CN1131931A - 圆珠笔尖及其生产方法 - Google Patents

Abstract

在一种圆珠笔尖的生产方法中，该笔尖用来在金属圆珠笔尖整个边界的远端接缝部分的外表面上制作出角度不同的多个被压边的部分，用以把一个球珠固定，用来形成被压边的部分的压边工具的加压接触部分在进行压边时与球珠相接触。最好，压边工具的加压接触部分包括压边角度不同的多个连续的加压接触表面，并且在一个生产步骤中靠把加压接触表面与圆珠笔尖作压力接触同时制作出角度不同的被压边的部分。

Description

圆珠笔尖及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种且有这样结构的圆珠笔尖：其中在圆锥形表面的远端接缝部分的里面进行压边形成一个直径变小的部分，该表面的直径朝着一远端逐渐减小，并且容许作为书写件的球珠由开口部分地向外突出，同时由作为墨水通道的一部分的一个球珠固定部分所固定，还涉及这样的圆珠笔尖的一种生产方法。

背景技术

传统上，把圆珠笔设计成可以主要在90°到50°的书写角度范围内进行书写。然而，当书写阿拉伯数字或西文字母时，有以比通常的书写角度小的书写角度进行书写的情况，并要求有即使以这样小的书写角度仍能使被书写的字清楚的圆珠笔。

为了实现以小的书写角度进行书写，圆珠笔尖的远端接缝部分必须不会挂住被书写物体，比如一张纸的表面。这一要求可以靠即使当以小的书写角度进行书写时仍能防止圆珠笔尖的远端部，而不是球珠，与被书写的表面接触来实现。为了防止圆珠笔尖的远端部与被书写的表面接触，可以把一直径减小部分的压边角度设定成一个小的角度，该减小部分用来防止球珠的脱落，或者减小圆珠笔尖的远端部的厚度。然而，当减小远端部的厚度时，或把远端接缝部分的压边角度设定成一个小的压边角度时，与以大的压边角度进行机械加工的情况相比，为了得到把球珠固定所必须的直径减小部分，必须进行大变形量的机械加工。在这样的情况下，对于作为相应于墨水通道的被压边的部分的直径减小部分的内表面有负面的影响，并且远端接缝部分的形状可能变得不均匀。结果，妨碍了对被书写表面均匀地供应墨水或妨碍了球珠的均匀的旋转，且在被书写的字符中出现密度不均匀的情况。当接缝端的远端形状不均匀时，朝向该远端侧面形成了一个与所要求的相比不必要地变长了的部分，在小的书写角度下，球珠可能与被书写的表面相接触。

就生产方法方面而言，已经知道一种生产圆珠笔尖的方法，它包括制作圆珠笔尖的内部部件，比如中心孔，球珠腔室等，从而把由一种金属，比如黄铜，白铜，不锈钢，铜合金和铝合金制成的金属圆珠笔尖的球珠固定住，随后把该球珠装在球珠腔室中，并把远端接缝部分向里内进行压边，以便把球珠固定住。在远端接缝部分所形成的用来固定球珠的被压边的部分大大地影响了圆珠笔的书写品质，比如用手进行书写的状态，以及与纸表面挂住的情况。

这种对圆珠笔尖进行压边的工序是靠把一个加压接触件与圆珠笔尖进行压力接触来实现的，并通过调整加压接触件的加压接触表面与圆珠笔尖相接触的角度(压边角度)来制做出具有各种所要求的品质的圆珠笔尖。

当可以对圆珠笔尖的压边角度及其压边强度作各种调整时，在产品中出现被压边的部分的角度和尺寸的改变，为了保持所要求的书写品质，就必须对有缺陷的产品进行严格的检验，并对压边角度进行严格的控制。不论是哪种情况，工作都是相当复杂的。

特别是，在圆珠笔尖要制作出至少两个或多个具有不同角度的被压边的部分的情况下，按照先有技术的某些生产方法，由于因压边工序所带来的尖端材料的变长，在有不同角度的多个被压边部分的交界部位产生厚度不均匀的部分，典型地为突出部和飞边，并且这些不均匀的部分会挂住纸的表面，在用手书写的字符中出现没有写上墨水的空白部分。

本发明概述

本发明的一个目的是提供一种改进的圆珠笔尖，它完全避免了上述的先有技术的缺点。

本发明的另一个目的是提供一种新颖的生产圆珠笔尖的方法。

按照本发明的第一实施例的圆珠笔尖有下列结构。即，(1)与球珠和圆珠笔尖相接触的切线与圆珠笔尖的中心线之间所确定的夹角为30°到50°，(2)由对圆珠笔尖进行压边所形成的角部分(在压边工具与笔尖相接触的部分和与它们不相接触的部分之间的边界线)和在圆珠笔尖的最远端部的角部分位于不与圆珠笔的上述切线相接触的部分，以及(3)当靠近圆珠笔尖的内表面的开口的一部分在进行压边的过程中与球珠作压力接触时所形成的部分(墨水控制部分)的长度在纵向上为由开口端算起是球珠直径的15％到35％。

在该类型的圆珠笔尖中，在圆锥形表面的远端部的一个接缝端部分被向内进行压边，该表面的直径朝着该远端逐渐减小，从而形成一个直径减小的部分，并且一个作为书写件的球珠被制做为墨水通道的一部分的一个球珠固定部分固定，其固定的方式使得球珠的一部分由开口向外突出，在按照本发明的另一个实施例的圆珠笔尖中，直径减小的部分包括有相互不同的压边角度的第一和第二被压边部分，第一被压边部分在远端接缝侧边上的压边角α，第二被压边部分的压边角β，圆锥形表面的直径减小的角度γ，球珠的直径D，球珠由开口突出的高度h，以及在开口的远端接缝部分的外形与球珠的外形之间的距离t满足下列关系式(1)到(4)：

0.25≤h≤0.35D                  (1)

0.007毫米≤t≤0.030毫米         (2)

γ+10°≤β≤γ+40°                          (3)

β+10°≤α≤β+40°                          (4)

为了即使在小的书写角度下也能防止圆珠笔尖的接缝端部分与被书写表面接触，应该调整球珠突出高度(h)，在开口的远端接缝部分的外形与球珠的外形之间的距离(t)以及压边角度。能至少防止圆珠笔尖在开口处的远端接缝部分与被书写表面相接触的t值依赖于书写角度(θ)，球珠直径(D)和球珠高度(h)而改变。可以以书写角度(θ)，球珠直径(D)和球珠突出的高度(h)如下列公式(5)那样表示在开口处的远端接缝部分的外形与球珠的外形之间的距离(t)。顺便说一下，″书写角度(θ)″这个词表示在书写工具的纵向与被书写表面之间的角度中所要求的最小书写角度： $t=\tan \mathrm{\θ}(h-D/2)+D/2\sqrt{1+\mathrm{ta}{n}^2\mathrm{\θ}}-\sqrt{\mathrm{hD}-h^2}----\left(5\right)$

由对圆珠笔尖的远端接缝部分进行压边形成直径减小的部分不仅防止了球珠的脱落，而且在球珠固定部分的内壁上形成了一个墨水供应控制部分。这个墨水供应控制部分对压边工序的压力有规定，此部分使球珠与球珠固定部分的内壁相接触，并围绕着球珠固定部分的内壁形成一个离球珠有均匀的间隙的平滑部分。这一部分使得墨水向球珠表面的传送均匀并容易，并把传送到球珠的墨水均匀地供应到被书写的表面上。(此后，将把在球珠固定部分的内壁的周围所形成的并离开球珠有均匀的间隙的平滑部分称为″墨水控制部分″。)

换句话说，由于形成了墨水控制部分，可以使所书写的字符受书写方向和书写角度的影响最小，并有均匀的密度。作为广泛研究的结果，本发明人发现：由墨水控制部分受书写方向和书写角度的影响最小可以使所写的字符具有均匀的密度，并且圆珠笔尖的远端接缝部分的压边角度极大地影响圆珠笔尖的远端部分的均匀形状的形成，因此，本发明人成功地得到了即使在小的书写角度下也不会挂住被书写表面，并能获得密度均匀的漂亮的字符的圆珠笔尖。

在圆珠笔尖的一种生产方法中，它用来在金属圆珠笔尖的远端接缝部分的外表面的整个边界上制作角度不同的多个被压边的部分，用于固定球珠，按照本发明的圆珠笔尖的生产方法包括使压边工具，它用来形成被压边的部分，的加压接触部分在进行压边时与球珠相接触。

在上述的生产方法中，压边工具的加压接触部分包括压边角度不同的多个连续的加压接触表面，并且当把这些加压接触表面与圆珠笔尖作压力接触时，可以在一个生产步骤中同时制作出多个角度不同的被压边的部分。在这种情况下，接缝端侧边上的加压接触部分的一第一加压接触表面与圆珠笔尖的远端接缝部分的外表面相接触，可以把此接触表面的形状做成一个凹进的曲面。

接缝端侧边上的加压接触部分的一第一加压接触表面与圆珠笔尖的远端接缝部分的外表面相接触，可以把此接触表面的形状做成一个凹进的曲面。

用来在球珠由圆珠笔尖的内部开孔部部分地向外突出的状态下把球珠固定住的直径减小的部分也可以被制作出来，这就是通过使压边工具的旋转加压接触件的接触表面与一种材料相接触，同时使它在绕着该材料旋转的条件下在其自己的轴上旋转，同时把一个加压变形作用力施加到该材料上，并使接触表面朝着远端开口部运动。

另外，本发明提供了圆珠笔尖的一种生产方法，它对远端进行压边形成一个直径减小的部分，从而使得作为书写件的一个球珠可以被固定住，同时由一个内部开孔部分地向外突出。这一方法的实现可以通过在球珠被固定住之后，用细颗粒件至少对着直径减小部分冲击，从而把角部分变成一个曲面。

本发明还提供了圆珠笔尖的一种生产方法，它制作出一个直径减小部分，并对圆珠笔尖的远端部进行抛光，该笔尖把一个球珠固定在一个内部开孔中，从而把远端部分的外部形状变成一个平滑的曲面，这一方法的实现也可以通过把用作墨水储存部分的合成树脂管连接到圆珠笔尖上，并在把它固定的同时使其旋转，从而使圆珠笔尖旋转，使合成树脂管受到挠曲，随后使一种抛光材料与远端部相接触，用来在这样的状态下进行抛光。

附图的简要说明

图1为示意性的视图，其表示出按照本发明第一实施例的圆珠笔尖的结构；

图2为示意性的视图，其表示出与示于图1的圆珠笔尖的结构进行对比的实例；

图3为主要部分的剖面图，其表示出按照本发明第二实施例的圆珠笔尖的结构；

图4为示意性的视图，其表示出生产按照本发明第二实施例的圆珠笔尖的方法的第一实例。

图5为示意性的视图，其表示出生产按照本发明的圆珠笔尖的方法的第二实例。

图6，7和8中的每一个表示出冲边工具，其用来实现生产按照本发明的圆珠笔尖的方法的一种结构实例的视图。

图9和10为示意性视图，每一个视图表示出通过旋转一根带有配装在其上的圆珠笔尖的合成树脂管对笔尖的远端部分进行抛光的一种方法。

实施本发明的优选实施例

下面，参考着附图对一个实施例进行解释。

在图1中示出了按照本发明的第一实施例的圆珠笔尖，它有如下结构：

(1)在与球珠8和圆珠笔尖A相接触的一条切线L与圆珠笔尖的中心线M之间所确定的夹角Y为30°到50°；

(2)通过对圆珠笔尖A进行压边所形成的一个角部分2a(在压边工具与笔尖相互接触的部分与它们不相接触的部分之间的边界线)和在圆珠笔尖的最远端部的一个角部分2c位于不与圆珠笔尖的切线L相接触的部分处；以及

(3)当靠近圆珠笔尖的内表面的开口的一部分在进行压边时与球珠8作压力接触时所形成的部分F(墨水控制部分)在纵向上的长度是从开口端算起为球珠直径的15％到35％。

作为对比，图2示出了一个对比示例，其中圆珠笔尖的最远端部的角部分2c位于与圆珠笔尖的切线L相接触的那部分处。

在上述的图1中，结构(1)防止了当进行书写时，同时保持书写工具是倾斜的，圆珠笔尖与被书写物体的表面，比如一张纸的表面相接触。当书写工具的主体的倾斜程度增加，并把书写工具放倒时，圆珠笔尖与被书写物体的表面是长久的相互接触，但是，在书写角度达到30°之前它们就相互不再接触。这一角度与球珠的突出高度以及尖端开口与球珠之间的距离(间隙)有关。换句话说，球珠的突出高度越大，或者尖端开口与球珠之间的距离越小，该角度越小。

结构(2)是为确保在书写过程中即使当尖端A与被书写物体的表面接触时书写的平滑感到。当进行压边时，在许多情况下，在压边工具与笔尖相互接触的部分和它们不相接触的部分之间的边界处不可避免地形成一个角。通常，把圆珠笔尖的侧表面的形状制做成直径以多个阶段逐渐地减小，并且即使当直径减小了许多时，该角也不是锐角。尽管如此，即使这个角度可以为钝角，一旦被书写物体的表面与该角部分相互接触时，仍将会出现挂住的情况。因此，必须避免在圆珠笔的有可能与被书写物体的表面接触的那些部分形成任何可能造成挂住的部分。

接着，结构(3)意谓着仅只防止在被书写物体的表面上被挂住就可以使书写时感到平滑，但是球珠的平滑转动是不可缺少的。上述的墨水控制部分F是当对圆珠笔尖进行卷一边把圆珠笔尖的内壁推向球珠8时所形成的那一部分，此部分提供了离球珠的均匀的间隙，并且有一基本上与球珠的形状相似的形状。然而，实际上，此形状不完全一样，这是因为由金属材料的望性加工所产生的所谓″回复″(被称为″回弹″)是不均匀的，但是可以得到基本上与钝角形状相似的曲率。

当因金属的直接接触确定圆珠笔尖的固定球珠的腔室7的内壁和球珠之间的接触时，摩擦阻力变得如此之大，以至阻碍球珠的转动。在圆珠笔尖的固定球珠的腔室7中的墨水起一润滑剂的作用，用以帮助球珠的转动，这样，在球珠8和固定球珠的腔室7里面的固定球珠的腔室的内壁之间的一定区域应该形成一个墨水薄膜。

为了形成这一墨水薄膜，必须防止球珠与固定球珠的腔室的内壁之间为点或线接触(或使它们成为面接触)，或者墨水应该有一定的粘接力(粘性，胶性等)。

在墨水控制部分F为固定球珠的腔室7里面毛细作用力大的部分，并且是总存在有墨水及形成有墨水薄膜的部分。以这样的方式形成一个宽的墨水薄膜，使得在边缘上由尖端的开口端向里伸展的长度为球珠直径的15到35％，这意谓着墨水控制部分F一直形成到小球的中心附近的位置，尽管这取决于球珠的突出高度。按照列在下面的试验(表1A和1B的书写试验1及表2A和2B的书写试验2)，当上述的数值小于15％时，不能得到满意的润滑效果；反之，当该数值大于35％时，墨水的自由运动被妨碍，并且墨水不能在球珠的整个表面上散开(这是因为在固定球珠的腔室的里面在一定程度上存在一个象墨水存储槽的空间)。

在示于图2的对比示例中，出现了挂住纸的表面的情况，并且书写阻力变得比示于图1的示例要大。

为了说明数值的范围，制作了落在此范围内的圆珠笔尖和超出此范围的圆珠笔尖，并进行了书写试验。结果如下。书写试验1(示于图1的结构)：

试验条件

所使用的机械：直线书写试验机(顾客级产品)

书写负载：200克

书写速度：7厘米/秒

书写角度：40°

所使用的书写装置：K105(Pentel K.K.的产品)

球珠直径：0.7毫米

在切线与圆珠笔尖之间的接触点处未形成角(见图1)。

测得了在上述书写条件下的书写阻力值(克)。

                    表1A

墨水控制部分(％)	5.7	10.0	15.7	20.0
					长度(毫米)	0.04	0.07	0.11	0.14
切线角度(°)
	20°30°40°50°60°70°	50454748-*1-*1	48404142-*1-*1	47303035-*1-*1	47282934-*1-*1

                表1B

墨水控制部分(％)	25.7	30.0	34.3	40.0
					长度(毫米)	0.18	0.21	0.24	0.28
切线角度(°)
	20°30°40°50°60°70°	61*2272833-*1-*1	62*2262732-*1-*1	62*2262735-*1-*1	63*240*242*244*2-*1-*1

*1：书写是不可能的(由于在球珠与纸表面之间有接触缺陷)

*2：产生污迹(墨水控制部分长到出现了墨水不能释放)书写试验2(示于图2的对比示例的结构)：

试验条件

所使用的机械：直线书写试验机(顾客级产品)

书写负载：200克

书写速度：7厘米/秒

书写角度：40°

所使用的书写装置：K105(Pentel K.K.的产品)

球珠直径：0.7毫米

在该结构中角位于切线与圆珠笔尖之间的接触点处(见图2)。

测得了在上述书写条件下的书写阻力值(克)。

                         表2A

墨水控制部分(％)	5.7	10.0	15.7	20.0
					长度(毫米)	0.04	0.07	0.11	0.14
切线角度(°)
	20°30°40°50°60°70°	52486368-*1-*1	48435662-*1-*1	50334556-*1-*1	60*2314454-*1-*1

                  表2B

墨水控制部分(％)	25.7	30.0	34.3	40.0
					长度(毫米)	0.18	0.21	0.24	0.28
切线角度(°)
	20°30°40°50°60°70°	62*2304353-*1-*1	62*2294253-*1-*1	63*2294252-*1-*1	63*241*257*265*2-*1-*1

*1：书写是不可能的(由于在球珠与纸表面之间有接触缺陷)

*2：产生污迹(墨水控制部分长到出现了墨水不能释放)

接着，将解释按照本发明的另一实施例的圆珠笔尖的结构。

如图3所示，该图为本发明的圆珠笔尖A的主要部分的剖面视图，圆珠笔尖A有一圆锥形表面1，朝着其远端(图中的上部)其直径逐渐减小，并且由向这个圆锥形表面1的远端的向里进行压边形成一个直径减小的部分2。在圆珠笔尖A的里面形成一个墨水通道3做为一个连接孔。在墨水通道3中形成一个中心孔5，由多个向内的突出部4使该孔的直径减小，且该孔还有一个球珠容纳座部分4a，以及几个形成在墨水通道3内的墨水凹槽6。中心孔5和墨水凹槽6通向由向内突出部4所确定的固定球珠的腔室7。球珠8由固定球珠的腔室7固定住，并且由直径减小的部分2防止球珠跳出。球珠8的远端部分由直径减小的部分2的尖端的开口部分9向外突出。球珠由尖端的开口部9突出的距离h为球珠8所露出的高度。

直径减小的部分2有两种被压边的部分，它们有相互不同的压边角度。它们是在远端侧的第一被压边部分2a和由此第一被压边部分2a延续的第二被压边部分2b。圆锥形表面1的圆锥角γ(圆锥形表面的直径减小的角度)，第一被压边部分2a的压边角α和第二被压边部分2b的冲边角β被设定成满足下列关系式：γ+10°≤β≤γ+40°和β+10°≤α≤β+40°。当γ和α大致为0°≤γ和α＜180°时，α，β和γ满足下列关系式：20°≤α＜180°，10°≤β＜140°以及0°≤γ＜100°。在图中示出的圆珠笔尖A为α约等于80°，β约等于50°，γ约等于30°，h约等于0.200毫米，D约等于0.7毫米，以及t约等于0.020毫米。

墨水控制部分10，它相应于固定球珠的腔室7的直径减小部分2，是在进行压边时被推压向球珠8并在边缘上所形成的那部分。这部分是平滑的，并且离球珠有均匀的间隙。因为这个墨水控制部分10是平滑的，所以墨水的运动变得容易，且可以容易地把墨水施加到球珠上，并由球珠所携带。因为墨水控制部分10离球珠8有均匀的间隙，所以由球珠所携带的并被释放到被书写物体的表面上的墨水的数量变得均匀，从而可以改进被书写的字的密度和书写宽度的均匀性。

此在，通过把圆锥形表面的压边角度和直径减小角度α，β，γ和在开口的远端处的小开口部分的外形与球珠的外形之间的距离t设定成各种值制作出多种圆珠笔尖，并对于这些圆珠笔尖在40°的书写角度下检验尖端被挂在被书写物体的表面的情况(试验1)和被书写的字的密度(试验2)。顺便说一下，象对t值那样，制作了α＝80°，β＝50°，γ＝30°的样品，并进行了试验1和2。结果被列于表3到表19。试验所采用的圆珠笔尖对于圆锥形表面的直径减小角度为30°和35°，而机械加工是不可能的那些压边角度用符号″-″表示。

用于试验的那些圆珠笔尖的制作方法如下。首先，通过切割或类似方法形成圆珠笔尖的圆锥形表面A，固定球珠的腔室7和墨水通道3。墨水通道3与中心孔5和墨水凹槽6被做成留下向内的突出部分4，随后把球珠8装入在固定球珠的腔室7中。为了把此球珠8固定住，通过压边在圆珠笔尖A的远端形成直径减小的部分2。

试验1(在书写角度40°下检验对表面挂住的情况)

在下述试验条件下进行书写进行试验，并检查在圆珠笔尖与纸的表面之间挂住的情况。

评价：

○：在圆珠笔尖与纸的表面之间没有接触。

△：在圆珠笔尖与纸的表面之间有接触，并可以进行书写，尽管出现有摩擦的声音。

×：圆珠笔尖在纸表面形成划痕，并且不可能得到均匀的书写线。

试验2(检验被书写的字的密度)

在下述试验条件下进行书写试验，并数出被书写的字的密度出现变化的数目。

试验条件

书写角度：40°

竖直的书写负载：200克

书写距离：100米

所采用的试验机：螺旋书写试验机(Seiki Kogyo实验室)

所采用的试验纸：NS55记录纸(K.K.Kubishi KagakukikaiSeisakusho)

所采用的书写装置：BK100(Pentel K.K.的油性圆珠笔)

尖端材料：铁素体不锈钢

尖端尺寸：球珠直径：0.7毫米，球珠突出高度0.200毫米

                       表3

γ(°)	30
									α(°)	30
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	--	--	--	--	--	--	--

                           表4

γ(°)	30
									α(°)	40
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	×23	--	--	--	--	--	--

                           表5

γ(°)	30
									α(°)	50
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	△5	×24	--	--	--	--	--

                            表6

γ(°)	30
									α(°)	60
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	○0	○0	△7	--	--	--	--

                         表7

γ(°)	30
									α(°)	70
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	○0	○0	○3	○6	--	--	--

                         表8

γ(°)	30
									α(°)	80
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	○5	○0	○0	○4	○12	--	--

                             表9

γ(°)	30
									α(°)	90
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	△8	○2	○0	○0	△10	×45	--

                              表10

γ(°)	30
									α(°)	100
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	×25	△9	○5	○2	△12	△26	-53

                         表11

γ(°)	35
									α(°)	30
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	--	--	--	--	--	--	--

                                      表12

γ(°)	35
									α(°)	40
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	×35	--	--	--	--	--	--

                          表13

γ(°)	35
									α(°)	50
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	△11	×24	--	--	--	--	--

                           表14

γ(°)	35
									α(°)	60
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	○9	○3	△12	--	--	--	--

                              表15

γ(°)	35
									α(°)	70
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	○6	○0	○1	○16	--	--	--

                             表16

γ(°)	35
									α(°)	80
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	○7	○0	○0	○2	○22	--	--

                            表17

γ(°)	35
									α(°)	90
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	△8	○1	○0	○0	△16	×50	--

                            表18

γ(°)	35
									α(°)	100
β(°)	30	40	50	60	70	80	90	100
									试验1试验2	--	×28	△7	○0	○2	○12	△28	×57

                            表19

γ(°)	80
							α(°)	50
t(μm)	5	7	10	20	30	35
							试验1试验2	○15	○0	○0	○0	△3	×23

按照本发明的圆珠笔尖在一小的书写角度下不会造成与被书写表面挂住的情况，并能得到有密度均匀的漂亮的被书写的字符。

图4为示意性的视图，其表示出生产按照本发明的圆珠笔尖的一种方法。首先，制作出圆珠笔尖A的侧壁圆锥形表面1，用来容纳球珠8的固定球珠的腔室7，用来把墨水通到固定球珠的腔室7的墨水通道3和中心孔5，随后，把球珠8放置到固定球珠的腔室7中。接着，为了把该球珠8固定住，对圆珠笔尖A的接缝端部2进行压边，从而形成被压边的部分2a，2b。

与圆珠笔尖A接触的压边装置C的加压接触部分18包括用来形成在接近圆珠笔尖A的接缝端部2处形成第一被压边部分2a的一第一加压接触表面18a和被做成与第一加压接触表面接续着的有一与第一加压接触表面不同的压边角的一第二加压接触表面18b。把第一加压接触表面18a的形状制做成使它的延伸部的一部分与球珠8相接触，并且使对被压边部分2的机械加工在第一加压接触表面18a与球珠8相接触的那一位置完成。

由于压边装置C进行压边从而使得加压接触部分18的加压接触表面与球珠相接触，所以压边的结束点是相同的，而不发生变化。换句话说，由于被压边部分的压边角和尺寸不会起伏，所以可以稳定地进行生产。由于第一被压边部2a和第二被压边部2b由连续的加压接触表面18a和18b构成，所以在有不同的压边角度的被压边部分的边界处不会形成做为壁厚不均匀的部分和飞边的突出部(未示出)。

这里，如图4所示，最好把加压接触表面的压边角度设置成使得形成第一被压边部的第一加压接触表面18a的压边角度α，第二加压接触表面18b的压边角度β和圆珠笔尖A的非被压边部分2的侧壁圆锥形表面的圆锥角度γ满足下列关系式：γ+10°≤β≤γ+30°和β+10°≤α≤β+30°。

对于其中第一被压边部分2a和第二被压边部分2b是在一个生产步骤中制作出来的圆珠笔尖和其中第一被压边部分2a和第二被压边部分2b是在两个生产步骤中制作出来的圆珠笔尖考察了″中空书写″(即在书写的过程中出现一些部分没有写出墨水的现象)的出现次数(试验1)。其结果被列于表20中。

                  表20

α	60°	70°	80°
				β	40°	50°	50°
一步生产两步生产	1240	1155	1268

试验条件书写角度：70°竖直的书写负载：200克

书写距离：200米

所采用的试验机：螺旋书写试验机(Seiki Kogyo实验室)

所采用的试验纸：NS55记录纸(K.K.Kubishi KagakukikaiSeisakusho)

所采用的书写装置：BK100(Pentel K.K.的油性圆珠笔)

尖端材料：铁素体不锈钢

尖端尺寸：球珠直径：0.7毫米，球珠突出高度0.21毫米，尖端侧面部分的圆锥角度(β)为30°

第一压边角度α和第二压边角度β之间的关系由一个倾斜书写试验(试验2)来考察。其结果被列于表21。

                 表21

	β＝40°	β＝50°
			α＝50°α＝60°α＝70°α＝80°α＝85°	○○○××	-○○○×

试验条件

书写角度：45°

竖直的书写负载：200克

书写距离：200米

所采用的试验机：螺旋书写试验机(K.K.Kubishi KagakukikaiSeisakusho)

所采用的试验纸：NS55记录纸(K.K.Kubishi KagakukikaiSeisakusho)

所采用的书写装置：BK100(Pentel K.K.的油性圆珠笔)

尖端材料：铁素体不锈钢

尖端尺寸：球珠直径：0.7毫米，球珠突出高度0.21毫米，尖端侧面部分的圆锥角度(γ)为30°

评价：

○：均匀和连续书写距离至少50米

×：均匀和连续书写距离为0米到少于50米

图5示出按照本发明的另一实施例的生产方法。这一实施例基本上与图2所示的实施例相同，而区别只是第一被压边部分2a有一个曲率。形成第一被压边部分的第一加压接触表面18a的压边角度的增加使球珠8与接缝端部2之间的空间减小。因此，把加压接触表面的形状制做成一个凹进的曲面。在图中所示的示例中，第一被压边部分2a为一个曲面，其半径为球珠8的直径的5到30％。由于这样的设置，在书写过程中圆珠笔尖与被书写表面之间的接触变得平滑。由于减小了球珠8与接缝端部2之间的空间可以使″中空书写″的现象减到最少。换句话说，造成出现这种″中空书写现象″的原因之一是由于球珠8的旋转使空气进入圆珠笔尖，而当把球珠8与接缝部2之间的空间减到最小时，空气不可能进入圆珠笔尖，从而可以把″中空书写现象″减到最少。

如图中所示，最好把加压接触表面的压边角度设定成使得第二加压接触表面18b的压边角度β和圆珠笔尖A的非被压边部分2的侧壁圆锥形表面的圆锥角度γ满足下列关系式：γ+10°≤β≤γ+30°。

除了上述的示例之外还可以做出多种其它的改型。例如，可以在进行压边之前事先把直径减小的机械加工进行到一定程度，为的是使工具上的负载减到最小，并且不仅可以把第一加压接触表面18a而且可以把第二加压接触表面18b的形状做成曲面。可以采用所谓的″管型圆珠笔″用作圆珠笔尖，其中靠对一根金属管加压制作出墨水连通凹槽6和中心孔5用作圆珠笔尖。

对于第一被压边部分2a为一个曲面的圆珠笔尖考察了″中空书写现象″的出现次数(试验3)。其结果被列于表22和23中。

                                  表22

①	0.02	0.05	0.10	0.20	0.25	0.30
							②	2.8	7.1	14.3	28.6	35.6	42.8
β	40°
							③	16	7	8	12	18	23
④	51	27	35	40	54	65

①曲面的半径(毫米)②曲率半径与球珠直径之比(％)＝曲面的半径(毫米)×100/球珠直径(毫米)③一步生产④两步生产

试验条件

书写角度：70°

竖直的书写负载：200克

书写距离：200米

所采用的试验机：螺旋书写试验机(Seiki Kogyo实验室)

所采用的试验纸：NS55记录纸(K.K.Kubishi KagakukikaiSeisakusho)

所采用的书写装置：BK100(Pentel K.K.的油性圆珠笔)

尖端材料：铁素体不锈钢

尖端尺寸：球珠直径：0.7毫米，球珠突出高度0.21毫米，尖端侧面部分的圆锥角度(γ)为30°

                         表23

①	0.02	0.05	0.10	0.20	0.25	0.30
							②	2.8	7.1	14.3	28.6	35.6	42.8
β	50°
							③	14	5	7	10	15	20
④	48	26	32	38	52	63

①曲面的半径(毫米)②曲率半径与球珠直径之比(％)＝曲面的半径(毫米)×100/球珠直径(毫米)③一步生产④两步生产

试验条件

书写角度：70°

竖直的书写负载：200克

书写距离：200米

所采用的试验机：螺旋书写试验机(Seiki Kogyo实验室)

所采用的试验纸：NS55记录纸(K.K.Kubishi KagakukikaiSeisakusho)

所采用的书写装置：BK100(Pentel K.K.的油性圆珠笔)

尖端材料：铁素体不锈钢

尖端尺寸：球珠直径：0.7毫米，球珠突出高度0.21毫米，尖端侧面部分的圆锥角度(γ)为30°

上述的按照本发明的圆珠笔尖的制作方法限制了复杂的工作，可以生产出书写感觉极好并且书写质量极好的的圆珠笔尖。

图6和7为当用优选的压边工具C对圆珠笔尖A进行压边时其主要部分的剖面图。图6示出压边的开始点，而图7示出其结束点。

上述的冲边工具C有一个旋转的加压接触件21，它以旋转轴22为中心旋转。把旋转轴22经过一个弹簧23，它作为用来吸收多余的推力的一个柔性件，装到连接到一个位置移动控制装置(未示出)上的一个固定装置24上。使旋转的加压接触件21的加压接触部分21a在圆珠笔尖A的顶端开口部分9的方向上(以图6中箭头所示的方向)运动，同时绕着圆珠笔尖A回转(见图7)。此加压接触部分21a的宽度越小，对推压位置出现受力的次数越少，而所造成的压力的非作用部分变得越大。然而，由于在这种情况下到顶端开口部分9的距离变大，所以该宽度最好为被压边的部分的宽度的5％到大约30％。

图8还示出了另一实施例，并画出了相应于图7的机械加工的结束点。这一实施例与图5和7所示的实施例的区别在于与圆珠笔尖接触的部分设有一个逐渐弯曲的表面这是由于改变了旋转加压件的形状，且区别还在于在进行机械加工之前顶端开口部分9的形状是不同的。除了金属之外，橡胶，合成树脂，陶瓷等也可以做为旋转加压件22的材料，并且不需要根据材料的不同改变其形状。然而，当选用相对较软的材料比如橡胶或合成树脂时，最好在进行机械加工之前把圆珠笔尖A的顶端开口部分9的厚度减小，如图8中所示。如果对于这种软的材料厚度较大，对厚的部分22的载荷将变大，可能会使该工具的使用寿命相对地变短。

作为本发明的一个改型的实施例，可以使多个旋转加压件同时与圆珠笔尖相接触，或者可以使旋转加压件的推力整体地保持一个常数值，但是按照接触的位置改变其推力值。圆珠笔可以是这样一种类型的圆珠笔(管型圆珠笔)，其中把管状件的侧面部分的一部分变形，使之形成一个向里面突出的部分，并把球珠放置在此突出部分上。

在上述的各种圆珠笔尖的生产方法中，可以把角部分的形状制做成一种曲线形状，这是靠在把球珠8固定之后用细小颗粒至少对着直径减小部分2冲击来实现的。现将描述这样的一个实施例。

换句话说，把具有由压边工具所形成的直径减小部分并固定了一个球珠的半成品坯料放到一个离心式流态化筒的六棱柱形样品容器(型号为HS-1-4V，Tipton Espo K.K.的一种产品)中，其中以SF-8D(平均颗粒直径约为1.5毫米的磨成粉状的玉米种子)作为一种细颗粒研磨材料，并用氧化铬粉末(平均颗粒直径3微米)，TiptonEspo K.K.的一种产品进行研磨，把半成品以每分钟280转，旋转半径为120毫米处理3小时。

被处理的半成品具有一个烧结的碳化物球珠球珠直径大约为0.7毫米，在圆锥形部分的直径减小角度大约为30°，在远端侧边的压边角度大约为80°，在直径减小了的侧边上的压边角度大约为52°，球珠由开口部分突出的距离大约为0.2毫米，以及在顶部远端的厚度大约为0.01毫米。把由SF-8D组成的细颗粒件与半成品一起放进样品容器中，每100到500个半成品占容器体积的30％到70％，并把SF-8D的50％放到该样品中。用来进行研磨的氧化铬粉末的体积最好为1％到10％，在此样品中采用了5％的体积。

当细颗粒件与半成品在样品容器中快速地搅动时，细颗粒件对半成品的表面均匀地进行冲击，且在半成品表面上的角部分被研磨和/或被变形成曲面形状。在这种情况下，用来进行研磨的氧化铬粉末与SF-8D的混合粉末明显地形成一个以SF-8D为基底的研磨颗粒。在这样的处理之后，所得到的圆珠笔尖A的表面为一镜面，在书写时它不容易在被书写的表面，比如纸的表面上造成挂住的情况。另外，它可以提供高质量的外观。除了远端部分之外，可以把在大直径部分与直径减小部分之间的阶梯形部分的后端处的角部分(未示出)的形状也变成曲面，并且把作为与墨水储存部分(未示出)连接的部分的变细部分的表面的整形成镜面。因此，也可以使墨水泄漏的问题变得最小。

顺便说一下，因为用作细颗粒件的氧化铬在被机械加工的部分处局部地保持了高温和高压，所以它处在金属铬和铬离子的状态。这种铬扩散到不锈材料中，增加了表面上的铬的浓度，并改进了抗腐蚀性和耐磨损性能。一般说来，这些铬含量大的合金的可加工性差，由于这个原因，从一开始就采用铬含量高的材料制作圆珠笔尖相当困难。然而，本实施例的生产方法可以得到具有极好的抗腐蚀性和耐磨损性能的圆珠笔尖。

所采用的颗粒件的组合并不限于上面给出的示例。例如，可以使用SF-14(平均颗粒尺寸大约为1.2毫米的磨成粉状的胡桃外壳)，Tipton Espo K.K.的一种产品，代替Tipton Espo K.K.的SF-8D，可以采用铬的氮化物粉末和铬的碳化物粉末代替氧化铬粉末。用来使样品容器转动的旋转半径适宜于为100到大约200毫米，故可以按照旋转半径适当地设定转数。转数最好在每分钟100到400转的范围内。此外，处理时间由10分钟到300分钟。然而，当采用黄铜或白铜作为材料时，处理时间最好为10到30分钟。

现将给出另一个实例。

此实例采用了与在上述的实例中所采用的相同的半成品，并采用颗粒尺寸为1.5毫米和1.2微米的两种碳化硅粉末作为研磨剂。把这些半成品和研磨剂与冷却水和用来除去半成品上的灰尘的表面活性剂(LC-2型，Tipton Espo K.K.的一种产品)一起放入离心式流态化筒的样品容器中，并在旋转半径为170毫米每分钟220转的条件下以与上面给出的实例中相同的方式处理30分钟。

以与上面给出的实例中相同的方式，把对每100到500个半成品50％的以样品容器的体积计算，颗粒尺寸1.5毫米的碳化硅粉末和5％的颗粒尺寸为1.2微米的碳化硅粉末放到样品容器中，并加入600毫升冷却水和10毫升表面活性剂(LC-2型)。

因为这一实例采用了1.5毫米的大颗粒尺寸的末和相对较大数量的碳化硅粉末，所以可以对半成品表面施加相对来说较强的冲击作用力。在有大的机械加工比的远端部出现材料的显著的加工硬化，并且可以得到有极好的耐用性的圆珠笔尖。

将解释又一实例。

此实例采用了与在上述的那些实例中相同的半成品，采用一种以高压空气把细颗粒件吹向半成品的装置生产圆珠笔尖。这一实例采用了气动喷砂机SL-3，Fuji Seisakusho K.K.的一种产品并采用Morrundum A#1200(碳化硅粉末，平均颗粒尺寸为9.5微米)，ShowaDenko K.K.的一种产品，作为细颗粒件。

把细颗粒件吹向半成品的相应于顶端接缝部分的部分的条件如下。在射流空气压力为3.5公斤/平方厘米下以离开顶端的纵向方向45°的角度并离半成品大约300毫米的距离吹出细颗粒件，同时以每秒一转的速度使半成品旋转5秒。

在由此实例所得到的圆珠笔尖中，在半成品的表面上的角部分被抛光和/或被变形成为曲面，并且因为形成了大量的细小的凹凸部，所以表面的状况成为所谓被抛光的表面。

如上所述，按照本发明的圆珠笔的生产方法可以使角部分4在书写过程中与被书写的物体，比如纸挂住的出现次数变得最少，可以使墨水的释放极其稳定，并可以减少所谓的″中空书写现象″和″产生污迹″的出现。

另外，由于为了外部的成形而进行的切割和压边，在圆珠笔的远端部不可避免地形成细小的加工线，划痕和飞边。它们造成与被书写物体的表面，比如纸的表面挂住的情况，并且不仅增加了书写时的摩擦阻力，而且也会把被书写物体的表面划出划痕。由于墨水会渗入到这些划痕中，所以出现书写的变形。因此，希望而且必须把圆珠笔的外形特别是最可能与被书写表面接触的顶端部分的外形整形成平滑的曲面形状。

为了实现这一目的，通常进行所谓″抛光″，这是使一个抛光件，它是由把象氧化铬或碳化硅粉末的细抛光材料施加到象锻子或棉布之类的织物上得到的，相对地运动，同时保持与圆珠笔尖表面相接触。

在本发明的一个实施例中，把用作墨水储存部分的合成树脂管连接到圆珠笔尖上，并使它旋转，同时把它固定，旋转其顶端使得抛光材料在合成树脂管受到挠曲的位置与远端部相接触，并对接触部分进行抛光。这样，即使当与圆珠笔尖接触的抛光材料的接触作用力有些过度，过度的接触作用力可以被合成树脂管的挠曲所吸收。靠调整合成树脂管的固定位置和它离抛光材料的距离可以很容易地和可靠地对接触作用力进行精细的调整。

图9和10示出一个实例，其中合成树脂管被挠曲，并且抛光材料与远端部相接触，使得可以对接触部分进行抛光。

在图9中，采用了一个研磨轮34，它有一个旋转装置33，用来使具有装在其上的圆珠笔尖A的合成树脂管32旋转，它还有用来对圆珠笔尖A的远端部进行抛光的抛光材料34a。旋转装置33包括一个用来把旋转作用力旋予合成树脂管32的橡胶滚轮33a和一个接受滚轮33b，而合成树脂管32被固定在橡胶滚轮33a与接受滚轮33b之间。为了使合成树脂管32的旋转变得容易，在橡胶滚轮33a与合成树脂管32的接触表面33c上沿平行于合成树脂管32的纵向方向形成几个凸出部或突起，从而增加摩擦系数。为了防止接受滚轮33b的与管32接触的表面33c损坏合成管32，可以把一块合成树脂片或一块织物粘接到接受滚轮33b的接触表面33c上，或者这个滚轮33b本身可以用合成树脂成形而成。

研磨轮34包括一研磨材料34a，它以转动轴34b为中心旋转，并使侧面部分的抛光表面34c与该材料接触。抛光表面34c由一块织物或纤维束，比如缎子和棉布，或一块皮革成形而成，并在把它与圆珠笔尖A相接触同时旋转时，它把圆珠笔尖A的外形上的角部分，细微的加工线，划痕，飞边等除去，并把外形整形成平滑的曲面。把氧化铬，碳化硅，氧化铝，钻石等的细粉末添加到抛光表面34c上可以改进抛光效果。

在抛光材料34a与圆珠笔尖A之间的接触位置偏离开旋转装置33把合成树脂管32固定住的位置。这样，合成树脂管32可以受到挠曲。通过调整合成树脂管32被旋转装置33作为支承点的固定的位置与抛光材料34a接触圆珠笔尖A的接触部分之间的距离可以调整这一挠曲的大小。换句话说，当需要大的挠曲时就增加这一距离，当需要小的挠曲时就减小这一距离。这样，当把抛光材料34a的旋转方向设定成如图所示的旋转方向R时，抛光材料的粉末不容易进入圆珠笔尖的内孔中；因此，这一结构是最可取的。

此外，如果旋转轴34b还由图7中的位置偏离开90°，并如图10所示的那样相对圆珠笔尖A的纵向方向在竖直的方向上进行抛光，那么可以改进抛光材料的耐用性，并使其使用寿命如所希望的那样变得较长。

Claims (8)

1.一种圆珠笔尖，其特征在于：与球珠和圆珠笔尖相接触的切线与所述圆珠笔尖的中心线之间所确定的夹角为30°到50°，由对所述圆珠笔尖进行压边所形成的角部分(在冲边工具与所述笔尖相互接触的部分与它们不相接触的部分之间的边界线)和在所述圆珠笔尖的最远端部分的角部分位于不与圆珠笔尖的所述切线相接触的部分，以及当靠近圆珠笔尖的开口的所述圆珠笔尖的内表面的一部分在进行压边时与所述球珠作压力接触时所形成的部分(墨水控制部分)的长度为从所述开口的端部算起为所述球珠直径的15％到35％。

2.这样一种类型的圆珠笔尖，其中在一圆锥形表面的远端部的一个接缝端部分被向内进行压边，该表面直径朝着该远端逐渐减小，从而形成一个直径减小的部分，并且一个做为书写件的球珠被作为墨水通道的一部分的一个球珠固定部分固定，其固定的方式使得所述球珠的一部分由一个开口向外突出，其特征在于：所述直径减小的部分包括有相互不同的压边角度的第一和第二被压边部分，所述第一被压边部分在远端接缝侧边上的压边角α，所述第二被压边部分的压边角β，所述圆锥形表面的直径减小的角度γ，所述球珠的直径D，所述球珠由所述开口伸出的高度h以及在所述开口的所述远端接缝部分的外形与所述球珠的外形之间的距离t满足下列关系式(1)到(4)：

0.25D≤h≤0.35D                 (1)

0.007毫米≤t≤0.030毫米         (2)

γ+10°≤β≤+40°                                   (3)

β+10°≤α≤β+40°                              (4)

3.一种圆珠笔尖的生产方法，它用来在金属圆珠笔尖的远端接缝部分的外表面的整个边界上制作出角度不同的多个被压边的部分，其中用来形成所述被压边的部分的压边工具的加压接触部分在进行压边时与所述球珠相接触。

4.按照权利要求3所述的生产方法，其中所压冲边工具的所述加压接触部分包括压边角度不同的多个连续的加压接触表面，并且在一个生产步骤中通过把所述加压接触表面与所述圆珠笔尖作压力接触制作出角度不同的被压边的部分。

5.按照权利要求4所述的生产方法，其中所述加压接触部分的远端接缝侧面上的第一加压接触表面与所述圆珠笔尖的远端接缝部分的外表面相接触，把此接触表面的形状做成一个凹进的曲面。

6.一种圆珠笔尖的生产方法，其中压边工具的旋转加压接触件的接触表面在允许所述加压接触件在其自身的轴上旋转的条件下与一种材料相接触，从而使得把一个加压变形作用力施加到该材料上，并使所述加压接触件绕着该材料旋转，而通过使所述接触表面朝着远端开口部运动，在边缘上制作出一个直径减小的部分，此部分用来在所述球珠由圆珠笔尖的内部开孔部部分地向外突出的状态下把球珠固定住。

7.一种圆珠笔尖的生产方法，通过对远端进行压边形成一个直径减小的部分，从而使得做为书写件的一个球珠可以由一个内部开孔部分地向外突出，并被固定住，其中在所述球珠被固定住之后，容许用细颗粒件对着至少所述直径减小部分冲击，从而把角部分整形成一个曲面。

8.一种圆珠笔尖的生产方法，通过对一个圆珠笔尖的远端部进行抛光，该笔尖靠形成一个直径减小部分把一个球珠固定在一个内部开孔上，并把所述远端部分的外形变成平滑的曲面，其中把用作墨水储存部分的一个合成树脂管连接到所述圆珠笔尖上，并在把它固定的条件下使它旋转，从而使所述圆珠笔尖旋转，并在所述合成树脂管保持被挠曲的条件下，使一个抛光件与所述远端部相接触，进行抛光。

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