(57)【要約】【目的】  ボール受け座磨耗を防止しつつ、滑らかな書き味を得ることができるボールペンチップを提供する。【構成】  筆記部材としてのボールとボール受け座部との互いに接触する部分でのヌープ硬度の差が１５００〜２０００であり、ボールの表面の負荷長さ率（Ｍｒ１）が９．０％以上で、且つボール受け座部表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下であるボールペンチップ。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筆記部材としてのボールと、このボールを回転自在に抱持するボールホルダーとから少なくともなり、このボールホルダーの塗布液通孔の先端開口部をボールの直径よりも小径部分として、この先端開口部より前記ボールを一部突出しつつボールの前方移動規制となすと共に、塗布液通孔内にボールの後退規制となるボール受け座部を配置して、前記ボールの後方移動規制となすボールペンチップにおいて、前記ボールとボール受け座部との互いに接触する部分でのヌープ硬度の差が１５００〜２０００であり、ボールの表面の負荷長さ率（Ｍｒ１）が９．０％以上で、且つボール受け座部表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下であるボールペンチップ。
【請求項２】
前記ボールの材質が、ヌープ硬度１８００以上２２００以下であるＡｌ２Ｏ３の単結晶である請求項１記載のボールペンチップ。
【請求項３】
前記ボールの算術平均粗さ（Ｒａ）が、０．００２μｍ以上０．０１０μｍ以下であると共に、前記ボール受け座部がヌープ硬度２００以上２４０以下の銅合金であり、塗布液が粘度２．０ｍＰａ・ｓ以上６．０ｍＰａ・ｓ以下（２５℃）の、水を主媒体としてグリコール系溶剤を含有する剪断減粘指数０．８５以上１以下の水性インキである請求項１又は請求項２に記載のボールペンチップを使用したボールペン。
【請求項４】
前記ボールの算術表面粗さ（Ｒａ）が、０．００６μｍ以上０．０１５μｍ以下であると共に、前記ボール受け座部がヌープ硬度２５０以上２８０以下の鉄合金であり、塗布液が粘度７５００ｍＰａ・ｓ以上１６０００ｍＰａ・ｓ以下（２５℃）の、ベンジルアルコールを主媒体として、ケトン樹脂を含有する剪断減粘指数０．８５以上１以下の油性インキである請求項１又は請求項２に記載のボールペンチップを使用したボールペン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
筆記部材としてのボールと、このボールを回転自在に抱持するボールホルダーとから少なくともなり、このボールホルダーの塗布液通孔の先端開口部をボールの直径よりも小径部分として、この先端開口部より前記ボールを一部突出しつつボールの前方移動規制となすと共に、塗布液通孔内にボールの後退規制となるボール受け座部を配置して、前記ボールの後方移動規制となすボールペンチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールペンは、基本的に、インキタンクに収容した筆記用インキなどの塗布液をボールペンチップ内に連通し、ボールに付着させて、このボールが紙面等の被筆記面に押しつけられながら移動することによって回転する際に被筆記面に転写することで被筆記面に筆跡を形成するものである。よって、筆記部材としてのボールが滑らかに回転しないと筆記感触が重たくなったり、ボール受け座に対する摩擦抵抗が大きいとボール及びボール受け座に摩耗が発生し、ボールの真球性が失われたり、ボール受け座部が後退することになって、インキ通路を塞いでインキ吐出量が不足するなどの問題があった。
【０００３】
このような問題を解決しようとして、特開平１０−２７８４７４号公報（特許文献１）には、ボール受け座部表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を５μｍ以下としたボールペンチップが開示されている。また、特開２０００−４３４６５には、ボールの算術平均粗さ（Ｒａ）が０．００４〜０．０１０μｍとしたボールペンチップが開示されている。いずれにしても、ボールの回転時に接触するボールとボール受け座部の各表面における算術平均粗さを極力小さい値のものとして、回転に伴う摩擦抵抗を低いものとしようとしたものと推察される。
【特許文献１】特開平１０−２７８４７４号公報
【特許文献２】特開２０００−０４３４６５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボールとボール受け座部との摩擦は、それぞれの算術平均粗さ（Ｒａ）が小さいほど好ましいと考えられるが、現実的には、ボール受け座に対して砥石となって作用する回転ボールと軸受けとなっているボール受け座との関係において、ボール受け座を摩耗させないための表面形状には、それぞれの仕事に対する好ましい形状があって、単に算術平均粗さ（Ｒａ）を極小としても実際にはボール受け座部の摩耗抑制が十分ではないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この改善策として、本発明は、筆記部材としてのボールと、このボールを回転自在に抱持するボールホルダーとから少なくともなり、このボールホルダーの塗布液通孔の先端開口部をボールの直径よりも小径部分として、この先端開口部より前記ボールを一部突出しつつボールの前方移動規制となすと共に、塗布液通孔内にボールの後退規制となるボール受け座部を配置して、前記ボールの後方移動規制となすボールペンチップにおいて、前記ボールとボール受け座部との互いに接触する部分でのヌープ硬度の差が１５００〜２０００であり、ボールの表面の負荷長さ率（Ｍｒ１）が９．０％以上で、且つボール受け座部表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下であるボールペンチップを要旨とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
ボールペンチップの筆記部材であるボールは、その滑らかな回転を確保するためにも真球に限りなく近いことが好ましく、また、ボールペンチップ内における塗布液の流通路が実質的にボールホルダーとボールとの隙間として形成されることから摩耗などによってサイズや形状が変化し難いことが求められ、比較的硬い材質であることが必要である。これに対してボール受け座部は、ボールと同様にある程度の寸法や形状の安定性は求められるが、同時にボールホルダーと一体に形成される場合でも別部材として配置される場合でも、設計の形状を容易に得るための加工のし易さも必要であり、ボールと同じような硬さの材質は使用できない。しかし、両者の硬度差があまり大きいと、ボールが回転することによる研磨効果が大きく発揮されてしまうことになるし、ボール受け座部がどんどん摩耗してしまうことになる。硬度差が少なすぎてもボール表面の微細な凹凸が、ボール受け座部の表面に引っかかり、ボールの回転を阻害することとなってしまう。また、ボールとボール受け座部とを、削る側と削られる側という関係で見たときには、削る側であるボール表面の刃物として働く突起部分の量と、削られる側としてのボール受け座部表面の、前記ボール表面の突起部分が引っかかる部分の量とが問題となる。ボールとボール受け座部との互いに接触する部分でのヌープ硬度の差が１５００〜２０００とすることによって、ボールの回転し易さとボール受け座がある程度摩耗し難いことを保障しながら、更にボールの表面の負荷長さ率（Ｍｒ１）が９．０％以上としてボール受け座部を削る突起の量を極力少ないものとしつつ、ボール受け座部表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．１μｍ以下としてボールの突起が引っかかる凹凸を極力少ないものとして、滑らかな筆記感触とカスレのない筆跡を得ることができるボールペンチップを得ることができるものと推察される。特に、本発明のボールペンチップは、ボール及びボール受け座部の摩耗が全く無いようなボールペンチップを得ようとするものではなく、ある程度の摩耗を許容しながらもボールの回転が滑らかに行われつつ、結果として摩耗を極小とすることができる表面状態関係を形成できるボールペンチップを得ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１に筆記部材としてのボール１の周辺部を要部縦断面図として示す。ボールホルダー２は、塗布液通路となる内孔として、塗布液貯蔵室（図示せず）と接続される後孔３、ボール１の後方移動規制をなす複数の内方突出部２ａの中心部分に形成される中心孔４と、隣り合った内方突出部２ａ間に形成される放射状溝５とボール１が配置されているボール抱持室６とこのボール抱持室の開口部でもありボール１の直径よりも縮径でボール１の抜け止めとなっている開口部７とを有している。図１は、被筆記面Ｐにボール１が押し付けられた状態として示してあるが、ボール１が最も後退した状態で、内方突出部２ａに形成された凹状のボール受け座部８と当接している。ボール受け座部８は、ボールを設置した後にボールに衝撃力を与えて、内方突出部２ａにボールの曲率や表面状態を転写した部分として形成したり、ボール上のほか部材や同様の曲率を有するピンを内方突出部に押し当てて凹状に形成するなどしたものである。実際の筆記ボール１に衝撃力を付与するよりも、他部材を使用したほうが、ボール１の変形が抑制されたり、ボール１とは異なる曲率や表面状態を自由に設定して転写できる点などの利点がある。
【０００８】
ボール１の材質としては、Ａｌ２Ｏ３の単結晶であるルビー、サファイヤといったコランダムや人工ルビー、アルミナのほかに、シリコンカーバイド、タングステンカーバイドなどが使用でき、焼結体を使用することもできる。特に、ヌープ硬度１８００以上２２００以下である人工ルビーが好適である。
ボールホルダー２の材質としては、鉄、ニッケル、クロムを含有する合金であるステンレス、銅、ニッケル、亜鉛を含有する洋白が特に好適に使用できる。
【０００９】
本発明のボールペンチップを使用するボールペンとしては、図示はしないが、軸筒内に直接もしくは繊維集束体などの吸蔵体に吸収させるなどして塗布液を収容するものとすることができ、そのようなボールペンを更に外装体内に収容するリフィルタイプのものとすることもできる。
【００１０】
塗布液の粘度が数ｍＰａ・ｓの水性インキとする場合には、図２に示したような、繊維収束体製のインキ中継芯９を中心孔４の位置にまで配置して、インキの自由な移動を制限して、ボールペンチップ内における豊富なインキの存在状態を維持するようにすることが好ましい。
【００１１】
ベンジルアルコールを主媒体としてケトン樹脂などの油溶性樹脂を配合した高粘度の油性インキを使用する場合には、ボール１の周囲にインキが存在することでボール１とボール受け座部８との間で潤滑材として働かせ、両者の摩擦抵抗を低下させることができるが、低粘度の水性インキは、筆圧などの圧力によって容易に除かれてしまう可能性があるので、より豊富なインキをボール抱持室内に保持していることは好ましいことである。高粘度油性インキの場合でも、剪断力によってインキ粘度が低下し、ボール１とボール受け座部８との間にインキが介在しなくなってしまうと潤滑効果を発揮できなくなるので、いずれの場合も剪断減粘指数が０．８５以上１．０以下のニュートン流体もしくはそれに近い液体であることが好ましい。
【実施例】
【００１２】
本発明のボールペンチップ及びボールペンについて、各パラメータを変化させた実施例、及び本発明とは異なる比較例を作成し、効果の差について説明する。
書き味の評価方法としては、自動筆記機により、７０゜の筆記角度、筆記荷重１００ｇ、筆記速度７ｃｍ／ｓｅｃの条件で直線筆記を行い、その筆記抵抗値を測定した。また、筆跡の評価として自動筆記機により、７０゜の筆記角度、筆記荷重１００ｇ、筆記速度７ｃｍ／ｓｅｃの条件で螺旋状に書き切りまで筆記試験を行い、その筆跡を確認した。
【００１３】
筆記試験サンプルの各パラメータの条件と、そのサンプルの各評価結果を表１に示す。ボールとボール受け座の硬度はヌープ硬度であり、ボールの表面の負荷長さ率（Ｍｒ１）の単位は（％）、ボールの算術表面粗さ（Ｒａ）、及びボール受け座の算術表面粗さ（Ｒａ）の単位は（μｍ）である。
尚、ボールの表面の負荷長さ率（Ｍｒ１）、及びボール受け座部表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、セイコーエプソン社製ＳＰＩ３８００Ｎの表面粗さ測定機を用いて測定している。
【００１４】
ここで、ボール表面の負荷長さ率（Ｍｒ１）の測定方法について説明する。上記の測定機を用いて測定された粗さ曲線から測定長さ約２０μｍだけ抜き取り、その抜き取った部分の粗さ曲線の、平均線と平行なある切断レベルで粗さ曲線を切断した時に得られる、実体側の切断長さの和の測定長さに対する割合を示したものが負荷長さ率（ｔｐ）である。その負荷長さ率（ｔｐ）の一つである負荷長さ率（Ｍｒ１）とは、上記で抜き取った部分の粗さ曲線の負荷長さ率（ｔｐ）の値を横軸に、粗さ曲線の切断する高さを縦軸にとってプロットした曲線である負荷曲線を示した場合、その負荷曲線上の点での負荷長さ率（ｔｐ）の幅（横軸での幅）が４０％になる２点が形成する直線のうち、傾きが最も小さくなる直線と、負荷長さ率（ｔｐ）が０％の時の切断する高さである縦軸との交点を通る横軸と平行な直線と負荷曲線が交わる点での負荷長さ率（ｔｐ）が負荷長さ率（Ｍｒ１）となる。
【００１５】
また、各筆記試験で使用した水性インキは、下記の配合で粘度３．０ｍＰａ．ｓ（２５℃）で剪断減粘指数が１．０のインキを用いた。
Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌａｃｋ  １９                            ５．０重量部
ポリエチレングリコールモノオレエート（界面活性剤）              ０．０５重量部
サンアイバックＩＴＷ（防腐剤、三愛石油（株）製）                  ０．３重量部
ベンゾトリアゾール（防錆剤）                                      ０．４重量部
ジエタノールアミン（ｐＨ調整剤）                                  ０．９重量部
ジプロピレングリコール（保湿溶剤）                              １５．０重量部
エチレングリコール（保湿溶剤）                                    ５．０重量部
イオン交換水（主溶剤）                                        ７３．３５重量部
【００１６】
また、油性インキは下記の配合で粘度１００００ｍＰａ．ｓ（２５℃）で剪断減粘指数が０．９の油性インキを用いた。
スピロンブラックＧＭＨスペシャル（染料、保土ヶ谷化学工業（株）製）  １５．０部
バリファーストバイオレット＃１７０１（染料、オリエント化学工業（株）製）
１５．０部
エチレングリコールモノフェニルエーテル                              ４０．０部
ベンジルアルコール                                                  １２．５部
レジンＳＫ  （ケトン樹脂、ヒュルス社（独）製）                      １３．５部
ＰＶＰ  Ｋ−９０（ポリビニルピロリドン、ＩＳＰジャパン（株）製）      ２．０部
ナイミンＬ−２０１(オキシエチレンドデシルアミン、日本油脂（株）製     ２．０部
【００１７】
書き味の評価としては「○」は筆記抵抗値が４００以下で書き味が非常に滑らかなものであり、「△」は筆記抵抗値が４０１〜４５０であり、「×」は筆記抵抗値が４５１以上で書き味が非常に重いものとした。また、筆跡の評価としては「○」は最後まで薄くならず書き切れたもの、「△」は途中から少し筆跡が薄くなってしまったが書き切れたもの、「×」は途中からかなり薄くなってしまい最後まで書き切れなかったものとした。
【００１８】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、ボールペンに使用できるものである。インキの種類や用途によってはインキ収容部内を加圧したり、直接または間接的に押圧することによって吐出支援をなすものであってもよい。インキが乾燥性の高い種類のものであれば乾燥防止のためにキャップを設けたり、ボールホルダーの開口部を弾性部材で覆うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ボール１の周辺部の要部縦断面図
【図２】一例を示す縦断面図
【符号の説明】
【００２１】
１  ボール
２  ボールホルダー
２ａ  内方突出部
３  後孔
４  中心孔
５  放射状溝
６  ボール抱持室
７  開口部
８  ボール受け座部
９  インキ中継芯
Ｐ  被筆記面
【図１】
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【図２】
2006015581.tif 000005