプリングの押圧力を高くしても筆感が低下し難いため、インキ漏れを考慮して、１０ｇｆ以上、好ましくは１５ｇｆ以上、２０ｇｆ以上とすることが最も好ましいが、押圧力を高くし過ぎると、低筆圧でボールとチップ先端部の内壁との隙間が形成し難い傾向となるため、１００ｇｆ以下とすることが好ましい。また、ボールの縦方向のクリアランスは、インキ粘度や組成によって適宜選択することができるが、５〜８０μｍが好ましく、インキ漏れを考慮して、１０〜６０μｍが最も好ましい。

また、本願発明の請求項２の構成によれば、耐摩耗被膜層が、メッキ層を介して、前記コイルスプリングの表面に設けてあることで、メッキ剥離行程の削減、メッキ剥離を行うために必要な、硝酸系または硫酸系の溶剤の洗浄、乾燥の後工程の削減が可能となり、製造コストを低減することができる。

また、前記したメッキ層を剥離すると、コイルスプリングの強度が低下して、耐摩耗被膜層を設けるときに、コイルスプリング形状が変形する恐れがあり、コイルスプリングの先端部に直棒部を有する場合には、直棒部の変形によって、チップ内への配設が困難になる等、組立性が低下するので、前記耐摩耗被膜層は、ニッケルメッキ層を介して、前記コイルスプリングの表面の表層部に設けることが好ましい。

本発明に用いるボール材としては、タングステンカーバイドの超硬材やジルコニアなどのセラミックス材、ステンレス鋼材等、特に限定されるものではく、チップ本体もステンレス鋼や銅合金、アルミニウム等、特に限定されるものではない。

本発明は、ボールを押圧するコイルスプリングを配設したボールペンにおいて、経時安定の優れたボールペンを簡単な構造で提供することができた。

実施例１のボールペンレフィルを示す、一部を縦断面図とした図である。図１における一部省略した要部拡大断面図である。図１におけるコイルスプリングを示す図である。実施例２のボールペンレフィルを示す一部省略した要部拡大縦断面図である。

図１〜図３に示す実施例１のボールペンレフィル１は、インキ収容筒２の先端部に、ステンレス鋼線材からなるチップ本体４のボール抱持室５の中央にインキ流通孔６と、このインキ流通孔６から放射状に延びるインキ流通溝７を形成した底壁８にボール座９を設け、このボール座９に、タングステンカ−バイド系超硬材からなるφ０．５ｍｍのボール１０を載置し、チップ先端部４Ａを内側にかしめることにより、ボール１０の一部がチップ先端縁より突出するように回転自在に抱持する。

ボ−ル１０の後方には、コイルスプリング１１を配設してある。コイルスプリング１１は、コイル部１１Ｂと、コイル部９の後方に密着部１１Ｆと、コイル部１１Ａの前方に密着部１１Ｃと、棒軸部１１Ｄを有する。コイルスプリング１１は、チップ本体４の後端部４Ｂを内側にかしめることで、後方への移動を規制して配設してある。このコイルスプリング１１に弾発力によって、コイルスプリング１１の棒軸部１１Ｄの先端面１１Ｅがボ−ル１０に当接し、ボール１０を前方に付勢してチップ先端部４Ａの内壁面に当接させ、筆記時の筆圧によってボール１０とチップ先端部４Ａの内壁とに間隙を設ける弁機構となっている。尚、ボール１０を押圧するコイルスプリング１１の押圧力は１５ｇｆであった。

コイルスプリング１１は、ニッケルクロムメッキを施し、メッキ層１４を設けたステンレス製のコイル線材１１Ａをコイリングマシンやフォーミングマシンに供給して、コイルスプリング１１を成形してある。また、メッキ層１４の表面には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を被覆して、耐摩耗被膜層１５を設けてある。具体的には、コイル線材１１Ａの線径Ｍは、φ０．１５ｍｍ、コイル部１１Ｂのコイル線材１１Ａ同士の隙間Ｌは、０．０８ｍｍであった。

インキ収容筒２内には、平均粒径が、０．５μｍの顔料を含有し、ティー・エイ・インスツルメント株式会社製ＡＲ−Ｇ２（ステンレス製４０ｍｍ２° ローター）、２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ^−１におけるインキ粘度が２０００ｍＰａ・ｓ（２５℃）の油性ボールペン用インキ１２と、グリース状のインキ追従体１３を直に収容してある。

このボールペンレフィル１を用いて紙面に筆記すると、インキ収容筒２にあるボールペンインキ１２は、ボールペンチップ１の後部孔からインキ流通孔６、インキ流通溝７を通じてボール１０とボール抱持室５に供給される。また、ボール１０とボール抱持室５に供給されたボールペンインキ１２は、筆圧によって、前記した縦方向のクリアランス分、ボール１０がボール座９側に移動して、チップ先端部４Ａの内壁とボール１０に隙間を生じ、ボールペンインキ１２を吐出して筆記することができる。

また、筆記によって、ボール１０が回転すると、その回転力によってコイルスプリング１１の棒軸部１１Ｃもインキ流通孔６を移動する。このとき、コイルスプリング１１の棒軸部１１Ｃが、インキ流通溝７に引っ掛かってしまうと、コイルスプリング１１の棒軸部１１Ｃが摩耗し易くなるが、コイルスプリング１１の表面に耐摩耗被膜層１５を設けることで、摩耗抑制するとともに、耐摩耗被膜層１５を潤滑性の高いＤＬＣ層とすることで、インキ流通溝７に引っ掛かり難くすることができる。

図４に示す実施例２のボールペンレフィル１０１は、コイルスプリング１０１の直棒部１１１Ｄの先端面の外縁部１１１ＧにＲ面取り加工を施した後、メッキ層１１４の表面に、耐摩耗被覆層１１５を設けた以外は、実施例１と同様にしてボールペンレフィル１０１を得ている。

コイルスプリングの直棒部１１１Ｄの先端面の外縁部１１１ＧにＲ面取り加工を施すことで、ボール１０との接触抵抗を低減でき、インキ流通溝７に引っ掛かり難くすることができるので好ましい。

尚、本発明のボールペン用インキのインキ粘度は、特に限定されるものではないが、筆記時の粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満の場合には、インキ粘度が低過ぎて、当接面が摩耗し易くなる傾向があり、また、インキ粘度が５，０００ｍＰａ・ｓを超えると、筆記時のボール回転抵抗が大きくなり、筆感が重くなる傾向がある。そのため、筆記時のインキ粘度は、１０〜５，０００ｍＰａ・ｓが好ましい。より好ましくは、３０〜３，０００ｍＰａ・ｓであり、最も好ましくは、５０〜２，５００ｍＰａ・ｓである。

本実施例では、便宜上、チップ後端部を内側にかしめて、コイルスプリングを保持しているが、チップホルダーに当接保持するなど、コイルスプリングの保持方法は特に限定されるものではない。

さらにまた、本実施例では、便宜上、コイルスプリングにのみ耐摩耗被膜層を設けているが、チップ本体の内壁の表面に耐摩耗被膜層を設けて、ボール座などの摩耗を抑制することが好ましい。

また、本発明に用いるコイルスプリングの形状は、特に限定されないが、先端部に直棒部を有する場合には、実施例２のように、コイルスプリングの直棒部の先端面、特に先端面の外縁部にＲ面取り加工を施す、或いは直棒部を折り曲げ加工し、ボールとの接触抵抗を低減及びインキ流通溝７に引っ掛かりを抑制することが好ましい。

本発明のボールペンレフィルは、インキの種類やボール径など、特に限定されないため、ボールペンとして広く利用可能である。

１、１０１ボールペンレフィル
２インキ収容筒
３ボールペンチップ
４チップ本体
４Ａチップ先端部
４Ｂシール面
５ボール抱持室
６インキ流通孔
７インキ流通溝
８底壁
９ボール座
１０ボール
１１、１１１コイルスプリング
１１Ａコイル線材
１１Ｂコイル部
１１Ｃ、１１Ｆ密着部
１１Ｄ、１１１Ｄ棒軸部
１１Ｅ先端面
１１１Ｇ外縁部
１４、１１４メッキ層
１５、１１５耐摩耗被膜層
Ｌ線間の隙間
Ｍコイル線材の線径

Claims

チップ先端部を内側にかしめることにより、ボールの一部をチップ先端縁より突出させて回転自在に抱持し、前記ボールの後方に配設した、コイル線材からなるコイルスプリングによって、ボールをチップ先端の内壁面に押圧してなるボールペンチップを、直接又はチップホルダーを介して、インキ収容筒の先端部に装着してなるボールペンレフィルにおいて、前記コイルスプリングが、コイル部と密着部を有し、前記コイルスプリングの表面に耐摩耗被膜層を設けるとともに、前記耐摩耗被覆層を設けたコイル部の線間の隙間が、前記耐摩耗被覆層を設けたコイル線材の線径より狭幅、且つ前記ボールの縦方向のクリアランスよりも大きいことを特徴とするボールペンレフィル。
前記耐摩耗被膜層が、メッキ層を介して、前記コイルスプリングの表面に設けて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。