JP2025105247A - ボールペンチップ、ボールペンレフィル及びボールペン - Google Patents

Abstract

【課題】ボール受け座の摩耗を抑制するとともに、かしめ部の先端の強度の低下を抑制する。
【解決手段】ボールペンチップ４０は、ボール４２と、ボール４２を保持するチップ本体５０と、を備えたボールペンチップ４０であって、チップ本体５０は、ボール４２を抱持するボール抱持室５２と、ボール４２がボール抱持室５２から抜け出ることを妨げるかしめ部６０と、を有し、ボール抱持室５２は、筆記時にボール４２からの筆圧を受けるボール受け座５６を含み、チップ本体５０の外周面６５及びボール受け座５６に窒化層７０が形成されており、かしめ部６０の前端面６３の窒化層７０の厚さＴ３は、ボール受け座５６の窒化層７０の厚さＴ４よりも大きい。
【選択図】図３

Description

本発明は、ボールペンチップ、ボールペンレフィル及びボールペンに関する。

従来、ボールペンチップの表面に窒化処理を施す技術が知られている。特許文献１には、製造の過程において窒化処理を行ったボールペンチップが開示されている。特許文献１に開示された技術では、金属細管に窒化処理を行い、その後、窒化処理を施した金属細管の先端部の内面部に切削加工を行い、ボール抱持室、ボール台座およびインキ誘導孔等を形成する。最後に、ボール抱持室にボールを挿入し、ボール抱持室の先端周縁部を内方向に押圧して屈曲させるカシメ加工を施す。このような工程を経ることにより、切削加工を行う際にバリが発生することが抑制され、カシメ加工を安定して行うことができるという利点がある。

特開平２－１６０５９７号公報

ボール抱持室は、ボールが当該ボール抱持室内において軸方向にわずかに移動できるように構成されている。ボール抱持室は、ボールの後方に位置するボール受け座を含んでいる。この場合、筆記時には、筆圧によりボールが後方へ移動し、ボール受け座はボールからの筆圧を受ける。筆記を行う際にボール受け座に接触した状態でボールが回転すると、ボール受け座が摩耗し得る。ボール受け座が摩耗すると、筆記時におけるボールの後退量が徐々に大きくなる。これにより、筆記時におけるボールとかしめ部との間の隙間が大きくなりインキの吐出量が増加することで、形成される筆跡が太くなる。

また、筆記時には、かしめ部の先端が紙等の筆記面に接触し得る。この場合、筆記を繰り返すことで、かしめ部の先端が摩耗し得る。かしめ部の先端が摩耗すると、かしめ部の強度が低下し、他の物体の衝突等によりかしめ部に大きな力が作用した際に、かしめ部が変形するおそれがある。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ボール受け座の摩耗を抑制するとともに、かしめ部の先端の強度の低下を抑制することを目的とする。

本実施形態のボールペンチップは、
［１］
ボールと、前記ボールを保持するチップ本体と、を備えたボールペンチップであって、
前記チップ本体は、前記ボールを抱持するボール抱持室と、前記ボールが前記ボール抱持室から抜け出ることを妨げるかしめ部と、を有し、
前記ボール抱持室は、筆記時に前記ボールからの筆圧を受けるボール受け座を含み、
前記チップ本体の外周面及び前記ボール受け座に窒化層が形成されており、
前記かしめ部の前端面の前記窒化層の厚さは、前記ボール受け座の前記窒化層の厚さよりも大きい、ボールペンチップ、である。

本実施形態のボールペンチップは、
［２］
前記前端面の前記窒化層の厚さは、前記かしめ部の後端から後方へ０．２ｍｍまでの領域における前記チップ本体の外周面の前記窒化層の厚さよりも大きい、［１］に記載のボールペンチップ、である。

本実施形態のボールペンチップは、
［３］
前記ボール抱持室の内面の前記窒化層の厚さは、前記かしめ部の後端から後方へ０．２ｍｍまでの領域における前記チップ本体の外周面の前記窒化層の厚さよりも小さい、［１］又は［２］に記載のボールペンチップ、である。

本実施形態のボールペンチップは、
［４］
前記ボール受け座の前記窒化層の厚さは、前記ボール抱持室の内面の前記窒化層の厚さよりも小さい、［１］～［３］のいずれか１つに記載のボールペンチップ、である。

本実施形態のボールペンレフィルは、
［５］
［１］～［４］のいずれか１つに記載のボールペンチップと、
インキを収容するインキ収容筒と、を備えたボールペンレフィル、である。

本実施形態のボールペンは、
［６］
［５］に記載のボールペンレフィルを備えたボールペン、である。

本発明によれば、ボール受け座の摩耗を抑制するとともに、かしめ部の先端の強度の低下を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態を説明するための図であって、ボールペンチップを有するボールペンレフィルが組み込まれたボールペンの一例を示す縦断面図である。 図２は、ボールペンチップを示す縦断面図である。 図３は、ボールペンチップの先端部を拡大して示す縦断面図である。 図４は、図３におけるＩＶが付された部分を拡大して示す図である。 図５は、ボールペンチップの製造方法の一例を示す図である。 図６は、ボールペンチップの製造方法の一例を示す図である。 図７は、ボールペンチップの製造方法の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。

本明細書では、ボールペン１０の中心軸線Ａが延びる方向（長手方向、縦断面図における上下方向）を軸方向ｄａ、中心軸線Ａと直交する方向を径方向、中心軸線Ａ周りの円周に沿った方向を周方向とする。また、軸方向ｄａに沿って、筆記する際に紙面等の被筆記面に近接する側を前方とし、被筆記面から離間する側を後方とする。すなわち、ペン先側が前方であり、ペン先と反対側が後方である。

図１は、本発明の一実施形態を説明するための図であって、ボールペン１０の一例を示す断面図である。本実施形態では、ボールペン１０がいわゆるサイドノック式のボールペンである例について説明するが、ボールペン１０はこれに限られない。ボールペン１０は、軸筒２０と、軸筒２０内に組み込まれたボールペンレフィル３０と、ボールペンレフィル３０の先端を軸筒２０から出没させるための出没機構１２と、筆跡を摩擦するための摩擦部材１４と、クリップ１６と、を備えている。

軸筒２０は、前軸２１と、前軸２１に連結された後軸２５と、後軸２５の後端部に取り付けられた後端キャップ２８と、前軸２１の外面を取り囲んで配置されたグリップ部材２９と、を含んでいる。前軸２１は、前端に設けられ、ボールペンレフィル３０のボールペンチップ４０の先端部が出没可能な開口部２２と、前方領域の内面に設けられた第１係合部２３と、後方領域の外面に設けられた雄ネジ部２４と、を有している。後軸２５は、前方領域の内面に設けられた雌ネジ部２６を有している。前軸２１の雄ネジ部２４と後軸２５の雌ネジ部２６とが螺合することにより、前軸２１と後軸２５とが互いに結合される。後端キャップ２８は、後軸２５の後端部に嵌着されている。グリップ部材２９は、使用者がボールペン１０で筆記を行う際に、指でつかむことが意図されている。前軸２１、後軸２５及び後端キャップ２８は、例えば樹脂で形成され、グリップ部材２９は、例えば、ゴム、エラストマー等で形成される。

本実施形態では、クリップ１６が、ノック時に使用者によって操作される操作部として機能する。軸筒２０には、軸方向ｄａに延び軸筒２０の壁部を貫通するスライド孔２７が設けられている。スライド孔２７は、後軸２５の後方領域と後端キャップ２８の前端部とに跨って設けられている。図示された例では、クリップ１６がスライド孔２７を通って軸筒２０内から軸筒２０外まで延びている。クリップ１６の軸方向ｄａの移動範囲は、スライド孔２７の前端及び後端により画定され得る。

ボールペンレフィル３０は、軸筒２０内に出没可能に収容されている。ボールペンレフィル３０は、インキを収容するインキ収容筒３２と、インキ収容筒３２の前方に配置されたチップホルダ３４と、チップホルダ３４の前方に配置されたボールペンチップ４０と、を含んでいる。図１に示された例では、チップホルダ３４の後端部がインキ収容筒３２の前端部内に挿入され、ボールペンチップ４０の後端部がチップホルダ３４の前端部内に挿入されている。ボールペンレフィル３０は、前方領域の外面に設けられた第２係合部３６を有する。図示された例では、第２係合部３６は、チップホルダ３４の外面に設けられている。ボールペンレフィル３０が組み立てられた状態において、ボールペンレフィル３０の第２係合部３６は、前軸２１の第１係合部２３よりも後方に位置しており、第１係合部２３と第２係合部３６との間には、コイルバネ１８が圧縮状態で配置されている。これにより、コイルバネ１８は、ボールペンレフィル３０を後方に付勢する。

インキとしては、ボールペンに使用可能なインキが特に制限なく使用され得る。一例として、インキとして熱変色性インキを使用することができる。熱変色性インキは、可逆熱変色性インキであってもよい。可逆熱変色性インキとしては、一例として、加熱により発色状態から消色状態へ変化し、冷却により消色状態から発色状態へ変化する加熱消色型の可逆熱変色性インキが使用され得る。

本実施形態の摩擦部材１４は、インキによる筆跡を摩擦するための部材である。インキが熱変色性インキである場合、摩擦部材１４は、筆跡が形成された紙等の被筆記面を摩擦して、筆跡を形成するインキを摩擦熱により加熱する機能を有する摩擦部材とすることができる。この場合、摩擦部材１４は、例えば弾性材料から形成することができる。摩擦部材１４は、後端キャップ２８に、圧入、係合、螺合、嵌合、接着、２色成形等によって固定され得る。また、インキが熱変色性を有しないインキである場合には、摩擦部材１４は、一例として、筆跡が形成された紙等の被筆記面を摩擦することにより当該筆跡を削り取る部材、例えば砂消しゴム、であってもよい。

出没機構１２は、ボールペン１０を、前軸２１の開口部２２からボールペンチップ４０の先端部が突出するノック状態と、開口部２２からボールペンチップ４０の先端部が没入する非ノック状態と、を交互に切り換えるための機構である。図１では、ボールペン１０がノック状態において示されている。非ノック状態では、コイルバネ１８の弾発力により、ボールペンレフィル３０が後方に向かって付勢され、これにより、ボールペンチップ４０の先端部は開口部２２から没入している。使用者が指でクリップ１６を前方へ押してスライドさせると、ボールペンレフィル３０が前方に向かって移動し、ボールペンチップ４０の先端部が開口部２２から前方へ突出する。使用者がクリップ１６から指を離しても、ボールペンレフィル３０は、ボールペンチップ４０の先端部が開口部２２から前方へ突出した状態を維持する。再度、使用者が指でクリップ１６を前方へ押してスライドさせると、ボールペンレフィル３０が前方に向かって微小距離だけ移動する。使用者がクリップ１６から指を離す又はクリップ１６に対する前方への押圧力を緩めると、コイルバネ１８の弾発力により、ボールペンレフィル３０が後方に向かって付勢され、ボールペンチップ４０の先端部が開口部２２から没入する。このような出没動作を実現する出没機構１２は公知であるので詳細な説明は省略する。一例として、出没機構１２として、特開２０１２－６３１５号公報に開示された出没機構を用いることが可能である。

図２～図４を参照して、ボールペンチップ４０についてさらに説明する。図２は、ボールペンチップ４０を示す縦断面図である。図３は、ボールペンチップ４０の先端部を拡大して示す縦断面図である。図４は、図３におけるＩＶが付された部分を拡大して示す図である。

ボールペンチップ４０は、ボール４２と、ボール４２を保持するチップ本体５０とを備えている。ボール４２の直径は、０ｍｍを超えて２．０ｍｍ以下であってもよい。ボール４２の直径は、０．２ｍｍ以上１．６ｍｍ以下であってもよい。ボール４２の直径は、０．４ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であってもよい。チップ本体５０は、インキ収容筒３２内に収容されたインキをボール４２へ誘導する機能を有する。筆記の際に、使用者がボール４２を紙等の被筆記面に押し付けたまま被筆記面上を移動させることにより、ボール４２は被筆記面上で回転する。これにより、ボール４２に付着したインキが被筆記面に転写される。そして、転写されたインキによって被筆記面上に筆跡が形成される。なお、被筆記面に転写されたインキは、被筆記面に浸透していくこともある。

チップ本体５０は、ボール抱持室５２と、インキ流通孔５８と、かしめ部６０と、を有している。ボール抱持室５２は、ボール４２を抱持する機能を有するとともに、当該ボール抱持室５２内にインキを保持して、ボール４２にインキを付着させる機能を有する。ボール抱持室５２は、チップ本体５０の前端から後方へ向けて形成された穴部で構成される。ボール抱持室５２は、ボール４２が当該ボール抱持室５２内において軸方向にわずかに移動できるように構成されている。ボール抱持室５２の内面５３は、側面５４と、ボール受け座５６を含んでいる。チップ本体５０の中心軸線は、ボールペン１０の中心軸線Ａと一致している。したがって、本明細書では、チップ本体５０の中心軸線を、中心軸線Ａと表記することもある。

側面５４は、軸方向ｄａに延びる中心軸線を有する円筒状の面であってもよい。側面５４は、かしめ部６０の内面６１も含む。側面５４の中心軸線は、中心軸線Ａと一致してもよい。ボール受け座５６は、ボール抱持室５２の後方部分に位置している。ボール抱持室５２内において、ボール４２は、前後方向にわずかに移動可能である。ボール受け座５６は、ボール抱持室５２内において、ボール４２が最も後方に位置するときにボール４２が接触する面である。ボール受け座５６は、ボールペン１０を用いて筆記する際に、ボール４２からの筆圧を受ける。ボール受け座５６は、ボール４２の外面の一部に対する相補形状を有してもよい。すなわち、ボール受け座５６は、球面の一部を構成する形状を有してもよい。

インキ流通孔５８は、ボール抱持室５２とチップホルダ３４との間に位置して、ボール抱持室５２とチップホルダ３４とを連通させる。インキ流通孔５８は、軸方向ｄａに沿って直線状に延びている。インキ流通孔５８は、チップホルダ３４からボール抱持室５２へ向かうインキの流路として機能する。インキ流通孔５８の中心軸線は、チップ本体５０の中心軸線Ａと一致している。

かしめ部６０は、チップ本体５０の先端部に内側（中心軸線Ａ側）に向かって変形して設けられた部分である。かしめ部６０は、ボール４２がボール抱持室５２から抜け出ることを妨げる機能を有する。かしめ部６０は、ボール抱持室５２内にボール４２を配置した後に、チップ本体５０の先端部が内側（中心軸線Ａ側）に向かって変形するようにかしめられることにより形成される。これにより、ボール４２がボール抱持室５２に抱持される。

本実施形態では、少なくともチップ本体５０の外周面６５及びボール抱持室５２のボール受け座５６に、窒化層７０が形成されている。また、本実施形態では、ボール抱持室５２の内面５３にも、窒化層７０が形成されている。窒化層７０は、チップ本体５０の表面からチップ本体５０内に窒素原子を拡散させ、チップ本体５０を構成する金属原子と窒素原子とを含む化合物を形成する窒化処理により形成される。窒素と結合して窒化層を形成可能な金属としては、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）等が挙げられる。したがって、チップ本体５０は、クロム、アルミニウム、モリブデン、チタン、バナジウムの少なくとも１つを含む金属材料で形成されることが好ましい。このような金属材料として、例えばステンレス鋼を用いてもよい。

本実施形態では、後述するように、窒化処理は、チップ本体５０にボール４２を組み付けた後に行われる。しかしながら、この窒化処理工程において、ボール４２の表面には窒化層７０が形成されないことが好ましい。したがって、ボール４２は、クロム、アルミニウム、モリブデン、チタン、バナジウムをいずれも含まない材料、クロム、アルミニウム、モリブデン、チタン、バナジウムの含有量が極めて少ない材料、又は、安定した状態のクロム、アルミニウム、モリブデン、チタン、バナジウムを含む材料で構成されることが好ましい。安定した状態のクロム、アルミニウム、モリブデン、チタン、バナジウムとしては、例えば、炭化クロム、炭化バナジウム、アルミナ等が挙げられる。このような観点から、ボール４２は、例えば、タングステンカーバイド、炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、ジルコニア等の材料で形成されてもよい。

窒化処理としては、ガス窒化処理、ガス軟窒化処理、塩浴軟窒化処理等を用いることができる。例えば、ガス窒化処理により窒化層７０を形成してもよい。ガス窒化処理は、例えば、４００℃～６００℃程度に加熱されたチップ本体５０の表面にアンモニアガスを接触させることにより行うことができる。窒化処理は、焼き入れ等の他の熱処理と比較して低温で行うことができるので、処理中にチップ本体５０が変形することが抑制される。

窒化処理を行うことにより、チップ本体５０の表面の硬度が向上する。したがって、チップ本体５０の表面の耐摩耗性を向上させることができる。ここで、窒化層７０の厚さと窒化層７０が形成された表面の硬度とは、正の相関がある。すなわち、窒化層７０の厚さが大きくなるほど、当該窒化層７０が形成された表面は硬くなる。

チップ本体５０の外周面６５は、製造中やボールペン１０の使用中に他の部材と接触する可能性がある。外周面６５に窒化層７０が形成されていると、当該外周面６５の耐摩耗性が向上する。したがって、チップ本体５０の製造中やボールペン１０の使用中に外周面６５が他の部材と接触した際に、当該外周面６５に傷が生じたり外周面６５が摩耗したりすることを抑制することができる。

上述したように、ボール抱持室５２は、ボール４２が当該ボール抱持室５２内において軸方向にわずかに移動できるように構成されている。この場合、筆記時には、筆圧によりボール４２が後方へ移動し、ボール受け座５６はボール４２からの筆圧を受ける。筆記を行う際にボール受け座５６に接触した状態でボール４２が回転すると、ボール受け座５６が摩耗し得る。ボール受け座５６が摩耗すると、筆記時におけるボール４２の後退量が徐々に大きくなる。これにより、筆記時におけるボール４２とかしめ部６０との間の隙間が大きくなりインキの吐出量が増加することで、形成される筆跡が太くなる。

この問題を解決するため、本実施形態では、ボール受け座５６に窒化層７０が形成されている。これにより、ボール受け座５６の硬度が向上する。したがって、ボール受け座５６の耐摩耗性を向上させることができる。これにより、ボール受け座５６の摩耗が抑制され、筆記時におけるボール４２の後退量が変化することを抑制することができる。したがって、筆記時におけるインキの吐出量が安定し、筆記を繰り返しても同じ筆跡幅で筆記を継続することができる。

本実施形態では、ボール抱持室５２の内面５３の窒化層７０の厚さＴ１は、チップ本体５０の外周面６５の窒化層７０の厚さＴ２よりも小さい。外周面６５の窒化層７０の厚さＴ２は、かしめ部６０の後端６２から後方へ０．２ｍｍまでの領域Ｒにおいて測定する。したがって、ボール抱持室５２の内面５３の窒化層７０の厚さＴ１は、かしめ部６０の後端６２から後方へ０．２ｍｍまでの領域Ｒにおけるチップ本体５０の外周面６５の窒化層７０の厚さＴ２よりも小さい。また、ボール抱持室５２の内面５３の窒化層７０の厚さＴ１は、内面５３の側面５４において測定する。したがって、ボール抱持室５２の側面５４の窒化層７０の厚さＴ１は、かしめ部６０の後端６２から後方へ０．２ｍｍまでの領域Ｒにおけるチップ本体５０の外周面６５の窒化層７０の厚さＴ２よりも小さい、ともいえる。

ボール抱持室５２の内面５３に窒化層７０が形成されていることにより、当該内面５３が摩耗することを抑制することができる。とりわけ、かしめ部６０における内面６１に窒化層７０が形成されていることにより、かしめ部６０の内面６１が摩耗することを抑制することができる。これにより、ボール４２がボール抱持室５２から抜け出ることを抑制することができる。また、厚さＴ１と厚さＴ２とが上記の関係を満たす場合、ボール抱持室５２の内面５３の硬度は、チップ本体５０の外周面６５の硬度よりも小さくなる。この場合、ボール４２とボール抱持室５２の内面５３とが互いに接触したときに、ボール４２に傷等のダメージが生じることを効果的に抑制することができる。

かしめ部６０は、ボールペン１０を用いて筆記する際に紙面等の被筆記面に接触し得る。したがって、筆記を繰り返すことで、かしめ部６０の先端が摩耗するおそれがある。かしめ部６０の先端が摩耗すると、かしめ部６０の強度が低下し、他の物体の衝突等によりかしめ部６０に大きな力が作用した際に、かしめ部６０が変形するおそれがある。

この問題を解決するため、本実施形態では、かしめ部６０の前端面６３の窒化層７０の厚さＴ３は、ボール受け座５６の窒化層７０の厚さＴ４よりも大きい。この場合、かしめ部６０の前端面６３の窒化層７０が十分な厚さＴ３を有するので、筆記を繰り返すことでかしめ部６０の先端が摩耗することを抑制することができる。したがって、かしめ部６０の強度を維持することが可能になり、他の物体の衝突等によりかしめ部６０に大きな力が作用した際にかしめ部６０が変形することを抑制することができる。

また、かしめ部６０の前端面６３の窒化層７０が十分な厚さＴ３を有する場合、かしめ部６０の内面６１にも十分な厚さを有する窒化層７０が形成される。この場合、筆記を繰り返した際にも、ボール４２との摩擦によりかしめ部６０の内面６１が摩耗することを抑制することができる。これにより、ボール４２がボール抱持室５２から抜け出ることを抑制することができる。

上述したように、ボール受け座５６は、ボールペン１０を用いて筆記する際に、ボール４２からの筆圧を受ける。一般に、窒化層７０の表面の粗さは、窒化層７０が形成されていない表面の粗さよりも大きくなる。したがって、ボール受け座５６の窒化層７０の厚さが大きい場合、ボールペン１０を用いて筆記する際に、窒化層７０の粗い表面がボール４２の回転を妨げ得る。この場合、ボールペン１０の滑らかな書き味が損なわれるおそれがある。本実施形態では、ボール受け座５６の窒化層７０の厚さＴ４は、かしめ部６０の前端面６３の窒化層７０の厚さＴ３よりも小さい。また、本実施形態では、ボール受け座５６の窒化層７０の厚さＴ４は、ボール抱持室５２の内面５３の窒化層７０の厚さＴ１よりも小さい。とりわけ、ボール受け座５６の窒化層７０の厚さＴ４は、ボール抱持室５２の側面５４の窒化層７０の厚さＴ１よりも小さい。この場合、ボール受け座５６における窒化層７０の表面の粗さを小さくすることができる。これにより、ボールペン１０を用いて筆記する際に、窒化層７０の表面がボール４２の回転を妨げることを抑制することができる。したがって、ボールペン１０の滑らかな書き味が損なわれることが抑制される。

また、本実施形態では、かしめ部６０の前端面６３の窒化層７０の厚さＴ３は、かしめ部６０の後端６２から後方へ０．２ｍｍまでの領域Ｒにおけるチップ本体５０の外周面６５の窒化層７０の厚さＴ２よりも大きい。この場合、かしめ部６０の前端面６３の硬度は、領域Ｒにおける外周面６５の硬度よりも大きくなる。したがって、かしめ部６０の耐摩耗性を向上させることができる。これにより、かしめ部６０が被筆記面と接触して摩耗することを抑制することができる。

窒化層７０の厚さＴ１～Ｔ４は、いずれも窒化層７０をその表面に垂直な方向に測定した厚さである。窒化層７０の厚さＴ１～Ｔ４は、ＪＩＳ Ｇ０５６２：１９９３「鉄鋼の窒化層深さ測定方法」に準拠して測定される。窒化層７０の厚さＴ１～Ｔ４を測定する際には、まず、測定対象となるボールペンチップ４０を、中心軸線Ａを含む面で切断する。切断面を精密研磨した後、マーブル（Ｍａｒｂｌｅ）試薬を用いて切断面をエッチングする。このとき、窒化層７０以外の部分のみがエッチングされ、窒化層７０はエッチングされないことから、窒化層７０と窒化層７０以外の部分とは、互いに区別して視認される。そこで、切断面を顕微鏡で観察することにより、各部分における窒化層７０の厚さを測定することができる。顕微鏡としては、株式会社ミツトヨ製マイクロビッカース硬さ試験機ＨＭ－２００のレンズ及びビデオユニットを使用する。なお、窒化層７０の厚さＴ１～Ｔ４を測定する際には、測定対象となる箇所の全体の厚さを反映し得るように、互いに十分離れた５点において窒化層７０の厚さを測定し、その相加平均の値を当該箇所における窒化層７０の厚さＴ１～Ｔ４とする。

次に、図５～図７を参照して、本実施形態のボールペンチップ４０の製造方法の一例について説明する。

まず、図５に示されているように、チップ本体５０を準備する。この段階では、チップ本体５０には、かしめ部６０が形成されていない。次に、図６に示されているように、ボール抱持室５２内に前方からボール４２を挿入する。その後、図７に示されているように、チップ本体５０の先端部を内側（中心軸線Ａ側）に向かって変形させてかしめ部６０を形成する。

その後、ボール４２及びチップ本体５０の全体に窒化処理を行う。窒化処理は、例えばガス窒化処理により行うことができる。ガス窒化処理は、例えば、４００℃～６００℃程度に加熱されたチップ本体５０の表面にアンモニアガスを接触させることにより行うことができる。本実施形態では、チップ本体５０は、クロム、アルミニウム、モリブデン、チタン、バナジウムの少なくとも１つを含む金属材料で形成される。このような金属材料は、例えばステンレス鋼である。窒化処理を行うことにより、チップ本体５０の表面からチップ本体５０内に窒素原子が拡散し、チップ本体５０の表面に、チップ本体５０に含まれる、クロム、アルミニウム、モリブデン、チタン又はバナジウムの原子と窒素原子とが結合して窒化物が生成される。これにより、チップ本体５０の表面に、窒化物を含む窒化層７０が形成される。その一方、本実施形態では、ボール４２は、クロム、アルミニウム、モリブデン、チタン、バナジウムをいずれも含まない材料、クロム、アルミニウム、モリブデン、チタン、バナジウムの含有量が極めて少ない材料、又は、安定した状態のクロム、アルミニウム、モリブデン、チタン、バナジウムを含む材料で形成される。このような材料は、例えばタングステンカーバイド、炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、ジルコニアである。この場合、窒化処理を行っても、ボール４２の表面には窒化層７０が形成されない。

ボール４２をチップ本体５０に組み付けた状態では、チップ本体５０の内部を通るガス流量が減少する。すなわち、ボール４２をチップ本体５０に組み付けた状態でガス窒化処理を行うことにより、チップ本体５０の内部へのアンモニアガスの流入量が抑制される。これにより、チップ本体５０の外周面６５に形成される窒化層７０の厚さと比較して、チップ本体５０の内面に形成される窒化層７０の厚さが小さくなる。その結果、ボール抱持室５２の内面５３の窒化層７０の厚さＴ１は、チップ本体５０の外周面６５の窒化層７０の厚さＴ２よりも小さくなる。

チップ本体５０の先端部を変形させてかしめ部６０を形成する際に、かしめ部６０の厚さは全体的に薄くなる。この場合、ガス窒化処理を行った際に、かしめ部６０の前端部には、径方向の外側、径方向の内側及び前方の３方向から窒素原子が進入する。したがって、かしめ部６０の前端部における窒化層７０の厚さが、他の外周面６５における窒化層７０の厚さよりも大きくなる。その結果、かしめ部６０の前端面６３の窒化層７０の厚さＴ３は、ボール受け座５６の窒化層７０の厚さＴ４よりも大きくなる。また、かしめ部６０の前端面６３の窒化層７０の厚さＴ３は、領域Ｒにおけるチップ本体５０の外周面６５の窒化層７０の厚さＴ２よりも大きくなる。

ガス窒化処理を行う際に、ボール４２が横向き又は下向きになるようにチップ本体５０を配置することにより、ボール４２とボール受け座５６との間に隙間が生じ、この隙間にアンモニアガスが流入することにより、ボール受け座５６にも窒化層７０が形成される。ガス窒化処理の途中でボール４２をボール受け座５６に対して押し付けると、ボール４２とボール受け座５６との間にアンモニアガスが流入しなくなり、それ以上窒化層７０が形成されることが抑制される。これにより、ボール受け座５６における窒化層７０の厚さを制御することができる。すなわち、ボール受け座５６の窒化層７０の厚さＴ４を、かしめ部６０の前端面６３の窒化層７０の厚さＴ３よりも小さくすることができる。また、ボール受け座５６の窒化層７０の厚さＴ４を、ボール抱持室５２の内面５３の窒化層７０の厚さＴ１よりも小さくすることができる。

本実施形態のボールペンチップ４０は、ボール４２と、ボール４２を保持するチップ本体５０と、を備えたボールペンチップ４０であって、チップ本体５０は、ボール４２を抱持するボール抱持室５２と、ボール４２がボール抱持室５２から抜け出ることを妨げるかしめ部６０と、を有し、ボール抱持室５２は、筆記時にボール４２からの筆圧を受けるボール受け座５６を含み、チップ本体５０の外周面６５及びボール受け座５６に窒化層７０が形成されており、かしめ部６０の前端面６３の窒化層７０の厚さＴ３は、ボール受け座５６の窒化層７０の厚さＴ４よりも大きい。

本実施形態のボールペンレフィル３０は、上述のボールペンチップ４０と、インキを収容するインキ収容筒３２と、を備える。

本実施形態のボールペン１０は、上述のボールペンレフィル３０を備える。

このようなボールペンチップ４０、ボールペンレフィル３０及びボールペン１０によれば、ボール受け座５６に窒化層７０が形成されていることにより、ボール受け座５６の硬度が向上する。したがって、ボール受け座５６の耐摩耗性を向上させることができる。これにより、ボール受け座５６の摩耗が抑制され、筆記時におけるボール４２の後退量が変化することを抑制することができる。したがって、筆記時におけるインキの吐出量が安定し、筆記を繰り返しても同じ筆跡幅で筆記を継続することができる。

また、このようなボールペンチップ４０、ボールペンレフィル３０及びボールペン１０によれば、かしめ部６０の前端面６３の窒化層７０の厚さＴ３が、ボール受け座５６の窒化層７０の厚さＴ４よりも大きいことにより、かしめ部６０の前端面６３の窒化層７０が十分な厚さＴ３を有する。これにより、筆記を繰り返すことでかしめ部６０の先端が摩耗することを抑制することができる。したがって、かしめ部６０の強度を維持することが可能になり、他の物体の衝突等によりかしめ部６０に大きな力が作用した際にかしめ部６０が変形することを抑制することができる。

また、かしめ部６０の前端面６３の窒化層７０が十分な厚さＴ３を有する場合、かしめ部６０の内面６１にも十分な厚さを有する窒化層７０が形成される。この場合、筆記を繰り返した際にも、ボール４２との摩擦によりかしめ部６０の内面６１が摩耗することを抑制することができる。これにより、ボール４２がボール抱持室５２から抜け出ることを抑制することができる。

本実施形態のボールペンチップ４０では、前端面６３の窒化層７０の厚さＴ３は、かしめ部６０の後端６２から後方へ０．２ｍｍまでの領域Ｒにおけるチップ本体５０の外周面６５の窒化層７０の厚さよりも大きい。

このようなボールペンチップ４０によれば、かしめ部６０の前端面６３の硬度は、領域Ｒにおける外周面６５の硬度よりも大きくなる。したがって、かしめ部６０の耐摩耗性を向上させることができる。これにより、かしめ部６０が被筆記面と接触して摩耗することを抑制することができる。

本実施形態のボールペンチップ４０では、ボール抱持室５２の内面５３の窒化層７０の厚さＴ１は、かしめ部６０の後端６２から後方へ０．２ｍｍまでの領域Ｒにおけるチップ本体５０の外周面６５の窒化層７０の厚さＴ２よりも小さい。

このようなボールペンチップ４０によれば、ボール抱持室５２の内面５３に窒化層７０が形成されていることにより、当該内面５３が摩耗することを抑制することができる。とりわけ、かしめ部６０における内面６１に窒化層７０が形成されていることにより、かしめ部６０の内面６１が摩耗することを抑制することができる。これにより、ボール４２がボール抱持室５２から抜け出ることを抑制することができる。また、厚さＴ１と厚さＴ２とが上記の関係を満たす場合、ボール抱持室５２の内面５３の硬度は、チップ本体５０の外周面６５の硬度よりも小さくなる。この場合、ボール４２とボール抱持室５２の内面５３とが互いに接触したときに、ボール４２に傷等のダメージが生じることを効果的に抑制することができる。

本実施形態のボールペンチップ４０では、ボール受け座５６の窒化層７０の厚さＴ４は、ボール抱持室５２の内面５３の窒化層７０の厚さＴ１よりも小さい。

このようなボールペンチップ４０によれば、ボール受け座５６における窒化層７０の表面の粗さを小さくすることができる。これにより、ボールペン１０を用いて筆記する際に、窒化層７０の表面がボール４２の回転を妨げることを抑制することができる。したがって、ボールペン１０の滑らかな書き味が損なわれることが抑制される。

１０ ボールペン
１２ 出没機構
１４ 摩擦部材
１６ クリップ
１８ コイルバネ
２０ 軸筒
２１ 前軸
２２ 開口部
２３ 第１係合部
２４ 雄ネジ部
２５ 後軸
２６ 雌ネジ部
２７ スライド孔
２８ 後端キャップ
２９ グリップ部材
３０ ボールペンレフィル
３２ インキ収容筒
３４ チップホルダ
３６ 第２係合部
４０ ボールペンチップ
４２ ボール
５０ チップ本体
５２ ボール抱持室
５３ 内面
５４ 側面
５６ ボール受け座
５８ インキ流通孔
６０ かしめ部
６１ 内面
６２ 後端
６３ 前端面
６５ 外周面
７０ 窒化層
Ａ 中心軸線Ａ
Ｒ 領域
ｄａ 軸方向ｄａ

Claims (6)

1. ボールと、前記ボールを保持するチップ本体と、を備えたボールペンチップであって、
   前記チップ本体は、前記ボールを抱持するボール抱持室と、前記ボールが前記ボール抱持室から抜け出ることを妨げるかしめ部と、を有し、
   前記ボール抱持室は、筆記時に前記ボールからの筆圧を受けるボール受け座を含み、
   前記チップ本体の外周面及び前記ボール受け座に窒化層が形成されており、
   前記かしめ部の前端面の前記窒化層の厚さは、前記ボール受け座の前記窒化層の厚さよりも大きい、ボールペンチップ。
2. 前記前端面の前記窒化層の厚さは、前記かしめ部の後端から後方へ０．２ｍｍまでの領域における前記チップ本体の外周面の前記窒化層の厚さよりも大きい、請求項１に記載のボールペンチップ。
3. 前記ボール抱持室の内面の前記窒化層の厚さは、前記かしめ部の後端から後方へ０．２ｍｍまでの領域における前記チップ本体の外周面の前記窒化層の厚さよりも小さい、請求項１に記載のボールペンチップ。
4. 前記ボール受け座の前記窒化層の厚さは、前記ボール抱持室の内面の前記窒化層の厚さよりも小さい、請求項１に記載のボールペンチップ。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載のボールペンチップと、
   インキを収容するインキ収容筒と、を備えたボールペンレフィル。
6. 請求項５に記載のボールペンレフィルを備えたボールペン。