用於測試書寫工具的方法
2023-07-13 02:58:51
專利名稱：用於測試書寫工具的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在紙張上測試書寫工具、特別是原子筆的方法，在該方法中，相對於紙張平面導引書寫工具反覆移動，且向前移動紙張。本發明還涉及一種用於實現這種方法的裝置。
背景技術：
現有技術中已知的用於測試書寫工具、特別是原子筆的裝置具有以下的結構該裝置具有一夾持裝置，該夾持裝置安裝成能樞轉一夾持原子筆的夾具。該夾具安裝在夾持裝置中，且帶有一有限的軸向遊隙和一小量(通常為0.2毫米)的徑向遊隙。由一卡銷來防止相對扭轉。
在測試過程中，書寫工具保持成相對於紙張成一預定角度，並可有選擇地繞其縱向軸線旋轉。較佳地由一重物來形成書寫壓力。
書寫工具的夾持裝置(時常，這些中的若干個、較佳的是十個彼此一個接一個地布置)在測試設備中安裝成相對紙張平面作圓周運動(在例如100毫米的圓周中作10至90轉/分鐘的運動，它相應於1米/分鐘至9米/分鐘的書寫速度)。為了測試目的而在其上進行書寫的紙張通常從一捲軸上退繞下來，並以一可選擇的速度在夾持裝置下移動，這被稱作為向前移動。這產生一組合的圓周和直線運動，向前運動設定為較慢(較佳的是，各圓圈之間的間距為0.17〔較細圖案〕至4.0毫米〔較粗圖案〕)，以使所得圓形形狀的離散不明顯。在測試運動中，可以對該組合運動添加繞書寫工具自身的軸線轉動書寫工具的運動(較佳的是，每二十圈繞其自身軸線的轉動一次，且在圓之間有一相當寬的間距，以及，在細圖案的情況下，每一百圈繞其自身軸線轉動一次)。
工業上採用這種類型的參數的許多不同的組合，從而，通過觀察重疊的幹擾圖案、線條深淺度或顏色深淺度，就可使在所獲得的圖案中觀察如下諸情況成為一件相對較為容易的事情，即書寫的質量、特別是諸如橢圓度、有缺陷的墨水通道之類的各種不規則、離散以及缺陷，書寫球珠的一些圓周缺陷以及所用原子筆墨水的適合性等等。
在文獻PAS 400(9.1.2)1980和DIN 16554 1982中標準化和描述了這種測試方法的要點。本申請中援引這兩個標準的內容，以供參考。
Minitek Company以「PSU 10 Write Testing Device(PSU 10書寫測試裝置)」的名稱出售的設備可執行上述操作。主要的製造商自1962年起就使用了這種裝置，並且，這種裝置構成了諸標準的技術基礎。該設備和使用相同方法的設備在全世界每天要檢測約1億支生產量的原子筆！不過，人們已經發現，儘管這種方法很管用，但是它不是對書寫工具的所有實際應用都是有意義的。特別是，在測試過程中的規則運動並不與正常的書寫流程相符，因為書寫總是包括形成許多的尖點和折角、以及不同的加速度。此外，由於其本性，根據現有技術來進行的測試由於圓周和向前運動的迭合而會導致書寫的重疊。因為正常的原子筆墨水可能直至約20秒還會產生汙跡，所以這些書寫的重疊會發生「在未乾的墨水上又書寫上溼墨水」的情況。書寫的這些重疊使得對測試圖案的評估變得複雜，特別是在使用帶有一較小孔的顯像密度計時。
發明內容
本發明的一個目的是研製一種用於測試原子筆的測試裝置和測試方法，它避免了已知方法在處理尖點、角度、不同加速度以及書寫重疊方面時所遇到的缺陷。
在本發明的框架範圍內可實現這些目標，在本發明中，原子筆在靜止的紙張上在兩預定極限點之間來回移動，並且紙張在原子筆處於或靠近極限點時向前移動。
在本發明的另一方面中，原子筆的向前運動以及相對於向前移動的橫向移動交替地發生。
實際上，測試以這樣一種方式來進行，原子筆(或多支原子筆)在一載架上、在兩預定極限點之間作垂直於紙張的向前移動的來回移位。因此，在極限點的區域中具有最小的速度，或者在極限點處保持靜止一段預定的時間。紙張的向前移動發生在該時段中。這樣地協調移動，以產生一條由一系列直軌線組成的蜿蜒的線條。
在該測試中，書寫工具也可以繞其自身的縱向軸線連續地旋轉，並同時再保持轉動次數和來回移動次數之間的一預定關係，例如每50次來回移動轉動一周。
因為即使是在新的測試中，保持工具也保持相對於紙張的一預定且恆定的傾斜狀態(60-70°)，載架垂直於紙張向前方向的移動所繪出的線條代表上行程或下行程，而沿著紙張向前方向的移動則被視作一種橫向行程。由於可控制的目標加速度(這也由實現完全停止的現代技術來獲得)，就可將以可反覆方式進行的動態書寫方式作為該測試的基礎，並且可從橫穿圖案「行走」的線條的較窄或較寬區段來相對較為簡單地識別出書寫工具的缺陷和問題。
這就允許相對筆尖的不同部位精確地定位有異常的部分。
這樣，所獲得的圖案就能揭示出筆尖、球珠等中的幾何不規則部分的結構。
附圖簡述下面將基於附圖對本發明更進行更為詳細的描述，諸附圖中
圖1示出根據現有技術的一測試圖案；圖2示出根據本發明方法的一測試圖案；圖3示出保持在紙張上方的、處於靜止狀態的一原子筆筆尖；圖4示出放置在紙張上並移動的圖3所示筆尖；以及圖5示出在一夾持裝置中的原子筆。
具體實施例方式
對於圖1和2應予強調的是，測試圖案的複製件或印刷件示出的結構遠不及原件清晰。本說明書所附的兩圖僅是為了說明測試方法，而非表示測試的結果。
根據現有技術的(原始)測試圖案產生明顯的幹擾現象。之所以會產生這些幹擾現象是因為，這些由於相鄰的區域而發生的缺陷它們本身就屬於人眼(以及半自動或全自動光學識別設備)可十分精確地分辨、且本技術領域的人員可將其與書寫工具中的特定缺陷相關連起來的類型。
如圖1所示，圓周運動與向前移動的迭加就意味著諸單個圖案具有相對較長的圖形、但它佔據它們整個表面面積；沿著圖案邊緣形成大量的書寫重疊，這些書寫重疊發生「在未乾的墨水上又書寫上溼墨水」的情況，這種情況意味著會遮沒缺陷。
如圖1中也示出的，這裡幾乎僅表示、並因而僅測試了規則和圓周的書寫運動，而很少關注在實際書寫過程中佔主導地位的特性，即實際書寫所依靠的諸如折角或尖點之類的快速和突然的轉向、以及書寫速度的快速變化。
圖2示出了根據本發明方法的一測試圖案，該方法考慮到這些特性，並獲得諸如所圖示的測試圖案。測試圖案示出了一蜿蜒的線條，所謂的蜿蜒的線條在本發明的目的下指的是一條在另一條下方幾乎成直角地延伸的、多條基本呈直線的直線線段，以組成迴繞的帶角線條。
可用許多可能的方式來產生這樣的運動它可通過電動載架來產生，或者、且較佳的是，由於其反覆性，可由一凸輪導向的載架來產生。紙張的向前運動較佳的是由一步進電動機來實現，該步進電動機例如由載架的位置來致動或停止。
根據需要，在載架實際作來回運動的同時，原子筆筆尖連續地發生轉動(圖2，A和B)、或者不連續地(圖2，C和D)僅在載架預定次數的來回運動之後發生轉動。本技術領域的人員在獲知本發明之後，可毫無困難地選擇其它的轉動驅動裝置。各圖A、B、C和D相應於繞測試試樣軸線的一圈完整的轉動。這就解釋了為何在反覆這些測試時，呈現特定特徵的位置也反覆出現。
一合適地構造的凸輪可產生圖2中所示的線條的延續，即使凸輪自身不在任何部位止動，這些線條也會具有足夠的直線性。該圖案十分清楚地示出上行程、橫向行程以及下行程的延續，但還應添加以下的說明，請詳細參見圖3和4可將圖3和4與圖2一起所圖示的內容認為是沿著紙張向前移動的方向觀察圖3和4。這意味著，取決於它們是指向左側還是右側，可將由凸輪或載架所產生的、相對於向前移動的橫向移動認為是一上行程或者是一下行程。
圖3示出了準備書寫、但尚未放置在紙張上的一原子筆6的示意圖。在原子筆6的筆尖2的內部開口中的其球珠1在所有的側面上都是抬升的，並且被原子筆墨水包圍。為了能看得清楚，原子筆墨水自身沒有示出。垂直於軸線5的、穿過球珠1中心的平面被稱為赤道平面。該平面與安裝裝置的出口孔之間設有弧形的間隔，它被稱為用於書寫流體的間隙7。對於普通的原子筆，該間隙7大致為1.5至4微米(在直徑3至8微米時不同)。
朝向圖1的頂部以虛線示出了一墨水通道3，該墨水通道提供了一圓形8的中間集積器。通常在尖端中以規則的間距圍繞周緣設置五或六條墨水通道。圖3和4還示出了書寫角度α，在本情況中，該角度為原子筆6的軸線5與書寫表面之間的夾角，在所示的實施例中，書寫表面為一片或一張紙4。
圖4示出了一將書寫工具放置在紙張4上就發生的變化球珠1在它的座中被向上和向內推，以使可用於釋放和排出原子筆墨水的間隙7在厚度上變得不相等。當原子筆沿著箭頭U所示的方向移動、即進行上行程移動時，僅有該間隙的減縮的上部區域仍可用於釋放墨水，而該間隙的較寬的下部區域則可用於排出多餘的墨水。
在沿著箭頭D方向的移動、即下行程中，球珠1沿著旋轉箭頭D的方向運動，並且，相對較多的墨水穿過球珠1與筆尖2之間的間隙7的較寬下部區域傳輸向紙張4，而僅有間隙7的較窄上部區域可用於排出多餘的墨水。
還必須對此添加對以下事實的說明，在運動開始時的方向改變過程中，很經常的情況是，球珠表面的一些自上次運動結束之後仍缺少墨水的部分沿著新的方向與紙張接觸，其結果是線條可能較弱或中斷。還有這樣的方向改變，即其過程中球珠以及最前表面9的、墨水先前積聚的那些部分與紙張接觸，會導致特別是在一上行程開始處的顯眼的線條變寬和墨水斑點。
原子筆垂直於圖4圖示平面的移動、即被稱作橫向行程的移動，與上行程或下行程相比，所產生的間隙7沒有十分不同，因而沒有示出，但根據其長度，該間隙也會造成如上所述的、可能沉積在紙張上的墨水斑點。
紙張表面4與書寫工具6的軸線5之間的角度α也明顯地對書寫的質量有影響，該角度在所有的現有技術測試中保持在60°或70°。當然在測試過程中也可以設計其它的尺寸或甚至是變型，但這僅僅涉及到本發明的變化形式或及下面的從屬概念。
這種類型的變化形式還包括確定來回移動的次數、確定不同的速度或速度的變化、以及選擇紙張的向前速度和橫向移動速度之間的比值。由於要求結果具有可反覆性，還要確定對這些速度與書寫工具6的轉動之間的比值的調節程度，但這僅僅是本發明可採用的參數方面的問題，而不是對本發明的本質有任何的要求。
在本發明的方法中，當然也可以使用現有技術所知的、用於書寫工具達到支承件和夾持裝置。既然這些夾持裝置是該書寫工具測試領域的人員所熟悉的，因而這裡就無須更加詳細地描述這些裝置，而僅須注意到，實現本發明方法自然不局限於使用這種裝置，而所有那些、能如本發明所要求地那樣支承和導引要進行測試的書寫工具的裝置都適合於用來實施本方法。
在圖5中以局部剖開、斜視圖的形式示出一種這樣的支承件一夾持裝置11是一載架(未示出)的一部分，它在其內部支承一套筒12，該套筒安裝成可樞轉。該套筒支承一齒輪13，或者也可與齒輪13形成為一個零件，該套筒具有一縱向的狹槽，一屬於一夾具14的卡銷16穿過該狹槽凸伸入套筒12的內部。如在引言部分中已提及的那樣，夾具具有小量的徑向遊隙，並與在限制範圍內軸向移動。在夾具的上端擱置一可更換的重物15，該重物施加精確定義等級的書寫壓力。夾具14將一測試試樣15保持在位。測試試樣具有至少一個原子筆筆尖和一墨水貯槽。圖5僅示意地示出的測試線條，並示出了紙張4的向前方向V以及載架上行程和下行程的U-D移動。
最後，圖5還示出了一提升裝置17，藉助於該提升裝置，測試試樣15可從紙張上抬起。當然可以為多個測試試樣設置一個公用的提升裝置。
本發明的方法也可以用於鉛筆、彩色鉛筆、粉筆、墨水筆以及其它書寫工具。特別是對於鉛筆和石墨鉛筆芯，重要的是它們不存在書寫的重疊，所以可用顯像密度計來進行測量。
權利要求
1.一種用於較佳的是在紙張上測試書寫工具、特別是原子筆的方法，其中相對於紙張平面導引書寫工具反覆移動，且向前移動紙張，該方法的特徵在於，書寫工具在靜止的紙張上在兩預定極限點之間來回移動，並且紙張在書寫工具處於或靠近極限點時向前移動。
2.一種用於較佳的是在紙張上測試書寫工具、特別是原子筆的方法，其中相對於紙張平面導引書寫工具反覆移動，且向前移動紙張，該方法的特徵在於，書寫工具的移動相對向前移動成一角度，並基本與向前移動交替地發生。
3.一種用於較佳的是在紙張上測試書寫工具、特別是原子筆的方法，其中書寫工具相對於紙張平面的相對移動包括兩部分移動，即一反覆移動和一行進移動，該方法的特徵在於，反覆移動是在兩預定極限點之間的來回移動，以及，行進移動僅在書寫工具處於或靠近極限點時才發生。
4.如權利要求1至3中任一項所述的測試方法，其特徵在於，書寫工具相對紙張平面傾斜50°至80°、特別是從60°至70°的一角度。
5.如權利要求4所述的測試方法，其特徵在於，書寫工具定位在垂直於紙張平面延伸的、且在平行於書寫工具的移動方向的±45°的限制範圍內延伸的一平面內，以使這些移動作為上行程或下行程。
6.如前述權利要求中一項所述的方法，其特徵在於，書寫工具的移動方向和紙張的向前方向相互在頂部基本垂直。
7.一種用於施行如前述權利要求中一項所述的方法的裝置，其特徵在於，若干書寫工具安裝在由一凸輪驅動的一公共載架中。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，由一步進電動機來實現紙張的移動。
全文摘要
本發明涉及一種用於在紙張上測試書寫工具、特別是原子筆的方法，該方法在於相對於紙張平面導引書寫工具反覆移動，且使紙張向前移位。這樣地協調移動，以產生一條由多條直軌線組成的蜿蜒的線條。本發明還涉及一種用於實現所述方法的裝置。
文檔編號G01M99/00GK1606510SQ02825621
公開日2005年4月13日 申請日期2002年12月23日 優先權日2001年12月21日
發明者F·薩齊特 申請人:比克公司