陶瓷球珠原子筆頭的製作方法

2023-05-13 16:51:41

專利名稱：陶瓷球珠原子筆頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及原子筆頭，尤其是一種陶瓷球珠原子筆頭。
背景技術：
原子筆自問世以來，給書寫工具的發展帶來了巨大變化。從最早的油墨原子筆，到後來的水性墨水原子筆和中性墨水原子筆，隨著市場的需求變化，原子筆作為新一代的書寫工具有了飛躍的發展，消費者對產品的功能和適用度提出了更高的要求。高性能的陶瓷材料具有高強度、高硬度和高韌性等優點，尤其是不存在化學腐蝕和電化學腐蝕等問題，是製造原子筆頭球珠的絕佳材料。如圖22所示，現有技術陶瓷球珠筆頭包括球座體9和陶瓷球珠8，球座體9由前至後在內部形成有:球座孔91、支承部90和中孔94。球座孔91形成於球座體9前端內，以活動地容置球珠8。作為墨水通路的中孔94設在球座體9後端內部。球座孔91與球珠8之間具有活動間隙，這些間隙中也可容裝墨水。在中孔94與球座孔91之間為支承部90，支承部90中心設有一小孔92，以小孔92連通中孔94與球座孔91，小孔92外側呈放射狀延伸形成多個墨槽93，各墨槽93形成於支承部90內。支承部90的前端面是一個支承面C，支承面C位於球座孔91的底部，以便書寫時活動地承託球珠8在球座孔91中。這裡的支承面C為反錐面形狀，錐度在120°左右。如圖22所示，在球座孔91裝入球珠8後，通過壓珠工藝，使支承面C與球珠8接觸的部分會發生變形，產生變形區G，以便適配球珠8。但是，這種現有筆頭球座孔91中與球珠8接觸的沾墨面較小，且陶瓷球珠8表面光潔度高，陶瓷球珠表面粗糙度可以達到0.012 μ m,陶瓷球珠帶墨性能低，時常會出現斷墨或供墨不足的情形，使書寫效果還存在不足。

實用新型內容為了解決現有陶瓷球珠原子筆筆頭書寫效果不穩定等技術問題；本實用新型綜合各方面技術優勢，提供了設計合理，結構新穎，適配性強的陶瓷球珠原子筆頭。為達上述目的，本實用新型提供一種陶瓷球珠原子筆頭，包括球座體和陶瓷球珠；所述球座體的前端內形成有活動容置所述球珠的球座孔；所述球座體內部設有作為墨水通路的中孔，在所述球座孔和所述中孔之間具有支承部，所述支承部中心具有小孔，所述中孔通過所述小孔連通所述球座孔，所述小孔外側呈放射狀在支承部延伸形成多個墨槽；所述球座孔底部在支承部上具有反錐面式的支承面，所述支承面上凹設有一圈連通各墨槽的環槽。本實用新型相對於現有技術的有益效果在於，這裡選用的高精度陶瓷球珠，硬度高(HV > 1600)，抗磨損性能優良，耐腐蝕，書寫穩定，書寫長度達到傳統材料球珠的2-5倍。並且，本實用新型在支承面上增設環槽與各墨槽連通，可以書寫時穩定儲存墨水，以增加墨水與表面更光滑的陶瓷球珠接觸面積，增加陶瓷球珠的帶墨量。根據上述構思，所述支承部與所述球座體最前端的收口活動地固定所述球珠。根據上述構思，所述支承面為反錐面形狀，其錐度為115°至130° ;所述環槽的底面也為反錐面形狀，其錐度為130°至160°。這樣環槽的底面會與支承面相交，環槽內油墨能均勻供給。根據上述構思，所述環槽外側對齊各墨槽底部，所述環槽寬度最多為所述墨槽寬度的3/4。以提供一個比較大的能與球珠接觸的容墨空間。根據上述構思，所述中孔內固定有一個彈性件，所述彈性件穿過所述小孔頂住所述球珠。使得原有的縫隙全部閉合，筆頭內的墨水就不會揮發、乾涸，外部的空氣也無法進入筆頭內部。根據上述構思，所述球座體在中孔後部的內壁上凸設幾個凸點，所述凸點能夠卡住所述彈性件。能夠將彈性件卡住，使彈性件不會後退或者脫落。根據上述構思，所述彈性件的前端為直段，以所述直段穿過所述小孔頂住所述球珠。根據上述構思，所述 陶瓷球珠為氧化鋁球珠或氧化鋯球珠。根據上述構思，所述球座體材質為工程塑料或易切削不鏽鋼。根據上述構思，所述球座體形狀為子彈頭型、葫蘆頭型、半針管型、全針管型或普通型。本實用新型相對於現有技術的有益效果在於，這裡選用的高精度陶瓷球珠材料為氧化鋁或氧化鋯，硬度高(HV ^ 1600)，抗磨損性能優良，耐腐蝕，書寫穩定，書寫長度達到傳統材料球珠的2-5倍。可以根據使用需求配合不同的球座體與墨水使用，均可以達到優良的使用效果。其中球珠為高精度陶瓷球珠，高精度陶瓷球珠化學性能穩定，對酸、鹼溶體等具有很好的穩定性。陶瓷球珠沒有磁性、不導電、不生鏽，避免了電化學腐蝕現象。陶瓷球珠能夠與不鏽鋼、鎳白銅、鉛黃銅和工程塑料等不同材質的球座體相配合，與油性、水性、中性等不同的墨水浸潤性良好；其中筆頭球座體的材料可以使用不鏽鋼、鎳白銅、鉛黃銅和工程塑料等；本實用新型具備書寫手感順滑，耐腐蝕，耐磨性，不打滑，不冒水，出墨均勻，劃線長度長，製作成本低，適配性強等優點。

圖1A-圖1E是現有幾種筆頭外形不意圖；圖2是實施例一的新型原子筆筆頭示意圖；圖3是實施例一的新型原子筆筆頭內部結構示意圖；圖4是圖3的a處放大內部結構示意圖；圖5是實施例一的新型原子筆筆頭支承部的墨槽示意圖；圖6是實施例一的新型原子筆筆頭與中性墨水A黑匹配的出墨量曲線圖；圖7是實施例一的新型原子筆筆頭與中性墨水A藍匹配的出墨量曲線圖；圖8是實施例二的新型原子筆筆頭示意圖；圖9是實施例二的新型原子筆筆頭內部結構示意圖；[0030]圖10是圖9的b處放大內部結構示意圖；圖11是實施例二的新型原子筆筆頭支承部的墨槽示意圖；圖12是實施例二的新型原子筆筆頭與中性墨水A黑匹配的出墨量曲線圖；圖13是實施例二的新型原子筆筆頭與中性墨水A藍匹配的出墨量曲線圖；圖14是實施例三的新型原子筆筆頭示意圖；圖15是實施例三的新型原子筆筆頭內部結構示意圖；圖16是圖15的c處放大內部結構示意圖；圖17是實施例三的新型原子筆筆頭支承部的墨槽示意圖；圖18是實施例二的彈黃不意圖；圖19是實施例二的書寫不意圖；圖20是實施例三的新型原子筆筆頭與中性墨水B黑匹配的出墨量曲線圖；圖21是實施例三的新型原子筆筆頭與中性墨水B藍匹配的出墨量曲線圖；圖22為現有技術陶瓷球珠原子筆筆頭最前端剖面結構示意圖。
具體實施方式
體現本實用新型特徵與優點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本實用新型能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本實用新型的範圍，且其中的說明及圖示在本質上是當作說明之用，而非用以限制本實用新型。本實用新型提供一種陶瓷球珠原子筆頭，包括球座體和球珠。其中筆頭外形如圖1A至圖1E所示，可以選擇為圖1A所示的子彈頭型、圖1B所示的葫蘆頭型、圖1C所示的半針管型、圖1D所示的全針管型或圖1E所示的普通型等現有筆頭的一般外形(外形不是改進重點，故不再贅述)。實施例一如圖1至圖4所示，實施例一的筆頭外形為葫蘆頭型，球座體I由前至後在內部形成有:球座孔11、支承部10和中孔14。球座孔11形成於球座體I前端內，以活動地容置球珠
2。作為墨水通路的中孔14設在球座體I後端內部。其中球座孔11的內徑在0.505-0.540mm範圍內，優選地採用直徑為0.53mm，球座孔11與球珠2之間具有活動間隙，這些間隙中可容裝墨水。這裡球座體I材質優選為易切削不鏽鋼，例如材料為SF20T的易切削不鏽鋼。陶瓷球珠2優選為氧化鋯(Y-TZP)球珠，直徑選為0.5mm。請見圖3、圖4所示，在中孔14與球座孔11之間為支承部10，支承部10中心設有一小孔12，以小孔12連通中孔14與球座孔11，其中小孔12的直徑在0.2-0.3mm範圍內，優選地採用直徑為0.25mm ;小孔12的長度在0.2-0.35mm範圍內，優選地採用0.25mm。小孔12外側呈放射狀延伸形成多個墨槽13，各墨槽13形成於支承部10內；如圖4、圖5所示，墨槽13的數量優選為5個，墨槽13延伸寬度H可以在0.08-0.12mm範圍內，優選地採用0.11_，墨槽13形狀和比例可選為現有設計，不再詳述。支承部10的前端面是一個反錐面式的支承面C，支承面C位於球座孔11的底部，以便與球座體I最前端的收口部(因是現有結構，故不再標示)共同將球珠2活動地限定在球座孔11中。在支承面C上凹設有一圈連通各墨槽13的環槽114。如圖4所示，支承面C錐度Z A可以為115°至130°，優選地採用120°。環槽114外側可對齊各墨槽13底部，且環槽114的寬度最多可為墨槽寬度的3/4，以提供一個比較大的能與球珠2接觸的容墨空間。環槽114的底面也最好為反錐面形狀，其錐度Z B為130°至160°，優選地採用140°，這樣環槽114的底面會與支承面C相交，環槽114內油墨能更好地均勻供給。如圖4所示，在球座孔11裝入球珠2後，支承面C與球珠2接觸的部分會發生變形，以便適配球珠2。而支承面C上的環槽114與各墨槽13連通，可以書寫時穩定儲存墨水，以增加墨水與表面更光滑的陶瓷球珠2接觸面積，增加陶瓷球珠2的帶墨量。實施例一的新型原子筆筆頭分別與中性墨水A黑和中性墨水A藍匹配試驗，得到以下結果:1.中性墨水A黑，黏度3500/720mPa.s，表面張力27mN/m ;試驗條件:德國HUTT書寫儀，書寫角度65° ±5°，書寫速度4.5m/min，書寫壓力0.98N。如圖6所示，劃線長度達到1500m，出墨量平均120mg/100m ;筆頭的支承面C的磨損量為0.008mm。2.中性墨水A藍，黏度2500/830mPa.s,表面張力30mN/m ;試驗條件:德國HUTT書寫儀，書寫速度4.5m/min，書寫角度65° ±5°，書寫壓力0.98N。如圖7所示，劃線長度達到1600m，出墨量平均110mg/m ;筆頭的支承面C的磨損量為 0.005mm。實施例二如圖8所示，實施例二的新型原子筆筆頭外形選用子彈頭型，同樣包括球座體3，與實施例一的不同點在於，球座體3米用注塑模具一次加工成型,球座體3的材料為工程塑料聚甲醛(POM)或聚亞苯基硫(PPS)，優選地選用高耐磨聚甲醛(例如日本寶理KT-20);陶瓷球珠4的材料為氧化鋁(AL2O3),直徑為0.8mm。如圖9所不，球座體3的前端同樣設有球座孔31,球座體3的內部與實施例一相同，都形成有小孔32、墨槽33和中孔34。與實施例一的不同點在於，其中球座孔31的內徑在0.805-0.830mm範圍內，優選地採用直徑為0.820mm ;球座孔31與球珠4之間具有活動間隙，這些間隙中可容裝墨水。其中小孔32的直徑在0.40-0.50mm範圍內，優選地採用直徑為0.43mm ;小孔32的長度在0.20-0.5mm範圍內，優選地採用0.30mm。如圖10所示，球座孔31底面的支承面C的內錐角ZC在115° -130°範圍內，優選地採用125°。而支承面C上形成的環槽314外側可對齊各墨槽33底部，且環槽314的寬度最多可為墨槽33寬度的3/4，以提供一個比較大的能與球珠4接觸的容墨空間。環槽414的底面也最好為反錐面形狀，其內錐角Z D在130° -160°範圍內，優選地採用150°。如圖11所示，墨槽33的數量為5個，以中心點向外呈放射狀均勻分布，墨槽33延伸寬度H可以在0.18-0.21mm範圍內，優選地採用0.2mm ;墨槽33形狀和比例可選為現有設計不再詳述。實施例二的新型原子筆筆頭分別與中性墨水A黑和中性墨水A藍匹配試驗，得到以下結果:1.中性墨水A黑，黏度3500/720mPa.s，表面張力27mN/m ;試驗條件:德國HUTT書寫儀，書寫角度65° ±5°，書寫速度4.5m/min，書寫壓力0.98N。如圖12所示，劃線長度達到600m，出墨量平均155mg/m ;筆頭的球座孔31的底部磨損量為0.005mm。[0063]2.中性墨水A藍，黏度2500/830mPa.s,表面張力30mN/m ;試驗條件:德國HUTT書寫儀，書寫速度4.5m/min，書寫角度65° ±5°，書寫壓力0.98N。如圖13所示，劃線長度達到700m，出墨量平均140mg/m ;筆頭的球座孔31的底部磨損量為0.004mm。實施例三如圖14、圖15所示，實施例三的新型原子筆頭外形選用全針管型，包括球座體
5、陶瓷球珠6和彈性件7，球座體5的材料為易切削不鏽鋼；陶瓷球珠6的材料為氧化鋯(Y-TZP )，直徑為 0.4mm。如圖15所示，球座體5的前端同樣設有球座孔51，球座體5的內部也設有小孔52、墨槽53和中孔54 ;與實施例一的不同點在於，球座孔51的內徑在0.405-0.440mm範圍內，優選地採用直徑為0.430mm ;其中小孔52的直徑在0.17-0.28mm範圍內，優選地採用直徑為0.21mm;小孔12的長度在0.1-0.3mm範圍內，優選地採用0.15mm。如圖17所示，本實施例中墨槽53的數量為3個，以中心點向外呈放射狀均勻分布，參照圖16其延伸寬度H在
0.08-0.1lmm範圍內，優選地採用0.09mm。如圖16，支承面C錐度ZE可以為115°至125°，優選地採用120°。而環槽514外側可對齊各墨槽53底部，且環槽514的寬度最多可為墨槽寬度H的3/4，以提供一個比較大的能與球珠6接觸的容墨空間。環槽514的底面也最好為反錐面形狀，其錐度Z F為130°至160°，優選地採用140°，這樣環槽514的底面會與支承面C相交，環槽514內油墨能均勻供給。如圖18所示，彈性件7為採用直徑為Φ0.09mm的不鏽鋼絲加工而成的彈簧，包括中間部分71、直段72和並圈部分73。中間部分71繞成外徑為Φ0.53mm的圓柱狀，其每圈間隔距離從前端至尾部由小逐漸變大；前端中心沿中心軸線延伸出一根垂直的鋼絲直段72,其長度不超過0.7mm ;後端並圈部分73繞成外徑為Φ0.65mm的圓片狀,用以與球座體5的中孔54內壁緊配合，同時在球座體5尾部的外壁上打幾個凹點55，使得中孔54的內壁上凸出幾個點541，能夠將彈性件7卡住，使彈性件7不會後退或者脫落。彈性件7裝入球座體5時，首先以由垂直鋼絲72的前端進入座體5的中孔54，並且穿過小孔52，頂住球珠6的中心；彈性件7全部裝入球座體5的中孔54並被固定住後，彈性件7受到一定量的壓縮，產生一定的彈力，從而推動球珠6向球座孔51的口部邊緣511的內側靠緊，使得原有的縫隙全部閉合，筆頭內的墨水就不會揮發、乾涸，外部的空氣也無法進入筆頭內部。 如圖19所示，當筆頭在書寫時，球珠6受到書寫壓力F的作用，相對於書寫面會對球珠6有一個反作用力F'，當反作用力F'大於彈性件力f的時候，球珠6會在軸向間隙的範圍內向球座孔51的底部支承面C靠攏，使得球珠6與球座孔51的口部邊緣511的內側之間的縫隙基本打開，筆頭內的墨水會隨著球珠6的轉動從縫隙中流出。實施例三的新型原子筆筆頭分別與中性墨水B黑和中性墨水B藍匹配試驗，得到以下結果:1.中性墨水B黑，黏度1500/450mPa *s，表面張力28.6mN/m ;試驗條件:德國HUTT書寫儀，書寫角度65° ±5°，書寫速度4.5m/min，書寫壓力0.49N。如圖20所示，劃線長度達到600m，出墨量平均90mg/m ;筆頭的球座孔11的底部磨損量為0.006mm。2.中性墨水B藍，黏度1600/430mPa *s，表面張力28.4mN/m ;試驗條件:德國HUTT書寫儀，書寫速度4.5m/min，書寫角度65° ±5°，書寫壓力0.49N。如圖21所示，劃線長度達到500m，出墨量平均110mg/m ;筆頭的球座孔底部磨損量為 0.004mm。以上實施例僅供說明本實用新型之用，僅對本實用新型精神的舉例說明，而非對本使用新型的限制。相關技術領域人員在不脫離本實用新型的精神和範圍的情況下，可以作出修改、變化或替代，但所有等同的技術方案並不會偏離本實用新型的精神，均應包含在本案的保護範圍之內。
權利要求1.一種陶瓷球珠原子筆頭，包括球座體和陶瓷球珠；所述球座體的前端內形成有活動容置所述球珠的球座孔；所述球座體內部設有作為墨水通路的中孔，在所述球座孔和所述中孔之間具有支承部，所述支承部中心具有小孔，所述中孔通過所述小孔連通所述球座孔，所述小孔外側呈放射狀在支承部延伸形成多個墨槽；所述球座孔底部在支承部上具有反錐面式的支承面，其特徵在於，所述支承面上凹設有一圈連通各墨槽的環槽。
2.如權利要求1所述的陶瓷球珠原子筆頭，其特徵在於，所述支承部與所述球座體最前端的收口活動地固定所述球珠。
3.如權利要求2所述的陶瓷球珠原子筆頭，其特徵在於，所述支承面為反錐面形狀，其錐度為115°至130° ;所述環槽的底面也為反錐面形狀，其錐度為130°至160°。
4.如權利要求3所述的陶瓷球珠原子筆頭，其特徵在於，所述環槽外側對齊各墨槽底部，所述環槽寬度最多為所述墨槽寬度的3/4。
5.如權利要求4所述的陶瓷球珠原子筆頭，其特徵在於，所述中孔內固定有一個彈性件，所述彈性件穿過所述小孔頂住所述球珠。
6.如權利要求5所述的陶瓷球珠原子筆頭，其特徵在於，所述球座體在中孔後部的內壁上凸設幾個凸點，所述凸點能夠卡住所述彈性件。
7.如權利要求6所述的陶瓷球珠原子筆頭，其特徵在於，所述彈性件的前端為直段，以所述直段穿過所述小孔頂住所述球珠。
8.如權利要求1至7任一項所述的陶瓷球珠原子筆頭，其特徵在於，所述陶瓷球珠為氧化鋁球珠或氧化鋯球珠。
9.如權利要求8所述的陶瓷球珠原子筆頭，其特徵在於，所述球座體材質為工程塑料或易切削不鏽鋼。
10.如權利要求1至7任一項所述的陶瓷球珠原子筆頭，其特徵在於，所述球座體形狀為子彈頭型、葫蘆頭型、半針管型、全針管型或普通型。
專利摘要本實用新型提供一種陶瓷球珠原子筆頭，包括球座體和球珠；所述球座體的前端內形成有活動容置所述球珠的球座孔；所述球座體內部設有作為墨水通路的中孔，所述中孔通過一小孔連通所述球座孔，所述小孔外側呈放射狀延伸形成多個墨槽；所述球座孔底部是一個反錐面式的支承面，所述支承面上凹設有一圈連通各墨槽的環槽；所述球珠為陶瓷球珠。選用的高精度陶瓷球珠，硬度高、抗磨損性能優良、耐腐蝕、書寫穩定，書寫長度達到傳統材料球珠的2-5倍。並且，本實用新型在支承面上增設環槽與各墨槽連通，可以書寫時穩定儲存墨水，以增加墨水與表面更光滑的陶瓷球珠接觸面積，增加陶瓷球珠的帶墨量。
文檔編號B43K1/08GK202986440SQ20122067819
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月10日 優先權日2012年12月10日
發明者陳湖雄, 姚鶴忠, 王通虎 申請人:上海晨光文具股份有限公司