纖芯筆的制作方法
【專利摘要】本發明名稱：纖芯筆。它克服了鋼筆“儲墨量小、書寫不夠流暢、加墨時容易弄臟筆頭”的缺點，也克服了中性筆“頻繁更換、遺棄筆芯，不利環保”的缺點。本發明中，筆頭(101)上端配合在筆管(102)下端的圓孔內；筆管(102)上端完全密閉，導氣管(301)上端穿出筆管(102)頂部并與大氣連通而下端貫穿過筆管直抵筆頭內的纖維束，墨水能連續地從半球形筆尖的出墨口通過纖維質導墨線析出到紙面；通過注射器向筆內加墨，可避免筆頭被弄臟。本發明儲墨量大，無需頻繁加墨，書寫流暢，抗摔性強、壽命長、成本低，不用更換筆芯，利于環保。
【專利說明】
纖芯筆
技術領域
[0001]本發明涉及書寫用具一一筆。
【背景技術】
[0002]鋼筆靠筆管內體積過小的墨囊儲墨，靠金屬筆尖輸出墨水，加墨時筆頭須浸入墨水。
[0003]中性筆靠金屬圓珠導出墨水，靠筆管內體積有限的筆芯儲存墨水。
【發明內容】
[0004]目前，鋼筆儲墨量小、書寫不夠流暢、加墨時容易弄臟筆頭，中性筆須頻繁更換、遺棄筆芯，不利環保。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案:
[0006]本發明的原理:本發明通過使筆頭纖維束上端面的壓力與大氣壓基本一致，使得纖維束上端到出墨口的墨水壓力分布與毛筆的纖維束相似，使墨水能連續地從半球形筆尖的出墨口通過纖維質導墨線析出到紙面。
[0007]本發明通過使筆管上端完全密閉；導氣管上端位于筆管頂部并與大氣連通，下端貫穿過筆管并直抵筆頭內的纖維束；當因墨水析出而使筆管腔上端、導氣管下端出口處的液壓對大氣呈負壓時，有空氣從導氣管下端出口進入筆管而在筆管內形成氣泡，氣泡再借浮力進入筆管上端，使筆管腔上端的負壓不會過大，從而使纖維束上端面的壓力與大氣壓基本一致，筆管內儲墨量對纖維束上端壓力的影響可以忽略不計。同時，筆頭的筆尖為半球形，使得書寫很流暢，且通過注射器向筆內加墨，避免筆頭被弄臟。
[0008]預備說明:
[0009]a)實體:(包括實體組中的實體)均為三維實體，都在同一個XYZ三維坐標系(圖1(C)的坐標系是該坐標系的XYZ坐標軸示意圖，XY坐標平面即為水平面;所有說明書附圖共用該坐標系，讀這些圖時均認可該示意圖隱含于每幅圖中)中。Z坐標軸為實體高度的參照坐標軸(Z坐標軸正向對應高或上、負向對應低或下，例如，設AB為長方體上一條平行于Z軸的棱，則長方體的高度=AB)。
[0010]b)實體組:包含多個實體的一個實體集，實體組只能作為一個整體運動，且運動時實體組內各實體之間的相對位置保持不變。
[0011]c)X坐標軸的正向為右、負向為左；Y坐標軸的正向為前、負向為后。相應地，“右移”，等價于“沿X坐標軸的正向移動”；“左移”、“后移”、“前移”的含義依此類推。
[0012]d)每幅圖中包含多個子圖，子圖編號為(a)、(b)、(c).....;每個子圖內縮放比例統一;不同子圖的縮放比例可不同。
[0013]e)實體(實體組)的端面:設面F是實體上的一個平面，實體中不在面F上的點都處于面F—側(即該實體的任意一點都不處于面F的另一側)，這稱面F是該實體的一個端面。根據端面相對于實體重心的位置，端面可分為上、下、左、右、前、后端面(上、下、左、右、前、后的定義見前文)。依此類推，可得到實體組端面的定義。
[0014]f)說明書附圖中的粗黑箭頭表示實體形成過程或裝置裝配流程的前后環節。
[0015]I本發明是一種純機械書寫工具，其零件包括筆頭、筆管(102)、尾塞(201)、卡環
(202)、注墨塞(203)、筆帽(204)、纖芯卡(205)、導氣管(301)、導墨線(302)、纖維束；其中，筆頭有三種樣式:原型筆頭(101)、扁芯筆頭、毛筆型筆頭等零件構成。
[0016]1.1 原型筆頭(101):
[0017]1.1.1實體I (101-6):圖1 (a)中，令圓柱1(101-4)下端面的直徑與長方體I (101-5)下端面左側的邊等長并重合，且圓柱1(101-4)高于長方體1(101-5)，則圓柱1(101-4)、長方體I(101-5)作并集運算即為實體I(101-6):實體I (101-6)=圓柱I(101-4) U長方體1(101-
5)0
[0018]1.1.2實體2(101-2):圖1 (a)中，在整體呈條狀并右傾的平面多邊形ABCDEFGH中，AH水平，點C、B、F、G共線，AH//BC，CD//FE ；把多邊形ABCDEFGH的DE變為90°圓弧DE，⑶是圓弧DE的法線，EF是圓弧DE的切線，則形成平面曲線(101-1);令線段JK與平面曲線(101-1)共面，JK位于CD左側且JK//CD，以JK為軸旋轉平面曲線(101-1)360°而形成實體2(101-2)。實體2 (101-2)中，由線段CD對應形成的圓通孔I稱為出墨孔，由平面曲線CDEF對應形成的部分稱為筆尖。
[0019]1.1.3實體3(101-3):圖1(a)中，令平面I平行于JK且位于筆尖右側，將平面1、實體
2(I O1-2)的上端面、實體2 (I O1-2)的錐形內壁面所圍成的閉合空間填充為實物，則形成實體3(101-3)。
[0020]1.1.4實體4(101-7):圖1 (a)中，令實體1(101-6)的上端面介于實體3(101-3)上端面的線段PQ、實體3(101-3)上端面的外圓之間，且實體1(101-6)上端面的圓心位于線段PQ的中垂線上，實體I (101-6)的下端穿出實體3(101-3)的外壁面，則實體3(101-3)、實體I(101-6)作差集運算即為實體4(101-7):實體4(101-7)=實體3(101-3)-實體1(101-6)。由實體1(101-6)在實體4(101-7)中對應形成的圓通孔2(101-9)稱為注墨孔，注射器的針頭可松配合地穿過注墨孔；由實體I (101-6)在實體4(101-7)的外壁對應形成的槽(101-10)稱為注墨槽。
[0021]1.1.5原型筆頭(101):圖1 (a)中，令圓通管1(101-8)下端面居中在實體4(101-7)上端面，且實體4(101-7)上端面的內側圓弧與圓通管1(101-8)下端面的內圓共圓，圓通管I(101-8)、實體4(101-7)作并集運算即為原型筆頭(101):原型筆頭(101) =圓通管1(101-8)U 實體4(101-7)。
[0022]1.2筆管(102):圖1(b)中，令圓片(102-1)中央有圓通孔3(102-3)，圓片(102-1)上端面的外圓與圓通管2(102-2)上端面的內圓重合，再下移圓片(102-1)而在圓通管2(102-
2)上端形成一個淺凹，圓片(102-1)、圓通管2(102-2)作并集運算即為筆管(102):筆管
(102)=圓片(102-1) U圓通管2(102-2)。筆管(102)的外半徑與實體4(101-7)上端面的外半徑相同。
[0023]1.3尾塞(201):圖2(a)中，長方板(201-1)含有圓通孔4(201-2)、圓通孔5(201-3);令圓通管3(201-4)的上端面居中于長方板(201-1)的下端面，且圓通孔4(201-2)、圓通孔5(201-3)處于圓通管3(201-4)上端面的內圓中，圓通管3(201-4)可緊配合在筆管(102)上端的圓孔內，長方板(201-1)、圓通管3(201-4)作并集運算即為尾塞(201):尾塞(201) =長方板(201-1) U 圓通管3(201-4)。
[0024]1.4卡環(202):圖2(b)中，長方體I (202-1)與長方體2(202-2)相同，長方體I (202-1)、長方體2(202-2)與正方環(202-3)等高。令長方體I (202-1)、長方體2(202-2)、正方環(202-3)三者的上端面共面，且長方體I (202-1)、長方體2(202-2)左右對稱、前后對稱地分別貼于正方環(202-3)的外壁面，則長方體I (202-1)、長方體2 (202-2)與正方環(202-3)作并集運算即為卡環(202):卡環(202) =長方體1(202-1) U長方體2(202-2) U正方環(202-3)0
[0025]1.5注墨塞(203):微量放大圖1(b)中的實體I (101-6)并水平地切去其下端的一段而形成一個上小下大、可緊配合在注墨孔的橡膠材質實體，即形成圖2(c)中的注墨塞
(203)。
[0026]1.6筆帽(204):圖2(d)中，筆帽(204)是一個橡膠半盲圓管，原型筆頭(101)的筆尖可緊配合在筆帽(204)的圓孔(204-1)內。
[0027]1.7纖芯卡(205):圖2(e)中，半盲圓管I (205-1)高于圓環3(205-3);令開口朝下的半盲圓管1(205-1)的下端面居中在圓環3(205-3)的下端面，且半盲圓管1(205-1)下端面的外圓與圓環3(205-3)下端面的內圓共圓，長方體(205-2)水平地貫穿半盲圓管1(205-1)且長方體(205-2)的上端面與半盲圓管1(205-1)上底的下端面相貼，長方體(205-2)的下端面高于圓環3(205-3)的上端面，則半盲圓管I (205-1)、圓環3(205-3)、長方體(205-2)作集合運算即形成上小下大、含有兩個方形通孔的纖芯卡(205):纖芯卡(205)=半盲圓管1(205-
1)U 圓環3(205-3)-長方體(205-2)。
[0028]1.8扁芯筆頭:令原型筆頭(101)中的出墨孔剖切面為橢圓形，則形成扁芯筆頭。
[0029]1.9毛筆型筆頭:令原型筆頭(101)中的出墨孔足夠大，能讓纖芯卡(205)的上端緊配合在原型筆頭(101)中的出墨孔中，則形成毛筆型筆頭。
[0030]1.10導氣管(301):圖3中，導氣管(301)是一根細長的圓通管，空氣經導氣管(301)
進入筆管。
[0031 ] 1.11導墨線(302):圖3中，導墨線(302)是一根上端帶結的纖維軟線。
[0032]2裝配說明:
[0033]2.1線型纖芯筆(304)裝配過程:圖3中，令導墨線(302)的下端松配合地向下穿過原型筆頭(101)的出墨孔與原型筆頭(101)的出墨孔下端平齊，錐形海綿(303)配合在原型筆頭(101)的錐形腔內，導氣管(301)的開口端緊配合在筆管(102)上端的圓通孔3(102-3)內，導氣管(301)的盲端朝下貫穿過筆管(102)，讓卡環(202)在其帶凸塊的兩個條豎直起來后緊配合地向下插入原型筆頭(101)的圓孔內，原型筆頭(101)的上端緊配合在筆管(102)下端的圓孔內，注墨塞(203)緊配合在原型筆頭(101)的注墨孔，尾塞(201)的下端緊配合在筆管(102)上端的圓孔內，則形成線型纖芯筆(304)。錐形海綿(303)有儲墨作用，使纖芯筆(304)水平放置時其出墨口仍能保持濕潤;尾塞(201)可阻止線型纖芯筆(304)在水平面上滾動。
[0034]2.2扁型纖芯筆:將線型纖芯筆中的原型筆頭置換為扁芯筆頭，且讓一束纖維緊配合在扁芯筆頭的出墨孔中，則形成扁型纖芯筆。
[0035]2.3毛筆型纖芯筆:將線型纖芯筆中的原型筆頭置換為毛筆型筆頭，且讓一束豎直纖維的上端進入并緊配合在毛筆型筆頭的纖芯卡(205)中，則形成毛筆型纖芯筆。
[0036]3使用方法:除加墨方式外，本發明的使用方法與其他硬筆相同。
[0037]3.1線型纖芯筆(304)的使用方法:讓線型纖芯筆(304)的注墨孔開口豎直朝上，手拿充有墨水的注射器，把其針頭朝下松配合地插入纖芯筆(304)的注墨孔，將注射器中的墨水推入纖芯筆(304)的筆管。在不用線型纖芯筆(304)時，將筆帽(204)戴在線型纖芯筆(304)的筆尖，以減少墨水的揮發。
[0038]3.2扁型纖芯筆、毛筆型纖芯筆的注墨方法與線型纖芯筆(304)同。
[0039]本發明的有益效果:本發明所述的硬筆，儲墨量大，可達普通鋼筆的10倍，通過注射器加墨，回避了鋼筆“頻繁加墨且加墨時極易弄臟筆頭”的缺陷；其書寫的流暢度遠好于普通鋼筆，與圓珠筆近似;兼有毛筆“筆劃粗細靈活可變”的優點，可顯著提高人們手寫字的美觀度。本發明筆尖為半球狀，其常用半徑為1mm，加之內含的纖維芯是軟質柔性的，具有其他硬筆不可比擬的抗摔性;若采用金屬材質的筆頭，其抗摔性更佳，壽命更長。本發明涉及的機械零件十分簡單，生產成本低。用戶使用本發明書寫，加墨次數很少，通過注射器向筆內加墨而避免筆頭被弄臟，書寫耗材成本極低，又能流暢而靈活地書寫。本發明儲墨量大，無需頻繁加墨，書寫流暢，抗摔性強、壽命長，不用更換筆芯，利于環保。本發明生產成本低，可迅速大規模普及。
【附圖說明】
[0040]圖1(a)是原型筆頭(101)的三維立體圖；圖1(b)是筆管(102)的三維立體圖；圖1(C)是坐標系的坐標軸示意圖。
[0041]圖2(a)是尾塞(201)的三維立體圖；圖2(b)是卡環(202)的三維立體圖；圖2(c)是注墨塞(203)的三維立體圖；圖2(d)是筆帽(204)的三維立體圖；圖2(e)是纖芯卡(205)的三維立體圖。
[0042]圖3是線型纖芯筆(304)的整體裝配圖。圖3中，卡環(202)開口朝向為水平方向。
[0043]附圖中，元素的編號為a2aiaQ(a2、a1、ao為十進制數字)，a2為該元素所在的圖號。若零件的編號為a2aiao，則a2aiao代表一個零件。若零件的編號為a2aiao_b(b為一個十進制數)，貝lJa2aiao代表一個零件，b代表零件的一個部位，或與零件某個部位對應的一個實體。
【具體實施方式】
[0044]這是線型纖芯筆(304)的一種【具體實施方式】:筆管(102)半徑為5mm，筆管(102)長度為120mm，原型筆頭(101)總長度為20mm，原型筆頭(101)出墨孔的半徑為0.1mm，原型筆頭(101)筆尖的長度、半徑分別為4mm、lmm，原型筆頭(101)筆尖下端與標準的半圓球十分接近，注墨孔的直徑為Imm;其他參數可根據這些參數和生活常識而確定。
【主權項】
1.纖芯筆，能使水性墨從與紙面接觸并作相對運動的出墨口連續地析出到紙面，其特征在于，其零件包括筆頭、筆管(102)、尾塞(201)、卡環(202)、注墨塞(203)、筆帽(204)、纖芯卡(205)、導氣管(301)、導墨線(302)、纖維束;其中筆頭有三種樣式:原型筆頭(101)、扁芯筆頭、毛筆型筆頭； 令圓柱1(101-4)下端面的直徑與長方體1(101-5)下端面左側的邊等長并重合，且圓柱I(101-4)高于長方體I (101-5)，則圓柱I (101-4)、長方體I (101-5)作并集運算即為實體I(101-6):實體1(101-6)=圓柱1(101-4)1]長方體1(101-5); 在整體呈條狀并右傾的平面多邊形AB⑶EFGH中，AH水平，點C、B、F、G共線，AH//BC，⑶//FE;把DE變為90°圓弧DE，CD是圓弧DE的法線，EF是圓弧DE的切線，則形成平面曲線(101-1);令線段JK與平面曲線(101-1)共面，JK位于CD左側且JK//CD，以JK為軸旋轉平面曲線(101-1)360°而形成實體2(101-2);實體2(101-2)中，由線段⑶對應形成的圓通孔I稱為出墨孔，由平面曲線CDEF對應形成的部分稱為筆尖； 令平面I平行于JK且位于筆尖右側，將平面1、實體2(101-2)的上端面、實體2(101-2)的錐形內壁面所圍成的閉合空間填充為實物，則形成實體3(101-3); 令實體1(101-6)的上端面介于實體3(101-3)上端面的線段PQ、實體3(101-3)上端面的外圓之間，且實體1(101-6)上端面的圓心位于線段PQ的中垂線上，實體1(101-6)的下端穿出實體3(101-3)的外壁面，則實體3(101-3)、實體1(101-6)作差集運算即為實體4(101-7):實體4(101-7)=實體3(101-3)-實體I(101-6);由實體I(101-6)在實體4(101-7)中對應形成的圓通孔2 (I O1-9)稱為注墨孔，由實體I (11-6)在實體4 (11-7)的外壁對應形成的槽(101-10)稱為注墨槽； 令圓通管1(101-8)下端面居中在實體4(101-7)上端面，且實體4(101-7)上端面的內側圓弧與圓通管1(101-8)下端面的內圓共圓，圓通管1(101-8)、實體4(101-7)作并集運算即為原型筆頭(101):原型筆頭(101) =圓通管I(1l-S)U實體4(101-7); 令原型筆頭(101)中的出墨孔剖切面為橢圓形，則形成扁芯筆頭； 令圓片(102-1)中央有圓通孔3(102-3)，圓片(102-1)上端面的外圓與圓通管2(102-2)上端面的內圓重合，再下移圓片(102-1)而在圓通管2(102-2)上端形成一個淺凹，圓片(102-1)、圓通管2(102-2)作并集運算即為筆管(102):筆管(102) =圓片(102-1)U圓通管2(102-2)； 長方板(201-1)含有圓通孔4(201-2)、圓通孔5(201-3);令圓通管3(201-4)的上端面居中于長方板(201-1)的下端面，且圓通孔4(201-2)、圓通孔5(201-3)處于圓通管3(201-4)上端面的內圓中，長方板(201-1)、圓通管3(201-4)作并集運算即為尾塞(201):尾塞(201) =長方板(201-1)U圓通管3(201-4); 長方體I (202-1)與長方體2(202-2)相同，長方體I (202-1)、長方體2(202-2)與正方環(202-3)等高。令長方體I (202-1)、長方體2(202-2)、正方環(202-3)三者的上端面共面，且長方體I (202-1),長方體2 (202-2)左右對稱、前后對稱地分別貼于正方環(202-3)的外壁面，則長方體I (202-1)、長方體2 (202-2)與正方環(202-3)作并集運算即為卡環(202):卡環(202)=長方體 I (202-1 )U 長方體2 (202-2 )U 正方環(202-3)。 微量放大的實體1(101-6)并水平地切去其下端的一段而形成一個上小下大、可緊配合在注墨孔的橡膠材質實體，即形成注墨塞(203); 筆帽(204)是一個橡膠半盲圓管，原型筆頭(101)的筆尖可緊配合在筆帽(204)的圓孔(204-1)內; 令開口朝下的半盲圓管1(205-1)的下端面居中在圓環3(205-3)的下端面，且半盲圓管1(205-1)下端面的外圓與圓環3(205-3)下端面的內圓共圓，長方體(205-2)水平地貫穿半盲圓管1(205-1)且長方體(205-2)的上端面與半盲圓管1(205-1)上底的下端面相貼，則半盲圓管I (205-1)、圓環3(205-3)、長方體(205-2)作集合運算即形成纖芯卡(205):纖芯卡(205)=半盲圓管 I (205-1 )U 圓環3(205-3)-長方體(205-2); 令纖芯卡(205)的上端緊配合在原型筆頭(101)中的出墨孔中，則形成毛筆型筆頭； 導氣管(301)是一根細長的圓通管;導墨線(302)是一根上端帶結的纖維軟線； 令導墨線(302)的下端松配合地向下穿過原型筆頭(101)的出墨孔與原型筆頭(101)的出墨孔下端平齊，錐形海綿(303)配合在原型筆頭(101)的錐形腔內，導氣管(301)的開口端緊配合在筆管(102)上端的圓通孔3(102-3)內，導氣管(301)的盲端朝下貫穿過筆管(102)，讓卡環(202)在其帶凸塊的兩個條豎直起來后緊配合地向下插入原型筆頭(101)的圓孔內，原型筆頭(101)的上端緊配合在筆管(102)下端的圓孔內，注墨塞(203)緊配合在原型筆頭(101)的注墨孔，尾塞(201)的下端緊配合在筆管(102)上端的圓孔內，則形成線型纖芯筆(304); 將線型纖芯筆中的原型筆頭置換為扁芯筆頭，且讓一束纖維緊配合在扁芯筆頭的出墨孔中，則形成扁型纖芯筆； 將線型纖芯筆中的原型筆頭置換為毛筆型筆頭，且讓一束豎直纖維的上端進入并緊配合在毛筆型筆頭的纖芯卡(205)中，則形成毛筆型纖芯筆。
【文檔編號】B43K5/18GK105856902SQ201610334795
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】王步梯
【申請人】王步梯