ペン先の開きは、万年筆の魅力として「線に抑揚を付けられる」という点を重視する人にとっては大変重要なポイントです。他にも筆圧による紙のへこみから線が太くなったり、インクの濃淡によって印象が変わったりという因子もありますが、ペン先の開きによる線の太さの変化が一番大きいのではないかと思っています。
検討した因子は二つ。ニブ丸みとハート穴の位置。
私は長らく「ペン先開きはニブの丸みによって左右される」と信じていました。ニブが丸くなればニブ断面の断面二次モーメントが最小となる角度が大きくなっていき、開く量が増えるという考えです。
しかし一つ前の記事（http://illlorzlli.blogspot.com/2011/11/solidworks.html）を書いた後、新たな考えが浮かびました。この記事で変形部を表した画像があります。その画像では、ハート穴からエラに向けての斜めになった線以降が固定部となっています。この斜めの角度が大きいほどペン先開きも大きくなる、つまりハート穴位置もペン先開きの重要な因子の一つなのではないか、という考えが生まれたのです。
前回、頑張ってペン先モデルを作成しようとしたのですがエラ部分がおかしくなってしまいました。さらにおかしくなったエラ部分は殆ど変形しておらず、苦心して作った甲斐はまったくありませんでした。と、いうわけで今回は固定部を非常に簡略化したモデルを作成。
ペン先丸みは3種類。
全く丸みをつけていないもの。
前回と同じ丸みをつけたもの。（以下標準丸み）
約二倍の丸みをつけたもの。（以下二倍丸み）
これらに加え、標準丸みと二倍丸みの二つはハート穴位置を伸ばしたものと縮めたものもシミュレーションしてみました。丸みなしではハート穴がどこにあろうとペン先は一切開きませんので省略。
まずハート穴位置固定、ニブ丸みごとで比較してみましょう。
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丸みはペン先開きには効果覿面。しかし同材料、同荷重でのたわみは上から
0.2010mm
0.1681mm
0.1065mm
となっていますので、やはり丸みが大きいとたわみは減ります。画像は同じくらいのたわみになるよう変形を拡大しているので、実際は同じ荷重ならばたわみが少なければペン先開きも小さくなります。そのことを考慮するとあまり丸みが大きすぎても、ガチニブになって全くペン先が開かないといった事態になるのが容易に想像できます。ペン先の開きを確保でき、かつ柔らかさも損なわないというちょうどいい丸みを模索する必要があるでしょう。
次は標準丸みのハート穴による変化。
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あまり大きな変化は見られません。ハート穴が短いほうは目視で少しは違いがわかりますが、長い方は見た目で変化を感じ取ることはできない程度です。
たわみは上から
0.1156mm
0.1681mm
0.1872mm
でした。こちらは開きが大きくなるにつれ、たわみも増えています。ですので、前述したとおり画像で見る以上に違いは顕著に現れるはずです。
丸み二倍ではこのようになります。
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たわみは上から
0.06685mm
0.1065mm
0.1300mm
です。評価は標準丸みでのものと全く同じですね。パッと見あまり変わらないけど柔らかさの違いから見た目以上の効果がある、というわけです。
さて、ここで一つ疑問が出てきます。ハート穴は後ろにあったほうがペン先が開くのは分かりました。しかし丸みのほうは開く角度が大きくなる影響と硬くなる影響のどちらが優っているのか？ 硬さが勝っていれば下手をすると丸みがある方が開きにくいという結果になりかねない。そこは確かめなければ。
標準丸みと二倍丸みのペン先開き幅は画像から読み取るに約二倍。たわみと開きは比例すると考えられるので、同荷重での二倍丸みペン先開きは、標準丸みの2*0.1065/0.1681 = 1.267倍となります。一倍以上になっているので硬さのほうが優っているなどということはないようです。
しかしこれはどこかでひっくり返るでしょうね。あまり丸みが大きすぎると硬いわペン先開かないわでガチニブ決定です。タルガやヴァーブ、シルバーンのようなラウンドニブに柔らかさを求めるのは間違いということです。タルガはペン先が上に反りあがっているのでその限りではないかもしれませんが、どのみち変形部長さが短く、反りあがりの影響で変形部丸みはゼロとなりガチニブには変わりありません。
では次。丸みとハート穴、どちらがペン先開きの因子としてより大きい影響をもっているか。
まず丸みなし、標準丸み、二倍丸みをそれぞれ0、1、2と定義します。そこでそれぞれのペン先開き量を0、1、1.267として最小二乗法により近似直線の傾きを求めます。結果は0.6335。
次はハート穴位置による変化の割合です。これは標準丸みでの画像上のペン先開きは全て1、二倍丸みは全て2であるとして、たわみの比から同荷重での開きを計算。それをハート穴位置に対する変化の割合を同じく最小二乗法にて計算。二つの丸みの平均を取れば0.0637/mmでした。（画像上では4mmづつ変化させています。）
0.6335と0.0637/mm、二つの数字は単位が違うので比較しようもありませんが、単純に数字の大きさだけ考えれば丸みによる変化のほうが十倍大きいということになります。
実際に変化させることができる範囲を考えても、丸みは今回作成した0～2の範囲での変化は十分可能なのに対して、ハート穴の変化は画像を見て分かる通り4mmの変化というものはありえません。違和感なく変更できるのは1mm程度でしょうか。となれば変更可能範囲は丸み[0, 2]、ハート穴[-1, +1]mmと同じ変化幅となるので、やはり丸みによる影響のほうが大きいと言えるでしょう。
というかハート穴位置による影響はほぼないと考えてよさそうです。私が一つ前の記事で得た発想は間違いでした。
しかし何度も言っているとおり、丸みを増やすと柔らかさが減ります。柔らかいニブが好きな人にとってはあまり丸みを増やさないでほしいところですね。
おまけ。フォルカンっぽいもの。
普通の部分での変化と大きく抉れている部分での変化が重ねあわせされている状態ですね。抉れ部分での変形では真上に変形するだけなので、ペン先開きへは影響ないです。どちらかといえば抉れ部分とハート穴間でペン先開きは小さくなる方向に変形するかもしれませんが、微々たるものでしょう。画像で開き方が小さくなっているように見えるのは変形の拡大率が小さいためです。たわみは0.4464mmと大きく、なんと通常の2.66倍！ 抉れ位置の前後によっては三倍に届こうかというやわらかさです。まさに万年筆界の赤い彗星。
フォルカンによる影響は、視覚による効果を考慮しなければ次の二点でしょう。
・柔らかさが大きく増す
・柔らかさが増した割にペン先の開きは変わらない
「フォルカンは普通のペンとは違う」と感じている人は二点目からくる違和感か、視覚効果か、もしくは柔らかすぎによる違和感でしょう。二点目も「大きくたわむけどペン先は開かない」というニブ形状は存在するので、そこまで異質なわけではないんじゃないでしょうか。どのみちフォルカンを持っていない私には実際のところはわかりませんが、理論的にはとんでもなく柔らかいだけのニブです。「抉れがあるから書き味が違う」というのは勘違いなのではないでしょうか。
しかし理論的にはペン先開きは変わらないというにも拘らずすんごく開くらしいので驚きです。多分抉れがなくてもふわふわなペン先なのではないでしょうか。それに加え曲げモーメントの大きくなる根本付近に抉れを持たせているのですから、それはもうたわみますよ。
個人的にはFAのMを出して欲しいものですが、まあ実現することはないでしょうねぇ……。
※この記事内にある変位は全て材質を合金鋼（ヤング率206GPa）、荷重1Nで計算しています。故に絶対量での評価は行っていません。
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