(57)【要約】【課題】極小ボールを採用したにもかかわらず、十分なインキ流出性が得られ且つボールが脱落することがなく長期にわたり筆記できるパイプ式ボールペンチップを提供する。【解決手段】金属製のパイプ２の先端近傍を径方向内方へ押圧変形させ形成したボール受け座用の複数の内方突出部５と、パイプ２の先端を径方向内方に環状に押圧変形させ形成した先端縁部４とによって、ボール３を回転可能に抱持し、ボール３の直径が０．４ｍｍ以下であり、内方突出部５の前面の円錐凹面６の傾斜角度αが７５度〜９０度であり、先端縁部４の最小内径をＡとし、ボール３の直径をＣとし、先端縁部４と内方突出部５との間のパイプ２の内径をＢとするとき、[（Ａ−Ｃ）／２］＜[（Ｂ−Ｃ）／２]の関係を満たし、先端縁部４の内面及び／またはボール３の表面に炭素質膜を設けてなるとともに、炭素質膜が、炭素原子及び該炭素原子と結合した酸素原子を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のパイプの先端近傍を径方向内方へ押圧変形させ形成したボール受け座用の複数の内方突出部と、前記パイプの先端を径方向内方に環状に押圧変形させ形成した先端縁部によって、ボールを回転可能に抱持し、前記内方突出部の前面に円錐凹面を形成したパイプ式ボールペンチップであって、
前記ボールの直径が０．４ｍｍ以下であり、
前記円錐凹面の傾斜角度が、７５度〜９０度であり、
前記先端縁部の最小内径をＡとし、前記ボールの直径をＣとし、前記先端縁部と内方突出部との間のパイプの内径をＢとするとき、
[ （Ａ−Ｃ）／２］＜[ （Ｂ−Ｃ）／２]
の関係を満たし、
前記先端縁部の内面及び／または前記ボールの表面に炭素質膜を設けてなるとともに、前記炭素質膜が、炭素原子及び該炭素原子と結合した酸素原子を有することを特徴とするパイプ式ボールペンチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ式ボールペンチップに関する。詳細には、極小ボールを用いたパイプ式ボールペンチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、金属製細管の先端近傍に内方への押圧変形によってボール受け座を形成したパイプ式ボールペンチップにおいて、ボールの外径０．５ｍｍより小さい場合でも、ボールを長期にわたり安定的に抱持できるパイプ式ボールペンチップが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２３６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、極小ボールを採用したパイプ式ボールペンチップ（例えば特許文献１）は、ボールと細管内面との隙間が小さく、インキ流出性が低下しがちであり、筆跡の途切れを生じるおそれがある。特に、平均粒子径の比較的大きい顔料を有するインキを採用した場合、インキ流出性の低下が著しい。
【０００５】
また、従来の極小ボールを用いたボールペンチップにおいて、ボールの脱落の要因として、先端縁部の外面が紙面との接触で摩耗することのみを考え、先端縁部を厚肉にする検討がなされていたが、ボール突出量を大きくしたり、ボールのガタツキを大きくしたりした場合、ボール脱落を十分には防止できなかった。
【０００６】
ところで、ボールペンに用いられるインキは、水性ボールペン用インキ、剪断減粘性が付与された水性又は油性のボールペン用インキ、油性ボールペン用インキ、に大別できる。近年、剪断減粘性が付与された水性又は油性のボールペン用インキ、及び、油性ボールペン用インキは、筆感向上等を日的として、粘度を低くすることが望まれている。
【０００７】
本発明者による、回転するボールとボール抱持部との関係についての分析によれば、ボールとボール抱持部との間にボールペン用インキが入り込むことで形成される流体潤滑、ボールとボール抱持部とが直接に接触する境界潤滑、流体潤滑と境界潤滑とが混じり合った混合潤滑、のそれぞれの状態がある。
【０００８】
しかし、ボール及びパイプの硬度を高くしただけでは、ボール及びボール抱持部の摩耗を完全に防止するには至っていないのが現実である。これは、ボールとボール抱持部との接触部位をミクロ的に見た場合には、ボールとボール抱持部との界面にボールペン用インキが介在することなく直接接触する境界潤滑の状態となる場合があり、特にボールペン用インキが低粘度の場合に生じやすいためであると推測する。
【０００９】
本発明は前記従来の問題点を解決するものであって、極小ボールを採用したにもかかわらず、十分なインキ流出性が得られるとともに、ボールが脱落することなく長期にわたり安定してボールを抱持できるパイプ式ボールペンチップを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、金属製のパイプ２の先端近傍を径方向内方へ押圧変形させ形成したボール受け座用の複数の内方突出部５と、前記パイプ２の先端を径方向内方に環状に押圧変形させ形成した先端縁部４によって、ボール３を回転可能に抱持し、前記内方突出部５の前面に円錐凹面６を形成したパイプ式ボールペンチップであって、
前記ボール３の直径が０．４ｍｍ以下であり、
前記円錐凹面６の傾斜角度αが、７５度〜９０度であり、
前記先端縁部４の最小内径をＡとし、前記ボール３の直径をＣとし、前記先端縁部４と内方突出部５との間のパイプ２の内径をＢとするとき、
[ （Ａ−Ｃ）／２］＜[ （Ｂ−Ｃ）／２]
の関係を満たし、
前記先端縁部４の内面及び／または前記ボール３の表面に炭素質膜を設けてなるとともに、前記炭素質膜が、炭素原子及び該炭素原子と結合した酸素原子を有することを要件とする。
【００１１】
本願発明のパイプ式ボールペンチップ１において、前記関係式[ （Ａ−Ｃ）／２］＜[ （Ｂ−Ｃ）／２] の、[ （Ａ−Ｃ）／２］は、図１において、Ｘで示され、[ （Ｂ−Ｃ）／２] は、Ｙで示される。関係式「Ｘ＜Ｙ」を満たすことにより、ボール３外面とパイプ２内面との径方向の隙間を大きく設定することができ、ボール３の直径が０．４ｍｍ以下の極小ボールを採用しても、十分なインキ流出性が得られる。特に、粒子径の大きな顔料を用いたインキを採用して、潤沢なインキ流出性が得られる。
【００１２】
本願発明において、前記円錐凹面６の傾斜角度α（各々の内方突出部５に形成される円錐凹面６に接する仮想円錐面のなす角度）が、７５度〜９０度であることにより、筆記時にボール３をパイプ２の軸心（ボール抱持部の軸心）に位置させることができ、先端縁部４の内面の摩耗を回避できる。その結果、ボール３が外部に脱落することなく、長期にわたり安定してボール３を抱持できる。
【００１３】
したがって、本願発明のパイプ式ボールペンチップ１は、ボール３の直径Ｃが０．４ｍｍ以下であり、前記円錐凹面６の傾斜角度が、７５度〜９０度であり、前記先端縁部４の最小内径をＡとし、前記ボール３の直径をＣとし、前記先端縁部４と内方突出部５との間のパイプ２の内径をＢとするとき、
[ （Ａ−Ｃ）／２］＜[ （Ｂ−Ｃ）／２]
の関係を満たすことにより、極小ボールを採用したにもかかわらず、十分なインキ流出性が得られるとともに、長期にわたり安定してボール３を抱持できる。
【００１４】
また、本願発明のパイプ式ボールペンチップ１は、先端縁部４の内面及び／またはボール３の表面に炭素原子及び該炭素原子と結合した酸素原子を有する炭素質膜を設けたことにより、より一層、先端縁部４の摩耗を抑えることができ、ボール３が外部に脱落することなく、長期にわたり安定してボール３を抱持できる。
【００１５】
本願発明において、ボール３の直径は０．３８ｍｍ以下（好ましくは０．２ｍｍ〜０．３５ｍｍの範囲）が好ましい。前記第１の発明において、前記円錐凹面６の傾斜角度は、８０度〜８８度の範囲が好ましい。前記第１の発明において、[ （Ｂ−Ｃ）／２] の値は、１０μｍ〜２０μｍの範囲が好ましい。前記第１の発明において、前記先端縁部４と内方突出部５との間のボール３の軸方向の移動可能量は、１５μｍ〜２５μｍの範囲が好ましい。
【００１６】
また、本発明による筆記具に用いられるインキは、炭素質膜との親和性が高いことが望ましい。例えばボールペンに用いられるインキには、水や、アルコールやグリコールエーテル等の親水性官能基を有する成分が含まれていることが多い。このような成分を含むインキは、従来使用されていたボール、例えば表面処理がなされていない炭化ケイ素からなるボールとは親和性が低い。このため、ボール３と先端縁部４との接触部分が境界潤滑となり易い傾向がある。しかしながら、本発明においては先端縁部４の内面またはボール３の表面の少なくともいずれかに炭素質膜が形成されており、それと親和性の高いインキを用いることでボール３と先端縁部４との間が流体潤滑となりやすい。また、ボールとインキとの親和性が向上することにより、インキの供給を安定化することができるので、書き出し性を良化し、より均一な筆跡及び良好な筆感を実現することが可能となる。このような炭素質膜に対するインキの親和性は、接触角により評価することができる。
【００１７】
尚、炭素質膜を形成する方法は、特に制限されない。例えば、炭化水素ガスを原料として用いるプラズマ化学気相堆積法（プラズマＣＶＤ法）又は触媒化学気相堆積法（ＣＡＴ−ＣＶＤ法）等により形成することができる。また、固体グラファイトを原料とするスパッタリング法、アークイオンプレーティング法等により形成することもできる。さらに、他の方法により形成してもよく、複数の方法を組み合わせて形成してもよい。
【００１８】
本発明において用いられる炭素質膜は、ダイヤモンド様膜（ＤＬＣ膜）に代表されるｓｐ２炭素−炭素結合（グラファイト結合）及びｓｐ３炭素−炭素結合（ダイヤモンド結合）を含む膜である。ＤＬＣ膜のようなアモルファス状態の膜であっても、ダイヤモンド膜のような結晶状態の膜であってもよい。しかしながら、本発明において炭素質膜は、ｓｐ３炭素−炭素結合のｓｐ２炭素−炭素結合に対する比率が高いほうが、炭素質膜の硬度が高くなるので好ましい。具体的には、ｓｐ３炭素−炭素結合のｓｐ２炭素−炭素結合に対する比率が０．３以上であることが好ましい。
【００１９】
また、通常、炭素質膜はｓｐ２炭素−水素結合及びｓｐ３炭素−水素結合を含んでいるが、本発明における炭素質膜には炭素−水素結合は必須の構成要素ではない。また、炭素質膜には本発明の効果を損なわない範囲でシリコン（Ｓｉ）又はフッ素（Ｆ）等が添加されていてもよい。
【００２０】
また、炭素質膜へ炭素−酸素結合を導入する方法は、例えば酸素プラズマ又は酸素を含むガスのプラズマ等の照射により行えばよい。酸素を含むガスとしては水蒸気、空気等を用いることができる。また、酸素原子を含む有機物化合物等のガスを用いることもできる。さらに、酸素を含む雰囲気において炭素質膜に紫外線を照射したり、炭素質膜を酸化性の溶液に浸漬することによって、酸素を導入することもできる。また、炭素質膜を成膜する際に雰囲気中の酸素濃度を高くすることにより、炭素質膜を成膜する際に炭素−酸素結合を導入することも可能である。炭素質膜の成膜直後にはその表面に未結合手が存在している。このため、成膜直後の炭素質膜を酸素を含む雰囲気に放置することにより未結合手と酸素とを反応させて炭素−酸素結合を導入することも可能である。
【００２１】
炭素質膜の膜厚は、特に限定されないが、０．００１μｍ〜３μｍの範囲が好ましく、０．００５μｍ〜１μｍの範囲であることがより好ましい。また、炭素質膜はボールの表面またはボール抱持室の内壁表面に直接形成することができるが、ボールまたはボール抱持室（先端縁部４と内方突出部５の間のパイプ内面）と炭素質膜とをより強固に密着させるために、中間層を設けることが好ましい。中間層の材質としては、ボールまたはボール抱持室の種類に応じて種々のものを用いることができるが、例えばケイ素（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）、チタン（Ｔｉ）と炭素（Ｃ）又はクロム（Ｃｒ）と炭素（Ｃ）からなるアモルファス膜等の公知のものを用いることができる。その厚みは特に限定されるものではないが、０．００１μｍ〜０．３μｍの範囲が好ましく、０．００５μｍ〜０．１μｍの範囲であることがより好ましい。中間層は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、溶射法、イオンプレーティング法又はアークイオンプレーティング法等を用いて形成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のパイプ式ボールペンチップは、極小ボールを採用したにもかかわらず、十分なインキ流出性が得られるとともに、ボールが脱落することなく長期にわたり安定してボールを抱持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態のパイプ式ボールペンチップの要部拡大縦断面図である。
【図２】本発明のパイプ式ボールペンチップを用いたボールペンを示す縦断面図である。
【図３】図２の要部拡大縦断面図である。
【図４】図３の要部拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１乃至図４に本発明の実施の形態を示す。
本実施の形態のパイプ式ボールペンチップ１は、金属製の直管状のパイプ２と、ボール３とからなる。前記パイプ２は、例えば、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０５，ＳＵＳ３２１等のオーステナイト系ステンレス鋼からなる。前記ボール３は、超硬合金、セラミック等からなる。
【００２５】
前記パイプ２の先端部には、先細状のエッジ部が形成され、該エッジ部の先端部が内方に押圧変形され、環状の内向きの先端縁部４が形成される。前記先端縁部４の僅かに後方には、内方への押圧変形により複数の内方突出部５が形成される。前記内方突出部５は、複数個（３個または４個）が周方向に等間隔に配置される。前記内方突出部５によりボール受け座が形成される。前記前端縁部と、前記複数の内方突出部５により、ボール３が回転可能に抱持される。
【００２６】
前記各々の内方突出部５の前面には、円錐凹面６が形成される。前記円錐凹面６は、各々の内方突出部５に形成される円錐凹面６に接する仮想円錐面の軸心と、パイプ２の軸心が一致するよう設けられる。前記円錐凹面６の傾斜角度α（各々の内方突出部５に形成される円錐凹面６に接する仮想円錐面のなす角度）が、７５度〜９０度の範囲に設定される。
【００２７】
前記先端縁部４の最小内径をＡとし、前記ボール３の直径をＣとし、前記先端縁部４と内方突出部５との間のパイプ２の内径をＢとするとき、
[ （Ａ−Ｃ）／２］＜[ （Ｂ−Ｃ）／２]
の関係を満たす。
図１において、[ （Ａ−Ｃ）／２］はＸ、[ （Ｂ−Ｃ）／２] はＹで示される。
【００２８】
前記ボール３の直径（ボール３の外径）は、０．３８ｍｍ以下（好ましくは０．３５ｍｍ以下）が採用される。
【００２９】
前記ボール３の表面には、炭素−酸素結合を有する炭素質膜が形成されている。このため、ボール３は耐久性が高いだけでなく、ボール３とインキとの親和性が高い。その結果、ボール３と先端縁部４との隙間にインキが保持され、ボール３と先端縁部４との直接の接触が生じ難い。従って、ボール３と先端縁部４とが直接に接触することによるボール３及び先端縁部４の摩耗を低減でき、耐久性に優れ且つ使用に伴う書き味の劣化が生じにくいボールペンを実現する。また、ボールとインキとの親和性が向上することにより、ボール３の回転をより円滑にでき、長期にわたり安定したインキ流出性とシール性を得る。
【００３０】
次に、炭素質膜の形成方法について説明する。ここでは、例としてボール３の表面に炭素質膜を形成させる方法を説明する。先端縁部４の内面に炭素質膜を形成させる場合にも同様の方法を応用することができる。
【００３１】
まず、ボール３の表面にＳｉとＣとを含むアモルファス膜からなる中間層を形成させる。成膜には例えばイオン化蒸着法を用いることができる。この方法では、真空ポンプを用いてイオン化蒸着用のチャンバー内を所定の圧力に調整すると共に、チャンバー内にテトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）４）を導入し、ボール３にバイアス電圧（例えば１ｋＶ）を印加して、放電（例えば３０分間）を行う。成膜の際にチャンバー内においてボール３を回転させることにより、ボールの表面全面に中間層を形成することができる。
【００３２】
中間層の形成後、チャンバー内に供給するガスをベンゼンに変更し、炭素質膜を形成する。チャンバー内を真空ポンプを用いて所定の圧力に調整した後、ボール３にバイアス電圧（例えば１ｋＶ）を印加して、放電（例えば９０分間）を行う。成膜の際にチャンバー内においてボールを回転させることによりボールの表面全面に炭素質膜を形成することができる。
【００３３】
この後、酸素を含む雰囲気においてプラズマ照射を行い、炭素質膜への炭素−酸素結合の導入を行う。チャンバー内を例えば１００Ｐａの圧力に調整し、出力を例えば１０Ｗとしてプラズマ照射を行い、目的のボール３を得ることができる。
【００３４】
得られた炭素質膜に含まれる炭素−酸素結合の割合は、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）測定により評価することができる。測定条件は、形成させる炭素質膜の種類、厚さなどによって調整されるが、例えば、試料に対する検出角度を９０°とし、Ｘ線源にはＡｌを用い、Ｘ線照射エネルギーを１００Ｗとすることができる。１回の測定の時間は０．１ｍｓ程度とされるのが一般的である。また、測定精度を高めるために、１つの試料について複数回、例えば６４回測定を行ってその平均値を測定結果とすることがある。
【００３５】
炭素質膜中のＣ−Ｏ、Ｃ＝Ｏ及びＯ＝Ｃ−Ｏの割合を求めるために、ＸＰＳ測定により得られた炭素１ｓ（Ｃ１ｓ）ピークを、炭素同士が結合したｓｐ３Ｃ−Ｃ及びｓｐ２Ｃ−Ｃ、炭素と水素とが結合したｓｐ３Ｃ−Ｈ及びｓｐ２Ｃ−Ｈ、炭素と酸素とが結合したＣ−Ｏ、Ｃ＝Ｏ及びＯ＝Ｃ−Ｏの７つの成分にカーブフィッティングにより分解する。カーブフィッティングにあたり、ｓｐ３Ｃ−Ｃの結合エネルギーは２８３．８ｅＶ、ｓｐ２Ｃ−Ｃの結合エネルギーは２８４．３ｅＶ、ｓｐ３Ｃ−Ｈの結合エネルギーは２８４．８ｅＶ、ｓｐ２Ｃ−Ｈの結合エネルギーは２８５．３ｅＶ、Ｃ−Ｏの結合エネルギーは２８５．９ｅＶ、Ｃ＝Ｏの結合エネルギーは２８７．３ｅＶ、Ｏ＝Ｃ−Ｏの結合エネルギーは２８８．８ｅＶとするのが適当である。カーブフィッティングにより得られた各ピークの面積をＣ１ｓピーク全体の面積により割った値を、各成分の組成比とした。Ｃ−Ｏ、Ｃ＝Ｏ及びＯ＝Ｃ−Ｏの組成比の和を炭素−酸素結合した炭素原子の全炭素原子に対する割合（ＣＯｔｏｔａｌ）とする。
【００３６】
炭素質膜が形成されたボールをオージェ電子分光分析装置（PHISICAL
ELECTRONICS社製のＰＨＩ−６６０型走査型オージェ電子分光装置）により分析することで、中間層および炭素質膜の厚さを測定することができる。具体的には、炭素質膜が形成されたボールの表面を段階的にエッチングし、各段階でオージェ電子分光分析法により表面分析を行う。測定条件は、例えば、電子銃の加速電圧を１０ｋＶ、試料電流を５００ｎｍ、アルゴンイオン銃の加速電圧を２ｋＶとする。この測定条件により、ボール表面の４０μｍ角の領域について、各深さにおける分析を行うことで、中間層や炭素質膜の厚さを測定することができる。
【００３７】
前記した方法により製造した炭素質膜付きのボールについて分析した場合には以下の結果が得られた。炭素質膜が形成されたボールの表面から８０ｎｍ程度の深さまではほぼ炭素原子（Ｃ）だけが存在しており、炭素質膜が形成されていた。８０ｎｍ〜１２０ｎｍの深さにおいては、Ｓｉ原子が存在しており、ＳｉＣからなる中間層が形成されていた。１００ｎｍ以上の深さの部分では炭化タングステン（ＷＣ）だけが検出され、ボールである炭化タングステンの表面に、中間層および炭素質膜が形成されていることが確認された。
【００３８】
実施例
前記した方法により、ボール表面に炭素質膜を形成させたボール（ＤＬＣ−１）と、プラズマ照射条件を変えることにより、炭素−酸素結合の割合が異なる炭素質膜を得たボール（ＤＬＣ−２）を作成した。具体的には、ＤＬＣ−１は、高周波電源の出力を１０Ｗとし、６０秒秒間酸素プラズマを照射した。ＤＬＣ−２は、高周波電源の出力を５０Ｗとし、６０秒間酸素プラズマを照射した。これらのボールに形成された炭素質膜に含まれる各結合の割合を前記した方法で測定した。得られた結果は表１に示す通りであった。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
酸素原子と結合した炭素原子の全炭素原子に対する比率（ＣＯｔｏｔａｌ）は、ＤＬＣ−１では０．１６であり、ＤＬＣ−２では０．４３であった。酸素プラズマを照射する際の電源出力が高いＤＬＣ−２の方がＤＬＣ−１よりもＣＯｔｏｔａｌの値が大きくなった。ＣＯｔｏｔａｌをさらに詳しくみると、Ｃ−Ｏの全炭素に対する比率は、ＤＬＣ−１とＤＬＣ−２とでほぼ同じとなったが、Ｃ＝Ｏの比率は、ＤＬＣ−２においてＤＬＣ−１の約６倍となり、Ｏ＝Ｃ−Ｏの比率は、ＤＬＣ−２においてＤＬＣ−１の約９倍となった。また、これらの炭素質膜におけるｓｐ３炭素−炭素結合のｓｐ２炭素−炭素結合に対する比率は０．３以上であった。
【００４１】
本発明によるボールペンチップにおいては、前記ボール３の表面、または前記先端縁部４の内面の少なくとも一方に炭素質膜が形成されている。前記ボール３の表面と前記先端縁部４の内面の両方に炭素質膜が形成されていてもよい。また、先端縁部４の外面に炭素質膜が形成されていてもよい。
【００４２】
＜適用例＞
図２乃至図４に、本発明のパイプ式ボールペンチップ１を用いたボールペンを示す。
本適用例のボールペンは、本発明のパイプ式ボールペンチップ１と、該パイプ式ボールペンチップ１の後端部を保持するホルダー８と、該ホルダー８の後端部が圧入固着されるインキ収容管９と、該パイプ式ボールペンチップ１内及びホルダー８内に収容されるスプリング７と、インキ収容管９の後端開口部に取り付けられる尾栓１０とからなる。前記インキ収容管９内には、インキ９１（例えば、平均粒子径０．１μｍ〜５μｍの熱変色性マイクロカプセル顔料を含有する水性ゲルインキ）と、該インキ９１の消費に伴い前進する追従体９２（例えば高粘度流体と固形物）とが収容される。前記ホルダー８の先端部には、パイプ式ボールペンチップ１の外面を支持するチップ支持筒８１が固着される。
【００４３】
前記スプリング７は、前部のロッド部７１と、後部のコイル部７２とが一体に連設されてなる。前記スプリング７は、ステンレス鋼製線材により形成される。
【００４４】
前記スプリング７のロッド部７１が、ボール受け座用の内方突出部５の相互間のインキ流出間隙に遊挿され、ボール３の後面を前方に付勢する。それにより、ボール３が先端縁部４の内面に密接され、非筆記時、パイプ式ボールペンチップ１の先端からのインキ垂れ落ちや、パイプ式ボールペンチップ１の先端からの空気混入を防止できる。
【００４５】
＜試験＞
直径０．３ｍｍ、０．３５ｍｍの２種類のボール３を採用し、以下の試験を行った。
前記ボールペンに熱変色性インキ（平均粒子径２．５μｍの熱変色性マイクロカプセル顔料を含有する水性ゲルインキ）を収容し、Ａ４レポート用紙（１頁３４行）に手による文字書きを行い、インキ流出性、及びボール脱落までの筆記枚数を調査した。試験結果は、直径０．３ｍｍ、０．３５ｍｍのボールの何れも同じ結果となった。結果を表２に示す。
【００４６】
＜インキ流出性の評価＞
○：筆跡良好
△：筆跡ウス有り
× ：筆跡のカスレ有り
【００４７】
＜ボール脱落の評価＞
○：筆記枚数２０枚以上
× ：筆記枚数２０枚未満
【００４８】
【表２】
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【００４９】
次に、炭素質膜を形成していない炭化タングステンボール（ＷＣ）、前記したＤＬＣ−１、または前記したＤＬＣ−２と、前記した水性ゲルインキとの接触角に関し、測定を行った結果、未処理のボール（ＷＣ）＞炭素−酸素結合導入を行っていない炭素質膜（ＤＬＣ−０）＞ＤＬＣ−１＞ＤＬＣ−２という結果となった。このことから炭素−酸素結合を有する炭素質膜を形成することにより、ボールペン用インキとの親和性が向上していることは明らかである。
【００５０】
次に、前記の各ボールを具備したボールペンを準備して、荷重１００ｇｆ（約０．９８Ｎ）、筆記用紙（ＪＩＳ：Ｐ３２０１）を４ｍ／分にて走行試験を行った。筆記距離の１００ｍごとにボール先端位置の変化量（突出量）を測定した。
【００５１】
先に述べた摩耗量を測定した結果、炭素質膜を形成していない未処理のボール（ＷＣ）＞炭素−酸素結合導入を行っていない炭素質膜（ＤＬＣ−０）＞ＤＬＣ−１＞ＤＬＣ−２という結果となった。これは、水性ゲルインキにおいては、ボールと先端縁部の内面との間での混合潤滑になると考えられるが、炭素−酸素結合を有する炭素質膜を形成した場合には、ボールとインキとの親和性が向上し、ボールと先端縁部の内面との直接の接触が生じにくいため、ボール及び先端縁部が摩耗しにくくなったためである考えられる。
【符号の説明】
【００５２】
１  パイプ式ボールペンチップ
２  パイプ
３  ボール
４  先端縁部
５  内方突出部
６  円錐凹面
７  スプリング
７１ロッド部
７２  コイル部
８  ホルダー
８１  チップ支持筒
９  インキ収容管
９１  インキ
９２  追従体
１０  尾栓
Ａ  先端縁部の最小内径
Ｂ  先端縁部と内方突出部との間のパイプの内径
Ｃ  ボールの直径
α  円錐凹面の傾斜角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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