專利名稱:書寫工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有一個可在一個表面上工作的工作尖端的工具，更具體點說涉及一種手工操作的工具，在使用該工具時所述工作尖端有一較優(yōu)的取向。
背景技術(shù)：
市場上有售各種具有可在一個表面上工作的尖端的工具。這些工具包括但并不限于書寫系統(tǒng)，如自來水筆、圓珠筆、以及改正液涂敷器等。書寫工具通常具有一個從含有墨水源的筒管中伸出的書寫頭或書寫尖端，在書寫過程中，該工具被使用者握持在手中。這些書寫工具中的大多數(shù)工具，特別是圓珠筆，人們知道其書寫尖端如能保持與所要書寫的表面垂直，書寫效果將會較好。但在大多數(shù)情況下，在書寫過程中書寫工具并不垂直書寫，而是被使用者相對書寫表面傾斜一個角度，這個相對書寫表面的角度一般為60°左右。
在使用圓珠筆的情況下，一般也以對書寫表面約為60°的角度書寫，這時環(huán)繞圓珠的周緣會與書寫表面接觸并妨礙圓珠的順利運轉(zhuǎn)。另外還有一個危險是，以60°的角度書寫會使圓珠加快磨損到松弛的程度。
有鑒于此，有人曾提出圓珠筆的尖端或圓珠承載部應(yīng)這樣取向，使它與書寫工具筒管的軸線成一角度而伸出，借以補償在書寫過程中筒管的傾側(cè)。這種筆的一個典型例子曾在授予Robert L.Brown的美國專利5,012,663號中示出并說明，該專利也已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。
但已發(fā)現(xiàn)，使用上述這種尖端被設(shè)成與筒管縱軸線成一角度的筆時，尖端常難于取向并會造成拙劣的書寫質(zhì)量。而若尖端不再取向為與書寫表面成直角時，使用者又必須使書寫工具重新取向，否則書寫將會在圓珠的周緣上進行。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是要提供一種書寫工具，其書寫尖端與筒管的縱軸線成一角度而延伸，但能確保書寫尖端對書寫表面有正確的取向。
本發(fā)明的另一個目的是要提供上述這種型式的書寫工具，但在書寫過程開始之前尖端就已對書寫表面有正確的取向。
本發(fā)明的再一個目的是要提供上述這種型式的書寫工具，在書寫過程中該工具能保持尖端對書寫表面的正確取向。
本發(fā)明的另一個目的是要提供上述這種型式的書寫工具，其中書寫尖端可相對于筒管旋轉(zhuǎn)，但在書寫過程中則相對于筒管保持固定。
本發(fā)明還有另一個目的是要提供上述型式的書寫工具，它必須構(gòu)造簡單并且容易制造。
閱讀下面的說明后當(dāng)可知道，上述這些和其他一些目的本發(fā)明都可達到。本發(fā)明所提供的手工操作工具包括一個具有縱軸線的細長管狀筒管元件，有一在表面上應(yīng)用的工作尖端設(shè)在筒管的前端并被安裝成可環(huán)繞筒管的縱軸線旋轉(zhuǎn)。在工作尖端和筒管之間沿著縱軸線設(shè)有一個夾持結(jié)構(gòu)，當(dāng)工作尖端在其最后面的位置時用來阻止工作尖端的旋轉(zhuǎn)。
較詳細地說，該書寫工具有一具有縱軸線的細長筒管元件和一個安裝在筒管一端的書寫尖端。該尖端可被設(shè)置成相對于筒管縱軸線傾斜一個角度并被安裝成可環(huán)繞縱軸線旋轉(zhuǎn)。書寫工具的形式可以是圓珠筆，在該情況下，所述尖端包括一書寫圓珠。
縱軸線一般設(shè)在細長管狀筒管的中心線上，書寫工具還可包括一個細長元件，它被安裝成可在細長管狀筒管內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在該情況下，所述尖端被固定在細長元件上以便與它一同旋轉(zhuǎn)。
筒管和細長元件最好都是圓筒形，當(dāng)書寫工具為鋼筆時，細長元件可具有一個用作墨盒的存儲墨水的筆芯。
在書寫工具的一個實施例中，細長元件具有一個加重部，該加重部設(shè)在細長元件上，位于以縱軸線為準的書寫尖端的對側(cè)。
在另一個實施例中，書寫工具具有一細長的筒管元件和一個裝在筒管前端的書寫尖端，該尖端被設(shè)置為與筒管縱軸線成一角度，并被這樣安裝使它可環(huán)繞筒管縱軸線自由旋轉(zhuǎn)，并可沿著筒管縱軸線作相對于筒管的軸向移動。在筒管和書寫尖端之間沿著縱軸線設(shè)有一個夾持結(jié)構(gòu)，當(dāng)書寫尖端在其縱軸線上最后面的位置時，可用來阻止書寫尖端的旋轉(zhuǎn)。
夾持結(jié)構(gòu)一般具有一個設(shè)在細長元件(其上固定著書寫尖端)上面向后方的肩部，和一個設(shè)在細長筒管上面向前方的表面。當(dāng)書寫尖端設(shè)在縱軸線上前面的位置時，這兩個表面互相隔開一個間距；而當(dāng)書寫尖端設(shè)在縱軸線上后面的位置時，這兩個表面互相接觸。兩個表面中至少有一個表面是由摩擦材料制成的，并且兩個表面可被設(shè)置得靠近書寫工具的前端或靠近書寫工具的后端。摩擦材料一般設(shè)在細長筒管上，并且可以采用彈性摩擦材料制成的O形環(huán)的形式。



附圖示出本發(fā)明說明的實施例，閱后當(dāng)可對本發(fā)明的特征和優(yōu)點有所了解，其中圖1為按照本發(fā)明制造的圓珠筆的部分為剖面的側(cè)視圖；圖2為與圖1相似的側(cè)視圖，示出圖1中結(jié)構(gòu)的另一個實施例；圖3為示出圖1或2的圓珠筆在書寫過程中的狀態(tài)的概略視圖；圖4和5為圖3的圓珠筆從筆尖端看去的概略圖；圖6為部分剖開的側(cè)視圖，示出圖2中圓珠筆的另一實施例，設(shè)有在書寫過程中鎖定書寫尖端的裝置；圖7和8分別為圖6中的結(jié)構(gòu)在前部和靠近后部的虛線范圍內(nèi)的放大的示出細節(jié)的詳圖；圖9為部分剖開的側(cè)視圖，示出圖6中圓珠筆的另一實施例，設(shè)有在書寫過程中鎖定書寫尖端的另一種設(shè)施，圖10和11分別為圖9中的結(jié)構(gòu)在前部和靠近中部的虛線范圍內(nèi)的放大的示出細節(jié)的詳圖。
優(yōu)選實施方式參閱附圖，特別是圖1和2，其中示出一個形式為圓珠筆10的書寫工具，該工具包括一個圓筒形的、具有縱軸線BC的外元件或筒管12。該筒管12在前端開口，而在最后端設(shè)有一帽14將圓筒體的該端封閉。一個具有圓錐形支承表面18的圓柱形支承件16被裝在帽14的內(nèi)表面上，并沿著縱軸線BC延伸，圓錐形表面18的頂尖位于縱軸線上。一個具有內(nèi)支承表面21的圓筒形支承件20被固定在筒管12的內(nèi)部靠近筒管前端的地方。
一個細長的圓筒形元件22被安裝成可在筒管12內(nèi)旋轉(zhuǎn)，該圓筒形元件具有在支承表面21內(nèi)的滑動配合，并具有一個在其后端制出的圓錐形凹坑24以資與靠近筒管12后部的支承表面18配合。在細長的圓筒形元件22的前端安裝有一個書寫頭26，該書寫頭被固定在圓筒形元件的外表面上，但與筒管12的內(nèi)表面之間隔開一間隙，使該書寫頭可與圓筒形元件22一起在筒管12內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。一個形式為圓錐形尖端28的書寫元件被裝在書寫頭26的前端，圓錐形書寫元件有一條與筒管12的縱軸線BC斜交成一角度的中心線NC。在本實施例的圓珠筆中，可以是本行業(yè)熟知的任何一種型式的圓珠30被設(shè)置在尖端28的前端，圓珠位于中心線NC上，離開縱軸線BC有一間距D。
用一個作為墨盒的筆芯32存儲墨水作為圓珠30的墨水源，該筆芯32可以是一個被裝在細長的圓筒形元件內(nèi)的可更換元件，或在一次性筆的情況下，也可以與圓筒形元件22制成一個整體。
最好，在圖1所示的構(gòu)造中，在圓珠30和縱軸線BC之間的距離D在0.01英寸到0.10英寸之間，而在尖端28的中心線NC與縱軸線BC之間的角度一般為30°，也可以在20°到40°之間。
現(xiàn)在參閱圖3、4和5，其中畫出在書寫過程中圖1的圓珠筆10所具有的各個位置。如圖3所示，當(dāng)圓珠30接觸書寫表面時，圓珠筆10被使用者相對于書寫表面S而定位在一個離開垂直線為X的角度。在與書寫表面接觸的時刻或正好在該時刻之前，細長的圓筒形元件22可能處在這樣一個位置，其時尖端28并不在其中性位置(即圓錐形尖端的中心線NC與表面S成直角的位置)，而是偏離一個角度Y(見圖5)。當(dāng)將一垂直的書寫力F施加在圓珠筆10的筒管12上時，有一恢復(fù)轉(zhuǎn)矩T會施加在尖端28上在與角度Y的方向相反的方向上轉(zhuǎn)動細長的圓筒形元件22，這樣尖端28的中心線NC就可被引導(dǎo)到與書寫表面S成正確的角度。
作為計算公式，恢復(fù)轉(zhuǎn)矩T等于圓珠30離開筒管12的縱軸線BC的距離D乘上垂直方向的力F乘上角度X的正弦再乘上角度Y的正弦，即T＝D·F·SINE X·SINE Y如圖4和5所示，如果如圖5所示尖端28接觸表面S，書寫過程將使力F施加在筒管12上，而細長的圓筒形元件將旋轉(zhuǎn)使尖端28和圓珠30移動到“中性位置”，如圖4所示。
圖2示出本發(fā)明的另一個實施例，其中所有上面說明過的元件都用與圖1的實施例相同的標號指出。但在圖2的實施例中有多個配重34、35和36添加在圓筒形元件22的外表面上。它們被設(shè)置在圓筒形元件22的表面上，并定位在縱軸線BC的周圍離開圓珠30 180°的地方。在圖2的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)縱軸線水平設(shè)置或與書寫表面成銳角時，配重34、35和36能將圓珠30保持在縱軸線BC之上。
應(yīng)該知道，采用圖2所示的構(gòu)造時，使圓珠30正確地定位在表面S上的手段就可基本上由采用配重34、35和36來提供，因此，力F將用來使尖端28和圓珠30旋轉(zhuǎn)到正確的對準位置，從而使書寫質(zhì)量達到最佳。還應(yīng)注意到，采用配重34、35和36作為旋轉(zhuǎn)裝置時，如同上面說明的那樣，就不再需要產(chǎn)生由圖1的結(jié)構(gòu)中的距離D所提供的恢復(fù)轉(zhuǎn)矩，因此，圓珠30就可根據(jù)需要設(shè)在縱軸線BC上或另外的位置上。
雖然在圖1的結(jié)構(gòu)中，上述“恢復(fù)轉(zhuǎn)矩”是尖端28對書寫表面正確取向的一個主要因素，但應(yīng)知道，有多種轉(zhuǎn)矩可出現(xiàn)在具體的書寫工具上。這些轉(zhuǎn)矩可包括，但并不限于下列這些擺動轉(zhuǎn)矩(在書寫時由于改變方向造成的沖擊)、阻尼轉(zhuǎn)矩(由于支承件摩擦力造成的沖擊)，以及如在圖2的結(jié)構(gòu)中由配重賦予的轉(zhuǎn)矩。
現(xiàn)在參閱圖6到8的本發(fā)明的另一實施例，其中圓珠筆100具有一個筒管112，所述筒管在其后部設(shè)有一個端帽114和一個具有圓錐形支承表面118的支承件116。在圓珠筆100的前端設(shè)有一個具有支承表面121的圓筒形支承件120用來在徑向上支承一個圓筒形元件122。細長的圓筒形元件122在其后端有一圓錐形的凹坑124，該圓錐形凹坑124與一個固定在圓筒形元件122上的磁鐵125隔開一個距離。
該圓珠筆100與以前的實施例相似之處在于，在其前端有一書寫頭126，書寫頭126上有一支承著一個可滾動的圓珠130的圓錐形的尖端128，還有一個用作墨盒的存儲墨水的筆芯132。
該結(jié)構(gòu)還與圖2所示的結(jié)構(gòu)相似，即，它有一個配重134設(shè)在圓筒形元件122的一側(cè)，該配重能起到與以前說明過的圖2中實施例的配重34、35和36相似的作用。
在本實施例中應(yīng)該注意到，在固定于圓筒形元件122的書寫頭126的那部分上設(shè)有一個面向后方的表面140，而裝有一個O形環(huán)144的面向前方的肩部142是在圓珠筆100前端的筒管112上制出的，它與肩部140互相面對。O形環(huán)144由彈性材料如橡膠制成并有一個摩擦表面用來與表面140接觸。
在圓珠筆100的后部，支承件116上設(shè)有一個磁性材料塊117并被安裝在一個圓筒形擋止件146內(nèi)，該擋止件146又與一個襯墊148接觸，該襯墊148由一般為敞開式(open-cell type)的緩慢恢復(fù)泡沫材料制成，它在被擋止件146壓縮后將緩慢地恢復(fù)到其靜止狀態(tài)。
在書寫過程之前的靜止狀態(tài)，在筒管112的前端，在面向后方的表面140和O形環(huán)144的表面之間會形成一個間隙G，致使O形環(huán)144沒有與表面140接觸。安裝在圓筒形元件122上的整個組件由于磁鐵117和磁鐵125之間的磁性吸引力被保持在位，如圖7所示；這時由于在筒管112前端存在間隙G，圓筒形元件122可在筒管112內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，只有一個極小的摩擦接觸被維持在圓錐形支承表面118和圓錐形凹坑124之間。當(dāng)肩部140在最前面的位置上時間隙G一般為0.005到0.010英寸。
在通過書寫尖端128將書寫壓力施加到書寫頭126上時，與圓筒形元件122連接的整個結(jié)構(gòu)向后移動，結(jié)果面向后方的表面140被迫移向面向前方的表面142，形式為O形環(huán)144的夾持件就阻止圓筒形元件122及其連結(jié)著的相關(guān)結(jié)構(gòu)進一步旋轉(zhuǎn)。同時，可滑動地設(shè)置在筒管112內(nèi)的圓筒形擋止件146向后移動，壓迫襯墊148。
當(dāng)圓珠筆100從書寫表面離開時，襯墊148恢復(fù)到其靜止狀態(tài)，并有效地使圓筒形擋止件146向前移動，從而在筒管112的前端產(chǎn)生間隙G，重新使圓筒形件122和尖端128能夠旋轉(zhuǎn)。
這樣由于O形環(huán)144與表面140的接觸，便能在書寫過程中有效地消除書寫頭126的旋轉(zhuǎn)。
現(xiàn)在參閱圖9、10和11中示出的另一個實施例，其中與圖6的結(jié)構(gòu)相同的零件用相同的標號指出。
在圖9中示出的圓珠筆200的結(jié)構(gòu)中，夾持結(jié)構(gòu)并不是位于筒管112′的前半部而是位于其后半部。固定在筒管112′內(nèi)表面上的圓筒形擋止塊204有一在筒管112的中心線上穿過該擋止塊的圓柱形孔206。圓筒形元件122的端塊208上有一面向后方的表面210，它與擋止塊204上制出的面向前方的表面212是面對面的關(guān)系。
在本實施例中，面向后方的表面210含有形式為O形環(huán)214的摩擦材料，用來與面向前方的表面212接觸。如同以前的實施例，圓筒形元件122可沿著筒管112的中心線前后移動，但其向前移動由于有一個在一端設(shè)有圓球218的連結(jié)銷216而受到限制。有一軸220延伸通過擋止塊204的圓柱形孔206并用螺紋連結(jié)到圓筒形元件122的端塊208內(nèi)。該軸220的設(shè)計為在圓柱形孔206內(nèi)維持轉(zhuǎn)動配合，而圓球218可在連結(jié)銷216和擋止塊204之間提供最小的接觸，從而可保證對圓筒形元件122的旋轉(zhuǎn)和軸向運動的阻力為最小。
在操作時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)書寫頭126處在傳統(tǒng)的向下位置時，由于使用者在書寫前對筆200的取向，在表面210和212之間會產(chǎn)生間隙G。由于重力的關(guān)系，表面210和212可在這個間隙G上保持隔開，以致圓筒形元件122能夠自由旋轉(zhuǎn)并沿軸向運動。但當(dāng)將壓力施加在尖端128上時就會使圓筒形元件122向后移動以致造成在O形環(huán)214與面向前方的表面212之間的摩擦接觸，從而在書寫過程中可阻止圓錐形尖端128和書寫頭126的旋轉(zhuǎn)。
雖然在所說明的實施例中，O形環(huán)144和214曾被作為產(chǎn)生夾持結(jié)構(gòu)的元件示出，但應(yīng)知道摩擦的、機械的或其他手段也都可被用于夾持的目的而屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
應(yīng)該知道，在圖1到5示出并說明過的書寫工具上，采用如圖6或如圖7到9那樣的修改結(jié)構(gòu)，可使該書寫工具進一步具有夾持結(jié)構(gòu)的特征，即它能在使用者適當(dāng)?shù)厝∠蛞院?，有效地阻止書寫筆尖的旋轉(zhuǎn)。
還應(yīng)知道，雖然這里說明的工具是圓珠筆，但本發(fā)明同樣適用于具有一個應(yīng)用到表面上的工作尖端的其他工具，如金屬滾輪筆、膠水筆、自來水筆、或改正液涂敷器等。
權(quán)利要求
1.一種書寫工具，該工具包括一個具有一縱軸線、一個前端和一個后端的細長筒管元件；一個安裝在所說筒管前端的工作尖端；所說尖端被安裝成可環(huán)繞所說筒管縱軸線自由旋轉(zhuǎn)和相對于所說筒管軸向移動；以及沿著所說縱軸線設(shè)在所說筒管和所說尖端之間的一個夾持結(jié)構(gòu)，當(dāng)所說書寫尖端在所說縱軸線上處在其最后面的位置上時，所說夾持結(jié)構(gòu)可用來阻止所說書寫尖端的旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的書寫工具，其特征為，所說書寫工具為圓珠筆，所說尖端為書寫頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的書寫工具，其特征為，所說書寫頭偏離所說縱軸線。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2的書寫工具，其特征為，所說縱軸線設(shè)在所說細長筒管元件的中心線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1的書寫工具，其特征為，所說縱軸線設(shè)在所說細長筒管的中心線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的書寫工具，其特征為，所說細長筒管為管狀并包括一個細長元件，該細長元件被安裝成可在所說細長筒管內(nèi)旋轉(zhuǎn)；所說尖端被固定在所說細長元件上可與它一起旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6的書寫工具，其特征為，所說夾持結(jié)構(gòu)包括一個設(shè)在所說細長元件上的面向后方的表面和一個設(shè)在所說細長筒管上的面向前方的表面；當(dāng)所說書寫尖端沿著所說縱軸線設(shè)在前面的位置上時，這兩個表面互相間隔開；而當(dāng)所說書寫尖端沿著所說縱軸線設(shè)在后面的位置上時，這兩個表面互相靠近。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的書寫工具，其特征為，所說兩個表面中至少有一個表面由摩擦材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的書寫工具，其特征為，所說摩擦材料被設(shè)置在所說細長筒管上。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8的書寫工具，其特征為，所說一個表面具有一個由彈性摩擦材料制成的O形環(huán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求
7的書寫工具，其特征為，所說兩個表面都被設(shè)在所說書寫工具的前端附近。
12.根據(jù)權(quán)利要求
7的書寫工具，其特征為，所說兩個表面都被設(shè)在所說書寫工具的后端附近。
13.根據(jù)權(quán)利要求
6的書寫工具，其特征為，所說管狀筒管和細長元件均為圓筒形。
14.根據(jù)權(quán)利要求
6的書寫工具，其特征為，所說細長元件具有一個墨盒。
15.根據(jù)權(quán)利要求
6的書寫工具，還包括用來使所說細長元件在所說管狀筒管內(nèi)旋轉(zhuǎn)的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15的書寫工具，其特征為，所說用來使所說細長元件在所說管狀筒管內(nèi)旋轉(zhuǎn)的裝置包括所說細長元件的一個加重部，該加重部設(shè)在以所說縱軸線為準的所說書寫尖端的對側(cè)。
專利摘要
一種具有細長筒管(12)的書寫工具(10)，該筒管包括一個外部和一個內(nèi)部(22)，其中內(nèi)部可相對于外部旋轉(zhuǎn)。筆尖或書寫尖端(30)被固定在筒管內(nèi)部上，被設(shè)置得與筒管外部的中心線成一角度并可偏離所說中心線。施壓在書寫工具上或?qū)⑴渲?34、35，36)連結(jié)到筒管內(nèi)部上就可使筒管內(nèi)部相對于筒管外部而旋轉(zhuǎn)，從而在書寫過程中可使筆尖來到所需的對準位置。另外，施加在筆尖或書寫尖端上的壓力可使簡管內(nèi)部移動到最后面的位置，在該位置，夾持結(jié)構(gòu)(144、214)能阻止筆尖或書寫尖端的旋轉(zhuǎn)。
文檔編號B43K7/00GKCN1259201SQ03123537
公開日2006年6月14日 申請日期1998年9月22日
發(fā)明者威廉·P·道斯特, 愛德華·J·曼根, 羅伊·尼克爾 申請人:貝羅爾公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan