(57)【要約】【課題】滑らかな書き味のボールペンチップ及びボールペンを提供する。【解決手段】ボールペンチップ１のチップ本体２は、後端壁に当接面５３ａが形成されたボール抱持室５０と、後端側より先端側に向かって設けられたバック孔４０と、当接面５３ａの中央に形成され、バック孔４０とボール抱持室５０とを連通するインク誘導孔６０と、を備え、当接面５３ａに当接された状態でのボール３の中心から、チップ本体２の外周面とバック孔４０の内壁との間の距離が最も短い最薄部Ａに延びる直線と、ボールペンチップ１の中心線との間の角度が、３５°以上５５°以下であり、後端壁の上端縁と最薄部Ａとの間の、チップ本体２の中心線に沿った方向の距離が、ボール径の９０％以下である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ本体とボールとを備えるボールペンチップであって、
前記チップ本体は、
前記チップ本体の先端側に設けられ、後端壁に前記ボールが内接する当接面が形成されたボール抱持室と、
後端側より先端側に向かって段階的に径が小さくなるように設けられたバック孔と、
前記当接面の中央に形成され、前記バック孔と前記ボール抱持室とを連通するインク誘導孔と、
前記インク誘導孔から放射状に延びる複数本のインク誘導溝と、
前記ボール抱持室の先端に設けられたかしめ部と、を備え、
前記ボールの一部を前記ボール抱持室より突出させるとともに、前記ボールを前記ボール抱持室の内部において回転自在に抱持し、
前記当接面に当接された状態での前記ボールの中心から、前記チップ本体の外周面と前記バック孔の先端部分の内壁との間の距離が最も短い最薄部に延びる直線と、前記ボールペンチップの中心線との間の角度が、３５°以上５５°以下であり、且つ、
前記後端壁の上端縁と前記最薄部との間の、前記チップ本体の中心線に沿った方向の距離が、前記ボールの径の９０％以下である、
ボールペンチップ。
【請求項２】
前記最薄部は、
前記中心線に沿った断面において、前記バック孔のうちの最も先端側にあるバック孔最先端部分の側壁と前記側壁から前記インク誘導孔へと続く先端壁との交点である、
請求項１に記載のボールペンチップ。
【請求項３】
前記ボール抱持室は、
抱持室円柱状空間部と、
前記抱持室円柱状空間部の後端から後端側に向って径が小さくなる抱持室円錐台状空間部と、
前記抱持室円錐台状空間部の後端から続く略球面状空間部と、
前記抱持室円柱状空間部の先端部に設けられたかしめ部と、を備え、
前記抱持室円錐台状空間部の頂角は、９０°以上１５０°以下である、
請求項１または２に記載のボールペンチップ。
【請求項４】
前記ボール抱持室は、
円柱状空間部と、
前記円柱状空間部の後端から後端側に向って径が小さくなる抱持室円錐台状空間部と、
前記抱持室円錐台状空間部の後端から続く略球面状空間部と、
前記円柱状空間部の先端部に設けられたかしめ部と、を備え、
前記略球面状空間部の側面は、前記ボールと当接する当接面で、
前記当接面の先端側の外周縁の径は、前記ボールの径の８０％以上９５％以下である、
請求項１から３のいずれか１項に記載のボールペンチップ。
【請求項５】
前記最薄部における前記バック孔の径は、前記ボールの径の８０％以上である、
請求項１から４のいずれか１項に記載のボールペンチップ。
【請求項６】
前記バック孔のうちの最も先端側にあるバック孔最先端部分は、
後端側から、バック孔円柱状空間部と、
前記バック孔円柱状空間部の先端から、前記インク誘導孔に向って径が小さくなるバック孔円錐台状空間部を備え、
前記バック孔円錐台状空間部の頂角は、９０°以上１８０°以下である、
請求項１から５のいずれか１項に記載のボールペンチップ。
【請求項７】
前記ボールの径が、０．５ｍｍ未満である、
請求項１から６のいずれか１項に記載のボールペンチップ。
【請求項８】
油性インクを搭載したボールペンリフィルに用いられる、
請求項１から７のいずれか１項に記載のボールペンチップ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のボールペンチップを備えるボールペン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールペンチップ及び該ボールペンチップを備えるボールペンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールペンチップは、ボールを抱持するためのボール抱持室と、ボール抱持室の後端壁の中央に形成されたインク誘導孔と、インク誘導孔から放射状に延びる複数本のインク誘導溝と、を有するチップ本体を備える。ボール抱持室の先端部は、内側にかしめられ、これによりボールの一部をチップ先端縁より突出させつつボールを回転自在に抱持している。
ここで、ボール抱持室の後端壁にある当接面の形状が、書き心地に対して重要であり、この当接面の形状を工夫する研究もなされている。例えば、特許文献１においては、ボールの曲率と異なる曲率状の当接面を設けることで、ボールと当接面との間に部分的に隙間を形成し、書き味を向上する試みがなされている。
しかし、特許文献１によると、ボール抱持室の後端壁にある当接面とボールとの接触状態が不均一となる。そうすると、ボールと当接面との間の摩擦係数が増加し、書き味向上に限界がある。このため、当接面の形状をボールの球面に沿った形状に成形し、ボールを当接面全体に均等に接触させることが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８０７０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、当接面の押圧加工で生じるスプリングバック（弾性回復）の影響により、当接面の形状をボールの球面に沿った形状に成形することは容易ではない。当接面を球面に近づける工夫もされているが、製造工程が複雑化する。
【０００５】
本発明は、滑らかな書き味のボールペンチップ及び該ボールペンチップを備えるボールペンを容易に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下のものを提供する。
【０００７】
チップ本体とボールとを備えるボールペンチップであって、前記チップ本体は、前記チップ本体の先端側に設けられ、後端壁に前記ボールが内接する当接面が形成されたボール抱持室と、後端側より先端側に向かって段階的に径が小さくなるように設けられたバック孔と、前記当接面の中央に形成され、前記バック孔と前記ボール抱持室とを連通するインク誘導孔と、前記インク誘導孔から放射状に延びる複数本のインク誘導溝と、前記ボール抱持室の先端に設けられたかしめ部と、を備え、前記ボールの一部を前記ボール抱持室より突出させるとともに、前記ボールを前記ボール抱持室の内部において回転自在に抱持し、前記当接面に当接された状態での前記ボールの中心から、前記チップ本体の外周面と前記バック孔の先端部分の内壁との間の距離が最も短い最薄部に延びる直線と、前記ボールペンチップの中心線との間の角度が、３５°以上５５°以下であり、且つ、前記後端壁の上端縁と前記最薄部との間の、前記チップ本体の中心線に沿った方向の距離が、前記ボールの径の９０％以下である、ボールペンチップ。
【０００８】
前記最薄部は、前記中心線に沿った断面において、前記バック孔のうちの最も先端側にあるバック孔最先端部分の側壁と前記側壁から前記インク誘導孔へと続く先端壁との交点であることが好ましい。
【０００９】
前記ボール抱持室は、抱持室円柱状空間部と、前記抱持室円柱状空間部の後端から後端側に向って径が小さくなる抱持室円錐台状空間部と、前記抱持室円錐台状空間部の後端から続く略球面状空間部と、前記抱持室円柱状空間部の先端部に設けられたかしめ部と、を備え、前記抱持室円錐台状空間部の頂角は、９０°以上１５０°以下であることが好ましい。
【００１０】
前記ボール抱持室は、円柱状空間部と、前記円柱状空間部の後端から後端側に向って径が小さくなる抱持室円錐台状空間部と、前記抱持室円錐台状空間部の後端から続く略球面状空間部と、前記円柱状空間部の先端部に設けられたかしめ部と、を備え、前記略球面状空間部の側面は、前記ボールと当接する当接面で、前記当接面の先端側の外周縁の径は、前記ボールの径の８０％以上９５％以下であることが好ましい。
【００１１】
前記最薄部における前記バック孔の径は、前記ボールの径の８０％以上であることが好ましい。
【００１２】
前記バック孔のうちの最も先端側にあるバック孔最先端部分は、後端側から、バック孔円柱状空間部と、前記バック孔円柱状空間部の先端から、前記インク誘導孔に向って径が小さくなるバック孔円錐台状空間部を備え、前記バック孔円錐台状空間部の頂角は、９０°以上１８０°以下であることが好ましい。
【００１３】
前記ボールの径が、０．５ｍｍ未満であることが好ましい。
【００１４】
油性インクを搭載したボールペンリフィルに用いられることが好ましい。
【００１５】
上述のいずれかのボールペンチップを備えるボールペン。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、滑らかな書き味のボールペンチップ及び該ボールペンチップを備えるボールペンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ボールペンチップの全体断面図である。
【図２】ボールペンチップの先端部分の拡大断面図である。
【図３】実施形態のボールペンチップをさらに詳細に説明する図である。
【図４】φ０．３８ｍｍのボールを用いた実施形態のボールペンチップと、比較形態のボールペンチップＡとの比較結果を示した表である。
【図５】φ０．７ｍｍのボールを用いた実施形態のボールペンチップと、比較形態のボールペンチップとの比較結果を示した表である。
【図６】バック孔形状が異なる場合の最薄部の位置を示す図であり、（ａ）はバック孔最先端部分４１の形状がボール形状、（ｂ）はラジアス形状、（ｃ）はＲ付円錐台形状の場合である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１はボールペンチップ１の全体断面図である。図２はボールペンチップ１の先端部分の拡大断面図である。ボールペンチップ１は、例えば、油性インクを搭載したボールペンリフィルに用いられるものである。
ボールペンチップ１は、チップ本体２と、ボール３とを備える。以下、ボールペンチップ１のボール３が配置されている側を先端側、逆側を後端側として説明する。
【００１９】
チップ本体２は、例えば、ステンレス製のブランク材で製造されている。ボール３は、例えば、タングステンカーバイド製で、本実施形態において径は０．３８ｍｍである。ただし、チップ本体２の材料やボール３の材料はこれらに限定されるものではない。
【００２０】
（チップ本体）
チップ本体２は、略円筒形で、円筒形の中央部２１と、中央部２１よりも先端側（ボール３が配置されている側）に設けられ、中央部２１よりも外径が小さい先端部２２と、中央部２１よりも後端側（ボール３が配置されている側と反対側）に設けられ、中央部２１よりも外径が小さい円筒形のシャンク部２３とを備える。シャンク部２３は、図示しないインク保持部に挿入される部分である。
【００２１】
チップ本体２の内部には、ボール３を抱持するためのボール抱持室５０と、チップ本体２の後端側より先端側に向かって延びるバック孔４０と、ボール抱持室５０の後端部の中央から、ボール抱持室５０とバック孔４０（バック孔最先端部分４１）とを連通するように後方に延びるインク誘導孔６０と、が設けられている。バック孔４０は、先端側に向って段階的に径が小さくなる複数のバック孔部分４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７を有する。
【００２２】
（ボール抱持室）
ボール抱持室５０は、先端側から、抱持室円柱状空間部５１と、抱持室円柱状空間部５１の後部から後端側に向って径が小さくなる抱持室円錐台状空間部５２と、抱持室円錐台状空間部５２の後部から続く略球面状空間部５３と、を備えている。
【００２３】
抱持室円柱状空間部５１の先端は、内側にかしめられ、かしめ部５４が形成されている。ボール３は、その先端部がボール抱持室５０の先端縁より突出した状態で、ボール抱持室５０内に回転自在に抱持されている。
【００２４】
抱持室円錐台状空間部５２の頂角αは、９０°以上１５０°以下が好ましく、１２０°以上１５０°以下がより好ましい。抱持室円錐台状空間部５２の頂角αが、９０°より鋭角になると、後述する押圧工程で押圧力が外側に分散しやすくなり、後述するスプリングバックが大きくなる。頂角αが、１５０°より鈍角になると、後述する押圧工程で押圧力による変形で生じるバリによって、インク誘導溝５５を塞いでしまう可能性が高くなる。
【００２５】
略球面状空間部５３の表面は、ボール３が内接する当接面５３ａとなっている。当接面５３ａの先端側の外周縁の径Ｒ１は、ボール３の径の８０％以上９５％以下であるが、これに限定されない。例えば、インクが水性の場合は、８０％より小さくしてもよい。当接面５３ａには、インク誘導孔６０から放射状に延びる複数本（本例では４本）のインク誘導溝５５が設けられている。なお、インク誘導溝５５はボール抱持室とバック孔を連通した溝でもよい。
【００２６】
（バック孔）
チップ本体２の後端側より先端側に向かって段階的に径が小さくなるように設けられたバック孔４０（４７，４６，４５，４４，４３，４２，４１）のうちの、最も先端側にあり、且つ最も径の小さいバック孔最先端部分４１は、後端側から、バック孔円柱状空間部４１ａと、バック孔円柱状空間部４１ａの先端から、インク誘導孔６０に向って径が小さくなるバック孔円錐台状空間部４１ｂと、を備える。バック孔円錐台状空間部４１ｂの頂角βは、９０°以上１８０°以下である。
【００２７】
ここで、筆記時のボール３の移動状態について説明する。筆記時にボールペンを移動させると、ボール３が回転する。インク誘導孔６０からインク誘導溝５５まで誘導されてきたインクは、ボール抱持室５０内のボール３まで到達する。インクの一部はボール３の回転に伴って紙面に転写され、文字等を表す線が描かれる。インクの残りは、ボール抱持室５０に戻される。このとき、インクの残りのうちの一部は、ボール３とともにボール抱持室５０に戻らずに、かしめ部５４の先端部にいわゆる、泣きとして残る場合もある。
なお、油性インクの場合は、水性インクよりも泣きが生じやすい。また、当接面５３ａが小さいと泣きがより生じやすくなる。また、当接面５３ａが大きいと、かすれが生じやすくなる。このため、当接面５３ａの外周縁直径Ｒ１はボール径の８０％以上９５％以下が好ましく、ボール径の８５％以上９５％以下がさらに好ましい。
【００２８】
なお、実施形態のボールペンチップ１は、以下のように製造される。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５０、インク誘導孔６０、当該インク誘導孔６０から放射状に延びるインク誘導溝５５、及び、バック孔最先端部分４１が作製される。
その後、ボール抱持室５０の後端壁５２ａにボール３を載置した状態でボールペンチップ１の先端部側から押圧されて、ボール３と略同一形状の当接面５３ａが形成される。そして、ボール抱持室５０の先端部が内側へかしめられ、かしめ部５４が形成される。これによりボールペンチップ１が製造される。
【００２９】
図３は、実施形態のボールペンチップ１の特徴部分を、詳細に説明する図である。
図示するように、ボールペンチップ１の中心線Ｌを通り、且つ中心線Ｌに沿ったボールペンチップ１の断面において、バック孔最先端部分４１の先端壁４１ｂａ（バック孔円錐台状空間部４１ｂの側面，バック孔最先端部分４１の底面）と側壁４１ａａ（バック孔円柱状空間部４１ａの内面）との交点は、チップ本体２の外周面２ａとバック孔４０の内壁との距離ａが最も短い最薄部Ａである（図２参照）。種々寸法を変えた場合の、この最薄部Ａの位置を、格子状の点で示す。最薄部Ａにおけるバック孔の径Ｒ２は、ボール３の径の８０％以上であることが好ましく、９０％以上がさらに好ましい。
【００３０】
（実施形態のボールペンチップの条件）
実施形態のボールペンチップ１は、
（１）最薄部Ａが、図中に示す複数の最薄部Ａのうち、ボール３を当接面５３ａに当接させた状態において中心Ｏと最薄部Ａとを結ぶ直線Ｍと、中心線Ｌとのなす角度θが、図中矢印で示す３５°≦θ≦５５°（３５°以上５５°以下、４５°±１０°の範囲）にあるボールペンチップ１であり、さらに好ましくは４０°≦θ≦５０°（４０°以上５０°以下、４５±５°の範囲）、より好ましくは４２°≦θ≦４８°（４２°以上４８°以下、４５°±３°の範囲）°である。
（２）さらに、実施形態のボールペンチップ１は、ボール抱持室５０の後端壁５２ａ（抱持室円錐台状空間部５２）の上端縁と最薄部Ａとの間の、チップ本体の中心線Ｌに沿った方向の距離ｘが、ボール３４の径の９０％以下であり、好ましくは６０％以下である。
【００３１】
図４は、図３に示したそれぞれの最薄部Ａを有するボールペンチップ（実施形態のボールペンチップ１及び比較形態のボールペンチップ１Ａ）の比較結果を示した表である。
ボール３の径をφ０．３８ｍｍとし、バック孔最先端部分４１の内径φを０．３５ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．５５ｍｍ、０．６５ｍｍ、０．７５ｍｍと変えて、それぞれにおいて距離ｘを０．１から０．４５の間で０．０５ｍｍ単位で変化させた２７本のボールペンチップ（ボールペンチップ番号１から２７）を作成した。
【００３２】
そして、作成したボールペンチップに油性インク（トンボ鉛筆社製ＢＲ−ＣＡＥ搭載の黒色インク）を詰めて、筆記角度７５°、筆記速度５ｍｍ／ｓ、筆記荷重１００ｇの条件で自動摩擦摩耗解析装置ＴＳｆ−５０２（協和界面科学製）用いて摩擦係数の測定を行った。なお、筆記対象である紙は、王子製紙製マシュマロ（登録商標）ＣｏＣを用いた。
ボールペンチップ番号１から８は、バック孔最先端部分４１の内径がφ０．３５ｍｍ、ボールペンチップ番号９から１５は、バック孔最先端部分４１の内径がφ０．４５ｍｍ、ボールペンチップ番号１６から２２は、バック孔最先端部分４１の内径がφ０．５５ｍｍ、ボールペンチップ番号２３から２６は、バック孔最先端部分４１の内径がφ０．６５ｍｍ、ボールペンチップ番号２７は、バック孔最先端部分４１の内径がφ０．７５ｍｍである。
【００３３】
ボールペンチップ番号８，１５，２２，２６，２７は、距離ｘが０．４５ｍｍ、ボールペンチップ番号７，１４，２１，２５は、距離ｘが０．４０ｍｍ、ボールペンチップ番号６，１３，２０，２４は、距離ｘが０．３５ｍｍ、ボールペンチップ番号５，１２，１９は、距離ｘが０．３０ｍｍ、ボールペンチップ番号４，１１，１８は、距離ｘが０．２５ｍｍ、ボールペンチップ番号３，１０，１７は、距離ｘが０．２０ｍｍ、ボールペンチップ番号２，９，１６は、距離ｘが０．１５ｍｍ、ボールペンチップ番号１は、距離ｘが０．１０ｍｍである。
【００３４】
上述したように、本実施形態のボールペンチップ１は、
（１）ボール３を当接面５３ａに当接させた状態において中心Ｏと最薄部Ａとを結ぶ直線Ｍと、中心線Ｌとのなす角度θ（図３に示す）が、３５°≦θ≦５５°（３５°以上５５°以下、４５°±１０°の範囲）  （図４（１）の斜線領域）、
（２）ｘ／ボール径が９０％以下（図４（２）の斜線領域）
の両方を満たす、図４で黒太線で囲んだボールペンチップである。
すなわち、ボールペンチップ番号１（実施例１），２（実施例２），９（実施例３），１０（実施例４），１６（実施例５），１７（実施例６），１８（実施例７），１９（実施例８），及び２３（実施例９）が本実施形態のボールペンチップ１であり、図４において斜線で示したボールペンチップ番号である。
【００３５】
その中でも、４０°≦θ≦５０°（４０°以上５０°以下、４５±５°の範囲）にあるボールペンチップ番号１（実施例１），９（実施例３），１７（実施例６），１８（実施例７），２３（実施例９）は、好ましいボールペンチップ１である。
【００３６】
さらに、その中でも、４２°≦θ≦４８°（４２°以上４８°以下、４５°±３°の範囲）にあるボールペンチップ番号１（実施例１），９（実施例３），１７（実施例６）は、より好ましいボールペンチップ１である。
【００３７】
角度θが、θ＜３５°，５５°＜θ（３５°より小さいか５５°より大きい、４５±１０°の範囲外）の、ボールペンチップ番号３（比較例１），４（比較例２），５（比較例３），６（比較例４），７（比較例５），８（比較例６），１１（比較例７），１２（比較例８），１３（比較例９），１４（比較例１０），１５（比較例１１），２０（比較例１２），２１（比較例１３），２２（比較例１４），２４（比較例１５），２５（比較例１６），２６（比較例１７），２７（比較例１８）は、比較形態のボールペンチップ１Ａである。
【００３８】
それぞれのボールペンチップについて、摩擦係数の測定を５回行い、摩擦係数の平均値を求めた結果を図４に示す。
ボールペンチップ番号３（比較例１），４（比較例２），５（比較例３），６（比較例４），７（比較例５），８（比較例６），１１（比較例７），１２（比較例８），１３（比較例９），１４（比較例１０），１５（比較例１１），２０（比較例１２），２１（比較例１３），２２（比較例１４），２４（比較例１５），２５（比較例１６），２６（比較例１７），２７（比較例１８）のボールペンチップは、摩擦係数０．２６以上０．２８未満であり、従来と同様で効果がみられなかった。
【００３９】
実施形態のボールペンチップ番号１（実施例１），２（実施例２），９（実施例３），１０（実施例４），１６（実施例５），１７（実施例６），１８（実施例７），１９（実施例８），２３（実施例９）のボールペンチップ１は、摩擦係数が０．２０以上０．２６未満であり、比較形態と比べて、摩擦係数が小さかった。
ボールペンチップ番号１（実施例１），２（実施例２），９（実施例３），１６（実施例５）１７（実施例６）のボールペンチップ１は、摩擦係数０．２０以上０．２４未満で、その中でも好ましいボールペンチップ１であった。
ボールペンチップ番号１（実施例１），９（実施例３），１７（実施例６）のボールペンチップ１は、摩擦係数０．２０以上０．２２未満で、その中でも、より好ましいボールペンチップ１であった。
【００４０】
図３，４においては、摩擦係数が０．２４以上０．２６未満を示した最薄部Ａの位置に三角、摩擦係数０．２２以上０．２４未満を示した最薄部Ａの位置に丸、摩擦係数０．２０以上０．２２未満を示した最薄部Ａの位置に二重丸、摩擦係数が０．２６以上０．２８未満を示した最薄部Ａの位置にバツを付けた。
図示するように、θが３５°≦θ≦５５°である実施形態のボールペンチップ１はボールペンチップ１の摩擦係数が、０．２６以下で、比較形態に比べて低い値を示した。そして、θが４５°に近くなるほど、摩擦係数が小さくなる傾向が見られた。
また、ｘ／ボール径が小さくなるほど摩擦係数が小さくなる傾向が見られ、ｘ／ボール径が９０％以上の場合の比較形態では、いずれも摩擦係数が０．２６以上０．２８未満を示した。
【００４１】
以上の結果より、
（１）ボール３を当接面５３ａに当接させた状態において中心Ｏと最薄部Ａとを結ぶ直線Ｍと中心線Ｌとのなす角度θが、３５°≦θ≦５５°であり、且つ
（２）ｘ／ボール径が９０％以下である本実施形態の範囲では、摩擦係数が比較形態と比べて低減し、最大で約２０％低減することができた。
【００４２】
次に、ボール３の径がφ０．７０ｍｍと上述のφ０．３８ｍｍよりも大きな場合について摩擦係数の測定を行った。
バック孔最先端部分４１の内径φを０．８５ｍｍとし、それぞれにおいて距離ｘを０．２８ｍｍと０．７５ｍｍとした２本のボールペンチップを作成した。
距離ｘが０．２８ｍｍのボールペンチップは、θが４５°であり、本実施形態の実施例のボールペンチップ１であり、且つｘ／ボール径が９０％以下である。距離ｘが０．７０ｍｍのボールペンチップは、θが２５°であり、ｘ／ボール径が９０％より大きく、比較例のボールペンチップである。
ボール３の径φ０．３８ｍｍの場合と同様に、作成したボールペンチップに油性インク（トンボ鉛筆社製ＢＲ−ＣＡＥ搭載の黒色インク）を詰めて、筆記角度７５°、筆記速度５ｍｍ／ｓ、筆記荷重１００ｇの条件で自動摩擦摩耗解析装置ＴＳｆ−５０２（協和界面科学製）用いて摩擦係数の測定を行った。筆記対象である紙は、王子製紙製マシュマロ（登録商標）ＣｏＣを用いた。
それぞれのボールペンチップについて、摩擦係数の測定を５回行い、摩擦係数の平均値を求めた。図５にそれぞれの摩擦係数を示す。
【００４３】
図示するように、実施例のボールペンチップ１の摩擦係数は０．１３２であり、比較例のボールペンチップの摩擦係数は０．１８４である。
比較例のようなボール径φ０．７ｍｍの場合、ボール径φ０．３８ｍｍと比べて摩擦係数は小さくなっているが、本実施形態のθが４５°とした場合、ボール径φ０．７ｍｍにおいても摩擦係数を大幅に低減することができた。
【００４４】
本実施形態のように、ボール３を当接面５３ａに当接させた状態において中心Ｏと最薄部Ａとを結ぶ直線Ｍと中心線Ｌとのなす角度θを、３５°≦θ≦５５°とすることにより、摩擦係数が低減された理由は、以下のように考える。
ボール３の当接面５３ａは、ボール３をボール抱持室５０の後端壁５２ａに押圧することで、ボール抱持室５０の後端壁５２ａを球面状に塑性変形させて加工している。押圧加工は塑性変形と同時に弾性変形を生じるため、力を除いた際に弾性変形域が元の位置に戻るスプリングバックを生じる。押圧加工によるスプリングバックの発生は不可避である。
実施形態のように、ボールペンチップ１の中心線とボール３の中心と最薄部Ａを結ぶ直線のなす角が４５°に近くなると、ボール３をボール抱持室５０の後端壁５２ａに押圧した際に生じるスプリングバックの縦方向と横方向の大きさが略等しくなる。これは、最薄部Ａが脆弱なために、弾性変形を生じやすく、最薄部Ａがスプリングバックの起点として働くためと考えらえる。
【００４５】
一方、最薄部Ａの位置が４５°よりも小さくなるに従い、ボール３によりボール抱持室５０の後端壁５２ａを押圧して当接面５３ａを作成する際に、後端壁５２ａ横方向に発生する弾性変形が大きくなる。その結果、形成された当接面５３ａは、押圧力が解除されると、スプリングバックによってボール３と当接面５３ａの外周縁近傍で接触する。したがって、筆記時の摩擦係数が大きくなり、書き味が悪化する。
【００４６】
また、最薄部Ａの位置が４５°よりも大きくなるに従い、ボール３によりボール抱持室５０の後端壁５２ａを押圧して当接面５３ａを作成する際に、後端壁５２ａ縦方向に発生する弾性変形が大きくなる。その結果、縦形成された当接面５３ａは、押圧力が解除されると、スプリングバックによってボール３と当接面５３ａの内周縁近傍で接触する。この場合、当接面５３ａの外周縁近傍とボール３とが接する場合よりは影響は小さいが、やはり摩擦係数が大きくなり、書き味が悪化する。
【００４７】
本実施形態によると、最薄部Ａの位置が４５°近傍であるので、スプリングバックの縦方向と横方向のバランスが調和し、これにより、当接面５３ａがボール３と略同一の表面形状に形成され、スプリングバックの影響が小さくなると考えられる。
【００４８】
また、ｘ／ボール径が９０％以下において摩擦係数が最大で約２０％低減することができたのは、ボール抱持室５０とバック孔最先端部分４１との間の距離ｘがボール径の９０％より大きくなると、最薄部Ａに応力が集中しにくくなり、スプリングバックの起点として働きにくくなるためと考えられる。
【００４９】
以上のように、本実施形態によると、ボールペンチップ１の中心線Ｌ、ボール３の中心Ｏ、バック孔最先端部分４１の先端壁４１ｂａ（バック孔円錐台状空間部４１ｂの側面，バック孔最先端部分４１の底面）と側壁４１ａａ（バック孔円柱状空間部４１ａの内面）との最薄部Ａとしたときに、ボール３を当接面５３ａに当接させた状態において中心Ｏと最薄部Ａとを結ぶ直線Ｍと中心線Ｌとのなす角度θが、図中矢印で示す３５°≦θ≦５５°（３５°以上５５°以下、４５°±１０°の範囲）である。さらに好ましくは４０°≦θ≦５０°（４０°以上５０°以下、４５±５°の範囲）、より好ましくは４２°≦θ≦４８°（４２°以上４８°以下、４５°±３°の範囲）である。
これにより、スプリングバックが発生する方向を制御し、当接面５３ａを球面状に加工でき、当接面５３ａとボール３とを面接触させることが可能になり、最大で約２０％の摩擦係数を低下させることができる。
【００５０】
実施形態によると、ボール３の当接面５３ａを、バック孔４０を深くするといった簡単手法で、略球面状に加工でき、書き味のよいボールペンチップ１を提供できる。
【００５１】
なお、特にボール３が、例えば０．５ｍｍ未満の小さいボールペンチップ１においては、複雑な加工を取ることが困難となるので、特に効果的である。
また、従来、バック孔を深くして、最薄部Ａをより肉薄にすると、ボール３を押圧して当接面５３ａを作成する際に、最薄部Ａの部分で亀裂や折れが発生するのではないかという懸念があったが、実施形態によると、このような亀裂や折れは発生しないことが分かった。
【００５２】
上述した実施形態では、ボールペンチップ１のバック孔最先端部分４１の形状をバック孔円錐台状空間部４１ｂとバック孔円柱状空間部４１ａとを含む形状とし、最薄部Ａは、図３に示すような、バック孔最先端部分４１の先端壁４１ｂａ（バック孔円錐台状空間部４１ｂの側面，バック孔最先端部分４１の底面）と側壁４１ａａ（バック孔円柱状空間部４１ａの内面）との交点であった。
しかし、本実施形態のような、バック孔円錐台状空間部４１ｂとバック孔円柱状空間部４１ａとに明確に分離されておらず、その交点に相当する部分にＲが設けられている場合もある。例えばバック孔最先端部分４１の形状がボール形状、ラジアス形状、Ｒ付円錐台形状の場合である。
図６は、このような場合の具体的な最薄部Ａの位置を示す図であり、（ａ）はバック孔最先端部分４１の形状がボール形状、（ｂ）はラジアス形状、（ｃ）はＲ付円錐台形状のときを示す。
すなわち、最薄部Ａは、ボールペンチップ１の中心線Ｌ、ボール３の中心Ｏ、バック孔最先端部分４１の先端壁４１ｂａと側壁４１ａａとの交点に限らない。ボールペンチップ１の中心線Ｌを通るボールペンチップ１の断面において、チップ本体２の外周面２ａからバック孔４０の内面までの距離が最も短い、すなわち、チップ本体２の肉厚が最も薄い部分が最薄部Ａである。
【００５３】
また、本実施形態では、ボールペンチップ１が、先端に向かって径が徐々に小さくなる、いわゆる砲弾型であるが、これに限定されない。すなわち、ボールペンチップは、いわゆるニードル形状のものであってもよい。
【００５４】
なお、最薄部Ａよりも後方に、最薄部Ａと同様のボールペンチップ１の側面との距離が短い場所があると、その場所を起点としてスプリングバックが生じる可能性があるので、そのような場所がないことが好ましい。
【符号の説明】
【００５５】
α    抱持室円錐台状空間部の頂角
β    バック孔円錐台状空間部の頂角
θ    直線Ｍと中心線Ｌとのなす角度
Ａ    最薄部
Ｌ    ボールペンチップの中心線
Ｍ    中心Ｏと最薄部Ａとを結ぶ直線
Ｏ    ボールの中心
１    ボールペンチップ
２    チップ本体
２ａ    外周面  
３    ボール
２３    シャンク部
４０    バック孔
４１    バック孔最先端部分
４１ａ    バック孔円柱状空間部
４１ａａ    側壁
４１ｂ    バック孔円錐台状空間部
４１ｂａ    先端壁
５０    ボール抱持室
５１    抱持室円柱状空間部
５２    抱持室円錐台状空間部
５２ａ    後端璧
５３    略球面状空間部
５３ａ    当接面
５４    かしめ部
５５    インク誘導溝
６０    インク誘導孔
Ｒ１    当接面の先端側外周縁の径
Ｒ２    最薄部におけるバック孔の径
ｘ    後端璧の上端縁と最薄部との間の中心線に沿った方向の距離
【図１】
2019142151.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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