专利名称：集流器型书写器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种释放墨水的集流器型书写器的改进，该书写器，比如圆珠笔、毡笔、自来水笔等，具有作为顶端书写部分的尖端组件，并包含用于直接存储墨水的墨水容器、由许多利用毛细作用调节内部压力的翼片构成的作为调节器的集流器、用于从墨水容器将墨水供应到所述尖端组件的装置。本发明尤其涉及集流器的生产和改进之后在内部压力调节功能上的不足的改进，以适应使用过程中的温度变化和压力变化。
背景技术：
具有集流器的书写器已经公知，其中集流器位于尖端组件和墨水容器之间，用于保持自由状态的墨水并调节墨水容器内的压力，以便防止墨水从笔尖泄漏和墨水从气孔溢流。
众所周知的还有所谓的梳条型笔，这种笔具有浸透了几mPa·S的低粘度墨水的织物束形成的梳条，和用于将墨水供应到笔尖的墨水供应装置。然而，这种梳条型笔具有看不到墨水消耗的问题和当墨水用于书写时，在开始阶段可能墨水流出的量充足，从而导致形成较粗的画线，但流量逐渐变低，从而导致产生画线变细的问题。为了从梳条中平滑地排出墨水，梳条的毛细管容量可以设定的较低。然而，这种设定将会增加由于冲击比如跌落而造成墨水从梳条泄漏和喷出而弄脏衣服等情况的出现。相反，如果织物梳条的毛细管容量增加，那么当墨水用于书写时由于墨水流速急剧降低而出现排墨问题，如在其寿命的后一半画出的线相当细，即使这时仍然有充裕的墨水量。
集流器型书写器具有一些优点，即在开始阶段它以等于或大于梳条型书写器的流速输送墨水，且不会逐渐减小墨水流速，从而直到其使用寿命结束即使没有施加任何额外的书写力也能形成粗线，以及它可以填充大量的墨水，并可以检查剩余的自由状态的墨水量。
如图7和8所示，在集流器型书写器中，一旦墨水容器3中的空气由于外部空气压力变化或温度变化而膨胀或收缩，墨水2就在集流器6和墨水容器3之间移动(或者空气经狭窄的墨水通道14和空气/液体交换器18进入墨水容器中)，而调节内部压力，借此可以防止墨水2从尖端组件1的顶端9泄漏出。因为，如果墨水容器3的容量较大，那么容器3内的空气空间的膨胀/收缩也变大，已经发现了在墨水容器3的容量和集流器6的最大墨水保留容量之间的特定关系。通常，已经完成了使用具有约为墨水容器容量的10％或更大的容量的集流器的发明和商品。
现有一些集流器型书写器，如果由于温度变化、压力变化、高度变化或其他任何变化而导致压力重复降低和增加，则会产生溢流问题。然而，通常如果集流器型书写器的性能在从室温升高约20℃至50℃的温度下是有效的，该温度是可以想象到的最大大气温度，那么该书写器被认为具有良好的性能，没有问题。然而，在处于冬天大气环境下的书写器被带到加热器前面时，书写器将经历一个从0℃至50℃的温度升高。在这种情况下，普通的书写器将产生墨水溢流和其他问题。
为了解决溢流问题，可以考虑某些对策，比如增大集流器6的最大墨水保留量(使直径或长度更大)，减小墨水容器3的尺寸和其他方法。然而，所有这些方法都有一些缺陷即，由于筒体尺寸的增大而导致的式样问题；由于减小墨水量而导致的性价比降低并因此而缩短寿命；由于太长的集流器6和从空气/液体交换器18到尖端组件1的顶端9的距离(在下文中称作“墨水落差H”)太长而导致的可能发生向前泄漏的问题。或者，为了利用墨水2解决问题，墨水2必须具有非常低的润湿能力，这意味着损害书写性能。
另一方面，当集流器型书写器在地面上约1atm.下盖上帽子并在空气压力通常降低到约0.8atm.的飞机内打开帽子时，已经在1atm.下平衡的笔的内部立刻暴露于约0.8atm.的环境下，所以内部的墨水2经集流器6内的空气槽15急速移动，从而不能被整个保持槽13的适当保持的墨水2从气孔10溢出。
为了解决在空气压力变化的条件下出现的溢流问题，在日本实用新型公报平3-31580、日本实用新型公报平3-31581和日本专利申请公报平9-104194及其他中公开了多种装置和发明。然而，这些公开内容仅提供了稍微减弱集流器内的溢流现象的功能。
集流器型书写器这样构成，即空气/液体交换器18被墨水2润湿，墨水或空气仅通过具有较大而足够的毛细管作用的空气/液体交换器18置换。集流器型书写器利用这样一种机制，即，通过空气/液体交换器18的毛细管作用形成弯月面的功能充分降低墨水容器3一侧的内部压力，从而防止墨水2流出，即使它朝下的时候。
为此，需要在组装时几乎同时润湿集流器6后端附近的空气/液体交换器18和交换器周围的分隔部分19。如果墨水2的润湿不足以完全形成断路，那么除了通过空气/液体交换器18之外，空气会流入墨水容器3一侧，从而由于弯月面的作用而不能实现墨水容器3的压力降低。这样产生缺点，因为墨水2泄漏到尖端组件1或者集流器6的保持部分而没有中断。通常，在组装之后立即施加冲击而润湿所述后端部分，或者使用器械，使笔的顶端向下直立一定的时间而完全润湿所述后端部分。然而，迄今这些生产工艺具有润湿不足、生产过程中需要较长的时间周期及其他缺点。
通过增加集流器6的容量可以增加防止溢流的阻力。然而，如果集流器6较长而避免了厚度问题，那么施加到所述尖端组件上的墨水落差H变得更大，从而出现向前泄漏问题，即墨水2从尖端组件1泄漏出的问题。所以，在普通的结构中简单地使集流器6加长而增加集流器6的容量已经是不可能的了。
为了提高防止溢流的阻力，本中请人已经作出了一种具有更长的集流器而没有增加集流器落差的装置。然而，因为这种结构具有更大的在生产空气/液体交换器及其附近之后立即用墨水润湿以便切断的面积，所以要求解决制造过程中的问题。
而且，已经需要解决由于压力急剧变化比如在飞机上而造成的墨水溢流问题的方案。特别是，由于压力急剧变化的重复，导致墨水2遗留在集流器6的保持槽13内，且这些遗留的墨水可能甚至由于稍稍的温度升高或其他原因而溢出。因此也需要解决这一问题的措施。然而，现在已经没有关于集流器型书写器的能满足上述要求而没有损害任何其他性能的建议。
因此，本发明的主要目的是提供现有类型的集流器型书写器的改进，其目的之一是提供一种集流器型的书写器，通过改善运用书写器时防止事故发生的预防能力，比如由于温度变化和空气压力变化而导致的墨水容器3内压力增加和降低的影响造成的墨水泄漏、当在商店存储长时间时出现的溢流问题、墨水向前泄漏缺陷、在制造过程中的墨水溢流问题和其他问题，从而可以避免至关重要的事故比如污染使用者的衣服。
本发明的另一目的是提供一种集流器型书写器，该书写器满足趋于变粗的集流器型书写器的纤细外观需求，而没有损害普通集流器型书写器的优良的书写舒适度，且没有增加成本。
总之，本发明的目的是提供一种即使当集流器6的容量增加时也没有上述泄漏问题的书写器，和提供一种当压力重复增加和减小时没有墨水2溢流问题的集流器型书写器。尤其是，本发明的目的是实现在压力急剧变化的环境下使集流器6内的墨水2返回到容器3一侧，并解决由于其他部件(比如分隔部分19)的面积大于空气/液体交换器18，因为在组装过程中用墨水润湿的分隔部分19和空气/液体交换器18的不配合而难以切断墨水容器3与外部空气的问题。
发明内容
本发明的集流器型书写器包括圆珠笔，该圆珠笔具有基于毛细作用而工作的送墨部分，比如送墨芯(中心芯8和/或集流器芯7)，确保从墨水容器3到位于尖端组件1以及送墨芯7或8本身用作尖端组件1的毡尖笔、记号笔等的顶端的书写尖端9的流动通道。在下文中，送墨芯(中心芯8、集流器芯7等)也将包括本身用作笔尖的那些。
集流器6a位于有底的杯形形状的墨水容器3和尖端组件1之间，该集流器包括连接于外部空气和空气槽15通气道11、用作空气/液体交换器18的细长墨水槽14、形成翼片12、12a之间间隙的多个保持槽13、13a，所述翼片以适当的间隔排列，且通过墨水2流入和流出保持槽13、13a，所述集流器具有控制笔体内部压力的功能。
对于本发明的第一种装置，一种所谓的集流器型书写器包含具有位于其前端的书写尖端的尖端组件；用于存储自由状态的、在常温下粘度为2至100Pa·S的较低粘度的墨水的墨水容器；用于将墨水从墨水容器送至书写尖端的送墨部分，比如中心芯等；由多个利用毛细管容量调节墨水容器的内部压力的翼片形调节元件，和用作空气/液体交换器槽并连接于所述翼片形调节元件的纵向槽构成的集流器，其特征在于该集流器具有分隔部分，所述分隔部分包含能切断墨水容器和外部空气之间的、除了经空气/液体交换器之外的空气连通的最前端分隔部分，最后端分隔部分和用于在最前端分隔部分和最后端分隔部分之间连接的连接分隔部分；主保持槽从最前端分隔部分朝向所述尖端组件一侧形成；辅助保持槽在最前端分隔部分和最后端分隔部分之间形成；连接于外部空气的空气槽在辅助保持槽和主保持槽上形成；空气/液体交换器和用于将墨水导向空气/液体交换器的窄槽在最前端分隔部分和最后端分隔部分之间形成；还设有用于从窄槽到连接分隔部分引导墨水的横向槽。
通常，如图8所示，通过在垂直于轴向方向的同一平面上封闭集流器的外围而形成分隔部分19。在本发明中，取代将分隔部分19A布置在所述垂直于轴向方向的同一平面上，可以沿从前到后的方向或轴向方向延伸排布。最前端分隔部分指的是相对于轴向方向最接近尖端组件的分隔部分19C，最后端分隔部分指的是相对于轴向方向最接近墨水容器一侧的分隔部分19d。连接分隔部分19a用于在最前端分隔部分19c和最后端分隔部分19d之间连接。在最前端分隔部分19c和最后端分隔部分19d之间形成空气/液体交换器18和用于将墨水导向所述空气/液体交换器的窄槽，同时形成用于从所述窄槽21将墨水导向连接分隔部分19a的横向槽22。这种布置可以将墨水从所述窄槽经横向槽导向连接分隔部分19a。结果，可以肯定地润湿包括连接分隔部分19a的整个分隔部分19A，从而可以确保切断墨水容器与外部空气。而且，为了增强墨水2的润湿，可以在横向槽22附近形成倒角24(见图3)。
当墨水润湿连接分隔部分时，因为辅助保持槽本身具有毛细管容量，所以在连接分隔部分处的墨水被吸入辅助保持槽内。总之，当连接分隔部分润湿时，墨水可以保持在辅助保持槽内。
因此，为了将墨水导入辅助保持槽，并不总必须提供分隔部分槽23，这将在下面描述。
对于以更有效的方式将墨水从连接分隔部分导向辅助保持槽的方法，可以在连接分隔部分上形成倒角24，从而当连接分隔部分被墨水润湿时，墨水可以由于毛细管容量而流入辅助保持槽中。或者，可以在连接分隔部分上形成任何形状和结构，比如由多个零部件组合形成的槽、缺口、孔、缝隙，它们本质上可以将墨水2导向辅助保持槽。
根据空气/液体交换器的位置计算出作用在尖端组件上的落差。在本发明中，辅助保持槽从空气/液体交换器朝向墨水容器一侧形成，从而可以将墨水保持在其中。总之，集流器的墨水保持量的增加可以通过增加集流器的长度来实现，然而，这可能伴随着墨水从笔尖泄漏的危险，因为落差也增加。然而，本发明的从空气/液体交换器朝向墨水容器一侧形成辅助保持槽、连接分隔部分和横向槽等的布置方案，可以增加集流器的墨水保持量，而没有增加任何落差(没有增加墨水从笔尖泄漏的危险)。
对于本发明的第二种有效装置，集流器6a由普通公知的、在面对尖端组件1的集流器的前侧上的、具有内部压力调节功能的主保持槽16和在前者后面以便增加墨水保持量的辅助保持槽17构成。而且，设有分隔部分19d和延伸分隔部分19e和19f，它们沿轴向方向延伸，从而当上述部分和空气/液体交换器18被墨水2润湿时，墨水容器3可以实际上与外部空气切断。主保持槽16比延伸分隔部分19e和19f更向前或更接近尖端组件1一侧，而辅助保持槽17沿圆周方向位于轴向延伸的分隔部分19e附近。图2中的阴影部件和空气/液体交换器18由墨水2润湿，从而切断外部空气。
而且，在封闭部分19b中产生一定空间(宽度)，从而可以使空气/液体交换器18产生的气泡容易地进入墨水容器3。
连接于外部空气的空气槽15在辅助保持槽17和主保持槽16上形成，而窄槽21和横向槽22在封闭部分19b上形成，其中横向槽将墨水2从所述窄槽导向辅助保持槽17，辅助保持槽连接于轴向延伸的延伸分隔部分19e。而且，设有空气/液体交换器18。横向槽22可以为任何形状或结构，比如由多个零部件组合形成的本质上可以引导墨水2的槽、缺口、孔、缝隙，只要它们可以提供形成墨水2和辅助保持槽17的连通的功能，墨水2从具有轴向延伸的延伸分隔部分19e的墨水容器3一侧经窄槽21引导。
现在将描述延伸分隔部分19e和19f。如上所述，分隔结构19通常如图8所示通过在垂直于轴向方向的同一平面上封闭集流器的外围形成。延伸分隔部分指的是朝尖端组件一侧局部延伸，从集流器的外围偏移的部分，这将在下文中的实施例中进行描述。
延伸的方式不应限于实施例中所示的方括号形结构，而是可以采用半圆形、半椭圆形、梯形、倒梯形、V形和其他的结构。
所述封闭部分指的是被延伸分隔部分19e和19f封闭的部分。
当空气/液体交换器18在由延伸分隔部分19e和19f形成的封闭部分19b上形成时，需要在所述封闭部分19b上形成一定空间(宽度)，以便使空气/液体交换器产生的气泡移动到墨水容器中。因为由空气/液体交换器产生的气泡的尺寸依赖于空气/液体交换器的尺寸，所以应当根据空气/液体交换器的尺寸适当地确定。
当墨水润湿延伸分隔部分时，因为沿周向位于延伸分隔部分19e附近的辅助保持槽17本身具有毛细管容量，所以轴向延伸的延伸分隔部分19e中的墨水被吸入辅助保持槽17内。所以，当延伸分隔部分19e润湿时，墨水可以保持在辅助保持槽17内。
对于以更有效的方式将墨水从延伸分隔部分导向辅助保持槽的方法，可以在延伸分隔部分19e上形成倒角，从而当延伸分隔部分19e被墨水润湿时，墨水可以由于毛细管容量而流入辅助保持槽中。或者，可以在延伸分隔部分19e和19f上形成任何形状和结构，比如由多个零部件组合形成的槽、缺口、孔、缝隙，它们本质上可以将墨水2导向辅助保持槽。
根据空气/液体交换器的位置计算出作用在尖端组件上的落差。在本发明中，辅助保持槽从空气/液体交换器朝向墨水容器一侧形成，从而可以将墨水保持在其中。总之，集流器的墨水保持量的增加可以通过增加集流器的长度来实现，然而，这可能伴随着墨水从笔尖泄漏的危险，因为落差也增加。然而，本发明的从空气/液体交换器朝向墨水容器一侧形成辅助保持槽、连接分隔部分和横向槽等的布置方案，可以增加集流器的墨水保持量，而没有增加任何落差(没有增加墨水从笔尖泄漏的危险)。
使用的其他部件可以采用普通公知的零部件。例如，对于墨水2，通过调整而使其具有较低的粘度而可以使用一种假塑胶墨水(也称作凝胶墨水)，该墨水在常温(约23℃)下具有2至100mPa·S的低(或中)粘度，而在静态时表现出相当高的粘度，从而防止墨水2从顶端9向前泄漏，并在书写时受剪切作用力或运动的影响而降低其粘度，从而进行平滑地书写。而且可以用于集流器形书写器的各种类型的使用颜料或染料的公知墨水可以适当地用作墨水2。类似地，对于其他部件来说，可以适当选择通常使用的零部件，以便中心芯8和集流器芯7(这些可以用作毡笔或记号笔的书写尖端)可以是由纤维丝通过加热或粘合剂而制成的纤维束、通过挤压模塑制成的具有雪晶截面的所谓的塑料芯、由其中有孔的小颗粒与粘合剂热固定或结合而制成的烧结芯，或海绵，只要它能在一定程度或更大程度上保持并引导墨水。
本发明的第三种有效装置特征在于所述连接分隔部分或延伸分隔部分具有连接于辅助保持槽的分隔部分槽，从而所述窄槽、横向槽、分隔部分槽和辅助保持槽可以使墨水在它们之间连通。
因为所述连接分隔部分19a或延伸分隔部分(19e，19f)具有连接于辅助保持槽的分隔部分槽，从而所述窄槽、横向槽、分隔部分槽和辅助保持槽可以使墨水在它们之间连通，所以当墨水容器内部压力发生变化时，墨水可以平滑地从墨水容器流至辅助保持槽，或者从辅助保持槽流至墨水容器，因为墨水不仅流经所述连接分隔部分19a或延伸分隔部分19e和19f，而且流经分隔部分槽。
本发明的第四种有效装置特征在于每一分隔部分槽的垂直剖面积(沿书写器的纵向方向剖)等于或小于空气/液体交换器的剖面积(沿书写器的直径方向剖)，且单独分隔部分槽的全部垂直剖面积的总和大于空气/液体交换器的剖面积。
每一分隔部分槽的垂直剖面积指的是当分隔部分槽被包含书写器的轴线的平面所切时每一分隔部分的面积。
空气/液体交换器的剖面积指的是被垂直于书写器的轴向方向的平面所切的空气/液体交换器的面积。
因为每一分隔部分槽的垂直剖面积等于或小于空气/液体交换器的剖面积，所以存在着由每一分隔部分槽和空气/液体交换器之间的墨水弯月面产生的毛细管容量差别。在这种情况下，由每一分隔部分槽产生的毛细管容量更大。所以，在书写过程中在空气/液体交换器处发生空气置换，从而可以防止通过每一分隔部分槽发生空气置换。而且，因为全部单独分隔部分槽的垂直剖面积的总和大于空气/液体交换器的剖面积，所以进入辅助保持槽的流道大于空气/液体交换器的流道，从而当墨水容器内的空气膨胀时，可以通过分隔部分槽使墨水流入辅助保持槽，比墨水流入空气/液体交换器更容易。
本发明的第五种有效装置特征在于所述横向槽和辅助保持槽这样形成，即相对于书写器的纵向方向它们具有大致相同的宽度。
因为所述横向槽和辅助保持槽具有大致相同的宽度，所以在墨水容器内的压力增加时墨水流入辅助保持槽以及在墨水容器内的压力减小时墨水从辅助保持槽流入墨水容器这两种情况下，墨水可以平滑地流动(如果它们具有不同的槽宽度，那么墨水在一个方向上比在另一个方向上更容易流动)。因此，可以在辅助保持槽和墨水容器之间建立起更有效的墨水连通。
本发明的第六种有效装置特征在于辅助保持槽的最大墨水保持量′ie′和主保持槽的最大墨水保持量′is′满足关系式′is＞ie＞0.05·is′。
本发明的第六种有效装置特征在于辅助保持槽17的最大墨水保持量′ie′和主保持槽16的最大墨水保持量′is′满足关系式′is＞ie＞0.05·is′(可取的是′0.3·is＞ie＞0.1·is′)。
主保持槽16的尺寸，比如长度、容量等，实际上由墨水落差H、空气/液体交换器18的尺寸(垂直槽宽度和孔尺寸)和墨水容器3的容量决定。当集流器6的外径假定如普通的一样是均匀的，那么辅助保持槽17的轴向长度的总和应当小于主保持槽16的轴向长度的总和，且应当等于或大于主保持槽16的轴向长度的总和的5％。
附图简要说明
图1是示出如本发明的实施例所述的书写器的垂直局部剖面图；图2是示出了如本发明的实施例所述的集流器内的辅助保持开槽部分的透视图；图3是示出沿图1的A-A′形成的剖面图的封闭部分19b及其附近的示意图；图4是示出如本发明的实施例所述的集流器6a的外观图；图5是示出如本发明的实施例所述的集流器中辅助保持开槽部分的后端侧面的放大外观图；图6是示出如本发明的实施例所述的集流器6a的后端侧面的放大的垂直剖面图；图7是示出普通集流器型书写器的垂直剖面图；图8是示出普通集流器6的垂直剖面图。
实现本发明的最佳方式下面将参照附图详细描述如实施例所示的集流器型书写器。
图1至6示出了作为本发明示例的集流器型圆珠笔和作为其主要部件的集流器6a。与上述部件相同的部件规定采用相同的参考数字而没有描述内容。
典型的集流器型书写滚珠圆珠笔具有尖端组件1，该组件空转地保持位于其顶端的书写珠9，以在墨水2经集流器芯7和中心芯8从墨水容器3流向滚珠9时，使其可以转动且不会掉出。在下文中，送墨芯(中心芯8，集流器芯7等)也包括那些本身用作笔尖的。
集流器6a具有相对于空气/液体交换器18来说在墨水容器3一侧的辅助保持槽17。至于其他的部件比如用于在尖端组件1和集流器6a之间产生空气通道和用于色彩指示的塑料接口5、接头4等，可以选择并适当使用与普通产品中的结构相同的零部件。
由透明或半透明合成树脂制成的、直接存储低粘度墨水2的墨水容器3具有通过压力配合固定在其内部的集流器6a，其中所述墨水含有超过40％的水或溶剂作为其基本成分，且在常温下具有2至100mPa.S的粘度。
至于墨水2，有可溶解在主溶剂中的染料墨水，其中分散着颜料比如碳黑和假有机颜料比如染料树脂粉末，作为具有有益的耐水性和耐光性的着色剂，以及分散有金属粉末比如铝等的颜料墨水。在普通的集流器型书写器中使用的墨水2也可以使用。所述墨水不特别限于本发明。含有有机溶剂比如乙醇、二甲苯等作为主要溶剂的墨水2可以用于本发明，只要它能满足集流器型书写器的功能。
尤其是，当通过书写消耗墨水而使用墨水时，墨水容器3内的墨水2的量稍大于集流器6的最大保留量，墨水容器3内的空气膨胀和收缩变大，因此如果由于大气压力变化或温度变化而造成墨水容器3内的内部压力变化，那么墨水2可能从尖端组件1的顶端9泄漏出，或者空气可能进入顶端9而导致墨水供应不足。
为了避免这些缺点，在图7所示的普通集流器6中，通过形成足够细的纵向槽14形成空气/液体交换器18(当空气/液体交换器18整体地具有纵向槽14时)，形成多个翼片12之间间隙的空气槽15和保持槽13，而建立起筒体(墨水容器3)内部和书写器外部之间的连通。当在大气和内部之间出现压力差时，通过使墨水2或空气从外部进入集流器6的翼片形成的保持槽13，而改变笔体内的空气体积，使集流器6具有保持内部压力平衡的功能。
在本发明的集流器6a中，主保持槽16的空间内保持的墨水总体积规定为墨水容器3的容量的15％(留存比)(可取的是10％至30％)。集流器6a以及槽宽度等尺寸可以根据使用的墨水2、墨水容器3的容量及其他因素适当地限定。集流器6a的尺寸越大，安全性越高。然而，由于集流器的增大，笔的整体尺寸变大，且墨水2的体积与整个笔体的尺寸相比较小。因此，该集流器应当设计成一定的最佳尺寸。
至于本发明的布置，通常公知的是，具有内部压力调节功能的主保持槽16相对于集流器6a位于尖端组件1一侧，而具有辅助保持槽17的分隔机构19A位于主槽的后部，以便增加需保持的墨水量。
通常，主保持槽16这样构成，即形成多个翅状翼片12之间间隙的保持槽13以适当选定的间隔排布，而连接于(或制成同样的形状)空气/液体交换器18的窄纵向槽14连接于每一保持槽13，以便墨水2可以通过毛细作用保持或平衡。
分隔部分19A具有至少部分朝尖端组件一侧延伸的延伸分隔部分19e和19f。
许多象凸缘一样直立伸出的翅状翼片12a在辅助保持槽17的范围内在外周面上以规则的间隔形成，并通过它们之间的间隙形成保持槽13a。在该实施例中，以规则的间隔设有六个翼片12a，构成辅助保持槽17。
分隔部分19A和空气/液体交换器18(槽或孔)由墨水2润湿，从而使墨水容器3的内部基本上与外部空气切断。对于空气置换，空气/液体交换器18独自用于空气置换。
分隔部分19A可以由没有特意设置的槽或孔的部件组合或一部件形成。或者，该分隔机构可以由具有细槽或孔的部件形成，只要与空气/液体交换器18的尺寸相比它们的尺寸足够小，从而一旦这些部件被墨水2润湿时，不允许空气置换发生，或者可以认为建立了实质上的密封。
在元件18附近形成的是延伸分隔部分的封闭部分19b，该部分构成一通道，该通道能使由于空气置换而进入的气泡从空气/液体交换器18移动到墨水容器3一侧(图1和2)。
封闭部分19b由较宽的槽、缺口或孔形成，用于使由于空气置换而产生的气泡移动到墨水容器3一侧，且最好具有这样一种结构，即，当书写器的笔尖向下放置时该结构通常充满墨水2。本实施例的封闭部分19b用于形成一空间，当该空间从空气/液体交换器18侧接近墨水容器3一侧时，沿集流器6a的径向方向深度逐渐增加。与形成均匀开口区域的结构相比，封闭部分19b的使开口区域从空气/液体交换器18侧到墨水容器3侧逐渐变大的这种布置，能使在空气/液体交换器18处形成的气泡更平滑地移动到墨水容器3一侧。
而且，封闭部分19b具有朝空气/液体交换器18引导墨水2的横向槽22和窄槽21。
因为窄槽21具有几乎与连接于主保持槽部分16的窄纵向槽14相同的功能，即，墨水2的引导和连接，所以它可以具有类似于纵向槽14的尺寸和结构，但可以是由部件组合形成的缺口、孔等，只要具有将墨水2导向延伸分隔部分19e的功能。
而且，在该实施例中，为了使墨水2从封闭部分19b导向保持槽13a，在沿轴向方向延伸的延伸分隔部分19e上形成具有几乎与保持槽13a的宽度相同的分隔部分槽23。
为了通过分隔部分槽23将墨水2从窄槽21导向辅助保持槽17，在封闭部分19b上形成用于窄槽21和分隔部分槽23之间连接的横向槽22。
只要能将墨水2导向辅助保持槽部分17，横向槽22可以由多个部件形成的槽、缺口、孔、间隙或任何其他结构和形状形成，它们具有形成经窄槽21从墨水容器3引导的墨水2与辅助保持槽17的连通的功能，。
而且，在该实施例中，为了使墨水平滑地从封闭部分19b一侧流到辅助保持槽部分17一侧，延伸分隔部分19a的边缘被切去，从而形成倒角24，如图3所示。
形成倒角24，而使开口的尺寸随着它从封闭部分19b一侧到辅助保持槽17一侧而变得更小。
如图6所示，辅助保持槽17和主保持槽16具有与外部空气连接的空气槽15。
每一空气槽15沿轴向方向笔直排布，或者一定数目的翼片12、12a沿其剖面切断或开槽，而产生笔直排布的空气槽15。连续的空气槽15可以弯曲或转动多次(最好三次或更大)，而使空气通道不对齐(未示出)。当在飞机上使用时将会出现墨水急溢时这种结构是有效的。
在普通的集流器型书写器中，内部压力调节通过上述的集流器6独自来完成，旨在实现由于外部空气温度等变化而造成的内部压力的较平缓的变化。然而，至于普通的集流器型书写器，对于在飞机上减压状态下的应用或温度急剧变化下的应用没有给予仔细的考虑，比如在处于冬天大气下的书写器被带到加热器前面的情况。因为没有采取防止由于墨水容器3内的压力急剧变化而造成墨水2急流入集流器6的措施，所以墨水2可能经集流器6内的空气槽15涌入并从笔体的气孔10流出。
即使在现有的结构中，集流器型书写器较粗，所以较粗的结构在抓握和外观上会造成困难。如果集流器6加工得比普通产品更长，那么等于集流器6的长度的墨水落差H作用在尖端组件2上，导致墨水2从尖端组件的顶端9向前泄漏出。如果墨水容器3的容量减小，那么可能增加安全裕度，因为在同样的集流器6尺寸下保留比变得更大。然而，这导致书写寿命较短的问题。因为释放墨水型书写器从开始使用直到其书写寿命结束稳定地提供充足量的墨水，所以不能保证与梳条型笔相同的使用寿命，除非前者具有比后者更大的初始装墨量，其中梳条型笔随着它们的使用而逐渐减小墨水消耗。
在本发明中，因为辅助保持槽17附属于主保持部分16，所以施加的墨水落差H是从空气/液体交换器18到尖端组件1的书写尖端9的差值。因为墨水落差与普通的集流器型书写器相同，所以没有向前泄漏或墨水从书写尖端9泄漏的发生。当墨水容器3内的空气空间膨胀或收缩时的调节容量，即集流器6a的最大墨水保持量，与普通的结构相比增加了辅助保持槽的墨水保持量。所以，形成的集流器型书写器在其处理压力变化和温度变化上的能力得到提高。
在飞机上或者在温度急剧变化的环境中使用书写器的情况下，当打开和盖上帽子时，或当在墨水容器3的内部已经处于降低压力或减压状态下打开帽子时，墨水可能冲入集流器6或保存在集流器6内的墨水2不能返回到墨水容器3中而保存在集流器6中，在温度升高或其他情况出现时这将导致溢出现象。
墨水的引导和排放布置，旨在建立本发明的辅助保持槽17和墨水容器3内的墨水之间的连通，这种连通由窄槽21、横向槽22、分隔部分槽23等构成，如果发生压力的急剧变化，能使墨水容器3内的墨水2同时流入集流器6a的辅助保持槽17和主保持槽16。总之，不同于其中全部墨水2将仅经过空气交换器18急速流动而溢出的普通结构，墨水还可以流入辅助保持槽17，从而可以减缓急速流动。
在通常的情况下，当具有存储在保持槽13内的墨水2的集流器型书写器，在墨水容器3与大气压相比而减压的条件下打开帽子时(例如，当在高海拔的飞机飞行过程中在飞机上使用集流器型书写器并盖上帽子，然后在地面上打开帽子；或者当集流器型书写器在温度升高的地方盖上帽子，然后在温度降低的另一位置打开帽子)，保持在保持槽13内的墨水2必须急速返回到墨水容器3，但空气被一起吸入墨水容器3中。结果，内部压力达到平衡，而大量的墨水2保留在保持槽13内。此后，如果墨水容器3内的内部压力由于温度或其他原因而得到调节，那么易于出现墨水2超出最大保持容量而从书写器中流出，因为保持槽13已经充满了墨水2。尤其是，当压力的急剧增加和减小重复时，易于出现这种缺陷。
在本发明中，辅助保持槽17、横向槽22、分隔部分槽23和窄槽21的布置确保了在如上所述外部空气压力急剧降低时墨水2将流入辅助保持槽17，从而可以减小流入主保持槽16的墨水量以及衰减急速流的能量。
而且，当外部空气压力急剧增加时，由于辅助保持槽17、横向槽22、分隔部分槽23和窄槽21的布置，保持在辅助保持槽17内的墨水2可以以比墨水经空气/液体交换器18返回更容易的方式返回到墨水容器3。所以，即使压力的增加和降低再次重复，墨水2也可被保持，且可以容易地保证墨水保持容量，从而可以增加防止溢流的容许裕度。
为了形成辅助保持槽17，必须形成分隔部分19A。然而，因为分隔部分19A具有很不规则的结构，所以存在着当组装该装置时或当已经使其顶端向上保持较长时间时集流器端面可能变干的情况。在这种情况下，发生该部分难以被墨水2立即润湿的情况。为了由墨水2可靠地润湿该部分并基本上切断墨水容器3与外部空气，提供用于引导墨水的窄槽21，和连接于所述窄槽的横向槽22和分隔部分槽23，而使墨水到达辅助保持槽17，从而一旦窄槽21被墨水2润湿，包括连接用分隔部分19a、延伸的分隔部分19e和19f的整个分隔部分19A就会被墨水2润湿。
在本发明的实施例中，每一辅助保持槽13a具有约0.05mm的宽度(相对于书写器的纵向方向的距离)，该距离等于或小于空气/液体交换器18的足够细的纵向槽的宽度(相对于书写器的直径方向的距离，约为0.1至0.15mm)，所述辅助保持槽连接于相应的分隔部分槽23。
因为或多或少地形成7个分隔部分槽23，所以其垂直剖面面积总和(从封闭部分19b到相应的辅助保持槽17的开口面积之和)大于空气/液体交换器18的剖面面积(空气/液体交换器18到封闭部分19b一侧的开口的面积)。
横向槽22在宽度上约等于辅助保持槽17，且窄槽21、横向槽22、分隔部分槽23和辅助保持槽17可以使墨水2在它们之间连通。因为分隔部分槽23的尺寸小于空气/液体交换器18，以便使前者产生比后者更大的毛细管容量，且因为墨水2可以连通，如果墨水容器压力降低，那么保持在辅助保持槽17内的墨水2首先移动到墨水容器3一侧，以调节内部压力。然后，当辅助保持槽17内的墨水2移出时，墨水2或外部空气通过空气/液体交换器18进入墨水容器3，而在分隔部分槽23处形成弯月面。
因为分隔部分19A切断了外部和墨水容器3之间进出的空气移动，并仅允许墨水2移动进出，且因为形成了多个分隔部分槽23，容易引导墨水2穿过，而不是穿过独自形成的空气/液体交换器18，所以这种布置改进了对压力急剧变化时致使墨水2移动进出的能力。在防止墨水2保留在保持槽13内而笔体周围环境温度急剧升高时仅空气进入墨水容器3的问题上，这种布置尤其有效。
对于本发明的有效结构，主保持槽16的最大墨水保持量′is′和辅助保持槽17的最大墨水保持量′ie′满足关系式′is＞ie＞0.05·is′。
如果辅助保持槽17的高度过短，那么可能不能得到增加集流器容量的效果和在压力急剧变化时使墨水返回的效果。相反，如果辅助保持槽17的高度过长，那么在组装时需润湿的分隔部分19A的面积变大，或者主保持槽16的尺寸变小而保证墨水容器3的容量。这些是可能出现的缺陷。
对于具体的示例，利用集流器型书写器UB-150(三菱制笔有限公司的产品)的零部件，制作各种类型的集流器6a进行试验和对比实验。结果在下文示出。其他的所有部件比如墨水2、中心芯和其他内部部件使用市售的UB-150的部件。至于与书写器的长度相关的集流器6a的总长度，因为在对比例1中出现了向前泄漏，所以在此后的其他试验中，集流器6a的空气/液体交换器的宽度H设定为等于普通的集流器6。每一分隔部分槽23的垂直剖面面积设定为空气/液体交换器18的剖面面积的一半，而其他的，即窄槽21、横向槽22等如本发明的示例一样构造。
对下面的情况进行评价1.溢流在存在着更大的空气空间，且墨水容器3内充填的墨水高达其容量的三分之一的状态下，外界温度从室温变化到约50℃时防止溢流的阻力2.向前泄漏在与上述的“1”中相同的条件下从书写顶端是否发生向前泄漏3.润湿性在组装时使分隔部分润湿的稳定性上述三种性能分成三种等级○(优秀)，△(良好)和×(不及格)。分级的标准如下○(优秀)没有溢流或没有润湿性异常；△(良好)没有实际应用问题，但没有安全裕度；×(不及格)出现溢流或润湿性异常。
比较例1当集流器的墨水落差H设定为普通结构(没有辅助保持槽)的1.2倍时。
溢流○，向前泄漏×，润湿性○比较例2当′is′＝′ie′(当′is′＜′ie′时获得同样的结果，省略其描述)溢流△，向前泄漏○，润湿性×比较例3当′ie′＝0.1·′is′时溢流△至×，向前泄漏○，润湿性○实施例1当′ie′＝0.8·′is′时溢流○，向前泄漏○，润湿性△实施例2当′ie′＝0.5·′is′时溢流○，向前泄漏○，润湿性○实施例3当′ie′＝0.2·′is′时溢流△，向前泄漏○，润湿性○操作本发明的布置方案不仅提供了与普通集流器型书写器相同的功能，即当内部压力以较缓的方式随温度变化时防止墨水溢流，而且考虑到在飞机上使用，还提供了减缓墨水急流的功能，即使在发生压力突变时墨水从墨水容器一侧急速流入集流器中。而且，它还可以解决涉及组装时由墨水润湿分隔部分和延伸分隔部分的问题。
因此，本发明的结构可以完全防止集流器型书写器的事故发生，包括溢流和向前泄漏。
而且，通过限定辅助保持槽的尺寸，可以提供低成本、安全的集流器型书写器，以便不产生有害影响，比如由于辅助保持槽的存在而导致墨水容器的容量减小。因为可以在任何情况下有效地利用所述保持槽，所以这种结构将不会对集流器型书写器的有效调节功能和书写性能产生不利影响。
特别指出的是，本发明的辅助保持槽调节内部压力的急剧变化。用于将墨水导向辅助保持槽而形成的分隔部分槽等负责利于墨水进出的功能。分隔部分、延伸分隔部分等具有使通过空气置换而进入的气泡释放入墨水容器内的功能。所述窄槽具有从墨水容器平滑地引导墨水并使墨水经流所述横向槽的功能，以便利用墨水润湿所述分隔部分和其他部件。
因此，由于描述了本发明的书写器的结构和功能，所以可以提供一种细长、时尚且性价比极好的书写器。还可以抑制由于盖帽，在飞机上压力变化情况下的使用和在温度变化的环境内使用而导致泵送现象的发生，从而确保安全稳定的书写性能。尤其是，本发明可以提供一种没有溢流问题的书写器，所述溢流问题在压力重复增加和减小的状态下比如在飞机上将会发生，正如在旅行时书写和多次飞行的商人所经历的。
因为本发明能提供如前所述的有效功能，而不需要在金属模具结构和组装方法上与普通的集流器型书写器结构有任何特殊改变，所以可以提供一种集流器型书写器，该书写器可以容易地以同样的零件成本制造，且低廉、时尚以及在保持长期性能上优良。
工业实用性本发明可以用于集流器型书写器，该书写器可以在飞机上压力变化的环境下或温度变化的环境下使用。尤其是，本发明可以用于在压力重复增加和减小的条件下比如在飞机上使用的书写器，正如在旅行时书写和经过多次飞行的商人所经历的。
权利要求
1.一种所谓的集流器型书写器，包含具有位于其前端的书写尖端的尖端组件；用于存储自由状态的、在常温下为2至100Pa·S的较低粘度的墨水的墨水容器；用于从墨水容器将墨水送至书写尖端的送墨部分；由多个利用毛细管容量调节墨水容器的内部压力的翼片形调节元件，和用作空气/液体交换器槽并连接于所述翼片形调节元件的纵向槽构成的集流器，其特征在于该集流器具有分隔部分，所述分隔部分包含由能切断墨水容器和外部空气之间的除了经空气/液体交换器之外的空气连通的最前端分隔部分、最后端分隔部分和用于在最前端分隔部分和最后端分隔部分之间连接的连接分隔部分；主保持槽从最前端分隔部分朝向尖端组件一侧形成；辅助保持槽在最前端分隔部分和最后端分隔部分之间形成；连接于外部空气的空气槽在辅助保持槽和主保持槽上形成；空气/液体交换器和用于将墨水导向空气/液体交换器的窄槽在最前端分隔部分和最后端分隔部分之间形成；还设有用于从窄槽到连接分隔部分引导墨水的横向槽。
2.一种所谓的集流器型书写器，包含具有位于其前端的书写尖端的尖端组件；用于存储自由状态的、在常温下粘度为2至100Pa·S的较低粘度的墨水的墨水容器；用于从墨水容器送墨至书写尖端的送墨部分；由多个利用毛细管容量调节墨水容器的内部压力的翼片形调节元件，和用作空气/液体交换器槽并连接于所述翼片形调节元件的纵向槽构成的集流器，其特征在于该集流器具有分隔部分，所述分隔部分包含至少局部朝尖端组件一侧延伸的延伸分隔部分，该分隔部分能切断墨水容器和外部空气之间的除了经空气/液体交换器之外的空气连通；主保持槽从延伸分隔部分朝向尖端组件一侧形成；辅助保持槽沿圆周方向围绕延伸分隔部分形成；连接于外部空气的空气槽在辅助保持槽和主保持槽上形成；空气/液体交换器和用于将墨水导向空气/液体交换器的窄槽在最前端分隔部分和最后端分隔部分之间形成；空气/液体交换器和用于将墨水导向空气/液体交换器的窄槽在被所述延伸分隔部分封闭的封闭部分上形成，而横向槽用于将墨水从所述窄槽导向延伸分隔部分。
3.如权利要求1所述的集流器型书写器，其特征在于所述连接分隔部分具有连接于辅助保持槽的分隔部分槽，从而所述窄槽、横向槽、分隔部分槽和辅助保持槽可以使墨水在它们之间连通。
4.如权利要求2所述的集流器型书写器，其特征在于所述延伸分隔部分具有连接于辅助保持槽的分隔部分槽，从而所述窄槽、横向槽、分隔部分槽和辅助保持槽可以使墨水在它们之间连通。
5.如权利要求3或4所述的集流器型书写器，其特征在于每一分隔部分槽在沿书写器的纵向方向剖开的垂直剖面积，等于或小于空气/液体交换器在沿书写器的直径方向剖开的剖面积，且单独分隔部分槽的所述垂直剖面积的总和大于空气/液体交换器的剖面积。
6.如权利要求1至5任一所述的集流器型书写器，其特征在于所述横向槽和辅助保持槽具有相对于书写器的纵向方向大致相同的宽度。
7.如权利要求1至6任一所述的集流器型书写器，其特征在于辅助保持槽的最大墨水保持量′ie′和主保持槽的最大墨水保持量′is′满足关系式′is＞ie＞0.05·is′。
全文摘要
在释放墨水的集流器型书写器中，集流器形成有用于基本上切断墨水容器与外部空气的分隔部分，辅助保持槽相对于分隔部分的空气/液体交换器在墨水容器一侧形成，而主保持槽相对于分隔部分的空气/液体交换器在前侧形成，横跨用于连接空气/液体交换器和墨水容器的辅助保持槽而形成的宽槽具有从所述空气/液体交换器侧延伸至墨水容器侧的窄槽和能将墨水导入辅助保持槽的横向槽。如果辅助保持槽的容量‘ie’和主保持槽的容量‘is’满足关系式‘is＞ie＞0.05·is’或者如果形成分隔部分槽，那么本发明更加有效。
文档编号B43K7/00GK1409671SQ00817199
公开日2003年4月9日 申请日期2000年12月15日 优先权日1999年12月16日
发明者古川和彦, 佐野阳二郎 申请人:三菱铅笔株式会社