圆珠笔尖技术综述

任丛丛

摘要：圆珠笔是人们日常生活中的常用书写工具，其中，圆珠笔的笔尖是圆珠笔的核心部件，本文从专利的角度对圆珠笔尖技术进行专利分析，通过分析该技术在我国、全球的专利申请量以及申请人的分布特点，阐述了圆珠笔尖技术领域的专利申请发展趋势，追踪了圆珠笔尖技术领域的发展脉络，主要针对圆珠笔珠，圆珠笔球座以及圆柱支撑件等三个主要研究方向，并对其进行了梳理，并对各项技术通过实例进行详细说明。

关键词：圆珠笔;笔尖;笔头;球珠;球座

1.圆珠笔的分类

圆珠笔品种繁多，样式各异，从类别上说，基本上可分为油性圆珠笔和水性圆珠笔两种。对于水性圆珠笔，中字迹球珠直径为0.7 毫米，细字迹球珠直径为0.5 毫米，对于油性圆珠笔，常见的球珠直径为1 毫米、0.7 毫米和0.5 毫米。目前，圆珠笔领域更是有了一些有趣的发展，其中两个是太空笔和可擦圆珠笔，其中太空笔特点在于不是使用空气代替用去的墨水的气孔，而是在笔芯内加压，并且墨水是一种特殊的粘性墨水，该圆珠笔能够避免墨水的蒸发和浪费，使用寿命可达100 年之久。

2.专利申请趋势分析

要专利申请人的专利申请量从图1 可以看出，在圆珠笔尖领域中，重要的申请国家是日本，其在整个圆珠笔技术领域的发展也是处于领先地位，并且，对于日本这一笔头申请大国，最重要的申请人便是株式会社百乐，其次是三菱铅笔株式会社和樱花彩色产品株式会社对于上述分析数据可以反射出国内圆珠笔尖领域发展与国外相比还具有一定的差距，因此，国内制笔企业要想在未来的竞争中稳定地位，就应当努力创新，加强专利申请数量特别是专利质量。

3.圆珠笔尖技术分析

3.1 圆珠

球珠是圆珠笔尖的核心部件，其所采用的材质以及加工的精细程度均会严重影响圆珠笔的书写性能以及使用寿命。对于球珠（图3 中的2）的材质，早期圆珠笔的笔珠使用的是普通钢材，长期与酸性油墨接触，导致笔珠容易腐蚀，从而影响书写效果和使用寿命，1957 年，美国著名的制笔商派克公司率先使用碳化钨作为笔珠的材质，其具有耐腐蚀，耐磨损，耐高温氧化的特性，并且，这也是目前圆珠笔球珠的主要材质。

后来在1923 年，德国的卡尔施勒特尔在碳化钨粉末中加入了10%-20%的鈷作为粘结剂，经过制粉、混合、压制、烧结等步骤得到粉末冶金高硬度合金，同时在我国也有相关的发明专利，例如申请人天津市硬质合金会研究所有限公司于2006 年5 月16 日提交的申请号为CN200610013701.4 的发明专利申请中披露了一种高性能中性墨水圆珠笔用硬质合金笔珠，后来，随着材料学的发展，特别是新型陶瓷材料的发展，笔尖上又出现了新的材料，尤其是氧化锆增韧陶瓷（ZTC），其与碳化钨相比，同样具有耐磨，耐腐蚀，耐高温的特性，并且其表面更加的细腻，对球珠的磨损更小，例如帝帽株式会社在1985 年10 月18 提出了一件申请号为CN58108627，发明名称为笔尖构造的专利，其公开了采用陶瓷制造笔尖的笔珠，抗磨损性能优良，耐腐蚀，书写稳定，书写长度达到传统材料球珠的2-5 倍。另外，在圆珠笔使用时，圆珠笔需要具有平滑的和始终如一的书定性能。滚珠本身就需要有润滑能力。然而，为了增加由超钢制成的滚珠表面的润滑能力，就需要通过较长的加工时间的打磨来改善滚珠的表面光滑度和球形，这也增加了加工成本和时间。为了解决上述问题，有人提出在不锈钢作为材料制得的圆珠笔笔珠表面形成耐磨层的方法，例如2002 年06 月12 诹访热工业株式会社向中国提出的，以1999 年6 月4 日为优先权日的申请CN11818436 公开了一种圆珠笔尖的圆珠，其采用不锈钢为材料并在不锈钢基材表面形成有氮硫化物层，通过该种方式从而提高滚轴的耐磨性和润滑能力。

3.2 球座

球座作为球珠的支撑部件，其性能也严重影响笔尖的适用性能，作为球座，其材质和结构特征都会对笔尖的性能起着关键性作用。

球座的加工方式大致分为挤压变形的方式和切削变形两种方式。對于挤压变形的方式，百乐墨水株式会社申请了一项申请号为CN01115639.2 的发明专利，其公开了一种通过挤压变形的方式得到圆珠笔笔尖球座的方式，如图4、5 所示。

对于挤压打点的形成方式，笔头所用引水芯只有端面与导墨槽接触，因此影响了墨水的通过面积和墨水的供应。为了避免上述问题，有人提出了通过切削方式得到圆珠笔尖珠座的方式，例如青岛昌隆文具有限公司申请了一项申请号为CN201110430203.0 的发明专利，如图6、7 所示，其公开了通过切削道具形成导墨槽8 和引水芯3 的中心孔9，其中导墨槽8 同周向的拉削工艺形成，导墨槽8 径向截面形状通过拉削刀具的刀齿形状实现，而中心孔和导墨槽轴向截面则通过旋转切削加工的钻铣成型刀具实现所需要的形状，而中心孔和导墨槽轴向截面则通过旋转切削加工的钻铣成型刀具实现所需要的形状。

3.3 弹性支撑元件

在笔杆内插装有在贮墨管中注入有水性墨水的圆珠笔替换芯的按钮式圆珠笔中，在插在衣服口袋等中的情况下，圆珠笔笔尖的前端保持在向下的状态中，因此，容易发生笔尖漏墨和吞墨的为题，为了解决上述类似问题，人们提出的再圆珠笔尖的圆珠与了设置用于支撑圆珠的弹性支撑元件的方式。例如图8 所示的株式会社百乐于1999 年8 月20 日提交了一份申请号为CN99801796.5 的发明专利申请就是这方面的发明。

总结

本文主要分析了圆珠笔领域中圆珠笔尖的相关技术，并以图表的方式阐述了该技术在我国以及全球的的发展趋势和研究热点，并对该技术主题下的相关技术分支以具体案例的方式作出的详细解释，研究发现，圆珠笔尖的先进技术大都来源于日本、美国、法国、瑞士，而国内份额占有量相对较少，这表明我国的技术还不够成熟，并且知识产权的保护意识也相对较弱。此外，通过对该项技术的研究，有助于对该项技术的整体把握，并对其发展脉络有了清晰地认知。

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州 215000）