JPS6028680B2 - ペンの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は滑り摩擦が生ずるペンの製造法に関する。

従来、この種のペンは一般筆記、設計製図、図案、ポス
ター、洋裁、デザインなどの各用途に用いられ、これら
のペンはペン先端に耐摩耗性物質を設けたペンと、設け
ないペンとに区分できる。

前者のペンを代表する万年筆ペン先は、その先端にィリ
ドスミン、白金族を含有する合金などの摩耗度１．１以
下（ＪＩＳ Ｓ ６０２５−１９７６）の硬いペンポイ
ントをつけて耐久性を与えるのが一般である。しかし、
先端にせん鉄な角がないようにしてスムーズな紙当りを
得ようとするため、ベンポィト溶接後に数多くの工程と
高精度の加工技術のペンポイント研削および研摩工程を
要し歩留りが悪く、またペンポイントの研削は多いもの
は約７０％ものペンポイントを研削、削除するものであ
ってペンに残るものより削除するカスがはるかに大きい
場合が多く、ベンポイント材料が高価であるため、それ
を廃棄するにしても回収するにしても使用効率が悪くコ
スト高となる。また、溶接を条件とするため、ベン先素
材がペンポイントと溶着できる材料に限定される。さら
にまた、耐久性を与えるためペンポイントの材質は硬い
金属とするため特定の金属が選ばれるが、ベンポィント
合金は溶解・製球時において比較的大きい結晶組識とな
り、偏折、巣、あるいは硬質成分の析出があり極めて不
均一な結晶組識が形成され、硬い部分とそれより硬度の
小さい部分が不均一に生成し、この硬さの不均一な分布
はペンポイントと紙などの接触時の滑り触感を悪くする
。このことはペンポィントの表面が平滑であっても防げ
ない大きな欠陥である。さらにペンポイントは加工性、
コスト、書き味などによりその材料が限定される。従来
はこの問題を解決するために、金属を選択したりペンポ
イントの製造条件を調節したりしているが充分満足でき
る解決は得られていない。さらにまたペンポイントの材
質は硬い金属であるため、良好な紙当りを得るために欠
かせない先丸め加工が不充分となってザラッキを生じ、
かつ溶解、凝固による製球であるため内部に巣が生じる
傾向を有し、研削時のカケや紙当たりおよびそれの滑り
触感が悪い原因となる。このように先端にペンポイント
を有しているペン先では、従来の万年筆ペン先の欠点を
解決することはできない。このほか製図、一般筆記用パ
イプ状ペン先にあたっては、クロムメッキ、タングステ
ンカー／ゞイト、ルビー、サファイアを筆記先端に取り
つけたものがあるが、衝撃によって欠けたり、充分な耐
摩耗が得られない欠点があり、焼縞超硬合金は表面が粗
面で紙などに対する滑り触感も悪い欠点がある。後者の
ペンを代表する鋼ペン先、カラス口などのペンでは、全
体にニッケルメッキ、クロムメッキ、金メッキなどを施
してあるが、これらの皮膜はたんにインキに対する酸化
を防止するか、あるいはある程度の耐摩耗性を得るため
に設けられたものであるが、筆記時に紙面に接して押圧
されるため生ずる筆記接触部の摩耗を一時的にしか防げ
ない。このように従来のペンでは、耐衝撃性、耐久性、
書き味、滑り触感の良いペンは得られていない。

本発明は、かかる従来品の欠点をなくしたペンを容易に
製造せんとすることを目的としたもので、曲面状の筆記
接触部を有するペンの少なくとも筆記接触部に、次の■
ないし‘Ｃ｝の群から選ばれた成分をイオンプレーティ
ングして密着した皮膜を形成することを特徴とする。

■ 白金族金属合金 ‘Ｂー 白金族金属としニウム、ニオブ、タンタル、ク
ロム、モリブデン、タングステン、鉄、コバルト、ニッ
ケルから選んだ遷移金属との合金‘Ｃ｝ 白金族金属と
しニゥム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タ
ングステン、鉄、コバルト、ニッケルから選んだ遷移金
属とホウ素との合金本発明の方法は前記風〜■の耐摩耗
性合金をペンの筆記接触部に膜状で密着設置することが
要件の一つである。

膜状で設けることにより偏折、、硬質成分の析出などに
よる硬さの不均一さ、および巣がなくなるとともにタン
グステンカーバイドに見られる結晶組識内のコパルルト
の選択的な摩耗もなく、潜り触感に対する悪影響は完全
に除かれる。また、膜状で設けることによりかかる上記
成分のペンポイント球を従釆法により成形した接触ポイ
ントとは異なり、衝撃によって欠けたりすることも起ら
ない。これは膜全体が連続皮膜による効果である。さら
にペンの少なくとも筆記接触部に連続皮膜を形成するた
め、常に均質な皮膜を有するペンが得られ、ステンレス
などの軟らかい先丸め加工しやすい材料が利用でき、か
つじん性、加工性などに欠け、従来利用できなかった−
部の白金族金属などを皮膜化することができ、したがっ
てあらかじめ書き味の良い先端形状としその表面に皮膜
を設けるなどのため、とくに加工法による制約を受けな
い利点がある。もちろん、ベン全体に皮膜を設けること
もできる。本発明で用いる皮膜は耐食性にもすぐれてい
るため、ベン全体の皮膜を施せばインキなどに対する耐
食性の大きなペンが得られる効果もある。本発明方法の
他の要件の一つは、ベンには必ずペンの先端に形成した
曲面状筆記接触部に前記成分の皮膜を設けなければなら
ないことである。

せん な を有する筆記接触部に前記成分の皮膜を設け
ることは避けなければいけない。それはその筆記接触部
の形状に倣って被着し、せん鉄な角が生じた皮膜に対し
ては、紙当りおよびそれの滑り触感を得るため研削を行
なわね‘まならず、その結果その皮膜を剥ぎ取ることに
なるからである。本発明においては、ベンの筆記接触部
をあらかじめ曲面状としてその表面に皮膜を設けている
ため、書き味のよい先端形状が得られるものである。本
発明方法の他の要件の一つは、前記耐摩耗性合金をイオ
ンプレーティングすることである。耐摩耗性合金をイオ
ンプレーティングせずに個々の金属を複数の蒸発源から
蒸発させてイオンプレーティングする場合には、真空度
や金属加熱等の厳密なコントロールが要求されるが、上
述のように耐摩耗性合金をイオンプレーティングすれば
、一元蒸発でよく、上述のような厳密なコントロールを
必要とすることなくイオンプレーテイングすることがで
きる。また、母材との密着性がよい該手段を用いること
によって、筆記接触部の表面硬度が顕著に硬化し耐久性
を向上させることができる。本発明方法で用いる耐摩耗
性合金材料のうち、白金族金属はイリジウム、オスミウ
ム、ルテニウム、白金、ロジウム、およびパラジウムの
６つの金属の総称であり、白金族金属合金はこれらの金
属を二種またはそれ以上組み合せて用いられる。

本発明が対象とするペンは、万年筆ペン先、製図・一般
筆記用筒状ペン先、鋼ペン先、からす口など滑り摩耗が
生ずるペンであって、ベンポィントのないものおよびあ
るもの両方を意味する。ペンポイントを有するペンにお
いては、前述のごとく硬さの不均一という避けがたい問
題があるが、本発明による特殊な皮膜を設けることによ
り、ベンポィントの有する欠点を全て解決することがで
きた。すなわち、ベンポィントに存在する硬さの不均一
さはその上に設けた皮膜により均一な硬さのものとなる
のである。ペン先端の筆記接触部の材質は金属、プラス
チックが使用できる。

金属としては金、銀、ルテニウム、白金、パラジウム、
鉄、鋼、ニッケル、コバルト、バナジウム、タンタル、
チタン、タングステン、およびそれらを含む合金が好ま
しく、プラスチックとしてはフェノール、ポリウレタン
、ェポキシ、尿素、ポリアセタール、ポリカーボネート
、ＡＢＳの各樹脂が好ましい。なお、ＦＲＰで代表され
るようなガラスせん総を混合して強化したプラスチック
を用いればさらに好ましい。筆記接触部には通常のメッ
キを設けて、その上に本発明で用いる前記成分の皮膜を
設けてもよい。本発明を図面により説明する。第１図〜
第３図の万年筆ペン先１には、その先端と同一体の曲面
状筆記接触部２を成形し、筆記接触部２を含むペン先１
全体に皮膜３を設けてある。本発明でいう曲面状筆記接
触部は広義の意味で用いられており、第４図と第５図に
示される製図用筒状ペン先４の先を丸めた筆記接触部２
、第６図と第７図に示されるからす口５の楕円状筆記接
触部２を意味するほか、先端を丸めた尖頭棒状、円錐、
多角錐、角筒などの形状も含まれる。ペンポイントをつ
けた万年筆ペン先は図示しないが、その筆記接触部は当
然に曲面であり、その曲面に皮膜３が設けられる。筆記
接触部表面に微細なインキ流出孔が閉口しているのも含
まれる。なお、製図用筒状ペンのペン先４においてペン
先４内に摺動自在に配置され、こびりついたインキを掻
き出すために筆記接触部２よりわずかに突き出た針６の
先端に皮膜３を設けることはその針の摩耗防止に役立ち
、インキ掻き出し機能を持続できるので有効である。第
８図は、本発明の方法を実施する一例を説明するための
概要図で、蒸着室７を形成するベルジャー８内に、ベン
を取りつける基体支持体９と皮膜形成材料のための蒸発
源１０とを用意する。

基体支持体９と蒸発源１０との間に金網で形成し鞄線方
向が基体支持体９と蒸発源１川こ向かって閉口している
筒状の高周波電力供給用電極１１を設け、次いで蒸着室
二内に不活性および／または活性のガスを封入するとと
もに基体支持体９を通じペン側に直流高圧電源１２によ
り負の電位の直流高圧を与え、電極１１には高周波電源
１３により高周波電力を与える。かくして、蒸発源１０
から蒸発した蒸発粒子は、電極１１を通過するときに高
周波による励起作用によってイオン化さされた後、高圧
の負電位に構成されたペンに向って加速され、ベン表面
に打ち込まれてそれの皮膜が形成される。その皮膜の厚
さは数仏〜数１０仏が一般である。次に、本発明の実施
例を示す。

実施例 １ 先端が筆記用に丸め加工してある１８金製万年筆および
先端を摩耗試験用に四角柱形状となした同材質の万年筆
ペン先を用意し、ベン先端以外の部分を金属製型で被覆
し、ベン先端を蒸発源に向かわせるように４５度の角度
に蒸着室内の基体支持体にセットしイオンボンバート処
理を行った。

次いで、アルゴンガス圧５×１０‐４Ｔｏｒｒに調整し
高周波電力０．巡Ｗおよび直流電圧１ＫＶを供給して放
電を起こし、ベン先の温度を約２０００Ｃにして、ハー
ス内のイリジウムーオスミウム合金に電子ビームを照射
し６０分間蒸発を継続した結果、先端に約１５仏の金属
光沢のイリジウムーオスミウム合金皮膜が付着したペン
先を得た。なお、皮膜形成材料のイリジウムーオスミウ
ム合金は、イリジウム３の重量％、オスミウム７の重量
％の各金属粉末を配合凝拝混合し、アルゴン気流中でァ
ーク溶解し５夕の合金球を作り、これを１０の固ハース
内にセットした蒸発させた。

実施例 ２実施例１と同様のペン先を、ベン先端以外の
部分を金属製型で被覆し蒸着室内に実施例１と同様にセ
ットしイオンボンバード処理を行った。

次いで、合金球をイリジウム５の重量％、オスミウム５
０重量％により製球して以外は実施例１と同様にして、
先端に約１８仏の金属光沢のイリジウムーオスミウム合
金皮膜が付着したペン先を得た。実施例 ３ 白金製である以外は実施例１と同様のペン先を、ベン先
端以外の部分を金属製型で被覆し蒸着室内に実施例１と
同様にセットしイオンボンバード処理を行った。

次いで、合金球をオスミウム７０重量％、白金３の重量
％により製球し、ベン先の温度を約２５０ｑ０にする以
外は実施例１と同様にして、先端の金属光沢の約２０仏
のオスミウム−白金合金皮膜が付着したペン先を得た。
実施例 ４ ステンレスである以外は実施例１と同様のペン先を、ベ
ン先端以外の部分を金属製型で被覆し蒸着室内に実施例
１と同様にセットしイオンボンバード処理を行った。

次いで、合金球をイリジウム４５重量％、オスミウム４
５重量％、ルテニウム１の重量％により製球した以外は
実施例１と同機にして、先端に金属光沢の約２０仏のイ
リジウムーオスミウムールテニウム合金皮膜が付着した
ペン先を得た。実施例 ５ 実施例１と同様のペン先を、ベン先端以外の部分を金属
製型で被覆し蒸着室内に実施例１と同様にセットしイオ
ンポンバード処理を行った。

次いで、合金球をレニウム５の重量％、オスミウム５の
重量％により製球し、ベン先の温度を約３００００にす
る以外は実施例１と同様にして、先端に金属光沢の約１
５山のレニウムーオスミウム合金皮膜が付着したペン先
を得た。実施例 ６ １￥金製である以外は実施例１と同様のペン先を、ベン
先端以外の部分を金属製型で被覆し蒸着室内に実施例１
と同様にセットしイオンボンバード処理を行った。

次いで、合金球をレニウム４の重量％、オスミウム５５
重量％、タンタル５重量％により製球し、直流電圧１．
瓜Ｖを供給し、ベン先の温度を約２００℃とし電子ビー
ムを照射し７０分間蒸発を継続する以外は実施例１と同
様にして、先端に金属光沢の約１８だのレニウム−オス
ミウムータンタル合金皮膜が付着したペン先を得た。実
施例 ７ タンタル製である以外には実施例１と同様のペン先を、
ベン先端以外の部分を金属製型で被覆し蒸着室内に実施
例１と同様にセットしイオンボンバード処理を行った。

次いで、合金球をレニウム４の重量％、オスミウム４０
重量％、タングステン１８．５重量％、ホウ素１．５重
量％により製球し、この合金球をハース内に８の固セッ
トし直流電圧狐Ｖを供給し、かつペン先の温度を約４０
０ｏｏとし電子ビームを照射し８０分間蒸発を継続する
以外は実施例１と同様にして、先端に金属光沢の約２０
山のレニウムーオスミウムータングステンーホウ素合金
皮膜が付着したペン先を得た。実施例 ８ １準金製である以外は実施例１と同様のペン先を、ベン
先端以外の部分を金属製型で被覆し蒸着室内に実施例１
と同様にセットしイオンボンバ−ド処理を行った。

次いで、合金球をレニウム７の重量％、タンタル１８．
５重量％、ルテニウム１０重量％、ホウ素１．５重量％
により製球し、この合金球をハース内に８の固セットし
直流電圧２ＫＶを供給し、かつペン先の温度を約２００
００とし電子ビームを照射し８０分間蒸発を継続する以
外は実施例１と同様にして、先端に金属光沢の約１９仏
のレニウムータンタルールテニウムーホウ素合金皮膜が
付着したペン先を得た。本発明のペンと比較するため、
次の比較例１〜４を示す。

比較例 １ ィリドスミン（イリジウム４５重量％、オスミウム４５
重量％、ルテニウム１の重％）製の合金球を作り、１準
金製ペン先に溶接後、研削および研摩工程を経て万年筆
ペン先とした。

比較例 ２ クロム５５重量％、タングステン３２重量％、ニッケル
１０．５重量％、ホウ素２．５重量％の合金球を作り、
ステンレス製ペン先に溶接後、研削および研摩工程を経
て万年筆ペン先とした。

比較例 ３ ペンポイントを有しない鋼ペン先を用いた。

比較例 ４ペンポイントを有しない鋼製ペン先に緑式金
メッキ５仏を施したペン先を用いた。本発明の実施例１
〜実施例８のペンと比較例１〜比較例４の比較試験結果
を次表に示す。

表の説明 摩耗試験Ａ ペン先端を幅０．４、厚さ０．５柳、長さ１肋の四角柱
となして、荷重５０夕、角度４５度としてＪＩＳＰ３２
０１に規定する紙面に接触させ紙面を絶えず更新させる
ように速度８の／ｍｉｎで１００００の移動させ、それ
によって摩耗した体積を測定し１０‐４側３を単位とし
た。

‘２１ 摩耗試験Ｂ ＪＩＳＳ６０２５「ベン先」に規定されている字中変化
による摩耗試験に準じて行った。

（３｝ ペン先端加工時の欠け不良 ペン先端加工時のペンポイント溶接部よりの欠け、ベン
ポィント部内での欠けを欠け不良率とした。

■ ペン先端の紙に対するスベリ 各例によって５止本の完成ペンを筆記可能な状態にて組
み立てペンのスベリ性能の良否の弁別能力に優れた検査
人５名により感館テストを行い。

優、良、可、不可の４段階の評価を行った。以上の試験
結果から明らかなごと〈、本発明方法のペンは極めてす
ぐれた性能を有し非常に有用なものである。

図面の簡単な説明第１図は本発明方法のペンの一実施態
様を示す万年筆ペン先の正面図、第２図は第１図のＡ部
拡大図、第３図は第２図のＢ−Ｂ線拡大断面図、第４図
は本発明方法の他の態様例を示す製図用筒状ペンの要部
断面図、第５図は第４図のＣ−Ｃ線拡大断面図、第６図
は本発明方法の他の態様例を示すカラス口の要部正面図
、第７図は第６図のＤ−Ｄ線断面図、第８図はイオンプ
レーティング装置である。

１，４，５・・・・・・ベン、２・・・・・・曲面状筆
記接触部、３・・・・・・皮膜。

第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 曲面状の筆記接触部を有するペンの少なくとも筆記
   接触部に、次の（Ａ）ないし（Ｃ）の群から選ばれた成
   分をイオンプレーテイングして密着した皮膜を形成する
   ことを特徴とするペンの製造法。 （Ａ）白金族金属合金（Ｂ）白金族金属とレニウム、ニ
   オブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、
   鉄、コバルト、ニツケルから選んだ遷移金属との合金（
   Ｃ）白金族金属とレニウム、ニオブ、タンタル、クロム
   、モリブデン、タングステン、鉄、コバルト、ニツケル
   から選んだ遷移金属とホウ素との合金