JP4368199B2 - 筆記具の試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、筆記具が紙の面に対して繰り返し運動において案内され、紙が前進方向に変位させられる、筆記具、特にボールペンを、好ましくは紙の上で試験する方法に関する。本発明はまた、この方法を実施する装置に関する。

従来技術から知られている、筆記具、特にボールペンを試験する装置は、次の構造を有している。すなわち、この装置はボールペンの先端を保持するクランプのためにピボット運動できるように取り付けられたホルダーを有している。このクランプは軸方向の限られた遊びと、半径方向の少ない、通常０．２ｍｍの遊びを有してホルダー内に取り付けられる。相対的なねじれはドグによって防止される。

試験中、筆記具は紙に対して、あらかじめ決められた角度に保持され、その縦方向の軸を中心として任意に回転させられる。筆記圧は好ましくは重さによって決まる。

筆記具のホルダー（大抵、それらのいくつか、好ましくは１０個は交互に配置される）は、紙の面に対して円運動を記述するように試験装置内に設置される（たとえば、１ｍ／分から９ｍ／分の筆記速度に対応する、１００ｍｍの円周で毎分１０から９０回転が記述される）。試験目的で記述に使用される紙は通常リールから繰り出され、ホルダーの下方を選択可能な速度で移動させられ、これは前進運動と呼ばれる。これは円と直線の複合運動を生成し、得られる円形形状の相違が取るに足らないものであるように、前進運動は小さく設定されている（好ましくは０．１７ｍｍ[細かいパターン]から各円間の距離が４．０ｍｍ[粗いパターン]）。この複合運動に、試験動作中に、筆記具をそれ自身の軸を中心として回転させる運動（円間の間隔がかなり広い２０個の円毎のその軸を中心とする１回の回転と、細かいパターンの場合における１００個の円毎のその軸を中心とする１回の回転）が追加されることがある。

当業界は、重ねあわされた干渉パターン、線の太さまたは色の強さ（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を観察することによって、得られたパターン内において、筆記の質、楕円のような、特に様々な異型、外れ、および欠陥、欠陥のあるインキ通路、ある場合には筆記ボールの欠陥、使用されているボールペンインキの適合性などを比較的簡単な方法で観察させる、この種のパラメータ群の多数の種々の組み合わせを用いている。

この試験方法の必須の要素は標準化され、文献ＲＡＳ ４０（９．１．２）１９８０とＤＩＮ １６５５４ １９８２に記述されている。これら２つの標準は参考のために本願に含まれている。

「ＰＳＵ １０ 筆記試験機（Ｗｒｉｔｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）」の名前でＭｉｎｉｔｅｋ社によって販売されている装置は上記の方法を実行する。これは１９６２年以降大きなメーカによって使用されており、標準のための技術的基礎をなしている。この同じ方法試験を用いるこの装置および他の装置は世界中で毎日数１００万本のボールペンの製造品質を試験している。

しかしながら、この試験は、その有用性にもかかわらず、筆記具のすべての実際の用途にとって意義があるものではないことがわかっている。特に、試験中の運動の規則性が、筆記が沢山のスパイク（ｓｐｉｋｅｓ）や斜線（ａｎｇｌｅｓ）、加速を常に含むために、正常な筆記フローと一致しない。さらに、従来技術にしたがって行われる試験は、まさにその性質によって、円運動と前進運動の重ねあわせによる、筆記の重ねあわせが生じる。筆記のこれらの重ね合わせは、正常なボールペンインキは最大で約２０秒間にじむ（ｓｍｕｄｇｅ）ことができるので、「ウェットオンウェット」（ｗｅｔ ｏｎ ｗｅｔ）を生じる。筆記のこれらの重ねあわせは、特に、小さな穴を有する写真濃度計を使用するときに、試験パターンの評価を複雑にする。

本発明の目的は、スパイク、アングル、筆記の様々な加速および重ね合わせを扱うときの公知の方法の欠点を解消した、ボールペンを試験する試験装置と試験方法を提供することである。

これらの目的は、本発明の範囲内において、ボールペンが静止した紙の上で、予め決められた２つの端位置の間で前後運動を行い、紙の前進運動は、ボールペンが前記２つの端位置にあるときまたはこれに近づいたときに起こることによって達成される。

本発明の他の態様において、前進運動に対して横方向のボールペンの運動と前進運動が交互に起こる。

実際には、ボールペン（またはいくつかのボールペン）がキャリッジ上を、紙の前進運動に対して横方向に２つの端点の間で前後に変位するように試験は実行される。したがって、ボールペンはこれら端点の領域内では最小の速度または端点に所定の時間静止したままになる。紙の前進運動はこの時間の間起こる。したがって、これらの運動は、結果が、一連の直線軌道からなるメアンダー線となるように調整される。

この試験においても、回転数と、前後運動の回数との間の所定の関係、たとえば５０回の前後運動につき１回転、を再び保ちつつ、筆記具はその長手軸を中心として連続的に回転させられる。

この新しい方法においても筆記具が紙に対してあらかじめ決められた一定の斜め位置（６０°−７０°）に保持されるので、紙の前進方向に対して横方向の、キャリッジの運動によって描かれる線は上昇ストロークまたは下降ストロークを表し、他方紙の前進方向の運動は一種の横方向ストロークと一致する。完全停止を実現する最近の技術によっても得られる、制御可能な目標加速のために、繰り返されるダイナミックな記述方法は試験の基礎として扱われ、筆記具の欠陥や問題はパターンにわたって「進む」（ｗａｌｋｉｎｇ）線のより細いまたはより太い部分から比較的簡単と考えられる。

このことは、異型をペン先端の種々の点に対して正確に突き止めることを可能にする。

得られたパターンはしたがって、ボール等の先端における幾何学的不ぞろいを指している構造を明らかにしている。

試験パターンのコピーまたは印刷（ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓ）はどこにも構造をオリジナルと同じようには明確には示していないことを、図１および図２に対して強調しておかねばならない。これら２つの図は、単に試験方法を説明するために本明細書に添付されており、試験の結果を説明するためには添付されていない。

従来技術による（オリジナルの）試験パターンは著しい干渉現象を生じる。これらは、欠陥が、人間の目（半自動または完全自動の光学的認識装置も）非常に正確に見分けることができ、かつ当業者によって筆記具における特定の欠陥と関連付けることができる種類に、隣接領域によって、自らを分類できるために起こる。

図１に示されているように、前進運動の上への円形運動の重ね合わせは、個々のパターンの比較的長い形状、しかしそれらの全表面領域を占める形状によって、多数の筆記重ね合わせがパターンの両縁に沿って生じ、これらの筆記重ね合わせは、欠陥が覆われてしまうことを意味する「ウェットオンウェット」を発生している。

図１は、表され、かつ試験されるのが、殆ど規則的および円形の筆記運動のみであることをここでは示してもいるので、アングルやスパイクのような、方向の素早くかつ突然の変化、そして筆記速度の素早い変化にも依存している実際の筆記の間支配する特徴は何ら注目されない。

図２は、これらの特徴を考慮し、図示されているような試験パターンを生成する、本発明の方法による試験パターンを示している。この試験パターンは、一方が他方の下にほぼ直角に延びている基本的に直線の複数の部分が、曲がりくねった、とがった線を構成するようにまとめられているメアンダー線を示している。

この運動を生成する多くの方法が考えられる。すなわち、この運動は、電気的に駆動されるキャリッジ、またはその再現性のために好ましい、カムで案内されるキャリッジによって生成することができる。紙の前進運動は、たとえばキャリッジの位置によって起動させたり、停止させたりするステッパーモータによって引き起こすのが好ましい。

ボールペンのペン先の回転は、要件に応じて、キャリッジの前後運動が実際に起こっている間は、連続的に（図２のＡ、Ｂ）、または、キャリッジがあらかじめ決められた回数前後運動した後にのみ非連続的に（図２のＣ、Ｄ）起きる。本発明を理解できる当業者は回転運動のための他の駆動手段を難なく選択するであろう。各例Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは試験サンプルの軸の周りの１回転に対応している。このことは、これらの試験が繰り返されたとき、なぜ特定の特徴が現れる場所も繰り返されるかを示している。

適切に構成されたカムは図２に示された連続した直線群を生成し、これら線はカム自体が任意の点で停止しなくても、十分に直線状である。このパターンは連続した上昇ストローク、横ストローク、下降ストロークを非常に明確に示しており、これらストロークに、特に図３と図４を参照して次のことも追加されるべきである。すなわち、図３と図４の例は図２とともに、図３と図４を紙の前進運動の方向に見たものとして考えるべきである。このことは、カムまたはキャリッジによって生成される、前進方向に対する横方向運動が、横方向運動が左を向いているのか、右を向いているのかに応じてそれぞれ上昇ストローク（Ｕ）、下降ストローク（Ｄ）であることを示している。

図３は、筆記しようとする状態にあるが、まだ紙の上に置かれていないボールペン６の概略図を示している。ボールペン６のペン先端２の内部開口にあるそのボール１は全ての面において持ち上げられ、かつボールペンインキで囲まれている。ボールペンインキ自体は見やすくするために図示されていない。軸５に直角な、ボール１の中心を通過する平面は赤道面と呼ばれる。この平面と取り付けの出口オリフィスの間には、筆記流体のための間隙７として知られる湾曲した空間がある。通常のボールペンの場合、間隙７は約１．５から４マイクロメータである（３から８マイクロメータの直径の違い）。

図３の上に向かって破線で示されているのは、環状の形状８を有する中間アキュームレータを提供するインキ通路３である。５個または６個のインキ通路が通常、先端に、外周のまわりに等間隔に設けられる。図３および図４は、この場合、ボールペン６の軸５と、図示の例では１枚の紙４としての筆記面との間の角度である筆記角度α（アルファ）も示している。

図４は、筆記具が紙４の上に置かれると直ぐに生じる変化を示している。すなわち、ボール１は、ボールペンのインキを放出したり排出したりするために利用可能な間隙７の厚さが不均一になるようにその座面内を上方におよび内側に押される。ボールペンが矢印Ｕの方向に動くと（上昇ストローク運動）、間隙の狭い上部領域のみが、インキを放出するためにずっと利用でき、他方、間隙の広い下方領域は過剰のインキを排出するために利用できる。

矢印Ｄの方向の運動、つまり下降ストローク運動の間、ボール１は回転矢印Ｄの方向に動き、比較的多くのインキがボール１とペン先端２の間の間隙７のより広い下方領域を通って紙４の方へ送られ、これに対して、間隙７のより狭い上方領域のみが過剰のインキを排出するために利用できる。

これに、運動の開始時の方向の変更の間、最後の運動の終りからインキが未だ不足しているボールの表面のある部分が非常にしばしば紙と新たな方向で接触し、その結果線が細くなったり、遮断されることを付け加えておかなければならない。方向の変化の間、ボールの一部および、以前にインキが堆積した最先端表面９の一部が紙と接触するようになり、特に上昇ストロークの開始時に、線がはっきりとわかるように太くなったり、線がしみたり（ｂｌｏｂｂｉｎｇ）する。

図４の紙の面に直交するボールペンの、横方向ストロークと呼ばれる運動は、上昇ストロークまたは下降ストロークと比較して、非常に異なっておらず、したがって図示されていないが、その長さに応じて、上記した、インキのしみが紙の上に堆積するおそれにも寄与する間隙７を生じる。

紙４の表面と筆記具６の軸５の間の角度α（アルファ）は明らかに筆記の質にも影響を及ぼし、従来技術の試験を通して５０°から８０°、好ましくは６０°または７０°に保たれている。この場合、筆記具６は、これらの運動が上昇ストロークおよび下降ストロークとして起こるように、紙４の面に対して法線方向に、かつ筆記具６の運動方向と平行な方向に対して−４５°から＋４５°の範囲内で延びている平面内に位置していてもよい。他の寸法または試験中の変化も勿論考えられるが、これは本発明の変形例または副次的な思想である。

この種の変形例は前後運動の回数を決定すること、異なった速度または速度の変化を決定すること、そして紙の前進速度と横方向運動の速度の比を選択することも含む。これらの速度と筆記具６のその軸５を中心とする回転運動の比を結果の繰り返し度により調節することも定めなければならないが。これは本発明にとって、利用できるパラメータの問題に過ぎず、本発明の本質とは無関係である。

本発明の方法において、従来技術から知られている支持体およびホルダーを使用することは勿論可能である。これらのホルダーは筆記具試験の分野の当業者にはよく知られているので、ここではこれらの装置をより正確に示す必要はなく、本発明の方法の実現は当然のことながらこれらの装置の使用に限定されるものではなく、本発明の方法によって必要に応じ試験される筆記具を支持し、案内することができるすべての装置がこの方法を実行するのに適していることに注意を向けるだけでよい。

そのような１つの支持体が図５に斜視図で、一部断面図で示されている。すなわち、ホルダー１１はキャリッジ（不図示）の一部であり、その内部に、スリーブ１２を、それがピボット運動できるように支持している。このスリーブは歯車１３を任意には単一部品で支持し、クランプ１４に属するドグ１６が通過してスリーブ１２の内部に突出している、長さ方向のスロット１２を有している。このクランプは、本明細書の冒頭で述べたように、半径方向の小さな遊びを有し、制限内で軸方向に移動可能である。クランプの上方の端部には、筆記圧を正確に定められたレベルに設定する交換可能なおもし１５が当たっている。クランプ１４は試験サンプル１５を適切な位置に保持する。試験サンプルは少なくとも１つのボールペン先端とインキ溜めを有している。図５は、紙４のための前進方向Ｖと上昇ストロークまたは下降ストロークのためのキャリッジのＵ-Ｄ運動が表示された出力試験線を概略的にのみ示している
最後に、図５はリフター１７も示しており、これを用いて試験サンプル１５を紙から持ち上げることができる。１つのリフター１７を勿論、いくつかの試験サンプル用に共通に設けることができる。

本発明の方法は、鉛筆、色鉛筆、チョーク、万年筆、およびその他の筆記具にも用いることができる。特に鉛筆またはグラファイト芯の場合、写真濃度計による測定が実行可能なように、筆記の重ねあわせが無いことが重要である。

従来技術による試験パターンを示す図である。 本発明の方法による試験パターンを示す図である。 紙の上にある。休止状態のボールペンのペン先を示す図である。 紙の上に置かれ、変位させられた、図３のペンのペン先を示す図で ある。 保持装置内のボールペンを示す図である。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの筆記具が紙の面に対して繰り返し運動において案内され、紙が前進方向に変位させられる、筆記具、特にボールペンを紙の上で試験する方法において、前記筆記具が静止した紙の上で、予め決められた２つの端位置の間で前後運動を行い、前記紙の前進運動は、前記筆記具が前記２つの端位置にあるときまたはこれに近づいたときに起こることを特徴とする、筆記具の試験方法。
2. 前記筆記具の運動が、前記前進運動に対して斜めに起こり、かつ本質的に前記前進運動と交互に起こる、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１つの筆記具が紙に対して相対運動を実行する、筆記具、特にボールペンを紙の上で試験する方法において、前記相対運動が２つの部分運動、すなわち２つのあらかじめ決められた端点の間の繰り返し前後運動と、前記筆記具が前記２つの端位置にあるときまたはこれに近づいたときにのみ起こる前進運動からなることを特徴とする、筆記具の試験方法。
4. 前記筆記具は５０°から８０°の角度で紙の面に対して傾いている、請求項１から３のいずれか１項に記載の試験方法。
5. 前記筆記具は、これらの運動が上昇ストロークおよび下降ストロークとして起こるように、紙の面に対して法線方向に、かつ前記筆記具の運動方向と平行な方向に対して−４５°から＋４５°の範囲内で延びている平面内に位置している、請求項４に記載の試験方法。
6. 前記筆記具の運動方向が前記紙の前進方向に対して垂直である、請求項１から５のいずれか１項に記載の試験方法。
7. いくつかの筆記具が試験される、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 筆記具を試験する装置において、少なくとも１つの筆記具を保持し案内する手段を有し、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法を実行可能にすることを特徴とする、筆記具を試験する装置。
9. いくつかの筆記具が、カムで駆動される共通のキャリッジ内に備えられている、請求項８に記載の装置。
10. 前記紙の運動が、ステッパーモータによって与えられる、請求項８または９に記載の装置。

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