(57)【要約】      （修正有）【課題】放射状に配置された切削刃を有する切削冶具を挿入して、放射状溝を形成する際、衝撃力や押圧力により、ボール抱持の横断面形状が変形し、真円度が損なわれて、ボールと先端開口部との環状の隙間がボールペンチップの位置により異なり、筆記方向によってインキ吐出の量が異なり、筆跡の濃淡や、線幅の不均一、筆跡のカスレ不良となることを抑制することができるボールペンチップを提供する。【解決手段】ボールホルダー６の貫通孔内に形成したボール７の後方移動規制をなす内方突出部に放射状のインキ通溝１を形成してなるボールペンにおいて、前記内方突出部の体積に対する前記放射状溝１の容積の比を０．０３以上０．１２以下とする。【選択図】図１
2013151153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筆記部材としてのボールと、このボールを貫通孔の先端開口部から一部突出して抱持するボールホルダーとから少なくともなり、ボールホルダーの貫通孔内に形成したボールの後方移動規制をなす内方突出部に放射状のインキ通溝を形成してなるボールペンにおいて、前記内方突出部の体積に対する前記放射状溝の容積の比が０．０３以上０．１２以下であるボールペンチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筆記部材としてのボールと、このボールを貫通孔の先端開口部から一部突出して抱持するボールホルダーとから少なくともなり、ボールホルダーの貫通孔内に形成したボールの後方移動規制をなす内方突出部に放射状のインキ通溝を形成してなるボールペンチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の放射状のインキ通溝は、ボールホルダーのインキ通路で最も狭い路となっており、インキ供給量を制限することとなりインキ吐出性に対し重要な箇所となっている。そこで、カスレ等の筆跡不具合を抑制するため、ボールの周囲に潤沢なインキを供給することを目的に中心孔に連通し後孔まで貫通した放射状溝を形成することが知られている。また、中心孔に連通し後孔には貫通していない放射状溝の場合、曲路となるため、放射状溝の外径や溝の幅を大きくしボールが内方突出部のボール転写面である座に着座した際、その外側に開口した有効放射状溝横断面積を大きくしたものが知られているが、所謂ブローチなどと称される放射状に配置された切削刃を有する切削冶具を、前方のボールが配置される側から挿入して、放射状溝を形成する際の衝撃力や押圧力により、ボール抱持室の横断面形状が変形し、真円度が損なわれてしまうことがあった。
それにより、ボールと先端開口部との環状の隙間の広さが開口部の位置により異なるので、筆記方向によって開いている隙間の量が異なることになり、吐出されるインキの量に差が生まれ、筆跡の濃淡や、線幅の不均一、筆跡のカスレなどが起こることがあった。
【０００３】
そこで、特開２０１０−２２１４０８号公報（特許文献１）には、放射状溝の間に、切削や押圧などの衝撃力を付与することによって、放射状溝の開口部分の幅を広げると共に衝撃力の付与された部分に相当するボール抱持室の側壁部分をも内側に微量ながら倒れこませて、放射状溝の形成によるボール抱持室の横断面形状の変形を矯正するボールペンチップの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２１４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の発明では、放射状溝を形成する際の衝撃力や押圧力により発生するボール抱持室の変形量に見合った衝撃力を放射状溝の間に付与する必要があり、放射状溝の間に付与する衝撃力が少ないとボール抱持室の横断面形状の変形を矯正する効果が小さく、放射状溝の間に付与する衝撃力が過大になると矯正の為の衝撃力を受けた部分の延長線上のボール抱持室の側壁部分が必要以上に倒れこみ、逆に変形を増大させてしまい、結局、吐出されるインキの量に差が生まれ、筆跡の濃淡や、線幅の不均一、筆跡のカスレなどが抑制され難いものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、筆記部材としてのボールと、このボールを貫通孔の先端開口部から一部突出して抱持するボールホルダーとから少なくともなり、ボールホルダーの貫通孔内に形成したボールの後方移動規制をなす内方突出部に放射状のインキ通溝を形成してなるボールペンにおいて、前記内方突出部の体積に対する前記放射状溝の容積の比が０．０３以上０．１２以下であるボールペンチップを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
内方突出部の体積に対する放射状溝の容積の比を０．１２以下にすることで内方突出部の体積に対する加工量に比例した歪み量が相対的に少なくなり、放射状溝を加工した部分
の延長線上に相当するボール抱持室の側壁部分周辺の内側への倒れこみが防止できる。
また、内方突出部の体積に対する放射状溝の容積の比は小さくなればなるほど内方突出部の体積に対する加工量に比例した歪み量が少なくなるが、放射状溝の容積が小さくなりインキ供給に影響を与えるが、内方突出部の体積に対する放射状溝の容積の比を０．０３以上することでボール抱持室へのインキ供給の不足が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の体積・容積計算のための寸法箇所を示した縦断面図。
【図２】図１のＩ−Ｉ’線横断面矢視図。
【図３】本発明の内抱突出部以外を除去した縦断面図。
【図４】本発明のボールペンの一例の縦断面図。
【図５】本発明のボールペンチップの一例の縦断面図。
【図６】図５のＩＩ部拡大図。
【図７】図３に相当する非貫通放射状溝の場合の内抱突出部以外を除去した縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ボールペンチップの基本的な構造は、紙面などの被筆記面と接触してインキを転写する筆記部材となるボールと、これを回転自在に抱持するボールホルダーとからなるものであり、インキの通り道であるボールホルダーの貫通孔を通じて被筆記面にインキを付与するものである。
ボールホルダーの貫通孔であるインキ通路は、該ボールホルダーがインキタンクとなる部材と直接又は接続部材を介して接続されることによってインキタンクの内孔と連通している。また、ボールホルダーは、インキ通路の途中に、内方突出部を形成し、ボールの後退規制部とすると共に、先端開口部をボールの直径よりも小径に加工したカシメ部として、先端からのボールの抜け止めをなして、ボールを抱持している。
内方突出部には、中心孔に連通した放射状溝が略均等に分割され、周状に配置されている。
この放射状溝は、中心孔に連通し後孔まで貫通していない放射状溝（以降、非貫通放射状溝と呼ぶ）と中心孔に連通し後孔まで貫通した放射状溝（以降、貫通放射状溝と呼ぶ）とに大別されるが、放射状に配置された切削刃を有する切削冶具により内方突出部を剪断加工により形成するので、内方突出部の途中で切削冶具を止めて形成する非貫通放射状溝では、加工面は全て剪断面となり、その加工量、つまり放射状溝の容積に比例して加工抵抗が増加し、歪み量が増大する。
これに対し、切削冶具を後孔に貫通させて形成する貫通放射状溝は、切削冶具が後孔に貫通する際、内方突出部の肉が破断し剪断面と破断面を有することとなる。剪断中は未貫通放射状溝同様、加工量に比例して加工抵抗が増加するが破断の際、急激に加工抵抗が増加する為、内方突出部の体積に対する放射状溝の容積の比が非貫通放射状溝と同じ場合、貫通放射状溝の方が歪み量が大きくなる傾向にあり、非貫通放射状溝の方が歪みに対し有利と言えるが、反面、非貫通放射状溝は、曲路となっているため、インキの流れの妨げとなる。インキ流れを向上させる方法として放射状溝の深さを深くしたり、外径を大きしたり、放射状溝の幅を広くしたり、外形に向かい拡幅し開口部分の幅を広げたりするが、全て、放射状溝の容積が大きくなり内方突出部の体積に対する放射状溝の容積の比が大きくなり、歪み量が増大する。
放射状溝は、ボール抱持室にインキを流入させる道となるものであり、インキの流量のみを考慮すれば、多数で幅広の方が好ましく、ボール投影断面積に対して中心孔と放射状溝を含めたインキ通路横断面積が３５％以上であることが好ましいが、内方突出部の体積に対する放射状溝の容積の比が大きくなり内方突出部の体積に対する加工量に比例した歪み量が増大する。
【００１０】
非使用時に、ボールをボールホルダーの先端開口部に周状に当接させ、特に、低粘度インキを使用した場合のインキの漏れ出しを抑制することを目的にボールホルダーのインキ通路に、コイルスプリングを挿入し、その先端で直接又は部材を介してボールを前方付勢することができる。コイルスプリングの後方移動規制は、ボールホルダーの後端をカシメたり、インキタンクや、インキタンクとの接続部材に形成した段部にコイルスプリングの後端を当て、後方移動規制をすることもできる。
尚、このように、コイルスプリングを挿入する場合、前述したインキ通路横断面積は、コイルスプリング先端部分の横断面積を差し引いた有効インキ通路横断面積である。
【００１１】
本発明のボールペンチップは、このようなボールペンチップについて、内方突出部の体積に対する放射状溝の容積の比が０．０３以上０．１２以下とするものであり、ここで言う内方突出部の体積とは、貫通放射溝の場合、放射状溝の前後の開口部それぞれの最外側部に接し軸芯と垂直な横断面で挟まれる部分の体積とする。同様に、非貫通放射溝の場合、放射状溝の前側開口部の最外側部と放射状溝の中心孔への後開口部に接し軸芯と垂直な横断面で挟まれる部分の体積とする。
該部の体積（Ｖ１）は、貫通放射状溝である図１及び図１のＩ−Ｉ’線横断面である図２、また内方突出部以外を除去した図３及び図３に相当する非貫通放射状溝である内方突出部以外を除去した図７に示すように、放射状溝１及び１’の前側開口部の最前端開口部と貫通放射状溝の後側開口部の最後端開口部または、非貫通放射状溝の中心孔への後開口部を含む仮想横断面で挟まれた部分のボールホルダーの体積である。
貫通放射状溝の場合、当該挟まれた部分の外形をなす円錐台の体積（Ｖ２）より、中心孔の容積（Ｖ３）と放射状溝の容積（Ｖ４）、及び、ボール抱持室側底部分、後孔前端部分にそれぞれ形成される前側円錐台形の凹み部分の容積（Ｖ５）及び後側円錐台形の凹み部分の容積（Ｖ６）を差し引いた体積として計算できる。
即ち、Ｖ１＝Ｖ２−Ｖ３−Ｖ４−Ｖ５−Ｖ６となる。
非貫通放射状溝の場合、当該挟まれた部分の外形をなす円錐台の体積（Ｖ２）より、中心孔の容積（Ｖ３）と放射状溝の容積（Ｖ４）、及び、ボール抱持室側底部分に形成される前側円錐台形の凹み部分の容積（Ｖ５）を差し引いた体積として計算できる。
即ち、Ｖ１＝Ｖ２−Ｖ３−Ｖ４−Ｖ５となる。
【００１２】
放射状溝１を後孔１３に貫通とした貫通放射状溝の場合には、放射状溝１の前側開口部１ａの最前端位置１ａｐにおける横断面径をｄ１、後側開口部１ｂの最後端位置１ｂｐにおける横断面径をｄ２、この放射状溝１の前後の開口部それぞれの最前端及び最後端開口部を含む横断面の距離をＬ１、放射状溝１の最大外径をｄ３、放射状溝１の幅をＷ、放射状溝１の本数をＮ、中心孔２の径をｄ４、放射状溝１の前側開口部１ａの最前端部１ａｐから中心孔２の前開口部２ａまでの高さをＬ２、放射状溝１の後側開口部１ｂの最後端部１ｂｐから中心孔２の後開口部２ｂまでの高さをＬ３、中心孔２の高さをＬ４としたとき、以下のように計算される。
【００１３】
放射状溝１の前後の開口部それぞれの最前端及び最後端開口部を含む仮想横断面で挟まれた部分の外形をなす円錐台の体積Ｖ２は次のように求められる。
放射状溝１の前側開口部１ａの最前端位置１ａｐにおける横断面径ｄ１を直径とする円の面積（Ｓ１）＝（ｄ１／２）２×円周率）
放射状溝１の後側開口部１ｂの最後端位置１ｂｐにおける横断面径ｄ２を直径とする円の面積（Ｓ２）＝（ｄ２／２）２×円周率）
円錐台の高さＬ１より、
円錐台３の体積算出の公式を適用し、
Ｖ２＝（Ｓ１＋Ｓ２＋√Ｓ１×Ｓ２）×Ｌ１×１／３
中心孔２の容積（Ｖ３）は、
Ｖ３＝（ｄ４／２）２×円周率×Ｌ４
（尚、Ｌ４＝Ｌ１−Ｌ２−Ｌ３）
前側円錐台形の凹み部分４の容積（Ｖ５）は、
中心孔２の開口面積
（Ｓ４）＝（ｄ４／２）２×円周率）
放射状溝１の最大外径を直径とする内接円面積は、
（Ｓ３）＝（ｄ３／２）２×円周率）
より、
Ｖ５＝（Ｓ３＋Ｓ４＋√Ｓ３×Ｓ４）×Ｌ２×１／３
後側円錐台形の凹み部分５の容積（Ｖ６）は、
中心孔２の開口面積
（Ｓ４）＝（ｄ４／２）２×円周率）
放射状溝１の最大外径を直径とする内接円面積
（Ｓ３）＝（ｄ３／２）２×円周率）
より、
Ｖ６＝（Ｓ３＋Ｓ４＋√Ｓ３×Ｓ４）×Ｌ３×１／３
放射状溝１の容積（Ｖ４）は、ボールホルダー６の縦断面における、放射状溝１の縦断面を底面とし溝幅を高さとする４画柱の体積にほぼ近似する。
よって、放射状溝の占める縦断面面積（Ｓ５）に、溝幅（Ｗ）と溝本数（Ｎ）を乗じて算出することができる。
即ち、
放射状溝の縦断面積（Ｓ５）＝（Ｌ１＋Ｌ４）／２×（ｄ３−ｄ４）／２
Ｖ４＝Ｓ５×Ｗ×Ｎ
以上の結果より、
内方突出部の体積（Ｖ１）＝Ｖ２−Ｖ３−Ｖ４−Ｖ５−Ｖ６に各値を代入して内方突出部の体積を算出することができる。
【００１４】
また、放射状溝１’を後孔１３に非貫通とした非貫通放射状溝場合には、放射状溝１’の前側開口部１ａの最前端位置１ａｐにおける横断面径をｄ１、通放射状溝１’の底面１ｂ’の中心孔２への後開口部２ｂ’における横断面径をｄ２、この放射状溝１’の前側開口部１ａの最前端位置１ａｐと放射状溝１’  の  底面１ｂ’の中心孔２への後開口部２ｂ’を含む横断面の距離をＬ１、放射状溝１’の最大外径をｄ３、放射状溝１’の幅をＷ、放射状溝１’の本数をＮ、中心孔２の径をｄ４、放射状溝１’の前側開口部１ａの最前端部１ａｐから中心孔２の前開口部２ａまでの高さをＬ２とし、放射状溝１’の底面１ｂ’の後端位置１ｂｐ’から放射状溝１’の底面１ｂ’の中心孔２への後開口部２ｂ’をＬ３、放射状溝１’の中心孔２の前開口部２ａから放射状溝１’の底面１ｂ’の後端位置１ｂｐ’の高さをＬ４としたとき、以下のように計算される。
【００１５】
放射状溝１’の前側開口部の最前端開口部と放射状溝１’の底面の中心孔への後開口部を含む仮想横断面で挟まれた部分の外形をなす円錐台の体積Ｖ２は、次のように求められる。
放射状溝１’の前側開口部１ａの最前端位置１ａｐにおける横断面径ｄ１を直径とする円の面積（Ｓ１）＝（ｄ１／２）２×円周率）
放射状溝１’の底面１ｂ’の中心孔２への後開口部２ｂ’における横断面径ｄ２を直径とする円の面積（Ｓ２）＝（ｄ２／２）２×円周率）
円錐台３の高さＬ１より、
円錐台の体積算出の公式を適用し、
Ｖ２＝（Ｓ１＋Ｓ２＋√Ｓ１×Ｓ２）×Ｌ１×１／３と前述した貫通放射溝同様に求められる。
中心孔２の容積（Ｖ３）は、
中心孔２の高さＬ５＝Ｌ４＋Ｌ３より、
Ｖ３＝（ｄ４／２）２×円周率×Ｌ５
前側円錐台形の凹み部分４の容積（Ｖ５）は、
中心孔２の開口面積
（Ｓ４）＝（ｄ４／２）２×円周率）
放射状溝１の最大外径を直径とする内接円面積は、
（Ｓ３）＝（ｄ３／２）２×円周率）
より、
Ｖ５＝（Ｓ３＋Ｓ４＋√Ｓ３×Ｓ４）×Ｌ２×１／３と前述した貫通放射溝同様に求められる。
尚、後側円錐台形の凹み部分５の容積（Ｖ６）は、放射状溝１’が後孔１３に非貫通状態のため形成されない。
放射状溝１’の容積（Ｖ４）は、貫通放射溝同様、ボールホルダー６の縦断面における、放射状溝１’の縦断面を底面とし溝幅を高さとする４画柱の体積にほぼ近似する。
よって、放射状溝の占める縦断面面積（Ｓ５）に、溝幅（Ｗ）と溝本数（Ｎ）を乗じて算出することができる。
即ち、
放射状溝の縦断面積（Ｓ５）＝（Ｌ１＋Ｌ４）／２×（ｄ３−ｄ４）／２
Ｖ４＝Ｓ５×Ｗ×Ｎ
以上の結果より、
内方突出部の体積（Ｖ１）＝Ｖ２−Ｖ３−Ｖ４−Ｖ５に各値を代入して内方突出部の体積を算出することができる。
【００１６】
また、上述のような各部の寸法を測定して算出する方法の他に、貫通放射溝の場合、上記の内方突出部の体積となる、放射状溝の前後の開口部それぞれの最外側部に接する軸心と垂直な横断面で挟まれる部分以外の不要部分を切断除去した材料の比重と該材料の重さの実測値から算出することができる。同様に、非貫通放射溝の場合、放射状溝の前側開口部の最外側部と放射状溝の底面の中心孔への後開口部に接し軸芯と垂直な横断面で挟まれる部分以外の不要部分を切断除去した材料の比重と該材料の重さの実測値から算出することができる。
また、該材料を、水やシリコーンオイルなどの液体に沈めて増加する液体の体積を測定したりすることもできる。
不要部分を切断除去方法としては、試験用のボールペンチップサンプルの各部寸法測定方法で後述する不飽和ポリエステル樹脂などの透明性の合成樹脂にボールペンチップサンプルを浸透させて固化させた後にサンドペーパなどで徐々に削って不要部分を除去し、その後、２００℃以上の高温、例えばガスバーナーで固化した樹脂を酸化・分解させ取り除く。
尚、内方突出部の体積は、微量であり、測定精度を向上させるため、数１０個のサンプルが必要となる。
【００１７】
前述した内方突出部の体積は、放射状溝の形成時、加工抵抗を受ける部分なので内方突出部の体積は大きく、放射状溝の容積は小さい方が好ましいが、放射状溝の容積は、ボール抱持室へのインキ供給を考慮すると小さい値とする調整に限界があり、ボール投影断面積に対して中心孔と放射状溝を含めた有効インキ通路横断面積が３５％以上にする必要がある。
内方突出部の体積を大きくするには、材料の該当部分の横断面積を大きくすれば良く、その一つの要素として、該当部分におけるボールホルダーの前方外径、後方外径を大きくすれば良く、ボールホルダーの先端に向かい縮径するテーパーの角度を調整することなどでなすことができる。しかし、先端に向かい縮径するテーパーの角度を軸心に対し鋭角にし過ぎるとボールホルダーの先端肉厚が厚くなり過ぎて筆記時、紙面にボールホルダーの先端部が当たり、筆記感の悪化や筆跡カスレが起こる恐れがある。また、ボールホルダーの先端肉厚を一定にし、テーパーの角度を軸心に対し鈍角にするとテーパー部が短くなり視認性が低下する。
また、別の要素である中心孔径を小さくすることで、中心孔の容積を小さくし、内方突出部の体積を大きくすることができるが、前述したようにボール抱持室へのインキ供給への影響がありインキ供給性を主眼とした寸法設定となり、調整に限界がある。また、中心孔の長さを長くすることで内方突出部を含む円錐台の高さを高くし、円錐台の体積を大きでき、内方突出部の体積を大きくすることもできるが、これら中心孔径の小径化や放射状溝の長さの伸長化は、内方突出部の体積の増加と共に放射状溝の容積をも増加する事となるので、内方突出部の体積に対する放射状溝の容積の比が０．０３以上０．１２以下になるように各寸法を調整することで放射状溝加工時のボール抱持室の変形が抑制でき且つ、ボール抱持室へのインキ供給の不足が防止できる。
【００１８】
ボールは、タングステンカーバイドやシリコンカーバイドなどを主成分とした焼結体のボールを使用でき、ボールホルダーとなる金属製の柱状部材は、ステンレスや黄銅、洋白などの合金製の線材を切断して使用できるが、ボールペンチップとしてインキとの耐食性や筆記時のボール回転によるチップホルダーとボールとの接触部分の耐摩耗性の高いステンレス材の使用が主であり、具体的には、パイプ状の素材に側面からピンを押し込み、内抱突出部の形成と同時に、放射状のインキ通路を形成する塑性加工を主とした製造方法を採用する場合は、フェライト系ステンレス材より伸び率の高いオーステナイト系ステンレス材であるＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４が適しているが、放射状溝を切削刃により加工するような切削加工を主とした製造方法を採用する場合は、切削性の高いフェライト系ステンレス材であるＳＵＳ４３０が適している。
更に、ＳＵＳ３０３と同程度まで耐食性を向上し、切削性もより向上させた快削ステンレスＳＦ２０Т（下村特殊精工株式会社）が好ましい。
更に、切削性に影響する成分である鉛をビスマスに置き換え切削性を保ちつつ、環境に考慮した快削ステンレス材は、より好ましい。
インキ流通路である放射状溝を加工する際のボール抱持室底面の後孔側への倒れこみや、ボール抱持室の側壁部分周辺の内側への倒れこみの抑制のためには、加工し易い材料が望ましく、剪断抵抗がステンレスの約１／２と小さい黄銅、洋白のほうが好ましいがインキとの腐食性や筆記時のボールとの接触部の摩耗性から外周付近の硬度がＨｖ２２０〜２８０程度のステンレス材を使用することが一般的であるが、反面、硬度が高いと、放射状に配置された切削刃を有する切削冶具の耐久性が低下し、剪断力が低下し、加工面の剪断面が短く、破断面が長くなることで切削抵抗が増加し、ボール抱持室の変形を助長する。また、放射状溝の加工は、ボールホルダーの中心付近を切削して形成されるので、外周付近の硬度がＨｖ２４０〜２７０程度で中心付近の硬度をＨｖ２２０〜２５０程度とすることが好ましい。
【００１９】
ボールホルダーの貫通孔はインキ流通路であり、ドリルなどで形成される。
先ず、比較的小径のドリルにて中心孔となる部分を柱状部材に形成し、次いで大径のドリルにて中心孔側からボール抱持室となる前方の大径部を、所定寸法まで掘り進める。中心孔の長さは、ボールホルダーのボール抱持室のボールと反対側の端部側から大径のドリルにて大径の後孔を形成する際の切削深さを調節することで決まる。中心孔の径は、ボール径の５０％程度が好ましく、ボール抱持室の径は、ボール径に０．０１ｍｍ〜０．０４ｍｍを加えた内径であり、インキの粘度等により適宜設定する。尚、ボールホルダーとして長い全長のものを使う場合など、内方突出部より後方部分である後孔を深く掘る必要がある時には、大径のドリルで最後まで深く掘り進むのには大きな力が必要であったり、ドリルへの負担も大きいものとなるので、始めは大径のドリルでドリル径の３倍以下程度掘り進めた後に機能上必要な段差の形成は除き０．０１〜０．０５ｍｍ程度の小径なドリルに変更して行くように次第に小径とするようにドリルを替えて、徐々に深く掘り進めることが好ましく、各ドリルの切削深さは、切粉のドリルねじれ溝部への詰まり防止や加工物からの切粉の排出向上のため、ドリル径の３倍以下が好ましい。深孔加工の方法としては、ステッピングという加工があり、同径のドリルで例えば、径の３倍まで加工したらドリルを加工物から抜き、再度ドリルを入れ前の加工深さの０．６倍まで加工、更にドリルを加工物から抜き、再々度ドリルを入れ前の加工深さの０．６倍まで加工という動作を繰り返し所定の孔深さとする。
放射状溝を後孔に貫通する貫通放射状溝を形成するためには、放射状に配置された切削刃を有する切削冶具が内方突出部の後孔傾斜面を貫く必要があり、切削刃の外形以下の後孔径では切削刃がボールホルダーの肉部分に衝突し貫通できないので、後孔の最前端部の外径は、放射状溝を形成する切削刃の外径、つまり放射状溝外径より大径とする必要がある。
このようにして形成された内方突出部は、放射状溝の形成の際、加工抵抗を受け止める部分ともなるので内方突出部の体積に対する放射状溝の容積の比を考慮した寸法設定が必要である。
尚、中心孔、後孔など切削刃を有する切削冶具を回転させるかボールホルダーである加工物を回転させるかして切削する加工でも放射状溝形成加工ほどではないが加工条件によっては、加工抵抗が増大し加工物が変形する場合があるので、切削冶具材質及び加工物材質などに応じた切削速度及び切削送りで加工することが望ましい。
【００２０】
次に、放射状に配置された切削刃を有する切削冶具をボール抱持室側から挿入し、ボール抱持室と中心孔との間の段部側から内方突出部を部分的に剥ぎ取り、該部に中心孔に連通し、中心孔の途中で切削冶具を止め後孔に非貫通とした非貫通放射溝や切削冶具を後孔に貫通させた貫通放射状溝を形成する。
使用する切削刃は、中心部分より放射状に切削刃が形成されている形状であるが、全体の外形としては、円柱の先に同径の底面の円錐が接続された形状である。円柱部分に該当する部分は後方に従い若干小径となる所謂バックテーパーと呼ばれる傾斜を形成しておくと、切削の進行中の抵抗を少なくでき放射状溝長さに対する剪断面長さの比が大きくでき、所謂切れる状態となりボール抱持室の変形を抑制できる。
切削刃の材質は、ダイス鋼、超硬合金、超微粒子超硬合金等があるが、加工量に応じ硬度と靭性のバランスを適度のものとする。耐久性向上や被切削材との滑り性向上のためＴｉＣ、ＴｉＣＮ等のコーティングを施したものとするとより良いがコーティング皮膜が３μｍ以上と厚すぎると切削刃がアール形状となり切れ味低下となるため１μｍ程度の薄膜
が好ましい。
放射状溝を形成する切削刃の先端部分の開き角度がボール抱持室傾斜面角度より鋭角な場合、放射状溝を形成する切削刃がボール抱持室傾斜面に当接する際、中心孔より当接することとなり、ボール抱持室を径方向に外側に向かって押し広げる力が増大し切削抵抗の増加となり、ボール抱持室の変形を助長する。
放射状溝を形成する切削刃の先端部分の開き角度をボール抱持室傾斜面角度より１０°〜２０°鈍角にすることで、放射状溝を形成する切削刃の外形からボール抱持室傾斜面に当接させられ、ボール抱持室を径方向に外側に向かって押し広げる力の抑制となり、放射状溝を形成する切削刃が後孔傾斜面方向に進む分力が増大し切削抵抗の減少となり好ましい。
【００２１】
次に、筆記部材となるボールを、ボール抱持室に配置し、ボールホルダーの先端開口部の縁部分を圧接工具によるカシメと呼ばれる塑性変形加工を行うことで、ボールの直径よりも小径に縮径され、ボールの抜け止めがなされる。
続いて、ハンマー工具によってボールに衝撃力を付与する所謂ハンマー工程を施して、ボールをボール抱持室と中心孔との間の段部に撃ち付け、ボールの形状に塑性変形させて凹状のボール転写部を形成すると同時にボールが前後に移動可能な空間を形成する。これによって、筆記時にボールが紙面と当接して後退し、インキが吐出される隙間が形成される。従って、この凹状ボール転写部の大きさを調整することで、ボールの前後移動可能な空間が調整され、インキ吐出を適量にできる。
また、ボールを深く押圧することによって凹状ボール転写部の大きさを広いものとすることで筆記時のボール回転による凹状のボール転写部の摩耗により、放射状溝の凹状のボール転写部の外縁に開口するインキ通路の減少によるインキ吐出量減少が抑制できるが内方突出部の体積に対する放射状溝の容積の関係同様、内方突出部の体積に対する凹状のボール転写部の容積の比が大きくなり、内方突出部の体積に対する加工量に比例した歪み量が増大し、ボール抱持室の変形となるので適宜、凹状のボール転写部の大きさを調整する必要がある。
尚、カシメ行程を、凹状のボール転写部を形成する工程の後に施した場合には、後穴からピンを挿入してボールを押し上げて、カシメられたボールホルダー先端部分を若干拡開し、ボールが前後に移動可能な空間を形成することもできる。
【００２２】
本発明で得られたボールペンチップを使用するボールペンに適用するインキとしては、水を主媒体とした水性インキ、アルコールなどの有機溶剤を主媒体とした油性インキのいずれも使用可能であり、これに着色成分である顔料及びまたは染料、凍結防止などのための高沸点有機溶剤、被筆記面への定着性を付与する樹脂成分、表面張力や粘弾性、潤滑性などを調整する界面活性剤や多糖類、防錆・防黴剤などが配合されたものであり、誤字修正などを目的とした酸化チタンなどの白色隠蔽成分を配合したものであってもよい。
また、インキの粘度や残量確認などの必要に応じて、インキ界面に接触させて、インキと相溶しない、α−オレフィンやポリブテンなどのゲル化物、シリコーンオイルなどの高粘度流体などをインキ界面に追従して移動するように層状に充填配置することもできる。この高粘度流体は、インキの逆流を抑制する働きをも担いうる。
【実施例】
【００２３】
以下、図面に基づいて一例を説明する。
図４に示したものは、筆記部材としてのボール７を、ボールホルダー６先端開口部６ａより一部突出した状態で回転自在に抱持してなるボールホルダー６とインキ収容部８が接合されたボールペン本体である。外装体に収容されて使用される所謂リフィルと称されるものとして示してあるが、外装についての図示及び説明は省略する。
後端の小径部は、ポリプロピレン樹脂などの押し出し成形パイプであるインキ収容部８の先端に圧入して固定されている。
インキ収容部８内には、インキ９が収容されており、インキ９の後端界面に接して、インキと相溶しない高粘度流体である逆流防止体組成物１０が配置されている。
【００２４】
図４のボールペンチップの拡大図である図５に示すように、ボールホルダー６の内部には、ボール７を背面より押して前方付勢するコイルスプリング１１が配設されている。このコイルスプリング１１は、ボールホルダー６に挿入された後に、押し込まれて全長を圧縮された状態で、ボールホルダー６の後端開口部６ｂを縮径するカシメ加工を施すことによって、ボール７の後端を付勢した状態で固定されている。
コイルスプリング１１は、伸縮する巻き部１１ａと先端に直線状に起立した先端直状部１１ｂを備えており、先端直状部１１ｂが、ボールホルダー６のインキ通路である貫通孔を通ってボール７の後端を直接押し、ボール７をボールホルダー６の先端開口部６ａの内縁に周接させている。
【００２５】
図６は、ボールペンチップのみのＩＩ部拡大図であり、説明の都合上、ボール７の外形を破線にて表示し、透過視した状態を示している。
ボールホルダー６は、円柱状金属部材に貫通したインキの通路として、先端側よりボール抱持室１２、中心孔２、後孔１３を有している。ボール抱持室１２と後孔１３との間には、内方突出部１４が形成されている。
ボール抱持室１２の先端開口部６ａは、カシメ加工にて縮径化されており、この縮径化された先端開口部６ａと、内方突出部１４にて前記ボール７の前後方向への移動し得る範囲を規定していると共に、放射状溝の形成時、加工抵抗を受ける部分となる。
また、内方突出部１４に、環状に等間隔で放射状溝１が形成されている。この放射状溝１は、中心孔２に連通し、後孔１３に貫通している貫通放射状溝を図示しているが、中心孔２に連通し、後孔１３に非貫通状態とした非貫通放射状溝でもよい。
【００２６】
内方突出部１４には、ボール７を押し付けることによって凹状のボール転写部１５が形成されており、凹状のボール転写部１５は、筆記時に紙面などに当接してボール７が後退した状態の時にボールの位置を安定させ、不要な振動等の少ない円滑な回転を保障せんとするものであり、ボール７と凹状のボール転写部１５とが略面状に接触するような形状となし、膜状に介在するインキ９をボール７の回転に対する潤滑剤として生かすこともできるものである。
また、前述の放射状溝１は、内方突出部１４の凹状のボール転写部１５の外側に開口部１ａを有しており、ボール抱持室１２へのインキ供給を確保している。
【００２７】
各部の寸法を異ならせた試験用のボールペンチップサンプルを作成し（表１参照）、下記に示す試験を行った。尚、各部寸法は、ボールペンチップを縦に半割り状態とし、オリンパス社製デジタルマイクロスコープＶＨＸ−９００により２００倍で直接測定した。縦に半割りの状態とは、図３または、図７のような状態を指すが、不飽和ポリエステル樹脂などの透明性の合成樹脂、具体的には、丸本ストルアス株式会社製冷間埋込樹脂Ｎｏ．１０５に冷間埋込樹脂Ｎｏ．１０５用硬化剤を２％程度添加しよく混練したものを隙間に浸透させて固化させた後にサンドペーパなどで徐々に削って測定サンプルを作成するものである。
【００２８】
【表１】
2013151153.tif 000003
【００２９】
表１に示した各ボールペンチップを、ぺんてる株式会社製の０．７ｍｍボールペン「ドット・イーボール０．７」（製品符号：ＢＫ１２７−Ａ）のインキ収容パイプに取り付け、後述の水性インキを充填して、ペン先の方向に遠心力が働くようにして、遠心分離機（国産遠心器（株）製：卓上遠心機Ｈ−１０３Ｎ）で遠心処理を施し、筆記具内に存在する気体を除去して試験用ボールペンサンプルとした。
【００３０】
試験に使用したインキの配合は次の通り。尚、組成の単に「部」とあるのは「重量部」を表す。
ウォーターブラック＃１０８−Ｌ（Ｃ．Ｉ．ＤＩＲＥＣＴ  ＢＬＡＣＫ１９の１４％水溶液、オリエント化学工業（株）製）                            ４０．０部
ケルザンＡＲ（キサンタンガム、剪断減粘樹脂、三晶（株）製）    ０．２部
エチレングリコール                                          １０．０部
グリセリン                                                  １０．０部
ベンゾトリアゾール                                            ０．５部
ハイドロキノンスルホン酸カリウム                              ０．５部
プロクセルＧＸＬ（１，２−ベンズイソチアゾリン−３−オン、防腐剤、ＩＣＩ（株）製）
０．３部
イオン交換水                                                ３８．５部
上記成分中、ケルザンＡＲの全量と水５．０部とをラボミキサーにて３０分間攪拌して均一に溶解しケルザン水溶液を調整した。残りの各成分を混合し１時間混合攪拌した後ケルザンＡＲ水溶液を加え更に２時間攪拌して剪断速度１０ｓｅｃ−１の時の粘度７０ｍＰａ・ｓの黒色インキを得た。
【００３１】
（筆記試験１）
各試験用ボールペンサンプルを筆記荷重１００ｇ、筆記角度７０°、筆記速度７ｃｍ／ｓの条件で、筆記方向をボールペンの外周に対し任意の方向である０°、これに対して１２０°回転させた方向、２４０°回転させた方向の３方向にて、ボールペンを自転させずに、それぞれ３ｍ直線筆記し、それぞれの吐出量を測定し、下記項目を評価する。
（１）吐出差
３方向それぞれの吐出量で最大値から最小値を差し引いた差を算出する。
（２）筆記幅の差
３方向の各筆記幅を測定し最大値から最小値を差し引いた差を算出する。
【００３２】
（筆記試験２）
各試験用ボールペンサンプルを筆記荷重１００ｇ、筆記角度７０°、筆記速度７ｃｍ／ｓの条件で、ボールペンを自転させ、１００ｍ螺旋筆記し、０ｍ〜５０ｍの吐出量と５０ｍ〜１００ｍの吐出量を測定し、下記項目を評価する。
（１）吐出増減率
５０ｍ〜１００ｍの吐出量を０ｍ〜５０ｍの吐出量で除した割合を算出する。
（２）筆記幅の差
１ｍ付近の筆跡幅から１００ｍ付近の筆跡幅を差し引いた差を算出する。
試験の結果を（表２）に記載する。
【００３３】
【表２】
2013151153.tif 000004
【００３４】
内方突出部の体積に対する放射状溝の容積の比が、０．０３以上０．１２以下である各実施例は、内方突出部の体積に対する加工量に比例した歪み量が相対的に少なくなり、ボール抱持室の変形が抑制され、筆記試験１による３方向それぞれの吐出量の差が０．００１５ｇ以下である共に、３方向のそれぞれの筆記幅の差も０．０５ｍｍ以内となり、筆記方向による吐出されるインキの量の差から生じる筆跡の濃淡差や、筆記幅の不均一が気にならない程度となっている。
また、放射状溝の容積の過小が防止され、筆記試験２による筆記増減率が９０％以上と筆記初期と大きな吐出量の差がないため、筆記幅の差も０．０５ｍｍ以内と初期と比べ気にならない程度となっており、インキ供給の不足が防止できインキ追従性が確保されている。
特に、内方突出部の体積に対する放射状溝の容積の比が、０．０５以上０．１１以下である実施例３〜９では、筆記試験１による３方向それぞれの吐出量の差が０．００１０ｇ以下、３方向のそれぞれの筆記幅の差も０．０４ｍｍ以内であり、筆記試験２による筆記増減率が９５％以上、筆記幅の差も０．０２ｍｍ以内となり、筆跡の濃淡や、線幅の不均一、筆跡のカスレが殆どなくより良い。
これに対し、比較例１は、該容積の比が０．０３未満となり、筆記試験１では、３方向それぞれの吐出量の差が０．０００３ｇ、３方向のそれぞれの筆記幅の差も０．０２ｍｍと良好な結果が得られたが、放射状溝の容積が減少し過ぎた結果、筆記試験２で吐出増減率が８５％以下となり、筆跡幅の差が０．０９ｍｍと初期と比べ大きく差が発生し、筆跡が薄くカスレるインキ出渋り状態となった。
逆に、比較２は、該容積の比が０．１２を超し０．１３となり、筆記試験２では、吐出増減率が９０％、筆跡幅の差が０．０１ｍｍと問題ない結果が得られたが、ボール抱持室の変形が増大し、筆記試験１では、３方向それぞれの吐出量の差が０．００２０ｇと大きく、３方向のそれぞれの筆記幅の差も０．０８ｍｍと大きく、筆跡の濃淡差や、筆記幅の不均一が顕著である。
また、非貫通放射状溝である実施例８では内方突出部の体積に対する放射状溝の容積の比が、０．１１と同様の貫通放射状溝である実施例９に比べ、筆記試験１による３方向それぞれの吐出量の差が０．０００８ｇと若干低く、放射状溝加工での歪みが小さい傾向を示している。
【符号の説明】
【００３５】
１  放射状溝
１’放射状溝
１ａ  放射状溝の前側開口部
１ａｐ  放射状溝の前側開口部の最前端位置
１ｂ  放射状溝の後側開口部
１ｂ’  通放射状溝の底面
１ｂｐ  放射状溝の後側開口部の最後端位置
１ｂｐ’  放射状溝の底面の後端位置
２  中心孔
２ａ  中心孔の前開口部
２ｂ  中心孔の後開口部
２ｂ’  放射状溝の底面の中心孔への後開口部
３  高さＬ１の円錐台
４  前側円錐台形の凹み部分
５  後側円錐台形の凹み部分
６  ボールホルダー
６ａ  先端開口部
６ｂ  後端開口部
７  ボール
８  インキ収容部
９  インキ
１０  逆流防止体組成物
１１  コイルスプリング
１１ａ  巻き部
１１ｂ  先端直状部
１２  ボール抱持室
１３  後孔
１４  内方突出部
１５  ボール転写部
ｄ１  横断面径
ｄ２  横断面径
ｄ３  放射状溝の最大外径
ｄ４  中心孔径
Ｌ１  横断面距離
Ｌ２  高さ
Ｌ３  高さ
Ｌ４  高さ
Ｌ５  高さ
Ｎ  放射状溝本数
Ｗ  放射状溝幅
【図１】
2013151153.tif 000005
【図２】
2013151153.tif 000006
【図３】
2013151153.tif 000007
【図４】
2013151153.tif 000008
【図５】
2013151153.tif 000009
【図６】
2013151153.tif 000010
【図７】
2013151153.tif 000011