JP2021014058A - ボールペンチップ及びボールペンの製造方法並びにスピンドル - Google Patents

Abstract

【課題】ボールペンチップの一連の製造工程において、アンダーカット状の溝部を形成する製造方法を提供する。【解決手段】ボールペンチップ１０の製造方法が、加工機に円柱状のワークＷを取り付ける工程と、ワークＷの一端にボールペンチップ１０の先端部に相当するテーパ部１５を形成する工程と、テーパ部１５に環状且つアンダーカット状の溝部１６を形成する工程と、ボールペンチップ１０を加工機から取り出す工程と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、ボールペンチップ及びボールペンの製造方法並びにスピンドルに関する。

ボールペンチップは、加工機に取り付けられた円柱状のワークを段階的に切削加工することによってボールホルダを作製する工程と、作製されたボールホルダに対してボールをセットし、ボールホルダの先端部をかしめる工程とを経ることによって製造される。一般に、これら一連の工程は、１つの加工機を用いて行われる。

ところで、テーパ状に形成されたボールペンチップの先端部に環状の溝部を形成し、溝部に対してインク色と同一の着色を施したボールペンチップが公知である（特許文献１）。

特開２００９−３４８７４号公報

特許文献１には、ボールペンチップの溝部をどのように加工したのか、具体的に開示されていない。上述したような一般的な加工機では、切削工具が先端に取り付けられたスピンドルを、円柱状のワークの軸線方向に沿って移動させて切削加工することから、特許文献１に記載されたアンダーカット状の溝部を設けるのは困難である。仮に、ボールペンチップの作製後の後工程で溝部の切削加工を行うと、ボール周辺の間隙等に切粉が混入するリスクがある。

本発明は、ボールペンチップの一連の製造工程において、アンダーカット状の溝部を形成する製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、ボールペンチップの製造方法において、加工機に円柱状のワークを取り付ける工程と、前記ワークの一端にボールペンチップの先端部に相当するテーパ部を形成する工程と、前記テーパ部に環状且つアンダーカット状の溝部を形成する工程と、ボールペンチップを前記加工機から取り出す工程と、を含むことを特徴とするボールペンチップの製造方法が提供される。また、ボールペンチップの製造方法において、加工機に円柱状のワークを取り付ける工程と、前記ワークの一端にボールペンチップの先端部に相当するテーパ部を形成する工程と、前記テーパ部に環状且つアンダーカット状の溝部を形成する工程と、ボールペンチップを前記加工機から取り出す工程と、を含み、前記加工機がスピンドルと前記スピンドルの先端に取り付けられた切削工具とを有し、前記切削工具が前記スピンドルの回転軸線に対して直交する方向に移動させることにより前記溝部が形成されることを特徴とするボールペンチップの製造方法が提供されるようにしてもよい。

前記溝部が、前記ワークに対して径方向の外側から内側に向かう切削加工によって形成されてもよい。前記加工機がスピンドルと前記スピンドルの先端に取り付けられた切削工具とを有し、前記切削工具を前記スピンドルの回転軸線に対して直交する方向に移動させて前記溝部が形成されてもよい。前記切削工具の切刃が、前記テーパ部の傾斜と同一の傾斜を有するように配置されてもよい。前記溝部を、当該ボールペンチップが取り付けられるリフィルに収容されるインクと同じ色で着色する工程をさらに含んでもよい。

また、本発明の別の態様によれば、上述したボールペンチップを備えたリフィルを有するボールペンの製造方法が提供される。さらに、本発明の別の態様によれば、ボールペンチップのテーパ部に環状且つアンダーカット状の溝部を形成するボールペンチップの加工機用スピンドルであって、当該スピンドルの先端に取り付けられた切削工具を有し、前記切削工具が当該スピンドルの回転軸線に対して直交する方向に移動可能に構成されていることを特徴とするボールペンチップの加工機用スピンドルが提供される。

本発明の態様によれば、ボールペンチップの一連の製造工程において、アンダーカット状の溝部を形成する製造方法を提供するという共通の効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態による製造方法によって製造されたボールペンチップを備えたリフィルの斜視図である。 図２は、図１のボールペンチップの部分縦断面図である。 図３は、ボールペンチップの製造工程の一部を説明する図である。 図４は、ボールペンチップの加工機用のスピンドルの部分縦断面図である。 図５は、ボールペンチップの溝部の切削加工を説明する図である。 図６は、図１のリフィルを有する複式筆記具の縦断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。

図１は、本発明の実施形態による製造方法によって製造されたボールペンチップ１０を備えたリフィル１の斜視図である。本明細書中では、リフィル１又は後述する筆記具の軸線方向において、ボールペンチップ１０側を「前」側と規定し、ボールペンチップ１０とは反対側を「後」側と規定する。同様に、ボールペンチップ１０において、ボール１１側を「前」側と規定し、ボール１１とは反対側を「後」側と規定する。

リフィル１は、インクを収容したインク収容管２を有している。インク収容管２の前端部の内面には、継手３の後端部の外面が嵌合している。継手３の前端部の内面には、ボールペンチップ１０の後端部の外面が嵌合している。したがって、ボールペンチップ１０は、継手３を介してインク収容管２に接続されている。インク収容管２の後端部の内面には、尾栓４の前端部の外面が嵌合している。

図２は、図１のボールペンチップ１０の部分縦断面図である。ボールペンチップ１０は、筆記部材としてのボール１１と、ボール１１を回転自在に抱持するボールホルダ１２とを有している。ボールホルダ１２は、より大径に形成された大径部１３と、大径部１３の後部においてより小径に形成され且つ継手３の前端部と嵌合する小径部１４と、大径部１３の前部においてテーパ状に形成されたテーパ部１５とを有している。テーパ部１５の外周面には、環状又は帯状で且つアンダーカット状の溝部１６が形成されている。ボールペンチップ１０には、軸線方向に貫通するインク流通孔１７が形成されている。ボール１１は、インク流通孔１７の終端において、テーパ部１５の先端部がかしめられることによって、ボール１１が離脱することなく回転自在に抱持される。

図３は、ボールペンチップ１０の製造工程の一部を説明する図である。ボールペンチップ１０は、加工機に取り付けられた円柱状のブランク又はワークＷを段階的に切削加工することによってボールホルダ１２を作製する工程と、作製されたボールホルダ１２に対してボール１１をセットし、ボールホルダ１２の先端部をかしめる工程とを経て製造される。一般に、これら工程は１つの加工機によって行われる。本実施形態では、ボールペンチップ１０の製造のための加工機として、ＭＩＫＲＯＮ社製のＭＵＬＴＩＳＴＡＲ ＬＸ−２４を使用するが、これに限定されない。

図３（Ａ）では、加工機に取り付けられたワークＷの後部、すなわち大径部１３の後部が切削加工され、小径部１４が形成される。図３（Ｂ）では、ワークＷの前部、すなわち大径部１３の前部が切削加工され、テーパ部１５が形成される。図３（Ｃ）では、テーパ部１５の外周面が切削加工され、環状又は帯状で且つアンダーカット状の溝部１６が形成される。図３（Ｄ）では、作製されたボールホルダ１２に対してボール１１が取り付けられ、次いで、完成したボールペンチップ１０が加工機から取り出される。なお、当然のことながら、ボールペンチップ１０の製造工程には、図３を参照しながら説明した以外にも、インク流通孔１７を形成する等の複数の工程が含まれている。

図４は、ボールペンチップの加工機用のスピンドル１００の部分縦断面図である。スピンドル１００は、図３（Ｂ）に示されるテーパ部１５に対して図３（Ｃ）に示される溝部１６を形成するために使用される。スピンドル１００は、円筒状のアウターハウジング１０１と、アウターハウジングの内周に配置された中空のインナーハウジング１０２ａ及びインナーハウジング１０２ｂと、インナーハウジング１０２ａ及びインナーハウジング１０２ｂ内に配置されたカムシャフト１０３と、菱形状に形成されたカムレバー１０４と、工具取付具１０５と、工具取付具１０５に対して取り付けられた切削工具１０６とを有している。切削工具１０６の先端部には、切刃１０７が設けられている。スピンドル１００の軸線方向において、切削工具１０６側を「前」側と規定し、切削工具１０６とは反対側を「後」側と規定する。

カムシャフト１０３は、インナーハウジング１０２ａ及びインナーハウジング１０２ｂに対して前後方向に移動可能であり、図示しないスプリングによって後方に付勢されている。カムシャフト１０３の側面には、傾斜したカム面１０８が設けられている。カムレバー１０４は、支点１０９を中心に揺動可能に設けられている。カムレバー１０４の後端部には、円筒面状のカム受け面１１０が設けられている。カムレバー１０４の前端部には、連結部１１１が設けられている。工具取付具１０５は、インナーハウジング１０２ａ及びインナーハウジング１０２ｂの前端面に対して、アウターハウジング１０１の径方向に沿って往復動可能に取り付けられている。したがって、切削工具１０６は、スピンドル１００の回転軸線に対して直交する方向に移動可能に構成されている。

カムシャフト１０３が前方に移動すると、カムシャフト１０３のカム面１０８とカムレバー１０４のカム受け面１１０とが協働し、支点１０９を中心としてカムレバー１０４を揺動させる。具体的には、図４において、カムレバー１０４は反時計回りに揺動する。カムレバー１０４の他端である連結部１１１は、工具取付具１０５に設けられた係合穴１１２に挿入されている。したがって、カムレバー１０４の連結部１１１が揺動すると、連結部１１１と係合穴１１２との係合によって、工具取付具１０５が押圧力を受けて径方向に移動する。具体的には、図４において、工具取付具１０５は右側に移動する。この移動によって、後述するように切刃１０７による切削加工が行われる。工具取付具１０５は、スプリング１１３によって、元の位置に戻る方向に、すなわち図４において左方向に付勢されている。

カムシャフト１０３が後方に移動すると、カムレバー１０４による押圧力が解除されることから、スプリング１１３の付勢力によって、工具取付具１０５は元の位置に戻る。このとき、工具取付具１０５の係合穴１１２とカムレバー１０４の連結部１１１との係合によって、カムレバー１０４のカム受け面１１０がカムシャフト１０３のカム面１０８と当接しながら、カムレバー１０４は、図４において、時計回りに揺動する。

加工機によって、スピンドル１００のアウターハウジング１０１に対して、インナーハウジング１０２ａ及びインナーハウジング１０２ｂと、カムシャフト１０３と、カムレバー１０４と、工具取付具１０５及び切削工具１０６と、スプリング１１３とが、一体的に回転する。この回転は、ベアリング１１４によって支持される。これら部材が回転しながら、上述したように、カムシャフト１０３が前後動し、それによって工具取付具１０５の往復運動が行われる。

図５は、ボールペンチップ１０の溝部１６の切削加工を説明する図である。図５では、図中下方が鉛直下方であり、図中上方が鉛直上方である。図５に示されるように、加工機の加工台Ｓに対して、テーパ部１５を有するワークＷが取り付けられている。

図５（Ａ）は、加工機によって、スピンドル１００が下降している状態を示している。図５（Ｂ）は、スピンドル１００の下降が完了し、切削工具１０６を、スピンドル１００の回転軸線に対して直交する方向に移動させている状態を示している。すなわち、加工機によってカムシャフト１０３が前方に移動し、カムレバー１０４を介して工具取付具１０５が径方向に移動する。図５（Ｃ）は、切削工具１０６の切刃１０７が、ワークＷのテーパ部１５に当接し、切削が行われている状態を示している。すなわち、ワークＷに対して、切削工具１０６がその周囲を回転することによって、ワークＷのテーパ部１５の全周に亘り切削され、環状且つアンダーカット状の溝部１６が形成される。次いで、加工機によってカムシャフト１０３が後方に移動し、溝部１６を形成する工程が完了する。

スピンドル１００によれば、スピンドル１００が下降した後、切削工具１０６を、スピンドル１００の回転軸線に対して直交する方向に移動させることができることから、単にスピンドル１００を下降させただけでは加工できないような、環状且つアンダーカット状の溝部１６を切削加工することができる。

本実施形態によるボールペンチップ１０の製造方法は、要するに、加工機に円柱状のワークＷを取り付ける工程と、ワークＷの一端にボールペンチップ１０の先端部に相当するテーパ部１５を形成する工程と、テーパ部１５に環状且つアンダーカット状の溝部１６を形成する工程と、すべての工程終了後に、ボールペンチップ１０を加工機から取り出す工程と、を含む。すなわち、アンダーカット状の溝部１６の切削加工を、別工程ではなく、ボールペンチップ１０を製造する一連の製造工程において行うことができる。そのため、ボールペンチップ１０の作製後の後工程で溝部１６の切削加工を行うことによってボール１１周辺の間隙等に切粉が混入することを防止することができる。

なお、テーパ部１５に対する溝部１６の切削加工は、テーパ部１５がすでに形成されている限り、いつ行ってもよい。例えば、図３において、ボール１１が取り付けられる前に溝部１６を形成したが、図５において、ボール１１が取り付けられた後に溝部１６を形成している。

図５を参照しながら上述したように、溝部１６が、ワークＷに対して径方向の外側から内側に向かう切削加工によって形成される。すなわち、加工機がスピンドル１００とスピンドル１００の先端に取り付けられた切削工具１０６とを有し、切削工具１０６をスピンドル１００の回転軸線に対して直交する方向に移動させて溝部１６が形成される。溝部１６の切削加工時には、図５に示されるように、切削工具１０６の切刃１０７がテーパ部１５の傾斜と同一の傾斜を有するように配置される。切刃１０７の形状を変えることによって、溝部１６の形状を任意に形成することができる。

図６は、図１のリフィルを有する複式筆記具５０の縦断面図である。複式筆記具５０は、軸筒５１と、軸筒５１内に収容された複数のリフィル１と、ノック棒５２と、ノック棒５２の後端部に設けられた消去部材５３と、消去部材５３をカバーするノックカバー５４とを有している。複式筆記具５０は、後端部をノック操作することによって、複数のリフィル１のうちの１つを択一的に筆記状態にすることができる。

複式筆記具５０のリフィル１の各々は、互いに異なる色のインクが収容されている。特に、軸筒５１が不透明な場合、又は、軸筒５１が透明であってもインク収容管２が不透明な場合、筆記をして筆跡を見るまでリフィル１に収容されたインクの色が不明であると不便である。そこで、リフィル１の溝部１６を、ボールペンチップ１０が取り付けられるリフィル１に収容されるインクと同じ色の塗料で着色する。ボールペンチップ１０の溝部１６は、筆記状態において、軸筒５１の前端部から突出するため、着色された溝部１６の色を見ることによって、リフィル１に収容されたインク色を認識することができる。

また、異なる色のインクのみならず、溝部１６に着色する色の濃度を変えることによって、例えば油性インク、水性インク、ゲルインク、熱変色性インク等の異なるインク種類を認識することができるようにしてもよい。

複式筆記具５０の場合、ノック操作によって選択されたリフィル１のボールペンチップ１０が軸筒５１から突出する際にリフィル１が撓むことから、ボールペンチップ１０が軸筒５１の前端部の開口の縁部と摩擦する。その結果、溝部１６の塗料が剥離する可能性がある。そこで、溝部１６を着色する塗料として、紫外線硬化性塗料を使用することが好ましい。その結果、溝部１６に塗布された塗料の摩擦に対する耐久性が向上し、塗料の剥離が防止される。

紫外線硬化塗料は、溶剤、重合開始剤、粘度調整剤、着色剤、主樹脂を含む塗膜構成成分、添加剤等からなり、特に主樹脂として１分子中の（メタ）アクリロイル基数が１〜７であるアクリルアクリレートと１分子中の（メタ）アクリロイル基数が１〜５であるポリエステルアクリレートの混合物からなる反応性オリゴマーを、塗膜構成成分（溶剤を除く）に対して、２０〜９０質量％含有することで、ボールペンチップ１０の溝部１６への密着性、硬度に優れた着色をすることができる。

アクリルアクリレートとしては、例えば、オリゴマー１分子中に１個又は２個以上の（メタ）アクリロイル基を導入した構造を有する化合物が挙げられる。ここで、（メタ）アクリロイル基は、アクリロイル基又はメタクリロイル基を指す（以下、同様）。オリゴマー１分子中の（メタ）アクリロイル基の数は好ましくは２〜４である。質量平均分子量は好ましくは５，０００〜１００，０００である。分子量が低すぎると、基本的な塗膜物性が得られない。また、紫外線照射による架橋反応が進行し難くなることで、塗膜にべたつきが残りやすくなる。さらに、乾燥時に溶媒と同様に揮発することが考えられ、これにより硬化性や塗膜の均一性が悪化する。一方、分子量が高すぎると、外観（平滑性）が悪化し、また、高分子化による粘度増大により、塗装時のシンナー希釈率を高くする必要があり、これにより塗装付着効率が低下する。

ポリエステルアクリレートとしては、ポリエステル１分子中に１個又は２個以上の（メタ）アクリロイル基を導入した構造を有する化合物が挙げられる。オリゴマー１分子中の（メタ）アクリロイル基の数は好ましくは１〜５である。質量平均分子量は好ましくは３，０００〜１００，０００である。分子量が低すぎると、基本的な塗膜物性が得られない。また、紫外線照射による架橋反応が進行し難くなることで、塗膜にべたつきが残りやすくなる。さらに、乾燥時に溶媒と同様に揮発することが考えられ、これにより硬化性や塗膜の均一性が悪化する。一方、分子量が高すぎると、外観（平滑性）が悪化し、また、高分子化による粘度増大により、塗装時のシンナー希釈率を高くする必要があり、これにより塗装付着効率が低下する。

上記アクリルアクリレートとポリエステルアクリレートの混合物は、本発明の金属用ＵＶ塗料において主樹脂として好適に用いることができるので、その含有量は、当該金属用ＵＶ塗料の揮発成分である溶剤を除いた塗膜構成成分に対して１０質量％以上を要し、好ましくは２０〜９０質量％、より好ましくは４０〜８０質量％とするのが良い。含有量が少なすぎると金属素材との密着性が低下し、含有量が多すぎると密着性以外の塗膜物性（硬度等）の調整が困難となる。

溝部１６を、ボールペンチップ１０が取り付けられるリフィル１に収容されるインクと同じ色で着色する工程は、ボールペンチップ１０を加工機から取り出す工程の後に行われる。しかしながら、加工機における１つの工程において着色を行ってもよい。

なお、溝部１６には、塗料に加え又は塗料に代えて、リフィル１から吐出されたインクをはじくような撥水剤を塗布してもよい。それによって、リフィル１から吐出されたものの筆記面に移行しなかったインクがテーパ部１５に付着することを防止することができる。すなわち、こうしたインクがテーパ部１５に付着し、一定量蓄積すると、一気に筆記面に移行して筆記面を汚す原因となる。溝部１６に撥水剤が塗布されていることによって、テーパ部１５に対するインクの付着を防止することができる。なお、複式筆記具ではなく、単式筆記具として、溝部１６が形成されたボールペンチップ１０を備えたリフィル１を１つのみ軸筒に収容するように構成してもよい。

溝部１６を、リフィル１に収容されたインク色とは無関係に、インクの性質を判別するために着色してもよい。例えば、複数のリフィル１のうち、熱変色性インクが収容されたリフィル１のボールペンチップ１０の溝部１６を黒で着色し、非熱変色性インクが収容されたリフィル１のボールペンチップ１０の溝部１６を白で着色するようにしてもよい。

ここで、熱変色性インクとは、常温（例えば２５℃）で所定の色彩（第１色）を維持し、所定温度（例えば６０℃）まで昇温させると別の色彩（第２色）へと変化し、その後、所定温度（例えば−５℃）まで冷却させると、再び元の色彩（第１色）へと復帰する性質を有するインクをいう。熱変色性インクを用いた筆記具では上記第２色を無色とし、第１色（例えば赤）で筆記した描線を昇温させて無色とすることを、ここでは「消去する」ということとする。したがって、描線が筆記された筆記面等に対して摩擦体としての高摩耗性材料で形成された消去部材５３によって擦過して摩擦熱を生じさせ、それによって描線を無色に変化、すなわち消去させる。なお、当然のことながら上記第２色は、無色以外の有色でもよい。

また、熱変色性インクは、少なくともロイコ色素、顕色剤、好適な変色温度調整剤を含む熱変色性組成物を、平均粒子径が０．２〜３μｍとなるように、マイクロカプセル化することにより、低温側変色温度が−３０℃以上の熱変色性マイクロカプセル顔料と、低温側変色温度が−３０℃未満の熱変色性マイクロカプセル顔料を含むことでインクの真贋を容易に判断することが可能となる熱変色性筆記具を提供することができる。なお、「平均粒子径」は、粒度分析計〔マイクロトラックＨＲＡ９３２０−Ｘ１００（日機装社製）〕にて、屈折率１．８１、体積基準により算出されたＤ５０の値である。

１ リフィル
２ インク収容管
３ 継手
４ 尾栓
１０ ボールペンチップ
１１ ボール
１２ ボールホルダ
１３ 大径部
１４ 小径部
１５ テーパ部
１６ 溝部
１７ インク流通孔
５０ 複式筆記具
５１ 軸筒
５２ ノック棒
５３ 消去部材
５４ ノックカバー
１００ スピンドル
１０１ アウターハウジング
１０２ａ，１０２ｂ インナーハウジング
１０３ カムシャフト
１０４ カムレバー
１０５ 工具取付具
１０６ 切削工具
１０７ 切刃
１０８ カム面
１０９ 支点
１１０ 面
１１１ 連結部
１１２ 係合穴
１１３ スプリング
１１４ ベアリング

Claims (7)

1. ボールペンチップの製造方法において、
   加工機に円柱状のワークを取り付ける工程と、
   前記ワークの一端にボールペンチップの先端部に相当するテーパ部を形成する工程と、
   前記テーパ部に環状且つアンダーカット状の溝部を形成する工程と、
   ボールペンチップを前記加工機から取り出す工程と、を含むことを特徴とするボールペンチップの製造方法。
2. 前記溝部が、前記ワークに対して径方向の外側から内側に向かう切削加工によって形成される請求項１に記載のボールペンチップの製造方法。
3. 前記加工機がスピンドルと前記スピンドルの先端に取り付けられた切削工具とを有し、前記切削工具を前記スピンドルの回転軸線に対して直交する方向に移動させて前記溝部が形成される請求項２に記載のボールペンチップの製造方法。
4. 前記切削工具の切刃が、前記テーパ部の傾斜と同一の傾斜を有するように配置される請求項３に記載のボールペンチップの製造方法。
5. 前記溝部を、当該ボールペンチップが取り付けられるリフィルに収容されるインクと同じ色で着色する工程をさらに含む請求項１乃至４のいずれか一項に記載のボールペンチップの製造方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のボールペンチップを備えたリフィルを有するボールペンの製造方法。
7. ボールペンチップのテーパ部に環状且つアンダーカット状の溝部を形成するボールペンチップの加工機用のスピンドルであって、
   当該スピンドルの先端に取り付けられた切削工具を有し、前記切削工具が当該スピンドルの回転軸線に対して直交する方向に移動可能に構成されていることを特徴とするボールペンチップの加工機用のスピンドル。

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