JP2013188896A - ボールペンチップ - Google Patents

Abstract

【課題】切削加工や塑性変形加工の可能な樹脂材料を用いて、樹脂製ホルダーの利点を生かしつつ、加工精度が高く油性ボールペンにも使用可能なボールペンチップを提供する。
【解決手段】ＰＥＥＫで形成されるホルダー20に対し、切削加工によりボールハウス25、バック孔26及びインク導孔27を形成し、ボールハウス25内に筆記ボール30を挿入した後、テーパー部22の先端部分を内方に塑性変形加工により縮径させることでカシメ部23形成されたボールペンチップ10。
【選択図】図２

Description

本発明は、筆記ボールを抱持するホルダーが樹脂により形成されているボールペンチップに関する。

従来、ボールペンの筆記先端としてのボールペンチップは金属製のホルダーに金属製の筆記ボールを抱持させたものが主であるが、樹脂の射出成形によってホルダーが形成されるものも提供されていた。
ここで、金属製のホルダーは、インクの物性によっては腐食を被る場合がある。また、ボールペンの各部材を形成する材質はほぼ樹脂であり、これを使用後などに廃棄する場合、厳密には金属製のホルダー部分は分別する必要がある。このような問題点は、樹脂製のホルダー及び筆記ボールにより形成されるボールペンチップを用いることで解決できる。また、樹脂製のホルダーには、同一金型で同一形状を大量に安価に生産できるという利点もある。

樹脂の射出成形によりホルダーが形成されるボールペンチップとしては、下記特許文献１記載のものが開示されている。同文献記載のボールペンチップでは、プラスチックの射出成形によりインク導溝以外の形状を射出成形により形成し、その後にインク導溝をブローチ加工により形成することとしている。
また、下記特許文献２記載の発明では、金型にあらかじめ筆記ボールを挿入した状態でホルダーを射出成形する、いわゆるインサート成形によって形成されるボールペンチップが開示されている。

特開昭６２−１６０２９６号公報 特開２０１１−５６６７０号公報

上記特許文献１のように、樹脂の射出成形で外形形状が形成されているホルダーの場合は、あらかじめ筆記ボールの直径よりも小径に形成されているカシメ部を弾性変形させてボールハウス内に筆記ボールを挿入する必要がある。よって、この弾性変形によってカシメ部の形状が射出成形時に対して変形してしまうため、筆記ボール周囲の寸法精度が低くなるとともに、製品のバラつきが大きくなって品質を一定にできなくなるという問題点がある。
また、上記特許文献２のように、筆記ボールを挿入したインサート成形によりホルダーを形成する場合は、筆記ボールの挿入をカシメ部の弾性変形を利用して行う必要はなくなる。しかし、カシメ部は射出成形により形成されるため、金属製のホルダーで行われる塑性加工によるカシメ方法に比べて寸法精度が低いという難点がある。

以上の従来技術のいずれの場合も、カシメ部の寸法精度が金属の切削加工及び塑性加工による場合に比べて低くなることは避けられない。よって、樹脂の射出成形によってホルダーが形成されるボールペンチップは、ボールとカシメ部との間の間隙（クリアランス）を小さくする必要がある粘度の高い油性インクを用いるボールペンには適していないという問題点がある。
以上の問題点に鑑み、本発明は、切削加工や塑性変形加工の可能な樹脂材料を用いることで、樹脂製ホルダーの利点を生かしつつ、加工精度が高く油性ボールペンにも使用可能なボールペンチップを提供することを課題とする。

上記の課題に鑑み、本発明に係るボールペンチップ10は、
ポリエーテルエーテルケトンで形成されるとともに、円柱状の本体部21と、前記本体部21の先端側が先細りに形成されたテーパー部22と、を備えるホルダー20と、
前記ホルダー20の前記本体部21の後端側から前記テーパー部22の中途部分までの内部空間として形成されたバック孔26と、
前記テーパー部22の先端側から前記バック孔26近傍までの内部空間として切削加工により形成されたボールハウス25と、
前記ボールハウス25と前記バック孔26との間を貫通するように切削加工により形成されたインク導孔27と、
前記ボールハウス25内に挿入された筆記ボール30と、
前記筆記ボール30の挿入後に前記テーパー部22の先端部分を内方に塑性変形加工により縮径させることで同筆記ボール30を前記ボールハウス25内に保持するカシメ部23と、
を備えることを特徴とする。

本発明における「先端」とは、本発明に係るボールペンチップ10が装着される筆記具としてのボールペン50において、筆記ボール30の位置する側、あるいは筆記ボール30の位置する側へ向かう方向をいう。また「後端」とは、その反対側あるいは反対方向をいう。
本発明に係るボールペンチップ10で用いられる「ホルダー20」は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂で形成されることとなっている。ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）とは、２個のエーテル結合と１個のケトン結合との順に繰り返す直鎖状構造を有する高分子化合物であり、下記化学式で示す構造を有する。

このＰＥＥＫは、樹脂でありながら切削性に富むとともに、金属のような塑性変形が可能である、という特性を有する。この特性に基づいて、本発明では、「筆記ボール30」が収容される空間である「ボールハウス25」、及びこれらボールハウス25とバック孔26とを貫通してインクをボールハウス25へ導く「インク導孔27」を高精度の切削加工により形成することが可能となっている。さらに、ボールハウス25に筆記ボール30を挿入した後で、テーパー部22の先端部分を塑性変形により加工することで「カシメ部23」を形成することも可能となっている。

このカシメ部23の形成を、金属製のボールペンチップの場合と同様の塑性変形により行うことが可能となったことにより、本発明では、前記筆記ボール30と前記ホルダー20との長軸方向のクリアランス（いわゆる「縦ガタ」）を筆記ボール30の直径の１．５％以下の精度に加工することが可能となった。また、前記カシメ部23の内周面の曲率を、前記筆記ボール30の曲率と略同一の精度に加工することも可能となった。
なお、筆記ボール30は、従来主流である金属製でもよく、また樹脂製でもよい。
また、本発明では、インク導孔27からボールハウス25へのインクの誘導を促進する目的で、前記インク導孔27の周囲に放射状に設けられるチャンネル溝28を、たとえばブローチ加工を用いるなどして切削加工により形成することも可能となっている。

なお、前記本体部21の後端側の外周が縮径された連結部24として形成することで、この連結部24によってインクを収容するインク収容管41あるいはこのインク収容管41の先端に装着される継手42にボールペンチップ10を装着することが可能となる。
そして、前記ホルダー20の外形、すなわち本体部21、テーパー部22（あるいはさらに連結部24）及びバック孔26の形状は、ＰＥＥＫの射出成形により形成されていることとしてもよい。また、これらの形状は、ＰＥＥＫにより形成された円柱材を、通常の金属円柱材と同様に切削加工することで形成することとしてもよい。これは、樹脂であるという特質により射出成形が容易であるとともに、ＰＥＥＫの特性によって金属と同様の切削加工が可能であることによるものである。

上記の構造により、本発明によれば、切削加工や塑性変形加工の可能な樹脂材料を用いることで、樹脂製ホルダーの利点を生かしつつ、加工精度が高く油性ボールペンにも使用可能なボールペンチップを提供することが可能となっている。

本発明の第１の実施の形態に係るボールペンチップの外形を示す正面図（Ａ）及びこの正面断面図（Ｂ）である。 図１に示すボールペンチップの先端部分を拡大した正面断面図（Ａ）及び（Ａ）におけるII−II断面図（Ｂ、ただし筆記ボールは省略）である。 本発明の第２の実施の形態に係るボールペンチップの外形を示す正面図（Ａ）及びこの正面断面図（Ｂ）である。 図３に示すボールペンチップの先端部分を拡大した正面断面図（Ａ）及び（Ａ）におけるIV−IV断面図（Ｂ、ただし筆記ボールは省略）である。 本発明のいずれかの実施の形態に係るボールペンチップが装着された状態のインクリフィルを正面断面図で示したものである。ただし、インクは省略している。 図５に示すインクリフィルが装着されるボールペンを右側面図（Ａ）及びこの右側面断面図（Ｂ）で示したものである。

本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
（１）第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態に係るボールペンチップ10は、図１（Ａ）に示す外形を呈する。すなわち、このボールペンチップ10は、ＰＥＥＫで形成されるホルダー20と、これに抱持される超硬合金製の筆記ボール30とによって構成される。ホルダー20は、円柱状の本体部21と、その先端側の先細形状のテーパー部22と、後端側の外周が小径となっている連結部24と、ホルダー20後端からテーパー部22の中途部分までの内部空間として形成されたバック孔26とで構成されている。これらのホルダー20の外形は、ＰＥＥＫの金型への射出成形により形成することができる。また、ＰＥＥＫで形成した円柱材に対し、このテーパー部22、連結部24及びバック孔26を切削することで形成することとしてもよい。

上記のいずれかの方法によって形成されたＰＥＥＫ製のホルダー20に対し、切削工程によって、図１（Ｂ）の断面図に示すように、以下に述べるボールペンチップ10の内部空間が形成される。
すなわち、ホルダー20の先端から、バック孔26の近傍までを、テーパー部22の先端外径より小径のドリルによって切削することでボールハウス25が形成される。さらに、ボールハウス25とバック孔26とを、ボールハウス25を切削したよりも小径のドリルによって切削して貫通させることでインク導孔27が形成される。
図２（Ａ）は、図１（Ｂ）の断面図のうち先端部分を拡大したものである。上述したように、ボールハウス25とバック孔26との間をインク導孔27で貫通させた後、このインク導孔27の外周の５箇所に放射状に等配するように（図２（Ｂ）参照）、チャンネル溝28が、ブローチ加工によって切削される。チャンネル溝28は、ボールハウス25の底面から、インク導孔27の途中まで達するように形成されている（図２（Ａ））。このチャンネル溝28は、インク導孔27からボールハウス25へのインク流路を確保するという機能を有するものである。

この後、ボールハウス25内に直径１．０ｍｍの筆記ボール30を挿入してから、テーパー部22先端を、金属製のホルダーと同様に、カシメツールを用いて内方に押圧して塑性変形させて、その外径及び内径を窄めることでカシメ部23が形成される（図２（Ａ））。これにより、テーパー部22先端から一部が露出している筆記ボール30が脱落しないよう抱持されている。
このように形成することで、筆記ボール30は、ボールハウス25内で、最大１５μｍの長軸方向のクリアランス（縦ガタ）の範囲内で移動可能となっている。また、カシメ部23内周の曲率半径が、筆記ボール30の半径とほぼ同一となっている。これらは、カシメ加工が金属と同様の塑性変形によって行われることによって可能となっている。

（２）第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態に係るボールペンチップ10は、図３（Ａ）に示す外形を呈する。すなわち、このボールペンチップ10は、ＰＥＥＫで形成されるホルダー20と、これに抱持される超硬合金製の筆記ボール30とによって構成される。ホルダー20は、円柱状の本体部21と、その先端側の先細形状のテーパー部22と、後端側の外周が小径となっている連結部24と、ホルダー20後端からテーパー部22の中途部分までの内部空間として形成されたバック孔26とで構成されている。これらのホルダー20の外形は、ＰＥＥＫの金型への射出成形により形成することができる。また、ＰＥＥＫで形成した円柱材に対し、このテーパー部22、連結部24及びバック孔26を切削することで形成することとしてもよい。

上記のいずれかの方法によって形成されたＰＥＥＫ製のホルダー20に対し、切削工程によって、図３（Ｂ）の断面図に示すように、以下に述べるボールペンチップ10の内部空間が形成される。
すなわち、ホルダー20の先端から、バック孔26の近傍までを、テーパー部22の先端外径より小径のドリルによって切削することでボールハウス25が形成される。さらに、ボールハウス25とバック孔26とを、後述するように断面三角形のツールによって切削して貫通させることでインク導孔27が形成される。
図４（Ａ）は、図３（Ｂ）の断面図のうち先端部分を拡大したものである。上述したように、ボールハウス25とバック孔26との間は、断面三角形のツールによって切削して貫通させることで、図４（Ｂ）に示すような、断面三角形のインク導孔27が形成される。

この後、ボールハウス25内に直径１．０ｍｍの筆記ボール30を挿入してから、テーパー部22先端を、金属製のホルダーと同様に、カシメツールを用いて内方に押圧して塑性変形させて、その外径及び内径を窄めることでカシメ部23が形成される（図４（Ａ））。これにより、テーパー部22先端から一部が露出している筆記ボール30が脱落しないよう抱持されている。なお、このインク導孔27の断面における各頂点付近は、筆記ボール30によって被覆されることがない。よって、この各頂点付近の部位が、前記第１の実施の形態におけるチャンネル溝28と同様に、インク流路を確保する機能を有することとなっている。
このように形成することで、筆記ボール30は、ボールハウス25内で、最大１５μｍの長軸方向のクリアランス（縦ガタ）の範囲内で移動可能となっている。また、カシメ部23内周の曲率半径が、筆記ボール30の半径とほぼ同一となっている。これらは、カシメ加工が金属と同様の塑性変形によって行われることによって可能となっている。

（３）インクリフィル及びボールペンへの適用
上記各実施の形態に係るボールペンチップ10は、図５に示すように、従来と同様にインクリフィル40へ装着することが可能である。すなわち、インク収容管41（中に収容されているインクは省略している）の先端に、継手42を介して本実施の形態に係るボールペンチップ10は装着される。このとき、ボールペンチップ10のホルダー20後端部分を構成する連結部24（図１（Ａ）、図３（Ａ）参照）は、継手42先端の内部に圧入されている。
図５のインクリフィル40は、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すボールペン50に装着される。このボールペン50は、軸筒51の先端に先軸52が螺着され、その内部にインクリフィル40が装着される。軸筒51の後端側面には、クリップ53が設けられている。また、軸筒51後端からはノックボタン54が突出している。このノックボタン54を押圧することで、軸筒51内部のノック機構55により、インクリフィル40が前進あるいは後退し、それに応じて先軸52の先端からボールペンチップ10が出没することとなっている。

本発明は、ボールペンに使用されるボールペンチップ、特に、油性ボールペンに適したボールペンチップとして利用可能である。

10 ボールペンチップ
20 ホルダー 21 本体部 22 テーパー部
23 カシメ部 24 連結部 25 ボールハウス
26 バック孔 27 インク導孔 28 チャンネル溝
30 筆記ボール
40 インクリフィル 41 インク収容管 42 継手
50 ボールペン 51 軸筒 52 先軸
53 クリップ 54 ノックボタン 55 ノック機構

Claims (5)

1. ポリエーテルエーテルケトンで形成されるとともに、円柱状の本体部と、前記本体部の先端側が先細りに形成されたテーパー部と、を備えるホルダーと、
   前記ホルダーの前記本体部の後端側から前記テーパー部の中途部分までの内部空間として形成されたバック孔と、
   前記テーパー部の先端側から前記バック孔近傍までの内部空間として切削加工により形成されたボールハウスと、
   前記ボールハウスと前記バック孔との間を貫通するように切削加工により形成されたインク導孔と、
   前記ボールハウス内に挿入された筆記ボールと、
   前記筆記ボールの挿入後に前記テーパー部の先端部分を内方に塑性変形加工により縮径させることで同筆記ボールを前記ボールハウス内に保持するカシメ部と、
   を備えることを特徴とするボールペンチップ。
2. 前記筆記ボールと前記ホルダーとの長軸方向のクリアランスが筆記ボールの直径の１．５％以下であることを特徴とする請求項１記載のボールペンチップ。
3. 前記カシメ部の内周面の曲率半径が、前記筆記ボールの半径と略同一であることを特徴とする請求項１又は２記載のボールペンチップ。
4. 前記インク導孔の周囲を放射状に切削加工することにより形成されたチャンネル溝を備えることを特徴とする請求項１、２又は３記載のボールペンチップ。
5. 前記本体部の後端側の外周が縮径された連結部として形成されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のボールペンチップ。

Images