(57)【要約】【課題】チップ先端からのインク噴き出しを防止可能なボールペンレフィル及びボールペンを提供する。【解決手段】ボールペンレフィル１００は、筆記ボール１１及びチップ本体１２を有するボールペンチップ１と、インク収容管３と、インク流路に設けられ、先端に向かうに従い、ボールペンチップ１の径方向断面が増加する弁座部５２と、弁座部５２における所定範囲を軸方向に移動可能な弁体６とを備え、弁体６が最も後端側に位置する状態において、弁体６の外面が弁座部５２の内面との間に１つ以上の隙間を有し、前記隙間の面積を最小とする平面上での最小面積ｓｍｉｎを隙間ごとに求め、ボールペンレフィル全体での最小面積ｓｍｉｎの合計を弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１とし、最先端での筆記ボール１１とチップ本体１２との間の先端隙間の、軸Ｌ方向と直交する平面上の面積を先端隙間面積Ｓ２としたときに、０．７０≦Ｓ１／Ｓ２の関係を満たす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筆記ボール、及び、該筆記ボールの一部が先端より突出した状態で該筆記ボールを回転自在に保持するチップ本体を有するボールペンチップと、
前記筆記ボールへ送られるインクを収容するとともに、前記ボールペンチップよりも後端側に設けられたインク収容管と、
前記インク収容管から前記筆記ボールへ延びるインク流路に設けられ、先端に向かうに従い、前記ボールペンチップの軸方向と直交する方向の開口断面積が漸次増加する弁座部と、
前記弁座部の後端の開口を挿通不能な径を有し、前記弁座部における前記開口よりも先端側の所定範囲を前記軸方向に移動可能な弁体と、を備えるボールペンレフィルであって、
前記弁体が、前記移動可能な範囲内での最も後端側に位置する状態において、前記弁体の外面が、前記弁座部の内面との間に１つ以上の隙間を有し、前記隙間の面積を最小とする平面上での該最小面積ｓｍｉｎを、前記隙間ごとに求め、
前記ボールペンレフィル全体での前記最小面積ｓｍｉｎの合計を弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１とし、
前記チップ本体の最先端での、前記筆記ボールと前記チップ本体との間の先端隙間の、前記軸方向と直交する平面上の面積を先端隙間面積Ｓ２としたときに、
前記弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１と前記先端隙間面積Ｓ２とが、０．７０≦Ｓ１／Ｓ２の関係を満たす、
ボールペンレフィル。
【請求項２】
前記隙間が、前記弁体の外面と前記弁座部の内面との非連続な複数の接触部で接触し形成される、
請求項１に記載のボールペンレフィル。
【請求項３】
前記弁座部は、多角錐形状に形成され、
前記最小面積ｓｍｉｎは、隣り合う２つの前記接触部を通る平面のうちの、前記弁体と前記弁座部との隙間の面積を最小とする平面上での面積として求められる、
請求項２に記載のボールペンレフィル。
【請求項４】
前記弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１がＳ１≦０．０５ｍｍ２である、
請求項１から３のいずれか１項に記載のボールペンレフィル。
【請求項５】
前記インクの、２０℃、５ｓｅｃ−１での粘度μが、４６５≦μ≦４１４０ｍＰａ・ｓである、
請求項１から４のいずれか１項に記載のボールペンレフィル。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のボールペンレフィルを備えるボールペン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクの逆流を防止する逆流防止機能を有するボールペンレフィル及びボールペンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクの逆流防止機構を備えたボールペンレフィル及びボールペンが提供されている（特許文献１、２参照）。
インクの逆流とは、ペン先を上向きに放置、あるいは上向き状態で筆記をすると筆記先端から空気が流入し、この流入した空気がインク収容管に流入し、インクがインク収容管後端から漏れ出す現象である。逆流防止機構とは、ボールペンチップとインク収容管とを接続する継手において、継手内部に円錐形状の弁座部を設け、ボールペンチップと継手内の弁座部との間に球状の弁体を遊嵌することで、ペン先を上向きにした際はボールが弁座部に嵌ってふたの役割をし、空気流入によるインクの逆流を防止する機構である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公平４−５２０６７
【特許文献２】特許第４３６３６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１によると、ペン先を上向きにした状態では、継手内部に設けた弁座部に弁体が嵌ることで弁が閉じた状態となる。しかし、この状態で温度上昇等によりチップや継手の内圧が上昇すると、膨張したインクがボールペンチップの先端部から噴き出す場合がある。
また、特許文献２によると、弁体と接触する弁座部に一様な凹凸を設けることで、ペン先を上向きに放置した際に弁座に弁体が張り付くことが防止されるとある。しかし、これだけでは効果的にインクの噴き出しを抑えることができない。
特に、インクが油性インクの場合、温度上昇等によるインクの膨張が大きく、このようなインクの噴き出しが問題となりやすい。粘度の低い油性インクを用いたボールペンでは、チップ内部にスプリングが挿入されることがあるが、スプリングがボールペンチップの先端にある筆記ボールを後ろから押しているため、ボールペンチップの先端側は筆記ボールで塞がれた状態となる。これにより、インクの噴き出しは軽減されるものの、完全に防止することはできていなかった。
【０００５】
従って、本発明は、ペン先を上向きにした際のボールペンチップの先端からのインクの噴き出しをより効果的に防止可能なボールペンレフィル及びボールペンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のものを提供する。
筆記ボール、及び、該筆記ボールの一部が先端より突出した状態で該筆記ボールを回転自在に保持するチップ本体を有するボールペンチップと、前記筆記ボールへ送られるインクを収容するとともに、前記ボールペンチップよりも後端側に設けられたインク収容管と、前記インク収容管から前記筆記ボールへ延びるインク流路に設けられ、先端に向かうに従い、前記ボールペンチップの軸方向と直交する方向の開口断面積が漸次増加する弁座部と、前記弁座部の後端の開口を挿通不能な径を有し、前記弁座部における前記開口よりも先端側の所定範囲を前記軸方向に移動可能な弁体と、を備えるボールペンレフィルであって、前記弁体が、前記移動可能な範囲内での最も後端側に位置する状態において、前記弁体の外面が、前記弁座部の内面との間に１つ以上の隙間を有し、前記隙間の面積を最小とする平面上での該最小面積ｓｍｉｎを、前記隙間ごとに求め、前記ボールペンレフィル全体での前記最小面積ｓｍｉｎの合計を弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１とし、前記チップ本体の最先端での、前記筆記ボールと前記チップ本体との間の先端隙間の、前記軸方向と直交する平面上の面積を先端隙間面積Ｓ２としたときに、前記弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１と前記先端隙間面積Ｓ２とが、０．７０≦Ｓ１／Ｓ２の関係を満たす、ボールペンレフィル。
【０００７】
前記隙間が、前記弁体の外面と前記弁座部の内面との非連続な複数の接触部で接触し形成されることが好ましい。
【０００８】
前記弁座部は、多角錐形状に形成され、前記最小面積ｓｍｉｎは、隣り合う２つの前記接触部を通る平面のうちの、前記弁体と前記弁座部との隙間の面積を最小とする平面上での面積として求められることが好ましい。
【０００９】
前記弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１がＳ１≦０．０５ｍｍ２であることが好ましい。
【００１０】
前記インクの、２０℃、５ｓｅｃ−１での粘度μが、４６５≦μ≦４１４０ｍＰａ・ｓであることが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、上記記載のボールペンレフィルを備えるボールペンを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ペン先を上向きにした際のボールペンチップの先端からのインクの噴き出しをより効果的に防止可能なボールペンレフィル及びボールペンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ボールペンレフィル１００の先端のボールペンチップ１部分のペン先を上向き状態とした断面図である。
【図２】ボールペンチップ１の先端部分の拡大断面図である。
【図３】図２に示すＸ−Ｘ線に沿った、筆記ボール１１とかしめ部１６の先端位置での径方向の断面図である。
【図４】弁体６が最も後端側に位置する状態の継手４を軸方向先端側から見た図である。
【図５】（ａ）は図４のＢ−Ｂ線に沿った継手４の断面図で、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【図６】（ａ）は図４のＡ−Ａ線に沿った継手４の断面図で、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【図７】図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った方向における継手４の断面図である。
【図８】弁座部５２の後端形状の好ましい一例を説明する図である
【図９】第１実施例から第４１実施例及び第１比較例から第５比較例の各値を示した表である。
【図１０】図９をＳ１／Ｓ２の大きさで並べ替えた表である。
【図１１】図９を弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１の大きさで並べ替えた表である。
【図１２】第３実施例から第４１実施例内を、粘度μの順で並べ替えたものである。
【図１３】ボール径、先端隙間面積Ｓ２、インクの色が共通の実施例を弁座部５２の形状ごとに並べ替えたものである。
【図１４】変形形態のボールペンレフィル１００Ａを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１はボールペンレフィル１００の先端のボールペンチップ１部分のペン先を上向きにした状態の断面図である。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。
ボールペンレフィル１００は、筆記ボール１１、及び、筆記ボール１１をその一部が先端より突出した状態で回転自在に保持するチップ本体１２を有するボールペンチップ１と、筆記ボール１１へ送られるインクを収容するとともに、ボールペンチップ１よりも後端側に設けられたインク収容管３と、インク収容管３とボールペンチップ１を連結する継手４と、を備える。
以下、ボールペンレフィル１００の軸Ｌ方向（長手方向）における、筆記ボール１１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。
【００１５】
（ボールペンチップ１）
ボールペンチップ１のチップ本体１２は、例えば、ステンレス製のブランク材で製造されている。筆記ボール１１は、例えば、タングステンカーバイド製である。ただし、チップ本体１２の材料や筆記ボール１１の材料はこれらに限定されるものではない。
【００１６】
（チップ本体１２）
チップ本体１２は、円筒形の中央部１２ａと、中央部１２ａの先端側に設けられ且つ中央部１２ａよりも外径が小さい円筒形の前端部１２ｂと、前端部１２ｂよりも先端側に設けられ、前端部１２ｂから先端に向うに従い外径が縮小する先端部１２ｃと、中央部１２ａよりも後側に設けられ、中央部１２ａよりも外径が小さい円筒形の接続部１２ｄとを備える。
【００１７】
チップ本体１２の内部には、筆記ボール１１を抱持するためのボール抱持室１３と、チップ本体１２の後端側より先端側に向かって延びるバック孔１４と、ボール抱持室１３の後端部の中央から、ボール抱持室１３とバック孔１４とを連通するように後方に延びるインク誘導孔１５と、が設けられている。バック孔１４は、先端側に向って段階的に径が小さくなっており、後端は弁体６がバック孔１４側に移動しないように変形されている。
【００１８】
（ボール抱持室）
ボール抱持室１３の先端には内側にかしめられたかしめ部１６が形成されている。筆記ボール１１は、先端がボール抱持室１３の先端縁より突出した状態で、ボール抱持室１３内に回転自在に抱持されている。
【００１９】
（先端隙間面積Ｓ２）
図３は図２に示すＸ−Ｘ線に沿った、かしめ部１６の先端位置での軸Ｌ方向と直交する方向（径方向）の断面図である。図示するように、筆記ボール１１とかしめ部１６との間には、先端隙間Ｂが空いている。この先端隙間Ｂの面積を先端隙間面積Ｓ２とする。
【００２０】
後述するように、実施形態において先端隙間面積Ｓ２を種々変更した実施例について検討するが、先端隙間面積Ｓ２は以下のように求めた。
まず、図３に示すように、かしめ部１６の内縁によって形成される円（外側円）の直径Ｒ、ボールペンチップ１の先端部を上に向けた状態でのかしめ部１６の先端位置における筆記ボール１１の断面によって形成される円（内側円）の直径ＲＢとし、それぞれを以下のように測定した。
【００２１】
（外側円の径Ｒ）
測定機器としてデジタルマイクロスコープ（ＶＨＸ（登録商標）−１０００、キーエンス社製）、ワイドレンジズームレンズ（ＶＨ−Ｚ１００Ｒ、キーエンス社製）、ＸＹ測定システム（ＶＨ−Ｍ１００、キーエンス社製）を用いて、ボールペンチップ１の先端を正面から１０００倍で観察し、かしめ部１６内縁の円周上の４点を指定して外側円の直径Ｒを測定した。
【００２２】
（内側円の直径ＲＢ）
真空発生器を用いてボールペンチップ１の後端を吸引して、筆記ボール１１がボール抱持室１３の後端側のボール当接面に接地した状態にした後、測定機器として、画像測定器（ＩＭ−６１４０、キーエンス社製）を用い、オートフォーカスで焦点を合わせ、高精度測定モードにてボールペンチップ１の側面を撮影して内側円の直径ＲＢを１０回測定し、その平均値を１回の測定値とした。一つのボールペンチップ１に対して４５度ずつ３回回転させて測定し、計４回の測定値の平均を取った。
【００２３】
測定した外側円の直径Ｒから外側円の面積を求め、内側円の直径ＲＢから内側円の面積を求め、外側円の面積から内側円の面積を引いて、先端隙間Ｂの先端隙間面積Ｓ２を算出した。先端隙間面積Ｓ２の算出はｎ＝３本行い、平均の値を最終的な先端隙間面積Ｓ２とした。
【００２４】
（インク収容管３）
図１に戻り、インク収容管３は、粘度μの、例えば油性インクを収容する筒部材であり、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、などの樹脂材料からなるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
（継手４）
継手４は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂材料からなるが、これらに限定されるものではない。継手４は、先端側から、互いに径が異なる、前部４１と、フランジ部４２と、後部４３とを備える。後部４３は前部４１より小径で、フランジ部４２は前部４１及び後部４３より大径である。
継手４の内部には、前後に貫通する貫通孔５が設けられている。貫通孔５は、先端側から順に、チップ固定孔５１と、弁座部５２と、小径孔５３と、大径孔５４とを有し、これらは互いに連通している。
ボールペンチップ１の接続部１２ｄは、継手４のチップ固定孔５１に圧入されて固定されている。そして、インク収容管３からバック孔１４を経て筆記ボール１１へとインクが流動するインク流路が形成されている。
【００２６】
弁座部５２は、先端に向かうに従い、径方向（ボールペンチップの軸方向と直交する方向）の開口断面積が漸次増加する形状を有する。弁座部５２には球状の弁体６が配置され、インクの逆流を防止する逆流防止機構１０を構成している。
実施形態で弁座部５２の断面形状は多角形であり、すなわち、弁座部５２は、多角錐の上端（実施形態では後側となる）が切り取られた多角錐台形状である。なお、図示する形状は、後述の第７実施例で、弁座部５２は八角錐台形状である。また、小径孔５３の断面形状は、円形形状である。
【００２７】
（弁体６）
弁体６は球状で、例えば超硬合金やステンレスなどの金属材料、セラミック等の焼結材料、また樹脂材料等により製造されるが、これらに限定されるものではない。弁体６の直径は小径孔５３の内径よりも大きいので、弁座部５２の後端の開口（小径孔５３の入口）から後端側への挿通は不能である。
小径孔５３の内径の形成の容易性の観点から、弁体６の直径は、０．７ｍｍ以上であることが好ましい。
また、バック孔１４の後端は変形されており、バック孔１４内に弁体６は流入しないが、弁体６はバック孔１４の変形された後端側を完全にふさぐことはなく、インク流路が完全にふさがれることはない。
【００２８】
ここで、ボールペンレフィル１００が上向きになると、弁体６は自重により弁座部５２内において移動可能な範囲内での最も後端側に位置する。実施形態では弁座部５２は多角錐台形状で、弁体６の断面は円形である。したがって、弁体６の外面は、弁座部５２の全ての内面（図示する形状においては８つの内面）と点接触し、このとき、弁座部５２と弁体６との隙間は最も小さくなり、弁座部５２におけるインク流路（の断面）の大部分が弁体６によって塞がれる。これにより、インクの逆流が防止される。
なお、逆流とは、ボールペンレフィル１００を上向きで放置したときに、先端から空気が流入し、この流入した空気がインク収容管３に流入し、インクがインク収容管３後端から漏れ出す現象である。
【００２９】
一方、ボールペン（すなわちボールペンレフィル１００）の先端が重力方向の下向きになるように保持すると、弁体６は自重でボールペンチップ１方向へ落下する。これにより、弁座部５２から弁体６が離れて、弁座部５２におけるインク流路が開放される。
【００３０】
（弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１）
図４は、弁体６が最も後端側に位置する状態の継手４を軸方向先端側から見た図である。
図５（ａ）は図４のＢ−Ｂ線に沿った継手４の断面図で、多角錐台の弁座部５２における少なくとも一つの側稜５２ａ（図は八角錐であるので２つの側稜）を通る断面図で、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。図示するように、弁体６が最も後端側に位置する場合であっても、弁座部５２の側稜５２ａは弁体６と接していない。
図６（ａ）は図４のＡ−Ａ線に沿った継手４の断面図で、多角錐台の弁座部５２における少なくとも一つの側面５２ｂ（図は八角錐であるので２つの側面）の中心線を通る断面で、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。図示するように、弁体６が最も後端側に位置する場合，弁座部５２の側面５２ｂは、弁体６と位置Ｐで点接触している。
【００３１】
図７は、図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った方向における継手４の断面図である。弁座部５２の多角錐台の側稜５２ａのうちの一つの側稜５２ａ１上で、その側稜５２ａ１と弁体６とが最も近づく点Ｑ１と、弁体６の中心Ｏを通り且つ側稜５２ａ１と直交する平面ｈ１での断面図である。平面ｈ１は、弁座部５２の多角錐台の側面のうちの２つの側面５２ｂ１及び５２ｂ２と弁体６との接点Ｐ１，Ｐ２を通る。
【００３２】
換言すると、弁体６の外面は弁座部５２の内面と非連続な複数の接触部（接点Ｐ１，Ｐ２，・・・）で接触し、互いに隣接する２つの接触部（接点Ｐ１，Ｐ２）を通る平面のうちの、弁体６と弁座部５２との隙間ｘの面積ｓが最小となる平面が平面ｈ１である。
【００３３】
図７に示すように、平面ｈ１における点Ｑ１、接点Ｐ１、Ｐ２を通る、弁座部５２と弁体６とで囲まれた隙間ｘは弁座弁体最小隙間ｘｍｉｎであり、そのときの弁座弁体最小隙間面積（最小面積）をｓｍｉｎとする。
【００３４】
このとき、図７で示す、四角形Ｏ，Ｐ１，Ｑ１，Ｐ２の面積ｓ１１は、線分ＯＱ１の長さをａ、弁体６の半径をｒ、線分Ｐ１Ｐ２の長さをｃ、角Ｐ１ＯＰ２の大きさをｂ度とすると、ａ×（ｃ／２）×（１／２）×２で、扇形面積Ｏ，Ｐ１，Ｐ２の面積ｓ１２は、ｒ２×π×（ｂ／３６０）となる。
一つの弁座弁体最小隙間面積（最小面積）ｓｍｉｎの面積を、ｓｍｉｎ＝面積ｓ１１−面積ｓ１２より求め、弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１＝Σｓｍｉｎを求める。
すなわち、弁体６と弁座部５２との隙間の面積を最小とする平面上での最小面積ｓｍｉｎを、隙間ごとに求め、ボールペンレフィル全体での最小面積ｓｍｉｎの合計を弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１としている。
【００３５】
図８は、弁座部５２の後端形状の好ましい一例を説明する図である。
実施形態では、図８のように弁座部５２の後端に、多角錐台形状の後端側に連なる多角柱形状部５２ｃを設け、その多角柱形状部５２ｃと断面円形形状の小径孔５３とを連結する連結部５２ｄを設けた構造となっている。
このような構造とすることにより、弁体６が、弁座部５２の多角錐台形状の後端付近に位置する場合、確実に弁座部５２の断面が多角形形状となる位置で接するようになるため、弁座弁体最小隙間面積（最小面積）ｓｍｉｎを把握しやすく、また、面積の調整をしやすい。
【００３６】
（実施形態の数値範囲）
本実施形態において、この弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１と、上述した先端隙間面積Ｓ２との比であるＳ１／Ｓ２は、０．７０≦Ｓ１／Ｓ２である。
【００３７】
（好ましい範囲）
弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１は、Ｓ１≦０．０５ｍｍ２であることが好ましい。
また、油性インクを搭載したボールペンレフィル及びボールペンの場合、インクの、２０℃、５ｓｅｃ−１での粘度μは、４６５≦μ≦４１４０ｍＰａ・ｓであることが好ましい。
さらに、弁座部５２の形状は六角錐または八角錐とすることが好ましい。
【００３８】
（効果の検証）
次に、この数値範囲にある実施形態の効果について説明する。
実施形態のボールペンレフィル１００として０．７０≦Ｓ１／Ｓ２を満たす第１実施例から第４１実施例を用意した。また比較形態として、Ｓ１／Ｓ２＜０．７０の第１比較例から第５比較例を用意した。なお、これらの実施例及び比較例は、全て、弁座部５２と弁体６とからなる逆流防止機構１０を備えており、ボールペンチップ１の内部には、筆記ボール１１を後ろから押すためのスプリングは挿入されていない。また、これらの実施例及び比較例のインクは全て、油性インクを使用している。
このボールペンレフィル１００を用い、以下に記載する再筆記回数及びインクの噴き出しの試験を実施した。
【００３９】
図９は、第１実施例から第４１実施例及び第１比較例から第５比較例における以下の値を示した表である。
・ボール径：筆記ボールの径（ｍｍ）
・Ｓ２：先端隙間面積（ｍｍ２）
・色：インクの色
・μ：２０℃、５ｓｅｃ−１におけるインク粘度（ｍＰａ・ｓ）
・弁座部形状：弁座部５２の形状
・弁体径（ｍｍ）
・Ｓ１：弁座弁体最小隙間合計面積（ｍｍ２）
・Ｓ１／Ｓ２
・再筆記回数：ボールペンレフィル１００をボールペン（図示なし）に装着し、筆記ボール１１が上になるようにボールペンを保持した状態でインクが出なくなるまで筆記し、そのまま筆記ボール１１が上になるようにボールペンを上に向けた状態で３０分間放置した後、筆記ボール１１が下になるようにして直径３ｃｍの丸を書き、再筆記可能となるまで（インクが出てくるまで）丸を書いた回数（回）
・インクの噴き出し発生率：２３℃、湿度６０％の環境下で筆記ボール１１が上になるようにボールペンレフィルを保持し、弁体が最も後端側に位置する状態とした後、４０℃、湿度６０％の環境下に変化させ所定時間放置したときにボールペンチップ１の先端からインクの噴き出しが生じた割合（％）をｎ＝５本で測定
（なお、インクの噴き出し発生率は、放置時間を１０分、１時間、１日、１週間として測定したが、放置時間による差はなかったので、一つの結果として示す）
・評価：
インクの噴き出しの発生率が５０％以上のものをバツ（×）、
インクの噴き出し発生率が５０％より小さく、再筆記回数が９５以上と著しく多かったものを黒三角（▲）、
インクの噴き出し発生率が５０％より小さく、再筆記回数が２０から９４のものを白三角（△）、
インクの噴き出しが発生しなくても再筆記回数が１３から１９のもの、及び、インクの噴き出しが発生したが再筆記回数が１９以下のものを一重丸（○）、
インクの噴き出しが発生せず再筆記回数が１２以下の最も好適な範囲を二重丸（◎）とした。
【００４０】
（１）第１比較例、第２比較例、第３比較例は、弁座部５２が円錐形状である。（１）以外の第１実施例から第４１実施例と、第４比較例と第５比較例は弁座部５２が多角錐形状である。
【００４１】
（２）第１実施例から第１３実施例と第４比較例と第５比較例は、先端チップのボール径、Ｓ２、インクの色、インク粘度を一定として、弁座部５２形状、弁体径を種々変更してＳ１及びＳ１／Ｓ２を変更させた。
（３）第１４実施例から第２１実施例は、（２）に対してボール径を変更してインクの噴き出しを測定した。なお、粘度についても２種類とした。
（４）第２２実施例から第２７実施例は、粘度の低い赤色インクを用いた。
（５）第２８実施例から第４１実施例は、互いに粘度が異なる黒色インクを用いた。
【００４２】
（効果の検証結果）
上述のように第１実施例から第４１実施例及び第１比較例から第５比較例は、全て、弁座部５２と弁体６とからなる逆流防止機構１０を備えており、いずれにおいても、ペン先を上向きに放置、あるいは上向き状態で筆記をすると筆記先端から空気が流入し、この流入した空気がインク収容管３に流入し、インクがインク収容管後端から漏れ出す逆流の現象は生じなかった。
【００４３】
（図１０：Ｓ１／Ｓ２）
図１０は図９をＳ１／Ｓ２の大きさで並べ替えた表である。図示するように、第１比較例から第５比較例は、Ｓ１／Ｓ２≦０．５０で、この場合、インクの噴き出し発生率が６０％以上であるので好ましくない。しかし、０．７０≦Ｓ１／Ｓ２である第１実施例から第４１実施例は、インクの噴き出し発生率が２０％以下となり、すなわち、第１実施例から第４１実施例は、第１比較例から第５比較例と比べてインクの噴き出し発生率を低減することができた。
この理由は、ボールペンチップ１の先端を上向きに向けて放置し、気温変化等によってボールペンチップ１と継手４の間で形成される空間の内圧が上昇しても、０．７０≦Ｓ１／Ｓ２の場合、つまり、弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１が、先端隙間面積Ｓ２に対して所定の値以上の大きさの関係となることで、ボールペンチップ１の先端からのインクの噴き出しを防止可能な程度の圧力（インク）が弁座弁体最小隙間ｘｍｉｎからインク収容管３側（レフィル後端側）へ逃げるためであると考えられる。
このように、本実施形態によると、ボールペンチップ１の先端からのインクの噴き出しの発生を所定の割合以下に防止することができる。
【００４４】
（図１１：Ｓ１）
図１１は図９をＳ１の大きさで並べ替えた表である。図示するように、Ｓ１が０．０５７ｍｍ２≦Ｓ１の場合、再筆記回数が９８回以上となるが、Ｓ１≦０．０４９ｍｍ２の場合、再筆記回数を４２回以下にすることができた。
これは、ボールペンチップ１の先端を上向きに向けて放置したときに、Ｓ１が大きいと、インク収容管３後端から逆流するほどではないが、ボールペンチップ１からインク収容管３側へ若干流出してしまい、ボールペンチップ１の先端のインクが減少するため、再筆記回数が増加すると考えられる。
一方、Ｓ１が所定値以下であると、ボールペンチップ１からインク収容管３側へのインクの流出を好適に抑制できるため、ボールペンチップ１の先端にインクが残存し再筆記回数が増加しないものと考えられる。
【００４５】
また、第１比較例から第５比較例は、Ｓ１≦０．００８ｍｍ２で、この場合、インクの噴き出し発生率が６０％以上となるので好ましくない。しかし、０．０１１ｍｍ２≦Ｓ１である第１実施例から第４１実施例は、インクの噴き出し発生率が２０％以下となり、第１実施例から第４１実施例は、第１比較例から第５比較例と比べてインクの噴き出し発生を低減することができた。
さらに、０．０１９ｍｍ２≦Ｓ１の場合、ボールペンチップ１のインクの噴き出し発生率を０％にすることができた。
【００４６】
（図１２：μ）
図１２は、Ｓ１が０．０４９ｍｍ２≧Ｓ１である第３実施例から第４１実施例内において、さらに粘度μの順で並べ替えたものである。２０℃、５ｓｅｃ-1での粘度μが、４６５≦μ≦４１４０ｍＰａ・ｓである好ましい範囲において、再筆記回数を１３回以下にすることができた。
上向き筆記をするとチップ先端から空気が流入し、チップ先端近傍のインクが不足するが、通常（下向き）筆記にするとチップ先端にインクが流入する。このとき、インクが再びチップ先端に流入するまでの時間が、インク粘度が高いと遅くなり、インク粘度が所定の値より低いと早くなるためと考えられる。
【００４７】
図１３は、ボール径が０．７ｍｍ、先端隙間面積Ｓ２が０．０１６ｍｍ２、インクの色が黒と共通の場合の実施例及び比較例を選択した表である。そして、弁体６の径０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍごとに、それぞれ弁座部５２の形状を六角錐、八角錐、十角錐と変えたときの再筆記回数、インクの噴き出し発生率、及び評価を比較するように並べ替えたものである。
図示するように、弁体６の径０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍのうちの十角錐においては、弁体６の径が０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍにおいて、インクの噴き出しが生じたが、六角錐と八角錐においては、弁体６の径にかかわらず、インクの噴き出しは生じなかった。したがってインクの噴き出しを低減するためには、六角錐または八角錐が好ましい。
さらに、弁体６の径０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍのいずれの場合においても弁座部５２の形状は、六角錐、八角錐、十角錐のうちの、八角錐の再筆記回数が最も低く、八角錐のインクの噴き出し発生率は０％であった。
したがって、インクの噴き出しを低減するためには六角錐または八角錐とすることが好ましく、さらに再筆記回数を低減するために、八角錐とすることがより好ましい。
【００４８】
（変形形態）
上述の実施形態では、弁座部５２と弁体６とからなる逆流防止機構１０を継手４に設けたが、これに限定されない。図１４は変形形態のボールペンチップ１Ａを説明する図である。
逆流防止機構は、ボールペンチップとインク収容部との間にあればよい。例えば図１４に示すように、継手を設けずにインク収容菅３Ａの先端でボールペンチップ１を保持する場合は、弁座部５２Ａと弁体６Ａとからなる逆流防止機構をインク収容菅３Ａの内側に一体もしくは別体で設けてもよい。また、ボールペンチップの内側に設けてもよい。
【００４９】
また、弁座部と弁体との間に隙間が設けられていればよく、弁体は真球に限定されず、楕円でもよく、また弁体の表面に凹凸を設けることにより、隙間を形成してもよい。弁座部も多角錐台形状に限定されず、楕円錐台形状でもよく、弁座部の内面に凹凸を設けること等により、隙間を形成してもよい。
すなわち、弁体と弁座部との隙間の面積を最小とする平面上での最小面積ｓｍｉｎを、隙間ごとに求め、ボールペンレフィル全体での最小面積ｓｍｉｎの合計を弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１とした場合に、弁座弁体最小隙間合計面積Ｓ１と先端隙間面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が０．７０≦Ｓ１／Ｓ２となるように弁体及び弁座部を設計すればよい。
ただし、実施形態の場合は、弁座部５２を多角錐台形状とし、弁体６を球体とすることで、弁座部の加工が容易となり、また弁体と弁座部との隙間の大きさを調整しやすいというメリットを有する。
【００５０】
また、実施形態では、弁座部５２を、多角錐台形状の後端側に連なる多角柱形状を含んで構成したが、これに限らない。すなわち、多角柱形状を設けずに、弁座部の多角錐台形状と断面円形形状の小径孔を連結する構造であってもよい。
【００５１】
本発明は、水性インクでも使用できるが、温度上昇等によるインクの膨張が大きい油性インクでも使用できる。また、粘度の低い油性インクを用いたボールペンにおいて、チップ内部にスプリングを挿入しなくても、ペン先を上向きにした際のボールペンチップの先端からのインクの噴き出しを効果的に抑えることが可能となる。チップ内部にスプリングを挿入しないことで、ボールペンチップ内部の設計の自由度が高くなり、部品点数の削減によりコストが下がる。また、金属部品が減るため、ボールペンレフィル中のインクの長期保管時の安定性が上がるというメリットがある。
【符号の説明】
【００５２】
Ｓ１    弁座弁体最小隙間合計面積
Ｓ２    先端隙間面積
ｓｍｉｎ    弁座弁体最小隙間面積（最小面積）
１    ボールペンチップ
３    インク収容管
４    継手
５    貫通孔
６    弁体
１０    逆流防止機構
１１    筆記ボール
１２    チップ本体
１２ａ    中央部
１２ｂ    前端部
１２ｃ    先端部
１２ｄ    接続部
１３    ボール抱持室
１４    バック孔
１５    インク誘導孔
１６    かしめ部
５１    チップ固定孔
５２    弁座部
５２ａ    側稜
５２ｂ    側面
１００    ボールペンレフィル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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