JP4473970B2

JP4473970B2 - Ballpoint ball and its manufacturing method

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Publication number: JP4473970B2
Application number: JP23303998A
Authority: JP
Inventors: 泰範中谷
Original assignee: Sakura Color Products Corp
Current assignee: Sakura Color Products Corp
Priority date: 1998-08-19
Filing date: 1998-08-19
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2018-08-19
Also published as: JP2000062379A

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およびその製法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１２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１３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１４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１５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）。そして、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、ボール収容凹部１３の壁面とボール１１との隙間から重力によって流出する（図示の矢印Ｃ）。ついで、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。
【０００５】
上記ボール１１としては、一般に、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。このようなボール１１は、図１６に示すように、ＷＣ等の硬質金属間化合物粒子１７がＣｏ等の結合金属１８を介して焼結された超硬質合金が球状に形成されてなり、表面１９が鏡面に研磨仕上げされて形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のボール１１では、表面１９が鏡面に研磨仕上げされているため、使用しているうちに、表面の硬質金属間化合物粒子１７同士の隙間の結合金属１８部分が摩耗し、図１７に示すように、硬質金属間化合物粒子１７の小片２０が脱落する。このように脱落した小片２０は、研磨剤として作用し、ペン先本体１０を摩耗させる原因となる。また、硬質金属間化合物粒子１７間の柔らかい結合金属１８部分が摩耗すると、研磨仕上げされた硬質金属間化合物粒子１７のエッジ２１が露出する。そして、表面にエッジ２１が露出したボール１１が、筆圧を受けながら回転することにより、図１８に示すように、ペン先本体１０のボール収容凹部１３のテーパ面１５が摩耗し、ボール１１がペン先本体１０内に沈み込む結果となる。
【０００７】
このように、ペン先本体１０のテーパ面１５が摩耗すると、インク溝１６が塞がれてインクが流出しにくくなる。また、ボール１１とペン先本体１０との接触面積が大きくなって摩擦抵抗が増え、ボール１１が回転しにくくなる。さらに、ペン先本体１０内にボール１１が沈み込むため、ペンを立てないとペン先本体１０のかしめ部１４が紙面に当たってかすれてしまう。すなわち、かすれずに書ける紙面２２とペンとの角度（筆記可能角度）が大きくなるのである。このように、筆記可能角度が大きくなると、筆記時のボール１１のズレ（図１５における矢印Ｂ方向へのボール１１の移動距離）が小さくなって、インクが流出する隙間（ボール収容凹部１３の壁面とボール１１との隙間）が狭くなり、さらにインクが出にくくなる。上記のように、従来のボール１１では、使用されるうちにペン先本体１０を早期に摩耗させて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。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ペン先本体の摩耗を和らげ、良好な書き味が長期間維持できるボールペン用ボールおよびその製法の提供をその目的とする。
【０００９】
【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、硬質の金属間化合物粒子が結合金属を介して焼結された焼結体を球形に研磨してなるボールペン用ボールであって、
表面に露出した金属間化合物粒子間の結合金属部があらかじめ除去されることにより、上記研磨の際に当該除去部の表面に露呈した金属間化合物の小片が使用中に脱落して研磨剤として作用しないようあらかじめそれが除去されるとともに、表面の上記除去部が使用中にインクを保持するための凹部に形成されていることを要旨とする。
また、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の製法は、硬質の金属間化合物粒子が結合金属を介して焼結された焼結体からなるボールペン用ボールの製法であって、
上記焼結体を球形に研磨した後、表面に露出した金属間化合物粒子間の結合金属部をあらかじめ除去することにより、上記研磨の際に当該除去部の表面に露呈した金属間化合物の小片を使用中に脱落して研磨剤として作用しないようあらかじめそれを除去するとともに、表面の上記除去部に使用中にインクを保持するための凹部を形成することを要旨とする。
【００１０】
すなわち、本発明は、硬質の金属間化合物粒子が結合金属を介して焼結された焼結体を球形に研磨してなる。そして、表面に露出した金属間化合物粒子間の結合金属部があらかじめ除去されることにより、上記研磨の際に当該除去部の表面に露呈した金属間化合物の小片が使用中に脱落して研磨剤として作用しないようあらかじめ除去され、表面の上記除去部が使用中にインクを保持するための凹部に形成されている。このため、表面の硬質金属間化合物粒子同士の隙間に存在する硬質金属間化合物の小片があらかじめ取り除かれ、使用中に脱落して研磨剤として作用することがない。このため、ペン先本体の摩耗が防止され、ボールのペン先本体内への沈み込みが防止される。したがって、従来のように、インク溝が塞がれてインクが流出しにくくなったり、ボールとペン先本体との接触面積が大きくなることによる摩擦抵抗の増大が防止される。また、筆記可能角度の増大も抑えられる。このように、従来のボールのように、早期に書き味が悪くなるようなことがほとんどなく、長期間にわたって良好な書き味が維持される。しかも、ボール表面に形成された凹部にインクが保持された状態でボールが回転するため、インクの流出が促進され、さらに書き味が良好になる。
【００１１】
本発明のボールペン用ボールにおいて、表面に露出した金属間化合物粒子の、上記凹部周辺のエッジ部がペン先本体を磨耗させることがないよう除去されている場合には、従来のように、ボール表面に露出したエッジがペン先本体を摩耗させることがなく、一層長期間にわたって良好な書き味が維持される。
【００１２】
本発明のボールペン用ボールが、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には、ペン先本体の摩耗が防止されることによって書き味を維持する作用がさらに顕著であり、効果的である。すなわち、高粘度インクでは、比重が重く粒子の大きい顔料を十分に分散させることができるため、アルミ粉末やチタンホワイト等の硬質物質を分散させたインクも使われるようになってきている。このような硬質の顔料を分散させたインクを用いると、従来のボールでは、結合金属部分の摩耗が激しく、金属間化合物粒子小片の脱落による研磨作用により、ペン先本体を激しく摩耗させる。本発明のボールでは、表面の結合金属部分および金属間化合物粒子の小片があらかじめ除去されているため、上記のような硬質の顔料を分散させたインクが使用されても、金属間化合物粒子小片の研磨作用によるペン先本体の摩耗が大幅に軽減されるのである。
【００１３】
【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。
【００１４】
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。このボール１は、基本的には、図１６に示すものと同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。すなわち、ＷＣ等の硬質金属間化合物粒子１７がＣｏ等の結合金属１８を介して焼結された焼結体からなり、この焼結体が球状に形成され、表面１９が鏡面に研磨仕上げされている。このボール１は、表面に露出した金属間化合物粒子１７間の柔らかい結合金属１８部が除去され、表面の上記除去部が不規則模様の凹部２に形成されている。また、上記金属間化合物粒子１７の、上記凹部２周辺のエッジ部が除去され、丸みを帯びた角３が形成されている。
【００１５】
上記硬質金属間化合物粒子１７の材質としては、ＷＣに限定するものではなく、各種のものが用いられる。例えば、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。
【００１６】
上記金属間化合物粒子１７の粒径としては、平均粒径で０．１μm以上１０μｍ以下が好ましい。上限値としては、７μｍ以下であればより好ましく、５μｍ以下であれば一層好ましい。０．１μm未満では、粒径が細かすぎて本発明の効果を十分に得られないほかコストアップとなり、１０μｍを超えると、結晶粒が粗くなり、強度が低下するからである。
【００１７】
上記結合金属としては、Ｃｏだけ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、Ｃｕ，Ｓｎ，Ｐ，Ｂｅ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｎ等各種のものが用いられる。これらは単独でもしくは併せて用いられる。
【００１８】
すなわち、本発明のボール１に用いられる焼結体としては、例えば、ＷＣ−Ｃｏ系，ＷＣ−Ｃｏ−ＣｒＣ系，ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系，ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ（ＮｂＣ）−Ｃｏ系，ＷＣ−ＴａＣ（ＮｂＣ）−Ｃｏ系等の各種超硬質合金や、炭化物系，酸化物系，窒化物系，ほう化物系，珪化物系等の各種サーメット等があげられる。
【００１９】
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、所定の金属間化合物粒子１７を所定の焼結条件で焼結し、略球形に形成する。ついで、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徐々に細かなものにして磨き上げることにより、図２に示すように、表面１９を鏡面に仕上げる（従来品の状態である）。
【００２０】
つぎに、例えば、バレルによって球体同士を共ずりさせることにより、図３に示すように、表面の金属間化合物粒子１７間に存在する金属間化合物粒子１７の小片２０を除去するとともに、柔らかい結合金属１８部分を摩耗させて除去し、この除去部分に不規則模様の凹部２を形成する。そして、さらに共ずりを続けることにより、表面に露出した金属間化合物粒子１７の、上記凹部２周辺のエッジ部２１を、球体同士のぶつかり合いによって除去し、エッジ部２１に丸みを帯びた角３を形成させ（図１参照）、本発明のボール１が形成される。
【００２１】
上記ボール１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１２，図１３および図１５参照）。
【００２２】
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１０ｓｅｃ^−１以下のせん断速度で１００ｍＰａ・ｓ以上２００００ｍＰａ・ｓ以下の高粘度インクが好適に使用される。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。すなわち、上記粘度範囲にある高粘度インクでは、比重が重く粒子の大きい顔料であっても十分に分散させることができるため、アルミ粉末やチタンホワイト等の硬質物質を分散させたインクに用いられる。このような硬質の顔料を分散させたインクを使用すると、従来のボールでは、結合金属部分の摩耗が激しく、金属間化合物粒子小片の脱落による研磨作用も増大し、ペン先本体を激しく摩耗させる。上記本発明のボールでは、表面の金属間化合物粒子の小片があらかじめ除去されているため、上記のような硬質の顔料を分散させたインクを使用しても、金属間化合物粒子小片の研磨作用によるペン先本体の摩耗が大幅に軽減されるのである。
【００２３】
上記ペン先を使用して筆記を行う場合には、傾けられたペン先のボール１が紙面２２に押し当てられたとき（図１５参照）、上記ボール１は、ボール収容凹部１３内で斜め上方向にずれる。そして、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、ボール収容凹部１３の壁面とボール１との隙間から重力によって流出する。ついで、ボール１の回転に伴ってインクがボール１の表面を伝って紙面２２に転写され筆記が行われる。このとき、ボール１表面の不規則模様の凹部２によるインク汲み出し作用が働き、インクの流出が促進される。
【００２４】
このとき、上記ボール１では、表面の金属間化合物粒子１７同士の隙間に存在する金属間化合物１７の小片２０があらかじめ取り除かれ、使用中に脱落して研磨剤として作用することがない。また、上記金属間化合物粒子１７の、凹部２周辺のエッジ部が除去されて丸みを帯びた角３が形成されている。このため、筆圧を受けながらボール１がボール収容凹部１３内で回転しても、ペン先本体１０を摩耗させることが抑制される。また、ボール１表面に形成された凹部２にインクが保持された状態でボール１が回転するため、インクの流出が促進され、書き味が良好になる。
【００２５】
このように、上記ボールペン用ボールでは、ペン先本体１０の摩耗が防止され、ボール１のペン先本体１０内への沈み込みが防止される。したがって、インク溝１６が塞がれてインクが流出しにくくなったり、ボール１とペン先本体１０との摩擦抵抗の増大や筆記可能角度の増大も防止され、良好な書き味が維持される。
【００２６】
なお、上記実施の形態では、ボール１の鏡面研磨を砥石研削で行い、共ずりをバレルによって行ったが、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１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。
【００２７】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００２８】
【実施例および比較例】
硬質の金属間化合物粒子として平均粒径５μｍ以下のＷＣおよびＣｒＣを使用し、結合金属としてＣｏを使用したＷＣ−Ｃｏ−ＣｒＣ系超硬質合金を、球状に鏡面研磨して直径０．８ｍｍの球体とし、さらに、共ずりを行って本発明のボールを得た。上記実施例のボール１の表面の電子顕微鏡写真を図４および図５に示す。
【００２９】
比較例として、共ずりを行わない以外は実施例と同様にして形成したボールを準備した。上記比較例のボールの表面の電子顕微鏡写真を図６および図７に示す。なお、図４および図６は、ボールの表面を真上から見た二次電子組織像、図５および図７は、ボールの表面を真上から見た凹凸二次電子像である。また、各写真の中央下部に示された白線の長さが１μｍのスケールになっている。
【００３０】
図４および図５からわかるように、実施例のボールは、表面に露出したＷＣ・ＣｒＣ粒子間のＣｏ部が除去されて不規則模様の凹部が形成されているのがわかる。また、ＷＣ・ＣｒＣ粒子の上記凹部周辺は、エッジ部が除去され、丸みを帯びた角が形成されているのがわかる。
【００３１】
図６および図７からわかるように、比較例のボールは、実施例と比べて表面がフラットで凹凸が少なく、表面に露出したＷＣ・ＣｒＣ粒子間のＣｏ部がほとんど除去されていないのがわかる。
【００３２】
つぎに、上記実施例および比較例のボールについて、図１２に示すペン先にセットし、ＪＩＳＳ６５０３に規定されている連続筆記試験機を使用して下記の条件で連続筆記試験を行った。
［試験条件］
筆記角度：６５°
荷重：２００ｇ
筆記速度：７ｃｍ／ｓｅｃ
筆記距離：３００ｍ
インク：ゲルインク（高粘度インク：粘度４８００ｍＰａ・ｓ）
ペン先：ステンレス（ＳＦ２０Ｔ：下村特殊鋼社製）
【００３３】
上記筆記試験後の実施例の表面の電子顕微鏡写真を図８および図９に、比較例の表面の電子顕微鏡写真を図１０および図１１に示す。なお、図８および図１０は、ボールの表面を真上から見た二次電子組織像、図９および図１１は、ボールの表面を真上から見た凹凸二次電子像である。また、各写真の中央下部に示された白線の長さが１μｍのスケールになっている。
【００３４】
図１０および図１１からわかるとおり、比較例のボールでは、筆記試験によってＷＣ・ＣｒＣ粒子間のＣｏ部分が摩耗して凹部が形成され、初期状態よりも凹凸が大きくなっているのがわかる。また、表面に露出したＷＣ・ＣｒＣ粒子の凹部周辺の部分には、角張ったエッジが形成されていることがわかる。さらに、脱落したＷＣ等の小片の研磨作用によって表面に新たなキズやクラックが形成されていることがわかる。これに対し、実施例のボールでは、図８および図９からわかるとおり、その表面状態は、初期状態からほとんど変化しておらず、ＷＣ等の小片によるキズやクラックは、ほとんど発生していないことがわかる。
【００３５】
また、上記筆記試験後のボールの沈み込み（ペン先本体の摩耗度）は、実施例のボールを使用した場合で、約２０μｍ、比較例のボールを使用した場合で、約５０μｍであり、実施例のボールを使用することにより、ペン先本体の摩耗を大幅に抑制することができた。
【００３６】
ついで、上記実施例のボールを、粘度５０ｍＰａ・ｓの低粘度インクを用いた中綿使用ペンに適用して同様の筆記試験を行ったが、ゲルインクを用いた場合と同様の効果が得られた。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、表面の硬質金属間化合物粒子同士の隙間に存在する硬質金属間化合物の小片があらかじめ取り除かれ、使用中に脱落して研磨剤として作用することがない。このため、ペン先本体の摩耗が防止され、ボールのペン先本体内への沈み込みが防止される。したがって、従来のように、インク溝が塞がれてインクが流出しにくくなったり、ボールとペン先本体との接触面積が大きくなることによる摩擦抵抗の増大が防止される。また、筆記可能角度の増大も抑えられる。このように、従来のボールのように、早期に書き味が悪くなるようなことがほとんどなく、長期間にわたって良好な書き味が維持される。しかも、ボール表面に形成された凹部にインクが保持された状態でボールが回転するため、インクの流出が促進され、さらに書き味が良好になる。
【００３８】
本発明のボールペン用ボールにおいて、表面に露出した金属間化合物粒子の、上記凹部周辺のエッジ部がペン先本体を磨耗させることがないよう除去されている場合には、従来のように、ボール表面に露出したエッジがペン先本体を摩耗させることがなく、一層長期間にわたって良好な書き味が維持される。
【００３９】
本発明のボールペン用ボールが、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には、ペン先本体の摩耗が防止されることによって書き味を維持する作用がさらに顕著であり、効果的である。すなわち、高粘度インクでは、比重が重く粒子の大きい顔料を十分に分散させることができるため、アルミ粉末やチタンホワイト等の硬質物質を分散させたインクも使われるようになってきている。このような硬質の顔料を分散させたインクを用いると、従来のボールでは、結合金属部分の摩耗が激しく、金属間化合物粒子小片の脱落による研磨作用により、ペン先本体を激しく摩耗させる。本発明のボールでは、表面の結合金属部分および金属間化合物粒子の小片があらかじめ除去されているため、上記のような硬質の顔料を分散させたインクが使用されても、金属間化合物粒子小片の研磨作用によるペン先本体の摩耗が大幅に軽減されるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボールペン用ボールを示す要部拡大断面図である。
【図２】研磨仕上げ上がりのボールペン用ボールを示す要部拡大断面図である。
【図３】共ずりされる状態のボールペン用ボールを示す要部拡大断面図である。
【図４】実施例のボール表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図５】上記ボール表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図６】比較例のボール表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図７】上記ボール表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図８】実施例のボールの筆記試験後の表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図９】上記ボール表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図１０】比較例のボールの筆記試験後の表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図１１】上記ボール表面を示す電子顕微鏡写真である。
【図１２】ボールペンのペン先を示す断面図である。
【図１３】上記ペン先の要部拡大断面図である。
【図１４】ペン先本体のＡ−Ａ断面図である。
【図１５】上記ペン先の使用状態を示す断面図である。
【図１６】従来のボールペン用ボールを示す要部拡大断面図である。
【図１７】上記ボールペン用ボールの摩耗状態を示す要部拡大断面図である。
【図１８】ペン先本体が摩耗した状態を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１ボール
２凹部
１７金属間化合物粒子
１８結合金属[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ballpoint ball used for the tip of a ballpoint pen and a method for manufacturing the ballpoint ball.
[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. 13, a ball receiving recess 13 that communicates with the ink flow path 12 is formed at the tip, and the caulking portion is formed in the opening of the ball receiving recess 13 in the state of receiving the ball 11. 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. 14, in order to secure the amount of ink outflow, the five ink grooves 16 are radially formed on the tapered surface 15. Is formed.
[0004]
When writing with the nib, the tilted nib ball 11 is pressed against the paper surface 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). Then, 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 housing recess 13, and flows out from the gap between the wall surface of the ball housing recess 13 and the ball 11 by gravity. (Arrow C shown). Next, along with the rotation of the ball 11, ink is transferred to the paper surface 22 along the surface of the ball 11, and writing is performed.
[0005]
As the ball 11, a super hard alloy is generally used, and the super hard alloy is polished into a spherical shape. As shown in FIG. 16, such a ball 11 has a spherical surface formed of a super hard alloy in which hard intermetallic compound particles 17 such as WC are sintered through a bonding metal 18 such as Co. Is formed by polishing the mirror surface.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional ball 11, since the surface 19 is polished to a mirror surface, the bonded metal 18 portion in the gap between the hard intermetallic compound particles 17 on the surface wears during use, and FIG. As shown in FIG. 2, the small pieces 20 of the hard intermetallic compound particles 17 fall off. The pieces 20 thus dropped off act as an abrasive and cause the nib body 10 to wear. Further, when the soft bonded metal 18 portion between the hard intermetallic compound particles 17 is worn, the edge 21 of the hard intermetallic compound particle 17 which has been polished is exposed. Then, when the ball 11 with the edge 21 exposed on the surface rotates while receiving the writing pressure, the tapered surface 15 of the ball receiving recess 13 of the nib body 10 is worn as shown in FIG. This results in sinking into the nib body 10.
[0007]
As described above, when the tapered surface 15 of the nib body 10 is worn, the ink groove 16 is blocked and the ink hardly flows out. Further, the contact area between the ball 11 and the nib body 10 is increased, the frictional resistance is increased, and the ball 11 is difficult to rotate. In addition, since the ball 11 sinks into the nib body 10, the caulking portion 14 of the nib body 10 hits the paper surface and becomes hazy unless the pen is raised. That is, the angle between the paper surface 22 and the pen that can be written without fading (the writable angle) increases. As described above, when the writable angle increases, the deviation of the ball 11 during writing (the movement distance of the ball 11 in the direction of the arrow B in FIG. 15) decreases, and the gap through which ink flows out (the wall surface of the ball housing recess 13). Between the ball and the ball 11 becomes narrower, and it becomes difficult for the ink to come out. As described above, the conventional ball 11 has a problem in that the nib body 10 is worn early and becomes difficult to write or fades during use, and the writing quality is deteriorated at an early stage.
[0008]
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 ballpoint pen that can reduce wear of the nib body and maintain good writing for a long period of time, and a method for producing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the ballpoint ball of the present invention is a ballpoint ball formed by grinding a sintered body in which hard intermetallic compound particles are sintered via a binding metal into a spherical shape,
By removing the bonded metal part between the intermetallic compound particles exposed on the surface in advance, small pieces of the intermetallic compound exposed on the surface of the removal part during the polishing function fall off during use and act as an abrasive is lest advance it removed Rutotomoni, the removal of the surface is to subject matter that is formed in the recess for holding the ink during use.
In order to achieve the above object, the ball pen ball manufacturing method of the present invention is a ball pen ball manufacturing method comprising a sintered body in which hard intermetallic compound particles are sintered via a binding metal,
After polishing the sintered body into a spherical shape, by removing in advance the bonding metal part between the intermetallic compound particles exposed on the surface, a small piece of the intermetallic compound exposed on the surface of the removal part during the polishing. with falling off to remove it in advance so as not to act as an abrasive during use, and be required to form a recess for holding the ink during use in the removal of the surface.
[0010]
That is, the present invention is obtained by polishing a sintered body obtained by sintering hard intermetallic compound particles through a binding metal into a spherical shape. Then, the bonded metal portion between the intermetallic compound particles exposed on the surface is removed in advance, so that during the polishing, a small piece of the intermetallic compound exposed on the surface of the removed portion falls off during use, and the abrasive. previously it has been removed so as not to act as, and is formed in a recess for the removal of the surface to hold the ink during use. For this reason, small pieces of hard intermetallic compounds existing in the gaps between the hard intermetallic compound particles on the surface are removed in advance, and they do not fall off during use and act as an abrasive. For this reason, wear of the nib body is prevented, and sinking of the ball into the nib body is prevented. Therefore, as in the prior art, it is possible to prevent an increase in frictional resistance due to the ink groove being blocked and the ink being less likely to flow out, and the contact area between the ball and the nib body being increased. In addition, an increase in the writable angle can be suppressed. Thus, unlike the conventional balls, writing quality is hardly deteriorated at an early stage, and good writing quality is maintained over a long period of time. In addition, since the ball rotates while the ink is held in the recess formed on the surface of the ball, the outflow of the ink is promoted and the writing quality is improved.
[0011]
In the ball-point pen ball of the present invention, when the intermetallic compound particles exposed on the surface are removed so that the edge portion around the concave portion does not wear the pen nib body, The exposed edge does not wear the nib body, and good writing quality is maintained for a longer period of time.
[0012]
When the ball-point pen ball of the present invention is used for a ball-point pen for high-viscosity ink, the action of maintaining the writing quality by preventing the wear of the nib body is more remarkable and effective. . That is, high viscosity ink can sufficiently disperse a pigment having a large specific gravity and a large particle size, and therefore, an ink in which a hard substance such as aluminum powder or titanium white is dispersed has been used. When such a hard pigment-dispersed ink is used, in the conventional ball, the bonded metal portion is heavily worn, and the nib body is heavily worn by the polishing action caused by the drop of the intermetallic compound particle pieces. In the ball of the present invention, since the bonded metal portion on the surface and the small pieces of the intermetallic compound particles are removed in advance, even if the ink in which the hard pigment is dispersed as described above is used, The wear of the nib body due to the polishing action is greatly reduced.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0014]
FIG. 1 shows an embodiment of the ballpoint ball of the present invention. The ball 1 is basically the same as that shown in FIG. 16, and the same reference numerals are given to the same parts. That is, a hard intermetallic compound particle 17 such as WC is composed of a sintered body sintered through a bonding metal 18 such as Co, and this sintered body is formed into a spherical shape, and the surface 19 is polished to a mirror finish. Yes. In this ball 1, 18 parts of the soft bonding metal between the intermetallic compound particles 17 exposed on the surface is removed, and the removed part on the surface is formed in the concave part 2 having an irregular pattern. Moreover, the edge part around the said recessed part 2 of the said intermetallic compound particle | grains 17 is removed, and the rounded corner | angular 3 is formed.
[0015]
The material of the hard intermetallic compound particles 17 is not limited to WC, and various materials are used. For example, carbides such as 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 , TiO _2, CaO, TiO, various oxides such as _{_{ZrO 2, TiN, c-BN}} , Si 3 N 4, various nitrides such as _AlN, ZrB _{2, CrB,} various borides such as TiB _{_2,} MoSi _{_2,} TiSi ₂ and various silicides such as CrSi ₂ . These may be used alone or in combination.
[0016]
The intermetallic compound particles 17 preferably have an average particle size of 0.1 μm or more and 10 μm or less. The upper limit is preferably 7 μm or less, more preferably 5 μm or less. If the particle diameter is less than 0.1 μm, the particle size is too small to sufficiently obtain the effects of the present invention, and the cost increases. If the particle diameter exceeds 10 μm, the crystal grains become coarse and the strength decreases.
[0017]
The bonding metal is not limited to Co, and various types can be used. For example, various materials such as Cu, Sn, P, Be, Fe, Ni, Cr, W, Mo, Al, Ti, Zr, and Mn are used. These may be used alone or in combination.
[0018]
That is, as a sintered body used for the ball 1 of the present invention, for example, WC-Co, WC-Co-CrC, WC-TiC-Co, WC-TiC-TaC (NbC) -Co, WC -Various super hard alloys such as -TaC (NbC) -Co, and various cermets such as carbide, oxide, nitride, boride and silicide.
[0019]
The ball of the present invention can be produced, for example, as follows. That is, first, predetermined intermetallic compound particles 17 are sintered under predetermined sintering conditions to form a substantially spherical shape. Next, this sphere is rolled together with diamond powder between two grindstones held at regular intervals, and the diamond powder is gradually refined to polish the surface 19 as shown in FIG. Finish (the state of the conventional product).
[0020]
Next, for example, as shown in FIG. 3, by removing the small pieces 20 of the intermetallic compound particles 17 existing between the intermetallic compound particles 17 on the surface by causing the spheres to be aligned with each other by a barrel, a soft bonded metal is used. Eighteen portions are removed by abrasion, and irregularly-shaped concave portions 2 are formed in the removed portions. Further, by continuing the co-rotation, the edge portion 21 around the concave portion 2 of the intermetallic compound particles 17 exposed on the surface is removed by the collision of the spheres, and the edge portion 21 has a rounded corner 3. (See FIG. 1), the ball 1 of the present invention is formed.
[0021]
The ball 1 is attached to a predetermined nib body and used as a part of the nib of the ballpoint pen (see FIGS. 12, 13, and 15).
[0022]
The ink used for the ballpoint pen is not particularly limited, and various inks such as oil-based inks, water-based inks, and gel inks are used. In particular, the viscosity is 100 mPa · s or more and 20000 mPa · s at a shear rate of 10 sec ⁻¹ or less. High-viscosity inks of s or less are preferably used. The lower limit of the ink viscosity is more preferably 500 mPa · s or more. That is, in the high viscosity ink in the above viscosity range, even a pigment having a large specific gravity and large particles can be sufficiently dispersed, and therefore, it is used for an ink in which a hard substance such as aluminum powder or titanium white is dispersed. When such a hard pigment-dispersed ink is used, in the conventional ball, the wear of the bonded metal portion is intense, the polishing action due to the drop of the intermetallic compound particle pieces is increased, and the nib body is severely worn. In the ball of the present invention, since the small pieces of the intermetallic compound particles on the surface are removed in advance, even if the ink in which the hard pigment is dispersed as described above is used, the polishing effect of the small pieces of the intermetallic compound particles is used. The wear of the nib body is greatly reduced.
[0023]
When writing with the pen tip, when the ball 1 of the tilted pen tip is pressed against the paper surface 22 (see FIG. 15), the ball 1 is tilted upward in the ball receiving recess 13. Deviation in direction. Then, 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 housing recess 13, and flows out from the gap between the wall surface of the ball housing recess 13 and the ball 1 by gravity. . Next, along with the rotation of the ball 1, the ink is transferred to the paper surface 22 along the surface of the ball 1 and writing is performed. At this time, the ink pumping-out action by the irregularly patterned concave portions 2 on the surface of the ball 1 works, and the outflow of ink is promoted.
[0024]
At this time, in the ball 1, the small pieces 20 of the intermetallic compound 17 existing in the gaps between the intermetallic compound particles 17 on the surface are removed in advance and do not fall off during use and act as an abrasive. In addition, the edge portion around the recess 2 of the intermetallic compound particle 17 is removed to form a rounded corner 3. For this reason, even if the ball 1 rotates in the ball receiving recess 13 while receiving the writing pressure, the nib body 10 is prevented from being worn. Further, since the ball 1 rotates in a state where the ink is held in the concave portion 2 formed on the surface of the ball 1, the outflow of ink is promoted and the writing quality is improved.
[0025]
Thus, in the ballpoint ball, the wear of the nib body 10 is prevented, and the ball 1 is prevented from sinking into the nib body 10. Therefore, the ink groove 16 is blocked and it is difficult for the ink to flow out, an increase in frictional resistance between the ball 1 and the nib body 10 and an increase in the writable angle are prevented, and a good writing quality is maintained.
[0026]
In the above embodiment, the mirror polishing of the ball 1 is performed by grinding with a grindstone, and the joint is performed by a barrel. However, the present invention is not limited to this, and polishing with a magnetic fluid, electrolytic polishing, electrolytic grinding, chemical polishing is performed. Various methods are used. Moreover, although the spherical thing was illustrated as the ball | bowl 1, it is not limited to this, It can also apply to a cylindrical thing etc.
[0027]
Next, examples will be described together with comparative examples.
[0028]
Examples and Comparative Examples
A WC-Co-CrC superhard alloy using WC and CrC having an average particle size of 5 μm or less as hard intermetallic compound particles and Co as a bonding metal is spherically polished into a spherical shape having a diameter of 0.8 mm. Furthermore, the ball of the present invention was obtained by carrying out jointing. 4 and 5 show electron micrographs of the surface of the ball 1 of the above example.
[0029]
As a comparative example, a ball was prepared in the same manner as in the example except that no twisting was performed. 6 and 7 show electron micrographs of the surface of the ball of the comparative example. 4 and 6 are secondary electron structure images when the surface of the ball is viewed from directly above, and FIGS. 5 and 7 are uneven electron images when the surface of the ball is viewed from directly above. In addition, the length of the white line shown at the lower center of each photograph is a scale of 1 μm.
[0030]
As can be seen from FIG. 4 and FIG. 5, it can be seen that the Co portion between the WC / CrC particles exposed on the surface is removed to form irregular recesses. Further, it can be seen that the edge portion is removed and rounded corners are formed around the concave portion of the WC / CrC particles.
[0031]
As can be seen from FIGS. 6 and 7, the ball of the comparative example has a flat surface and less irregularities than the example, and the Co portion between the WC / CrC particles exposed on the surface is hardly removed. .
[0032]
Next, the balls of the examples and comparative examples were set on the pen tip shown in FIG. 12, and a continuous writing test was performed under the following conditions using a continuous writing tester defined in JIS S6503.
[Test conditions]
Writing angle: 65 °
Load: 200g
Writing speed: 7cm / sec
Writing distance: 300m
Ink: Gel ink (high viscosity ink: viscosity 4800 mPa · s)
Nib: Stainless steel (SF20T: Shimomura Special Steel Co., Ltd.)
[0033]
The electron micrograph of the surface of the Example after the above-mentioned writing test is shown in FIG. 8 and FIG. 9, and the electron micrograph of the surface of the comparative example is shown in FIG. 10 and FIG. 8 and 10 are secondary electron structure images when the surface of the ball is viewed from directly above, and FIGS. 9 and 11 are uneven electron images when the surface of the ball is viewed from directly above. In addition, the length of the white line shown at the lower center of each photograph is a scale of 1 μm.
[0034]
As can be seen from FIG. 10 and FIG. 11, in the ball of the comparative example, it can be seen from the writing test that the Co portion between the WC / CrC particles is worn and a recess is formed, and the unevenness is larger than the initial state. Further, it can be seen that an angular edge is formed in a portion around the concave portion of the WC / CrC particle exposed on the surface. Further, it can be seen that new scratches and cracks are formed on the surface due to the polishing action of small pieces such as WC that have fallen off. On the other hand, as can be seen from FIG. 8 and FIG. 9, the surface state of the ball of the example is hardly changed from the initial state, and scratches and cracks due to small pieces such as WC are hardly generated. I understand.
[0035]
Further, the sinking of the ball after the writing test (the degree of wear of the nib body) is about 20 μm when the ball of the example is used, and about 50 μm when the ball of the comparative example is used. By using the ball of the example, the wear of the nib body could be greatly suppressed.
[0036]
Next, the ball of the above example was applied to a batting pen using a low-viscosity ink having a viscosity of 50 mPa · s, and a similar writing test was conducted. The same effect as that obtained when a gel ink was used was obtained.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to this onset bright, small pieces of hard intermetallic compounds present in the gaps of a hard intermetallic compound particles of the surface is removed in advance, it does not act as an abrasive to fall off during use . For this reason, wear of the nib body is prevented, and sinking of the ball into the nib body is prevented. Therefore, as in the prior art, it is possible to prevent an increase in frictional resistance due to the ink groove being blocked and the ink being less likely to flow out, and the contact area between the ball and the nib body being increased. In addition, an increase in the writable angle can be suppressed. Thus, unlike the conventional balls, writing quality is hardly deteriorated at an early stage, and good writing quality is maintained over a long period of time. In addition, since the ball rotates while the ink is held in the recess formed on the surface of the ball, the outflow of the ink is promoted and the writing quality is improved.
[0038]
In the ball-point pen ball of the present invention, when the intermetallic compound particles exposed on the surface are removed so that the edge portion around the concave portion does not wear the pen nib body, The exposed edge does not wear the nib body, and good writing quality is maintained for a longer period of time.
[0039]
When the ball-point pen ball of the present invention is used for a ball-point pen for high-viscosity ink, the action of maintaining the writing quality by preventing the wear of the nib body is more remarkable and effective. . That is, high viscosity ink can sufficiently disperse a pigment having a large specific gravity and a large particle size, and therefore, an ink in which a hard substance such as aluminum powder or titanium white is dispersed has been used. When such a hard pigment-dispersed ink is used, in the conventional ball, the bonded metal portion is heavily worn, and the nib body is heavily worn by the polishing action caused by the drop of the intermetallic compound particle pieces. In the ball of the present invention, since the bonded metal portion on the surface and the small pieces of the intermetallic compound particles are removed in advance, even if the ink in which the hard pigment is dispersed as described above is used, The wear of the nib body due to the polishing action is greatly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a ballpoint ball of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a ball-point pen ball having a polished finish.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a ball-point pen ball in a state of being twisted together.
FIG. 4 is an electron micrograph showing a ball surface of an example.
FIG. 5 is an electron micrograph showing the ball surface.
FIG. 6 is an electron micrograph showing a ball surface of a comparative example.
FIG. 7 is an electron micrograph showing the ball surface.
FIG. 8 is an electron micrograph showing the surface of the ball of the example after the writing test.
FIG. 9 is an electron micrograph showing the ball surface.
FIG. 10 is an electron micrograph showing the surface of the comparative ball after the writing test.
FIG. 11 is an electron micrograph showing the surface of the ball.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a pen tip of a ballpoint pen.
FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the nib.
FIG. 14 is a cross-sectional view of the nib body taken along the line AA.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a state where the pen tip is used.
FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a conventional ballpoint pen ball.
FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a worn state of the ball-point pen ball.
FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a state where the nib body is worn.
[Explanation of symbols]
1 Ball 2 Recess 17 Intermetallic Compound Particle 18 Bonded Metal

Claims

A ball-point pen ball obtained by polishing a sintered body in which hard intermetallic compound particles are sintered through a bonding metal into a spherical shape,
By removing the bonded metal part between the intermetallic compound particles exposed on the surface in advance, small pieces of the intermetallic compound exposed on the surface of the removal part during the polishing are dropped during use and act as an abrasive. ballpoint pen ball so as not previously been it removed Rutotomoni, the removal of the surface is characterized in that it is formed in a recess for holding the ink during use.

2. The ballpoint pen ball according to claim 1, wherein an edge portion of the intermetallic compound particle exposed on the surface is removed so that an edge portion around the concave portion does not wear the pen nib body .

The ballpoint ball according to claim 1 or 2, which is used for a ballpoint pen for high viscosity ink.

A method for producing a ball for a ballpoint pen comprising a sintered body in which hard intermetallic compound particles are sintered via a binding metal,
After polishing the sintered body into a spherical shape, by removing in advance the bonding metal part between the intermetallic compound particles exposed on the surface, the small pieces of the intermetallic compound exposed on the surface of the removal part during the polishing A method for producing a ballpoint ball for a ballpoint pen, which is removed in advance so that it does not fall off during use and does not act as an abrasive, and a recess for holding ink during use is formed in the removal portion on the surface.