JP4568056B2 - パイプ式ボールペンチップの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パイプ式ボールペンチップの製造方法に関する。詳細には、金属製細管を塑性加工することによって得られるパイプ式ボールペンチップの製造方法に関する。

従来、パイプ式ボールペンチップの製造方法において、特許文献１には、金属製細管内にセンターピンを挿入し、該細管の外周面に回転ローラーを圧接させることによる塑性変形によって、該細管の先端に先細状のエッジ部を形成するエッジ部形成工程と、細管の先端近傍に内方への押圧変形によってボール受け座を形成するボール受け座形成工程と、前記ボール受け座の前側にボールを挿入した後、前記エッジ部の先端を内方へ折り曲げてボールを回転可能に抱持させるカシメ工程とからなるパイプ式ボールペンチップの製造方法が開示されている。

前記特許文献１の製造方法によって得られるパイプ式ボールペンチップは、カシメ部とボール受け座との間に回転可能に収容されたボールの径方向のガタツキが大きく、筆記時、滑らかなボールの回転が得られないおそれがある。

さらに、前記特許文献１の製造方法において、パイプ内周面には微細な凹凸が生じやすい。もし、カシメ工程後のカシメ部とボール受け座との間の細管内面に微細な凹凸が存在していると、筆記時の滑らかなボールの回転が得られないおそれがある。また、もし、エッジ部形成工程後のエッジ部内周面に前記微細な凹凸が存在していると、カシメ部（エッジ部先端を内方へ折り曲げた部分）の内周面とボールとのシール性（密着性）が低下し、ペン先下向き状態においてカシメ部とボールとの間からインキが外部に漏出するおそれがある。特に、低粘度インキの場合、前記インキ漏出が発生しやすい。

また、特許文献２には、ホルダーの一方側の端部近辺に、ボールを収納可能なボールハウスを形成する切削工程と、円柱状に形成され、かつ、外周面には鏡面仕上げが施されているピンをボールハウスに挿入した状態で、ホルダーのボールハウス側の開放端部にカシメ加工を施すことにより、ボールハウスの先端付近の内周面に鏡面を転写する第１カシメ工程と、この第１カシメ工程の後、ボールハウスの内部にボールを収納し、その後に、ホルダーのボールハウス側の開放端部に、ボールの直径よりも内径が小さいカシメ部を設ける第２カシメ工程とを含むボールペンチップの製造方法が開示されている。

ところが、前記特許文献２の製造方法は、通常のカシメ部を設けるカシメ工程（第２カシメ工程）を行う以前に、ボールハウスの先端付近の内周面に鏡面を転写する工程（第１カシメ工程）が必要であり、その上、ボールハウスを形成する切削工程も必要である。そのため、製造工程が増加し、製造コストが上昇するおそれがある。
特開平９−１２３６６３号公報 特開２００２−３２１４８４号公報

本発明は前記従来の問題点を解決するものであって、製造工程を増加させずに、筆記時のボールの回転が円滑となるとともに、カシメ部内周面とボールとのシール性が向上するパイプ式ボールペンチップの製造方法を提供しようとするものである。

本発明は、以下の（請求項１）乃至（請求項２）を要件とする。

（請求項１）
金属製細管内にセンターピンを挿入し、前記細管の外周面に回転ローラーを圧接させる塑性加工によって、前記細管の先端に先細状のエッジ部を形成するエッジ部形成工程と、前記細管の先端近傍に内方への押圧変形によってボール受け座を形成するボール受け座形成工程と、前記ボール受け座の前側にボールを挿入した後、前記エッジ部の先端を内方へ円周状に折り曲げてボールを回転可能に抱持させるカシメ工程とからなるパイプ式ボールペンチップの製造方法であって、前記エッジ部形成工程において、細管内径より小さい外径を有するセンターピンを細管内に挿入することにより、細管の先端に先細状のエッジ部を形成すると同時に、エッジ部の先端の内面に、細管内面の他の部分の内径より小さい内径を有し且つ細管内面の他の部分の表面粗さより小さい表面粗さを有する縮径部を形成すること特徴とするパイプ式ボールペンチップの製造方法。

（請求項２）
前記カシメ工程において、エッジ部先端の、縮径部の幅よりも短い幅の部分を、内方に円周状に折り曲げてカシメ部を形成してなる請求項１記載のパイプ式ボールペンチップの製造方法。

請求項１によれば、カシメ部内周面とボールとのシール性が向上するパイプ式ボールペンチップが得られるとともに、製造工程を増加させないため、製造コストの上昇を抑えることができる。

請求項２によれば、筆記時のボールのガタツキを抑え、ボールの回転が円滑となるパイプ式ボールペンチップを得る。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明の実施の形態のパイプ式ボールペンチップ１の製造方法は、金属製細管３内にセンターピン４を挿入し、前記細管３の外周面に回転ローラー５を圧接させる塑性加工によって、前記細管３の先端に先細状エッジ部３１を形成するエッジ部形成工程と、前記細管３の先端近傍(即ち前記エッジ部３１後方)に内方への押圧変形によってボール受け座１１を形成するボール受け座形成工程と、前記ボール受け座１１の前側にボール２を挿入した後、前記エッジ部３１の先端を内方へ円周状に折り曲げてボール２を回転可能に抱持させるカシメ工程とからなるパイプ式ボールペンチップ１の製造方法であって、前記エッジ部形成工程において、細管３内径より小さい外径を有するセンターピン４を細管３内に挿入することにより、細管３の先端に先細状のエッジ部３１を形成すると同時に、エッジ部３１の先端の内面に、細管３内面の他の部分の内径より小さい内径を有し且つ細管３内面の他の部分の表面粗さより小さい表面粗さを有する縮径部３３を形成すること（請求項１）を要件とする。

前記パイプ式ボールペンチップ１の製造方法（請求項１）は、エッジ部形成工程において、細管３先端の外周面に先細状（即ち前方に向かい次第に細くなる外径を有する）エッジ部３１が形成されると同時に、エッジ部３１の先端の内面に、細管３内面の他の部分の内径より小さい内径を有し且つ細管３内面の他の部分の表面粗さより小さい表面粗さを有する縮径部３３が形成される。カシメ工程後、前記縮径部３３を備えたエッジ部３１の先端内面には、ボール２との十分なシール性が得られるカシメ部１２が形成される。

それにより、前記製造方法（請求項１）により得られるパイプ式ボールペンチップ１は、カシメ部１２の内周面と、ボール２とのシール性が向上し、ペン先下向き状態において、カシメ部１２とボール２との間からインキが外部に漏出することを抑止できる。また、前記製造方法（請求項１）は、エッジ部形成工程中において、縮径部３３を形成するため、製造工程を増加させず、その結果、製造コストの上昇を抑えることができる。

前記パイプ式ボールペンチップ１の製造方法（請求項１）において、前記カシメ工程において、エッジ部３１先端の、縮径部３３の幅Ｍよりも短い幅の部分を、内方に円周状に折り曲げてカシメ部１２を形成してなること（請求項２）が好ましい。

前記製造方法（請求項２）により、縮径部３３の前部にカシメ部１２が形成され、カシメ部１２が形成されない縮径部３３の後部に、細管３内面の他の部分より表面粗さの小さい小径部１３を形成できる。それにより、筆記時、ボール２のガタツキが防止され、円滑なボール２の回転が得られるパイプ式ボールペンチップ１を得る。

本発明のパイプ式ボールペンチップ１の製造方法の一実施例を図面に従って順に説明する（図１乃至図６参照）。本実施例のパイプ式ボールペンチップ１の製造方法は、エッジ部形成工程（第１工程）と、ボール受け座形成工程（第２工程）と、カシメ工程（第３工程）の３工程からなる。

〔エッジ部形成工程〕
エッジ部形成工程を説明する。（図１、図２参照）
金属製細管３は、ステンレス鋼（具体的には、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３２１等のオーステナイト系ステンレス鋼）のストレート状円筒体が採用される。センターピン４は、金属製（具体的には、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼）の円柱状棒状体が採用される。前記センターピン４の外周面は予め平滑化されている。

前記細管３内に前記センターピン４を挿入する。前記センターピン４の外径は、前記細管３の内径より僅かに小さく且つボール外径より僅かに大きく設定されている。本実施例では、細管３の外径は０．５ｍｍ、細管３の内径は０．３２ｍｍ、ボール２の外径は０．３ｍｍ、センターピン４の外径は０．３１ｍｍに設定されている。

そして、前記細管３内に前記センターピン４を挿入した状態で、前記細管３外周面中央に、テーパ部を有する二つの回転ローラー５を圧接させる。前記回転ローラー５は回転方向及び回転速度を同じに設定され、前記二つの回転ローラー５の間で細管３を転動させ、塑性変形によって細管３を中央で二等分に切断する（図１参照）。その後、細管３内からセンターピン４を抜き取る。

前記回転ローラー５のテーパ部によって、それぞれの細管３の端部には、角度αのテーパ部３２を備えた円錐面状の先細状エッジ部３１が形成される（図２参照）。前記角度αは、３０度〜９０度の範囲（好ましくは４０度〜８０度の範囲）に設定され、それにより、適正形状のエッジ部３１が形成できると同時に、エッジ部３１の適正な加工硬化が得られる。なぜなら、前記角度αが３０度より小さい場合、適正な加工硬化が得られないおそれがあり、前記角度αが９０度より大きい場合、カシメ部１２を形成するためのエッジ部３１の適正形状が得られないおそれがあるからである。

本実施例では、細管３の中央を二等分に切断することによって、一本の細管３から外周面にテーパ部３２が形成され且つ内周面に縮径部３３が形成された先細状のエッジ部３１を備えた細管３を、２本同時に製造することができる。尚、これ以外にも、本発明では、細管３の先端にセンターピン４を挿入した状態で、該細管３の一端に、回転ローラー５のテーパ部を圧接させる塑性変形によって、外周面にテーパ部３２が形成されると同時に内周面に縮径部３３が形成された先細状のエッジ部３１を形成することも可能である。

前記エッジ部形成工程において、前記細管３先端の外周面にエッジ部３１が形成されると同時に、前記エッジ部３１の先端内周面には、平滑化されたセンターピン４の外周面が圧接されることにより、細管３内面の他の部分より小さい内径を有し且つ平滑な内周面を備えた縮径部３３が形成される。前記縮径部３３の表面粗さは、細管３内面の他の部分の表面粗さより小さく設定される。

前記縮径部３３は、エッジ部３１の先端内周面の、エッジ部３１の先端（テーパ部３２の先端）からエッジ部３１のテーパ部３２の後端よりよりも前方位置までの範囲に形成され、エッジ部３１（テーパ部３２）より後方の細管３内周面までは形成されない。即ち、前記縮径部３３の幅Ｍは、先細状のエッジ部３１の外周面のテーパ部３２の軸方向の長さＬより短く設定される（即ち、Ｌ＞Ｍに設定される）。それにより、ボール２とのシール性が要求されるエッジ部３１先端内周面（即ちカシメ工程後のカシメ部１２内周面）に、平滑面が効率的且つ確実に形成される。前記縮径部３３よりも後方の細管３内周面には、微細な凹凸３４が存在している。前記縮径部３３の内径は、センターピン４の外径と同じ０．３１ｍｍとなる。

本実施例では、センターピン４外周面の表面粗さ（Ｒａ）は、エッジ部形成工程の直前において、０．２６μｍ以上（詳細には０．２６μｍ〜０．６μｍ）であった。細管３内周面の表面粗さ（Ｒａ）は、エッジ部形成工程の直前において、０．５μｍ以上（詳細には、０．５μｍ〜２μｍ）であった。前記縮径部３３の表面粗さ（Ｒａ）は、エッジ部形成工程の直後において、０．２５μｍ以下（詳細には０．０５μｍ〜０．２５μｍ）であった。前記縮径部３３より後方の微細な凹凸３４が存在する細管３内周面の表面粗さ（Ｒａ）は、エッジ部形成工程の直後において、エッジ部形成工程の直前の細管３内周面の表面粗さ（Ｒａ）と同じ、０．５μｍ以上（詳細には、０．５μｍ〜２μｍ）であった。

即ち、エッジ部形成工程の直後の縮径部３３の表面粗さは、エッジ部形成工程の直前の細管３内周面の表面粗さより小さい値となっている。また、センターピン４の外周面の表面粗さは、エッジ部３１の先端内周面に形成した縮径部３３の表面粗さより大きい値に設定されている。尚、前記表面粗さの測定は、三鷹光器株式会社製の非接触３次元測定装置（ＮＨ−３）を使用した。

また、本実施例のセンターピン４のビッカース硬度（Ｈｖ）は４００〜５００であり、エッジ部形成工程の直前の細管３内周面のビッカース硬度（Ｈｖ）は２００〜２４０である。即ち、センターピン４の硬度は、エッジ部形成工程の直前の細管３内周面の硬度よりも高く設定されている。

また、本実施例のエッジ部３１の外面のビッカース硬度（Ｈｖ）は、３００〜５００（好ましくは３５０〜４５０）に設定され、本実施例のボール受け座１１後方の細管３外面のビッカース硬度（Ｈｖ）は、２００〜２４０に設定される。即ち、エッジ部３１の外面の硬度が、ボール受け座１１の後方の細管３外面の硬度より高く設定されている。それにより、エッジ部３１（即ちカシメ部１２）の耐久性が向上し、ボール脱落の発生を抑えることができる。

本実施例では、前記センターピン４の外周面の表面粗さが、エッジ部３１の先端内周面に形成した縮径部３３の表面粗さより大きく設定され、且つ、センターピン４の硬度が、エッジ部形成工程の直前の細管３の硬度よりも高く設定されている。それにより、センターピン４の外周面を高い精度で平滑化することが不要となり、センターピン４を安価に得ることができ、しかも、センターピン４の外周面の圧接により、細管３の内周面の微細な凹凸３４の凸部が潰され、細管３先端の内周面に容易に縮径部３３を形成できる。

〔ボール受け座形成工程〕
ボール受け座形成工程を説明する。（図３、図４参照）
前記エッジ部形成工程で得られた細管３のエッジ部３１側の内部に、尖頭状のガイドピン６を挿入し、前記細管３のエッジ部３１後方の側壁を、３本の尖頭状のポンチ７によって径方向内方に前記押圧塑性変形させ、ボール受け座１１となる３個の内方突起を周方向に等間隔に形成する。本実施例では、前記ボール受け座形成工程は、エッジ部形成工程の後に行われているが、これ以外にも、エッジ部形成工程の前に行うことも可能である。

また、前記エッジ部３１のテーパ部３２の軸方向の長さＬは、図３に示すエッジ部３１の先端からボール受け座１１までの軸方向の長さＮよりも短く設定される（即ち、Ｌ＜Ｎに設定される）。それにより、エッジ部３１のテーパ部３２よりも後方のストレート状の細管３側壁に、ポンチ加工を施すことができ、適正にボール受け座を形成することができる。

〔カシメ工程〕
カシメ工程を説明する。（図５、図６参照）
前記ボール受け座形成工程で得られた細管３のボール受け座１１の前側に、ボール２（外径０．３ｍｍ）を挿入し、その後、先細状のエッジ部３１外周面にカシメダイス８の円錐面状内面８１を圧接させ、先細状のエッジ部３１先端をテーパ状に内方へ円周状に折り曲げ、カシメ部１２を形成する。それにより、前記カシメ部１２と前記ボール受け座１１との間でボール２が回転可能に抱持されたパイプ式ボールペンチップ１を得る。本実施例では、前記カシメダイス８の円錐面状内面８１の角度β（即ちカシメ部１２外面の角度β）は、８５度〜１２０度の範囲に設定されている。

前記カシメ部１２と前記ボール受け座１１との間の細管３内面には、カシメ部１２より後方に連設される小径部１３と、該小径部１３より後方に連設される大径部１４とが形成される。

前記小径部１３は、前記カシメ部１２後方の縮径部３３により構成される。そのため、前記小径部１３の表面粗さ（Ｒａ）は、縮径部３３と同じであり、他の細管３内面の表面粗さより小さく設定される。本実施例では、前記カシメ部１２内面の表面粗さ（Ｒａ）及び小径部１３の表面粗さ（Ｒａ）は、０．２５μｍ以下（詳細には０．０５μｍ〜０．２５μｍ）である。また、小径部１３の内径も、縮径部３３と同じであり、本実施例では、０．３１ｍｍに設定されている。

また、前記大径部１４の表面粗さ（Ｒａ）は、０．２６μｍ以上（詳細には０．２６μｍ〜０．６μｍ）に設定される。前記大径部１４の内径は、０．３２ｍｍに設定されている。

〔適用例〕
図７に本発明の製造方法で得られたパイプ式ボールペンチップ１を適用したボールペン９の例を示す。本適用例のボールペン９は、先端部にボール２を回転可能に抱持した前記パイプ式ボールペンチップ１と、該パイプ式ボールペンチップ１の後部が前部に圧入固着されたホルダー９１と、該ホルダー９１の後部が先端開口部に圧入固着されたインキ収容筒９２と、該インキ収容筒９２内に収容されるインキ９２ａ及び追従体９２ｂと、前記パイプ式ボールペンチップ１の内部及びホルダー９１の内部に収容配置される弾発部材９３（具体的には圧縮コイルスプリング）と、前記インキ収容筒９２の後端開口部に圧入固着される、通気孔９４ａを備えた尾栓９４とからなる。

前記インキ収容筒９２の内部には、インキ９２ａと、該インキ９２ａの後端に配置され、該インキ９２ａの消費に伴って前進する高粘度流体からなる追従体９２ｂとが充填される。前記インキ９２ａは、例えば、低粘度の水性または油性インキ、または剪断減粘性を有する水性または油性ゲルインキ等が挙げられる。前記追従体９２ｂは、例えば、高粘度流体のみからなる構成、または高粘度流体中に固形物を収容させた構成が挙げられる。

前記弾発部材９３は、前部のロッド部９３ａと後部のコイル部９３ｂとが一体に連設されてなる。前記コイル部９３ｂの後端部には、外径が前方のコイル部９３ｂより大きく設定された密着巻部よりなる膨出部９３ｃが形成される。前記膨出部９３ｃがホルダー９１内周面の係止突起９１ａを後方より乗り越えて、前記係止突起９１ａに係止される。それにより、弾発部材９３が圧縮状態で保持される。

前記ロッド部９３ａの先端は、ボール２後面に当接され、ボール２を前方に押圧し、それにより、ボール２がパイプ式ボールペンチップ１の環状平滑面よりなるカシメ部１２内周面に密接され、ペン先（即ちボール２とカシメ部１２内周面との間）がシールされる。前記カシメ部１２内周面にボール２が密接されることにより、ペン先下向き状態で保管したとしても、ペン先からのインキ漏出が防止され、また、ペン先上向き状態で保管したとしても、ペン先からの空気混入が防止される。尚、本発明で得られるパイプ式ボールペンチップ１は、前記適用例の他、ボール２を前方へ付勢する弾発部材９３を備えないタイプのボールペンに適用することも可能であり、この場合も、ペン先下向き状態でのペン先からのインキの漏出が防止される。

前記適用例のボールペン９を筆記したところ、ボール２のガタツキがなく、ボール２の滑らかな回転による円滑な筆記感が得られ、しかも、ホール脱落もなく、長期にわたり筆記使用できた。

本発明の実施例のエッジ部形成工程の説明図である。 図１のエッジ部形成工程で得られた細管の要部拡大縦断面図である。 前記実施例のボール受け座形成工程の拡大説明図である。 図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 前記実施例のカシメ工程の拡大説明図である。 前記実施例の製造方法で得られるパイプ式ボールペンチップの要部拡大縦断面図である。 本発明で得られるパイプ式ボールペンチップを適用したボールペンの例を示す縦断面図である。

１ パイプ式ボールペンチップ
１１ ボール受け座
１２ カシメ部
１３ 小径部
１４ 大径部
２ ボール
３ 細管
３１ エッジ部
３２ テーパ部
３３ 縮径部
３４ 微細な凹凸
４ センターピン
５ 回転ローラー
６ ガイドピン
７ ポンチ
８ カシメダイス
８１ 円錐面状内面
９ ボールペン
９１ ホルダー
９１ａ 係止突起
９２ インキ収容筒
９２ａ インキ
９２ｂ 追従体
９３ 弾発部材
９３ａ ロッド部
９３ｂ コイル部
９３ｃ 膨出部
９４ 尾栓
９４ａ 通気孔
α エッジ部のテーパ部の角度
β カシメ部外面の角度
Ｌ エッジ部のテーパ部の軸方向の長さ
Ｍ 縮径部の幅

Claims (2)

1. 金属製細管内にセンターピンを挿入し、前記細管の外周面に回転ローラーを圧接させる塑性加工によって、前記細管の先端に先細状のエッジ部を形成するエッジ部形成工程と、前記細管の先端近傍に内方への押圧変形によってボール受け座を形成するボール受け座形成工程と、前記ボール受け座の前側にボールを挿入した後、前記エッジ部の先端を内方へ円周状に折り曲げてボールを回転可能に抱持させるカシメ工程とからなるパイプ式ボールペンチップの製造方法であって、前記エッジ部形成工程において、細管内径より小さい外径を有するセンターピンを細管内に挿入することにより、細管の先端に先細状のエッジ部を形成すると同時に、エッジ部の先端の内面に、細管内面の他の部分の内径より小さい内径を有し且つ細管内面の他の部分の表面粗さより小さい表面粗さを有する縮径部を形成すること特徴とするパイプ式ボールペンチップの製造方法。
2. 前記カシメ工程において、エッジ部先端の、縮径部の幅よりも短い幅の部分を、内方に円周状に折り曲げてカシメ部を形成してなる請求項１記載のパイプ式ボールペンチップの製造方法。

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