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CN1496862A - 圆珠笔 - Google Patents

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CN1496862A
CN1496862A CNA2003101025192A CN200310102519A CN1496862A CN 1496862 A CN1496862 A CN 1496862A CN A2003101025192 A CNA2003101025192 A CN A2003101025192A CN 200310102519 A CN200310102519 A CN 200310102519A CN 1496862 A CN1496862 A CN 1496862A
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Abstract

墨水和墨水随动件存储在墨水管内。弹性部件向前顶推滚珠。当以100m的书写距离间隔测量墨水的流出量时，从开始书写直到刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间，每100m书写距离的墨水流出量选择为在比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量小20mg的值、和比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量大20mg的值之间的范围内。

Description

圆珠笔
技术领域
本发明涉及一种具有直接存储在墨水管内的低粘度墨水、和位于墨水后端的墨水随动件的圆珠笔。
背景技术
在现有技术中，如JP-Y2-2555677(日本登记的实用新型公报号：2555677)所述，圆珠笔具有位于墨水管内的糊状回流防止剂，且在回流防止剂前充填有墨水，还具有笔尖，该笔尖固定在墨水管前端，同时转动地保持从笔尖前端凸出的滚珠，且具有用于在圆珠笔不使用时顶推滚珠而使其接触笔尖向内的前端边缘的弹簧。而且，在墨水管中充填有低粘度水性墨水。
在现有技术的圆珠笔中，充填有低粘度水性墨水。因此，当开始书写时，充足的墨水流出量特性可以令人满意。然而，存在着在开始书写之后的早期书写阶段可能出现刮擦的可能性，因为墨水流出量特性具有在开始书写之后随着墨水压头(即，施加在笔尖上的墨水的水头压力)逐渐减小而减弱的趋势。
为了消除书写过程中的刮擦，可以想到预先在前端边缘部分的内表面和滚珠之间形成较大间隙。然而，在这种情况下，存在着在书写过程中可能出现污损的可能性，因为在开始书写之后墨水流出量太大。
发明内容
本发明的研制旨在解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种圆珠笔，其中在开始书写之后直到充填墨水几乎用尽的书写过程中不存在刮擦和污损的可能性，即使圆珠笔中充填低粘度墨水。
本发明人已经做了大量的试验，以解决所述问题。结果，已经发现在开始书写之后直到充填的墨水几乎用尽为止规定墨水流出量(即消耗的墨水量)时，可以抑制刮擦和污损的出现。本发明人还已经注意到墨水压头的递减量和前端边缘部分的内表面与滚珠之间间隙的递增量(即，滚珠座的磨损)与墨水流出量密切相关。结果，已经发现在开始书写之后直到墨水几乎用尽为止的墨水流出量可以保持在适当的范围内，以在规定墨水压头的递减量和前端边缘部分的内表面与滚珠之间间隙的递增量时，抑制书写过程中刮擦和污损的出现。
(1)即，根据第一方面，本发明提供了一种圆珠笔1，包括：笔尖本体2，该笔尖本体包括前端边缘部分21和位于前端内部的滚珠座22，以及可转动地保持在前端边缘部分21和滚珠座22内的滚珠3；墨水管6，该墨水管形成使得笔尖本体2设置在墨水管6前端；存储在墨水管6内的墨水7；位于墨水后端且随着墨水7的消耗而前进的墨水随动件8；用于向前顶推滚珠3而使滚珠3紧密接触笔尖本体2的前端边缘部分内表面的弹性部件4，其中在以100m的书写距离间隔测量墨水流出量的情况下，从开始书写直到刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间，每100m书写距离的墨水流出量选择为在比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量小20mg的值、和比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量大20mg的值之间的范围内。
根据第一方面，在开始书写之后直到充填墨水几乎用尽之前的墨水流出量可以保持在适当的范围内，从而可以抑制书写过程中刮擦和污损的出现。
如果每100m书写距离的墨水流出量小于比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量小20mg的值，则存在着在书写过程中出现刮擦的可能性，因为与开始书写时相比，墨水流出量明显减少了。相反，如果每100m书写距离的墨水流出量大于比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量大20mg的值，则存在着在书写过程中出现污损的可能性，因为与开始书写时相比，墨水流出量明显增加了。
短语“在以100m的书写距离间隔测量墨水流出量的情况下，从开始书写直到刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间”是用于表示充填墨水几乎用尽时的书写距离。
在充填墨水几乎用尽时的书写距离范围可以优选地设定为“在以100m的书写距离间隔测量墨水流出量的情况下，从开始书写直到刚好80％的充填墨水量流出之后的测量时间”，以便延长其中墨水流出量可以保持在适当范围内的可书写距离。
(2)优选的是，在第二方面，除第一方面之外，在本发明的圆珠笔中，在以100m的书写距离间隔测量墨水流出量的情况下，从开始书写直到刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间，每100m书写距离的墨水压头递减量ΔH选择为在从3mm至12mm的范围内。
根据第二方面，可以确定地防止在开始书写之后直到充填墨水几乎用尽之前的书写过程中出现刮擦和污损。
如果每100m书写距离的墨水压头的递减量ΔH小于3mm，则存在着在书写过程中容易出现刮擦的可能性，因为从笔尖本体2前端流出的墨水流出量太少。相反，如果每100m书写距离的墨水压头递减量ΔH大于12mm，则存在着在书写过程中容易出现污损的可能性，因为从笔尖本体2前端流出的墨水流出量太多。
短语“每100m书写距离的墨水压头递减量ΔH”指的是由于在以100m的书写距离间隔测量墨水流出量的情况下，从开始书写到80％的充填墨水量消耗之前的测量时间的时间范围内的书写，造成的墨水压头的平均下降速度。本文使用的术语“墨水压头”指的是当圆珠笔笔尖向下放置时墨水后端离笔尖的高度(mm)。
(3)优选的是，在第三方面，除第二方面之外，在根据本发明的圆珠笔中，在以100m的书写距离间隔测量墨水流出量的情况下，从开始书写直到刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间，在笔尖本体2前端的滚珠3每100m书写距离可纵向移动的长度C的增加量ΔC选择为在0.1μm(0.0001mm)至1.5μm(0.0015mm)的范围内(优选的是在从0.1μm至1.0μm的范围内，更优选的是在从0.1μm至0.5μm的范围内)。
根据(3)，在开始书写之后直到充填墨水几乎耗尽，可以更加确定地将墨水流出量设定在适当的范围内，从而可以防止书写过程中出现刮擦和污损。
如果笔尖本体2前端的滚珠3每100m书写距离可纵向移动的长度C的递增量ΔC小于0.1μm，则墨水流出量不能保持恒定，因为由于书写造成的滚珠3和所述前端边缘部分内表面之间间隙的递增量过小，而使墨水流出量随着由于书写造成的墨水压头的递减而逐渐减少。
相反，如果笔尖本体2前端的滚珠3每100m书写距离可纵向移动的长度C的递增量ΔC大于1.5μm，则墨水流出量不能保持恒定，因为由于书写造成的滚珠3和所述前端边缘部分内表面之间间隙的增量过大，而使墨水的流出量随着书写逐渐增加，而超过由于书写造成的墨水压头减小的作用。
即，在(3)的圆珠笔1中，由于墨水压头下降造成墨水流出量逐渐减小的作用和由于滚珠座22的磨损造成墨水流出量逐渐增加的作用是互相平衡的，从而使墨水流出量可以保持大致恒定。
短语“笔尖本体2前端的滚珠3每100m书写距离可纵向移动的长度C的递增量ΔC”指的是滚珠3和前端边缘部分21的内表面之间间隙的平均增加速度(即，由于书写造成的滚珠座22的磨损速度)。
(4)优选的是，在第四方面，除了上述方面之外，在根据本发明的圆珠笔1中，在20℃下墨水7的粘度选择为在1mPa·s至50mPa·s的范围内。
根据(4)，因为墨水7的粘度较低，墨水的跟随特性得到改善，所以可以平滑书写，且在书写过程中没有刮擦，即使在高速书写的情况下。
(5)优选的是，在第五方面，除了第一至第三方面之一外，在根据本发明的圆珠笔1中，通过E型旋转粘度计以100rpm的转速在20℃下测量的墨水7的粘度选择为在3mPa·s至160mPa·s的范围内，且墨水7的剪切稀化指数选择为在0.80至0.99的范围内。
根据(5)，因为墨水7的粘度较低，墨水跟随特性得到改善，所以可以平滑书写，且在书写过程中没有刮擦，即使在高速书写的情况下。
顺便提及的是，剪切稀释指数n是根据试验公式T＝Kjn计算的值(其中K是计算常数)，所述公式是通过利用粘度计进行剪切应力(T)和剪切速度(j)的流变测量推出的。顺便提及的是，E型旋转粘度计的具体示例包括EM型旋转粘度计、EL型旋转粘度计和EH型旋转粘度计。
附图说明
图1是示出本发明第一实施例的圆珠笔的垂直剖视图。
图2是示出图1所示圆珠笔的笔尖本体前端的放大垂直剖视图。
图3是沿图2的线A-A所作的放大剖视图。
图4是示出在图1所示圆珠笔中使用外径为0.5mm的滚珠的情况下，书写距离和墨水流出量之间的关系图。
图5是示出在图1所示圆珠笔中使用外径为0.7mm的滚珠的情况下，书写距离和墨水流出量之间的关系图。
图6是示出本发明第二实施例的圆珠笔的垂直剖视图。
图7是示出图6所示圆珠笔的笔尖本体前端的放大垂直剖视图。
图8是沿图7的线B-B所作的放大剖视图。
图9是示出在图6所示圆珠笔中使用外径为0.5mm的滚珠的情况下，书写距离和墨水流出量之间的关系图。
图10是示出在图6所示圆珠笔中使用外径为0.7mm的滚珠的情况下，书写距离和墨水流出量之间的关系图。
应当指出的是，在附图中，附图标记1表示圆珠笔，2表示笔尖本体，21表示前端边缘部分，22表示内部凸起(滚珠座)，23表示墨水流动间隙，24表示中心孔，3表示滚珠，4表示弹性部件，41表示杆状部分，42表示盘绕部分，43表示膨胀部分，5表示保持架，51表示锁定凸起，6表示墨水管，7表示墨水，8表示墨水随动件，9表示尾塞。
具体实施方式
下面参照附图描述实现本发明的方式。
图1至图5示出了本发明的第一实施例。
在该实施例中，圆珠笔1包括：笔尖本体2，笔尖本体2形成使得滚珠3可转动地保持在笔尖本体2的前端部分；保持架5，保持架5形成使得笔尖本体2的后部被压入并固定在保持架5的前部；墨水管6，墨水管6形成使得保持架5的后部被压入并固定在墨水管6的前端开口部分内；存储在墨水管6内的墨水；容纳在墨水管6内的墨水随动件8；位于笔尖本体2内部和保持架5内部的弹性部件4(弹簧)；以及被压入并固定在墨水管6后端开口部分内的尾塞9。
墨水管6的形状类似于具有相对开口端的直立圆柱体，且通过合成树脂挤压模塑成形。具有笔尖本体2的保持架5的后部被压入并固定在墨水管6的前端开口部分内。另一方面，具有穿透尾塞9的空气孔的尾塞9被压入并固定在墨水管6的后端开口部分内。在本发明中，墨水管6的内径实际上选择为在4mm至6mm的范围内。在该实施例中，使用内径4.4mm的管作为墨水管6。
墨水管6的内部充填墨水7和墨水随动件8。墨水7是具有在B型旋转粘度计中20℃时粘度为3.5mPa·s的水性墨水，或具有在EL型旋转粘度计中100rpm的转速下20℃时粘度为9mPa·s和0.97的剪切稀化指数的水性墨水。墨水随动件8由位于墨水7后端且随着墨水7的消耗而前进的高粘度流体构成。或者，墨水随动件8可以由高粘度流体和存储在高粘度流体内的固体物质的组合构成，或可以由可在墨水管6内壁上滑动的固体物质构成。从获得滚珠座22的适当磨损的角度出发，作为墨水7，染料型墨水优于颜料型墨水。在该实施例中，使用水性染料型墨水作为墨水7。
笔尖本体2由直立圆柱形金属(例如，奥氏体不锈钢，比如SUS304或SUS321)小管构成。通过向内加压造成的变形在笔尖本体2前端附近的内表面上以规则的圆周间隔形成四个向内的凸起22(即，滚珠座)。通过向内加压造成的变形在笔尖本体2前端部分形成环形向内的前端边缘部分21。滚珠3保持在前端边缘部分21的内表面和向内凸起22的前表面之间的部分(即，滚珠保持部分)中，而使滚珠3可以转动且前后移动。
在本发明中，滚珠3的外径最好选择为在0.5mm至0.7mm的范围内。在该实施例中，使用具有0.5mm的外径的滚珠和具有0.7mm的外径的滚珠。具有从0.5mm至0.7mm的外径的滚珠3可以前后移动的可移动长度C最好选择为在10μm至20μm的范围内。在具有0.5mm的外径的滚珠时，从防止书写过程中的刮擦和污损的角度出发，每100m的墨水流出量最好选择为在95mg至135mg的范围内。在具有0.7mm的外径的滚珠3时，从防止书写过程中的刮擦和污损的角度出发，每100m的墨水流出量最好选择为在135mg至175mg的范围内。
墨水流动间隙23在向内凸起22之间形成，而从中心部分沿四个方向径向向外延伸。弹性部件4的杆状部分41插入墨水流动间隙23的中心侧。杆状部分41的前端抵靠在滚珠3的后表面上，向前顶推滚珠3。
保持架5是一种通过合成树脂注塑获得的圆柱体。保持架5具有笔尖本体2安装到其上的渐缩的前部、抵靠墨水管6前端表面的套环部分、和被压入墨水管6前端开口部分内的后部。在保持架5内部，设置具有朝外侧开口的前端的笔尖安装孔，和具有与所述笔尖安装孔连通的前端和朝外侧开口的后端的墨水流动孔。在墨水流动孔的中间部分的内表面上整体地形成沿圆周分布定位的多个锁定凸起51(例如，四个锁定凸起51)。
弹性部件4由丝径0.14mm的不锈钢丝材料制成。弹性部件4具有作为前部的杆状部分41，和作为与杆状部分41成一整体的后部的盘绕部分42。在盘绕部分42的后端部分形成膨胀部分43，膨胀部分的外径43大于膨胀部分43前面的盘绕部分42的外径。膨胀部分43由互相紧密附着的钢丝材料部分环焊形成。膨胀部分43攀在远离保持架5后部的保持架5内表面上的锁定凸起51上，且被锁定凸起51锁定。虽然已经在弹性部件4具有杆状部分41和盘绕部分42的情况下描述了该实施例，但本发明也可以适用于弹性部件4仅具有杆状部分41的情况，即弹性部件41不具有盘绕部分42。虽然已经在弹性部件4由金属制成的情况下描述了该实施例，但本发明也可适用于弹性部件4由其他材料比如合成树脂、合成橡胶或弹性体制成的情况。
在根据该实施例的圆珠笔1中，当不进行书写时，受到弹性部件4的杆状部分41向前加压的滚珠3紧密接触前端边缘部分21的内表面，而密封笔尖。因此，即使在圆珠笔1保持笔尖向下的情况下，也可以防止墨水从笔尖泄漏。此外，即使在圆珠笔1保持笔尖向上的情况下，也可以防止空气通过笔尖进入。
弹性部件4的弹性作用力最好选择为在15g至45g的范围内(更优选的是，在25g至40g的范围内)。在该实施例中，弹性部件4的弹性作用力设为较高的数值35g。结果，滚珠3和前端边缘部分21之间的密封特性提高。此外，向后顶压滚珠3的作用力(书写压力)由于弹性部件4减弱，从而减轻了滚珠3与滚珠座22的接触力，抑制了滚珠座22的磨损。
墨水流出量的测量
墨水流出量是在利用该实施例的圆珠笔1螺旋形书写的情况下由书写测试人员以100m的书写距离间隔测量的(书写速度：4m/min，书写载荷：100g，书写角度：70°)。使用具有0.5mm的外径的滚珠和具有0.7mm的外径的滚珠作为两种类型的滚珠3。在两种滚珠3的每种情况下，充填墨水量设为950mg。表1和2以及图4和5示出了测量结果。
(1)具有0.5mm的外径的滚珠(见表1和图4)
表1
    书写距离(m)     墨水流出量(mg)   累计墨水流出量(mg)
    0-100     117   117
    100-200     123   240
    200-300     121   361
    300-400     122   483
    400-500     117   600
    500-600     120   720
    600-700     119   839
    700-800     99   938
    800-900     10   948
充填墨水量的80％时的书写距离
因为充填墨水量(950mg)的80％为760mg，所以从表1所示的累计墨水流出量可以明显看出，在开始书写之后刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间时，书写距离的范围为500m至600m。因此，当以100m的书写距离间隔测量墨水流出量时，从开始书写之后直到刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间的书写距离范围为0m至600m。
因为80％的充填墨水量(950mg)为760mg，所以从表1所示的累计墨水流出量可以明显看出，在开始书写之后刚好80％的充填墨水量流出之后的测量时间时，书写距离的范围为600m至700m。因此，当以100m的书写距离间隔测量墨水流出量时，从开始书写之后直到刚好80％的充填墨水量流出之后的测量时间的书写距离范围为0m至700m。
墨水流出量
在0m至600m的书写距离范围内每100m书写距离的墨水流出量的测量值为117mg至123mg。该值在比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(117mg)小20mg的值(97mg)和比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(117mg)大20mg的值(137mg)之间的范围内(见图4)。
在0m至700m的书写距离范围内每100m书写距离的墨水流出量的测量值为117mg至123mg。该值在比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(117mg)小20mg的值(97mg)和比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(117mg)大20mg的值(137mg)之间的范围内(见图4)。
墨水压头的递减量ΔH
在0m至600m的书写距离范围内墨水压头的减小量为45.6mm，所以每100m的墨水压头递减量ΔH为7.6mm。
在0m至700m的书写距离范围内墨水压头的减小量为53.2mm，所以每100m的墨水压头递减量ΔH为7.6mm。
滚珠的可纵向移动长度C的递增量ΔC
滚珠3的可纵向移动长度C在开始书写之前为14.5μm，在刚好600m的书写距离之后为15.6μm。因此，滚珠3的可纵向移动长度C的递增量ΔC在0m至600m的书写距离内为1.1μm，所以滚珠3每100m的可纵向移动长度C的递增量ΔC为0.18μm。
滚珠3的可纵向移动长度C在开始书写之前为14.5μm，在刚好700m的书写距离之后为15.8μm。因此，滚珠3的可纵向移动长度C的递增量ΔC在0m至700m的书写距离内为1.3μm，所以滚珠3每100m的可纵向移动长度C的递增量ΔC为0.19μm。
(2)具有0.7mm的外径的滚珠(见表2和图5)
表2
    书写距离(m)     墨水流出量(mg)   累计墨水流出量(mg)
    0-100     163   163
    100-200     161   324
    200-300     159   483
    300-400     157   640
    400-500     151   791
    500-600     120   911
充填墨水量的80％时的书写距离
因为充填墨水量(950mg)的80％为760mg，所以从表2所示的累计墨水流出量可以明显看出，在开始书写之后刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间时，书写距离的范围为300m至400m。因此，当以100m的书写距离间隔测量墨水流出量时，从开始书写之后直到刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间时的书写距离范围为0m至400m。
因为80％的充填墨水量(950mg)为760mg，所以从表2所示的累计墨水流出量可以明显看出，在开始书写之后刚好80％的充填墨水量流出之后的测量时间时，书写距离的范围为400m至500m。因此，当以100m的书写距离间隔测量墨水流出量时，从开始书写之后直到刚好80％的充填墨水量流出之后的测量时间的书写距离范围为0m至500m。
墨水流出量
在0m至400m的书写距离范围内每100m书写距离的墨水流出量的测量值为157mg至163mg。该值在比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(163mg)小20mg的值(143mg)和比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(163mg)大20mg的值(183mg)之间的范围内(见图5)。
在0m至500m的书写距离范围内每100m书写距离的墨水流出量的测量值为157mg至163mg。该值在比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(163mg)小20mg的值(143mg)和比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(163mg)大20mg的值(183mg)之间的范围内(见图5)。
墨水压头的递减量ΔH
在0m至400m的书写距离范围内墨水压头的减小量ΔH为40.8mm，所以每100m的墨水压头递减量ΔH为10.2mm。
在0m至500m的书写距离范围内墨水压头的减小量ΔH为51.0mm，所以每100m的墨水压头递减量ΔH为10.2mm。
滚珠的可纵向移动长度C递增量ΔC
滚珠3的可纵向移动的长度C在开始书写之前为16.9μm，在400m的书写距离之后为18.1μm。因此，滚珠3的可纵向移动长度C的递增量ΔC在0m至400m的书写距离内为1.2μm，所以滚珠3每100m的可纵向移动长度C的递增量ΔC为0.3μm。
滚珠3的可纵向移动的长度C在开始书写之前为16.9μm，在500m的书写距离之后为18.4μm。因此，滚珠3的可纵向移动长度C的递增量ΔC在0m至500m的书写距离内为1.5μm，所以滚珠3每100m的可纵向移动长度C的递增量ΔC为0.3μm。
图6至图10示出了本发明的第二实施例。
在该实施例中，圆珠笔1包括：笔尖本体102，笔尖本体102形成使得滚珠103可转动地保持在笔尖本体102的前端部分；保持架105，保持架105形成使得笔尖本体102的后部被压入并固定在保持架105的前部；墨水管106，墨水管106形成使得保持架105的后部被压入并固定在墨水管106的前端开口部分内；还包括存储在墨水管106内的墨水107；位于墨水管106内的墨水随动件108；位于笔尖本体102内部和保持架105内部的弹性部件104(弹簧)；以及被压入并固定在墨水管106后端开口部分内的尾塞109。
墨水管106的形状类似于具有相对开口端的直立圆柱体，且通过合成树脂挤压模塑成形。具有笔尖本体102的保持架105的后部被压入并固定在墨水管106的前端开口部分内。另一方面，具有穿透尾塞109的空气孔的尾塞109被压入并固定在墨水管106的后端开口部分内。在本发明中，墨水管106的内径实际上选择为在4mm至6mm的范围内。在该实施例中，使用内径4.4mm的管作为墨水管106。
墨水管106的内部充填墨水107和墨水随动件108。墨水107是具有在B型旋转粘度计中20℃时粘度为9mPa·s的水性墨水，或具有在EL型旋转粘度计中100rpm的转速下20℃时粘度为5mPa·s和0.97的剪切稀化指数的水性墨水。墨水随动件108由位于墨水107后端且随着墨水107的消耗而前进的高粘度流体构成。或者，墨水随动件108可以由高粘度流体和存储在高粘度流体内的固体物质的组合构成，或可以由可在墨水管106内壁上滑动的固体物质构成。从获得滚珠座122的适当磨损的角度出发，作为墨水107，染料型墨水优于颜料型墨水。在该实施例中，使用水性染料型墨水作为墨水107。
笔尖本体102具有滚珠保持孔和在前端部分通过切割金属材料(例如，不锈钢)形成的滚珠座。中心孔124在滚珠座122上形成，且穿透滚珠座122。在滚珠座122上径向形成墨水流动间隙123，以便与中心孔124连通。通过向内加压造成的变形在笔尖本体102前端形成环形向内的前端边缘部分121。滚珠103保持在前端边缘部分121的内表面和滚珠座122的前表面之间的部分(即，滚珠保持部分)中，而使滚珠103可以转动且前后移动。
在本发明中，滚珠103的外径最好选择为在0.5mm至0.7mm的范围内。在该实施例中，使用具有0.5mm的外径的滚珠和具有0.7mm的外径的滚珠。具有从0.5mm至0.7mm的外径的滚珠103可以前后移动的可移动长度C最好选择为在10μm至30μm的范围内。在具有0.5mm的外径的滚珠103时，从防止书写过程中的刮擦和污损的角度出发，每100m的墨水流出量最好选择为在95mg至135mg的范围内。在具有0.7mm的外径的滚珠103时，从防止书写过程中的刮擦和污损的角度出发，每100m的墨水流出量最好选择为在135mg至175mg的范围内。
弹性部件104的杆状部分141插入中心孔124中。杆状部分41的前端抵靠在滚珠103的后表面上，向前顶推滚珠103。
保持架105是一种通过合成树脂注塑获得的圆柱体。保持架105具有笔尖本体102安装到其上的渐缩的前部、抵靠墨水管106的前端表面的套环部分、和被压入墨水管106前端开口部分中的后部。在保持架105内部，设置具有朝外侧开口的前端的笔尖安装孔，和具有与所述笔尖安装孔连通的前端和朝外侧开口的后端的墨水流动孔。在笔尖安装孔和墨水流动孔之间整体地形成锁定壁部分152，而弹性部件104的后端抵靠锁定壁部分152。
弹性部件104由丝径0.14mm的不锈钢丝材料制成。弹性部件104具有作为前部的杆状部分141，和作为与杆状部分141成一整体的后部的盘绕部分142。在盘绕部分142的后端部分形成膨胀部分143，以使膨胀部分的外径143大于膨胀部分143前面的盘绕部分142的外径。膨胀部分143由互相紧密附着的钢丝材料部分环焊形成。膨胀部分143由锁定壁部分152锁定。虽然已经在弹性部件104具有杆状部分141和盘绕部分142的情况下描述了该实施例，但本发明也可以适用于弹性部件104仅具有杆状部分141的情况，即弹性部件141不具有盘绕部分142。虽然已经在弹性部件104由金属制成的情况下描述了该实施例，但本发明也可适用于弹性部件104由其他材料比如合成树脂、合成橡胶或弹性体制成的情况。
在根据该实施例的圆珠笔101中，当不进行书写时，受到弹性部件104的杆状部分141向前压的滚珠103紧密接触前端边缘部分121的内表面，从而密封笔尖。因此，即使在圆珠笔101保持笔尖向下的情况下，也可以防止墨水从笔尖泄漏。此外，即使在圆珠笔101保持笔尖向上的情况下，也可以防止空气通过笔尖进入。
弹性部件104的弹性作用力最好选择为在15g至45g的范围内(更优选的是，在25g至40g的范围内)。在该实施例中，弹性部件104的弹性作用力设为较高的数值35g。结果，滚珠103和前端边缘部分121之间的密封特性提高。此外，向后压滚珠103的作用力(书写压力)由于弹性部件104减弱，从而减轻了滚珠103与滚珠座122的接触力，抑制了滚珠座122的磨损。
墨水流出量的测量
墨水流出量是在利用该实施例的圆珠笔101螺旋形书写的情况下由书写测试人员以100m的书写距离间隔测量的(书写速度：4m/min，书写载荷：100g，书写角度：70°)。使用具有0.5mm的外径的滚珠和具有0.7mm的外径的滚珠作为两种类型的滚珠103。在两种滚珠103的每种情况下，充填墨水量设为950mg。表3和4以及图9和10示出了测量结果。
(3)具有0.5mm的外径的滚珠(见表3和图9)
表3
    书写距离(m)     墨水流出量(mg)   累计墨水流出量(mg)
    0-100     118   118
    100-200     123   241
    200-300     128   369
    300-400     128   497
    400-500     128   625
    500-600     132   757
    600-700     122   879
    700-800     50   929
80％的充填墨水量时的书写距离
因为80％的充填墨水量(950mg)为760mg，所以从表3所示的累计墨水流出量可以明显看出，在开始书写之后刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间时，书写距离的范围为500m至600m。因此，当以100m的书写距离间隔测量墨水流出量时，从开始书写之后直到刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间的书写距离范围为0m至600m。
因为80％的充填墨水量(950mg)为760mg，所以从表3所示的累计墨水流出量可以明显看出，在开始书写之后刚好80％的充填墨水量流出之后的测量时间时，书写距离的范围为600m至700m。因此，当以100m的书写距离间隔测量墨水流出量时，从开始书写之后直到刚好80％的充填墨水量流出之后的测量时间的书写距离范围为0m至700m。
墨水流出量
在0m至600m的书写距离范围内每100m书写距离的墨水流出量的测量值为118mg至132mg。该值在比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(118mg)小20mg的值(98mg)和比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(118mg)大20mg的值(138mg)之间的范围内(见图9)。
在0m至700m的书写距离范围内每100m书写距离的墨水流出量的测量值为118mg至132mg。该值在比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(118mg)小20mg的值(98mg)和比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(118mg)大20mg的值(138mg)之间的范围内(见图9)。
墨水压头的递减量ΔH
在0m至600m的书写距离范围内墨水压头的减小量为47.0mm，所以每100m的墨水压头递减量ΔH为7.8mm。
在0m至700m的书写距离范围内墨水压头的减小量为54.5mm，所以每100m的墨水压头递减量ΔH为7.8mm。
滚珠的可纵向移动长度C的递增量ΔC
滚珠103的可纵向移动长度C在开始书写之前为20.0μm，在刚好600m的书写距离之后为23.0μm。因此，滚珠103的可纵向移动长度C的递增量ΔC在0m至600m的书写距离内为3.0μm，所以滚珠103每100m的可纵向移动长度C的递增量ΔC为0.5μm。
滚珠103的可纵向移动长度C在开始书写之前为20.0μm，在刚好700m的书写距离之后为24.0μm。因此，滚珠103的可纵向移动长度C的递增量ΔC在0m至700m的书写距离内为4.0μm，所以滚珠103每100m的可纵向移动长度C的递增量ΔC为0.57μm。
(4)具有0.7mm的外径的滚珠(见表4和图10)
表4
    书写距离(m)     墨水流出量(mg)   累计墨水流出量(mg)
    0-100     159   159
    100-200     157   316
    200-300     153   469
    300-400     151   620
    400-500     151   771
    500-600     140   911
    600-700     32   943
充填墨水量的80％时的书写距离
因为充填墨水量(950mg)的80％为760mg，所以从表4所示的累计墨水流出量可以明显看出，在开始书写之后刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间时，书写距离的范围为300m至400m。因此，当以100m的书写距离间隔测量墨水流出量时，从开始书写之后直到刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间的书写距离范围为0m至400m。
因为80％的充填墨水量(950mg)为760mg，所以从表4所示的累计墨水流出量可以明显看出，在开始书写之后刚好80％的充填墨水量流出之后的测量时间时，书写距离的范围为400m至500m。因此，当以100m的书写距离间隔测量墨水流出量时，从开始书写之后直到刚好80％的充填墨水量流出之后的测量时间的书写距离范围为0m至500m。
墨水流出量
在0m至400m的书写距离范围内每100m书写距离的墨水流出量的测量值为151mg至159mg。该值在比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(159mg)小20mg的值(139mg)和比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(159mg)大20mg的值(179mg)之间的范围内(见图10)。
在0m至500m的书写距离范围内每100m书写距离的墨水流出量的测量值为151mg至159mg。该值在比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(159mg)小20mg的值(139mg)和比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量(159mg)大20mg的值(179mg)之间的范围内(见图10)。
墨水压头的递减量ΔH
在0m至400m的书写距离范围内墨水压头的减小量为38.5mm，所以每100m的墨水压头递减量ΔH为9.6mm。
在0m至500m的书写距离范围内墨水压头的减小量为47.8mm，所以每100m的墨水压头递减量ΔH为9.6mm。
滚珠的可纵向移动长度C的递增量ΔC
滚珠103的可纵向移动长度C在开始书写之前为25.0μm，在刚好400m的书写距离之后为26.0μm。因此，滚珠103的可纵向移动长度C的递增量ΔC在0m至400m的书写距离内为1.0μm，所以滚珠103每100m的可纵向移动长度C的递增量ΔC为0.25μm。
滚珠103的可纵向移动长度C在开始书写之前为25.0μm，在刚好500m的书写距离之后为26.5μm。因此，滚珠103的可纵向移动长度C的递增量ΔC在0m至500m的书写距离内为1.5μm，所以滚珠103每100m的可纵向移动长度C的递增量ΔC为0.3μm。
根据本发明，在开始书写之后直到充填墨水几乎用尽时的墨水流出量可以保持在适当的范围，从而抑制书写过程中出现刮擦和污损。
而且，可以确定地防止在开始书写之后直到充填墨水几乎用尽的书写过程中出现刮擦和污损。
而且，在开始书写之后直到充填墨水几乎用尽，墨水流出量可以更确定地保持在适当的范围内，从而可以防止书写过程中出现刮擦和污损。
而且，墨水跟随特性得到改善，即使在高速书写的情况下，也可以在书写过程中平滑书写，而没有刮擦。

Claims (7)

1.一种圆珠笔，包括：
笔尖本体，包括前端边缘部分、位于前端向内设置的滚珠座、以及可转动地保持在所述前端边缘部分和所述滚珠座内的滚珠；
墨水管，该墨水管形成为在其前端设置所述笔尖本体；
存储在所述墨水管内的墨水；
位于所述墨水后端且随着所述墨水的消耗而前进的墨水随动件；以及
用于向前顶推所述滚珠而使所述滚珠与所述笔尖本体的所述前端边缘部分的内表面接触的弹性部件；
其中，在以100m的书写距离间隔测量墨水流出量的情况下，从开始书写直到刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间，每100m书写距离的墨水流出量在比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量小20mg的值、和比从0m至100m的书写距离范围内的墨水流出量大20mg的值之间的范围内。
2.如权利要求1所述的圆珠笔，其特征在于，在以100m的书写距离间隔测量墨水流出量的情况下，从开始书写直到刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间，每100m书写距离的墨水压头递减量在从3mm至12mm的范围内。
3.如权利要求2所述的圆珠笔，其特征在于，在以100m的书写距离间隔测量墨水流出量的情况下，从开始书写直到刚好80％的充填墨水量流出之前的测量时间，在笔尖本体前端的滚珠每100m书写距离可纵向移动的长度的增加量在从0.1μm至1.5μm的范围内。
4.如权利要求1所述的圆珠笔，其特征在于，所述墨水在20℃下的粘度在1mPa·s至50mPa·s的范围内。
5.如权利要求1所述的圆珠笔，其特征在于，通过E型旋转粘度计以100rpm的转速在20℃下测量的所述墨水的粘度在3mPa·s至160mPa·s的范围内；以及
墨水的剪切稀化指数在0.80至0.99的范围内。
6.如权利要求1所述的圆珠笔，其特征在于，所述笔尖本体由直立圆柱形的金属小管制成；以及
通过向内加压造成的变形在笔尖本体前端附近的内表面上以规则的圆周间隔形成多个向内的凸起。
7.如权利要求1所述的圆珠笔，其特征在于，所述笔尖本体具有通过切割金属材料在前端部分形成的滚珠保持孔和滚珠座。
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Granted publication date: 20080820