圓珠筆尖技術(shù)綜述

任叢叢

摘要：圓珠筆是人們?nèi)粘Ｉ钪械某Ｓ脮鴮懝ぞ?，其中，圓珠筆的筆尖是圓珠筆的核心部件，本文從專利的角度對圓珠筆尖技術(shù)進行專利分析，通過分析該技術(shù)在我國、全球的專利申請量以及申請人的分布特點，闡述了圓珠筆尖技術(shù)領(lǐng)域的專利申請發(fā)展趨勢，追蹤了圓珠筆尖技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)，主要針對圓珠筆珠，圓珠筆球座以及圓柱支撐件等三個主要研究方向，并對其進行了梳理，并對各項技術(shù)通過實例進行詳細說明。

關(guān)鍵詞：圓珠筆;筆尖;筆頭;球珠;球座

1.圓珠筆的分類

圓珠筆品種繁多，樣式各異，從類別上說，基本上可分為油性圓珠筆和水性圓珠筆兩種。對于水性圓珠筆，中字跡球珠直徑為0.7 毫米，細字跡球珠直徑為0.5 毫米，對于油性圓珠筆，常見的球珠直徑為1 毫米、0.7 毫米和0.5 毫米。目前，圓珠筆領(lǐng)域更是有了一些有趣的發(fā)展，其中兩個是太空筆和可擦圓珠筆，其中太空筆特點在于不是使用空氣代替用去的墨水的氣孔，而是在筆芯內(nèi)加壓，并且墨水是一種特殊的粘性墨水，該圓珠筆能夠避免墨水的蒸發(fā)和浪費，使用壽命可達100 年之久。

2.專利申請趨勢分析

要專利申請人的專利申請量從圖1 可以看出，在圓珠筆尖領(lǐng)域中，重要的申請國家是日本，其在整個圓珠筆技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展也是處于領(lǐng)先地位，并且，對于日本這一筆頭申請大國，最重要的申請人便是株式會社百樂，其次是三菱鉛筆株式會社和櫻花彩色產(chǎn)品株式會社對于上述分析數(shù)據(jù)可以反射出國內(nèi)圓珠筆尖領(lǐng)域發(fā)展與國外相比還具有一定的差距，因此，國內(nèi)制筆企業(yè)要想在未來的競爭中穩(wěn)定地位，就應(yīng)當(dāng)努力創(chuàng)新，加強專利申請數(shù)量特別是專利質(zhì)量。

3.圓珠筆尖技術(shù)分析

3.1 圓珠

球珠是圓珠筆尖的核心部件，其所采用的材質(zhì)以及加工的精細程度均會嚴(yán)重影響圓珠筆的書寫性能以及使用壽命。對于球珠（圖3 中的2）的材質(zhì)，早期圓珠筆的筆珠使用的是普通鋼材，長期與酸性油墨接觸，導(dǎo)致筆珠容易腐蝕，從而影響書寫效果和使用壽命，1957 年，美國著名的制筆商派克公司率先使用碳化鎢作為筆珠的材質(zhì)，其具有耐腐蝕，耐磨損，耐高溫氧化的特性，并且，這也是目前圓珠筆球珠的主要材質(zhì)。

后來在1923 年，德國的卡爾施勒特爾在碳化鎢粉末中加入了10%-20%的鈷作為粘結(jié)劑，經(jīng)過制粉、混合、壓制、燒結(jié)等步驟得到粉末冶金高硬度合金，同時在我國也有相關(guān)的發(fā)明專利，例如申請人天津市硬質(zhì)合金會研究所有限公司于2006 年5 月16 日提交的申請?zhí)枮镃N200610013701.4 的發(fā)明專利申請中披露了一種高性能中性墨水圓珠筆用硬質(zhì)合金筆珠，后來，隨著材料學(xué)的發(fā)展，特別是新型陶瓷材料的發(fā)展，筆尖上又出現(xiàn)了新的材料，尤其是氧化鋯增韌陶瓷（ZTC），其與碳化鎢相比，同樣具有耐磨，耐腐蝕，耐高溫的特性，并且其表面更加的細膩，對球珠的磨損更小，例如帝帽株式會社在1985 年10 月18 提出了一件申請?zhí)枮镃N58108627，發(fā)明名稱為筆尖構(gòu)造的專利，其公開了采用陶瓷制造筆尖的筆珠，抗磨損性能優(yōu)良，耐腐蝕，書寫穩(wěn)定，書寫長度達到傳統(tǒng)材料球珠的2-5 倍。另外，在圓珠筆使用時，圓珠筆需要具有平滑的和始終如一的書定性能。滾珠本身就需要有潤滑能力。然而，為了增加由超鋼制成的滾珠表面的潤滑能力，就需要通過較長的加工時間的打磨來改善滾珠的表面光滑度和球形，這也增加了加工成本和時間。為了解決上述問題，有人提出在不銹鋼作為材料制得的圓珠筆筆珠表面形成耐磨層的方法，例如2002 年06 月12 諏訪熱工業(yè)株式會社向中國提出的，以1999 年6 月4 日為優(yōu)先權(quán)日的申請CN11818436 公開了一種圓珠筆尖的圓珠，其采用不銹鋼為材料并在不銹鋼基材表面形成有氮硫化物層，通過該種方式從而提高滾軸的耐磨性和潤滑能力。

3.2 球座

球座作為球珠的支撐部件，其性能也嚴(yán)重影響筆尖的適用性能，作為球座，其材質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征都會對筆尖的性能起著關(guān)鍵性作用。

球座的加工方式大致分為擠壓變形的方式和切削變形兩種方式。對于擠壓變形的方式，百樂墨水株式會社申請了一項申請?zhí)枮镃N01115639.2 的發(fā)明專利，其公開了一種通過擠壓變形的方式得到圓珠筆筆尖球座的方式，如圖4、5 所示。

對于擠壓打點的形成方式，筆頭所用引水芯只有端面與導(dǎo)墨槽接觸，因此影響了墨水的通過面積和墨水的供應(yīng)。為了避免上述問題，有人提出了通過切削方式得到圓珠筆尖珠座的方式，例如青島昌隆文具有限公司申請了一項申請?zhí)枮镃N201110430203.0 的發(fā)明專利，如圖6、7 所示，其公開了通過切削道具形成導(dǎo)墨槽8 和引水芯3 的中心孔9，其中導(dǎo)墨槽8 同周向的拉削工藝形成，導(dǎo)墨槽8 徑向截面形狀通過拉削刀具的刀齒形狀實現(xiàn)，而中心孔和導(dǎo)墨槽軸向截面則通過旋轉(zhuǎn)切削加工的鉆銑成型刀具實現(xiàn)所需要的形狀，而中心孔和導(dǎo)墨槽軸向截面則通過旋轉(zhuǎn)切削加工的鉆銑成型刀具實現(xiàn)所需要的形狀。

3.3 彈性支撐元件

在筆桿內(nèi)插裝有在貯墨管中注入有水性墨水的圓珠筆替換芯的按鈕式圓珠筆中，在插在衣服口袋等中的情況下，圓珠筆筆尖的前端保持在向下的狀態(tài)中，因此，容易發(fā)生筆尖漏墨和吞墨的為題，為了解決上述類似問題，人們提出的再圓珠筆尖的圓珠與了設(shè)置用于支撐圓珠的彈性支撐元件的方式。例如圖8 所示的株式會社百樂于1999 年8 月20 日提交了一份申請?zhí)枮镃N99801796.5 的發(fā)明專利申請就是這方面的發(fā)明。

總結(jié)

本文主要分析了圓珠筆領(lǐng)域中圓珠筆尖的相關(guān)技術(shù)，并以圖表的方式闡述了該技術(shù)在我國以及全球的的發(fā)展趨勢和研究熱點，并對該技術(shù)主題下的相關(guān)技術(shù)分支以具體案例的方式作出的詳細解釋，研究發(fā)現(xiàn)，圓珠筆尖的先進技術(shù)大都來源于日本、美國、法國、瑞士，而國內(nèi)份額占有量相對較少，這表明我國的技術(shù)還不夠成熟，并且知識產(chǎn)權(quán)的保護意識也相對較弱。此外，通過對該項技術(shù)的研究，有助于對該項技術(shù)的整體把握，并對其發(fā)展脈絡(luò)有了清晰地認知。

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州 215000）