JP4303374B2

JP4303374B2 - Ball for ballpoint pen

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Publication number: JP4303374B2
Application number: JP26152499A
Authority: JP
Inventors: 泰範中谷
Original assignee: Sakura Color Products Corp
Current assignee: Sakura Color Products Corp
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: JP2001080261A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールペンのペン先に使用されるボールペン用ボールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ゲルインク用ボールペンのペン先は、図５に示すような構造のものが用いられている。図において、１０は中空状に形成されたペン先本体であり、先端側が先細り状に形成され、その先端部にボールペン用ボール（以下「ボール」という）１１が回転自在に取り付けられている。そして、上記ペン先本体１０の後端側がインク筒（図示せず）に連結され、このインク筒から中空部に供給されたインクがインク流路１２を通じてボール１１に供給されるようになっている。
【０００３】
上記ペン先の先端部を詳しく説明すると、図６に示すように、先端にインク流路１２に連通するボール収容凹部１３が形成され、ボール１１収容状態で上記ボール収容凹部１３の開口にかしめ部１４が形成されることにより、ボール１１が回転自在に保持されるようになっている。上記ボール収容凹部１３の奥面は、すり鉢状のテーパ面１５に形成され、このテーパ面１５に、図７に示すように、インクの流出量を確保するため、放射状に５本のインク溝１６が形成されている。
【０００４】
上記ペン先を用いて筆記する際には、図８に示すように、傾けられたペン先のボール１１が紙面２２に押し当てられる。このとき、上記ボール１１は、ボール収容凹部１３内で斜め上方向にずれる（図示の矢印Ｂ）。ついで、インクは、ペン先本体１０の中空部からインク流路１２およびインク溝１６を通ってボール収容凹部１３内に導かれ、ボール１１の回転に伴ってインクがボール１１の表面を伝って紙面２２に転写され筆記が行われる（図示の矢印Ｃ）。
【０００５】
上記ペン先本体１０の材質としては、一般に、ステンレス鋼や等の金属材料が用いられている。一方、上記ボール１１としては、一般に、ＷＣ等の硬質金属間化合物粒子がＣｏ等の結合金属を介して焼結された超硬質合金が使用され、この超硬質合金を球状に研磨仕上げされたものが用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、顔料としてアルミニウム粉末や酸化チタン等を用いたインクが多用されるようになってきている。上記アルミニウム粉末入りのインクでは、金属光沢をだすため、粒子径の非常に大きな粉末（例えば５μｍ以上）を使用する必要がある。一方、酸化チタン入りのインクでは、遮蔽性を確保するため、酸化チタンの配合量を多くする必要がある。さらに、アルミニウム粉末や酸化チタンは比重が大きいため、顔料を均一に分散させて沈降を防止するため、高い粘度のインクを用いる必要がある。
【０００７】
上記のような顔料としてアルミニウム粉末や酸化チタンを用いたインクに、従来のボールを用いると、粒径の大きなアルミニウム粉末や多量の酸化チタンの存在により、インクの潤滑性が悪くなって連続筆記したときにボールが円滑に回転しにくくなり、筆跡が途切れる「線飛び」現象が生じやすくなる。また、上記インクは粘度が高いため、ボールに対する付着力が低く、ボール表面にインクで濡れない部分が生じることによる線飛びも発生しやすい。
【０００８】
このように、従来のボールでは、使用するインクの種類によって線飛びが生じやすく、スムーズな筆記に支障が生じやすいという問題があった。
【０００９】
また、上記のような顔料として酸化チタン等を用いたインクに、従来の超硬質合金のボールを使用すると、使用しているうちに、表面の結合金属が摩耗し、この部分に存在する硬質金属間化合物粒子の小片が脱落して研磨剤として作用し、ペン先本体を摩耗させる原因となる。その結果、ボールがペン先本体内に沈み込んで書きにくくなったりかすれたりし、早期に書き味が悪くなるという問題があった。
【００１０】
さらに、上記アルミニウム粉末等の顔料が分散されたインクでは、アルミニウム粉末と他の顔料との親和性を高めるため、導電性物質が添加されることが多くなっている。このようなインクに従来のボールを使用すると、ボールとペン先本体の間に電位差が生じ、長期の使用や保管中にボールあるいはペン先本体に腐食が発生しやすいという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、連続筆記時の線飛びが生じにくく、スムーズな筆記性を確保できるボールペン用ボールの提供をその目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のボールペン用ボールは、硬質材料からなる球状体の少なくとも表面に、互いに平均穴径が異なる第１の穴と第２の穴とが形成され、第１の穴の平均穴径が１μｍ以上５μｍ以下であり、第２の穴の平均穴径が７μｍ以上１５μｍ以下であることを要旨とする。
【００１３】
すなわち、本発明のボールペン用ボールは、硬質材料からなる球状体の少なくとも表面に、互いに平均穴径が異なる第１の穴と第２の穴とが形成されている。このため、第１および第２の穴のうち、平均穴径が大きな穴に、顔料やインクが入った状態でボールが回転されることから、ボールが回転しやすくなるとともに、インクの汲み出しが多くなる。また、平均穴径の小さな穴の存在により、ボールに対するインクの付着性が高くなるとともに、インクの汲み出し効果も向上する。したがって、本発明のボールペン用ボールによれば、ボールの回転性やインクの付着性が向上するうえ、インクの流出も多くなり、従来のような線飛びが発生しにくく、スムーズな筆記性を確保できる。
【００１４】
また、本発明のボールペン用ボールは、第１の穴の平均穴径が１μｍ以上５μｍ以下であり、第２の穴の平均穴径が７μｍ以上１５μｍ以下であるため、比較的大きな第２の穴と、比較的小さい第１の穴の存在により、有効にボールの回転性やインクの付着性を向上させ、インクの流出性も良くなり、有効に線飛びを防止できる。
【００１５】
本発明のボールペン用ボールにおいて、第１の穴の平均穴間距離が、第２の穴の平均穴間距離より短くなっている場合には、比較的小さい第１の穴の平均穴間距離を短くすることで、有効にインクの付着性を向上させることができる。
【００１６】
本発明のボールペン用ボールにおいて、硬質材料がセラミックス焼結体である場合や、硬質材料が炭化珪素焼結体である場合には、従来のボールのような結合金属の摩耗による小片の脱落が生じない。したがって、ペン先本体の摩耗を抑え、ボールのペン先本体内への沈み込みによる書き味の低下を遅らせ、長期間にわたって良好な書き味が維持される。しかも、ペン先本体の摩耗が抑えられることから、ボール径を小さくしても摩耗が少ないため、細字に対応することができる。しかも、導電性の高いインクに用いられたとしても、セラミックス焼結体であるボールはほとんど腐蝕することがないうえ、ペン先本体との間に電位差も生じないことから、ペン先本体の腐蝕も低減できる。
【００１７】
本発明のボールペン用ボールにおいて、高粘度インク用ボールペンに用いられるものである場合や、顔料入りインク用ボールペンに用いられるものである場合には、線飛びを抑制して筆記性を確保する効果が特に顕著であり、効果的である。すなわち、高粘度インクでは、比重が重い顔料や粒径の大きなを十分に分散させることができるため、最近では多用されるようになってきている。このような顔料には、例えばアルミニウム粉末や酸化チタン等のようにボールの回転性を低下させやすいものがあり、このような顔料が入ったインクを用いると、従来のボールでは線飛びが生じやすい。また、高粘度インクでは、ボールに対する付着性が劣ることから、同様に線飛びが生じやすく、スムーズな筆記に支障が生じやすい。本発明のボールでは、第１および第２の穴の存在により、ボールを円滑に回転させやすくなるうえ、ボールに対するインクの付着性を良くしてインクの流出を促進し、線飛びの発生を有効に防止できるのである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１９】
図１は、本発明のボールペン用ボールの一実施の形態を示す拡大断面図である。上記ボールは、硬質材料からなる球状体の表面２０に、互いに平均穴径が異なる第１の穴Ａと第２の穴Ｂとが形成されている。
【００２０】
上記硬質材料としては、例えば、合金工具鋼，軸受鋼，高速度工具鋼，粉末高速度工具鋼，分散型焼結高速度工具鋼，超硬質合金，セラミックス焼結体，サーメット等各種の硬質材料を用いることができる。上記硬質材料の中でも、特に、セラミックス焼結体は、ペン先本体の摩耗を低減するうえ、耐食性にも優れるため、好適に用いられる。すなわち、セラミックス焼結体は、超硬質合金やサーメットのような結合金属がなく、使用中の結合金属の摩耗による小片の脱落が生じないため、ペン先本体の摩耗を抑え、ボールのペン先本体内への沈み込みによる書き味の低下を遅らせる。また、導電性の高いインクに用いられたとしても、セラミックス焼結体であるボールはほとんど腐蝕することがないうえ、ペン先本体との間に電位差も生じないことから、ペン先本体の腐蝕も低減できる。
【００２１】
上記セラミックス焼結体としては、特に限定するものではなく、各種のものを用いることができる。例えば、ＷＣ，ＴｉＣ，ＶＣ，Ｃｒ_３Ｃ_２，ＴａＣ，ＮｂＣ，Ｍｏ_２Ｃ，Ｂ_４Ｃ，ＺｒＣ，ＳｉＣ等の炭化物をはじめ、Ａｌ_２Ｏ_３，ＣｒＯ_３，ＭｇＯ，ＳｉＯ_２，ＢｅＯ，ＴｈＯ_２，ＴｉＯ_２，ＣａＯ，ＴｉＯ，ＺｒＯ_２等の各種酸化物、ＴｉＮ，ｃ−ＢＮ，Ｓｉ_３Ｎ_４，ＡｌＮ等の各種窒化物、ＺｒＢ_２，ＣｒＢ，ＴｉＢ_２等の各種ほう化物、ＭｏＳｉ_２，ＴｉＳｉ_２，ＣｒＳｉ_２等の各種珪化物等があげられる。これらは単独でもしくは併せて用いられる。
【００２２】
これらの中でも、特に、ＳｉＣ焼結体は、耐摩耗性や耐食性等の特性に優れることから好適に用いられる。
【００２３】
上記硬質材料の球状体の表面に、互いに穴径の異なる第１の穴Ａと第２の穴Ｂとが形成される。上記第１および第２の穴Ａ，Ｂのうち、平均穴径が大きな第２の穴Ｂに、顔料やインクが入った状態でボールが回転されることから、ボールが回転しやすくなるとともに、インクの汲み出しが多くなる。また、平均穴径の小さな第１の穴Ａの存在により、ボールに対するインクの付着性が高くなるとともに、インクの汲み出し効果も向上する。
【００２４】
上記第１の穴Ａの平均穴径は、１μｍ以上５μｍ以下が好適である。上記第１の穴Ａの平均穴径の上限値としてより好適なのは４μｍであり、３μｍであればなお好適である。第１の穴Ａの平均穴径が１μｍ未満では、インクの付着性が不十分でインク流出が不足しやすくなり、５μｍを超えると、ボールの表面が粗くなって、ペン先本体を摩耗させるおそれがあるからである。
【００２５】
上記第２の穴Ｂの平均穴径は、７μｍ以上１５μｍ以下が好適である。上記第２の穴Ｂの平均穴径の下限値としてより好適なのは８μｍである。上記第２の穴Ｂの平均穴径の上限値としてより好適なのは１３μｍであり、１０μｍであればなお好適である。第２の穴Ｂの平均穴径が１５μｍを超えると、かえってペン先本体を摩耗させやすくなるうえ、ペン先本体とボールとの間からインクが漏れやすくなり、７μｍ未満では、顔料の汲み出し効果が不足して線飛びが発生しやくくなるからである。
【００２６】
なお、上記第１および第２の穴Ａ，Ｂの平均穴径は、例えば、走査型電子顕微鏡によってボールの表面を観察し、１０００〜５０００倍程度の倍率で撮影した写真を用いて測定することができる。
【００２７】
そして、第１の穴Ａの平均穴間距離は、第２の穴Ｂの平均穴間距離より短くなっていることが好ましい。このように、比較的小さい第１の穴Ａの平均穴間距離を短くすることで、有効にインクの付着性を向上させることができるからである。
【００２８】
本発明のボールは、例えば、つぎのようにしてつくることができる。すなわち、まず、ＳｉＣ等の所定のセラミックス粉末等に助剤を加えて平均粒径が１μｍ以下になるように調整し、原料粉末とする。ついで、この原料粉末に粘結剤等を配合して立方体や円柱状の圧粉成形体とし、この圧粉成形体を所定の焼結条件で焼結して焼結体を得る。そして、上記焼結体をバレル研摩等を施して略球形に形成し、この球体を、一定間隔に保持した２枚の砥石の間でダイヤモンドパウダーとともにころがし、ダイヤモンドパウダーを細かなものにして磨き上げて表面を鏡面に仕上げて球状体を得る。
【００２９】
このとき、上記第２の穴Ｂは、圧粉成形体の成形密度、焼結時間，焼結温度を調節することにより、焼結体中にボイドＢ’（図１参照）を形成し、この焼結体を球状化して研摩し、上記ボイドＢ’を表面２０に露呈させることにより形成する。上記第２の穴Ｂの穴径（言いかえればボイドＢ’の径）は、圧粉成形体の成形密度、焼結時間，焼結温度によって決定される。すなわち、成形密度が低いほど第２の穴Ｂの穴径は大きくなり、焼結時間が長く、焼結温度が高いほど第２の穴Ｂの穴径は小さくなる。
【００３０】
また、上記第１の穴Ａは、焼結体を研摩する際に砥石や砥粒を調節することによって形成する。すなわち、焼結体をバレル研摩等を施して略球形に形成したのち、まず、目の粗い砥石もしくは砥粒で粗研摩することにより研摩痕を形成する。ついで、中研摩を経ることなく仕上げ研摩を行うことにより、上記研摩痕の部分を第１の穴Ａとして表面２０に残し、他の表面２０を鏡面に仕上げて第１の穴Ａを形成する。したがって、粗研摩での砥石もしくは砥粒が粗いほど第１の穴Ａの穴径は大きくなり、粗研摩で細かい砥石もしくは砥粒を用いれば第１の穴Ａの穴径は小さくなる。
【００３１】
上記ボールは、所定のペン先本体に取り付けられ、ボールペンのペン先の一部として使用される（図５，図６および図８参照）。
【００３２】
上記ボールペンに用いられるインクとしては、特に限定するものではなく、油性インクや水性インク，ゲルインク等各種のものが用いられるが、特に、粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上２００００ｍＰａ・ｓ以下の高粘度インクが好適に使用される｛トキメック社製ＥＬＰ型粘度計３°（Ｒ１４）コーン、０．５ｒｐｍ（２０℃）で測定｝。インク粘度の下限値としては、５００ｍＰａ・ｓ以上であれば一層好適である。
【００３３】
すなわち、上記粘度範囲にある高粘度インクでは、高粘度インクでは、比重が重い顔料や粒径の大きなを十分に分散させることができるため、最近では多用されるようになってきている。このような顔料には、例えばアルミニウム粉末や酸化チタン等のようにボールの回転性を低下させやすいものがあり、このような顔料が入ったインクを用いると、従来のボールでは線飛びが生じやすい。また、高粘度インクでは、ボールに対する付着性が劣ることから、同様に線飛びが生じやすく、スムーズな筆記に支障が生じやすい。本発明のボールでは、第１および第２の穴Ａ，Ｂの存在により、ボールを円滑に回転させやすくなるうえ、ボールに対するインクの付着性を良くしてインクの流出を促進し、線飛びの発生を有効に防止できるのである。
【００３４】
上記インクに用いられる顔料としては、アルミニウム粉末や酸化チタンに限定されるものではなく、各種のものが用いられる。例えば、無機顔料として、亜鉛華，弁柄，酸化クロム，鉄黒，チタンエロー（ＴｉＯ_２・ＢａＯ・ＮｉＯ，ＴｉＯ_２・ＮｉＯ・Ｓｂ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２・Ｓｂ_２Ｏ_３・ＮｉＯ，ＺｎＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３，ＺｎＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３・Ｃｒ_２Ｏ_３，ＴｉＯ_２・ＣｏＯ・ＮｉＯ・ＺｎＯ，ＣｏＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｃｒ_２Ｏ_３等各種のものを含む），コバルトブルー，セルリアンブルー，コバルトグリーン等の各種酸化物、アルミナホワイト，黄色酸化鉄，ビリジアン等の各種水酸化物、カドミウムエロー，カドミウムレッド，朱，リトポン等の各種硫化物、黄鉛，モリブデートオレンジ，ジンククロメート等の各種クロム酸、石膏，硫酸バリウム等の各種硫酸塩、炭酸カルシウム，鉛白等の各種炭酸塩、群青等の珪酸塩、マンガンバイオレット，コバルトバイオレット等の各種燐酸塩、エメラルドグリーン等の砒酸塩、紺青等のフェロシアン化物、カーボンブラック、黄土、バリウム黄、ブロンズ粉，亜鉛末等の各種金属粉、天然パールエッセンス，塩基性炭酸鉛，酸塩化ビスマス，雲母チタン等の各種真珠顔料等があげられる。
【００３５】
また、有機顔料としては、モノアゾレーキ，モノアゾ，ジスアゾ，縮合アゾ，金属錯塩アゾ等の各種アゾ顔料、フタロシアニン類、酸性染料レーキ，塩基性染料レーキ等の染付、アンスラキノン，チオインジゴ，ペリノン，ペリレン，キナクリドン，ジオキサジン，イソインドリノン，キノフタロン，イソインドリン等の各種縮合多環顔料、ニトロソ，アリザリンレーキ，金属錯塩アゾメチン，アニリンブラック，アルカリブルー，昼光蛍光顔料等があげられる。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、ボールの研摩をバレル研摩および砥石研削で行ったが、これに限定するものではなく、磁性流体による研磨や、電解研磨，電解研削，化学研磨等各種の手法が用いられる。また、ボールとして球体のものを例示したが、これに限定するものではなく、円柱状のもの等に適用することもできる趣旨である。
【００３７】
つぎに、実施例について、比較例と併せて説明する。
【００３８】
【実施例】
硬質材料としてＳｉＣを使用し、第１の穴Ａの平均穴径を２μｍとし、第２の穴Ｂの平均穴径を１０μｍとして本発明のボールを得た（図１参照）。
【００３９】
【比較例１】
硬質材料としてＺｒＯ_２を使用し、第１の穴Ａも第２の穴Ｂも存在しない鏡面の表面２０のボールを得た（図２参照）。
【００４０】
【比較例２】
硬質材料としてＡｌ_２Ｏ_３を使用し、表面２０に第１の穴Ａだけが存在するボールを得た（図３参照）。
【００４１】
【比較例３】
硬質材料としてＳｉＣを使用し、表面２０に第２の穴Ｂだけが存在するボールを得た（図４参照）。
【００４２】
上記実施例および各比較例について、図５に示すペン先本体にセットし、つぎの条件で筆記試験を行い、筆記性を評価した。その結果を、下記の表１に示す。
〔筆記試験条件〕
筆記角度：６５°
荷重：１００ｇ
筆記速度：５ｃｍ／ｓｅｃ
筆記距離：３００ｍ
ペン先本体：ステンレス
〔使用インク〕
アルミニウム粉末顔料：５．０重量％
ｐＨ調整剤：０．０４重量％
増粘剤：０．３重量％
青色有機顔料：６．０重量％
保湿剤：１８重量％
顔料分散樹脂：１．０重量％
イオン交換水：６９．６６重量％
【００４３】
【表１】

【００４４】
上記表１から明らかなように、実施例のボールは、各比較例と比べ、筆記性が良好なことがわかる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明のボールペン用ボールによれば、第１および第２の穴のうち、平均穴径が大きな穴に、顔料やインクが入った状態でボールが回転されることから、ボールが回転しやすくなるとともに、インクの汲み出しが多くなる。また、平均穴径の小さな穴の存在により、ボールに対するインクの付着性が高くなるとともに、インクの汲み出し効果も向上する。したがって、本発明のボールペン用ボールによれば、ボールの回転性やインクの付着性が向上するうえ、インクの流出も多くなり、従来のような線飛びが発生しにくく、スムーズな筆記性を確保できる。また、第１の穴の平均穴径が１μｍ以上５μｍ以下であり、第２の穴の平均穴径が７μｍ以上１５μｍ以下であるため、比較的大きな第２の穴と、比較的小さい第１の穴の存在により、有効にボールの回転性やインクの付着性を向上させ、インクの流出性も良くなり、有効に線飛びを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボールペン用ボールの一実施の形態を示す拡大断面図である。
【図２】比較例１のボールペン用ボールを示す拡大断面図である。
【図３】比較例２のボールペン用ボールを示す拡大断面図である。
【図４】比較例３のボールペン用ボールを示す拡大断面図である。
【図５】ボールペンのペン先を示す断面図である。
【図６】上記ペン先の要部拡大断面図である。
【図７】ペン先本体のＡ−Ａ断面図である。
【図８】上記ペン先の使用状態を示す断面図である。
【符号の説明】
２０表面
Ａ第１の穴
Ｂ第２の穴[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ball for a ballpoint pen used for a pen tip of a ballpoint pen.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the pen tip of the gel ink ballpoint pen has a structure as shown in FIG. In the figure, reference numeral 10 denotes a hollow nib body, the tip side of which is tapered, and a ballpoint ball (hereinafter referred to as “ball”) 11 is rotatably attached to the tip. The rear end side of the nib body 10 is connected to an ink cylinder (not shown), and ink supplied from the ink cylinder to the hollow portion is supplied to the ball 11 through the ink flow path 12. .
[0003]
The tip of the pen tip will be described in detail. As shown in FIG. 6, a ball receiving recess 13 communicating with the ink flow path 12 is formed at the tip, and the caulking portion is caulked at the opening of the ball receiving recess 13 in the ball 11 receiving state. By forming 14, the ball 11 is rotatably held. The inner surface of the ball housing recess 13 is formed in a mortar-shaped tapered surface 15, and, as shown in FIG. 7, the five ink grooves 16 are radially formed on the tapered surface 15 in order to secure an ink outflow amount. Is formed.
[0004]
When writing with the nib, the tilted nib ball 11 is pressed against the paper 22 as shown in FIG. At this time, the ball 11 is shifted obliquely upward in the ball housing recess 13 (arrow B in the figure). Next, the ink is guided from the hollow portion of the nib body 10 through the ink flow path 12 and the ink groove 16 into the ball accommodating recess 13, and the ink travels along the surface of the ball 11 as the ball 11 rotates. 22 is transferred and written (arrow C in the figure).
[0005]
As the material of the nib body 10, a metal material such as stainless steel is generally used. On the other hand, as the ball 11, generally used is a super hard alloy in which hard intermetallic compound particles such as WC are sintered through a bonding metal such as Co, and the super hard alloy is polished into a spherical shape. Is used.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Recently, ink using aluminum powder, titanium oxide or the like as a pigment has been frequently used. In the ink containing the aluminum powder, it is necessary to use a powder having a very large particle diameter (for example, 5 μm or more) in order to give a metallic luster. On the other hand, in the ink containing titanium oxide, it is necessary to increase the blending amount of titanium oxide in order to ensure shielding properties. Furthermore, since aluminum powder and titanium oxide have a large specific gravity, it is necessary to use a high viscosity ink in order to uniformly disperse the pigment and prevent sedimentation.
[0007]
When conventional balls were used in inks that used aluminum powder or titanium oxide as the pigment as described above, the ink lubricity deteriorated due to the presence of large-diameter aluminum powder and a large amount of titanium oxide, and writing was continuously performed. Sometimes the ball is difficult to rotate smoothly, and a “line jump” phenomenon in which the handwriting is interrupted tends to occur. In addition, since the ink has a high viscosity, the adhesion to the ball is low, and line skipping due to a portion that is not wetted by the ink on the ball surface is likely to occur.
[0008]
As described above, the conventional ball has a problem that line skipping is likely to occur depending on the type of ink used, and smooth writing is likely to be hindered.
[0009]
In addition, if a conventional super-hard alloy ball is used in an ink using titanium oxide or the like as a pigment as described above, the bonded metal on the surface wears out during use, and the hard metal present in this portion. Small pieces of intermetallic particles fall off and act as an abrasive, causing the nib body to wear. As a result, there is a problem that the ball sinks into the nib body and becomes difficult to write or fades, and the writing quality is deteriorated at an early stage.
[0010]
Furthermore, in inks in which pigments such as the above-mentioned aluminum powder are dispersed, a conductive substance is often added to enhance the affinity between the aluminum powder and other pigments. When a conventional ball is used for such an ink, a potential difference is generated between the ball and the nib body, and the ball or nib body is likely to be corroded during long-term use or storage.
[0011]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a ballpoint ball for a ballpoint pen that is less likely to cause line skipping during continuous writing and can ensure smooth writing performance.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the ball for ballpoint pen of the present invention has a first hole and a second hole having different average hole diameters formed on at least the surface of a spherical body made of a hard material . the average hole diameter of the hole is at 1μm or more 5μm or less, the average hole diameter of the second hole is summarized as der Rukoto than 15μm below 7 [mu] m.
[0013]
That is, the ball for pen of the present invention has a first hole and a second hole having different average hole diameters formed on at least the surface of a spherical body made of a hard material. For this reason, since the ball is rotated in a state where the average hole diameter is larger among the first and second holes with the pigment and the ink, the ball is easily rotated and the ink is often pumped out. Become. In addition, the presence of holes having a small average hole diameter increases the adhesion of ink to the ball and improves the ink pumping effect. Therefore, according to the ballpoint pen ball of the present invention, the rotation of the ball and the adhesion of the ink are improved, and the outflow of the ink is increased, so that the conventional line skipping hardly occurs and the smooth writing property is ensured. it can.
[0014]
Also, for a ball point pen ball according to the present invention has an average hole diameter of the first hole is not less 1μm or 5μm or less, the average hole diameter of the second hole is 7μm or 15μm or less, relatively large second hole In addition, the presence of the relatively small first hole effectively improves the rotation of the ball and the adherence of the ink, improves the outflow of the ink, and can effectively prevent the line jump.
[0015]
In the ballpoint ball of the present invention, when the average distance between the first holes is shorter than the average distance between the second holes, the average distance between the first holes is set to be relatively small. By shortening, ink adhesion can be effectively improved.
[0016]
In the ball-point pen ball of the present invention, when the hard material is a ceramic sintered body or when the hard material is a silicon carbide sintered body, small pieces fall off due to the wear of the bonding metal such as a conventional ball. Absent. Therefore, the wear of the nib body is suppressed, the deterioration of the writing quality due to the sinking of the ball into the nib body is delayed, and the good writing quality is maintained for a long period of time. In addition, since the wear of the nib body is suppressed, the wear can be reduced even if the ball diameter is reduced, so that fine characters can be handled. Moreover, even when used in highly conductive inks, the ceramic sintered ball hardly corrodes, and since there is no potential difference with the nib body, the nib body is also corroded. Can be reduced.
[0017]
In the ball-point pen ball of the present invention, when used for a high-viscosity ink ball-point pen, or when used for a pigment-filled ink ball-point pen, the effect of ensuring writing performance by suppressing line skipping is obtained. It is particularly noticeable and effective. That is, in a high viscosity ink, a pigment having a large specific gravity or a large particle size can be sufficiently dispersed, and thus has recently been frequently used. Some of these pigments, such as aluminum powder and titanium oxide, are likely to reduce the rotational performance of the ball. When ink containing such a pigment is used, the conventional ball tends to cause line skipping. . In addition, since the high viscosity ink has poor adhesion to the ball, line jumping tends to occur in the same manner, and smooth writing tends to be hindered. In the ball of the present invention, the presence of the first and second holes facilitates smooth rotation of the ball, improves the adhesion of ink to the ball, promotes the outflow of ink, and effectively generates line jumps. It can be prevented.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0019]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing an embodiment of the ballpoint ball of the present invention. In the ball, a first hole A and a second hole B having different average hole diameters are formed on a spherical surface 20 made of a hard material.
[0020]
Examples of the hard material include various hard materials such as alloy tool steel, bearing steel, high speed tool steel, powder high speed tool steel, distributed sintered high speed tool steel, super hard alloy, ceramic sintered body, cermet, etc. Can be used. Among the hard materials, a ceramic sintered body is particularly preferably used because it reduces wear of the nib body and is excellent in corrosion resistance. In other words, the ceramic sintered body has no bonding metal such as super hard alloy or cermet, and small pieces do not fall off due to wear of the bonding metal in use. Delays the decline in writing quality due to subduction. In addition, even when used in highly conductive inks, the ceramic sintered ball hardly corrodes, and since there is no potential difference with the nib body, the nib body is also corroded. Can be reduced.
[0021]
The ceramic sintered body is not particularly limited, and various types can be used. For example, carbides such as WC, TiC, VC, Cr ₃ C ₂ , TaC, NbC, Mo ₂ C, B ₄ C, ZrC, SiC, Al ₂ O ₃ , CrO ₃ , MgO, SiO ₂ , BeO, ThO ₂ , various oxides such as TiO ₂ , CaO, TiO, and ZrO ₂ , various nitrides such as TiN, c-BN, Si ₃ N ₄ , and AlN, various borides such as ZrB ₂ , CrB, and TiB ₂ , MoSi ₂ , Various silicides such as TiSi ₂ and CrSi ₂ . These may be used alone or in combination.
[0022]
Among these, the SiC sintered body is particularly preferably used because of its excellent properties such as wear resistance and corrosion resistance.
[0023]
A first hole A and a second hole B having different hole diameters are formed on the surface of the hard material spherical body. Among the first and second holes A and B, since the ball is rotated in a state where the pigment or ink is contained in the second hole B having a large average hole diameter, the ball is easily rotated, More ink is pumped out. In addition, the presence of the first hole A having a small average hole diameter increases the adhesion of ink to the ball and improves the ink pumping effect.
[0024]
The average hole diameter of the first hole A is preferably 1 μm or more and 5 μm or less. The upper limit value of the average hole diameter of the first hole A is more preferably 4 μm, and more preferably 3 μm. If the average hole diameter of the first holes A is less than 1 μm, the ink adhesion is insufficient and the ink outflow tends to be insufficient, and if it exceeds 5 μm, the surface of the ball becomes rough and the nib body may be worn out. Because there is.
[0025]
The average hole diameter of the second hole B is preferably 7 μm or more and 15 μm or less. The more preferable lower limit value of the average hole diameter of the second hole B is 8 μm. The upper limit value of the average hole diameter of the second hole B is more preferably 13 μm, and more preferably 10 μm. If the average hole diameter of the second hole B exceeds 15 μm, the nib body tends to be worn away, and ink is liable to leak from between the nib body and the ball. This is because line jumps are more likely to occur.
[0026]
The average hole diameter of the first and second holes A and B is measured using, for example, a photograph taken at a magnification of about 1000 to 5000 times by observing the surface of the ball with a scanning electron microscope. Can do.
[0027]
The average hole distance of the first holes A is preferably shorter than the average hole distance of the second holes B. This is because the ink adhesion can be effectively improved by shortening the average distance between the relatively small first holes A.
[0028]
The ball of the present invention can be produced, for example, as follows. That is, first, an auxiliary agent is added to a predetermined ceramic powder such as SiC to adjust the average particle size to 1 μm or less to obtain a raw material powder. Next, a binder or the like is blended with the raw material powder to form a compacted body of a cube or a columnar shape, and the compacted body is sintered under predetermined sintering conditions to obtain a sintered body. Then, the sintered body is subjected to barrel polishing or the like to form a substantially spherical shape, and the spherical body is rolled together with diamond powder between two grindstones held at regular intervals, and the diamond powder is refined and polished. The surface is finished to a mirror surface to obtain a spherical body.
[0029]
At this time, the second hole B forms a void B ′ (see FIG. 1) in the sintered body by adjusting the molding density, sintering time, and sintering temperature of the green compact. The sintered body is spheroidized and polished to expose the void B ′ to the surface 20. The hole diameter of the second hole B (in other words, the diameter of the void B ′) is determined by the molding density, sintering time, and sintering temperature of the green compact. That is, the lower the molding density, the larger the hole diameter of the second hole B, the longer the sintering time, and the higher the sintering temperature, the smaller the hole diameter of the second hole B.
[0030]
The first hole A is formed by adjusting a grindstone or abrasive grains when the sintered body is polished. That is, after the sintered body is formed into a substantially spherical shape by barrel polishing or the like, first, a polishing mark is formed by rough polishing with a coarse-grained grindstone or abrasive grain. Subsequently, by performing final polishing without passing through intermediate polishing, the portion of the polishing mark is left as the first hole A on the surface 20, and the other surface 20 is mirror-finished to form the first hole A. Accordingly, the coarser the grindstone or abrasive grain, the larger the hole diameter of the first hole A, and the smaller the grindstone or abrasive grain, the smaller the hole diameter of the first hole A.
[0031]
The ball is attached to a predetermined nib body and used as a part of the nib of the ballpoint pen (see FIGS. 5, 6 and 8).
[0032]
The ink used in the ballpoint pen is not particularly limited, and various inks such as oil-based inks, water-based inks, and gel inks are used. Particularly, high-viscosity ink having a viscosity of 100 mPa · s to 20000 mPa · s is preferable. {Measured with an ELP viscometer 3 ° (R14) cone manufactured by Tokimec Co., Ltd., 0.5 rpm (20 ° C.)}. The lower limit of the ink viscosity is more preferably 500 mPa · s or more.
[0033]
That is, in the high viscosity ink in the above viscosity range, the pigment having a large specific gravity and the large particle size can be sufficiently dispersed in the high viscosity ink. Some of these pigments, such as aluminum powder and titanium oxide, are likely to reduce the rotational performance of the ball. When ink containing such a pigment is used, the conventional ball tends to cause line skipping. . In addition, since the high viscosity ink has poor adhesion to the ball, line jumping tends to occur in the same manner, and smooth writing tends to be hindered. In the ball of the present invention, the presence of the first and second holes A and B facilitates smooth rotation of the ball, improves ink adhesion to the ball, promotes ink outflow, Generation can be effectively prevented.
[0034]
The pigment used in the ink is not limited to aluminum powder or titanium oxide, and various pigments are used. For example, as an inorganic pigment, zinc white, petal, chromium oxide, iron black, titanium yellow (TiO ₂ · BaO · NiO, TiO ₂ · NiO · Sb ₂ O ₃ , TiO ₂ · Sb ₂ O ₃ · NiO, ZnO · Fe) ₂ O ₃ , ZnO.Fe ₂ O ₃ .Cr ₂ O ₃ , TiO ₂ .CoO.NiO.ZnO, CoO.Al ₂ O ₃ .Cr ₂ O _3, etc.), cobalt blue, cerulean blue, Various oxides such as cobalt green, various hydroxides such as alumina white, yellow iron oxide and viridian, various sulfides such as cadmium yellow, cadmium red, vermilion, lithopone, various types such as yellow lead, molybdate orange, zinc chromate Various sulfates such as chromic acid, gypsum and barium sulfate, various carbonates such as calcium carbonate and lead white, silicates such as ultramarine, manganese violet Various phosphates such as cobalt and violet, arsenates such as emerald green, ferrocyanides such as bitumen, various metal powders such as carbon black, ocher, barium yellow, bronze powder, zinc dust, natural pearl essence, basic carbonic acid Various pearl pigments such as lead, bismuth oxychloride and titanium mica are listed.
[0035]
Examples of organic pigments include various azo pigments such as monoazo lake, monoazo, disazo, condensed azo, and metal complex salt azo, dyes such as phthalocyanines, acidic dye lakes, basic dye lakes, anthraquinone, thioindigo, perinone, perylene, Examples thereof include various condensed polycyclic pigments such as quinacridone, dioxazine, isoindolinone, quinophthalone, and isoindoline, nitroso, alizarin lake, metal complex azomethine, aniline black, alkali blue, and daylight fluorescent pigment.
[0036]
In the above embodiment, the ball was polished by barrel polishing and grinding with a grinding wheel, but the present invention is not limited to this, and various methods such as polishing with magnetic fluid, electrolytic polishing, electrolytic grinding, and chemical polishing are used. It is done. Moreover, although the spherical thing was illustrated as a ball | bowl, it is not limited to this, It is the meaning which can be applied to a cylindrical thing etc.
[0037]
Next, examples will be described together with comparative examples.
[0038]
【Example】
SiC was used as the hard material, the average hole diameter of the first hole A was set to 2 μm, and the average hole diameter of the second hole B was set to 10 μm to obtain the ball of the present invention (see FIG. 1).
[0039]
[Comparative Example 1]
Using ZrO ₂ as a hard material, a ball having a mirror surface 20 having no first hole A or second hole B was obtained (see FIG. 2).
[0040]
[Comparative Example 2]
Al ₂ O ₃ was used as a hard material, and a ball having only the first hole A on the surface 20 was obtained (see FIG. 3).
[0041]
[Comparative Example 3]
By using SiC as the hard material, a ball having only the second hole B on the surface 20 was obtained (see FIG. 4).
[0042]
About the said Example and each comparative example, it set to the nib main body shown in FIG. 5, the writing test was done on the following conditions, and writing property was evaluated. The results are shown in Table 1 below.
[Writing test conditions]
Writing angle: 65 °
Load: 100g
Writing speed: 5cm / sec
Writing distance: 300m
Nib body: Stainless steel [Ink used]
Aluminum powder pigment: 5.0% by weight
pH adjuster: 0.04% by weight
Thickener: 0.3% by weight
Blue organic pigment: 6.0% by weight
Moisturizer: 18% by weight
Pigment-dispersed resin: 1.0% by weight
Ion exchange water: 69.66% by weight
[0043]
[Table 1]

[0044]
As is clear from Table 1 above, it can be seen that the balls of the examples have better writing properties than the comparative examples.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the ballpoint pen ball of the present invention, since the ball is rotated in a state where the average hole diameter is large among the first and second holes and the pigment or ink is in the ball, Becomes easier to rotate and more ink is pumped out. In addition, the presence of holes having a small average hole diameter increases the adhesion of ink to the ball and improves the ink pumping effect. Therefore, according to the ballpoint pen ball of the present invention, the rotation of the ball and the adhesion of the ink are improved, and the outflow of the ink is increased, so that the conventional line skipping hardly occurs and the smooth writing property is ensured. it can. Moreover, since the average hole diameter of the first hole is 1 μm or more and 5 μm or less and the average hole diameter of the second hole is 7 μm or more and 15 μm or less, the relatively large second hole and the relatively small first hole The presence of the holes effectively improves the ball rotation and ink adhesion, improves ink outflow, and effectively prevents line skipping.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing an embodiment of a ballpoint ball of the present invention.
2 is an enlarged cross-sectional view showing a ball-point pen ball of Comparative Example 1. FIG.
3 is an enlarged cross-sectional view showing a ball-point pen ball of Comparative Example 2. FIG.
4 is an enlarged cross-sectional view showing a ballpoint ball of Comparative Example 3. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a pen tip of a ballpoint pen.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the nib.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the nib body taken along line AA.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a usage state of the pen tip.
[Explanation of symbols]
20 Surface A 1st hole B 2nd hole

Claims

A first hole and a second hole having different average hole diameters are formed on at least the surface of the spherical body made of a hard material, and the average hole diameter of the first hole is 1 μm or more and 5 μm or less, ballpoint pen ball average hole diameter of the hole is characterized der Rukoto than 15μm below 7 [mu] m.

First average hole distance between holes, the second ballpoint pen ball according to claim 1 wherein the shorter than the average hole spacing of the holes.

The ballpoint ball according to claim 1 or 2 , wherein the hard material is a ceramic sintered body.

The ballpoint ball for a ballpoint pen according to claim 3 , wherein the hard material is a silicon carbide sintered body.

The ball-point pen ball according to any one of claims 1 to 4 , which is used for a ball-point pen for high-viscosity ink.

The ballpoint ball according to any one of claims 1 to 5 , which is used for a ballpoint pen for pigmented ink.