專利名稱：書(shū)寫(xiě)工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種書(shū)寫(xiě)工具，諸如氈制筆尖自來(lái)水筆、包括白色板標(biāo)記筆的馬克筆或類似物。本發(fā)明特別涉及這樣一種書(shū)寫(xiě)工具，即該書(shū)寫(xiě)工具具有一墨水供給機(jī)構(gòu)，這個(gè)機(jī)構(gòu)按照每寫(xiě)一筆所需墨水量，將直接貯存在一墨水貯存器中的液體墨水供給到書(shū)寫(xiě)工具的書(shū)寫(xiě)筆尖。
在諸如氈制筆尖自來(lái)水筆之類的常用書(shū)寫(xiě)工具中，墨水由于毛細(xì)力的作用而進(jìn)入并保持在一纖維元件的纖維間的間隙中，該纖維元件填放在這類自來(lái)水筆的筆桿中的墨水貯存器中。但是，在這類常用的自來(lái)水筆中，墨水貯存器中所貯存的墨水量較小，從纖維元件向諸如氈制筆尖之類的書(shū)寫(xiě)筆尖供給墨水的流量也極小。因此，墨水很快便會(huì)用盡，并且，當(dāng)書(shū)寫(xiě)者使用這類筆快速書(shū)寫(xiě)時(shí)墨跡會(huì)變得很淡。為了使墨水從纖維元件處供到書(shū)寫(xiě)筆尖，書(shū)寫(xiě)筆尖吸收墨水的毛細(xì)力必須大于纖維元件纖維的毛細(xì)力。因此，這類自來(lái)水筆只有使用具有較大毛細(xì)力的書(shū)寫(xiě)筆尖，諸如氈制筆尖或類似物。
為了克服這些缺點(diǎn)，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)了這樣一種書(shū)寫(xiě)工具，即在這種書(shū)寫(xiě)工具中，液體墨水直接加注在一末使用纖維材料的墨水貯存器中，并且在筆桿中設(shè)置了一滑塞，這樣滑閥將筆桿內(nèi)部分成一空氣區(qū)域和一墨水區(qū)域，當(dāng)使用墨水時(shí)，該滑閥可以朝向墨水區(qū)域滑動(dòng)。
在這種直接加注型自來(lái)水筆中，墨水貯存器中可以盛裝大量的墨水，因此，供給書(shū)寫(xiě)筆尖的墨水流量基本不受限制，書(shū)寫(xiě)筆尖吸收墨水的毛細(xì)力也不受限制。因此，這類自來(lái)水筆具有這樣一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即，這類自來(lái)水筆能夠使用這樣一種圓珠筆尖，這種圓珠筆尖所適用的水溶墨水具有較小的毛細(xì)力或者使用其它類型的書(shū)寫(xiě)筆尖。
然而，這種直接加注型自來(lái)水筆需要一種這樣的機(jī)構(gòu)，即該機(jī)構(gòu)從墨水貯存器處供給書(shū)寫(xiě)筆尖的水溶墨水量對(duì)應(yīng)于書(shū)寫(xiě)時(shí)在書(shū)寫(xiě)筆尖處所消耗的水溶墨水量。這種墨水供給控制機(jī)構(gòu)必須設(shè)計(jì)成這樣，即該機(jī)構(gòu)向書(shū)寫(xiě)筆尖供給數(shù)量極小的墨水，該墨水量對(duì)應(yīng)于書(shū)寫(xiě)時(shí)書(shū)寫(xiě)筆尖處所用的墨水量，此外，當(dāng)溫度和/或大氣壓變化時(shí)，該機(jī)構(gòu)可以防止從書(shū)寫(xiě)筆尖處過(guò)份地將墨水貯存器中的墨水排出(過(guò)份排出將產(chǎn)生滴墨現(xiàn)象)，并且可以防止通過(guò)書(shū)寫(xiě)筆尖將空氣反吸回墨水貯存器中。這種墨水供給機(jī)構(gòu)主要分為差壓型和泵吸收型兩種類型。
差壓型墨水供給控制機(jī)構(gòu)設(shè)置在書(shū)寫(xiě)筆尖與帶有閥機(jī)構(gòu)的墨水貯存器之間，并且所說(shuō)閥機(jī)構(gòu)當(dāng)達(dá)到一預(yù)定的壓力差時(shí)可被開(kāi)啟。更具體地說(shuō)，書(shū)寫(xiě)過(guò)程中，當(dāng)墨水在書(shū)寫(xiě)筆尖處被消耗時(shí)，由于書(shū)寫(xiě)筆尖的毛細(xì)力作用，書(shū)寫(xiě)筆尖從墨水貯存器中吸取墨水，從而在書(shū)寫(xiě)筆尖與墨水貯存器之間建立一壓力差。當(dāng)壓力差等于或大于預(yù)定的壓力差值時(shí)，閥機(jī)構(gòu)開(kāi)啟，由此將一適量的墨水從墨水貯存器中供給到書(shū)寫(xiě)筆尖。假如書(shū)寫(xiě)未被進(jìn)行，閥機(jī)構(gòu)則封閉，以中斷墨水貯存器與書(shū)寫(xiě)筆尖之間的連通，以這樣的方式，即使當(dāng)墨水貯存器中的墨水膨脹時(shí)防止由書(shū)寫(xiě)筆尖處滴墨或即使當(dāng)墨水貯存器中的墨水收縮時(shí)防止通過(guò)書(shū)寫(xiě)筆尖將空氣吸入墨水貯存器。該墨水貯存器中墨水的膨脹和收縮由滑塞的移動(dòng)來(lái)補(bǔ)償。
具有差壓型墨水供給控制機(jī)構(gòu)的書(shū)寫(xiě)工具，其書(shū)寫(xiě)筆尖至少必須能夠開(kāi)啟墨水供給控制機(jī)構(gòu)之閥機(jī)構(gòu)并且使滑塞能夠克服其本身的滑動(dòng)阻力滑動(dòng)。實(shí)際上，適用于水溶墨水的某些圓珠筆尖如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，就會(huì)使吸收墨力不足。為了使上述類型的書(shū)寫(xiě)工具具有穩(wěn)定的書(shū)寫(xiě)特性，只能使用吸墨力強(qiáng)的氈制筆尖。
快干酒精墨水一般用于白色板標(biāo)記筆或類似筆。近來(lái)，快干酒精墨水已被開(kāi)發(fā)用于在紙上書(shū)寫(xiě)的書(shū)寫(xiě)工具中。然而，這樣的快干酒精墨水書(shū)寫(xiě)在物體表面時(shí)，其潤(rùn)濕性能不好，為了提供足夠的吸墨力，有時(shí)細(xì)力太小。
當(dāng)使用泵吸型墨水供給控制機(jī)構(gòu)時(shí)，書(shū)寫(xiě)筆尖可以沿筆桿方向滑動(dòng)。這樣的控制機(jī)構(gòu)具有一泵吸機(jī)構(gòu)，設(shè)置在筆桿中，由于書(shū)寫(xiě)筆尖的滑動(dòng)將預(yù)定量的墨水從墨水貯存器中供給到書(shū)寫(xiě)筆尖。當(dāng)在書(shū)寫(xiě)過(guò)程中，書(shū)寫(xiě)壓力作用于書(shū)寫(xiě)筆尖時(shí)，書(shū)寫(xiě)筆尖滑動(dòng)，將墨水通過(guò)泵吸機(jī)構(gòu)從墨水貯存器中推至?xí)鴮?xiě)筆尖。
這種泵吸型機(jī)構(gòu)工作過(guò)程簡(jiǎn)單，不要求書(shū)寫(xiě)筆尖具有毛細(xì)力。因此，具有這種機(jī)構(gòu)的書(shū)寫(xiě)工具具有書(shū)寫(xiě)筆尖和墨水的種類不受限制之優(yōu)點(diǎn)。然而，由于每寫(xiě)一筆所消耗的墨水量一般是極小的，因此，很難設(shè)計(jì)出能夠準(zhǔn)確供給這種極小量墨水的泵吸機(jī)構(gòu)。
由于泵吸機(jī)構(gòu)是按照由書(shū)寫(xiě)壓力所產(chǎn)生的書(shū)寫(xiě)筆尖的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行工作的，因此，從書(shū)寫(xiě)筆尖中流出的墨水量對(duì)于不同的書(shū)寫(xiě)壓力是不同的。有些書(shū)寫(xiě)者用較大勁寫(xiě)小字，而另一些書(shū)寫(xiě)者習(xí)慣用較小的勁寫(xiě)大字。在前一種情況下，供給書(shū)寫(xiě)筆尖的墨水量多于書(shū)寫(xiě)過(guò)程中所消耗的墨水量。當(dāng)書(shū)寫(xiě)連續(xù)進(jìn)行時(shí)，過(guò)量的墨水供應(yīng)到書(shū)寫(xiě)筆尖并因此造成滴墨。另一方面，在后者的情況下，靠泵吸機(jī)構(gòu)輸送到書(shū)寫(xiě)筆尖的墨水量少于按照書(shū)寫(xiě)消耗提供給書(shū)寫(xiě)筆尖的墨水量。當(dāng)書(shū)寫(xiě)連續(xù)進(jìn)行時(shí)，沒(méi)有足夠量的墨水供給到書(shū)寫(xiě)筆頭，從而使書(shū)寫(xiě)的墨跡變淡。
這兩種常用的墨水供給控制機(jī)構(gòu)都設(shè)置在筆桿中，當(dāng)它們用于一次性書(shū)寫(xiě)工具時(shí)，其結(jié)構(gòu)必須被簡(jiǎn)化以使其造價(jià)低廉。因此，使用任何一種現(xiàn)在常用的墨水供給控制機(jī)構(gòu)都很難開(kāi)發(fā)出一種能滿足上述所有要求的墨水供給控制機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的目的是提供一種書(shū)寫(xiě)工具，它具有直接加注水溶墨水的墨水貯存器，在這種書(shū)寫(xiě)工具中，從墨水貯存器中向書(shū)寫(xiě)筆尖提供的墨水量能準(zhǔn)確地等于書(shū)寫(xiě)過(guò)程中所消耗墨水量，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、工作過(guò)程準(zhǔn)確，能夠可靠地防止滴墨和空氣進(jìn)入墨水貯存器，并且書(shū)寫(xiě)筆尖和墨水的種類不受限制。
為了實(shí)現(xiàn)這一目的，按照本發(fā)明的書(shū)寫(xiě)工具具有一墨水貯存器，用于貯存液體墨水；一滑塞，它可滑動(dòng)地設(shè)置在墨水貯存器中，用于以流體密封的方式密封墨水貯存器；和一書(shū)寫(xiě)筆尖，諸如一種氈制筆尖，該書(shū)寫(xiě)筆尖可以沿筆桿方向滑動(dòng)。筆桿中設(shè)置有一可彈性變形的隔膜元件，隔膜元件將筆桿的內(nèi)部分隔成一墨水貯存器側(cè)區(qū)域和一筆頭側(cè)區(qū)域。在使用本發(fā)明的書(shū)寫(xiě)工具進(jìn)行書(shū)寫(xiě)的情況下，當(dāng)一書(shū)寫(xiě)壓力作用于書(shū)寫(xiě)筆尖時(shí)，書(shū)寫(xiě)筆尖回縮，隔膜元件朝向墨水區(qū)域彈性地變形，由此使墨水貯存器中的墨水受到擠壓。隔膜元件具有一開(kāi)口，當(dāng)隔膜件朝墨水貯存器變形時(shí)，該開(kāi)口被開(kāi)啟。
在書(shū)寫(xiě)過(guò)程中，當(dāng)一書(shū)寫(xiě)壓力作用于書(shū)寫(xiě)筆尖時(shí)，書(shū)寫(xiě)筆尖回縮，隔膜元件朝向墨水貯存器彈性變形，墨水貯存器的容積被減小，從而，墨水貯存器中的壓力升高，同時(shí)隔膜元件的開(kāi)口打開(kāi)，由此墨水在壓力作用下通過(guò)所說(shuō)開(kāi)口，從墨水貯存器中輸出到書(shū)寫(xiě)筆尖。由于隔膜元件的彈性變化所造成的墨水貯存器中壓力升高使滑塞滑動(dòng)。當(dāng)滑塞滑動(dòng)時(shí)，墨水貯存器中的壓力升高值與對(duì)應(yīng)于滑塞的滑動(dòng)阻力所產(chǎn)生的壓力，由此，墨水貯存器中的壓力值不會(huì)超過(guò)由滑塞的滑動(dòng)阻力所產(chǎn)生的壓力值。因而，這就是說(shuō)，即使當(dāng)書(shū)寫(xiě)壓力很強(qiáng)或很弱時(shí)，壓力升高的數(shù)值被限制在與滑塞的滑動(dòng)阻力相應(yīng)的預(yù)定值上。這就產(chǎn)生了這樣的事實(shí)，即供給書(shū)寫(xiě)筆尖的墨水量適當(dāng)且穩(wěn)定不變，字跡也變得穩(wěn)定而與書(shū)寫(xiě)壓力和書(shū)寫(xiě)者的書(shū)寫(xiě)特點(diǎn)無(wú)關(guān)。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)隔膜元件已經(jīng)變形且滑塞已經(jīng)開(kāi)始滑動(dòng)后，隔膜元件的開(kāi)口才開(kāi)啟。換言之，當(dāng)滑塞已經(jīng)開(kāi)始滑動(dòng)、其滑動(dòng)阻力已轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)摩擦阻力以及墨水貯存器區(qū)域的壓力已經(jīng)變得穩(wěn)定之后，開(kāi)口開(kāi)啟。因此，傳遞給書(shū)寫(xiě)筆尖的墨水壓力穩(wěn)定不變，并且供給到書(shū)寫(xiě)筆尖的墨水量可被準(zhǔn)確而穩(wěn)定地控制。
當(dāng)沒(méi)有書(shū)寫(xiě)壓力作用于書(shū)寫(xiě)筆尖時(shí)，即未進(jìn)行書(shū)寫(xiě)時(shí)，隔膜元件的開(kāi)口完全封閉，中斷墨水貯存器與書(shū)寫(xiě)筆尖之間連通。此時(shí)，即使大氣壓力和/或溫度發(fā)生變化，也不會(huì)發(fā)生諸如墨水貯存器中的墨水被擠到書(shū)寫(xiě)筆尖并從其上滴落以及空氣由書(shū)寫(xiě)筆尖進(jìn)入墨水貯存器之類的現(xiàn)象。
這樣的書(shū)寫(xiě)工具不受各種具有不同毛細(xì)力的墨水和筆尖的限制。此外，這樣的書(shū)寫(xiě)工具具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，低廉的造價(jià)，適合于制成一次性的書(shū)寫(xiě)工具。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)可以從下面的描述中得知，或者從本發(fā)明的實(shí)施中得知，其中的一部分目的和優(yōu)點(diǎn)在下面的描述中是顯而易見(jiàn)的。本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)可以從通過(guò)在所附權(quán)利要求書(shū)中具體指出的技術(shù)特征加以實(shí)現(xiàn)。
附在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)一部分的附圖，示出了本發(fā)明目前的優(yōu)選實(shí)施例，這些附圖與上面的一般性描述以及下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的整體縱向剖視圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例局部的縱向剖視放大視圖；圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例局部在另一種工作條件下的縱向剖視放大視圖；圖4至圖9是全視圖，表示了本發(fā)明第一實(shí)施例的工作過(guò)程；圖10是一曲線，表示了本發(fā)明第一實(shí)施例的工作特性；圖11是本發(fā)明第二實(shí)施例局部的縱向剖視放大視圖；圖12是本發(fā)明第二實(shí)施例局部在另一種工作條件下的縱向剖視放大視圖；和圖13是本發(fā)明第三實(shí)施例局部的縱向剖視放大視圖。
下面將參照附圖借助于本發(fā)明的最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。圖1至3示出的是本發(fā)明的第一實(shí)施例。該實(shí)施例涉及一種使用快干酒精墨水的白色板標(biāo)記筆(馬克筆)。
圖1示出了一種完整的白色板標(biāo)記筆。筆桿1中構(gòu)成有一圓柱形墨水貯存器2，其中加注有液體墨水。筆桿1的頂部安裝有一墨水供給控制機(jī)構(gòu)3，用于將墨水以適當(dāng)量從墨水貯存器2中供給到書(shū)寫(xiě)筆尖(在第一實(shí)施例中，書(shū)寫(xiě)筆尖為氈制筆尖4)。以5標(biāo)示一個(gè)筆帽。
滑塞6可滑動(dòng)地且以液體密封的形式安裝在墨水貯存器2的鄰近端部的部分?；?是這樣設(shè)計(jì)的，即它可以一預(yù)定的滑動(dòng)阻力在墨水貯存器2的內(nèi)表面上滑動(dòng)。端塞7安裝在筆桿1接近端部的位置，使筆桿1的內(nèi)部通過(guò)一個(gè)在端塞7中形成的通氣孔8與大氣連通。
滑塞6由彈性材料諸如硅橡膠制成且為圓柱形。在滑塞6的外周邊上制造有一凸緣形密封部分9，該部分在墨水貯存器2的內(nèi)表面上滑動(dòng)，形成液體密封。在這樣的裝置中，當(dāng)在墨水貯存器2中的墨水消耗時(shí)，滑塞6便朝向筆桿1的頂部滑動(dòng)，這樣，在墨水貯存器2中的壓力基本維持在與大氣壓一樣的相同數(shù)值上。筆桿1在滑塞6和端塞7之間的部分裝有少量的潤(rùn)滑劑，諸如乙二醇，用以保證滑塞6的密封和光滑滑動(dòng)。當(dāng)滑塞6被抽回時(shí)，潤(rùn)滑劑被引入到滑塞6的密封外表面和墨水貯存器2的內(nèi)表面之間，從而使滑塞6再次前移時(shí)的滑動(dòng)阻力減小并且除去在墨水貯存器2內(nèi)表面上的墨水痕跡。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D2和3描述墨水供給控制機(jī)構(gòu)3的結(jié)構(gòu)。筆桿1的頂部上制造有一滑動(dòng)導(dǎo)向部分11。在該部分中，滑套12被軸向可滑動(dòng)地導(dǎo)向。氈制筆尖4固定地安裝在滑套12的端部。
滑動(dòng)導(dǎo)向部分11的接近其端部處固定地安裝有一盤(pán)狀隔膜元件13，該件由彈性材料諸如硅橡膠制造。隔膜元件13的外周表面與滑動(dòng)導(dǎo)向部分11的接近其端部的內(nèi)圓周表面緊密接觸，以在它們之間產(chǎn)生流體密封的效果。由此，隔膜元件將墨水通道或稱筆桿1分隔成一由墨水貯存器2限定的墨水貯存器側(cè)區(qū)域和一安裝有氈制筆尖或稱書(shū)寫(xiě)筆尖4的書(shū)寫(xiě)筆尖區(qū)域。
隔膜元件13的中央部分具有一圓形開(kāi)口14。一圓柱形接合突出物15從滑套12的接近端部處的中央部分突出。接合突出物15與開(kāi)口14彈性地接合，由此使開(kāi)口14的內(nèi)邊緣緊密地安裝在接合突出物15的外周邊表面上。
接合突出物15的中央部分具有一軸向通道17。一徑向孔16從軸向通道17接近其端部的位置延伸。徑向孔16在接合突出物15外周表面上的預(yù)定位置處開(kāi)啟。通道17與氈制筆尖14通過(guò)一連通通道18連通。
當(dāng)氈制筆尖沒(méi)有受到書(shū)寫(xiě)壓力作用時(shí)，也就是說(shuō)沒(méi)有進(jìn)行書(shū)寫(xiě)時(shí)，隔膜元件13沒(méi)有受到彈性變形的作用，因此隔膜元件13的開(kāi)口14的內(nèi)周邊表面與滑套12的接合突出物15的外周邊表面緊密接觸，從而封閉開(kāi)在突出物15外周邊表面上的開(kāi)口16，如圖2所示。在此情況下，墨水貯存器2和氈制筆尖4之間的連通被隔斷。
當(dāng)書(shū)寫(xiě)者用上述的白色板標(biāo)記筆(馬克筆)進(jìn)行書(shū)寫(xiě)時(shí)，氈制筆尖4壓靠在一白色板21上，由此使一書(shū)寫(xiě)壓力作用于氈制筆尖4上，如圖3所示。該書(shū)寫(xiě)壓力使得滑套12后移，從而引起隔膜元件13朝向墨水貯存器2變形，如圖3所示。隔膜元件13的變形使墨水貯存器2的容積減小，由此增加了墨水貯存器2中的壓力。墨水貯存器2中壓力的升高值與阻止滑塞6的滑動(dòng)的阻力對(duì)應(yīng)。由于隔膜元件13朝向墨水貯存器2大致變成圓錐形，位于隔膜元件13中央部分的圓孔14也大致形成一圓錐形，這樣，開(kāi)口14的內(nèi)圓周表面離開(kāi)滑套12的接合突出物15的外周邊表面。位于接合突出物15外周邊表面上的孔16開(kāi)啟，從而使接合突出物15的外圓周表面處的孔16開(kāi)通。結(jié)果，墨水貯存器2通過(guò)孔16、通道17和連接通道18與氈制筆尖4連通，這樣墨水便通過(guò)元件16、17、18從墨水貯存器2中供給到氈制筆尖4。
接合突出物15外周邊表面上的開(kāi)口16通過(guò)位于隔膜13中央開(kāi)口14的變形而開(kāi)啟的時(shí)刻是這樣設(shè)定的，即，孔16的開(kāi)啟滯后于隔膜元件13變形的開(kāi)始。隔膜元件13變形開(kāi)始的時(shí)間和孔16開(kāi)啟的時(shí)刻可以根據(jù)隔膜元件13，接合突起物15及類似物的形狀隨意設(shè)定。例如，這樣的時(shí)刻可以根據(jù)當(dāng)隔膜元件13被壓在筆桿1中時(shí)所產(chǎn)生的初始徑向壓力進(jìn)行設(shè)定。隔膜元件13的初始徑向壓力越大，孔16的開(kāi)啟時(shí)刻也就滯后的越長(zhǎng)。此外，這樣的時(shí)刻也可以根據(jù)孔16的軸向位置設(shè)定。孔16的位置越靠前，孔16的開(kāi)啟的時(shí)刻也就越滯后。
現(xiàn)在將對(duì)照附圖4至9描述按照本發(fā)明的書(shū)寫(xiě)工具的工作過(guò)程。圖4示出的是書(shū)寫(xiě)工具沒(méi)有進(jìn)行書(shū)寫(xiě)時(shí)的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，隔膜元件13還未變形并且開(kāi)口14與滑套12的接合突出物15的外周邊表面緊密接觸而處于封閉狀態(tài)。此時(shí)，墨水貯存器2與氈制筆尖4之間的連通完全被中斷。由此即使當(dāng)墨水貯存器2中的墨水膨脹和收縮時(shí)也完全防止了墨水從氈制筆尖4處滴漏以及空氣通過(guò)氈制筆尖4進(jìn)入墨水貯存器2中。在這種情況下，墨水的膨脹和收縮由滑塞6的滑動(dòng)所補(bǔ)償。
在圖5所示的狀態(tài)中，按照本實(shí)施例的書(shū)寫(xiě)工具正開(kāi)始用于書(shū)寫(xiě)。當(dāng)本實(shí)施例的書(shū)寫(xiě)工具的氈制筆尖4壓靠在一白色板上時(shí)，滑套12在書(shū)寫(xiě)壓力的作用下回縮，同時(shí)，隔膜元件13開(kāi)始變形。在這樣的狀態(tài)下，孔16仍未開(kāi)啟并且隔膜元件13的變形擠壓著在墨水貯存器2中的墨水，使墨水的壓力升高。接著，滑塞6在該壓力的作用下開(kāi)始滑動(dòng)?；?在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其密封部分9的外周邊表面與墨水貯存器2的內(nèi)周邊表面緊密接觸，在這些密封表面之間不存在潤(rùn)滑膜或墨水膜。這就意味著滑塞6的初始滑動(dòng)阻力是相當(dāng)大的。由于制造誤差和密封部分9與墨水貯存器2內(nèi)表面的接觸緊密的程度，這種初始滑動(dòng)阻力變化頗大。
然而，當(dāng)上述在墨水貯存器2中的壓力增加時(shí)，墨水進(jìn)入位于各密封表面之間的空間部分，并在此形成一墨水膜。當(dāng)壓力使得滑塞6開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，在各密封表面之間的全部空間中都形成一墨水膜及一潤(rùn)滑劑膜。在這種狀態(tài)下，滑塞6的滑動(dòng)阻力減少并達(dá)到一穩(wěn)定的數(shù)值。圖5表示了本實(shí)施例的書(shū)寫(xiě)工具在氈制筆尖4開(kāi)始與白色板或類似物接觸后很短時(shí)間內(nèi)的一種狀態(tài)。
當(dāng)書(shū)寫(xiě)壓力大到如圖6所示的程度時(shí)，隔膜元件13進(jìn)一步地彈性變形。此時(shí)，孔16開(kāi)啟，墨水貯存器2與氈制筆尖4連通。在這種狀態(tài)下，由于滑塞6已經(jīng)滑動(dòng)，因此其滑動(dòng)阻力處于穩(wěn)定狀態(tài)且在墨水貯存器2中的壓力也處于一種穩(wěn)定的預(yù)定壓力值上。因而，墨水可以從墨水貯存器2處以準(zhǔn)確的定量供給到氈制筆尖4。
當(dāng)書(shū)寫(xiě)完成后，氈制筆尖4開(kāi)始從白色板的表面上離開(kāi)。如圖7所示，隔膜元件13由于其在孔16開(kāi)啟時(shí)所具有的彈性而開(kāi)始返回，從而使得墨水貯存器2的容積開(kāi)始增加。墨水貯存器2中的壓力開(kāi)始減小，使滑塞6停止滑動(dòng)。此后，墨水貯存器2中的壓力變成負(fù)值，滑塞6在負(fù)壓的作用下開(kāi)始向前滑動(dòng)。在墨水貯存器2中形成的負(fù)壓竭力地將氈制筆尖4中的墨水吸入墨水貯存器2中。然而，當(dāng)氈制筆尖4中所含的墨水量減少時(shí)，氈制筆尖4的墨水吸附力(一種毛細(xì)作用的力)增加，從而使抵抗墨水貯存器2的墨水吸入力的阻力得到增加，這樣，氈制筆尖4所含的墨水只有一部分被墨水貯存器2吸出。
在書(shū)寫(xiě)的初始階段，這種吸收墨水的作用不會(huì)產(chǎn)生對(duì)一般書(shū)寫(xiě)工具不利的缺點(diǎn)，但卻可以吸收供給一白色板標(biāo)記筆(馬克筆)的過(guò)剩墨水并且使書(shū)寫(xiě)的痕跡變得均勻穩(wěn)定。這對(duì)于白色板表面不具有吸水和吸墨水能力的情況，更是如此。當(dāng)書(shū)寫(xiě)者使用一種白色板標(biāo)記筆(馬克筆)在一白色板表面書(shū)寫(xiě)時(shí)，為了獲得粗細(xì)適宜且清晰的書(shū)寫(xiě)痕跡，要在一個(gè)不會(huì)產(chǎn)生諸如滴墨之類缺點(diǎn)的范圍內(nèi)使應(yīng)該供給氈制筆尖4的墨水量盡可能地大。然而，當(dāng)書(shū)寫(xiě)持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)時(shí)，氈制筆尖4中所含墨水便會(huì)越來(lái)越多，最終，墨水往往會(huì)滴落。但使用本發(fā)明，氈制筆尖4中所含的過(guò)剩墨水在每次書(shū)寫(xiě)動(dòng)作完成之后都被吸回墨水貯存器2中。這樣就沒(méi)有可能產(chǎn)生滴墨或其它缺點(diǎn)，即使書(shū)寫(xiě)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間也是如此。
如圖8所示，當(dāng)隔膜元件13進(jìn)一步回縮時(shí)，滑塞6也進(jìn)一步前移?？?6被封閉從而使吸墨過(guò)程完全停止。
如圖9所示，在氈制筆尖4從白色板上分離后，隔膜元件13完全恢復(fù)原形，滑塞6停止滑動(dòng)，墨水貯存器2中的壓力變?yōu)榕c大氣壓力相等，書(shū)寫(xiě)工具返回至圖4所示的狀態(tài)。
圖10示出了當(dāng)使用按照本發(fā)明的白色板標(biāo)記筆(馬克筆)時(shí)，孔16的開(kāi)啟時(shí)刻與隔膜元件13彈性變形過(guò)程以及書(shū)寫(xiě)壓力相關(guān)的一個(gè)例子。在該例子中，當(dāng)書(shū)寫(xiě)壓力為70g，彈性變形行程為0.9mm時(shí)，孔16設(shè)置成開(kāi)啟狀態(tài)，并且，當(dāng)彈性變形行程大約為1.2mm時(shí)，書(shū)寫(xiě)壓力，即隔膜元件13和類似物的反作用力設(shè)置成迅速增加的形式。從這些設(shè)置中可知，當(dāng)彈性變形行程在A范圍內(nèi)時(shí)，孔16尚未開(kāi)啟，即墨水尚未供給至氈制筆尖4，當(dāng)彈性變形行程在B范圍時(shí)，孔16開(kāi)啟，即墨水供給至氈制筆尖4。這些設(shè)置確定后，字母的種類和書(shū)寫(xiě)者的書(shū)法特點(diǎn)不會(huì)影響墨水的正常供給。
更具體地說(shuō)，書(shū)寫(xiě)時(shí)，在書(shū)寫(xiě)筆尖剛與書(shū)寫(xiě)表面接觸之后，書(shū)寫(xiě)并不開(kāi)始，也就是說(shuō)，書(shū)寫(xiě)筆尖并不開(kāi)始移動(dòng)，書(shū)寫(xiě)開(kāi)始時(shí)刻滯后于此一段時(shí)間。當(dāng)書(shū)寫(xiě)壓力增加到某種程度后，書(shū)寫(xiě)才開(kāi)始進(jìn)行。此時(shí)的書(shū)寫(xiě)壓力，這也是使用較小書(shū)寫(xiě)壓力書(shū)寫(xiě)的書(shū)寫(xiě)者移動(dòng)其書(shū)寫(xiě)筆尖時(shí)所施加的壓力，大約為70g。使用具有如圖10所示特性曲線的書(shū)寫(xiě)工具，反作用力在彈性變形行程為1.2mm或大于1.2mm時(shí)迅速增加，而可以向書(shū)寫(xiě)筆尖供給墨水的彈性變形之行程范圍卻增加得沒(méi)有那么多。關(guān)于這一點(diǎn)，由于書(shū)寫(xiě)筆尖的運(yùn)動(dòng)，對(duì)于書(shū)寫(xiě)者用大壓力和小壓力書(shū)寫(xiě)兩種情況，墨水排出均發(fā)生在范圍B內(nèi)。因此B范圍如上所述，變化得不很大。因此，這樣的設(shè)置可以使利用較小書(shū)寫(xiě)壓力書(shū)寫(xiě)的字跡墨水厚度與利用較大書(shū)寫(xiě)壓力的基本一樣。
這樣的設(shè)置適用于漢字之類的書(shū)寫(xiě)符號(hào)，因?yàn)檫@樣符號(hào)的筆劃長(zhǎng)度短，每筆書(shū)寫(xiě)完成后，書(shū)寫(xiě)筆尖都完全離開(kāi)書(shū)寫(xiě)表面。對(duì)于諸如英文字之類的長(zhǎng)筆劃書(shū)寫(xiě)符號(hào)，上述的設(shè)置必須被修正，以符合這樣符號(hào)的特性。當(dāng)使用白色板標(biāo)記筆(馬克筆)書(shū)寫(xiě)英文時(shí)，彈性變形行程的范圍B最好比圖10所示例子的寬。不用說(shuō)，這樣的設(shè)置也可以根據(jù)書(shū)寫(xiě)表面、自來(lái)水筆尖、墨水及類似物等的類型進(jìn)行適當(dāng)?shù)匦拚?br> 由于白色板不具有吸水能力，當(dāng)使用本發(fā)明白板標(biāo)記筆時(shí)供給到書(shū)寫(xiě)筆尖的墨水量對(duì)已書(shū)寫(xiě)表面上的墨跡厚度影響極大。然而.，供給到書(shū)寫(xiě)筆尖的墨水量對(duì)各種書(shū)寫(xiě)工具書(shū)寫(xiě)在紙張上的墨跡厚度和氈制筆尖用水溶墨水書(shū)寫(xiě)在被書(shū)寫(xiě)表面上的墨跡厚度之影響都沒(méi)有那么大。因此，當(dāng)使用本發(fā)明的白色板標(biāo)記筆時(shí)，不需要嚴(yán)格考慮開(kāi)啟開(kāi)口的時(shí)刻等等。
本發(fā)明并不僅限于上述的第一實(shí)施例。例如圖11和12中示出了具有另一種結(jié)構(gòu)的墨水供給控制機(jī)構(gòu)3a。其中，從滑套12頂端凸出的接合突出部分15a的突出長(zhǎng)度小于隔膜元件13a的厚度并且接合突出部分15a不穿過(guò)隔膜元件。接合突出部分的中央具有一軸向孔16a，該軸向孔16a在接合突出部分15a的頂端表面開(kāi)啟。在該實(shí)施例中，例如開(kāi)口14a可以由一線狀或十字形切口構(gòu)成且設(shè)置于隔膜元件13a的中心部分。
當(dāng)本發(fā)明第二實(shí)施例的書(shū)寫(xiě)工具未進(jìn)行書(shū)寫(xiě)時(shí)，隔膜元件13a的開(kāi)口14a的相對(duì)邊由彈力而緊密接合在一起，以使開(kāi)口14a封閉，如圖11所示。當(dāng)進(jìn)行書(shū)寫(xiě)時(shí)，由于彈性變形開(kāi)口14a被開(kāi)啟，由此造成墨水貯存器2與氈制筆尖4連通，如圖12所示。
在本實(shí)施例中，由于孔16a是軸向開(kāi)通的，因此當(dāng)滑動(dòng)導(dǎo)向件12由合成樹(shù)脂或類似物制造時(shí)可以使模具具有一簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明第二實(shí)施例的書(shū)寫(xiě)工具除了上述不同之處以外，具有與本發(fā)明第一實(shí)施例的書(shū)寫(xiě)工具一樣的結(jié)構(gòu)。因此，第二實(shí)施例與第一實(shí)施例相同的零部件都由在第一實(shí)施例中所使用的標(biāo)號(hào)標(biāo)示，在此略去對(duì)它們的描述。
圖13表示了本發(fā)明的第三實(shí)施例。其中，一中空?qǐng)A柱套筒部分21朝向筆桿1的頂端方向從隔膜元件13a的中央部分伸出。氈制筆尖4插入并保持在套筒部分21中。套筒部分21可以沿筆桿1的軸線方向滑動(dòng)。書(shū)寫(xiě)產(chǎn)生的書(shū)寫(xiě)壓力作用于氈制筆尖4時(shí)，套筒21退縮，并且隔膜元件13a朝向墨水貯存器2彈性變形。象第二實(shí)施例中的情況一樣，隔膜元件13a的中心部分具有一線形或十字形開(kāi)口14a。當(dāng)未施加書(shū)寫(xiě)壓力時(shí)，開(kāi)口14b相對(duì)也緊密地按合在一起，使開(kāi)口14b封閉。當(dāng)施加書(shū)寫(xiě)壓力使隔膜元件13a彈性變形時(shí)，開(kāi)口14b開(kāi)啟，并且墨水貯存器2與氈制筆尖4連通。
本發(fā)明第三實(shí)施例的工作過(guò)程與第一、二實(shí)施例的一樣。第三實(shí)施例中，隔膜元件與套筒部分為一整體，這可以使書(shū)寫(xiě)筆的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉。
本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)施例。例如本發(fā)明不限于白色板標(biāo)記筆(馬克筆)，它也可以用于利用水溶墨水的氈制筆尖自來(lái)水筆、利用水溶墨水的圓珠筆、畫(huà)筆、用于修理指甲的指甲馬克筆以及一般的書(shū)寫(xiě)工具。書(shū)寫(xiě)筆尖也不限于氈制筆尖，可以是任何形式的書(shū)寫(xiě)筆尖。墨水可以是水溶墨水、油墨、酒精墨水或其它任何形式的墨水。假如隔膜元件的開(kāi)口由一條或多條切口組成，那么當(dāng)書(shū)寫(xiě)筆尖被推離隔膜元件時(shí)，墨水是不會(huì)外流的。因此，墨水貯存器及隔膜元件可以制造成與筆桿分開(kāi)的形式，將墨水貯存器和隔膜元件組合在一起，變成一種可以更換的墨水芯筒。
本專業(yè)的普通技術(shù)人員可以很容易地發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)及變型。因而，本發(fā)明就其廣義而言，不僅限于在此由附圖及文字描述所給出的代表性例子的具體細(xì)節(jié)，在不離開(kāi)由本申請(qǐng)所附權(quán)利要求的技術(shù)特征及其等同物所限定的，具有專利性的范圍的條件下，本發(fā)明可以具有各種變型。
權(quán)利要求
1.一種書(shū)寫(xiě)工具，包括一筆桿；一墨水貯存器，該貯存器構(gòu)成于所說(shuō)筆桿之中，并直接盛裝液體墨水；一滑塞，該滑塞可以根據(jù)所說(shuō)墨水貯存器中墨水的消耗情況在所說(shuō)墨水貯存器中以液體密封的方式滑動(dòng)，用于將所說(shuō)筆桿的內(nèi)部分成一空氣區(qū)域和所說(shuō)墨水貯存器限定的一墨水區(qū)域；其特征在于一書(shū)寫(xiě)筆尖(4)設(shè)置在所說(shuō)筆桿(1)的頂端部分，以便沿所說(shuō)筆桿的軸向移動(dòng)；一由彈性材料制造的隔膜元件(13、13a、13b)設(shè)置在所說(shuō)筆桿中，使得所說(shuō)筆桿的內(nèi)部分成一書(shū)寫(xiě)筆尖區(qū)域和所說(shuō)墨水區(qū)域，當(dāng)一書(shū)寫(xiě)壓力作用于所說(shuō)書(shū)寫(xiě)筆尖(4)時(shí)，所述隔膜元件(13、13a、13b)適于朝向所說(shuō)墨水貯存器方向彈性的變形，以減小所說(shuō)墨水貯存器的容積；和一開(kāi)(14、14a、14b)設(shè)置在所說(shuō)隔膜元件(13、13a、13b)中，使得該開(kāi)口當(dāng)所說(shuō)隔膜元件朝所說(shuō)墨水貯存器彈性變形時(shí)被開(kāi)啟，以造成所說(shuō)墨水貯存器(2)與所說(shuō)書(shū)寫(xiě)筆尖(4)連通。
2.如權(quán)利要求1所述的書(shū)寫(xiě)工具，其特征在于，當(dāng)所說(shuō)隔膜元件(13、13a、13b)已經(jīng)朝向所說(shuō)的墨水貯存器(2)彈性變形到一預(yù)定程度并且所說(shuō)滑塞(6)已經(jīng)開(kāi)始滑動(dòng)之后，所說(shuō)開(kāi)口(14、14a、14b)開(kāi)啟。
3.如權(quán)利要求1所述的書(shū)寫(xiě)工具，其特征在于，所說(shuō)筆桿(2)具有一軸向可滑動(dòng)的滑套(12)，所說(shuō)書(shū)寫(xiě)筆尖(4)連于所述滑套(12)的頂部；所述滑套(12)具有一從所述滑套的大致端部處軸向延伸的接合突出部分(15、15a)，以致使所述接合突出部分(15、15a)與所說(shuō)隔膜元件(13、13a)的中心部分彈性地接合；當(dāng)一書(shū)寫(xiě)壓力作用于所說(shuō)書(shū)寫(xiě)筆尖(4)時(shí)，所說(shuō)書(shū)寫(xiě)筆尖(4)與所述滑套(12)一起縮回，使所說(shuō)隔膜元件(15、15a)朝向所說(shuō)墨水貯存器(2)彈性變形。
4.如權(quán)利要求3所述的書(shū)寫(xiě)工具，其特征在于，所說(shuō)的開(kāi)口(14)是一個(gè)設(shè)置在所說(shuō)隔膜元件(13)的所說(shuō)中央部分的孔；所說(shuō)接合突出部分(15)穿過(guò)所說(shuō)開(kāi)口(14)延伸且彈性地安裝在其中；所說(shuō)接合突出部分(15)在其外表面上具有另一孔16，該孔與所說(shuō)書(shū)寫(xiě)筆尖(4)連通；當(dāng)所說(shuō)隔膜元件(13)朝向所說(shuō)墨水貯存器(2)彈性變形時(shí)，所說(shuō)孔(16)被脹開(kāi)與所說(shuō)接合突出部分(15)的所說(shuō)外周邊表面分離，并且所說(shuō)另一孔(16)開(kāi)啟，使所說(shuō)書(shū)寫(xiě)筆尖(4)與所說(shuō)墨水貯存器(2)連通。
5.如權(quán)利要求3所述的書(shū)寫(xiě)工具，其特征在于，所說(shuō)滑套(12)的所說(shuō)接合突出部分(15a)被裝在所說(shuō)隔膜元件(13a)的所說(shuō)中央部分上，但不穿過(guò)所說(shuō)的隔膜元件延伸；所說(shuō)接合突出部分(15a)在其中心部分具有另一孔(16a)，該孔與所說(shuō)書(shū)寫(xiě)筆尖(4)連通；所說(shuō)隔膜元件(13a)的所說(shuō)開(kāi)口(14a)由至少一個(gè)設(shè)置在所說(shuō)隔膜元件(13a)的所說(shuō)中心部分的切口構(gòu)成，當(dāng)所說(shuō)隔膜元件(13a)朝向所說(shuō)墨水貯存器(2)彈性變形時(shí)，所說(shuō)隔膜元件(13a)的所說(shuō)開(kāi)口(14a)被開(kāi)啟，使得所說(shuō)書(shū)寫(xiě)筆尖(4)與所說(shuō)墨水貯存器(2)連通。
6.如權(quán)利要求1所述的書(shū)寫(xiě)工具，其特征在于，所說(shuō)的隔膜元件(13b)具有一中空的套筒部分21，該套筒部分從所說(shuō)隔膜元件(13b)的所說(shuō)中心部分處朝向所說(shuō)筆桿(1)的頂端部分延伸；所說(shuō)的書(shū)寫(xiě)筆尖(4)連于所說(shuō)套筒部分(21)；并且所說(shuō)隔膜元件(13b)的所說(shuō)開(kāi)口(14b)由至少一條設(shè)置在所說(shuō)隔膜元件(13b)的所說(shuō)中心部分上的切口構(gòu)成。
全文摘要
一墨水貯存器和一滑塞可滑動(dòng)地裝在一筆桿中。用液體墨水加注墨水貯存器?；麑⒐P桿的內(nèi)部分為一墨水區(qū)域和一空氣區(qū)域。一書(shū)寫(xiě)筆尖裝在筆桿的頂端部位以使其可軸向移動(dòng)。一可彈性變形的隔膜元件裝在筆桿中。隔膜元件具有一開(kāi)口，當(dāng)隔膜元件彈性變形時(shí)，該開(kāi)口開(kāi)啟以使墨水貯存器與書(shū)寫(xiě)筆尖連通。書(shū)寫(xiě)時(shí)，隔膜元件彈性變形以增壓墨水貯存器中的墨水。在預(yù)定壓力下的墨水通過(guò)開(kāi)口，由墨水貯存器供應(yīng)到書(shū)寫(xiě)筆尖。
文檔編號(hào)B43K7/10GK1086173SQ9310251
公開(kāi)日1994年5月4日 申請(qǐng)日期1993年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月17日
發(fā)明者堀二郎 申請(qǐng)人:堀二郎