JP4135889B2

JP4135889B2 - ボールペンチップの製造方法

Info

Publication number: JP4135889B2
Application number: JP2002280115A
Authority: JP
Inventors: 佳秀石井
Original assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP2004114469A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールペンチップ先端の加工、特にチップ本体先端部の薄肉加工に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールペンチップのカシメ工程に関する従来の技術を説明するに当たり、ボールペンチップの代表的な構造につき、図１及び図２を参照しつつ説明する。ここで、図１及び図２は、代表的なボールペンチップの正面断面図である。ボールペンチップとは、ボールペンの先端を構成する部品であって、紙面に直に接するボール11とこれを保持するチップ本体12から成っている。
【０００３】
チップ本体12は、真鍮、青銅、洋白、ステンレス鋼等の金属製の円柱剤を切削加工することで通常は形成される。チップ本体12の側面は、先端に向かってテーパー部13を有する。そして、その先端には、ボール11を収容する空間であるボールハウス14が設けられている。
それとともに、後端からボールハウス14手前まで至るバック孔15及びバック孔15とボールハウス14とを連結するインク誘導孔16も設けられている。更に、インク誘導孔16に対し放射状に配列され、かつ、バック孔15とボールハウス14とを連結する放射状溝17も設けられている。
【０００４】
そして、前記のボールハウス14には、セラミック、超硬合金等で形成されるボール11が収容されることとなる。更に、このボール11を保持してボールハウス14から脱落させないため、チップ本体12の先端口径をかしめて縮径させる、いわゆるカシメ加工が施されている。このカシメ加工により縮径しているチップ本体12の先端部分をカシメ部18と称する。また、このカシメ部18の外側面が、ボールペンチップの軸心となす角度をカシメ角度θと称する（図２参照）。
【０００５】
カシメ加工は、保持具Ａによって保持されたボールペンチップに対して、所定のカシメ角度θを有する当接面を備えたカシメ工具を用いて行われる。すなわち、この当接面を、ボール11を装着したチップ本体12先端に当接させて押圧、または押圧しつつ回転させ塑性変形させることで所定のカシメ角度θを有するカシメ部18が形成される。カシメ部18は、上述の通りボール11の保持を主たる機能とするが、同時にその形状は、ボールペンの書き味に大きな影響を与えることとなる。
【０００６】
ここで、チップ本体12の先端面は、カシメ加工前にはボールペンチップの軸心と垂直な輪状面である。しかし、カシメ加工後は、この先端面も内方へかしめられることとなるため、カシメ部18先端の外縁が、チップ本体12の最先端に位置することとなる。この部分をエッジ19という。このエッジ19とボール11との接線と、ボールペンの軸心とがなす角度が、ボールペンを紙面に対して傾けうる最大の角度となる。この角度を接線角度αと称する。したがって、接線角度αが小さくなるほど、筆記角度βが大きくなる（図２参照）。
【０００７】
そこで、エッジ19を上記接線より内方へ位置させることができれば、新たな接線とボール11との接点は、元の接点よりも外側に移動することとなる。すなわち、エッジ19を内方に変形させた分だけ、接線角度αを小さくすることができ、ボール11が紙面と接しうる面積が拡大することとなる。更に、エッジ19による引っかかりの低減を図ることができ、快適な筆記をもたらすことが可能となる。
【０００８】
このような、エッジ19の移動又は解消については、様々な技術が提供されている。
カシメ部18の最先端部分を更に内方にかしめる、いわゆる２段カシメ加工もあるし（たとえば、特許文献１参照）、カシメ加工後に、カシメ部18先端のエッジ19を塑性変形または切削加工する方法も知られている。
【０００９】
【特許文献１】
実公平２−３０３０９号公報（第２図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の方法等によっても、ボール11が紙面と接しうる面積の拡大を図ることができる。しかし、所定のカシメ加工により、チップ本体12先端部がある程度薄肉化され、また生成されたカシメ部18は、ボールペンチップ軸心方向に倒れ込んでいるため、垂直荷重に対しての剛性が非常に弱くなっており、カシメ部のエッジ19のみをつぶすことは困難である。このため、カシメ加工後のカシメ先端部のエッジ19への塑性加工または切削加工をおこなうことにより、どうしてもボールハウス14側に位置するカシメ内面部20まで前述した加工による変形の影響を受けてしまう。
【００１１】
よって、一般に、カシメ内面部20をボール11に当接させることにより、ボール11が、ボールペンチップ軸線方向に移動可能な縦ガタを発生させないような製法である油性インク用ボールペンチップにおいてはある程度の効果をもたらすが、一方、カシメ内面部20をボール11に当接させないようカシメ加工を施す水性インク用ボールペンチップの加工においては、カシメ工程後のエッジ19除去加工によるカシメ部18のさらなる変形により、ボール11の前記縦ガタが変化し、すなわちインク流出量が変化してしまい、逆にボールペンとしての品質を悪くしてしまう欠点があった。
【００１２】
そこで、本発明は、油性インク・水性インク用等のあらゆるボールペンチップに対して、より簡素な方法で、より確実に、筆記角度βがより大きく、かつ引っかかりがより少ないボールペンチップを製造するための製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の課題に鑑み、本発明は、ボールペンチップを保持するための保持具Ａと、その保持具Ａによって保持されたボールペンチップに対して、チップ本体１２の先端外縁部を変形または除去し、チップ本体１２先端部肉厚を薄肉加工させる薄肉加工工具Ｃと、ボール１１を収めたチップ本体１２先端をかしめてカシメ部１８を形成するカシメ工具Ｂとを用いたボールペンチップの製造方法であって、ボールペンチップの軸心に対して所定のカシメ部１８角度を形成するカシメ工具Ｂを用いたカシメ工程以前に、カシメ工具Ｂのカシメ角度θよりも鈍角になる面を用いて、チップ本体１２の先端外縁部を薄肉加工工具Ｃを用いて塑性変形または切削除去することにより、カシメ加工前にはボールペンチップの軸心と垂直な輪状面であるチップ本体１２の先端面を残しつつチップ本体１２先端部肉厚を加工前より薄肉化すること、より望ましくは、加工前の４０％以上６０％以下の範囲内で薄肉化することを特徴とする。
【００１４】
「保持具Ａ」、とはチャック等によりボールペンチップを保持可能な装置をいう。「チップ本体12先端部肉厚を薄肉加工させる薄肉加工工具」とは、カシメ工具Ｂよりもボールペンチップ軸線に対して鈍角な面をもち、その面により、被加工物を塑性変形させることが可能な工具、または、切刃を有しており被削面の除去が可能な工具をいう。「カシメ工具Ｂ」とは、チップ本体12の先端部を、上記のカシメ角度θをもってかしめてカシメ部18を形成する工具をいう。「カシメ角度θ」とは、縮径されたチップ本体12の先端の外側面が、ボールペンチップの軸心となす角度をいう。「エッジ19」とは、カシメ部18の最先端でかつ外側の辺縁をいう。
【００１５】
本発明に係るボールペンチップの製造装置により、ボールペンチップの先端は以下のように加工される。まず、チップ本体12を保持具Ａで固定した後、ボール11を挿入する。そして、カシメ部18のエッジ19を、塑性加工または切削加工により除去する。この時、被加工部はボールペンチップ軸心とほぼ平行な状態にあるため、垂直荷重に対する剛性を持っており、チップ本体12先端外縁部の加工の影響がボールハウス14径には影響しない。
【００１６】
チップ本体12先端外縁部の加工を塑性加工で行う場合、例えば、カシメ工具Ｂと同様な形状の回転自在な２対のローラーを有する工具を用いても良いし、先端に傾斜を有する環状面をもった押圧工具を用いても良い。
いずれの場合も、該工具の加工面をカシメ部18のエッジ19に当接させて、該工具を、チップ本体12先端肉厚が望ましくは加工前の４０〜６０％の範囲内で薄肉化するまで、ボールペンチップ軸線に沿って、下方へ移動させる。こうすることで、チップ本体12先端外縁部の全周を均一に薄肉加工することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を説明する。本実施の形態に係るボールペンチップの製造装置においては、チャックを備えた保持具Ａによってステンレス鋼製の円柱材が保持可能となっている。また、この円柱材を切削加工する切削工具、円柱材に貫通孔または盲孔を形成するための種々の径を有するドリル等の工具に加え、後述のカシメ工具Ｂ及び薄肉加工工具Ｃを備えている。そして、前述の保持具Ａは、円柱材を保持しつつ上記の各工具の間を移動可能となっている。これにより、ボールペンチップの加工が自動的に行われることになる。
【００１８】
まず、ステンレス鋼製の円柱材を保持具Ａにて保持する。そして切削工具により切削加工し、側面に、先端に向けてテーパ部13を有するチップ本体12とする。また、後端からバック孔15、先端からインク誘導孔16、ボールハウス14をドリルで穿孔する。バック孔15とボールハウス14とがインク誘導孔16により貫通した後に、このインク誘導孔16に対して放射状に位置する放射状溝17を貫通させる。そして、このボールハウス14に、超硬合金製のボール11を装着する。この時のチップ本体12先端からのボール突出量ｈは、ボール11径の３０％前後であることが望ましい。
【００１９】
【実施例】
図３は薄肉加工の一例である。ａ）において形状はカシメ工具Ｂと同等であるが、カシメ角度θよりも鈍角な角度θ’を有した薄肉加工具Ｃを軸心と一致させて、その加工面をチップ本体12先端外縁部に近接させる。そして、薄肉加工具Ｃでチップ本体12先端外縁部を塑性変形させることで、エッジ19を押しつぶす。この時、薄肉加工の効果を十分に生かすためには、塑性変形後のチップ本体12先端肉厚が、加工前の肉厚の４０％以上６０％以下の範囲内になるようにする。ここで、前記範囲が４０％より小さい場合、筆記時の引っかかりに対しては効果が認められるが、薄肉加工後の肉厚の狙い値が非常に小さい値になってしまうため、加工的に困難になり、安定供給が難しい。さらに、小径ボールを装着したボールペンチップにおいては、ボール11自体の保持力が著しく低下するため、ボールペンとしての品質に重大な欠陥を及ぼしてしまう。また、６０％より大きい場合、次工程のカシメ工程によって、薄肉加工面が消失してしまう可能性が増すため、十分な効果が得られにくい。よって、チップ先端の薄肉加工後の肉厚は、加工前肉厚の４０％以上６０％以下が最適である。
【００２０】
その後に、ｂ）において、カシメ角度θを有したカシメ加工工具Ｂを用い、所定のカシメ加工を施すことにより、カシメ加工のみを施した場合のカシメ部エッジ19とボール11との接線よりも下方にまでエッジ19を移動させることができる。ここで、具体的にボール径φ０．７ｍｍを用いた水性インク用ボールペンチップを例として説明する。筆記具として用いられるボールペンチップのチップ本体12からのボール突出量ｈは、ボール径に関わらずボール11径の３０％前後が通常である。また、薄肉加工前の肉厚であるが、ここでは２５μｍとする。
【００２１】
チップ本体12先端部肉厚が加工前肉厚の４０％より小さい場合、すなわち１０μｍよりも小さい場合は、薄肉加工において大きな加工力が必要になってくるため、ボールハウス14側に位置するカシメ内面部20の変形が促進され、従来技術と同様に、ボール11の縦ガタに変化が生じ、それによりインク流出量が変化してしまい、品質のバラツキにつながってしまう。さらに、肉厚が数μレベルになるため、加工が非常に困難になり、安定供給が難しい。
【００２２】
逆に、チップ本体12先端肉厚が加工前肉厚の６０％よりも大きい場合、すなわち１５μよりも大きい場合は、次工程のカシメ工程における、チップ本体12先端部の大きな塑性変形により、薄肉加工部加工面が消失してしまう可能性が高くなる。さらに、薄肉加工角度θ’とカシメ加工角度θの値が近くなるほど、薄肉加工面の消失の可能性は高くなる。薄肉加工面が消失した場合、形状的には通常の製造方法と同様になってしまうため、本来の目的である筆記時の引っかかり低減効果が得られなくなる。
【００２３】
従って薄肉加工後のチップ先端12肉厚は、加工前肉厚の４０％以上６０％以下が最適である。
このようにして、成形されたボールペンチップは図４に示すように、カシメ加工後の接線角度α２は、もとの接線角度α１より小さくなる。したがって、塑性変形後の筆記角度β２を、元の筆記角度β１より大きくすることができる。すなわち、チップ本体12先端外縁部の塑性変形により、ボール11が紙面に接しうる面積を拡大することができる。
【００２４】
従来の方法では、カシメ加工後の不安定な部位への加工であったため、縦ガタの変化発生などの問題があり、油性インク用ボールペンチップでないと加工困難であったが、本発明の方法により、縦ガタ変化の発生が防止可能になるため、水性インク用ボールペンチップにおいても容易に加工可能になり、本発明に係るボールペンチップを備えたボールペンにおいては、筆記角度βの増大及びエッジ19による紙面との引っかかりの低減により、快適な筆記を図ることができる。
【００２５】
また、薄肉加工前後でのカシメ内面部20の変形は無いので、薄肉加工自体は、ボール11を挿入する前でも後でも同様な効果を得ることができる。
ボール11挿入前に、薄肉加工工具Ｃを用いて薄肉加工を行うことが可能であるということは、ボール11との干渉を気にすることなく薄肉加工ができるということになり、より安全で容易な方法及びツールを用いることができる利点がある。
【００２６】
さらに、薄肉加工前のチップ本体12先端肉厚が薄く剛性が無い状態の薄肉加工の際は、薄肉加工する際に芯棒を入れての加工も可能であることから、このような場合においても、カシメ内面部20への変形が無いように、より安全に加工できる利点がある。
薄肉加工工具Ｃには、前述のカシメ工具Ｂ同様のものを用いても良いが、先端に傾斜を有する環状面をもった押圧工具を用いても同様な形状を得ることができるため、効果は得られる。また、塑性変形に限らず、切削加工によりチップ本体12先端外縁部を除去することも可能であり、これも前記方法同様に本発明の効果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
上記の構成により、本発明は、以下に記す効果を奏する。すなわち、請求項に記載の説明によると、より筆記角度βがより大きく、かつ引っかかりがより少ないボールペンチップをより簡素に、かつ、確実に製造するための製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボールペンチップ及びその保持具の代表的な形状を示した正面断面図である。
【図２】ボールペンチップの先端部の代表的な形状を示した正面断面図である。
【図３】本発明の製造方法の一例を示した模式図である。なお、ボールペンチップは正面断面図で示しており、カシメ部については詳細図を示している。
【図４】従来の製法でのカシメ加工後、及び、本発明での製造方法でのカシメ加工後の、接線角度及び筆記角度の変化を示した正面断面図である。カシメ部については詳細図を示している。
【符号の説明】
11 ボール 12 チップ本体
13 テーパー部 14 ボールハウス
15 バック孔 16 インク誘導孔
17 放射状溝 18 カシメ部
19 エッジ 20 カシメ内面部
Ａ保持具Ｂカシメ工具
Ｃ薄肉加工工具
θ カシメ角度 θ’ 薄肉加工角度
α 接線角度 β 筆記角度
α１元の接線角度 β１元の筆記角度
α２薄肉加工を行った時の接線角度
β２薄肉加工を行った時の接線角度
ｈボール突出量

Claims

ボールペンチップを保持するための保持具と、その保持具によって保持されたボールペンチップに対して、チップ本体の先端外縁部を変形または除去し、チップ本体先端部肉厚を薄肉加工させる薄肉加工工具と、ボールを収めたチップ本体先端をかしめてカシメ部を形成するカシメ工具とを用いたボールペンチップの製造方法であって、
ボールペンチップの軸心に対して所定のカシメ部角度を形成するカシメ工具を用いたカシメ工程以前に、カシメ工具のカシメ角度よりも鈍角になる面を用いて、チップ本体の先端外縁部を薄肉加工工具を用いて塑性変形または切削除去することにより、カシメ加工前にはボールペンチップの軸心と垂直な輪状面であるチップ本体の先端面を残しつつチップ本体先端部肉厚を加工前より薄肉化することを特徴とするボールペンチップの製造方法。
ボールペンチップを保持するための保持具と、その保持具によって保持されたボールペンチップに対して、チップ本体の先端外縁部を変形または除去し、チップ本体先端部肉厚を薄肉加工させる薄肉加工工具と、ボールを収めたチップ本体先端をかしめてカシメ部を形成するカシメ工具とを用いたボールペンチップの製造方法であって、
ボールペンチップの軸心に対して所定のカシメ部角度を形成するカシメ工具を用いたカシメ工程以前に、カシメ工具のカシメ角度よりも鈍角になる面を用いて、チップ本体の先端外縁部を薄肉加工工具を用いて塑性変形または切削除去することにより、チップ本体先端部肉厚を加工前の４０％以上６０％以下の範囲内で薄肉化することを特徴とするボールペンチップの製造方法。