JP7294639B2 - ボールペンチップの製造方法及びボールペンチップ - Google Patents

Description

本発明は、ボールペンチップの製造方法及びボールペンチップに関する。

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、ボール抱持室後端壁の中央に形成されるインク誘導孔と、インク誘導孔の側面から径方向に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。
インク誘導溝は、チップ本体の先端側から棒状押圧部材をインク誘導孔に圧入して、インク誘導孔の側面にボール抱持室後端壁からバック孔へと貫通する溝を形成することにより形成される。
ここで、ボール抱持室後端壁に対して、インク誘導溝を挟んだ反対側にあるバック孔先端壁に、棒状押圧部材によって押圧されたことによるバリが生じる場合がある。
このため、インク誘導溝を形成した後、バック孔側から切削工具を挿入してバリを切削除去している（特許文献１参照）。

特開２００３－１７０６９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、バリの除去時に、切削工具によってバック孔先端壁も切削される。バック先端壁を切削することにより、新たな切粉やバリが発生し、インク誘導溝をふさいでしまい、インクを十分に吐出できないことがある。また、切削時において切削工具に、いわゆるビビリ振動が発生し、バック孔先端壁が不均一に切削されて、バック孔先端壁とボール抱持室後端壁の間のボール係止部分の厚みが不均一になる場合がある。そうすると、ボール抱持室後端面に設けられるボール当接面の形状が歪み、ボールが滑らかに回転しなくなるなどの支障が生じる。特に、バック孔先端壁とボール抱持室後端壁との間隔が狭い場合は、顕著に支障が生じる。

本発明は、バリを支障なく除去可能なボールペンチップの製造方法及びバリが好適に除去されたボールペンチップを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の第１の態様は、軸線方向に延びるブランク材の後端側から、前記軸線方向に延び且つ前記後端側から順次径が縮小する複数のバック孔を形成するとともに、先端側から、ボール抱持室と、該ボール抱持室及び前記複数のバック孔のうちの最先端に位置する第１バック孔よりも径が小さいインク誘導孔とを形成する貫通孔形成ステップと、径方向に突出した突条部が設けられた押圧部材を、前記ブランク材の前記先端側から前記インク誘導孔に押し込んで前記インク誘導孔の側面に前記ボール抱持室から前記第１バック孔へと貫通するインク誘導溝を形成するインク誘導溝形成ステップと、前記ブランク材の前記後端側から、前記第１バック孔よりも大径の切削工具を、第１バック孔先端壁から前記後端側に０．００１ｍｍ～０．２００ｍｍの位置まで挿入し、前記切削工具により前記インク誘導溝の前記第１バック孔先端壁側に形成されたバリを除去した後、前記切削工具を前記第１バック孔先端壁と当接させずに、前記切削工具を前記バック孔から取り出すバリ除去ステップと、を含む、ボールペンチップの製造方法を提供する。

前記第１バック孔先端壁は円錐台状であり、該第１バック孔先端壁の頂角と、前記切削工具の先端の頂角とは、略同一であることが好ましい。

前記貫通孔形成ステップにおいて、前記第１バック孔を、該第１バック孔の径が、前記ボール抱持室で抱持するボールの径の８０％以上で形成することが好ましい。

前記バリ除去ステップの後に、前記ボール抱持室後端壁に、ボールが内接する略球面状の当接面を、前記当接面の外周縁直径が前記ボールの径の８０％以上９５％以下で形成する当接面形成ステップを含むことが好ましい。

前記貫通孔形成ステップにおいて、後に行われる前記当接面形成ステップで形成される前記当接面に当接するようにして前記ボールが配置された場合に、前記ボールの中心となる位置から前記ボールペンチップの軸線に対してθの角度で延びる直線上に、第１バック孔側壁と前記第１バック孔先端壁との交点がくるように、前記第１バック孔を形成することが好ましい。

前記貫通孔形成ステップにおける前記θは、３５°以上、５５°以下であることが好ましい。

上記課題を解決するために本発明の第２の態様は、後端側から軸線方向に延び且つ前記後端側から順次径が縮小する複数のバック孔と、先端側に形成されるボール抱持室と、前記ボール抱持室及び前記複数のバック孔のうちの最先端に位置する第１バック孔を連結し該第１バック孔よりも径が小さいインク誘導孔と、前記インク誘導孔の側面に形成され前記ボール抱持室から前記第１バック孔に延びるインク誘導溝と、を備え、前記第１バック孔は、後端側から、径が一定の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と、を有し、前記バック孔円柱状空間部の長さＹが、０．００１ｍｍ≦Ｙ≦０．２００ｍｍであるボールペンチップを提供する。

さらに前記第１バック孔の後端側に第２バック孔が設けられ、前記第１バック孔と前記第２バック孔とのとの間は斜面が形成されていることが好ましい。

本発明によれば、バリを支障なく除去可能なボールペンチップの製造方法及びバリが好適に除去されたボールペンチップを提供することができる。

ボールペンチップの全体断面図である。 ボールペンチップの先端部分の拡大断面図である。 （ａ）から（ｄ）は、ボールペンチップの加工工程を説明する図である。 ブローチ加工を行った後のボールペンチップの先端部分の拡大断面図である。 バリ除去ステップを説明する図である。 （ａ）及び（ｂ）はバリ除去ステップ後の工程を説明する図である。 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７に示したそれぞれの交点Ａを有するφ０．３８のボールペンチップ１の比較結果を示した表である。 それぞれの交点Ａを有するφ０．７０のボールペンチップ１の比較結果を示した表である。

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。

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。

（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よりも先端側に設けられ、中央部２１から徐々に外径が小さくなる先端部２２と、中央部２１よりも後端側に設けられ、中央部２１よりも外径が小さい円筒形の接続部２３とを備える。接続部２３は、図示しないインク保持部に挿入される部分である。

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の後端部のボール抱持室後端壁５２ａの中央から、ボール抱持室５０とバック孔４０（最先端のバック孔である第１バック孔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、後端側から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４０（４９，４８，４７，４６，４５，４４，４３，４２，４１）を有する。

なお、それぞれのバック孔４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９は、後述するようにドリルで切削するため、連続するバック孔、例えば第１バック孔４１と第２バック孔４２との間には、図２に示すように先端側に向かうに従い徐々に径が小さくなる斜面が形成される。

（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。
抱持室円錐台状空間部５２と略球面状空間部５３との壁面でボール抱持室後端壁５２ａを構成する。

抱持室円柱状空間部５１の先端は、内側にかしめられることで、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。

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、後述する横方向の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インク誘導溝５５を塞いでしまう可能性が高くなる。

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ＲＢ１は、ボール３の径ＲＢ２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（本実施形態では４本）のインク誘導溝５５が設けられている。

（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（４９，４８，４７，４６，４５，４４，４３，４２，４１）のうちの、最も先端側の第１バック孔４１は最も径が小さい。
そして、第１バック孔４１は、後端側から、径が一定の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。
バック孔円柱状空間部４１ａの長さＹは、実施形態において０．００１ｍｍ～０．２００ｍｍであり、他のバック孔４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９と比べて短い。
バック孔円錐台状空間部４１ｂの壁部は、第１バック孔先端壁４１ｂａを構成する。また、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。

（ボールペンチップ１の加工方法）
次に、ボールペンチップ１の加工方法の概略について説明する。図３から図６はボールペンチップ１の加工工程を説明する図である。
まず、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た、図３（ａ）に示すようなブランク材１ａを用意する。
次いで、図３（ｂ）に示すように、ブランク材１ａの側面を切削して、中央部２１の後端側にシャンク部２３を形成するとともに、ブランク材１ａの先端側の側面を切削してテーパ状の先端部２２を形成する。

（貫通孔形成ステップ）
そして、図３（ｃ）に示すように、シャンク部２３の後端面より、切削工具として、徐々に径が小さくなる複数のドリルを順次用いて、軸線Ｌに沿って延び、且つ後端側から徐々に径が小さくなるように第９バック孔４９，第８バック孔４８，第７バック孔４７，第６バック孔４６，第５バック孔４５，第４バック孔４４，第３バック孔４３，第１バック孔４１の順に形成する。ただし、ここで、第２バック孔４２は形成されない。なお、第１バック孔４１の径Ｒ１はボール３の径ＲＢ２の８０％以上とすることが好ましく、さらに好ましくは、９０％以上とすることである。

また、貫通孔形成ステップにおいて、後に行われる当接面形成ステップで形成される当接面５３ａに当接するようにしてボール３が配置された場合に、ボール３の中心となる位置からボールペンチップ１の軸線Ｌに対してθの角度で延びる直線Ｍ上に、第１バック孔４１のバック孔円柱状空間部４１ａの側壁と、第１バック孔先端壁４１ｂａとの交点Ａがくるように、第１バック孔４１を形成する。

次いで、先端部２２の先端側より、同様に切削工具としてドリルを用いて、軸線Ｌに沿って延び、且つ先端側から径が小さくなるボール抱持室５０とインク誘導孔６０とを形成し、バック孔４０とインク誘導孔６０とを貫通させる。
ここで、ボール抱持室５０をドリルで開ける際に、ドリルの先端が先細になっていることにより、軸方向の径が一定の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とが形成される。
この時点で、まだ略球面状空間部５３は形成されておらず、抱持室円錐台状空間部５２の壁部のみでボール抱持室後端壁５２ａが構成されている。

（インク誘導溝形成ステップ）
そして、図３（ｄ）に示すブローチ加工を行う。ブローチ加工は、棒状押圧部材１０１をインク誘導孔６０に押し込むことによって、ボール抱持室後端壁５２ａ（抱持室円錐台状空間部５２の壁部）を上から押圧して第１バック孔先端壁４１ｂa（バック孔円錐台状空間部４１ｂ）まで貫通するインク誘導溝５５を開ける。

図４は、ブローチ加工を行った後のボールペンチップ１の先端部分の拡大断面図である。
棒状押圧部材１０１には、軸線Ｌと直交する方向の断面において中心から放射状に延び、且つ軸方向に筋状に延びる実施形態では４本の突条部１０１ａが設けられている。軸線Ｌと直交する方向の断面における中心軸から突条部１０１ａの先端までの半径方向長さの２倍であるＲＰは、インク誘導孔６０の径ＲＨより大きく、第１バック孔４１の径Ｒ１より小さい。すなわちＲＨ＜ＲＰ＜Ｒ１である。
ゆえに、棒状押圧部材１０１によって、ボール抱持室後端壁５２ａを上から押圧すると、インク誘導孔６０の側面が棒状押圧部材１０１の突条部１０１ａによって押圧されて、インク誘導孔６０の外周に放射状に広がる実施形態では４本のインク誘導溝５５が形成される。このとき、棒状押圧部材１０１によって押圧された肉部は、下方に押しやられて、インク誘導溝５５の第１バック孔先端壁４１ｂa側に、いわゆるバリ３０が発生する。

（バリ除去ステップ）
そこで、実施形態では、ブローチ加工の後、再度、切削工具としてドリル１１０を用いてこのバリ取りを行う。図５はバリ除去ステップを説明する図である。用いるドリル１１０の径ＲＤは、第１バック孔４１の径Ｒ１より大きく、第３バック孔４３の径Ｒ３より小さい。すなわちＲ１＜ＲＤ＜Ｒ３である。

また、第１バック孔４１を形成する際に用いたドリルの先端の頂角βと、第２バック孔４２を形成する際に用いるドリル１１０の頂角β２とは等しいことが好ましい。すなわち、バック孔円錐台状空間部４１ｂの頂角βと、第２バック孔４２を形成する際に用いるドリル１１０の先端の頂角β２とは、略同一である。

ドリル１１０を、ブランク材１ａの後端側から、ドリル１１０の軸がブランク材１ａの軸線Ｌと同軸となるように挿入して、第１バック孔先端壁４１ｂａから０．００１ｍｍ～０．２００ｍｍ（好ましくは０．００１ｍｍ～０．１００ｍｍ）後端側に挿入する。
ドリル１１０の径ＲＤは、第１バック孔４１の径Ｒ１より大きく、第３バック孔４３の径Ｒ３より小さい。ドリル１１０は第１バック孔４１（バック孔円柱状空間部４１ａ）の側面を先端から０．００１ｍｍ～０．２００ｍｍ（好ましくは０．００１ｍｍ～０．１００ｍｍ）残して切削して、第３バック孔４３より小径で第１バック孔４１より大径の第２バック孔４２が形成される。
このとき、ドリル１１０の先端は、バリ３０が付着している第１バック孔先端壁４１ｂａに対して０．００１ｍｍ～０．２００ｍｍ（好ましくは０．００１ｍｍ～０．１００ｍｍ）後端側にあるので、第１バック孔先端壁４１ｂａとは当接せず、第１バック孔先端壁４１ｂａは削らない。しかし、第１バック孔先端壁４１ｂａに付着しているバリ３０は第１バック孔先端壁４１ｂａよりも後側に、ドリル１１０先端との隙間より大きく突出しているので、ドリル１１０によって削ることができる。

ここで、第２バック孔４２を形成するドリル１１０の径ＲＤを、第１バック孔４１の径Ｒ１よりも小さい径もしくは同じ径ではなく、第１バック孔４１の径Ｒ１よりも大きい径とすることによって、ドリル１１０を挿入した際に、バック孔４１の側面を切削することで、ドリル１１０が軸心方向に抑えられる。このため、ドリル１１０のびびり振動の発生を軽減できる。
さらに、第１バック孔の径Ｒ１と第２バック孔の径Ｒ２の径差による段差が形成されることで、第１バック孔４１と第２バック孔４２との軸方向の距離（つまり、バック孔円柱状空間部４１ａの長さＹ）を把握することが可能となるため、ドリル１１０の挿入深さの調整と確認等が容易に行える。第１バック孔の径Ｒ１と第２バック孔の径Ｒ２の径差は０．０１ｍｍ以上が好ましく、さらに好ましくは０．０２ｍｍ以上である。
なお、本実施例とは異なり、バック孔円錐台状空間部４１ｂとバック孔円柱状空間部４１ａの交点に相当する位置にＲが設けられている場合には、バック孔円柱状空間部４１ａの長さＹは、その交点に相当する位置からの長さとする。

また、第２バック孔４２と第１バック孔４１のバック孔円柱状空間部４１ａとの間には、ドリル１１０によって形成された頂角β２と同じ傾きを持つ斜面４２ａが形成される。
このため、バック孔内面の付近を流れるインクは、第２バック孔４２の内面に沿って軸線Ｌと平行に流れたのち、斜面４２ａに沿って軸線Ｌに対して傾いた方向に流れる。その後、再度、バック孔円柱状空間部４１ａの内面に沿って軸線Ｌと平行に流れ、さらに、バック孔円錐台状空間部４１ｂの内面に沿って軸線Ｌに対して傾いた方向に流れる。
このように、インクの流れに変化を持たせることにより、インクの攪拌が可能となり、インクの滑らかな流れを促進することができる。
また、後述する当接面形成ステップにおけるボール３の押圧時にかかる力や筆記時にかかる力を、交点Ａだけでなく、交点Ａから近い位置に設けた斜面４２ａと第２バック孔４２の側面との交点にも分散できるため、交点Ａの箇所での亀裂や破壊の発生を抑えることができる。

そして、第１バック孔先端壁４１ｂａに付着しているバリ３０を除去した後、ドリル１１０は第１バック孔先端壁４１ｂａとは当接せずにバック孔４０の下端から取り出される。

（当接面形成ステップ）
図６は、バリ除去ステップ後の工程を説明する図である。図６（ａ）に示すようにボール３をボール抱持室５０に挿入し、先端端よりハンマー１０３で殴打し、ボール３を後端側に押圧する。そうすると、ボール抱持室５０の後端壁中央部にボール３の球面に沿って凹んだ当接面５３ａ（図２に図示）を有する略球面状空間部５３が形成される。このとき、当接面５３ａの外周縁直径はボール径の８０％以上９５％以下で形成する。

（かしめ部形成ステップ）
そして図６（ｂ）に示すように、スピナー１２０を用いて、円柱状空間部５１（図２に図示）の先端部を内側にかしめ、かしめ部５４を形成する。以上の方法によりボールペンチップ１が製造される。

（実施形態の効果）
バリ取りを経ずにボールペンチップを製造した場合、チップ内でバリ３０が脱落すると、筆記時にインクとともにバリ３０がボール３側へ流動し、ボール３の回転を妨げて筆記不良を生じる可能性がある。また、バリ３０が残っていると、インク誘導溝５５が塞がれる場合がある。
しかし、実施形態の方法によりボールペンチップ１を製造すると、インク誘導溝５５の第１バック孔先端壁４１ｂａ側のバリ３０を除去することができるのでこのような事態が生じない。

バリ除去工程において、第１バック孔先端壁４１ｂａを切削すると、ドリルがビビリ振動することにより切削が偏り、第１バック孔先端壁４１ｂａが不均一になり、バック孔先端壁４１ｂａとボール抱持室後端壁５２ａの間のボール係止部分の厚みが不均一になる場合がある。
この状態で、上述の図６（ａ）に示すようにボール３をボール抱持室５０に挿入して先端よりハンマー１０３で殴打して、ボール３を後端側に押圧する際、形成される当接面５３ａが歪むことがある。当接面５３ａが歪むと、ボール３の滑らかな回転が妨げられ、品質に不具合を生じる。特に、バック孔先端壁４１ｂａとボール抱持室後端壁５２ａとの間隔が狭い場合は顕著に不具合が生じる。
しかし、実施形態において、ドリル１１０は第１バック孔先端壁４１ｂａとは当接しないので、第１バック孔先端壁４１ｂａ自体は削らない。したがって、新たな切粉やバリが発生せず、また、当接面５３ａにゆがみが生じず、ボール３の滑らかな回転が妨げられて品質に不具合を生じることがない。

次に、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。
このとき、実施形態では、当接面５３ａの外周縁直径ＲＢ１はボール径ＲＢ２の８０％以上９５％以下であるので、泣きやかすれが生じにくい。

（ＲＢ２とＲ１の関係の好適な範囲）
また、図７に、ボールペンチップ１の軸線Ｌを通り、且つ軸線Ｌに沿ったボールペンチップ１の断面において、第１バック孔先端壁４１ｂａ（バック孔円錐台状空間部４１ｂの側面）と側壁４１ａａ（バック孔円柱状空間部４１ａの内面）との交点Ａの位置を、格子状の点で示す。交点Ａにおける第１バック孔４１（バック孔円柱状空間部４１ａ）の径Ｒ１は、ボール３の径ＲＢ２の８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。この交点Ａの位置は、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が最も短い関係にある位置であることが好ましい。

（角度θと距離ｘの好適な範囲）
次に、角度θと距離ｘを好適な範囲とすることにより、書き味のよい効果を得られることについて説明する。
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ける中心Ｏと交点Ａとを結ぶ直線を直線Ｍとする。そして、交点Ａが、図中に示す複数の交点Ａのうち、直線Ｍと軸線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）にあることが好ましく、より好ましくは４０°≦θ≦５０°（４０°以上５０°以下、４５±５°の範囲）、さらに好ましくは４２°≦θ≦４８°（４２°以上４８°以下、４５°±３°の範囲）である。
（２）さらに、ボールペンチップ１は、ボール抱持室後端壁５２ａ（抱持室円錐台状空間部５２）の上端縁と交点Ａとの間の、チップ本体の軸線Ｌに沿った方向の距離ｘが、ボール３の径の９０％以下であることが好ましく、６０％以下であることがより好ましい。

図８は、図７に示したそれぞれの交点Ａを有するボールペンチップの比較結果を示した表である。
ボール３の径ＲＢ２をφ０．３８ｍｍとし、第１バック孔４１の径Ｒ１をφ０．３５ｍｍ、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種のボールペンチップ（ボールペンチップ番号１から２７）を作製した。なお、図７は、交点Ａにおける第１バック孔４１の径Ｒ１がφ０．５５ｍｍで距離ｘが０．２０ｍｍであるボールペンチップ１を示す。

そして、作製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）を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、第１バック孔４１の径Ｒ１がφ０．３５ｍｍである。
ボールペンチップ番号９から１５は、第１バック孔４１の径Ｒ１がφ０．４５ｍｍである。
ボールペンチップ番号１６から２２は、第１バック孔４１の径Ｒ１がφ０．５５ｍｍである。
ボールペンチップ番号２３から２６は、第１バック孔４１の径Ｒ１がφ０．６５ｍｍである。
ボールペンチップ番号２７は、第１バック孔４１の径Ｒ１がφ０．７５ｍｍである。

ボールペンチップ番号８，１５，２２，２６，２７は距離ｘが０．４５ｍｍである。
ボールペンチップ番号７，１４，２１，２５は距離ｘが０．４０ｍｍである。
ボールペンチップ番号６，１３，２０，２４は距離ｘが０．３５ｍｍである。
ボールペンチップ番号５，１２，１９，２３は距離ｘが０．３０ｍｍである。
ボールペンチップ番号４，１１，１８は距離ｘが０．２５ｍｍである。
ボールペンチップ番号３，１０，１７は距離ｘが０．２０ｍｍである。
ボールペンチップ番号２，９，１６は距離ｘが０．１５ｍｍである。
ボールペンチップ番号１は距離ｘが０．１０ｍｍである。

好ましいボールペンチップ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と交点Ａとを結ぶ直線Ｍと、軸線Ｌとのなす角度θ（図７に示す）が、３５°≦θ≦５５°（３５°以上５５°以下、４５°±１０°の範囲）（図８（１）の斜線領域）、
（２）ｘ／ボール径が９０％以下（図８（２）の斜線領域）
の両方を満たす、図８において黒太線で囲んだ第１グループのボールペンチップ１である。
すなわち、第１グループのボールペンチップ１は、ボールペンチップ番号１，２，９，１０，１６，１７，１８，１９，及び２３であり、図８において斜線で示したボールペンチップ番号のボールペンチップ１である。

その中でも、より好ましいボールペンチップ１は、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１，９，１７，１８，２３である。

その中でも、さらに好ましいボールペンチップ１は、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１，９，１７である。

第２グループのボールペンチップ番号３，４，５，６，７，８，１１，１２，１３，１４，１５，２０，２１，２２，２４，２５，２６，２７は、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１である。

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８に示す。
第２グループのボールペンチップ番号３，４，５，６，７，８，１１，１２，１３，１４，１５，２０，２１，２２，２４，２５，２６，２７）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、摩擦係数を低下する効果がみられなかった。

第１グループのボールペンチップ番号１，２，９，１０，１６，１７，１８，１９，２３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、第２グループのボールペンチップ１と比べて、摩擦係数が小さかった。
ボールペンチップ番号１，２，９，１６，１７のボールペンチップ１は、摩擦係数０．２０以上０．２４未満で、第１グループ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１，９，１７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。

図７，８においては、摩擦係数が０．２４以上０．２６未満を示した交点Ａの位置に三角（△）、摩擦係数０．２２以上０．２４未満を示した交点Ａの位置に丸（○）、摩擦係数０．２０以上０．２２未満を示した交点Ａの位置に二重丸（◎）、摩擦係数が０．２６以上０．２８未満を示した交点Ａの位置にバツ（×）を付けた。
図示するように、θが３５°≦θ≦５５°である第１グループ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、第２グループ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％以上の場合の第２グループでは、いずれも摩擦係数が０．２６以上０．２８未満を示した。

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と交点Ａとを結ぶ直線Ｍと軸線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％以下である第１グループでは、第２グループと比べて摩擦係数が低減し、最大で約２０％低減することができた。

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。
第１バック孔４１の内径をφ０．８５ｍｍとし、それぞれにおいて距離ｘを０．２８ｍｍと０．７５ｍｍとした２種類のボールペンチップを作製した。
距離ｘが０．２８ｍｍのボールペンチップ１は、上述の第１グループと同じ範囲のボールペンチップ１であり、θが４５°で且つ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１は、上述の第２グループと同じ範囲のボールペンチップ１であり、θが２５°であり、ｘ／ボール径が９０％より大きい。
ボール３の径φ０．３８ｍｍの場合と同様に、作製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１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９にそれぞれの摩擦係数を示す。

図示するように、第１グループと同じ範囲のボールペンチップ１の摩擦係数は０．１３２であり、第２グループと同じ範囲のボールペンチップ１の摩擦係数は０．１８４である。
ボール径φ０．７０ｍｍ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、θを４５°とした場合、ボール径φ０．７０ｍｍにおいても摩擦係数を大幅に低減することができた。

このように、ボール３を当接面５３ａに当接させた状態において中心Ｏと交点Ａとを結ぶ直線Ｍと軸線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のボール抱持室後端壁５２ａに押圧することで、ボール抱持室後端壁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。
ボールペンチップ１の軸線とボール３の中心と交点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、交点Ａの部分が脆弱なために、弾性変形を生じやすく、交点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。

一方、交点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のボール抱持室後端壁５２ａを押圧して当接面５３ａを形成する際に、ボール抱持室後端壁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。

また、交点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のボール抱持室後端壁５２ａを押圧して当接面５３ａを形成する際に、ボール抱持室後端壁５２ａの縦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。

交点Ａの位置が４５°近傍の場合、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。

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と第１バック孔４１との間の距離ｘがボール径の９０％より大きくなると、交点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。

以上のように、ボールペンチップ１の軸線Ｌ、ボール３の中心Ｏ、第１バック孔４１の先端壁４１ｂａ（バック孔円錐台状空間部４１ｂの側面）と側壁４１ａａ（バック孔円柱状空間部４１ａの内面）との交点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と交点Ａとを結ぶ直線Ｍと軸線Ｌとのなす角度θを、図中矢印で示す３５°≦θ≦５５°（３５°以上５５°以下、４５°±１０°の範囲）とすることが好ましい。より好ましくは４０°≦θ≦５０°（４０°以上５０°以下、４５±５°の範囲）、さらに好ましくは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。

このような好ましい範囲とすると、ボール３の当接面５３ａを、バック孔４０を深くして、交点Ａの位置を調整するといった簡単な手法で、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。

なお、特にボール３が、例えばφ０．５０ｍｍ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、交点Ａをより肉薄にすると、ボール３を押圧して当接面５３ａを形成する際に、交点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、交点Ａだけでなく、斜面４２ａと第２バック孔４２の側面との交点にも力を分散できるため、摩擦係数を低下する効果を妨げることなく、このような亀裂や破壊を防ぐ効果がある。

なお、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。

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と軸線Ｌとのなす角度
Ａ 交点
Ｌ ボールペンチップの軸線
Ｍ 中心Ｏと交点Ａとを結ぶ直線
Ｏ ボールの中心
１ ボールペンチップ
１ａ ブランク材
２ チップ本体
３ ボール
２１ 中央部
２２ 先端部
２３ シャンク部
３０ バリ
４０ バック孔
４１ 第１バック孔
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 バック孔先端壁
４２ 第２バック孔
４３ 第３バック孔
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 ボール抱持室後端壁
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
１０１ 棒状押圧部材
１０１ａ 突条部
１１０ ドリル
ＲＢ１ 当接面の外周縁直径
Ｙ バック孔円柱状空間部の長さ

Claims (8)

1. 軸線方向に延びるブランク材の後端側から、前記軸線方向に延び且つ前記後端側から順次径が縮小する複数のバック孔を形成するとともに、先端側から、ボール抱持室と、該ボール抱持室及び前記複数のバック孔のうちの最先端に位置する第１バック孔よりも径が小さいインク誘導孔と、を形成する貫通孔形成ステップと、
   径方向に突出した突条部が設けられた押圧部材を、前記ブランク材の前記先端側から前記インク誘導孔に押し込んで前記インク誘導孔の側面に前記ボール抱持室から前記第１バック孔へと貫通するインク誘導溝を形成するインク誘導溝形成ステップと、
   前記ブランク材の前記後端側から、前記第１バック孔よりも大径の切削工具を、第１バック孔先端壁から前記後端側に０．００１ｍｍ～０．２００ｍｍの位置まで挿入し、前記切削工具により前記インク誘導溝の前記第１バック孔先端壁側に形成されたバリを除去した後、前記切削工具を前記第１バック孔先端壁と当接させずに、前記切削工具を前記バック孔から取り出すバリ除去ステップと、
   を含む、ボールペンチップの製造方法。
2. 前記第１バック孔先端壁は円錐台状であり、該第１バック孔先端壁の頂角と、前記切削工具の先端の頂角とは、略同一である、
   請求項１に記載のボールペンチップの製造方法。
3. 前記貫通孔形成ステップにおいて、
   前記第１バック孔を、該第１バック孔の径が、前記ボール抱持室で抱持するボールの径の８０％以上で形成する、
   請求項１または２に記載のボールペンチップの製造方法。
4. 前記バリ除去ステップの後に、
   前記ボール抱持室の後端壁に、ボールが内接する略球面状の当接面を、前記当接面の外周縁直径が前記ボールの径の８０％以上９５％以下で形成する当接面形成ステップを含む、
   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の製造方法。
5. 前記貫通孔形成ステップにおいて、
   後に行われる前記当接面形成ステップで形成される前記当接面に当接するようにして前記ボールが配置された場合に、前記ボールの中心となる位置から前記ボールペンチップの軸線に対してθの角度で延びる直線上に、第１バック孔側壁と前記第１バック孔先端壁との交点がくるように、前記第１バック孔を形成する、
   請求項４に記載のボールペンチップの製造方法。
6. 前記貫通孔形成ステップにおける前記θは、３５°以上、５５°以下である、
   請求項５に記載のボールペンチップの製造方法。
7. 後端側から軸線方向に延び且つ前記後端側から順次径が縮小する複数のバック孔と、
   先端側に形成されるボール抱持室と、
   前記ボール抱持室及び前記複数のバック孔のうちの最先端に位置する第１バック孔を連結し該第１バック孔よりも径が小さいインク誘導孔と、
   前記インク誘導孔の側面に形成され前記ボール抱持室から前記第１バック孔に延びるインク誘導溝と、を備え、
   前記第１バック孔は、後端側から、径が一定の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と、を有し、
   前記バック孔円柱状空間部の長さＹが、０．００１ｍｍ≦Ｙ≦０．２００ｍｍであり、
   前記第１バック孔の後端側に第２バック孔が設けられ、前記第１バック孔と前記第２バック孔との間には斜面が形成され、前記斜面を側面に含む円錐の頂角β２と、前記バック孔円錐台状空間部の頂角βとが略同一である、
   ボールペンチップ。
8. 前記バック孔円柱状空間部の長さＹが、０．００１ｍｍ≦Ｙ≦０．１００ｍｍである、
   請求項７に記載のボールペンチップ。

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