JP2013132761A - ボールペンチップ - Google Patents

Abstract

【課題】非使用時に、ボールがチップ先端部の内壁に密接するボールペンチップにおいて、ボールへ、安定した押圧力を付与することができ、インキ流通性が良好なボールペンチップを提供する。
【解決手段】チップ本体に、ボール抱持室の底壁の中央に設けたインキ流通孔と、該インキ流通孔から放射状に延びるインキ流通溝を有し、前記底壁にボールを載置し、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より突出させて回転自在に抱持してなるボールペンチップにおいて、前記ボールの後方、且つ前記インキ流通孔を前後動可能に、両端を開口した筒体を配設するとともに、前記筒体の後方に配設したコイルスプリングによって、前記ボールが、筒体を介して前記チップ先端部の内壁に押圧してあることを特徴とする。
【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部の内壁に押圧してなるボールペンチップに関する。

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チップ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。

こうしたボールペンチップは、ボールの後端に配設したコイルスプリングの押圧力によって、ボールをチップ先端部の内壁に密接させるとともに、筆記時の筆圧によってボールとチップ先端部の内壁とに隙間を形成する弁機構を具備したボールペンチップとして、特開２０００−１５８８６９号公報「ボールペンチップ」には、コイルスプリングのストレート部が移動しても、ストレート部が、インキ流通溝を閉鎖しない構造が開示されている。

また、チップ先端部に弁機構を具備したボールペンチップにおいて、特開２００６−１９８８３５号公報「ボールペンチップ」では、コイルスプリングのストレート部のバリによる筆記不良等の不具合を防止するために、先端ボールの後端に、当接ボールを配設し、該当接ボールを、コイルスプリングにより、前記先端ボールに押圧して配設することが開示されている。
「特開２０００−１５８８６９号公報」 「特開２００６−１９８８３５号公報」

しかし、特許文献１では、コイルスプリングの線径は、φ０．１ｍｍ〜φ０．３ｍｍと極めて小径であり、ストレート部が、インキ流通溝を閉鎖してしまう等の問題があった。また、特許文献２では、コイルスプリングのストレート部が径方向などに移動して、当接ボールの中心から逸れて押圧してしまう問題があり、結果として、当接ボールが筆記ボールの中心を押圧しない問題があった。

こうした問題を鑑みて、コイルスプリングのストレート部の線径を大径にすると、インキ流通孔の内径に対するコイルスプリングの割合が大きくなり、インキの流出に見合ったインキが流出するための通路を確保できず、筆記時に充分なチップ先端からのインキ流出が得られない恐れがあるという問題が生じてくる。

本発明は上記問題を鑑み、非使用時に、ボールがチップ先端部の内壁に密接するボールペンチップにおいて、ボールへ、安定した押圧力を付与することができ、インキ流通性が良好なボールペンチップを提供するものである。

本発明は、前記問題を解決するために、チップ本体に、ボール抱持室の底壁の中央に設けたインキ流通孔と、該インキ流通孔から放射状に延びるインキ流通溝を有し、前記底壁にボールを載置し、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より突出させて回転自在に抱持してなるボールペンチップにおいて、前記ボールの後方、且つ前記インキ流通孔を前後動可能に、両端を開口した筒体を配設するとともに、前記筒体の後方に配設したコイルスプリングによって、前記ボールが、筒体を介して前記チップ先端部の内壁に押圧してあることを特徴とする。

また、前記筒体の先端部に、前記筒体の先端から後方に向かって延び、前記ボールに当接した状態で、前記筒体の内外を連通するインキ溝を設けたことを特徴とする。

また、前記インキ溝が、径方向において前記筒体内及び筒体外に連通することを特徴とする。

また、前記筒体の先端部の外壁に、前記筒体の先端から後方に向かって延びる流通溝を設けたことを特徴とする。

さらにまた、前記筒体の表面に、耐摩耗被覆層を設けたことを特徴とする。

本願発明の第１の構成によれば、ボールペンチップにおいて、前記ボールの後方、且つ前記インキ流通孔を前後動可能に、両端を開口した筒体を配設するとともに、前記筒体の後方にコイルスプリングを配設し、前記コイルスプリングによって、前記ボールが、筒体を介して前記チップ先端部の内壁に押圧することで、ボールへの押圧力が安定するとともに、筒体内をインキが流通するため、筆記時おいてボールまでのインキ供給をスムーズに行うことができる。

尚、本発明に用いる筒体は、ステンレス鋼、アルミニウム、銅合金などの金属材料、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネード樹脂、ポリアセタール樹脂などの合成樹脂など、特に限定することなく用いることができる。チップ本体もステンレス鋼や銅合金、アルミニウム等、材質は特に限定されるものではないが、経時性能などを考慮して、前記筒体と、チップ本体及び／又はコイルスプリングとを同種の材料、例えばステンレス鋼とすることが好ましい。また、ボールとしては、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ない。

また、筒体の後方に配設したコイルスプリングによって筒体を押圧してあれば、コイルスプリングの形状や筒体の押圧方法も特に限定されるものではなく、コイルスプリングコイルスプリングの先端面で筒体を押圧してもよいが、コイルスプリングの先端部に筒体の後端内径及び他のコイルスプリングの外径よりも小さい径の挿入部やストレート部を設け、コイルスプリングの先端部を筒体内に挿入し、組立時や筆記によって、筒体及び／又はコイルスプリングが径方向に移動しても、コイルスプリングのストレート部によって、コイルスプリングと筒体のずれを抑制し、且つ筒体がコイルスプリング内に進入することなく、筒体を確実押圧することが好ましいい。

また、本発明では、インキ流通孔に、筒体を前後動可能に配設してあれば、インキ流通孔及び筒体の形状は特に限定されないが、ボールへの押圧力を安定化するため、インキ流通孔と非接触として前後動可能とすることが最も好ましい。具体的には、筒体の外径は、インキ流通孔径に対して、５０％未満だと、筆記時のボールの回転によって筒体が径方向に移動し、安定した押圧力が得られ難く、９５％を超えると、インキ流通溝などの形成時に生じる肉盛り部などによって、筒体がスムーズに前後動しない恐れがあるため、筒体の外径は、インキ流通孔径に対して、５０％以上、９５％以下が好ましく、７０％以上、９０％以下が最も好ましい。

また、ボールを押圧するコイルスプリングの押圧力は、筆感及びインキ漏れを考慮すると、５ｇｆ〜５０ｇｆ、好ましくは１０ｇｆ〜３０ｇｆ、１５ｇｆ〜２５ｇｆとすることが最も好ましい。尚、本発明のボールの押圧力は、チップ先端部の内壁に当接した状態からボール抱持室の底壁やボール座に当接するのに必要な力によって測定することができる。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、５μｍ〜６０μｍが好ましく、ボールを押圧するコイルスプリングの押圧力が５ｇｆ〜５０ｇｆであるとすると、インキ漏れを考慮して、１０μ〜４０μｍが最も好ましい。

本願発明の第２の構成によれば、前記筒体の先端部に、前記筒体の先端から後方に向かって延び、前記ボールに当接した状態で、前記筒体の内外を連通するインキ溝を設けることで、筒体の先端とボールが当接している状態でも、筒体内からボール及びボール抱持室へのインキ流通を行うことができ、安定したインキを供給することができる。尚、筒体に設けるインキ溝の数や形状は、特に限定されるものではないが、組立性が向上するため、筒体の先端部と後端部の形状を略同形とすることが好ましい。

本願発明の第３の構成によれば、前記インキ溝が、径方向において前記筒体内及び筒体外に連通することで、筒体内からボール及びボール抱持室、さらにインキ流通孔と筒体内へのインキ流通を行うことができ、スムーズにインキを供給することができる。

本願発明の第４の構成によれば、前記筒体の表面に、前記耐摩耗被覆層を設けるボールによる筒体の摩耗を抑制することで、筒体に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。

本発明は、非使用時に、ボールがチップ先端部の内壁に密接するボールペンチップにおいて、ボールへ、安定した押圧力を付与することができ、インキ流通性が良好なボールペンチップを提供することができた。

実施例１のボールペンチップを示す、一部省略した要部拡大断面図とした図である。 図１におけるボールを省略したＡ−Ａ矢視拡大断面図である。 実施例１のボールペンチップを用いたボールペンレフィルを示す図である。 実施例２のボールペンチップを示す、一部省略した要部拡大断面図とした図である。 実施例３のボールペンチップを示す、一部省略した要部拡大断面図とした図である。 図５におけるボールを省略したＢ−Ｂ矢視拡大断面図である。 実施例４のボールペンチップを示す、一部省略した要部拡大断面図とした図である。 図７におけるボールを省略したＣ−Ｃ矢視拡大断面図である。 実施例５のボールペンチップを示す、一部省略した要部拡大断面図とした図である。

図１、図２に示す実施例１のボールペンチップ１は、フェライト系ステンレス鋼線材からなるチップ本体２のボール抱持室３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４に、ボールの曲率と略同曲率のボール座５を設け、このボール座５に、タングステンカ−バイド系超硬材からなるφ０．７ｍｍのボール１０を載置し、チップ先端部２Ａ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してボールペンチップ１を得ている。

ボ−ル１０の後方には円管状の筒体９を配設してあり、筒体９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、コイル部と密着部からなり、チップ本体２の後端部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の弾発力によって、筒体９を前方に押圧し、筒体９の先端面９Ｃの内側がボ−ル１０に線接触して、ボール１０を前方に押圧する。こうした構成により、非使用時には、ボール１０はチップ先端部２Ａの内壁に密接するとともに、筆記時の筆圧によってボール１０とチップ先端部２Ａ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を押圧する筒体へのコイルスプリング１１の押圧力は１５ｇｆであった。

筒体９は、オーステナイト系ステンレス鋼線材からなる平坦状の両端を開口した円筒状の筒体であり、インキ流通孔６に対して前後動可能に配設してある。より具体的には、インキ流通溝７の溝幅はボール径の１４％（０．０９８ｍｍ）、インキ流通孔６径はボール径の７０％（０．４９ｍｍ）、筒体９の外径はボール径の６５％（０．４５５ｍｍ）であった。また、筒体９の内径は、ボール径の４６％（０．３２２ｍｍ）であった。尚、筒体９の内径は、ボール径の４０％〜７０％が好ましく、４５％〜５５％が最も好ましい。

また、筒体９の先端部には、先端から後方に沿って長手方向に延びるインキ溝９Ａを、周方向の異なる４箇所に設けてあり、このインキ溝９Ａは、径方向において筒体９の内外を連通するスリット状としてある。また、筒体９の長手方向の全長は、インキ流通孔６よりも長くしてある。

図３に示すのは、インキ収容筒１２の先端に、実施例１のボールペンチップ１を装着したボールペンレフィルである。インキ収容筒１２内には、インキ粘度が５０ｍＰａ・ｓの剪断減粘性を有する水性のボールペン用インキ１３と、グリース状のインキ追従体１４を直に収容して、ボールペンレフィルを得ている。尚、インキ粘度は、ブルックフィールド社製ＤＶ−ＩＩ粘度計（ＣＰＥ−４２ローター）を用いて２０℃の環境下で、剪断速度３８４ｓｅｃ^−１（回転数１００ｒｐｍ）の条件にてインキ粘度を測定した。

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８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３に供給される。また、同時にボールペンチップ１の後部孔８からコイルスプリング内１１Ａ、筒体内９Ａを通じてボール１０とボール抱持室３に供給され、インキ溝９Ｂにて合流してボール１０とボール抱持室３に供給される。このボールペンインキ１２は、筆圧によってボール１０がボール座５側に移動し、縦方向のクリアランス分、チップ先端部２Ａの内壁とボール１０に隙間を生じ、この隙間から外部に吐出することで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筒体９もインキ流通孔６内を移動するが、インキ流通溝７の溝幅Ｌよりも外径の大きい筒体９がインキ流通溝７を閉鎖することはなく、インキ流通をスムーズに行うことができ、非筆記時には、ボール１０に安定した押圧力を与えることができる。

図４に示す実施例２のボールペンチップ１０１は、筒体１０９の先端部に、先端から後端に向かって長手方向に延びるインキ溝１０９Ｂと、筒体１０９の後端部に、後端から先端に向かって長手方向に延びる、内外を連通する後部インキ溝１０９Ｄを、周方向の異なる４箇所に設け、筒体１０９の先端部と後端部を略同形とし、前後を略対称形とした以外は、実施例１と同様にしてボールペンチップ１０１を得ている。チップ本体２の後部孔８から後部インキ溝１０９Ｄを通じて筒体１０９内にインキが流通するため、スムーズなインキ供給をすることができる。また、筒体１０９の先端部と後端部を略同形とすることで、先端、後端の方向性がなく、組立性、特に機械組みに好適に用いることができる。

図５、図６に示す実施例３のボールペンチップ２０１は、筒体２０９に、先端から後端まで延びる、内外を連通するインキ溝２０９Ｂを設けた以外は、実施例１と同様にしてボールペンチップ２０１を得ている。円筒体に比べ、横断面をＣ状とすることで、インキ流通孔６と筒体２０９内へのインキ流通がしやすく、インキ供給量を多くすることができる。

図７、図８に示す実施例４のボールペンチップ３０１は、筒体３０９の先端部の周方向の異なる位置に４箇所を内側に押圧変形させた以外は、実施例１と同様にしてボールペンチップ１０１を得ている。筒体３０９の先端部を内側に押圧変形することで、ボール１０は内方突部の内接円Ｓに点接触するため、筒体３０９の内壁側に、ボール１０が当接した状態で、筒体内３０９Ａとボール抱持室３とを連通するインキ溝３０９Ｂ、筒体３０９の外壁側に流通溝３０９Ｄが形成される。

筒体３０９の先端部の外壁に、筒体３０９の先端から後方に沿って延びる流通溝３０９Ｄを設けることで、最大外径が同一の円筒体に比べ、インキ流通孔８と筒体３０９との隙間及び流通溝３０９Ｄにインキが流れるので、インキ流通孔８と筒体３０９の隙間量を大きくすることなく、インキ供給量を多くすることができる。

図８に示す実施例５のボールペンチップ４０１は、筒体４０９の表面に、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）からなる耐摩耗被覆層Ｔを設けた以外は、実施例１と同様にしてボールペンチップ４０１を得ている。筒体４０１の表面に、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）からなる耐摩耗被覆層Ｔを設けることで、筒体４０９の摩耗を抑制し、ボール１０との接触抵抗を低減でき、安定した押圧力と、スムーズなボールの回転を得ることができる。

尚、本発明のボールペン用インキの種類は油性、水性等、特に限定されるものではなく、インキ粘度も、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、滲みが発生したり、筆跡乾燥性に影響が生じやすい傾向があり、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、筆感が重くなりやすく、インキ追従性に影響が生じやすい傾向がある。そのため、筆記時のインキ粘度は、１０〜５，０００ｍＰａ・ｓが好ましい。より上記傾向を考慮すれば、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。尚、インキ粘度は、ブルックフィールド社製ＤＶ−ＩＩ粘度計（ＣＰＥ−４２ローター）を用いて２０℃の環境下で、剪断速度３８４ｓｅｃ^−１（回転数１００ｒｐｍ）の条件にてインキ粘度を測定した。

また、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、筒体にのみ耐摩耗被膜層を設けているが、ボールの表面及び／又はボール抱持室の底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、本実施例では、ボールペンチップの後部孔に達するインキ流通溝として、後部孔からのインキ流通性を向上してあるが、後部孔に達しない形状としてあってもよい。さらにまた、本実施例では、ボールの回転による摩耗が抑制できるので、好ましい形態として便宜上、ボール抱持室の底壁にボール座を設けているが、ボール座を設けない形状であってもよい。

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

１、１０１、２０１、３０１、４０１ ボールペンチップ
２ チップ本体
２Ａ チップ先端部
３ ボール抱持室
４ 底壁
５ ボール座
６ インキ流通孔
７ インキ流通溝
８ 後部孔
９、１０９、２０９、３０９、４０９ 筒体
９Ａ、１０９Ａ、２０９Ａ、３０９Ａ、４０９Ａ 筒体内
９Ｂ、１０９Ｂ、２０９Ｂ、３０９Ｂ、４０９Ｂ インキ溝
９Ｃ、１０９Ｃ、２０９Ｃ、３０９Ｃ、４０９Ｃ 先端面
１０９Ｄ 後部インキ溝
３０９Ｄ 流通溝
１０ ボール
１１ コイルスプリング
１２ インキ収容筒
１３ ボールペン用インキ
１４ インキ追従体

Claims (4)

1. チップ本体に、ボール抱持室の底壁の中央に設けたインキ流通孔と、該インキ流通孔から放射状に延びるインキ流通溝を有し、前記底壁にボールを載置し、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より突出させて回転自在に抱持してなるボールペンチップにおいて、前記ボールの後方、且つ前記インキ流通孔を前後動可能に、両端を開口した筒体を配設するとともに、前記筒体の後方に配設したコイルスプリングによって、前記ボールが、筒体を介して前記チップ先端部の内壁に押圧してあることを特徴とするボールペンチップ。
2. 前記筒体の先端部に、前記筒体の先端から後方に向かって延び、前記ボールに当接した状態で、前記筒体の内外を連通するインキ溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載のボールペンチップ。
3. 前記インキ溝が、径方向において前記筒体内及び筒体外に連通することを特徴とする請求項２に記載のボールペンチップ。
4. 前記筒体の表面に、耐摩耗被覆層を設けたことを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載のボールペンチップ。

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