JP5311652B2 - ボールペンチップ - Google Patents

Description

本発明は、チップ本体に、ボール抱持室の底壁の中央に形成したインキ流通孔と、該インキ流通孔から放射状に延びるインキ流通溝とを有し、前記底壁にボールを挿置し、チップ先端部を内側にかしめることにより、ボールの一部をチップ先端縁より突出させて回転自在に抱持するとともに、前記ボールをコイルスプリングによりチップ先端側に押圧し、前記ボールをチップ先端部の内壁に密接する弁機構を具備してなるボールペンチップに関する。

ボールの後端に、コイルスプリングを配設し、このコイルスプリングの弾発力によって、ボールをチップ先端部の内壁面に密接させ、ボールをチップ先端部の内壁面とのインキ流路を遮断し、筆記時の筆圧によってボールとチップ先端部の内壁とに隙間を形成する弁機構を具備したボールペンチップはよく知られている。

ところで、ボールペンチップのボールは、タングステンカーバイドの超硬材やジルコニアなどのセラミックス材、ステンレス鋼材等を用いており、チップ本体には、ステンレス鋼や銅合金等を用いているため、ボールの回転によって、ボール抱持室の底壁が摩耗してしまう問題があった。

こうしたボール抱持室の底壁の摩耗を抑制するために、特開２００１−８０２６２号公報「ボールペンチップ」では、ボールの表面に硬質の被覆層が形成するもの、特開２００４−３３８１３４号公報「ボールペンチップ及びボールペン」では、ボールの表面及びチップ本体の内壁をダイヤモンド状（ＤＬＣ）膜でコートして、潤滑性を高めたボールペンチップが開示されている。

「特開２００１−８０２６２号公報」 「特開２００４−３３８１３４公報」

特許文献１のように、ボール表面に硬質の被覆層を形成することで、ボール自身の耐摩耗性を向上させることはできるが、ボールと接触するチップ内壁の摩耗を抑制することはできない。

また、特許文献２のように、ボール表面やチップ本体の内壁に、ダイヤモンド状（ＤＬＣ）の被覆層を形成し、潤滑性を高めることで耐摩耗が向上することは事実であるが、ボールの表面及びチップ本体の内壁に設けた被覆層は、０．０１μｍ〜５μｍ程度と非常に薄く形成してあるため、高筆圧下においてはボールとチップ内壁との接触抵抗が高く、ボールの回転によって、ボール表面の被覆層が摩耗し、ボールとの密着性が低い場合には、剥離してしまうこともあった。

また、被覆層の寿命を延ばすために、ボール表面やチップ本体の被覆層を厚くすることが考えられるが、被覆層が摩耗や剥がれるに従って、ボールとチップ本体の先端部との隙間が大きくなり、インキ漏れの原因となるという問題がある。

また、ボールペンチップの製造方法として、切削加工や押圧加工によって、ボール抱持室を形成後、ボールを挿入し、ボールをボール抱持室の底壁に載置した状態で、チップ先端部を内側にかしめることで、ボールを回転自在に抱持しているが、こうした工程は、寸法精度及び製造コストを考慮すると一連して行うことが好ましい。特に、ボールを先端方向からハンマーリングし、チップ本体の底壁にボール座を形成する場合には、ハンマーリングを行ったボールをそのまま用いることが最も好ましい。そのため、被覆層は、製造上、ボールにのみ設けることが最も好ましい。

本発明は上記問題を鑑み、耐摩耗性が非常に良好であり、長期間にわたって良好な筆感が維持されるボールペンチップを提供するものである。

前記目的を達成するために本発明では、チップ本体に、ボール抱持室の底壁の中央に形成したインキ流通孔と、該インキ流通孔から放射状に延びるインキ流通溝とを有し、前記底壁にボールを挿置し、チップ先端部を内側にかしめることにより、ボールの一部をチップ先端縁より突出させて回転自在に抱持するとともに、前記ボールをコイルスプリングによりチップ先端側に押圧し、前記ボールをチップ先端部の内壁に密接する弁機構を具備してなるボールペンチップにおいて、前記ボールの表面に、潤滑被覆層を形成するとともに、前記ボールとコイルスプリング間に、移着潤滑層を介在することを特徴とする。

また、前記移着潤滑層が、前記潤滑被覆層よりも厚いことを特徴とする。

さらにまた、前記移着潤滑層が、前記コイスプリングに設けてあることを特徴とする。

本発明は、耐摩耗性が非常に良好であり、長期間にわたって良好な筆感が維持されるボールペンチップを提供することができた。

実施例１におけるボールペンチップの一部省略した要部縦断面図である。 実施例１のボールペンチップを装着したボールペンを示す縦断面図である。 実施例２におけるボールペンチップの一部省略した要部縦断面図である。

本発明おける第一の特徴は、ボールに潤滑被覆層を設け、ボールとチップ内壁との接触抵抗を軽減して、ボール座の耐摩耗性及び筆感を向上することである。

潤滑被覆層には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、二硫化タングステン（ＷＳ_２）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）やグラファイト、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）等の含フッ素高分子、シリコーン樹脂等、従来から知られている固体潤滑剤を適宜用いることができ、耐摩耗性及び潤滑性を考慮してダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を用いることが最も好ましい。

ボールに潤滑被覆層を被覆する方法は、特に制限されず、真空蒸着、イオン蒸着、物理的蒸着、化学的蒸着、真空アーク蒸着などが挙げられる。潤滑被覆層の厚さは、用いる潤滑材によって適宜設定することができるが、０．０１μｍ〜３μｍが好ましく、０．１μｍ〜２μｍとすることが最も好ましい。

また、被覆層表面の凹凸は、算術平均粗さ（Ｒａ）で、０．００５μｍ〜０．３μｍとすることが好ましい。これは、ボールとチップ内壁との接触抵抗を軽減するには、被覆層の表面をできるだけ平滑にすることが好ましいが、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．００５μｍ未満にすると、ボールからボールペン用インキがスムーズに供給されずに筆跡に影響する恐れがあり、０．３μｍを超えると、ボールとチップ内壁との接触抵抗が大きく摩耗を抑制し難いためである。

本発明に用いるボール材としては、タングステンカーバイドの超硬材やジルコニアなどのセラミックス材、ステンレス鋼材等、特に限定されるものではないが、ボール材と潤滑被覆層の最も好ましい組み合わせは、タングステンカーバイドのボール材とダイヤモンドライクカーボンの潤滑被覆層である。また、チップ本体もステンレス鋼や銅合金、アルミニウム等、特に限定されるものではなく、耐摩耗性及び耐食性を考慮してステンレス鋼が最も好ましい。

ボールの表面に潤滑被覆層を設けることで、筆感の向上及びボール座の摩耗の抑制を得ることはできるが、５００ｇｆ以上の高筆圧での筆記や長距離の筆記を行うと、潤滑被覆層が摩耗や剥離してしまうため、長期間にわたって良好な筆感、ボール座の摩耗の抑制を維持することは困難である。

そこで、本発明おける第二の特徴は、ボールとコイルスプリング間に移着潤滑層を介在させ、ボール表面の潤滑被覆層が摩耗や剥離しても、移着潤滑部から転移する固体潤滑剤で潤滑を持続するものである。

移着潤滑層には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、二硫化タングステン（ＷＳ_２）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）やグラファイト、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）等の含フッ素高分子、シリコーン樹脂等、従来から知られている固体潤滑剤を適宜用いることができる。移着被覆層の厚さは、潤滑被覆層よりも厚くすることが好ましく、０．５μｍ〜１０μｍ、３μｍ〜８μｍとすることが最も好ましい。

尚、含フッ素高分子として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いることが最も好ましい。これは、含フッ素高分子としては、例えば、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パ−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリフルオロビニール（ＰＶＦ）などが挙げられるが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、完全な自己潤滑性皮膜であり、その表面での摩擦時にはＰＴＦＥ粒子の薄膜が塗りつけられることにより、摩擦面どうしの接着が防げられるとともに、撥水性及び撥油性が極めて高いためである。また、浸漬めっき等と違ってフッ素樹脂含有ニッケルメッキは、その表面が摩滅すると新しいＰＴＦＥ粒子か現れ、絶えず低い摩擦係数が維持される効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明するが、本発明のボールペンチップは実施例に限定されるものではない。尚、図面中、同じ部材、同じ部品については同じ番号を付してある。

図１に示すボールペンチップ１は、先ず、フェライト系ステンレス鋼線材を加工して、チップ本体２内にボール抱持室３を形成し、このボール抱持室３の底壁５の中央に、インキ流通孔４と該インキ流通孔４に連通する放射状に延びた放射状溝６を形成する。その後、底壁５にタングステンカーバイド系の超硬材からなるボール９を載置し、ハンマーリング加工によってボール９と略同形のボール座７を設け、チップ先端部８を内側にかしめることにより、ボール９の一部がチップ先端部８より突出するように回転自在に抱持している。

ボール９の後方には、タングステンカーバイド系の超硬材からなる小径ボール１０を回転自在に配設し、該小径ボール１０の後方には、小径ボール１０をチップ先端部８側に押圧する、先端に棒軸部を有するコイルスプリング１１を配設してある。

ボール９は、非使用時には、小径ボール１０を介して、コイルスプリング１１の押圧力によってチップ先端部８の内壁面に密接しているとともに、筆記時の筆圧によってボール９とチップ先端部８の内壁とに隙間を形成して、インキを紙面等に流出する弁機構となっている。

ボール９の表面には、予めダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を被覆して、平均厚さＭが０．５μｍの潤滑被覆層１２を設けてある。また、小径ボール１０の表面にも、予めダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を被覆して、平均厚さＮが１μｍの被覆層を設けてあり、小径ボール１０の被覆層が、ボール９とコイルスプリング１１間の移着潤滑層１３となる。

図２は、インキ収容筒１５の先端に、本発明のボールペンチップ１を装着し、インキ収容筒１５の内部に、３８４ｓｅｃ^−１の粘度（２０℃）が、４０ｍＰａ・ｓ、３．８４ｓｅｃ^−１の粘度（２０℃）が、１５００ｍＰａ・ｓである、水性の剪断減粘性を付与したボールペン用インキ１７と、ボールペン用インキに追従するインキ追従体１８を充填し、後端部に尾栓１６を装着したボールペン１４である。

このボールペン１４を用いて筆記すると、ボール９は、ボール座７で受けて回転する。高筆圧下や長距離の筆記を行うと、ボール９の回転によって、ボール９表面の潤滑被覆層１２が摩耗及び剥離する。摩耗や剥離した潤滑被覆層１２の一部は、ボール座７やチップ本体２の内壁に移着する。

この時、コイルスプリング１１によりチップ先端部８側に押圧して配設した小径ボール１０にも筆圧が加わり、小径ボール１０の表面に設けた移着潤滑層１３が、ボール９に移着するため、長期間にわたって、ボール９とボール座７との抵抗が軽減されるため、良好な筆感及び耐摩耗性が維持される。

図３に示すボールペンチップ２１は、ボール２９の後方に、ボール２９をチップ先端部２７側に押圧する、先端に棒軸部を有するコイルスプリング３１を配設した以外は、実施例１と同様にしてボールペンチップ２１を得ている。

ボール２９の表面には、予めダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を被覆して、平均厚さｍが０．５μｍの潤滑被覆層３２を設けてある。また、コイルスプリング３１の棒軸部の表面には、予めフッ素樹脂含有ニッケルメッキにて平均厚さｎが１μｍの被覆層を設けてあり、コイルスプリング３１の棒軸部先端の被覆層が、移着潤滑層３３となる。

実施例１と同様に、コイルスプリング３１の表面に設けた移着潤滑層３３が、ボール２９に移着するため、長期間にわたって、ボール２９とボール座２７との抵抗が軽減されるため、良好な筆感及び耐摩耗性が維持される。

また、コイルスプリング３１に移着潤滑層３３を設けることで、コイルスプリング３１の棒軸部先端の摩耗を抑制する効果も奏し、部品点数の低減等、製造コストを抑えることができる。

本発明のボールペンチップは、水性、油性、剪断減粘性を付与したインキ等、インキの種類に限定されることなく、ボールペンチップとして広く利用できるものである。

１、２１ ボールペンチップ
２、２２ チップ本体
３、２３ ボール抱持室
４、２４ インキ流通孔
５、２５ 底壁
６、２６ インキ流通溝
７、２７ ボール座
８、２８ チップ先端部
９、２９ ボール
１０ 小径ボール
１１、３１ コイルスプリング
１２、３２ 潤滑被覆層
１３、３３ 移着潤滑層
１４ ボールペン
１５ インキ収容筒
１６ 尾栓
１７ ボールペン用インキ
１８ インキ追従体
Ｍ、ｍ 潤滑被覆層の厚さ
Ｎ、ｎ 移着潤滑層の厚さ

Claims (3)

1. チップ本体に、ボール抱持室の底壁の中央に形成したインキ流通孔と、該インキ流通孔から放射状に延びるインキ流通溝とを有し、前記底壁にボールを挿置し、チップ先端部を内側にかしめることにより、ボールの一部をチップ先端縁より突出させて回転自在に抱持するとともに、前記ボールをコイルスプリングによりチップ先端側に押圧し、前記ボールをチップ先端部の内壁に密接する弁機構を具備してなるボールペンチップにおいて、前記ボールの表面に、潤滑被覆層を形成するとともに、前記ボールとコイルスプリング間に、移着潤滑層を介在することを特徴とするボールペンチップ。
2. 前記移着潤滑層が、前記潤滑被覆層よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の出没式ボールペン。
3. 前記移着潤滑層が、前記コイスプリングに設けてあることを特徴とする請求項１または２に記載のボールペンチップ。

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