JP5462751B2 - Ballpoint pen tip and ballpoint pen - Google Patents

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Description

本発明は、ボールペンチップ及びボールペンに関し、特に炭素質膜により被覆されたボールを有するボールペンチップ及びボールペンに関する。   The present invention relates to a ballpoint pen tip and a ballpoint pen, and more particularly to a ballpoint pen tip and a ballpoint pen having a ball covered with a carbonaceous film.

筆記具として使用されているボールペンの先端には、球状のボールペン用ボール(以下、単にボールともいう)が取り付けられている。インキ収容管から流出してくるインキがボールの回転により紙等の記録体に転写されたり、浸透したりすることにより筆記が行われる。ボール及び該ボールを保持するボールホルダが磨耗すると、ボールが滑らかに回転しなくなり筆記特性が大きく低下し、最終的には筆記ができなくなる。このため、ボール及びボールホルダの磨耗の低減は重要である。   A spherical ballpoint pen ball (hereinafter also simply referred to as a ball) is attached to the tip of a ballpoint pen used as a writing instrument. Writing is performed by the ink flowing out from the ink containing tube being transferred to a recording medium such as paper or penetrating by the rotation of the ball. When the ball and the ball holder that holds the ball are worn, the ball does not rotate smoothly, and the writing characteristics are greatly deteriorated, and finally, writing cannot be performed. For this reason, it is important to reduce the wear of the ball and the ball holder.

ボールの磨耗を低減するため、セラミックス製のボールを用いたり、金属ボールの表面を硬質の材料によりコーティングしたりすることが試みられている。また、ボールによるボールホルダの磨耗を低減するために、ボールだけでなくボールホルダを硬質の材料によりコーティングすることが試みられている(例えば、特許文献1を参照。)。   In order to reduce ball wear, attempts have been made to use ceramic balls or to coat the surface of metal balls with a hard material. In addition, in order to reduce wear of the ball holder due to the ball, it has been attempted to coat not only the ball but also the ball holder with a hard material (see, for example, Patent Document 1).

特開2004−338134号公報JP 2004-338134 A

しかしながら、ボール及びボールホルダの硬度を高くしただけでは、ボール及びボールホルダの磨耗を低減することは困難である。ボール及びボールホルダの磨耗を低減するためには、ボールとボールホルダとの界面に適量のインキが存在し、ボールとボールホルダとが直接に接触していない状態とすることが重要である。ボールの表面とインキとの親和性が低い場合には、ボールの表面においてインキがはじかれてしまい、ボールとボールホルダとの界面にインキを保持することができない。前記従来のボール及びボールホルダのコーティングにおいては、インキとの親和性については考慮されておらず、ボールとボールホルダとが直接に接触し、ボール及びボールホルダが大きく磨耗するという問題がある。   However, it is difficult to reduce wear of the ball and the ball holder only by increasing the hardness of the ball and the ball holder. In order to reduce wear of the ball and the ball holder, it is important that an appropriate amount of ink is present at the interface between the ball and the ball holder, and the ball and the ball holder are not in direct contact with each other. When the affinity between the surface of the ball and the ink is low, the ink is repelled on the surface of the ball, and the ink cannot be held at the interface between the ball and the ball holder. In the conventional coating of the ball and the ball holder, the affinity with the ink is not considered, and there is a problem that the ball and the ball holder are in direct contact with each other and the ball and the ball holder are greatly worn.

本発明は、前記の問題を解決し、ボール及びボールホルダが磨耗しにくく、長期に亘り良好な筆記特性を示すボールペンチップを実現できるようにすることを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to realize a ballpoint pen tip that exhibits good writing characteristics over a long period of time, with which a ball and a ball holder are less likely to wear.

前記の目的を達成するため、本発明は、ボールペンチップをボールホルダ及びボールの少なくとも一方に炭素−酸素結合を有する炭素質膜が形成されている構成とする。   In order to achieve the above object, the present invention is configured such that a ball-point pen tip has a carbonaceous film having a carbon-oxygen bond formed on at least one of a ball holder and a ball.

具体的に、本発明に係る第1のボールペンチップは、ボール本体とボール本体を覆う炭素質膜とを有するボールと、ボールを回転自在に保持するボールホルダとを備えている。炭素質膜は、炭素原子及び炭素原子と結合した酸素原子を有し、炭素質膜の表面における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は0.1以上である。   Specifically, a first ballpoint pen tip according to the present invention includes a ball having a ball body and a carbonaceous film covering the ball body, and a ball holder that holds the ball rotatably. The carbonaceous film has carbon atoms and oxygen atoms bonded to carbon atoms, and the ratio of carbon atoms bonded to oxygen atoms on the surface of the carbonaceous film to all carbon atoms is 0.1 or more.

第1のボールペンチップは、ボールの表面を覆う炭素質膜における酸素原子と結合した炭素原子の比率が0.1以上である。このため、ボールの表面は硬度が高いだけでなく、インキとの親和性も高い。従って、ボールとボールホルダとの間に適量のインキを保持することができ、ボールとボールホルダとが直接に接触することによる磨耗を低減することができる。従って、長期に亘り筆記特性の劣化が生じにくいボールペンチップを実現できる。   In the first ballpoint pen tip, the ratio of carbon atoms bonded to oxygen atoms in the carbonaceous film covering the surface of the ball is 0.1 or more. For this reason, the surface of the ball has not only high hardness but also high affinity with ink. Therefore, an appropriate amount of ink can be held between the ball and the ball holder, and wear due to direct contact between the ball and the ball holder can be reduced. Accordingly, it is possible to realize a ball-point pen tip that is unlikely to deteriorate in writing characteristics over a long period of time.

第1のボールペンチップにおいて、炭素質膜は、その表面のゼータ電位が−25mV以下とすればよい。このようにすることにより、ボールの表面を十分に親水性とすることができる。   In the first ballpoint pen tip, the carbonaceous film may have a surface zeta potential of −25 mV or less. By doing so, the surface of the ball can be made sufficiently hydrophilic.

第1のボールペンチップにおいて、炭素質膜は、sp炭素−炭素結合のsp炭素−炭素結合に対する比率が0.3以上であればよい。このようにすることにより、十分な硬度を確保することができる。 In the first ballpoint pen tip, the carbonaceous film may have a ratio of sp 3 carbon-carbon bond to sp 2 carbon-carbon bond of 0.3 or more. By doing in this way, sufficient hardness can be ensured.

第1のボールペンチップにおいて、ボールは、ボール本体と炭素質膜との間に形成された中間層を有し、中間層は、炭素及びシリコンを含んでいてもよい。   In the first ballpoint pen tip, the ball has an intermediate layer formed between the ball main body and the carbonaceous film, and the intermediate layer may contain carbon and silicon.

第1のボールペンチップにおいて、ボール本体の表面における算術平均粗さは、3nm以下とすればよい。   In the first ballpoint pen tip, the arithmetic average roughness on the surface of the ball main body may be 3 nm or less.

第1のボールペンチップにおいて、ボールホルダは、少なくともボールと接触する部分を覆う炭素質膜を有していてもよい。このようにすることにより、ボールホルダの磨耗をより低減できる。   In the first ballpoint pen tip, the ball holder may have a carbonaceous film covering at least a portion in contact with the ball. By doing in this way, wear of a ball holder can be reduced more.

本発明に係る第2のボールペンチップは、ボールと、ボールを回転自在に保持するボールホルダとを備えている。ボールホルダは、少なくともボールと接触する部分を覆う炭素質膜を有する。炭素質膜は、炭素原子及び炭素原子と結合した酸素原子を有し、炭素質膜の表面における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は0.1以上である。   The second ballpoint pen tip according to the present invention includes a ball and a ball holder that holds the ball rotatably. The ball holder has a carbonaceous film that covers at least a portion in contact with the ball. The carbonaceous film has carbon atoms and oxygen atoms bonded to carbon atoms, and the ratio of carbon atoms bonded to oxygen atoms on the surface of the carbonaceous film to all carbon atoms is 0.1 or more.

第2のボールペンチップにおいて、炭素質膜は、その表面のゼータ電位が−25mV以下とすればよい。このようにすることにより、ボールの表面を十分に親水性とすることができる。   In the second ballpoint pen tip, the carbonaceous film may have a zeta potential of −25 mV or less. By doing so, the surface of the ball can be made sufficiently hydrophilic.

第2のボールペンチップにおいて、炭素質膜は、sp炭素−炭素結合のsp炭素−炭素結合に対する比率が0.3以上であればよい。このようにすることにより、十分な硬度を確保することができる。 In the second ballpoint pen tip, the carbonaceous film may have a ratio of sp 3 carbon-carbon bond to sp 2 carbon-carbon bond of 0.3 or more. By doing in this way, sufficient hardness can be ensured.

第2のボールペンチップにおいて、炭素質膜は、ボールホルダの表面に中間層を介して形成されており、中間層は、炭素及びシリコンを含んでいてもよい。   In the second ballpoint pen tip, the carbonaceous film is formed on the surface of the ball holder via an intermediate layer, and the intermediate layer may contain carbon and silicon.

本発明に係るボールペンは、本発明のボールペンチップと、インキが充填されたインキ収容管とを備え、炭素質膜の表面におけるインキの接触角は、55°以下である。このようにすることにより、ボールの表面にインキが十分行き渡り、ボールとボールホルダとの直接の接触を生じにくくすることができる。   The ballpoint pen according to the present invention includes the ballpoint pen tip of the present invention and an ink storage tube filled with ink, and the contact angle of ink on the surface of the carbonaceous film is 55 ° or less. By doing in this way, ink spreads enough on the surface of a ball, and it can be made hard to produce direct contact with a ball and a ball holder.

本発明に係るボールペンチップによれば、ボール及びボールホルダが磨耗しにくく、長期に亘り良好な筆記特性を示すボールペンチップを実現できる。   With the ballpoint pen tip according to the present invention, it is possible to realize a ballpoint pen tip that is less likely to wear the ball and the ball holder and that exhibits good writing characteristics over a long period of time.

一実施形態に係るボールペンを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ball-point pen concerning one Embodiment. 一実施形態に係るボールペンチップの要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the ball-point pen tip concerning one Embodiment. 図2のIII−III線における横断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section in the III-III line of FIG. 一実施形態に係るボールペンチップのボールを示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing a ball of a ball-point pen tip concerning one embodiment. 一実施形態に係るボールペンチップのボールの変形例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing the modification of the ball of the ball-point pen tip concerning one embodiment. 一実施形態に係るボールペンチップの変形例の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the modification of the ball-point pen tip which concerns on one Embodiment. 炭素質膜を形成したボールの深さ方向の元素分析の結果である。It is the result of the elemental analysis of the depth direction of the ball | bowl which formed the carbonaceous film. 酸素原子を導入した炭素質膜の具体例を示す表である。It is a table | surface which shows the specific example of the carbonaceous film | membrane which introduce | transduced the oxygen atom. インキの接触角の測定結果である。It is a measurement result of the contact angle of ink. 水性ゲルインキを用いた場合の走行試験の結果である。It is a result of the running test at the time of using water-based gel ink. 水性ゲルインキを用いた場合の走行試験の結果である。It is a result of the running test at the time of using water-based gel ink. 油性インキを用いた場合の走行試験の結果である。It is a result of the running test at the time of using oil-based ink. 水性インキを用いた走行試験の結果である。It is the result of the running test using water-based ink. ボールホルダ側に炭素質膜を形成した場合の走行試験の結果である。It is the result of the running test at the time of forming a carbonaceous film on the ball holder side. 表面粗度が異なるボール本体の表面に炭素質膜を形成した場合の走行試験の結果である。It is the result of the running test at the time of forming a carbonaceous film on the surface of a ball body with different surface roughness. 表面粗度が異なるボール本体の表面に炭素質膜を形成した場合の走行試験の結果である。It is the result of the running test at the time of forming a carbonaceous film on the surface of a ball body with different surface roughness. 表面粗度が異なるボール本体の表面に炭素質膜を形成した場合の走行試験の結果である。It is the result of the running test at the time of forming a carbonaceous film on the surface of a ball body with different surface roughness. 表面粗度が異なるボール本体の表面に炭素質膜を形成した場合の走行試験の結果である。It is the result of the running test at the time of forming a carbonaceous film on the surface of a ball body with different surface roughness.

図1に示すように、一実施形態に係るボールペンは、インキ15を収容するインキ収容管10とインキ収容管10の先端部に取り付けられたボールペンチップ20とを有している。インキ収容管10とボールペンチップ20とは直接接続されていても、接続部材(図示せず)を介して接続されていてもよい。また、インキ収容管10及びボールペンチップ20からなるボールペンレフィルを収容するケース(図示せず)を備えていることが一般的であるが、インキ収容管10がケースを兼ねている構成とすることも可能である。   As shown in FIG. 1, the ballpoint pen according to an embodiment includes an ink storage tube 10 that stores ink 15 and a ballpoint pen tip 20 that is attached to the tip of the ink storage tube 10. The ink storage tube 10 and the ballpoint pen tip 20 may be directly connected or may be connected via a connecting member (not shown). Moreover, although it is common to provide the case (not shown) which accommodates the ball-point pen refill which consists of the ink storage tube 10 and the ball-point pen tip 20, you may also set it as the structure where the ink storage tube 10 serves as a case. Is possible.

図2に示すように、ボールペンチップ20は、ボール101と、ボール101を保持するボールホルダ111とを有している。ボールホルダ111は、フェライト系ステンレス鋼等の材料から形成されており、ボール101を保持するボール保持室113と、インキが供給されるインキ通路114とを有している。ボール保持室113は、ボールホルダ111の先端部に形成された凹部であり、ボール保持室113の先端縁部118と底面116とによりボール101を回転自在に保持する。先端縁部118は、所定のかしめ角度で内側(ボール101の中心方向)にかしめられており、ボール101の一部が先端縁部118よりも突出するようにして、ボール101を回転自在に保持すると共に、ボール101のボール保持室113からの抜け落ちを防止する。   As shown in FIG. 2, the ball-point pen tip 20 includes a ball 101 and a ball holder 111 that holds the ball 101. The ball holder 111 is made of a material such as ferritic stainless steel, and has a ball holding chamber 113 for holding the ball 101 and an ink passage 114 for supplying ink. The ball holding chamber 113 is a recess formed at the tip of the ball holder 111 and holds the ball 101 rotatably by the tip edge 118 and the bottom surface 116 of the ball holding chamber 113. The front edge 118 is caulked inward (in the direction of the center of the ball 101) at a predetermined caulking angle, and the ball 101 is rotatably held so that a part of the ball 101 protrudes from the front edge 118. In addition, the ball 101 is prevented from falling out of the ball holding chamber 113.

図3は図2のIII−III線の位置における横断面を示している。図3においてボール101の図示は省略している。インキ通路114は、ボール保持室113の底面116の中心に設けられており、筆記時に、インキ収容管に収容されたインキが、ボール保持室113内に流通する際の主経路となっている。インキ通路114の周囲には、所定の幅及び間隔で放射状に設けられた複数の溝部115が形成されている。筆記時には、インキ通路114を通過したインキが、溝部115を介して、ボール保持室113内に供給される。底面116におけるインキ通路114の周囲にはボール座117が設けられている。ボール座117は、筆記時にボール101と当接したボール保持室113の底面116の磨耗を抑えるために設けられており、ボール101と同形の球面状に形成されている。   FIG. 3 shows a cross section taken along the line III-III in FIG. In FIG. 3, the ball 101 is not shown. The ink passage 114 is provided at the center of the bottom surface 116 of the ball holding chamber 113, and serves as a main route when ink stored in the ink storage tube flows into the ball holding chamber 113 during writing. Around the ink passage 114, a plurality of grooves 115 provided radially with a predetermined width and interval are formed. At the time of writing, the ink that has passed through the ink passage 114 is supplied into the ball holding chamber 113 through the groove 115. A ball seat 117 is provided around the ink passage 114 on the bottom surface 116. The ball seat 117 is provided to suppress wear of the bottom surface 116 of the ball holding chamber 113 that is in contact with the ball 101 at the time of writing, and is formed in the same spherical shape as the ball 101.

図4に示すように、ボール101は、ボール本体102とボール本体102の上に形成された炭素質膜103とを有している。ボール本体102の材質は、特に限定されないが、例えば各種金属の単体若しくは合金又はセラミックス等とすればよい。具体的に鋼、銅、アルミニウム又はニッケル等の金属単体を用いてもよく、洋白又はステンレス等の合金を用いてもよい。また、金属等の炭化物、酸化物、窒化物、硼化物又は硅化物等を用いることができる。炭化物としてはチタン、バナジウム、クロム、タンタル、ニオブ、モリブデン、ホウ素、ジルコン、タングステン若しくは珪素等の炭化物を用いることができる。酸化物としてはアルミニウム、クロム、マグネシウム、シリコン、ベリリウム、トリウム、チタン、カルシウム若しくはジルコン等の酸化物を用いることができる。窒化物としてはチタン、ホウ素、シリコン若しくはアルミニウム等の窒化物を用いることができる。硼化物としてはジルコン、クロム若しくはチタン等の硼化物を用いることができる。硅化物としてはモリブデン、チタン若しくはクロム等の硅化物を用いることができる。また、サーメット等の金属とセラミックスとの複合材料としてもよい。ボール本体の直径は、特に限定されないが、一般的には0.25mm〜2.0mm程度である。   As shown in FIG. 4, the ball 101 has a ball main body 102 and a carbonaceous film 103 formed on the ball main body 102. The material of the ball body 102 is not particularly limited, and may be, for example, a simple substance of various metals, an alloy, ceramics, or the like. Specifically, a single metal such as steel, copper, aluminum or nickel may be used, or an alloy such as white or stainless steel may be used. Further, carbides such as metals, oxides, nitrides, borides, or suicides can be used. As the carbide, a carbide such as titanium, vanadium, chromium, tantalum, niobium, molybdenum, boron, zircon, tungsten, or silicon can be used. As the oxide, an oxide such as aluminum, chromium, magnesium, silicon, beryllium, thorium, titanium, calcium, or zircon can be used. As the nitride, a nitride such as titanium, boron, silicon, or aluminum can be used. As the boride, borides such as zircon, chromium or titanium can be used. As the silicide, a silicide such as molybdenum, titanium, or chromium can be used. Alternatively, a composite material of a metal such as cermet and ceramics may be used. The diameter of the ball body is not particularly limited, but is generally about 0.25 mm to 2.0 mm.

炭素質膜103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。通常、sp2炭素−水素結合及びsp3炭素−水素結合を含んでいるが、炭素−水素結合は必須の構成要素ではない。また、シリコン(Si)又はフッ素(F)等が添加されていてもよい。本実施形態の炭素質膜103は、ボール101とインキとの親和性を向上するために、少なくともその表面に炭素−酸素結合を含んでいる。炭素質膜103の表面における炭素−酸素結合を形成している炭素原子の全炭素原子に対する比率は0.1以上であることが好ましい。炭素−酸素結合の比率については後で詳細に説明する。 The carbonaceous film 103 is a film containing sp 2 carbon-carbon bonds (graphite bonds) and sp 3 carbon-carbon bonds (diamond bonds), which are typified by diamond-like films (DLC films). It may be an amorphous film such as a DLC film or a crystalline film such as a diamond film. Usually, it contains sp 2 carbon-hydrogen bonds and sp 3 carbon-hydrogen bonds, but carbon-hydrogen bonds are not essential components. Further, silicon (Si), fluorine (F), or the like may be added. In order to improve the affinity between the ball 101 and the ink, the carbonaceous film 103 according to the present embodiment includes carbon-oxygen bonds at least on the surface thereof. The ratio of carbon atoms forming carbon-oxygen bonds on the surface of the carbonaceous film 103 to all carbon atoms is preferably 0.1 or more. The carbon-oxygen bond ratio will be described in detail later.

炭素質膜103は、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)等により形成すればよい。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してもよい。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。   The carbonaceous film 103 may be formed by a plasma chemical vapor deposition method (plasma CVD method) or a catalytic chemical vapor deposition method (CAT-CVD method) using a hydrocarbon gas as a raw material. Further, it may be formed by a sputtering method using a solid graphite as a raw material, an arc ion plating method, or the like. Furthermore, it may be formed by other methods, or may be formed by combining a plurality of methods.

炭素質膜103の表面への炭素−酸素結合の導入は、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、空気等を用いればよい。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したりしてもよい。また、炭素質膜103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。   The introduction of carbon-oxygen bonds to the surface of the carbonaceous film 103 may be performed by irradiation with oxygen plasma or plasma of a gas containing oxygen, for example. Water vapor, air, or the like may be used as the gas containing oxygen. A gas such as an organic compound containing an oxygen atom can also be used. Furthermore, the carbonaceous film may be irradiated with ultraviolet rays in an atmosphere containing oxygen, or the carbonaceous film may be immersed in an oxidizing solution. Further, by increasing the oxygen concentration in the atmosphere when forming the carbonaceous film 103, it is possible to introduce carbon-oxygen bonds when forming the carbonaceous film. Immediately after the formation of the carbonaceous film, dangling bonds are present on the surface. For this reason, it is possible to introduce a carbon-oxygen bond by allowing the dangling bonds and oxygen to react by leaving the carbonaceous film immediately after deposition in an atmosphere containing oxygen.

炭素質膜103の膜厚は、0.001μm〜3μmの範囲が好ましく、より好ましくは0.005μm〜1μmの範囲である。また、炭素質膜103はボール本体102の表面に直接形成することができるが、ボール本体102と炭素質膜103とをより強固に密着させるために、図5に示すようにボール本体102と炭素質膜103との間に中間層105を設けてもよい。中間層105の材質としては、ボール本体102の種類に応じて種々のものを用いることができるが、珪素(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、より好ましくは0.005μm〜0.1μmの範囲である。中間層105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ればよい。   The film thickness of the carbonaceous film 103 is preferably in the range of 0.001 μm to 3 μm, and more preferably in the range of 0.005 μm to 1 μm. The carbonaceous film 103 can be directly formed on the surface of the ball main body 102, but in order to make the ball main body 102 and the carbonaceous film 103 more firmly adhere to each other, as shown in FIG. An intermediate layer 105 may be provided between the material film 103. Various materials can be used as the material of the intermediate layer 105 depending on the type of the ball body 102, but silicon (Si) and carbon (C), titanium (Ti) and carbon (C), or chromium (Cr). A known film such as an amorphous film made of carbon (C) can be used. Although the thickness is not specifically limited, the range of 0.001 micrometer-0.3 micrometer is preferable, More preferably, it is the range of 0.005 micrometer-0.1 micrometer. The intermediate layer 105 may be formed using, for example, a sputtering method, a CVD method, a plasma CVD method, a thermal spraying method, an ion plating method, or an arc ion plating method.

本実施形態のボールペンチップは、ボール101がボール本体102の表面に形成された炭素−酸素結合を有する炭素質膜103を有している。このため、ボール101は耐久性が高いだけでなく、ボール101とインキとの親和性が高い。このため、ボール101とボールホルダ111との界面にインキが保持され、ボール101とボールホルダ111の内壁面との直接の接触が生じにくくなる。従って、ボール101とボールホルダ111とが直接に接触することによるボール101及びボールホルダ111の磨耗を低減でき、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ことができる。また、ボール101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、より均一な筆跡及び描線を実現することが可能となる。ボールペン用インキは主に水性インキ、水性ゲルインキ及び油性インキに分類される。ボールペン用の油性インキは一般にアルコール系又はグリコールエーテル系等の親水性の官能基を有する成分を溶剤として含んでいる。このため、炭素質膜103への炭素−酸素結合の導入は、ボールペン用の水性インキ及び水性ゲルインキだけでなくボールペン用の油性インキに対しても、耐久性及び使用感の向上を実現することができる。   The ball-point pen tip of this embodiment has a carbonaceous film 103 having a carbon-oxygen bond in which a ball 101 is formed on the surface of the ball main body 102. For this reason, the ball 101 has not only high durability but also high affinity between the ball 101 and ink. For this reason, ink is held at the interface between the ball 101 and the ball holder 111, and direct contact between the ball 101 and the inner wall surface of the ball holder 111 is less likely to occur. Therefore, it is possible to reduce the wear of the ball 101 and the ball holder 111 due to the direct contact between the ball 101 and the ball holder 111, and it is possible to realize a ballpoint pen that is excellent in durability and hardly causes deterioration in writing quality due to use. . Further, since the ink supply can be stabilized by improving the affinity between the ball 101 and the ink, more uniform handwriting and drawing can be realized. Ballpoint pen inks are mainly classified into water-based inks, water-based gel inks, and oil-based inks. Oil-based inks for ballpoint pens generally contain a component having a hydrophilic functional group such as an alcohol or glycol ether as a solvent. For this reason, the introduction of the carbon-oxygen bond into the carbonaceous film 103 can improve the durability and feeling of use not only for the water-based ink and water-based gel ink for ballpoint pens but also for the oil-based ink for ballpoint pens. it can.

本実施形態のボールペンチップは、ボール101とインキとの親和性が高いため、ボールホルダ111を一般的な材質により形成した場合にも、ボール101及びボールホルダ111の磨耗を低減できる。ボールホルダ111の少なくともボール101と接触する部分に、ボール101と同様の炭素質膜を形成することによりさらにボール101及びボールホルダ111の磨耗を低減できる。例えば、ボール座117の表面に炭素質膜を形成することにより、ボール101及びボールホルダ111の磨耗をさらに低減することが可能となる。また、図6に示すように、先端縁部118及び底面116等の表面を覆うように炭素質膜121が形成された構成としてもよい。また、ボールホルダ111の外側にも炭素質膜が形成されていてもよい。さらに、ボールペンチップ20のボールホルダ111以外の部分にも炭素質膜が形成されていてもよい。また、ボールホルダ111に炭素質膜が形成されている場合には、炭素質膜に覆われていない通常のボールを用いてもよい。   Since the ball-point pen tip of this embodiment has high affinity between the ball 101 and the ink, even when the ball holder 111 is formed of a general material, wear of the ball 101 and the ball holder 111 can be reduced. Wear of the ball 101 and the ball holder 111 can be further reduced by forming a carbonaceous film similar to the ball 101 on at least a portion of the ball holder 111 that contacts the ball 101. For example, by forming a carbonaceous film on the surface of the ball seat 117, it is possible to further reduce wear of the ball 101 and the ball holder 111. Moreover, as shown in FIG. 6, it is good also as a structure by which the carbonaceous film 121 was formed so that surfaces, such as the front-end | tip edge part 118 and the bottom face 116, may be covered. A carbonaceous film may also be formed outside the ball holder 111. Furthermore, a carbonaceous film may also be formed on portions other than the ball holder 111 of the ballpoint pen tip 20. Further, when a carbonaceous film is formed on the ball holder 111, a normal ball that is not covered with the carbonaceous film may be used.

ボールホルダ111に形成する炭素質膜121と、ボール101の表面に形成する炭素質膜103とは官能基の導入量を同じにすればよい。また、ボールホルダ111とボール101とに、官能基の導入量が互いに異なる炭素質膜を形成してもよい。   The carbonaceous film 121 formed on the ball holder 111 and the carbonaceous film 103 formed on the surface of the ball 101 may have the same introduction amount of functional groups. In addition, carbonaceous films having different amounts of introduced functional groups may be formed on the ball holder 111 and the ball 101.

次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良及び設計の変更を行ってよい。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited to the following examples, and various improvements and design changes may be made without departing from the spirit of the present invention.

−ボールの製造方法−
ボール本体として炭化タングステン(WC、ISO K−10相当)を用いた。ボール本体の径は0.5mm又は0.7mmとした。まず、ボール本体の表面にSiとCとを含むアモルファス膜からなる中間層(図示せず)を形成した。成膜にはイオン化蒸着法を用いた。真空ポンプを用い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(CH)を導入し、ボールに1kVのバイアス電圧を印加して、30分間放電を行った。成膜の際にチャンバー内においてボール本体を回転させることにより、ボール本体の表面全面に中間層が形成されるようにした。
-Ball manufacturing method-
Tungsten carbide (WC, equivalent to ISO K-10) was used as the ball body. The diameter of the ball body was 0.5 mm or 0.7 mm. First, an intermediate layer (not shown) made of an amorphous film containing Si and C was formed on the surface of the ball body. An ionized vapor deposition method was used for film formation. The inside of the chamber for ionization deposition is adjusted to a predetermined pressure using a vacuum pump, and tetramethylsilane (Si (CH 3 ) 4 ) is introduced into the chamber, and a bias voltage of 1 kV is applied to the ball for 30 minutes. Discharge was performed. By rotating the ball body in the chamber during film formation, an intermediate layer was formed on the entire surface of the ball body.

中間層の形成後、チャンバ内に供給するガスをDLC−1の場合にはベンゼンに変更し、DLC−2の場合にはアセチレンに変更して炭素質膜を形成した。DLC−1の場合には、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、ボールに1kVのバイアス電圧を印加して、90分間放電を行った。DLC−2の場合には放電終了後に、高周波電源を用いたプラズマに切り替え、10Paの圧力下で60秒間さらに成膜を行った。成膜の際にチャンバー内においてボール本体を回転させることによりボール本体の表面全面に炭素質膜が形成されるようにした。   After the formation of the intermediate layer, the gas supplied into the chamber was changed to benzene in the case of DLC-1, and changed to acetylene in the case of DLC-2 to form a carbonaceous film. In the case of DLC-1, the inside of the chamber was adjusted to a predetermined pressure using a vacuum pump, and then a bias voltage of 1 kV was applied to the ball to discharge for 90 minutes. In the case of DLC-2, after the discharge was completed, the plasma was switched to plasma using a high frequency power source, and film formation was further performed under a pressure of 10 Pa for 60 seconds. A carbonaceous film was formed on the entire surface of the ball body by rotating the ball body in the chamber during film formation.

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った。プラズマ照射は、チャンバー内を100Paの圧力に調整し、DLC−1の場合には出力を10Wとし、DLC−2の場合には出力を50Wとした。   Thereafter, plasma irradiation was performed in an atmosphere containing oxygen to introduce carbon-oxygen bonds into the carbonaceous film. In the plasma irradiation, the pressure in the chamber was adjusted to 100 Pa, the output was 10 W in the case of DLC-1, and the output was 50 W in the case of DLC-2.

−炭素質膜の評価方法−
得られた炭素質膜の組成は、X線光電子分光(XPS)測定により評価した。XPS測定の条件は、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とした。1回の測定の時間は0.1msとし、1つの試料について64回測定を行った。
-Evaluation method of carbonaceous film-
The composition of the obtained carbonaceous film was evaluated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement. The XPS measurement conditions were such that the detection angle with respect to the sample was 90 °, Al was used as the X-ray source, and the X-ray irradiation energy was 100 W. The time for one measurement was 0.1 ms, and one sample was measured 64 times.

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spC−C及びspC−C、炭素と水素とが結合したspC−H及びspC−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した。spC−Cの結合エネルギーは283.8eV、spC−Cの結合エネルギーは284.3eV、spC−Hの結合エネルギーは284.8eV、spC−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とした。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)とした。 The carbon 1s (C1s) peak obtained by XPS measurement is represented by sp 3 C—C and sp 2 C—C in which carbons are bonded together, sp 3 C—H and sp 2 C—H in which carbon and hydrogen are bonded, It was decomposed by curve fitting into seven components of C—O, C═O and O═C—O in which carbon and oxygen were bonded. The bond energy of sp 3 C—C is 283.8 eV, the bond energy of sp 2 C—C is 284.3 eV, the bond energy of sp 3 C—H is 284.8 eV, and the bond energy of sp 2 C—H is 285. The bond energy of 3 eV and C—O was 285.9 eV, the bond energy of C═O was 287.3 eV, and the bond energy of O═C—O was 288.8 eV. The value obtained by dividing the area of each peak obtained by curve fitting by the area of the entire C1s peak was taken as the composition ratio of each component. The sum of the composition ratios of C—O, C═O, and O═C—O was defined as the ratio (CO total ) of carbon atoms bonded by carbon-oxygen to all carbon atoms.

炭素質膜及び中間層の膜厚は、オージェ電子分光分析法によりエッチングを行い、深さ方向の元素分析を行うことにより求めた。オージェ電子分光分析において、電子銃の加速電圧は10kVとし、試料電流は500nAとし、アルゴンイオン銃の加速電圧は2kVとした。40μm角の領域について深さ方向の分析を行った。   The film thicknesses of the carbonaceous film and the intermediate layer were obtained by etching by Auger electron spectroscopy and performing elemental analysis in the depth direction. In Auger electron spectroscopy analysis, the acceleration voltage of the electron gun was 10 kV, the sample current was 500 nA, and the acceleration voltage of the argon ion gun was 2 kV. Analysis in the depth direction was performed on a 40 μm square region.

接触角の測定には、自動接触角測定機(協和界面科学社製DM−500)を用いた。炭素質膜の表面上にインキを1μl滴下して接触角を測定した。なお、測定タイミングは水性インキの場合には滴下直後とし、粘度の高い水性ゲルインキ及び油性インキの場合には滴下の3秒後とした。測定値は3点の平均値とした。   For the contact angle measurement, an automatic contact angle measuring machine (DM-500 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) was used. 1 μl of ink was dropped on the surface of the carbonaceous film, and the contact angle was measured. The measurement timing was immediately after dropping in the case of water-based ink, and 3 seconds after dropping in the case of water-based gel ink and oil-based ink having high viscosity. The measured value was an average value of three points.

ゼータ電位の測定には、ゼータ電位・粒径測定システム(ELS−Z:大塚電子株式会社製)を用い、10mMの塩化ナトリウム(NaCl)溶液中に分散したモニタ用粒子(大塚電子株式会社製)を用いた。セル深さ方向の各レベルについてモニタ粒子の電気泳動を行い、セル内部の見かけの速度分布を測定した。電気泳動は、平均電場が17.33V/cmで、平均電流が1.02mAの条件で行った。得られた見かけの速度分布を森・岡本の式に基づいて解析することにより、炭素質膜表面の表面電位を求めた。   For the measurement of zeta potential, monitoring particles (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) dispersed in a 10 mM sodium chloride (NaCl) solution using a zeta potential / particle size measurement system (ELS-Z: manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) Was used. The monitor particles were electrophoresed at each level in the cell depth direction, and the apparent velocity distribution inside the cell was measured. Electrophoresis was performed under the conditions of an average electric field of 17.33 V / cm and an average current of 1.02 mA. By analyzing the apparent velocity distribution obtained based on the Mori-Okamoto equation, the surface potential of the carbonaceous film surface was obtained.

−耐久性の評価方法−
炭素−酸素結合を有する炭素質膜を形成したボールを、市販されているボールペン(株式会社パイロットコーポレーション)のボールホルダに装着し、走行試験を行った。ボールホルダの材質はフェライト系ステンレスとした。走行試験は、ボールペンを紙面に対して70度傾斜させた状態で保持し、直径32mmの円を描くように回転させ、筆記用紙(JIS:P3201)を4m/分の速さで移動させる試験機を用いて、ボールペンの筆記距離を調べる試験である。ボールペンが1つの円を描くことにより約10cmの距離を筆記する。筆記距離の100mごとにボールホルダからのボール先端位置までの距離を測定した。ボール及びボールホルダの磨耗により、ボールホルダからのボール先端位置までの距離が小さくなるため、ボール先端位置の変化量(沈み量)を磨耗量とした。
-Durability evaluation method-
A ball on which a carbonaceous film having a carbon-oxygen bond was formed was mounted on a ball holder of a commercially available ballpoint pen (Pilot Corporation), and a running test was performed. The material of the ball holder was ferritic stainless steel. In the running test, the ballpoint pen is held in a state inclined at 70 degrees with respect to the paper surface, rotated so as to draw a circle having a diameter of 32 mm, and the writing paper (JIS: P3201) is moved at a speed of 4 m / min. This is a test to check the writing distance of a ballpoint pen using The ballpoint pen draws a circle and writes a distance of about 10 cm. The distance from the ball holder to the ball tip position was measured every 100 m of the writing distance. Since the distance from the ball holder to the ball tip position is reduced due to wear of the ball and the ball holder, the amount of change (sink amount) of the ball tip position is defined as the wear amount.

−評価結果−
図7は、炭素質膜を形成したボールのオージェ電子分光分析の結果を示している。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ることが明らかである。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ることが明らかである。100nm以上の深さの部分では炭化タングステン(WC)からなるボール本体が検出されている。
-Evaluation results-
FIG. 7 shows the results of Auger electron spectroscopy analysis of the ball on which the carbonaceous film is formed. It is clear that only carbon atoms (C) are present at a depth of about 80 nm from the surface, and a carbonaceous film is formed. It is clear that Si atoms are present at a depth of 80 nm to 120 nm, and an intermediate layer made of SiC is formed. A ball body made of tungsten carbide (WC) is detected at a depth of 100 nm or more.

炭素質膜に酸素プラズマを照射することにより、炭素質膜の表面に炭素−酸素結合を導入した。プラズマ照射条件を変えることにより、図8に示すように炭素−酸素結合の割合が異なる2種類の炭素質膜を得た。図8においてC−CはspC−CとspC−Cとの和であり、C−HはspC−HとspC−Hとの和である。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。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。 A carbon-oxygen bond was introduced to the surface of the carbonaceous film by irradiating the carbonaceous film with oxygen plasma. By changing the plasma irradiation conditions, two types of carbonaceous films having different carbon-oxygen bond ratios were obtained as shown in FIG. In FIG. 8, C—C is the sum of sp 3 C—C and sp 2 C—C, and C—H is the sum of sp 3 C—H and sp 2 C—H. In DLC-1, the output of the high-frequency power source was 10 W, and oxygen plasma was irradiated for 60 seconds. In DLC-2, the output of the high frequency power source was 50 W, and oxygen plasma was irradiated for 60 seconds. The ratio of carbon atoms bonded to oxygen atoms to all carbon atoms (CO total ) was 0.16 for DLC-1 and 0.43 for DLC-2. The value of CO total of DLC-2 having a higher power output when irradiating oxygen plasma was higher than that of DLC-1. When CO total is examined in more detail, the ratio of C—O to the total carbon is almost the same in DLC-1 and DLC-2, but the ratio of C═O is about DLC-1 in DLC-2. The ratio of O = C—O was about 9 times that of DLC-1 in DLC-2.

ボールペン用のインキは主に着色剤としての染料又は顔料と溶剤とからなり、水性ゲルインキの場合には増粘剤をさらに含んでいる。溶剤は水性インキ及び水性ゲルインキの場合には主に水である。このため、炭素質膜の表面がある程度親水性である方が炭素質膜とインキとの親和性が高くなる。また、油性インキの有機溶剤にも、アルコール系又はグリコエーテル系等の親水性の官能基を有する成分が含まれているため、炭素質膜の表面がある程度親水性である方が炭素質膜とインキとの親和性が高くなると考えられる。   The ink for ballpoint pens mainly comprises a dye or pigment as a colorant and a solvent, and in the case of water-based gel ink, it further contains a thickener. In the case of water-based ink and water-based gel ink, the solvent is mainly water. For this reason, the affinity between the carbonaceous film and the ink is higher when the surface of the carbonaceous film is somewhat hydrophilic. In addition, since the organic solvent of the oil-based ink contains a component having a hydrophilic functional group such as alcohol or glycoether, it is more preferable that the surface of the carbonaceous film is somewhat hydrophilic. It is thought that the affinity with ink increases.

XPSにより求めた組成のC−Oは水酸基及びエーテル等を主に構成し、C=Oはカルボニル基及びケトン等を主に構成し、O=C−Oは主にカルボキシル基及びエステル等を主に構成していると考えられる。このため、COtotalの値が大きくなるほど、炭素質膜の表面における親水性が増大し、炭素質膜とインキとの親和性が高くなると考えられる。COtotalの値は少なくとも0.1以上とすればよい。ただし、COtotalの値が大きくなりすぎると、炭素同士の結合が減少し硬度が低下するため、0.5以下とすることが好ましい。 C—O having a composition determined by XPS mainly comprises hydroxyl groups and ethers, C═O mainly comprises carbonyl groups and ketones, and O═C—O mainly comprises carboxyl groups and esters. It is thought that it is composed. For this reason, it is considered that as the value of CO total increases, the hydrophilicity on the surface of the carbonaceous film increases and the affinity between the carbonaceous film and the ink increases. The value of CO total may be at least 0.1 or more. However, if the value of CO total becomes too large, the bond between carbons decreases and the hardness decreases, so 0.5 or less is preferable.

図9は、水性インキ、水性ゲルインキ及び油性インキについて接触角を測定した結果を示している。使用した水性インキは、有機溶剤、水及び水溶性の染料系着色剤等からなる市販(株式会社パイロットコーポレーション製)のインキである。20℃の環境下における粘度は1〜2mPa・sである。水性ゲルインキは、市販のゲルインキボールペン(株式会社パイロットコーポレーション製:G−2)に使用しているインキである。有機溶剤、水溶性の染料系着色剤、剪断減粘性付与剤、保湿湿潤剤及び水等を含む。20℃の環境下で、剪断速度384.0秒−1における粘度は50mPa・sである。油性インキは、市販の油性ボールペン(株式会社パイロットコーポレーション製)に使用しているインキを低粘度にしたものである。油性インキの場合、粘度が低い方がボール座における磨耗が大きくなるため、低粘度のインキを用いた。有機溶剤であるフェニルグリコール及びベンジルアルコール、油溶性の染料系着色剤、樹脂、潤滑剤及び粘度調整剤等を含む。20℃の環境下における粘度は1500mPa・sである。なお、粘度の測定にはデジタル粘度計(ブルックフィールド社製DV−II:CPE−42ローター)を用いた。 FIG. 9 shows the results of measuring the contact angle for water-based ink, water-based gel ink, and oil-based ink. The water-based ink used is a commercially available ink (manufactured by Pilot Corporation) consisting of an organic solvent, water and a water-soluble dye-based colorant. The viscosity in an environment of 20 ° C. is 1 to 2 mPa · s. The water-based gel ink is an ink used for a commercially available gel ink ballpoint pen (manufactured by Pilot Corporation: G-2). Contains an organic solvent, a water-soluble dye-based colorant, a shear thinning agent, a moisturizing wetting agent and water. Under an environment of 20 ° C., the viscosity at a shear rate of 384.0 seconds− 1 is 50 mPa · s. The oil-based ink is obtained by reducing the viscosity of an ink used in a commercially available oil-based ballpoint pen (manufactured by Pilot Corporation). In the case of oil-based inks, the lower the viscosity, the greater the wear on the ball seat, so the low viscosity ink was used. Includes organic solvents such as phenyl glycol and benzyl alcohol, oil-soluble dye-based colorants, resins, lubricants, viscosity modifiers, and the like. The viscosity in an environment of 20 ° C. is 1500 mPa · s. In addition, the digital viscometer (Brookfield company DV-II: CPE-42 rotor) was used for the measurement of a viscosity.

コントロールとして、炭素質膜を形成していない炭化タングステン(WC)ボールについても測定を行った。水性インキ、水性ゲルインキ及び油性インキのいずれについても、WCよりもDLC−1の接触角が小さく、さらにDLC−2の接触角が小さくなった。水性インキの場合には、未処理のWCボールでは60°程度あった接触角がDLC−1では55°程度まで低下し、DLC−2では3°程度まで低下しており非常に親和性が高くなっていることがわかる。水性ゲルインキについても、未処理のWCボールでは44°程度あった接触角がDLC−1では39°になり、DLC−2では22°程度まで低下した。油性インキについても、同様に32°程度あった接触角が、25°及び20°程度まで低下しており、いずれのインキにおいても、炭素−酸素結合を有する炭素質膜を形成することにより、インキとの親和性が向上することが明らかである。   As a control, measurement was also performed on a tungsten carbide (WC) ball on which no carbonaceous film was formed. For any of the water-based ink, water-based gel ink, and oil-based ink, the contact angle of DLC-1 was smaller than that of WC, and the contact angle of DLC-2 was further decreased. In the case of water-based ink, the contact angle, which was about 60 ° for untreated WC balls, is reduced to about 55 ° for DLC-1 and about 3 ° for DLC-2. You can see that Also for the water-based gel ink, the contact angle, which was about 44 ° with the untreated WC ball, became 39 ° with DLC-1, and decreased to about 22 ° with DLC-2. In the case of oil-based inks, the contact angle, which was about 32 °, has decreased to about 25 ° and 20 °. In either ink, the ink is formed by forming a carbonaceous film having a carbon-oxygen bond. It is clear that the affinity with is improved.

炭素−酸素結合を導入することによりカルボキシル基が生成すると、炭素質膜の表面におけるゼータ電位が低くなると考えられる。DLC−1におけるゼータ電位は−25mV程度となり、DLC−2におけるゼータ電位は−50mV以下となった。このように、炭素−酸素結合を有する炭素質膜では、ゼータ電位が負の値を示し、O=C−Oの比率が高いDLC−2において特に低い値を示していることからも、炭素質膜の表面にカルボキシル基が形成されていると考えられる。   It is considered that when a carboxyl group is generated by introducing a carbon-oxygen bond, the zeta potential on the surface of the carbonaceous film is lowered. The zeta potential in DLC-1 was about -25 mV, and the zeta potential in DLC-2 was -50 mV or less. Thus, in the carbonaceous film having a carbon-oxygen bond, the zeta potential shows a negative value, and since the DLC-2 having a high ratio of O═C—O shows a particularly low value, It is considered that a carboxyl group is formed on the surface of the film.

図10は、先に述べた接触角の測定と同じ組成の水性ゲルインキについて走行試験を行った結果を示している。市販されている水性ゲルインキボールペン(株式会社パイロットコーポレーション製:G−2)のボールペンレフィルのボールを、先に述べたDLC−1又はDLC−2が形成されたボールに交換した。インキ収容筒内には、接触角の測定に用いたものと同じ組成の水性ゲルインキを充填した。ボールの径は0.7mmとし、10本のボールペンについて測定を行った平均値を示している。ボールペンに加える荷重は、100gf(約0.98N)とした。また、コントロールとして、積極的な官能基導入を行っていないDLC膜(DLC−0)を形成したボールを装着したボールペン及びDLC膜を形成していない未処理のボールを装着したボールペンについても同様に測定を行った。   FIG. 10 shows the results of running tests on the aqueous gel ink having the same composition as the measurement of the contact angle described above. The ball pen refill ball of a commercially available water-based gel ink ballpoint pen (manufactured by Pilot Corporation: G-2) was replaced with a ball on which DLC-1 or DLC-2 was formed. The ink containing cylinder was filled with an aqueous gel ink having the same composition as that used for measuring the contact angle. The diameter of the ball is 0.7 mm, and the average value measured for 10 ballpoint pens is shown. The load applied to the ballpoint pen was 100 gf (about 0.98 N). In addition, as a control, the same applies to a ballpoint pen mounted with a ball on which a DLC film (DLC-0) without active functional group introduction and a ballpoint pen with an untreated ball not formed with a DLC film are mounted. Measurements were made.

炭素質膜を形成していない未処理のボールの場合には、筆記距離が増加するに従い磨耗量が増加しており、筆記距離が1000mでは、0.01mm以上の磨耗が認められた。また、表面に積極的な官能基導入を行っていない従来のDLC(DLC−0)の場合には、試験の前半では磨耗量が0.001mm程度で安定したが、筆記距離が600m以上になると磨耗量の増加が認められた。一方、DLC−1の場合には、筆記距離が800mまではほとんど磨耗しておらず、1000mにおいても0.001mm程度の磨耗しか認められなかった。DLC−2の場合には全く磨耗が認められなかった。一般に、ボールホルダにおけるボール座が最も磨耗しやすく磨耗量(沈み量)の増加はボール座の磨耗によるものであると考えられる。水性ゲルインキにおいては、ボールとボール座との間での混合潤滑になると考えられるが、DLC−1及びDLC−2の場合にはボールと水性ゲルインキとの親和性が向上し、ボールとボール座等との間にインキが十分に保持され、ボールとボール座との直接の接触が生じにくいため、ボール及びボール座が磨耗しにくくなったためである考えられる。また、水性ゲルインキと親和性がより高いDLC−2において、磨耗量がより低減されたと考えられる。   In the case of an untreated ball with no carbonaceous film formed, the amount of wear increased as the writing distance increased, and at a writing distance of 1000 m, wear of 0.01 mm or more was observed. In addition, in the case of conventional DLC (DLC-0) which does not actively introduce functional groups on the surface, the wear amount was stabilized at about 0.001 mm in the first half of the test, but when the writing distance became 600 m or more. An increase in the amount of wear was observed. On the other hand, in the case of DLC-1, almost no wear was observed up to a writing distance of 800 m, and only about 0.001 mm of wear was observed even at 1000 m. In the case of DLC-2, no wear was observed. In general, it is considered that the ball seat in the ball holder is most easily worn, and the increase in the wear amount (sink amount) is due to the wear of the ball seat. In water-based gel inks, mixed lubrication between the ball and the ball seat is considered, but in the case of DLC-1 and DLC-2, the affinity between the ball and the water-based gel ink is improved. This is considered to be because the ink and the ball seat are not easily worn and the ball and the ball seat are less likely to wear. Moreover, in DLC-2 with higher affinity with water-based gel ink, it is thought that the amount of wear was further reduced.

図11は、ボールの径を0.5mmとした場合の走行試験の結果を示している。この場合、WCボールのバインダをコバルト(Co)からニッケル(Ni)に変更している。ボールの径は0.5mmとし、ボールの径が0.7mmの場合と同様にして作成した10本のボールペンについて測定を行った平均値を示している。ボールペンに加える荷重は100gf(約0.98N)とした。ボールの径が0.7mmの場合と同様に筆記距離が増加するに従い磨耗量が増大し、筆記距離が900mでは、0.01mm程度の磨耗が生じた。また、表面に積極的な官能基導入を行っていない従来のDLC(DLC−0)の場合には、試験の前半は磨耗が認められないが、筆記距離が700mから磨耗の増加が認められた。一方、DLC−1の場合には筆記距離が500mまでは磨耗しておらず、1000mにおいても磨耗量は0.001mm以下であった。また、DLC−2の場合には、筆記距離が1000mにおいてもほとんど磨耗が認められなかった。ボールの径が0.7mmの場合と同様に、ボールとインキとの親和性が向上し、ボールとボール座等との間にインキが十分に保持され、ボールとボール座との直接の接触が生じにくいため、ボール及びボール座が磨耗しにくくなったためであると考えられる。また、水性ゲルインキとより親和性がより高いDLC−2において、磨耗量がより低減されていると考えられる。   FIG. 11 shows the results of a running test when the ball diameter is 0.5 mm. In this case, the binder of the WC ball is changed from cobalt (Co) to nickel (Ni). The ball diameter is 0.5 mm, and the average value measured for 10 ballpoint pens prepared in the same manner as in the case where the ball diameter is 0.7 mm is shown. The load applied to the ballpoint pen was 100 gf (about 0.98 N). As in the case of the ball diameter of 0.7 mm, the amount of wear increased as the writing distance increased. When the writing distance was 900 m, wear of about 0.01 mm occurred. In addition, in the case of the conventional DLC (DLC-0) in which the functional group is not actively introduced on the surface, no wear was observed in the first half of the test, but an increase in wear was recognized from a writing distance of 700 m. . On the other hand, in the case of DLC-1, the writing distance was not worn up to 500 m, and even at 1000 m, the wear amount was 0.001 mm or less. In the case of DLC-2, almost no wear was observed even at a writing distance of 1000 m. As in the case where the ball diameter is 0.7 mm, the affinity between the ball and the ink is improved, the ink is sufficiently held between the ball and the ball seat, and the direct contact between the ball and the ball seat is prevented. This is probably because the ball and the ball seat are less likely to wear. Moreover, in DLC-2 with higher affinity with water-based gel ink, it is thought that the amount of wear is further reduced.

図12は、接触角の測定に用いたものと同じ組成の油性インキについて走行試験を行った結果を示している。ボールの径は0.5mmとし、水性ゲルインキの場合と同様にして作成した10本のボールペンについて測定を行った平均値を示している。インキ収容筒内には、接触角の測定に用いたものと同じ組成の油性ゲルインキを充填した。油性ボールペンにおいては筆圧が高くなるため、ボールペンに加える荷重を400gf(約3.92N)とした。炭素質膜を形成していないボールの場合には、水性ゲルインキの場合と同様に、筆記距離が増加するに従い磨耗量が増大し、筆記距離が1000mでは、0.01mm程度の磨耗が生じ、1500mでは0.02mm程度の磨耗が生じた。また、表面に積極的な官能基導入を行っていない従来のDLC(DLC−0)の場合には、試験の前半は磨耗が認められなかったが、筆記距離が900mから磨耗の増加が認められた。一方、DLC−1及びDLC−2の場合には、1500mの筆記距離ではほとんど磨耗が認められなかった。一般的に油性インキにおいては、ボールとボール座との間での流体潤滑になると考えられるが粘度が低いために混合潤滑となる。DLC−1及びDLC−2の場合にはボールと油性インキとの親和性が向上し、ボールとボール座等との間にインキが十分に保持され、ボールとボール座との直接の接触が生じにくいため、ボール及びボール座が磨耗しにくくなったためである考えられる。このように、水性ゲルのインキだけでなく油性のインキにおいても、耐久性が大きく向上した。なお、油性インキの場合の方が水性ゲルインキよりボール座の磨耗量が大きいのは、ボールペンに加える荷重の大きさ等が要因の一つである。   FIG. 12 shows the results of running tests on oil-based ink having the same composition as that used for measuring the contact angle. The ball diameter is 0.5 mm, and an average value obtained by measuring 10 ballpoint pens prepared in the same manner as in the case of the water-based gel ink is shown. The ink containing cylinder was filled with an oily gel ink having the same composition as that used for measuring the contact angle. In the oil ballpoint pen, since the writing pressure becomes high, the load applied to the ballpoint pen was set to 400 gf (about 3.92 N). In the case of a ball not formed with a carbonaceous film, the amount of wear increases as the writing distance increases as in the case of the water-based gel ink. When the writing distance is 1000 m, wear of about 0.01 mm occurs and 1500 m Then, wear of about 0.02 mm occurred. In addition, in the case of the conventional DLC (DLC-0) which does not actively introduce functional groups on the surface, no wear was observed in the first half of the test, but an increase in wear was observed from a writing distance of 900 m. It was. On the other hand, in the case of DLC-1 and DLC-2, almost no wear was observed at a writing distance of 1500 m. In general, oil-based ink is considered to be fluid lubrication between a ball and a ball seat, but is mixed lubrication because of its low viscosity. In the case of DLC-1 and DLC-2, the affinity between the ball and the oil-based ink is improved, the ink is sufficiently held between the ball and the ball seat, and the direct contact between the ball and the ball seat occurs. This is probably because the ball and the ball seat are less likely to wear. Thus, the durability was greatly improved not only in the aqueous gel ink but also in the oil-based ink. In the case of oil-based ink, the amount of wear of the ball seat is larger than that of water-based gel ink because of the load applied to the ballpoint pen.

図13は、接触角の測定の用いたものと同じ組成の水性インキについて走行試験を行った結果を示している。ボールの径は0.5mmとし、水性ゲルインキの場合と同様にして作成した10本のボールペンについて測定を行った平均値を示している。インキ収容筒内には、接触角の測定に用いたものと同じ組成の水性インキを充填した。ボールペンに加える荷重は100gf(約0.98N)とした。水性インキにおいても炭素質膜を形成していない場合には、筆記距離が増加するに従い磨耗量が増大し、筆記距離が1000mでは、0.01mm程度の磨耗が生じた。また、表面に積極的な官能基導入を行っていない従来のDLC(DLC−0)の場合には、試験の前半では磨耗が認められないが、筆記距離が200mから磨耗が認められ、600mから磨耗の増加が認められた。一方、DLC−1の場合には、筆記距離が600mにおける磨耗は0.001mm程度であり、1000mにおいても0.002mmの程度であった。DLC−2の場合には筆記距離が1000mでもほとんど磨耗が認められなかった。水性インキにおいても、ボールとボール座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、ボールと水性インキとの親和性が向上し、ボールとボール座との直接の接触が生じにくいため、ボール及びボール座が磨耗しにくくなったためである考えられる。   FIG. 13 shows the results of running tests on water-based ink having the same composition as that used for contact angle measurement. The ball diameter is 0.5 mm, and an average value obtained by measuring 10 ballpoint pens prepared in the same manner as in the case of the water-based gel ink is shown. The ink containing cylinder was filled with water-based ink having the same composition as that used for measuring the contact angle. The load applied to the ballpoint pen was 100 gf (about 0.98 N). Even in the case of the water-based ink, when the carbonaceous film was not formed, the wear amount increased as the writing distance increased, and when the writing distance was 1000 m, the wear was about 0.01 mm. In addition, in the case of conventional DLC (DLC-0) which does not actively introduce functional groups on the surface, no wear is recognized in the first half of the test, but the writing distance is recognized from 200 m, and from 600 m. Increased wear was observed. On the other hand, in the case of DLC-1, the wear at a writing distance of 600 m was about 0.001 mm, and at 1000 m, it was about 0.002 mm. In the case of DLC-2, almost no wear was observed even at a writing distance of 1000 m. Even in water-based ink, it is considered that the mixed lubrication between the ball and the ball seat is, but when the carbonaceous film having a carbon-oxygen bond is formed, the affinity between the ball and the water-based ink is improved. It is considered that the direct contact between the ball and the ball seat is less likely to occur, so that the ball and the ball seat are less likely to be worn.

なお、ボールの表面だけでなくボールペンチップの表面にも炭素質膜を形成すればさらに耐磨耗性が向上する。この場合、ボールホルダの少なくともボールと接触する部分を覆うように炭素質膜を形成すればよい。ボールペンチップの表面に形成する炭素質膜は、ボールの表面に形成する炭素質膜と官能基の導入量又はCOtotalの値等が同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、ボールペンチップの表面に炭素質膜を形成する場合も、炭素質膜とボールペンチップとの間に中間層を形成してもよい。 If a carbonaceous film is formed not only on the surface of the ball but also on the surface of the ballpoint pen tip, the wear resistance is further improved. In this case, a carbonaceous film may be formed so as to cover at least a portion of the ball holder that contacts the ball. The carbonaceous film formed on the surface of the ballpoint pen tip may be the same as or different from the carbonaceous film formed on the surface of the ball in terms of the amount of functional groups introduced or the value of CO total . Further, when a carbonaceous film is formed on the surface of the ballpoint pen tip, an intermediate layer may be formed between the carbonaceous film and the ballpoint pen tip.

例えば、図12に示した油性インキの場合の走行試験と同様にして、ボールペンチップの表面にDLC−1と同じ組成の炭素質膜を形成し、このボールペンチップにDLC−1又はDLC−2を形成したボールを装着した10本のボールペンについて走行試験を行った。この場合、DLC−1を形成したボール及びDLC−2を形成したボールのいずれにおいても、1000mの筆記距離においてほとんど磨耗が認められなかった。また、ボールペンチップの表面にDLC−2と同じ組成の炭素質膜を形成した場合においても、DLC−1を形成したボール及びDLC−2を形成したボールのいずれにおいても、1000mの筆記距離においてほとんど磨耗が認められなかった。   For example, a carbonaceous film having the same composition as DLC-1 is formed on the surface of the ballpoint pen tip in the same manner as the running test in the case of the oil-based ink shown in FIG. 12, and DLC-1 or DLC-2 is formed on the ballpoint pen tip. A running test was conducted on ten ballpoint pens equipped with the formed balls. In this case, almost no wear was observed at a writing distance of 1000 m in both the ball formed with DLC-1 and the ball formed with DLC-2. Also, even when a carbonaceous film having the same composition as DLC-2 is formed on the surface of the ballpoint pen tip, both the ball formed with DLC-1 and the ball formed with DLC-2 are almost at a writing distance of 1000 m. No wear was observed.

ボールホルダに炭素質膜を形成した場合には、炭素質膜に覆われていないボールを用いることも可能である。図14は、ボールを炭素質膜に覆われていない通常のボールとし、ボールペンチップの表面に炭素質膜を形成した場合の走行試験の結果を示している。図6に示すように、ボールホルダ111の先端縁部118、底面116及びボール座117等の表面を覆うように従来のDLC(DLC−0)、DLC−1及びDLC−2を形成したボールホルダを形成した。ボールは通常のコバルトをバインダとする直径が0.5mmのWCボールとした。インキ収容筒内に接触角の測定に用いたものと同じ組成の油性インキを充填した10本のボールペンレフィルについて測定した平均値を示している。ボールペンに加える荷重は400gf(約3.92N)とした。   When a carbonaceous film is formed on the ball holder, it is possible to use a ball not covered with the carbonaceous film. FIG. 14 shows the results of a running test when the ball is a normal ball not covered with a carbonaceous film and the carbonaceous film is formed on the surface of the ballpoint pen tip. As shown in FIG. 6, conventional DLC (DLC-0), DLC-1 and DLC-2 ball holders are formed so as to cover the front edge 118, bottom surface 116, ball seat 117, and the like of the ball holder 111. Formed. The ball was a WC ball having a diameter of 0.5 mm with a normal cobalt binder. The average value measured about ten ball-point pen refills which filled oil ink of the same composition as what was used for the measurement of a contact angle in an ink storage cylinder is shown. The load applied to the ballpoint pen was 400 gf (about 3.92 N).

図14に示すように、ボールホルダ側にDLC−1又はDLC−2を形成した場合には、ボール側にDLC−1又はDLC−2を形成した場合と同様に、1000mの筆記距離においてもほとんど磨耗が認められなかった。一方、未処理のボールホルダ又は従来のDLC−0を形成した場合には、筆記距離が長くなるに従い、0.01mm〜0.005mm程度の磨耗が生じた。   As shown in FIG. 14, when DLC-1 or DLC-2 is formed on the ball holder side, the writing distance of 1000 m is almost the same as when DLC-1 or DLC-2 is formed on the ball side. No wear was observed. On the other hand, when the untreated ball holder or the conventional DLC-0 was formed, wear of about 0.01 mm to 0.005 mm occurred as the writing distance increased.

図10〜図13に示した走行試験の結果において、DLC−1又はDLC−2を形成している場合にも若干の磨耗が生じる場合が認められた。本願発明者らは、DLC−1又はDLC−2を形成した場合に生じる若干の磨耗が、炭素質膜を形成する前のボール本体の表面粗度の影響を受けることを見出した。   In the results of the running tests shown in FIGS. 10 to 13, it was recognized that slight wear occurred even when DLC-1 or DLC-2 was formed. The inventors of the present application have found that the slight wear that occurs when DLC-1 or DLC-2 is formed is affected by the surface roughness of the ball body before the carbonaceous film is formed.

図15は、算術平均粗さ(Ra)が異なるWCボールの表面にDLC−1を形成し、水性ゲルインキについて走行試験を行った結果を示している。走行試験の結果において◎は磨耗が全く認められなかったことを示し、○は0.003mm程度のわずかな磨耗が認められたことを示している。Raが3nm未満のボール本体にDLC−1を形成した場合には、1000mの筆記距離においても全く磨耗が認められなかった。一方、Raが3nm以上のボール本体にDLC−1を形成した場合には、1000mの筆記距離において0.003mm程度の磨耗が認められた。図16に示すようにボール本体の直径が0.7mmの場合にも0.5mmの場合と同様の結果となった。また、図17及び図18に示すように油性インキの場合にも同様の結果となった。水性インキと水性ゲルインキとでは走行試験の結果が大きく変わらないことから、同様の結果は水性インキにおいても得られると考えられる。また、DLC−2の場合にも磨耗量の差は小さいものの同様の結果が得られると考えられる。このように、官能基を導入したDLC膜を形成するボール本体のRaを3nm未満とすることにより、さらに磨耗量を低減できる。なお、ボール本体は、市販のWCボール(ツバキ・ナカシマ株式会社製)を用いており、Raの値は製品に添付の値を用いた。また、ボール本体がWCボールの場合だけでなく、他のセラミックス又はステンレス等からなる場合にも同様の効果が得られる。   FIG. 15 shows the results of running tests on water-based gel inks with DLC-1 formed on the surface of WC balls having different arithmetic average roughnesses (Ra). In the results of the running test, ◎ indicates that no wear was observed at all, and ◯ indicates that slight wear of about 0.003 mm was observed. When DLC-1 was formed on a ball body having an Ra of less than 3 nm, no wear was observed even at a writing distance of 1000 m. On the other hand, when DLC-1 was formed on a ball body having a Ra of 3 nm or more, wear of about 0.003 mm was observed at a writing distance of 1000 m. As shown in FIG. 16, the same result as in the case of 0.5 mm was obtained when the diameter of the ball body was 0.7 mm. Further, as shown in FIGS. 17 and 18, similar results were obtained in the case of oil-based ink. Since the results of the running test are not significantly different between the water-based ink and the water-based gel ink, it is considered that the same result can be obtained with the water-based ink. Also, in the case of DLC-2, it is considered that the same result can be obtained although the difference in the amount of wear is small. Thus, the amount of wear can be further reduced by setting the Ra of the ball body forming the DLC film having the functional group introduced therein to less than 3 nm. The ball body used was a commercially available WC ball (manufactured by Tsubaki Nakashima Co., Ltd.), and the value of Ra used was the value attached to the product. The same effect can be obtained not only when the ball body is a WC ball but also when it is made of other ceramics or stainless steel.

本発明に係るボールペンチップ及びボールペンは、ボール及びボールホルダが磨耗しにくく、長期に亘り良好な筆記特性を示し、ボールペンチップ及びボールペン等として有用である。   The ballpoint pen tip and the ballpoint pen according to the present invention are useful as a ballpoint pen tip and a ballpoint pen because the ball and the ball holder are less likely to wear and show good writing characteristics over a long period of time.

10 インキ収容管
15 インキ
20 ボールペンチップ
101 ボール
102 ボール本体
103 炭素質膜
111 ボールホルダ
113 ボール保持室
114 インキ通路
115 溝部
116 底面
117 ボール座
118 先端縁部
121 炭素質膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ink receiving tube 15 Ink 20 Ball-point pen tip 101 Ball 102 Ball main body 103 Carbonaceous film 111 Ball holder 113 Ball holding chamber 114 Ink passage 115 Groove part 116 Bottom face 117 Ball seat 118 Tip edge part 121 Carbonaceous film

Claims (11)

ボール本体と、該ボール本体の表面を覆う炭素質膜とを有するボールと、
前記ボールを回転自在に保持するボールホルダとを備え、
前記炭素質膜は、炭素原子及び該炭素原子と結合した酸素原子を有し、
前記炭素質膜の表面における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は0.1以上であることを特徴とするボールペンチップ。
A ball having a ball body and a carbonaceous film covering a surface of the ball body;
A ball holder for rotatably holding the ball;
The carbonaceous film has a carbon atom and an oxygen atom bonded to the carbon atom,
The ratio of carbon atoms bonded to oxygen atoms on the surface of the carbonaceous film to all carbon atoms is 0.1 or more.
前記炭素質膜は、その表面のゼータ電位が−25mV以下であることを特徴とする請求項1に記載のボールペンチップ。   The ballpoint pen tip according to claim 1, wherein the carbonaceous film has a zeta potential of -25 mV or less on the surface thereof. 前記炭素質膜は、sp炭素−炭素結合のsp炭素−炭素結合に対する比率が0.3以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のボールペンチップ。 3. The ballpoint pen tip according to claim 1, wherein the carbonaceous film has a ratio of sp 3 carbon-carbon bond to sp 2 carbon-carbon bond of 0.3 or more. 前記ボールは、前記ボール本体と前記炭素質膜との間に形成された中間層を有し、
前記中間層は、炭素及びシリコンを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のボールペンチップ。
The ball has an intermediate layer formed between the ball body and the carbonaceous film,
The ballpoint pen tip according to claim 1, wherein the intermediate layer includes carbon and silicon.
前記ボール本体の表面における算術平均粗さは、3nm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のボールペンチップ。   The ballpoint pen tip according to any one of claims 1 to 4, wherein the arithmetic mean roughness on the surface of the ball body is 3 nm or less. 前記ボールホルダは、少なくとも前記ボールと接触する部分を覆う炭素質膜を有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のボールペンチップ。   The ballpoint pen tip according to claim 1, wherein the ball holder has a carbonaceous film covering at least a portion in contact with the ball. ボールと、
前記ボールを回転自在に保持するボールホルダとを備え、
前記ボールホルダは、少なくとも前記ボールと接触する部分を覆う炭素質膜を有し、
前記炭素質膜は、炭素原子及び該炭素原子と結合した酸素原子を有し、
前記炭素質膜の表面における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は0.1以上であることを特徴とするボールペンチップ。
With the ball,
A ball holder for rotatably holding the ball;
The ball holder has a carbonaceous film covering at least a portion in contact with the ball,
The carbonaceous film has a carbon atom and an oxygen atom bonded to the carbon atom,
The ratio of carbon atoms bonded to oxygen atoms on the surface of the carbonaceous film to all carbon atoms is 0.1 or more.
前記炭素質膜は、その表面のゼータ電位が−25mV以下であることを特徴とする請求項7に記載のボールペンチップ。   The ballpoint pen tip according to claim 7, wherein the carbonaceous film has a zeta potential of −25 mV or less on a surface thereof. 前記炭素質膜は、sp炭素−炭素結合のsp炭素−炭素結合に対する比率が0.3以上であることを特徴とする請求項7又は8に記載のボールペンチップ。 9. The ballpoint pen tip according to claim 7, wherein the carbonaceous film has a ratio of sp 3 carbon-carbon bond to sp 2 carbon-carbon bond of 0.3 or more. 前記炭素質膜は、中間層を介して前記ボールホルダの表面に形成されており、
前記中間層は、炭素及びシリコンを含むことを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載のボールペンチップ。
The carbonaceous film is formed on the surface of the ball holder via an intermediate layer,
The said intermediate | middle layer contains carbon and a silicon | silicone, The ball-point pen tip of any one of Claims 7-9 characterized by the above-mentioned.
請求項1〜10のいずれか1項に記載のボールペンチップと、
インキが充填されたインキ収容管とを備え、
前記炭素質膜の表面における前記インキの接触角は、55°以下であることを特徴とするボールペン。
The ballpoint pen tip according to any one of claims 1 to 10,
An ink containing tube filled with ink,
The contact point of the ink on the surface of the carbonaceous film is 55 ° or less.
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