JP5807019B2 - ボールペンチップ及びそれを用いたボールペン - Google Patents

Description

本発明は、ボールを抱持するためのボール抱持室と、当該ボール抱持室の底壁の中央に形成されたインキ流通孔と、当該インキ流通孔から放射状に延びる複数本のインキ流通溝と、を有するチップ本体のチップ先端部を内側にかしめることにより、ボール抱持室内に抱持されるボールの一部をチップ先端縁より突出させると共に当該ボールを回転自在に抱持するボールペンチップに関する。

従来より、ボールを抱持するためのボール抱持室と、当該ボール抱持室の底壁の中央に形成されたインキ流通孔と、当該インキ流通孔から放射状に延びる複数本のインキ流通溝と、を有するチップ本体のチップ先端部を内側にかしめることにより、ボール抱持室内に抱持されるボールの一部をチップ先端縁より突出させると共に当該ボールを回転自在に抱持するボールペンチップは知られている。

また、特開２０００−７１６７２号公報による「ボールペンチップ」のように、ボール抱持室の底壁に、ボールと同形のボール座を設け、該ボール座にボールを載置するボールペンチップも、数多く提案されている。

また、特開２００１−３９０７７号公報には、ボール座を形成するためのボールをチップ先端側から押圧するハンマーリング加工によって、チップ金属素材の持つスプリングバック性によりボール座の内側部が持ち上がり、ボール座の外側部がボールと非接触となる座ぐり孔部を形成できることが開示されている。

発明の要旨

特開２０００−７１６７２号公報によるボールペンチップの製法では、単にボール座を形成しただけであるため、ボール座の磨耗が抑制されない。

一方、特開２００１−３９０７７号公報によるボールペンチップの製法では、座ぐり孔部を形成する新たな加工が必要となり、製造コストが高騰するとともに、ボール座までのインキ流通を良好にするものであって、ボール座のインキの流れを調整するものではなく、ボール座の磨耗を抑制することは難しい。
本件発明者による回転するボールとボール座との関係についての分析によれば、ボールとボール座との間にボールペン用インキが入り込むことで形成される流体潤滑、ボールとボール座の当接面とが直接に接触する境界潤滑、流体潤滑と境界潤滑とが混じり合った混合潤滑、のそれぞれの状態がある。

ここで、ボールペンに用いられるインキは、水性ボールペン用インキ、剪断減粘性が付与された水性又は油性のボールペン用インキ、油性ボールペン用インキ、に大別できる。近年、剪断減粘性が付与された水性又は油性のボールペン用インキ、及び、油性ボールペン用インキは、筆感向上等を日的として、粘度を低くすることが望まれている。その場合、境界潤滑の状態となる傾向が強く、結果的にボール及びボール座が磨耗し易くなっている。

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、筆感が良好で、ボール及びボール座の磨耗が抑制されたボールペンチップを簡単な構造で提供することにある。

本発明は、ボールを抱持するためのボール抱持室と、当該ボール抱持室の底壁の中央に形成されたインキ流通孔と、当該インキ流通孔から放射状に延びる複数本のインキ流通溝と、を有するチップ本体のチップ先端部を内側にかしめることにより、ボール抱持室内に抱持されるボールの一部をチップ先端縁より突出させると共に当該ボールを回転自在に抱持するボールペンチップにおいて、前記ボール抱持室の底壁には、前記ボールが内接する前記ボールの曲率とは異なる曲率の曲面状の当接面が設けられており、前記ボールは当該当接面の一部である当接部に対して当接するようになっており、前記ボールと前記ボールが内接する前記当接面との間に、インキ流通孔側から前記当接部までインキ流通孔側から徐々に小さくなる第１の隙間が形成されていると共に、インキ流通溝の先端側から前記当接部までインキ流通溝の先端側から徐々に小さくなる第２の隙間が形成されており、前記第１の隙間のインキ流通孔側の開口が軸心方向の長さで０．００１μｍ〜１０μｍである
いることを特徴とするボールペンチップである。

本発明によれば、インキ流通孔側から徐々に小さくなる第１の隙間と、インキ流通溝の先端側から徐々に小さくなる第２の隙間と、が形成されていることにより、ボールと当接面（当接部）との間を流体潤滑又は混合潤滑の状態に維持しやすい。これにより、当接面（当接部）の磨耗が抑制される。さらに本発明は、インキ流出量の安定、インキリターンの円滑、筆感の向上といった点でも効果があることが確認された。このようなボールペンチップは、ボールペンとして広く利用可能であるが、当接面の磨耗が抑制されることにより特に０．５ｍｍ以下の小径のボールを用いたボールペンに好適に利用可能である。

本件発明者は、第１の隙間と第２の隙間とを形成することの効果について、以下のように分析している。すなわち、ボールが回転すると、それにつられて、ボールペン用インキがインキ流通孔から第１の隙間へと引きずり込まれ、ボールと当接面との間にボールペン用インキの層が形成される。このインキの層によって圧力が発生し、ボールを浮かせる力が発生する（くさび効果）。このことにより、底壁の磨耗が抑制される。ボールの曲率と当接面の曲率とが完全に一致していて第１の隙間が存在しない場合には、ボールと当接面との間にインキが引きずり込まれないため、磨耗抑制の効果が得られない。

また、筆記時には、紙面に突出できなかったボールペン用インキが、ボール抱持室から当接面に戻される。このとき、第２の隙間が形成されているために、当該第２の隙間においてもインキの層が形成されるため、第１の隙間におけるインキの層による効果と相乗効果的に、筆感及び耐磨耗性を向上させることができる。

ボールと当接面との間に前記したような第１の隙間及び第２の隙間を形成するために、当接面の形状は、ボールの曲率と異なる曲率を有する曲面状とすることが重要である。

また、第１の隙間は、インキ流通孔側の開口が小さい程、前述したくさび効果が高いので、インキ流通孔側の開口を小さくしておくことが好ましい。具体的には、インキ流通孔側の開口が軸心方向の長さで１０μｍを超えると、くさび効果が得られ難い。従って、インキ流通孔側の開口は、軸心方向の長さにおいて１０μｍ以下が好ましく、０．００１μｍ〜５μｍが更に好ましく、０．００１μｍ〜１μｍが最も好ましい。

また、第１の隙間がインキ流通孔側から更に徐々に小さくなるように形成されているため、ボールの当接部の近傍で、高いくさび効果（ボールを浮かせる力）を得ることができる。このことにより、当接面（特に当接部）の磨耗を効果的に抑制することができる。

好ましくは、前記当接部は、前記当接面の軸心方向の中央位置よりもチップ先端部側に位置している。この場合、第１の隙間の長さを、第２の隙間の長さよりも長く確保することができ、高い耐磨耗性を保証することができる。インキ流通孔から当接面に供給されるボールペンインキの量に比べ、ボール抱持室から当接面に戻ってくるボールペンインキの量は少ないため、第２の隙間よりも第１の隙間の方を長く設けることが、くさび効果発生の点で、効果的であるからである。

また、好ましくは、前記当接面は、軸心に対して軸対称であり、前記当接部は、前記当接面の周方向に周回するように位置している。この場合、第１の隙間及び第２の隙間がバランスよく形成されるため、流体潤滑又は混合潤滑の状態をより一層維持しやすい。

あるいは、好ましくは、前記当接部は、前記当接面の周方向に略均等に位置している。この場合も、第１の隙間及び第２の隙間がバランスよく形成されるため、流体潤滑又は混合潤滑の状態をより一層維持しやすい。更にこの場合、当接部は、インク流通溝から離れた位置、特に好ましくは周方向にインク流通溝の略中間位置、に位置していることが好ましい。この場合、もし当接部が磨耗しても、インキ流通溝の機能への影響が少ないため、引き続き安定したインキの流れを維持することができる。

また、本発明は、以上のような特徴を有するボールペンチップが、インキ収容筒の先端に直接またはチップホルダーを介して装着され、当該インキ収容筒内にボールペン用インキが収容されてなるボールペンレフィルであって、前記ボールペン用インキは、少なくとも微粒子を含有しており、前記微粒子の大きさは、第１の隙間のインキ流通孔側の開口の軸心方向の長さよりも小さいことを特徴とするボールペンレフィルである。

本発明によれば、良好な筆跡及び筆感を得ることができる。これは、第１の隙間に微粒子が入り込むことで、潤滑性が高まって、ボールと当接面との隙間が維持され易いためであると考えられる。また、微粒子がクッションの様な反発機能を発揮することでも、ボールと当接面との間のインキの層が保たれやすくなると考えられる。

前記した微粒子は特に限定されるものではなく、無機顔料、有機顔料、加工顔料などの顔料や、有機微粒子、無機微粒子などが例示でき、顔料については、具体的にはカーボンブラック、パール顔料、蛍光顔料、蓄光顔料、補色顔料、マイクロカプセル顔料等が挙げられ、微粒子については、具体的には、アクリル系、シリコーン系、ポリエチレン系等の樹脂微粒子やアルミナ微粒子、シリカ微粒子などが例示できる。

尚、本発明における微粒子の大きさは、あくまでも平均の大きさをいうものであり、略球状の場合には平均粒径を示すものであり、遠心沈降式やレーザー回折式の測定によって求めるこができる。微粒子の大きさは、第１の隙問のインキ流通孔側の開口の軸心方向の長さよりも小さく、且つ、０．００１μｍ〜１０μｍ未満、好ましくは０．００１μｍ〜５μｍである。微粒子の形状は、真球形或いは略球形であることが最も好ましい。また、微粒子の含有量は、インキ組成物全量に対し、０．１〜１５質量％が好ましい。

また、本発明は、以上のような特徴を有するボールペンチップにおいて、前記ボールの表面、及び／又は、前記当接面の表面に、潤滑被膜層が設けられていることを特徴とするボールペンチップである。

この場合、当該潤滑被膜層と、前記したインキ層による流体潤滑又は混合潤滑との相乗効果によって、ボールと当接面ないしチップ内壁との接触抵抗を著しく軽減することができ、耐磨耗性及び筆感を著しく向上することができる。

潤滑被膜層としては、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 ）、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などを適宜用いることができる。また、潤滑被膜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。直接に被覆するのではなく、前記した潤滑剤を含有した層を被覆するようにしてもよい。前記した潤滑剤の中で、耐磨耗性及び潤滑性を考慮すれば、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。

ボールの材料は、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い。チップ本体についても、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い。

第１の実施形態のボールペンチップを示す縦断面図である。 図１における角度などを説する図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 第１の実施形態のボールペンチップを示す要部拡大縦断面図である。 第２の実施形態のボールペンチップを示す要部拡大縦断面図である。 図５のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図５における、当接面の状態を示す説明図である。 第１の実施形態のボールペンチップを用いたボールペンレフィルを示す図である。 第３の実施形態のボールペンチップを示す縦断面図である。 図９における角度などを説する図である。 図９のＡ−Ａ矢視断面図である。 第４の実施形態のボールペンチップを示す要部拡大縦断面図である。 図１２における当接面を示す説明図である。 図１３のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図１３における、当接面の状態を示す説明図である。 第３の実施形態のボールペンチップを用いたボールペンレフィルを示す図である。

（第１の実施形態）
図１から図４に示す第１の実施形態のボールペンチップ１は、ボール９を抱持するためのボール抱持室３と、当該ボール抱持室３の底壁４の中央に形成されたインキ流通孔７と、当該インキ流通孔７から放射状に延びる複数本（本例では４本）のインキ流通溝６と、を有するチップ本体２のチップ先端部２ａを内側にかしめることにより、ボール抱持室３内に抱持されるボール９の一部をチップ先端縁より突出させると共に当該ボール９を回転自在に抱持するボールペンチップ１である。

チップ本体２は、ステンレス鋼線材からなる。また、インキ流通孔７はチップ後部孔８に連続している。ボール９は、φ０．５ｍｍであって、タングステンカーバイド製である。

本実施形態の特徴として、ボール抱持室３の底壁４には、ボール９の曲率とは異なる曲率の曲面状の当接面５が設けられており、ボール９は当接面５の一部である当接部に対して当接するようになっている。

さらに、本実施形態の特徴として、ボール９と当接面５との間に、インキ流通孔７側から前記当接部まで、インキ流通孔７側から徐々に小さくなる第１の隙間Ｓ１が形成されていると共に、インキ流通溝６の先端側から前記当接部までインキ流通溝６の先端側から徐々に小さくなる第２の隙間Ｓ２が形成されている。

このようなボールペンチップ１は、以下のように製造される。すなわち、例えばφ２．３ｍｍで硬度が２３０Ｈｖ〜２８０Ｈｖのステンレス鋼線材が所望の長さに切断され、ボール抱持室３、インキ流通孔７、及び、当該インキ流通孔７から放射状に伸びるインキ流通溝６、が作製される。その後、ボール抱持室３の底壁４にボール９を載置した状態でチップ先端部２ａ側からハンマーリングが行われ、スプリングバック性によってボール９より曲率半径の大きい曲面が形成された後、チップ先端部２ａが内側へかしめられる。これにより、ボール９と異なる曲率の曲面状の当接面５（特には、すり鉢状）が形成され、ボール９は当接面５の軸心方向の中央位置よりもチップ先端部２ａ側で軸心回りの周回線上の当接部５ａにおいて当接する。これにより、ボール９と当接面５との間に、第１の隙間Ｓ１及び第２の隙間Ｓ２が形成される。

本実施形態によれば、第１の隙間Ｓ１と第２の隙間Ｓ２とが形成されていることにより、ボール９と当接面５（当接部５ａ）との間を流体潤滑又は混合潤滑の状態に維持しやすい。このため、当接面（当接部）の磨耗が抑制される。

なお、本実施形態においては、ボール９がチップ先端縁より臨出するボール出は、ボール径の２０％であり、かしめ角度αは９０度であり、ボール９の縦方向のクリアランス（可動距離）は１５μｍであり、底壁４の傾斜角度βは１３５度である（図２参照）。さらに、第１の隙間Ｓ１のインキ流通孔７側の軸心方向における開口の長さＨは、０．９μｍである（図４参照）。

また、チップ先端部２ａの内壁には、曲面状のシール面２ｂが形成されている。そして、図２に示すように、図２の縦断面における当接面５の先端縁と、当該当接面５と軸心Ｊ（図１参照）を挟んで対峙するシール面２ｂの先端縁と、を結ぶ線分Ｋ１、Ｋ２の交点Ｋが、ボールの略中心Ｃを通るようになっている。このことにより、ボール９の偏りが抑制され、ボール９が当接面５から外れにくいようになっている。これにより、ボール９の回転がスムーズであり、ボール９とシール面２ｂとの隙間も一定に維持されやすく、従って安定したインキ流出量を実現することができ、且つ、インキリターンしやすいという効果を奏することができる。また、ボール９の偏りが抑制されることで、ボール９の回転による当接部５ａ及びシール面２ｂの偏磨耗を抑制することもできる。

（第２の実施形態）
次に、図５から図７に示す第２の実施形態のボールペンチップ１１も、ボール９を抱持するためのボール抱持室１３と、当該ボール抱持室１３の底壁１４の中央に形成されたインキ流通孔１７と、当該インキ流通孔１７から放射状に延びる複数本（本例では４本）のインキ流通溝１６と、を有するチップ本体１２のチップ先端部１２ａを内側にかしめることにより、ボール抱持室１３内に抱持されるボール９の一部をチップ先端縁より突出させると共に当該ボール９を回転自在に抱持するボールペンチップ１１である。

チップ本体１２も、ステンレス鋼線材からなる。また、インキ流通孔１７もチップ後部孔１８に連続している。ボール９は、φ０．５ｍｍであって、タングステンカーバイド製である。

本実施形態においても、ボール抱持室１３の底壁１４には、ボール９の曲率とは異なる曲率の曲面状の当接面１５が設けられており、ボール９は当接面１５の一部である当接部に対して当接するようになっている。

ここで、本実施形態の特徴として、インキ流通溝１６間の領域における当接面１５の周方向における略中心の４カ所を高く形成することで、当接面１５の周方向の当該４カ所において均等に、ボール９が略点状に当接している。すなわち、それら４カ所が当接部１５ａとなっている。

具体的には、周方向Ｒについて、ある当接面１５とインキ流通溝１６との接合部Ｔ１での交点Ｄから、当該当接面１５と他のインキ流通溝１６との接合部Ｔ２での交点Ｅまで、当接面１５の高さにおいてＤ、Ｅ間の略中心位置が最も高くなっていて、この略頂部である当接部１５ａにおいてボール９が当接している。

さらに、本実施形態においても、ボール９と当接面１５との間に、インキ流通孔１７側から前記当接部までインキ流通孔１７側から徐々に小さくなる第１の隙間Ｓ１が形成されていると共に、インキ流通溝１６の先端側から前記当接部までインキ流通溝１６の先端側から徐々に小さくなる第２の隙間Ｓ２が形成されている。

そして、本実施形態の特徴として、当接面１５とインキ流通溝１６との接合部Ｔ１、Ｔ２の近傍において、ボール９と当接面１５との間の第３の隙間Ｓ３が露出している。

このようなボールペンチップ１１は、以下のように製造される。すなわち、例えばφ２．３ｍｍで硬度が２３０Ｈｖ〜２８０Ｈｖのステンレス鋼線材が所望の長さに切断され、ボール抱持室１３、インキ流通孔１７、及び、当該インキ流通孔１７から放射状に伸びるインキ流通溝１６、が作製される。その後、ボール抱持室３の底壁４にボール９とは異なる成型用のハンマリング用ボールを載置した状態で、チップ先端部２ａ側からハンマーリングが行われ、スプリングバック性によって曲率半径の大きい全体曲面内において当接部１５ａとなる４カ所が盛り上がった曲面が形成される。その後、ハンマリング用ボールが正規のボール９に置き換えられて、チップ先端部２ａが内側へかしめられる。これにより、前記のような当接面１５ａが形成され、ボール９と当接面１５との間に、第１の隙間Ｓ１、第２の隙間Ｓ２及び第３の隙間Ｓ３が形成される。

本実施形態によれば、第１の隙間Ｓ１、第２の隙間Ｓ２及び第３の隙間Ｓ３が形成されていることにより、ボール９と当接面１５（当接部１５ａ）との間を流体潤滑又は混合潤滑の状態に維持しやすい。このため、当接面（当接部）の磨耗が抑制される。

また、本実施形態によれば、当接部１５ａがインキ流通溝１６から離れて位置しているため、もし当接部１５ａが磨耗しても、インキ流通溝１６の機能に与える影響が少ない。このため、引き続き安定したインキの流れを維持することができる。

（第１の実施形態を組み込んだボールペンレフィル）
次に、図８に示すのは、第１の実施形態のボールペンチップ１をボールペンレフィル２１に組み込んだ例である。具体的には、インキ収容筒２２の先端部に、第１の実施形態のボールペンチップ１が装着されている。インキ収容筒２２内には、平均粒径が０．５μｍの顔料を含有し、ティー・エイ・インスツルメント株式会社製ＡＲ−Ｇ２（ステンレス製４０ｍｍ^２° ローター）によって測定される、２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ^−１におけるインキ粘度が２０００ｍＰａ・ｓ（２５℃）である油性ボールペン用インキ２４と、グリース状のインキ追従体２５と、が収容されている。

ボール９の後方には、コイルスプリング２３が配設されており、この押圧力によって、ボール９がチップ先端部２ａのシール面２ｂ側に押圧されている。尚、ボール９を押圧するコイルスプリング２３の押圧力は、１０ｇｆとしてあり、ボール保持力は、４５０ｇｆであった。

このボールペンレフィル２１を用いて紙面に筆記すると、インキ収容筒２２にあるボールペンインキ２４が、ボールペンチップ１の後部孔８からインキ流通孔７及びインキ流通溝６を通じてボール９に供給される。ボール９に供給されたボールペンインキ２４は、筆圧によって前記クリアランス分だけボール９が当接面５側に移動する際に、チップ先端部２ａの内壁とボール９との間に生じる隙間を介して、吐出されることになる。これによって、筆記がなされることになる。

また、筆記によってボール９が回転すると、それにつられて、ボールペン用インキ２４がインキ流通孔７から第１の隙間Ｓ１へと引きずり込まれ、ボール９と当接面５との間にボールペン用インキ２４の層が形成される。このインキの層によって圧力が発生し、ボール９を浮かせる力が発生する（くさび効果）。このことにより、当接面５の磨耗が抑制される。

また、筆記時には、紙面に突出できなかったボールペン用インキ２４が、ボール抱持室３から当接面５に戻される。このとき、第２の隙間Ｓ２が形成されているために、当該第２の隙間Ｓ２においてもインキの層が形成されるため、第１の隙間Ｓ１におけるインキの層による効果と相乗効果的に、筆感及び耐磨耗性を向上させることができる。

尚、ボールペン用インキ２４のインキ粘度は、特に限定されるものではないが、筆記時の粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満の場合には、インキ粘度が低過ぎて、ボールと当接面との間の流体潤滑または混合潤滑を得られ難くなる傾向がある。一方、インキ粘度が５，０００ｍＰａ・ｓを超えると、筆記時のボール回転抵抗が大きくなり過ぎて、筆感が重くなる傾向がある。そのため、筆記時のインキ粘度は、１０〜５，０００ｍＰａ・ｓが好ましく、３０〜３，０００ｍＰａ・ｓがより好ましく、５０〜２，５００ｍＰａ・ｓが最も好ましい。

なお、第１の実施形態では、ハンマーリングによるスプリングバック性を利用した後、かしめ加工時に底壁を傾斜させることによってボール９より曲率半径の大きい（曲率の小さい）曲面状の当接面５を形成しているが、第１の隙間Ｓ１及び第２の隙間Ｓ２を有する曲面状の当接面５が得られるのであれば、当接面５の形成方法は特に限定されるものではない。

また、ボールペンチップ１のかしめ角度α、ボール径、ボール出等も特に限定されるものではない。もっとも、底壁４の角度βが９０度より小さいと、当接面５に第２の隙間Ｓ２を形成し難く、底壁４の角度βが１５０度を超えると、第１の隙間Ｓ１を形成し難い。このため、底壁４の角度βは、９０度以上、１５０度以下が好ましく、１００度から１４０度が最も好ましい。

（第３の実施形態）
図９から図１２に示す第３の実施形態のボールペンチップ３１は、ボール９を抱持するためのボール抱持室３３と、当該ボール抱持室３３の底壁３４の中央に形成されたインキ流通孔３７と、当該インキ流通孔３７から放射状に延びる複数本（本例では４本）のインキ流通溝３６と、を有するチップ本体３２のチップ先端部３２ａを内側にかしめることにより、ボール抱持室３３内に抱持されるボール９の一部をチップ先端縁より突出させると共に当該ボール９を回転自在に抱持するボールペンチップ３１である。

チップ本体３２は、ステンレス鋼線材からなる。また、インキ流通孔３７はチップ後部孔３８に連続している。ボール９は、φ０．５ｍｍであって、タングステンカーバイド製である。

本実施形態でも、ボール抱持室３３の底壁３４には、ボール９の曲率とは異なる曲率の曲面状の当接面３５が設けられており、ボール９は当接面３５の一部である当接部３５ａに対して当接するようになっている。

さらに、ボール９と当接面３５との間に、インキ流通孔３７側から前記当接部３５ａまで、インキ流通孔３７側から徐々に小さくなる第１の隙間Ｓ１が形成されていると共に、インキ流通溝３６の先端側から前記当接部までインキ流通溝３６の先端側から徐々に小さくなる第２の隙間Ｓ２が形成されている。

そして、本実施形態の特徴として、当接面３５の表面には、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の表層部からなる潤滑被膜層Ｖが設けられている。また、後述するシール面３２ｂにも、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の表層部からなる潤滑被膜層Ｖが設けられている。

このようなボールペンチップ３１は、以下のように製造される。すなわち、例えばφ２．３ｍｍで硬度が２３０Ｈｖ〜２８０Ｈｖのステンレス鋼線材が所望の長さに切断され、ボール抱持室３３、インキ流通孔３７、及び、当該インキ流通孔３７から放射状に伸びるインキ流通溝３６、が作製される。その後、ボール９が載置される側の領域、少なくとも当接面３５となることが予定されている部位とシール面３２ｂとなることが予定されている部位とに、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の表層部からなる潤滑被膜層Ｖが設けられる。そして、ボール抱持室３３の底壁３４にボール９を載置した状態でチップ先端部３２ａ側からハンマーリングが行われ、スプリングバック性によってボール９より曲率半径の大きい曲面が形成された後、チップ先端部３２ａが内側へかしめられる。これにより、ボール９と異なる曲率の曲面状の当接面３５が形成され、ボール９は当接面３５の軸心方向の中央位置よりもチップ先端部３２ａ側で軸心回りの周回線上の当接部３５ａにおいて当接する。これにより、ボール９と当接面３５との間に、第１の隙間Ｓ１及び第２の隙間Ｓ２が形成される。

本実施形態によれば、第１の隙間Ｓ１と第２の隙間Ｓ２とが形成されていることにより、ボール９と当接面３５（当接部３５ａ）との間を流体潤滑又は混合潤滑の状態に維持しやすい。このため、当接面（当接部）の磨耗が抑制される。また、本実施の形態では、当接面３５の表面とシール面３２ｂとにダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の表層部からなる潤滑被膜層Ｖが設けられているため、磨耗抑制効果が更に高い。

なお、本実施形態においては、ボール９がチップ先端縁より臨出するボール出は、ボール径の２０％であり、かしめ角度αは９０度であり、ボール９の縦方向のクリアランス（可動距離）は１５μｍであり、底壁３４の傾斜角度βは１３５度である（図１０参照）。さらに、第１の隙間Ｓ１のインキ流通孔３７側の軸心方向における開口の長さＨは、０．９μｍである（図１２参照）。

また、チップ先端部３２ａの内壁には、曲面状のシール面３２ｂが形成されている。そして、図１０に示すように、図１０の縦断面における当接面３５の先端縁と、当該当接面３５と軸心Ｊ（図９参照）を挟んで対峙するシール面３２ｂの先端縁と、を結ぶ線分Ｋ１、Ｋ２の交点Ｋが、ボールの略中心Ｃを通るようになっている。このことにより、ボール９の偏りが抑制され、ボール９が当接面３５から外れにくいようになっている。これにより、ボール９の回転がスムーズであり、ボール９とシール面３２ｂとの隙間も一定に維持されやすく、従って安定したインキ流出量を実現することができ、且つ、インキリターンしやすいという効果を奏することができる。また、ボール９の偏りが抑制されることで、ボール９の回転による当接部３５ａ及びシール面３２ｂの偏磨耗を抑制することもできる。

（第４の実施形態）
次に、図１３から図１５に示す第４の実施形態のボールペンチップ４１も、ボール９を抱持するためのボール抱持室４３と、当該ボール抱持室４３の底壁４４の中央に形成されたインキ流通孔４７と、当該インキ流通孔４７から放射状に延びる複数本（本例では４本）のインキ流通溝４６と、を有するチップ本体４２のチップ先端部４２ａを内側にかしめることにより、ボール抱持室４３内に抱持されるボール９の一部をチップ先端縁より突出させると共に当該ボール９を回転自在に抱持するボールペンチップ４１である。

チップ本体４２も、ステンレス鋼線材からなる。また、インキ流通孔４７もチップ後部孔４８に連続している。ボール９は、φ０．５ｍｍであって、タングステンカーバイド製である。

本実施形態においても、ボール抱持室４３の底壁４４には、ボール９の曲率とは異なる曲率の曲面状の当接面４５が設けられており、ボール９は当接面４５の一部である当接部に対して当接するようになっている。

ここで、本実施形態の特徴として、インキ流通溝４６間の領域における当接面４５の周方向における略中心の４カ所を高く形成することで、当接面４５の周方向の当該４カ所において均等に、ボール９が略点状に当接している。すなわち、それら４カ所が当接部４５ａとなっている。

具体的には、周方向Ｒについて、ある当接面４５とインキ流通溝４６との接合部Ｔ１での交点Ｄから、当該当接面４５と他のインキ流通溝４６との接合部Ｔ２での交点Ｅまで、当接面４５の高さにおいてＤ、Ｅ間の略中心位置が最も高くなっていて、この略頂部である当接部４５ａにおいてボール９が当接している。

さらに、本実施形態においても、ボール９と当接面４５との間に、インキ流通孔４７側から前記当接部までインキ流通孔４７側から徐々に小さくなる第１の隙間Ｓ１が形成されていると共に、インキ流通溝４６の先端側から前記当接部までインキ流通溝４６の先端側から徐々に小さくなる第２の隙間Ｓ２が形成されている。

そして、本実施形態の特徴として、当接面４５とインキ流通溝４６との接合部Ｔ１、Ｔ２の近傍において、ボール９と当接面４５との間の第３の隙間Ｓ３が露出している。

このようなボールペンチップ４１は、以下のように製造される。すなわち、例えばφ２．３ｍｍで硬度が２３０Ｈｖ〜２８０Ｈｖのステンレス鋼線材が所望の長さに切断され、ボール抱持室４３、インキ流通孔４７、及び、当該インキ流通孔４７から放射状に伸びるインキ流通溝４６、が作製される。その後、ボール抱持室４３の底壁４４にボール９とは異なる成型用のハンマリング用ボールを載置した状態で、チップ先端部４２ａ側からハンマーリングが行われ、スプリングバック性によって曲率半径の大きい全体曲面内において当接部４５ａとなる４カ所が盛り上がった曲面が形成される。その後、ハンマリング用ボールが正規のボール９に置き換えられて、チップ先端部４２ａが内側へかしめられる。これにより、前記のような当接面４５ａが形成され、ボール９と当接面４５との間に、第１の隙間Ｓ１、第２の隙間Ｓ２及び第３の隙間Ｓ３が形成される。

本実施形態によっても、第１の隙間Ｓ１と第２の隙間Ｓ２と第３の隙間Ｓ３とが形成されていることにより、ボール９と当接面４５（当接部４５ａ）との間を流体潤滑又は混合潤滑の状態に維持しやすい。このため、当接面（当接部）の磨耗が抑制される。また、本実施の形態では、当接面４５の表面とシール面４２ｂとにダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の表層部からなる潤滑被膜層Ｖが設けられているため、磨耗抑制効果が更に高い。

また、本実施形態によれば、当接部４５ａがインキ流通溝４６から離れて位置しているため、もし当接部４５ａが磨耗しても、インキ流通溝４６の機能に与える影響が少ない。このため、引き続き安定したインキの流れを維持することができる。

（第３の実施形態を組み込んだボールペンレフィル）
次に、図１６に示すのは、第３の実施形態のボールペンチップ３１をボールペンレフィル５１に組み込んだ例である。具体的には、インキ収容筒５２の先端部に、第３の実施形態のボールペンチップ３１が装着されている。インキ収容筒５２内には、平均粒径が０．５μｍの顔料を含有し、ティー・エイ・インスツルメント株式会社製ＡＲ−Ｇ２（ステンレス製４０ｍｍ^２° ローター）によって測定される、２０℃、剪断速度５００ｓｅｃ^−１におけるインキ粘度が２０００ｍＰａ・ｓ（２５℃）である油性ボールペン用インキ５４と、グリース状のインキ追従体５５と、が収容されている。

ボール９の後方には、コイルスプリング５３が配設されており、この押圧力によって、ボール９がチップ先端部３２ａのシール面３２ｂ側に押圧されている。尚、ボール９を押圧するコイルスプリング５３の押圧力は、１０ｇｆとしてあり、ボール保持力は、４５０ｇｆであった。

このボールペンレフィル５１を用いて紙面に筆記すると、インキ収容筒５２にあるボールペンインキ５４が、ボールペンチップ１の後部孔３８からインキ流通孔３７及びインキ流通溝３６を通じてボール９に供給される。ボール９に供給されたボールペンインキ５４は、筆圧によって前記クリアランス分だけボール９が当接面３５側に移動する際に、チップ先端部３２ａの内壁とボール９との間に生じる隙間を介して、吐出されることになる。これによって、筆記がなされることになる。

また、筆記によってボール９が回転すると、それにつられて、ボールペン用インキ５４がインキ流通孔３７から第１の隙間Ｓ１へと引きずり込まれ、ボール９と当接面３５との間にボールペン用インキ５４の層が形成される。このインキの層によって圧力が発生し、ボール９を浮かせる力が発生する（くさび効果）。このことにより、底壁３４の磨耗が抑制される。

また、筆記時には、紙面に突出できなかったボールペン用インキ５４が、ボール抱持室３３から当接面３５に戻される。このとき、第２の隙間Ｓ２が形成されているために、当該第２の隙間Ｓ２においてもインキの層が形成されるため、第１の隙間Ｓ１におけるインキの層による効果と相乗効果的に、筆感及び耐磨耗性を向上させることができる。

尚、ボールペン用インキ５４のインキ粘度は、特に限定されるものではないが、筆記時の粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満の場合には、インキ粘度が低過ぎて、ボールと当接面との間の流体潤滑または混合潤滑を得られ難くなる傾向がある。一方、インキ粘度が５，０００ｍＰａ・ｓを超えると、筆記時のボール回転抵抗が大きくなり過ぎて、筆感が重くなる傾向がある。そのため、筆記時のインキ粘度は、１０〜５，０００ｍＰａ・ｓが好ましく、３０〜３，０００ｍＰａ・ｓがより好ましく、５０〜２，５００ｍＰａ・ｓが最も好ましい。

なお、第３の実施形態では、ハンマーリングによるスプリングバック性を利用した後、かしめ加工を行うことによってボール９より曲率半径の大きい（曲率の小さい）曲面状の当接面５を形成しているが、第１の隙間Ｓ１及び第２の隙間Ｓ２を有する曲面状の当接面５が得られるのであれば、当接面５の形成方法は特に限定されるものではない。

また、ボールペンチップ３１のかしめ角度α、ボール径、ボール出等も特に限定されるものではない。もっとも、底壁３４の角度βが９０度より小さいと、当接面３５に第２の隙間Ｓ２を形成し難く、底壁３４の角度βが１５０度を超えると、第１の隙間Ｓ１を形成し難い。このため、底壁３４の角度βは、９０度以上、１５０度以下が好ましく、１００度から１４０度が最も好ましい。

１、１１、３１、４１ ボールペンチップ
２、１２、３２、４２ チップ本体
２ａ、１２ａ、３２ａ、４２ａ 先端部
２ｂ、１２ｂ、３２ａ、４２ａ シール面
３、１３、３３、４３ ボール抱持室
４、１４、３４、４４ 底壁
５、１５、３５、４５ 当接面
５ａ、１５ａ、３５ａ、４５ａ 当接部
６、１６、３６、４６ インキ流通溝
７、１７、３７、４７ インキ流通孔
８、１８、３８、４８ 後部孔
９ ボール
２１、５１ ボールペンレフィル
２２、５２ インキ収容筒
２３、５３ コイルスプリング
２４、５４ ボールペン用インキ
２５、５５ インキ追従体
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 隙間
Ｔ１、Ｔ２ 接合部
α かしめ角度
β 底壁の角度
Ｈ 隙間の長さ
Ｖ 潤滑被膜層

Claims (10)

1. ボールを抱持するためのボール抱持室と、当該ボール抱持室の底壁の中央に形成されたインキ流通孔と、当該インキ流通孔から放射状に延びる複数本のインキ流通溝と、を有するチップ本体のチップ先端部を内側にかしめることにより、ボール抱持室内に抱持されるボールの一部をチップ先端縁より突出させると共に当該ボールを回転自在に抱持するボールペンチップにおいて、
   前記ボール抱持室の底壁には、前記ボールが内接する前記ボールの曲率とは異なる曲率の曲面状の当接面が設けられており、前記ボールは当該当接面の一部である当接部に対して当接するようになっており、
   前記ボールと前記ボールが内接する前記当接面との間に、インキ流通孔側から前記当接部までインキ流通孔側から徐々に小さくなる第１の隙間が形成されていると共に、インキ流通溝の先端側から前記当接部までインキ流通溝の先端側から徐々に小さくなる第２の隙間が形成されており、
   前記第１の隙間のインキ流通孔側の開口が軸心方向の長さで０．００１μｍ〜１０μｍである
   ことを特徴とするボールペンチップ。
2. 前記当接部は、前記当接面の軸心方向の中央位置よりもチップ先端部側に位置している
   ことを特徴とする請求項１に記載のボールペンチップ。
3. 前記当接面は、軸心に対して軸対称であり、
   前記当接部は、前記当接面の周方向に周回するように位置している
   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。
4. 前記当接部は、前記当接面の周方向に略均等に位置している
   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。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のボールペンチップが、インキ収容筒の先端に直接またはチップホルダーを介して装着され、当該インキ収容筒内にボールペン用インキが収容されてなるボールペンレフィルであって、
   前記ボールペン用インキは、少なくとも微粒子を含有しており、
   前記微粒子の大きさは、軸心方向における前記インキ流通孔側の開口の長さよりも小さい
   ことを特徴とするボールペンレフィル。
6. 前記ボールの表面、及び／又は、前記当接面の表面に、潤滑被膜層が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のボールペンチップ。
7. 前記当接部は、前記当接面の軸心方向の中央位置よりもチップ先端部側に位置している
   ことを特徴とする請求項６に記載のボールペンチップ。
8. 前記当接面は、軸心に対して軸対称であり、
   前記当接部は、前記当接面の周方向に周回するように位置している
   とを特徴とする請求項６または７に記載のボールペンチップ。
9. 前記当接部は、前記当接面の周方向に略均等に位置している
   とを特徴とする請求項６または７に記載のボールペンチップ。
10. 請求項６乃至９のいずれかに記載のボールペンチップが、インキ収容筒の先端に直接またはチップホルダーを介して装着され、当該インキ収容筒内にボールペン用インキが収容されてなるボールペンレフィルであって、
    前記ボールペン用インキは、少なくとも微粒子を含有しており、
    前記微粒子の大きさは、軸心方向における前記インキ流通孔側の開口の長さよりも小さい
    ことを特徴とするボールペンレフィル。

Images