(57)【要約】【課題】筆記部材としてのボールが円滑に回転すると共に過不足内インキを非筆記面に対し供給し、且つ筆記感触が良好なボールペンを提供する。【解決手段】ボール表面の凹凸状態をヒストグラム化し、最頻値となる級より高い級の度数の合計が測定点全体の７０〜４０％の範囲にあるようにしたボールを使用したボールペンチップ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールホルダーの貫通孔内に、この貫通孔の先端開口部より一部を突出して回転自在に抱持され、被筆記面に対して接触してインキ転写部材となるボールを備えるボールペンチップにおいて、前記ボールの材質が超鋼材であると共に、ボール表面において２０μｍ×２０μｍの領域内の等間隔な２５６×２５６の点にて測定される最も低い位置の測定点を０ｎｍとしたときの各測定点の高さの分布を級幅が０．０５ｎｍとしたヒストグラムで表したとき、最頻値となる級より高い級の度数の合計が測定点全体の７０〜４０％の範囲にあるボールペンチップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールホルダーの貫通孔内に、この貫通孔の先端開口部より一部を突出して回転自在に抱持され、被筆記面に対して接触してインキ転写部材となるボールを備えるボールペンチップに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
一般にボールペンは、インキを収容するインキタンクと前記インキタンクに接続したボールペンチップとから構成されている。ボールペンチップは、紙面などの被筆記面に接触してインキを転写するボールと、このボールを回転自在に抱持するボールホルダーから構成されている。インキはボールホルダーの貫通孔を通じてボールに伝搬され、被筆記面に接続したボールが回転させることによって掻き出され紙面に転写させることにより筆跡を形成する。筆記途中で線幅が減少する現象である「かすれ」、一部に筆記されない線分を持つ「線切れ」といった不良筆跡の状態を伴わない美麗な筆記はボールホルダー内のボールが被筆記紙面上で円滑に回転し、インキが非筆記面に対して過不足なく供給されることにより得られる。
【０００３】
ボールホルダーには通常ステンレス鋼等の金属やポリオキシメチレン等の耐摩耗性樹脂が使用され、ボールにはタングステンカーバイド等の超鋼材料や、炭化珪素等の硬質材料が用いられる。
【０００４】
ボールの回転により筆記具の体をなすボールペン型筆記具には、滑らかな書き味と「かすれ」や「線切れ」のない美麗な筆跡が常に追求されている。滑らかな書き味はボールがボールホルダー内で円滑に回転させることにより成し得られる。ボールを確実に回転させるために、ボールの表面粗さやボールを構成する粒子の分布、大きさに関する提案が種々なされている（特許文献１、２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０―３２９４７３号公報
【特許文献２】
特開２００１―８０２０６公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来の発明では、ボールペン用のボールの表面状態を管理するにあたっては、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に記載の算術平均粗さ（Ｒａ）が使用されている。
算術平均粗さ（Ｒａ）は、範囲における高さ成分の平均値を基準とした起伏の絶対値を積分して範囲長さで除したものであり、平均値に対してマイナスの高さ成分（凹みの量）も加算された値として得られるため、全体的な起伏の量を表現しているといえるが、凸として作用する部分がどの程度あるかといった部分の形状に起因した性質を表現し難いものであった。例えば、凹みの量と凸の量とが同じボールを使用したボールペンチップでは算術平均粗さ（Ｒａ）は同じ値として得られるが、現実的には、ボールペンチップとしての筆記性能は大きく異なるものであり、算術平均粗さ（Ｒａ）の値を基準として管理しても、良品と不良品を分けられないことがあった。
【０００７】
【問題を解決する手段】
本発明は、ボールホルダーの貫通孔内に、この貫通孔の先端開口部より一部を突出して回転自在に抱持され、被筆記面に対して接触してインキ転写部材となるボールを備えるボールペンチップにおいて、前記ボールの材質が超鋼材であると共に、ボール表面において２０μｍ×２０μｍの領域内の等間隔な２５６×２５６の点にて測定される最も低い位置の測定点を０ｎｍとしたときの各測定点の高さの分布を級幅が０．０５ｎｍとしたヒストグラムで表したとき、最頻値となる級より高い級の度数の合計が測定点全体の７０〜４０％の範囲にあるボールペンチップを要旨とするものである。
【０００８】
ボール表面の任意の２０μｍ×２０μｍの領域内の等間隔な２５６×２５６の点の高さ成分の測定は、セイコーインスツルメンツ（株）製ＳＰ−４００Ｎを用いて測定した。
そして、測定された２５６×２５６の各点の高さに関する数値の最下点を０として、各点の高さに関してのヒストグラムを作成した。
【０００９】
【作用】
ボールの表面に形成されている凸部分と凹部分とを分けてそのバランスを規定することによって、ボールペンチップの性能に影響を及ぼす要因を直接的に管理することができる。即ち、ボールの回転が円滑であり、過不足ないインキが吐出されるためには、ボールと被筆記面との摩擦、ボールとボールホルダーとの摩擦、ボールとインキの濡れがそれぞれ適正でありバランス良く存在していることが望まれる。これらのうち、ボールと被筆記面との摩擦及びボールとボールホルダーとの摩擦については凹みの量も合算された全体的な起伏の量よりも、ボールのより外側に突出している部分の影響を大きく受けるものと推察され、他部材との接触状態を形成する凸の存在が影響するものと推察される。これに対してボールに対するインキの濡れはインキの粘度や表面張力の影響を受けるものの、インキの吸着部分としての凹部分の存在が影響するものと推察される。本発明は、ボール表面において他部材との接触関係として凸と見なせる部分と、インキとの接触を考慮した凹と見なせる部分とのバランスが適正なるボールを選択的に得ることによってボールの円滑な回転と過不足ないインキの伝搬をなしえるものである。
【００１０】
【実施例】
一例に基づき更に詳細に説明する。
ボールとして、焼結体タングステンカーバイドを直径０．５ｍｍの球状に機械的研磨したしたもの（この時点での算術平均粗さ（Ｒａ）は３．２ｎｍ）を、更に重クロム酸カリ（５０％）とフェロシアン化カリ（５０％）の混酸に浸漬さ、表面を蝕刻せることにより種々の表面状態を有するサンプルボールを形成した。
【００１１】
実施例１
機械的に研磨したボールを前記混酸に４５秒間浸漬させ、最頻値（ｍｏｄｅ）となる級（１４９．０５ｎｍ〜１５０．００ｎｍ）より高い級の度数の合計の割合が７０％を占めるボールを作製した。このボールの高さのヒストグラムを第１図に示した。
【００１２】
実施例２
機械的に研磨したボールを前記混酸に４０秒間浸漬させ、最頻値（ｍｏｄｅ）となる級（１４７．８５ｎｍ〜１４７．９０ｎｍ）より高い級の度数の合計の割合が５２％を占めるボールを作製した。このボールの高さのヒストグラムを第２図に示した。高さの最頻度を１ａで示した。
【００１３】
実施例３
機械的に研磨したボールを前記混酸に３５秒間浸漬させ、最頻値（ｍｏｄｅ）となる級（１５０．９５ｎｍ〜１５１．００ｎｍ）より高い級の度数の合計の割合が４０％を占めるボールを作製した。このボールの高さのヒストグラムを第３図に示した。
【００１４】
比較例１
機械的に研磨したボールを前記混酸に５５秒間浸漬させ、最頻値（ｍｏｄｅ）となる級（１４８．７５ｎｍ〜１４８．８０ｎｍ）より高い級の度数の合計の割合が７５％を占めるボールを作製した。このボールの高さのヒストグラムを第４図に示した。
【００１５】
比較例２
機械的に研磨したボールを前記混酸に２０秒間浸漬させ、最頻値（ｍｏｄｅ）となる級（１４７．６５ｎｍ〜１４７．７０ｎｍ）より高い級の度数の合計の割合が３２％を占めるボールを作製した。このボールの高さのヒストグラムを第５図に示した。
【００１６】
【発明の効果】
上記実施例、比較例に示した各ボールについて、ボールペンを作製して下記に示す種々の試験を行った。
【００１７】
各実施例、比較例のボールを、ぺんてる（株）製水性ゲルインキボールペン、ハイブリッド（Ｋ１０５）に下記に示す水性ゲルインキまたはぺんてる（株）製水性インキボールペン、マイクロボール（ＭＲ２０５）に下記に示す水性インキを用いて試験試料とした。
筆記試験は、加重１００ｇ、筆記角度７０度、毎秒１０ｃｍの速度でインテック（株）製ＮＳ―＜５５＞カエテの用紙に（株）精機工業研究所製、ＴＳ−４Ｃ−１０型を用いて螺旋筆記を行った。
【００１８】
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上記成分中カルボキシメチルヒヂロキシプロピル化ガーガム、カラギーナン以外の成分をボールミルで３時間混合攪拌した後、カルボキシメチルヒヂロキシプロピル化ガーガム、カラギーナンを加えて再度２時間分散処理を行い、粘度２０１８ｃｐの黒色インキ組成物を得た。
【００１９】
インキ２
ＦＵＪＩ  ＳＰ  ＢＬＡＣＫ  ８９２２（カーボンブラック２０％分散液、富士
色素（株）製）                                    ２５．０重量％
エチレングリコール                                    １０．０重量％
グリセリン                                              ５．０重量％
ベンゾトリアゾー                                        ０．５重量％
オレイン酸トリエタノールアミン（潤滑剤）                ０．５重量％
プロクセル  ＧＸＬ                                      ０．２重量％
イオン交換水                                          ５８．８重量％
上記成分を混合し、ホモミキサーで均一になるまで１時間攪拌して粘度３．６Ｐａ・ｓの黒色インキを得た。
インキ１およびインキ２の粘度は（株）トキメック製ＥＬＤ型粘度計ＳＴローター２．５ｒｐｍにて測定した
【００２０】
筆記線の評価
線切れは筆記線中に発生する１ｍｍ以上、３ｍｍ以下の筆記腺が形成されていない部分と定義し、２００ｍ筆記線中に発生する個数により評価した。
【００２１】
受け座摩耗評価
受け座の摩耗は前記条件で６００ｍの連続筆記を行い、筆記前後でのボール突出距離の差を計測した。
【００２２】
筆記感触およびボール回転の評価
筆記感触およびボール回転は、筆記荷重を一定にして直線筆記した際の筆記抵抗値で評価した。筆記抵抗値は自動筆記機（書き味試験機、ぺんてる（株）製）を用いて筆記荷重１００ｇｆ、筆記速度２ｍｍ／秒、筆記角度７０度の条件で直線筆記し筆記方向にかかる荷重を測定した。
各試験の結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
以上のように、本発明の形状を有するボールを適用したボールペンチップは筆記線の線切れ、ボール抱持室内の受け座の摩耗が少ない筆記具を供するものであり、良品の判別を確実になすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のボールのヒストグラム。
【図２】実施例２のボールのヒストグラム。
【図３】実施例３のボールのヒストグラム。
【図４】比較例１のボールのヒストグラム。
【図５】比較例２のボールのヒストグラム。
【符号の説明】
ｍｏｄｅ  最頻値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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