CN212472889U - 一种针管弹簧笔头及其笔芯和中性笔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种针管弹簧笔头及其笔芯和中性笔，包括球座体(1)、球珠(2)和弹簧(3)，所述球座体(1)外部为全针管型，所述球座体(1)内部包括一条从后往前逐级缩小的中孔作为墨水通路，所述球座体(1)前端设有供所述球珠(2)活动的球座孔(19)，所述中孔前端通过一小孔(18)连通所述球座孔(19)，所述小孔(18)由中心向外部呈放射状延伸形成多个墨槽(110)，所述球座孔(19)与所述球珠(2)之间存在较大足够的活动间隙以允许墨水沿所述活动间隙充分流出；所述弹簧(3)压缩固定于所述球座体(1)内部，所述弹簧(3)前端延伸出细长圆柱体顶杆(34)。

Description

一种针管弹簧笔头及其笔芯和中性笔

技术领域

本实用新型涉及书写工具部件的技术领域，特别涉及针管型弹簧笔头。

背景技术

热可擦中性书写工具为近些年市场热点，具备中性笔便于携带、书写流利、手感良好等传统优势，常温环境下保存性良好，且因其良好的可擦体验得到市场强烈追捧，因此其领用领域也逐步扩大。

热可擦墨水是采用着色剂包覆原位聚合反应及微乳液制备工艺技术制造的中粘度凝胶状墨水，利用有机热致变可逆变色材料作为其着色剂，达到高温下消色、低温下复色的目的。此类墨水由于其工艺原理，墨水颗粒往往达到微米级，对笔头的供出墨能力要求较高。

CN102848793B提供了一种针管型弹簧笔头，由外径1.0mm线材切削加工而成，笔头内镶嵌弹簧以保证球珠密封，从而使揿动式针管型笔头成为可能。但针管型笔头外径小，在针管笔头内加入弹簧、制成针管弹簧笔头后，会导致体系供墨不畅，产生墨水颗粒架桥、出墨不畅、颜色偏淡，甚至完全写不出的情况，因此针管笔头暂无热可擦按动式产品。

因此，为了保证供墨质量、优化针管弹簧笔头在揿动笔芯上的应用，需要开发一种全新的针管弹簧笔头。

实用新型内容

为了解决现有针管笔头供墨通道小，加入弹簧后无法正常出墨、无法应用于揿动式笔芯的不足，本实用新型旨在提供了一种出墨顺畅、可应用于揿动式笔芯的针管弹簧笔头。

为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案：

一种针管弹簧笔头，包括球座体、球珠和弹簧，所述球座体外部为全针管型，所述球座体内部包括一条从后往前逐级缩小的中孔作为墨水通路，所述球座体前端设有供所述球珠活动的球座孔，所述中孔前端通过一小孔连通所述球座孔，所述小孔由中心向外呈放射状延伸形成多个墨槽，所述球座孔与所述球珠之间存在足够的活动间隙以允许墨水沿所述活动间隙充分流出；所述弹簧压缩固定于所述球座体内部，所述弹簧前端延伸出细长圆柱体顶杆，所述弹簧前端靠近所述顶杆部分的数圈弹簧紧密并拢形成前并圈段，所述顶杆通过所述小孔顶在所述球珠中心。

进一步地，所述墨槽宽度大于所述顶杆的直径。

进一步地，所述球座体外圆直径0.9-1.1mm，所述球座体的外形分为后端直段、前端直段和前端斜坡段，所述后端直段外部形状为圆柱体，所述前端直段的外部形状为比所述后端直段更细的圆柱体，所述前端斜坡段的外部形状为圆台体。

进一步地，所述中孔分为末端中孔、第二中孔和第一中孔，其中所述末端中孔内径最大，所述末端中孔内径略大于所述弹簧的最大外径，所述第二中孔内径小于所述末端中孔并大于所述第一中孔，所述第一中孔内径最小但略大于所述弹簧除所述顶杆部分的最小外径，所述末端中孔内部设有卡点，所述卡点用于压缩固定所述弹簧，所述小孔内径略大于所述顶杆直径，以保证所述顶杆可以通过所述小孔的同时，阻止所述弹簧整体进入。

进一步地，所述弹簧包括大外径段、小外径段、所述前并圈段和所述顶杆，所述大外径段为紧密并拢的数圈直径不同的弹簧丝，所述大外径的最大直径略大于所述卡点所形成的内径，确保所述弹簧通过卡点压缩固定于所述球座体内部；所述小外径段为多段外径一致的等距弹簧线圈，其外径小于所述第二中孔内径。

进一步地，所述球座孔与所述球珠之间形成0.015-0.025mm的径向间隙。

进一步地，所述球珠的粗糙度至少为Ra0.025等级。

一种针弹簧管笔芯，所述针弹簧管笔芯包括笔芯管体和任一项所述的针管弹簧笔头，所述笔芯管体具有能够与所述中孔末端连通的中心空腔，所述中心空腔用于容纳墨水，所述针管弹簧笔头设置于所述笔芯管体的前端。

进一步地，所述墨水为中性热可擦墨水。

一种中性笔，所述中性笔包括所述的针管弹簧笔芯。

本实用新型相对于现有技术的有益效果在于，提供了一种全新结构和功能的针管弹簧笔头，其相对于传统的针管弹簧笔头进行了改进，供墨能力更强，弹簧稳定性更好，从而在加入弹簧后仍能保证较大的供出墨能力；可适配于粒度更大的中性热可擦墨水；保证了非书写状况下笔头碗口密封；由于弹簧具有前并圈段，进一步使弹簧对球珠不容易顶偏，从而避免了电化学腐蚀；球珠的高粗糙度使得球珠表面容纳大颗粒墨水的孔隙增多，便于更好带墨，间歇书写性能、抗滴墨性能大幅提升，可以应用于揿动式针管型中性热可擦圆珠笔，大大拓展了应用领域。

本实用新型具备笔尖超细、出墨均匀、间歇性能优良、抗滴积墨性能良好、保存稳定性良好等优点，可适配于中性热可擦墨水，也可应用于粉彩、闪光等粒径较大的中性墨水。

附图说明

本实用新型的以上技术内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的技术方案的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。

图1是本实用新型一实施例针管型弹簧笔头的外形示意图；

图2是本实用新型一实施例针管型弹簧笔头的剖视图；

图3是本实用新型一实施例针管型弹簧笔头球座孔部位的剖视图；

图4是本实用新型一实施例针管型弹簧笔头墨槽部位的剖视图；

图5是本实用新型一实施例针管型弹簧笔头弹簧的结构示意图；

其中，附图标记说明如下：

1 球座体

11 后端直段

12 前端直段

13 前端斜坡段

14 卡点

15 末端中孔

16 第二中孔

17 第一中孔

18 小孔

19 球座孔

110 墨槽

2 球珠

3 弹簧

31 大外径

32 小外径

33 前并圈段

34 顶杆

具体实施方式

以下在具体实施方式中叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使本领域技术人员了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。

本实用新型提供一种针管弹簧笔头，包括球座体1、球珠2和弹簧3。现以球珠直径0.4mm笔头为例说明本实用新型的详细实施方式。

笔头外形如图1所示。球座体1采用维氏硬度240-260HV的易切削不锈钢线材切削加工而成。球座体总长6.35-6.40mm，笔头总长(含球珠2)为6.50-6.60mm，后端直段11直径为0.98-1.00mm；后端直段11内部设有卡点14，用于固定弹簧3，卡点距笔头末端距离0.7-0.9mm；前端直段12总长度0.40-0.50mm，直径0.88-0.92mm；前端斜坡13锥角36-40°，斜坡总长0.35-0.45mm。

笔头内部结构如图2所示，球座体1内部通过钻孔形成从后往前逐级减小的中孔作为墨水通路。笔头后端的末端中孔15为最大中孔，其内径为0.73-0.77mm，总长为 1.35-1.45mm；往前减小为第二中孔16，其内径为0.68-0.72mm，总长为3.20-3.40mm；其后往前减小为第一中孔17，其内径为0.58-0.62mm，总长为1.20-1.30mm；最后中孔前端通过锥形钻孔形成小孔18，其直径为0.22-0.28mm，大于顶杆34直径小于弹簧小外径段32外径，在保证顶杆34可以进入的同时，阻止弹簧整体进入。

如图3所示，球座体前1端具有供球珠2自由活动的球座孔19；球座孔直径略大于球珠2直径，保证有微小的径向间隙以供墨水通过，在球珠直径为0.400mm时，其球座孔直径为0.430-0.450mm，形成的微小径向间隙为0.015-0.025mm，可确保颗粒较大的可擦墨水通过。

如图4所示，小孔18外部呈放射状延伸形成多个墨槽110，墨槽连通球座孔19 与第一中孔17；墨槽数量优选为3个，墨槽宽度为0.14-0.18mm，显著大于弹簧丝直径，确保顶杆34不会卡在墨槽内。

如图5所示，弹簧3采用不锈钢丝加工而成，弹簧丝直径为0.102mm。其结构分为大外径段31、小外径段32、前并圈段33、顶杆34四段。其中弹簧大外径段为紧密并拢的4-6圈直径不同的弹簧丝，最大直径为0.67-0.73mm，略大于卡点15直径，确保弹簧整体可以通过卡点压缩固定于球座体内部；小外径段32为有效圈段，弹簧的压缩功能仅在此段起作用，其结构为多段外径一致的等距弹簧线圈，其外径为 0.57-0.62mm，相邻两端弹簧线圈之间的节距为0.18-0.23mm，小外径范围内有效圈总数为20-25圈；小外径前端为2-3圈紧密并拢的弹簧丝形成前并圈段33，此前并圈段的存在为了确保顶杆34水平，不易顶偏；弹簧3前端为细长的圆柱体顶杆34，顶杆 34通过第一中孔17及小孔18顶在所述球珠2上，保证所述球珠2在非书写情况时处于顶珠状态，顶杆长度为0.70-0.80mm；弹簧自由总长为5.65-6.00mm。

球珠2材料可以是碳化钨硬质合金或氧化锆陶瓷，粗糙度至少为Ra0.025等级。

实验一

所述针管弹簧笔头与热可擦中性墨水A黑匹配试验，得到以下结果：

1、热可擦中性墨水A黑，黏度3098/630mPa·s(6r/60r)，表面张力32.3mN/m， pH值8.38，墨水粒度D50为1640nm；试验条件：德国HUTT书写仪，书写角度70°，书写速度4.5m/min，书写压力1N，线迹间距2mm，书写界面为ISO14145规定的70g 书写纸；

2、书写性能的测试结果为：灌墨量0.89g的笔芯，初写性能良好，平均出墨量为180-190mg/m，划线长度达到458-483m，笔头的球座孔的底部磨损总量为 0.008-0.015mm，书写线迹正常，笔头及线迹均不存在积墨，书写性能符合热可擦中性笔芯行标要求；

3、针对针管弹簧笔头匹配的笔芯的有利点进行了专项的滴积墨性能实验，并与现有的针管型热可擦普通中性笔头进行对比。匹配完成后所有笔芯脱帽，笔头朝下静置悬挂，针管弹簧笔头于24h内未发现任何滴积墨，而同种试验条件下的针管型热可擦普通中性笔头则存在10％的严重积墨。针管弹簧笔头与热可擦中性墨水A黑匹配笔芯的防滴积墨性能良好，优于对比的针管型热可擦普通中性笔头；

4、针对针管弹簧笔头匹配的笔芯的有利点进行了间歇书写性能极限试验，并与现有的针管型热可擦普通中性笔头进行对比，所有笔芯完成初写后于23℃50％RH的恒温恒湿实验室内脱帽平放，间隔1、3、7、15、30、60、90天后再次进行初写。实验结果为，针管弹簧笔头于脱帽90天后再次初写，开笔即正常，极限间歇书写结果为>90 天；而对比的针管型热可擦普通中性笔头30天后100mm内出现断线、单边，极限间歇书写结果为15-30天。针管型热可擦普通中性笔头与热可擦中性墨水A黑匹配笔芯的间歇书写性能良好，优于对比的针管型热可擦普通中性笔头；

5、针对针管弹簧笔头匹配的笔芯的有利点进行了高温保存性极限试验。所有笔头装配完成笔芯后立即点蜡，放入50℃烘箱内保存10天。保存性完成后，所有笔芯开笔即正常，墨水与笔头、弹簧未发生反应。针管型热可擦普通中性笔头与热可擦中性墨水A黑匹配笔芯的高温保存性合格，匹配稳定性良好。

6、其他应用性能试验中，可擦性能、附着性、干燥性、耐低温、书写润滑度等均符合行业或企业标准。因此，本实用新型提供的针管弹簧笔头与热可擦中性墨水A黑匹配，书写性能及一般应用性能合格，高温保存性良好，抗滴积墨性能和间歇书写性能优于针管型热可擦普通中性笔头，可应用于揿动式笔芯。

实验二

所述针管弹簧笔头与热可擦中性墨水B晶蓝匹配试验，得到以下结果：

1、热可擦中性墨水B晶蓝，黏度3166/624mPa·s(6r/60r)，表面张力33.2mN/m， pH值8.45，墨水粒度D50为1460nm；试验条件：德国HUTT书写仪，书写角度70°，书写速度4.5m/min，书写压力1N，线迹间距2mm，书写界面为ISO14145规定的70g 书写纸；

2、书写性能的测试结果为：灌墨量0.89g的笔芯，初写性能良好，平均出墨量为178-188mg/m，划线长度达到460-485m，笔头的球座孔的底部磨损总量为 0.010-0.016mm，书写线迹正常，笔头及线迹均不存在积墨，书写性能符合热可擦中性笔芯行标要求；

3、针对针管弹簧笔头匹配的笔芯的有利点进行了专项的滴积墨性能实验，并与现有的针管型热可擦普通中性笔头进行对比。匹配完成后所有笔芯脱帽，笔头朝下静置悬挂，针管弹簧笔头于24h内未发现任何滴积墨，而同种试验条件下的针管型热可擦普通中性笔头则存在6％的严重积墨。针管弹簧笔头与热可擦中性墨水B晶蓝匹配笔芯的防滴积墨性能良好，优于对比的针管型热可擦普通中性笔头；

4、针对针管弹簧笔头匹配的笔芯的有利点进行了间歇书写性能极限试验，并与现有的针管型热可擦普通中性笔头进行对比，所有笔芯完成初写后于23℃50％RH的恒温恒湿实验室内脱帽平放，间隔1、3、7、15、30、60、90天后再次进行初写。实验结果为，针管弹簧笔头于脱帽90天后再次初写，开笔即正常，极限间歇书写结果为>90 天；而对比的针管型热可擦普通中性笔头30天后100mm内出现断线、单边，极限间歇书写结果为15-30天。针管型热可擦普通中性笔头与热可擦中性墨水B晶蓝匹配笔芯的间歇书写性能良好，优于对比的针管型热可擦普通中性笔头；

5、针对针管弹簧笔头匹配的笔芯的有利点进行了高温保存性极限试验。所有笔头装配完成笔芯后立即点蜡，放入50℃烘箱内保存10天。保存性完成后，所有笔芯开笔即正常，墨水与笔头、弹簧未发生反应。针管型热可擦普通中性笔头与热可擦中性墨水B晶蓝匹配笔芯的高温保存性合格，匹配稳定性良好。

6、其他应用性能试验中，可擦性能、附着性、干燥性、耐低温、书写润滑度等均符合行业或企业标准。因此，本实用新型提供的针管弹簧笔头与热可擦中性墨水B晶蓝匹配，书写性能及一般应用性能合格，高温保存性良好，抗滴积墨性能和间歇书写性能优于针管型热可擦普通中性笔头，可应用于揿动式笔芯。

实验三

所述针管弹簧笔头与热可擦中性墨水C红匹配试验，得到以下结果：

1、热可擦中性墨水C红，黏度3016/626mPa·s(6r/60r)，表面张力34.5mN/m， pH值8.02，墨水粒度D50为1900nm；试验条件：德国HUTT书写仪，书写角度70°，书写速度4.5m/min，书写压力1N，线迹间距2mm，书写界面为ISO14145规定的70g 书写纸；

2、书写性能的测试结果为：灌墨量0.89g的笔芯，初写性能良好，平均出墨量为185-196mg/m，划线长度达到444-470m，笔头的球座孔的底部磨损总量为0.012-0.018mm，书写线迹正常，笔头及线迹均不存在积墨，书写性能符合热可擦中性笔芯行标要求；

3、针对针管弹簧笔头匹配的笔芯的有利点进行了专项的滴积墨性能实验，并与现有的针管型热可擦普通中性笔头进行对比。匹配完成后所有笔芯脱帽，笔头朝下静置悬挂，针管弹簧笔头于24h内未发现任何滴积墨，而同种试验条件下的针管型热可擦普通中性笔头则存在4％的严重积墨。针管弹簧笔头与热可擦中性墨水C红匹配笔芯的防滴积墨性能良好，优于对比的针管型热可擦普通中性笔头；

4、针对针管弹簧笔头匹配的笔芯的有利点进行了间歇书写性能极限试验，并与现有的针管型热可擦普通中性笔头进行对比，所有笔芯完成初写后于23℃50％RH的恒温恒湿实验室内脱帽平放，间隔1、3、7、15、30、60、90天后再次进行初写。实验结果为，针管弹簧笔头于脱帽60天后再次初写，开笔即正常，极限间歇书写结果为>60 天；而对比的针管型热可擦普通中性笔头15天后100mm内出现断线、单边，极限间歇书写结果为7-15天。针管型热可擦普通中性笔头与热可擦中性墨水C红匹配笔芯的间歇书写性能良好，优于对比的针管型热可擦普通中性笔头；

5、针对针管弹簧笔头匹配的笔芯的有利点进行了高温保存性极限试验。所有笔头装配完成笔芯后立即点蜡，放入50℃烘箱内保存10天。保存性完成后，所有笔芯开笔即正常，墨水与笔头、弹簧未发生反应。针管型热可擦普通中性笔头与热可擦中性墨水C红匹配笔芯的高温保存性合格，匹配稳定性良好。

6、其他应用性能试验中，可擦性能、附着性、干燥性、耐低温、书写润滑度等均符合行业或企业标准。因此，本实用新型提供的针管弹簧笔头与热可擦中性墨水C红匹配，书写性能及一般应用性能合格，高温保存性良好，抗滴积墨性能和间歇书写性能优于针管型热可擦普通中性笔头，可应用于揿动式笔芯。

这里基于的术语和表述方式只是用于描述，本实用新型并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。

同样，需要指出的是，虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种针管弹簧笔头，其特征在于，包括球座体(1)、球珠(2)和弹簧(3)，

所述球座体(1)外部为全针管型，所述球座体(1)内部包括一条从后往前逐级缩小的中孔作为墨水通路，所述球座体(1)前端设有供所述球珠(2)活动的球座孔(19)，所述中孔前端通过一小孔(18)连通所述球座孔(19)，所述小孔(18)由中心向外呈放射状延伸形成多个墨槽(110)，所述球座孔(19)与所述球珠(2)之间存在足够的活动间隙以允许墨水沿所述活动间隙充分流出；

所述弹簧(3)压缩固定于所述球座体(1)内部，所述弹簧(3)前端延伸出细长圆柱体顶杆(34)，所述弹簧(3)前端靠近所述顶杆(34)部分的数圈弹簧紧密并拢形成前并圈段(33)，所述顶杆(34)通过所述小孔(18)顶在所述球珠(2)中心。

2.根据权利要求1所述的针管弹簧笔头，其特征在于，所述墨槽(110)宽度大于所述顶杆(34)的直径。

3.根据权利要求1所述的针管弹簧笔头，其特征在于，所述球座体(1)外圆直径0.9-1.1mm，所述球座体(1)的外形分为后端直段(11)、前端直段(12)和前端斜坡段(13)，所述后端直段(11)外部形状为圆柱体，所述前端直段(12)的外部形状为比所述后端直段(11)更细的圆柱体，所述前端斜坡段(13)的外部形状为圆台体。

4.根据权利要求1所述的针管弹簧笔头，其特征在于，所述中孔分为末端中孔(15)、第二中孔(16)和第一中孔(17)，其中所述末端中孔(15)内径最大，所述末端中孔(15)内径略大于所述弹簧(3)的最大外径，所述第二中孔(16)内径小于所述末端中孔(15)并大于所述第一中孔(17)，所述第一中孔(17)内径最小但略大于所述弹簧除所述顶杆(34)部分的最小外径，

所述末端中孔(15)内部设有卡点(14)，所述卡点(14)用于压缩固定所述弹簧(3)，

所述小孔(18)内径略大于所述顶杆(34)直径，以保证所述顶杆(34)可以通过所述小孔(18)的同时，阻止所述弹簧(3)整体进入。

5.根据权利要求4所述的针管弹簧笔头，其特征在于，所述弹簧(3)包括大外径段(31)、小外径段(32)、所述前并圈段(33)和所述顶杆(34)，所述大外径段(31)为紧密并拢的数圈直径不同的弹簧丝，所述大外径段(31)的最大直径略大于所述卡点(14)所形成的内径，确保所述弹簧(3)通过卡点压缩固定于所述球座体(1)内部；所述小外径段(32)为多段外径一致的等距弹簧线圈，其外径小于所述第二中孔(16)内径。

6.根据权利要求1所述的针管弹簧笔头，其特征在于，所述球座孔(19)与所述球珠(2)之间形成0.015-0.025mm的径向间隙。

7.根据权利要求1所述的针管弹簧笔头，其特征在于，所述球珠(2)的粗糙度至少为Ra0.025等级。

8.一种针管弹簧笔芯，其特征在于，所述针管弹簧笔芯包括笔芯管体和权利要求1至7中任一项所述的针管弹簧笔头，所述笔芯管体具有能够与所述中孔末端连通的中心空腔，所述中心空腔用于容纳墨水，所述针管弹簧笔头设置于所述笔芯管体的前端。

9.根据权利要求8所述的一种针管弹簧笔芯，其特征在于，所述墨水为中性热可擦墨水。

10.一种中性笔，其特征在于，所述中性笔包括权利要求9所述的针管弹簧笔芯。

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