JPH0768988A - 小管ペン先型筆記具用ペン先 - Google Patents

小管ペン先型筆記具用ペン先

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JPH0768988A
JPH0768988A JP6139422A JP13942294A JPH0768988A JP H0768988 A JPH0768988 A JP H0768988A JP 6139422 A JP6139422 A JP 6139422A JP 13942294 A JP13942294 A JP 13942294A JP H0768988 A JPH0768988 A JP H0768988A
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JP
Japan
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thin film
film layer
ink
writing
nib
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Pending
Application number
JP6139422A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiya Ueda
芳弥 上田
Hiroshi Hiroki
弘志 尋木
Tetsuya Sugiyama
哲哉 杉山
Masaki Shigemori
正樹 重盛
Toshihiro Takakura
俊浩 高椋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pentel Co Ltd
Original Assignee
Pentel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ステンレス鋼などのペン先基材の少なくとも
筆記部に、炭素とタングステンとタングステンカーバイ
ドの混合成分よりなる高硬度薄膜層を設け、この高硬度
薄膜層の上にインキに対して不活性なシリケート層やク
ロメート層などの薄膜層を積層したもの。 【効果】 インキとの反応により筆記不可能となること
を防止すると共に、高硬度薄膜の割れや欠けといった崩
壊を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はペン先に関するものであ
り、特に小管ペン先型筆記具に用いるペン先に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】小管ペン先型筆記具は筆記線幅が常に一
定であることを特徴としており、筆記線幅精度が要求さ
れる製図およびアートグラフ等の分野で広く用いられて
いる。
【0003】従って、小管ペン先型筆記具に用いられる
ペン先は、筆記する紙との摩擦によるペン先の破損など
による筆記線幅精度の低下が抑止できるものであること
が必要である。
【0004】ところで、近年、製図およびアートグラフ
等の分野で使用される用紙の種類が増加し、例えば、ア
ートグラフの分野では再生紙を使用したり、プラスチッ
ク素材表面に炭酸カルシウムやシリカなどの混合物を塗
布したフィルムといったものを使用したりしている。こ
のような用紙は、従来使用されていた用紙に比べ表面の
凹凸が大きかったり、表面の硬さが高かったりしてい
る。そのため、このような用紙に筆記した場合、ペン先
は用紙との摩擦によって破損してしまい、筆記線幅精度
が低下することは勿論、筆記不能になったりする場合が
あった。そこで、小管ペン先型筆記具のペン先を強化す
ることが多く提案されていた。例えば、ペン先を焼結体
タングステンカーバイドで形成する方法や、ステンレス
などの金属製ペン先基材の筆記部に、例えばスパッタリ
ング法、イオンプレーティング法といった物理蒸着法で
タングステンカーバイドの高硬度薄膜層を形成する方法
である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ペン先
には、以下のような問題があった。焼結体タングステン
カーバイドによるペン先を備えた小管ペン先型筆記具
は、保存中にインキが凝集を起し筆記できなくなること
がある。その原因は、焼結体タングステンカーバイドを
形成する際に混入する金属成分、例えばコバルト等とイ
ンキとの化学反応である。インキの凝集は、ペン先部材
を異種金属を含まないタングステンカーバイドのみで形
成する事により回避される。しかし、異種金属を含ま
ず、タングステンカーバイドのみで焼結体のペン先を形
成することは困難である。さらに、微細な構造を有する
ペン先を焼結体で形成するには製造経費が多くかかり、
安価で汎用性が要求される筆記具として好ましくない。
【0006】一方、物理蒸着法で形成したタングステン
カーバイドの高硬度薄膜層を形成したペン先は、高硬度
薄膜層内に金属成分が存在しないためインキの凝集を発
生しない。しかし、このタングステンカーバイドの高硬
度薄膜層は、筆記時、薄膜層に欠けや割れなどの崩壊が
生じ易いという問題を有している。この問題を解決する
ためには、高硬度薄膜層の組成をタングステンカーバイ
ドのみでなく、炭素、タングステン及びタングステンカ
ーバイドの混合成分となすことによって解決できるが、
薄膜層内にタングステンという金属成分が存在すること
になるためインキの凝集が発生することとなる。
【0007】そこで、インキの凝集および薄膜層の崩壊
を回避するため、インキ成分の改良が試みられている
が、インキ成分の改質は筆跡乾燥性など筆跡特性の低下
を招きやすく必ずしも良好な結果が得られていない。本
発明は、高硬度薄膜層に欠けや割れなどの崩壊が発生し
難く、しかも、インキに凝集などの悪影響を及ぼさない
小管ペン先型筆記具用のペン先を提供することを課題と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、ペン先基材の
少なくとも筆記部に炭素、タングステン及びタングステ
ンカーバイドの混合成分よりなる高硬度薄膜層を設け、
この高硬度薄膜層の上にインキに対して不活性な薄膜層
を積層したことを特徴とする小管ペン先型筆記具用ペン
先を要旨とする。
【0009】ペン先基材としては、ステンレス鋼や真鍮
などの金属が用いられる。
【0010】前記ペン先基材の筆記部に形成される高硬
度薄膜層は、炭素、タングステン及びタングステンカー
バイドの混合成分よりなるものである。その混合成分比
は、炭素が25〜30原子%、タングステンが60〜7
0原子%、タングステンカーバイドが3〜15原子%で
あるものが好ましい。このような炭素、タングステン及
びタングステンカーバイドの混合成分よりなる高硬度薄
膜層は、反応性スパッタリング法やイオンプレーティン
グ法などの物理蒸着法で形成することができる。例え
ば、反応性スパッリング法で形成する場合は、ターゲッ
トとしてタングステンを用い、反応ガスにメタンやアセ
チレンといった炭化水素を用いることにより形成でき
る。高硬度薄膜層の前記混合成分比は、導入ガスである
スパッタリングガスと反応ガスとの流量比、スパッタリ
ング時の圧力、薄膜形成時の温度などのパラメータによ
り決定される。一般的には、前記導入ガスの流量比を調
整し、その他のパラメータは固定して実施される。尚、
高硬度被膜の膜厚は、ペン先の太さ(筆記線幅)によっ
ても異なるが20〜40μmが好ましい。
【0011】前記高硬度薄膜層の上に積層する不活性な
薄膜層は、上記炭素、タングステン及びタングステンカ
ーバイドの混合成分よりなる高硬度薄膜層とインキとの
直接の接触を防ぎ、インキの凝集を防止するために用い
るものであって、酸化クロムよりなるクロメート層や、
二酸化珪素よりなるシリケート層や、アクリル系樹脂な
どよりなる樹脂薄膜層や、シリコン系有機コロイド膜が
採用できる。
【0012】前記酸化クロムよりなるクロメート層は、
従来知られている電解皮膜形成法や化学反応を利用した
方法により形成することができる。その膜厚は0.01
〜0.1μmが好ましい。
【0013】前記二酸化珪素よりなるシリケート層は、
CVD法、スパッタリング法などによって形成すること
ができる。更に、二酸化珪素よりなるシリケート層は、
石英ガラスの製造に用いられているゾル−ゲル法の原理
を利用して形成することもできる。このゾル−ゲル法の
原理とは、金属の有機、無機化合物の溶液から出発し、
溶液中での化合物の加水分解、重縮合によって溶液を金
属酸化物または水酸化物の微粒子が溶解したゲルとし、
更に反応を進行させゲル体とし、このゲル体を乾燥し加
熱するとゲル体が成長し、多結晶物が最終的に生成され
るようにしたものである。本発明における二酸化珪素よ
りなる薄膜層をゾル−ゲル法の原理を利用して形成する
一例を説明する。
【0014】最初に、金属アルコキシドとしてテトラエ
トキシシラン(Si(OC254)に溶剤(エチルア
ルコール、イソプロピルアルコール等)を添加して混合
液を作製し、これに加水分解に必要な水、触媒を加えゾ
ル液を作る。次に、ゾル液にペン先を入れアルコキシド
の加水分解と重縮合を行なう(反応温度は室温〜80℃
程度)と酸化珪素粒子(ゲル)がペン先の高硬度薄膜層
の表面に生成し、更に反応を進行させるとゲルが成長し
ゲル体となる。その後ゲル体を加熱するとペン先の高硬
度薄膜層の表面に酸化珪素のコーティング膜(非晶質で
結晶水を含む被膜)が形成される。この二酸化珪素より
なる薄膜層の膜厚は0.01〜0.1μmが好ましい。
【0015】前記アクリル系樹脂などよりなる樹脂層
は、デッピング法などによって形成することができる。
例えば、メタアクリル酸メチル溶液中に高硬度薄膜層を
形成したペン先を10〜30分間浸漬し、溶液から取り
出し、遠心分離処理した後、300℃の加熱処理により
樹脂層が形成される。この樹脂よりなる薄膜層の膜厚は
10〜20μmが好ましい。
【0016】前記シリコン系有機コロイド膜は、例えば
ユーノテックス(日産化学(株)製)50%溶液中にペ
ン先を浸漬した後、200℃、20分間の加熱乾燥処理
により形成される。
【0017】
【作用】本発明に係るペン先は、筆記部に炭素、タング
ステン及びタングステンカーバイドの混合成分よりなる
高硬度薄膜層を形成することにより、筆記時に発生する
前記高硬度薄膜層の崩壊を回避し、更に、前記高硬度薄
膜層にインキに対して不活性な薄膜層を積層したのでイ
ンキの凝集を防止する。
【0018】
【実施例】以下、実施例によって説明する。 (高硬度薄膜層の形成)ペン先基材の筆記部に、炭素、
タングステン及びタングステンカーバイドの混合成分よ
りなる高硬度薄膜層を形成した。
【0019】ペン先基材: 材質;ステンレス鋼(SUS304) 形状;内径0.25mm、外径0.45mm、長さ3m
m、パイプ状 高硬度薄膜層の形成: 薄膜材料;タングステンカーバイド 装置;平行平板型マグネトロンスパッタリング装置 手段;反応性スパッタリング ターゲット材質、タングステン(純度99.9%) 導入ガス;炭化水素系物質(反応ガス)及びアルゴン
(スパッタリングガス) 圧力;3×10-3Torr 温度;100℃ 膜厚;最大25μm 製造条件 製造条件1:導入ガス(反応ガス);メタン、流量;3
SCCM 導入ガス(スパッタリングガス);アルゴン、流量;6
SCCM 製造条件2:導入ガス(反応ガス);メタン、流量;4
SCCM 導入ガス(スパッタリングガス);アルゴン、流量;6
SCCM 製造条件3:導入ガス(反応ガス);メタン、流量;5
SCCM 導入ガス(スパッタリングガス);アルゴン、流量;6
SCCM 製造条件4:導入ガス(反応ガス);メタン、流量;7
SCCM 導入ガス(スパッタリングガス);アルゴン、流量;6
SCCM 上記条件によって形成した高硬度薄膜層の組成を、X線
光電子分光法によって測定した。結果を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】(インキに対して不活性な薄膜層の形成) (1)クロメート層の形成: 形成手段;電解処理法 電極構成;陰極=ペン先、陽極=白金 電流密度;0.5A/dm2 処理温度;50℃ 処理溶液;溶液1(重クロム酸ナトリウム100g/
l、クロム酸2g/l、弗化ナトリウム1g/lの混合
液 溶液2;ECR−500(電解クロメート液、荏原ユー
ジライト(株)製) 処理時間;2分間又は10分間
【0022】製造条件 製造条件1:溶液1、処理時間2分間 製造条件2:溶液1、処理時間10分間 製造条件3:溶液2、処理時間2分間 製造条件4:溶液2、処理時間10分間
【0023】(2)シリケート層の形成 形成手段;ゾル−ゲル法 処理溶液;溶液1:テトラエトキシシラン50g、エタ
ノール75.2g及び塩酸0.6gを水47gに溶かし
たもの 溶液2:GIP−SiUV(技研科学(株)製) 処理時間;5分間又は30分間 熱処理温度;300℃ 熱処理時間;10分
【0024】製造条件 製造条件5:溶液1、処理時間5分間 製造条件6:溶液1、処理時間30分間 製造条件7:溶液2、処理時間5分間 製造条件8:溶液2、処理時間30分間
【0025】上記高硬度薄膜層の製造条件及びインキに
対して不活性な薄膜層の製造条件を組み合わせてペン先
を作成した。各実施例の製造条件を表2に示す。
【0026】
【表2】
【0027】比較例 従来公知のタングステンカーバイドを焼結体としたもの
を、ペン先として用いた。
【0028】上記実施例1〜32で得たペン先と、比較
例で得たペン先とについて、インキとの反応性試験を行
った。また、筆記具として組立てて、筆記性試験、高硬
度薄膜層の耐崩壊性試験及び筆記距離の試験(強制条件
での筆記可能距離測定試験)を行なった。試験結果を表
3に示す。
【0029】インキとの反応性試験 着色材としてカーボンブラック、分散剤としてメチルス
チレンアクリル酸共重合体の塩を用いた水性顔料インキ
5cc中に、前記ペン先約500本を投入し、密封した
後、90℃加熱の条件下で48時間放置し、インキの凝
集発生の有無を調べた。
【0030】筆記性及び高硬度薄膜層の耐崩壊性試験 前記ペン先を小管ペン先型筆記具として組み立てる(ペ
ン先以外の筆記具の部品としては、ぺんてる(株)製プ
ロッタペンCXP35のものを用いた)。この筆記具を
50℃の環境に3ヶ月保存した後、700m筆記を行
い、筆記が可能であるか不可能であるかを確認すると共
に、薄膜層の崩壊の有無を調べた。筆記条件は、速度が
30cm/s、荷重が30gである。
【0031】筆記距離試験(強制試験) 前記ペン先を小管ペン先型筆記具として組み立てる(ペ
ン先以外の筆記具の部品としては、ぺんてる(株)製プ
ロッタペンCXP35のものを用いた)。筆記用紙とし
て、フィルム9280−0633(米国、ヒューレトパ
ッカード社製、表面に炭酸カルシウムを塗布したフィル
ム)を用い、筆記速度が30cm/s、筆記荷重が70
gの条件で筆記を行った。筆記距離は、ペン先先端に形
成した高硬度薄膜層が消耗し、ペン先基材が露出するま
での長さを測定した。尚、試験中インキタンクの中のイ
ンキを使いきってしまったものについてはインキの補充
を行った。
【0032】
【表3】
【0033】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によるペン
先は、ペン先基材の筆記面に炭素、タングステン及びタ
ングステンカーバイドの混合成分よりなる高硬度薄膜層
を形成し、この高硬度薄膜層の上にインキに対して不活
性な薄膜層を積層したことにより、インキの凝集を防止
し、かつ高硬度薄膜層の崩壊を防止し安定した筆記線幅
が維持できるので、高い筆跡線幅精度が要求される小管
ペン先型筆記具のペン先として非常に有用なものであ
る。
フロントページの続き (72)発明者 重盛 正樹 埼玉県草加市吉町4−1−8 ぺんてる株 式会社草加工場内 (72)発明者 高椋 俊浩 埼玉県草加市吉町4−1−8 ぺんてる株 式会社草加工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ペン先基材の少なくとも筆記部に炭素、
    タングステン及びタングステンカーバイドの混合成分よ
    りなる高硬度薄膜層を設け、この高硬度薄膜層の上にイ
    ンキに対して不活性な薄膜層を積層したことを特徴とす
    る小管ペン先型筆記具用ペン先。
JP6139422A 1993-05-31 1994-05-30 小管ペン先型筆記具用ペン先 Pending JPH0768988A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6139422A JPH0768988A (ja) 1993-05-31 1994-05-30 小管ペン先型筆記具用ペン先

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15303893 1993-05-31
JP5-153038 1993-06-30
JP5-187015 1993-06-30
JP18701593 1993-06-30
JP6139422A JPH0768988A (ja) 1993-05-31 1994-05-30 小管ペン先型筆記具用ペン先

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JPH0768988A true JPH0768988A (ja) 1995-03-14

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JP6139422A Pending JPH0768988A (ja) 1993-05-31 1994-05-30 小管ペン先型筆記具用ペン先

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JP (1) JPH0768988A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014173726A (ja) * 2013-03-09 2014-09-22 Wieland Werke Ag ベアリングシステム
JP2019135093A (ja) * 2018-02-05 2019-08-15 三菱鉛筆株式会社 ペン先及びこのペン先を備えた筆記具

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