弹簧笔头、乳化墨水笔芯以及乳化墨水笔的制作方法

本发明涉及一种乳化墨水笔，具体而言，涉及一种乳化墨水笔的弹簧笔头、乳化墨水笔芯，属于文具用品技术领域。

背景技术：

圆珠笔自问世以来，给书写工具的发展带来了巨大变化。从最早的油墨圆珠笔，到后来的水性墨水圆珠笔和中性墨水圆珠笔，随着市场的需求变化，圆珠笔作为新一代的书写工具有了飞跃的发展，消费者对产品的功能和适用度提出了更高的要求。

随着技术的发展，近年来出现了一种新型的环保乳化中油墨水，其粘度介于中油油墨与中性墨水之间；该墨水为油包水体系，具备一定含水量，兼具了中性体系的触变性特点和油性墨水的良润滑特点。

由于环保乳化中油墨水特性新颖，粘度介于油性油墨、中性墨水之间，因此目前的笔头存在容易滴墨的问题，一直困扰着本领域技术人员，未能解决。若匹配间隙较小的油性笔头(适用于高粘墨水)时出墨不良、墨水回流困难、静置时容易漏墨，若匹配间隙较大的中性弹簧笔头(适用于低粘墨水)则出墨量过大，线迹积墨严重。

因此针对此类环保乳化中油墨水，亟需提供一种专用的弹簧笔头。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解。

技术实现要素：

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种弹簧笔头，以匹配于乳化墨水的书写特性。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种乳化墨水笔芯。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种乳化墨水笔。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种弹簧笔头，适用于乳化墨水，包括笔头体、第一球体、第二球体以及弹簧，笔头体由前端至后端依次设置有相互贯通的第一容纳孔、第二容纳孔以及第三容纳孔，其中所述第二容纳孔、所述第一容纳孔以及所述第三容纳孔的直径依次增大；第一球体可转动地设置于所述第一容纳孔内；第二球体可转动地设置于所述第三容纳孔内，且抵顶于所述第一球体上，所述第二球体的直径大于所述第一球体的直径；弹簧压缩于所述第三容纳孔内，所述第三容纳孔的内壁向外突出形成突出部，所述弹簧的一端抵顶于所述第二球体上，所述弹簧的另一端卡设于所述突出部；其中，所述第二容纳孔周向布置有多个墨槽，所述墨槽由所述第二容纳孔的内壁向内凹陷形成，所述墨槽沿所述笔头体的延伸方向延伸，所述墨槽的前端面与所述第一球体接触，所述墨槽的后端与所述第三容纳孔连通。

根据本发明的一实施方式，其中沿所述笔头体的前端朝向后端的方向，所述第一容纳孔包括相互平滑过渡的碗口部和柱形面，所述柱形面与所述第一球体之间的间隙大小为5μm-10μm；以及/或者在书写状态，所述碗口部与所述第一球体之间的间隙大小为5μm-10μm。

根据本发明的一实施方式，其中所述第一容纳孔的下端部包括锥形面，由所述笔头体的前端向后端的方向，所述锥形面的内径逐渐减小，所述锥形面的锥度大小为105°-120°，所述锥形面与所述柱形面的连接处形成有环槽，所述环槽连通于所述墨槽。

根据本发明的一实施方式，其中所述第一容纳孔的下端部设置有支撑面，该支撑面为扇形球面，该扇形球面的面积为53000μm²-77000μm²。

根据本发明的一实施方式，其中所述弹簧为对称结构，所述弹簧的中央部具有相互紧贴的弹簧圈，所述弹簧的端部直径沿中央部向端部的方向逐渐缩小。

根据本发明的一实施方式，其中所述弹簧的弹簧丝直径为0.127mm-0.133mm；所述弹簧的所述中央部直径大小为0.9mm-1.0mm；与所述突出部接触的所述弹簧的直径大小为0.75mm-0.85mm。

根据本发明的一实施方式，其中所述第二容纳孔的深度为0.08mm-0.12mm；所述第二容纳孔的孔径为0.45mm-0.5mm；所述第二容纳孔的孔径为0.47mm。

根据本发明的一实施方式，其中所述墨槽深度为0.15mm-0.25mm；所述墨槽深度为0.2mm；所述墨槽宽度为0.12mm-0.16mm；所述墨槽宽度为0.14mm。

根据本发明的另一方面，提供一种乳化墨水笔芯，所述乳化墨水笔芯包括笔芯管体和本发明提供的弹簧笔头，其中所述笔芯管体具有能够与所述第三容纳孔连通的中心空腔，用于容纳所述乳化墨水，所述弹簧笔头设置于所述笔芯管体的前端。

根据本发明的另一方面，提供一种乳化墨水笔，所述乳化墨水笔包括本发明提供的乳化墨水笔芯。

由上述技术方案可知，本发明的弹簧笔头、乳化墨水笔芯以及乳化墨水笔的优点和积极效果在于：在非书写状态，由于弹簧的压力，该第一球体能够紧贴于第一容纳孔前端的碗口部，从而能够很好地防止墨水滴漏，克服了乳化墨水容易滴漏的难题。更进一步地，在书写状态，第一球体与第一容纳孔之间的间隙，能够使乳化墨水顺畅流出，从而可以提高书写舒适感。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种弹簧笔头的结构图。

图2是图1中的弹簧笔头的剖视图。

图3是图2中的弹簧笔头的前端的局部放大图。

图4是图1中的弹簧笔头的横向截面图。

图5是图2中的弹簧的结构图。

其中，附图标记说明如下：

101、笔头体；102、第一球体；

103、第二球体；104、弹簧；

111、突出部；112、第三容纳孔；

113、第二容纳孔；114、第一容纳孔；

115、墨槽；116、碗口部；

117、支撑面；118、环槽。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

图2是本发明提供的弹簧笔头的剖视图，参照图2，根据本发明的一个方面，提供一种弹簧笔头，适用于乳化墨水，弹簧笔头可以包括笔头体101、第一球体102、第二球体103以及弹簧104。按照乳化墨水笔的使用习惯，可以定义用于书写的一端为前端，另外一端可以定义为后端。笔头体101由前端至后端依次设置有相互贯通的第一容纳孔114、第二容纳孔113以及第三容纳孔112，其中第二容纳孔113、第一容纳孔114以及第三容纳孔112的直径依次增大，其中第一容纳孔114可以用于容纳第一球体102，该第一球体102可以用于书写。第三容纳孔112可以用于容纳乳化墨水，在该第三容纳孔112的前端便可以设置有第二球体103，该第二球体103可以抵顶于第一球体102。第二容纳孔113可以用于对第二球体103进行限位。

书写状态时，第一球体102由于受外力的挤压而向第一容纳孔114内缩进，进而带动第二球体103旋转，该第二球体103可以搅动乳化墨水，以使其均匀。容纳于第三容纳孔112内的乳化墨水便可以通过第二容纳孔113进入到第一容纳孔114中，进而通过第一球体102和第一容纳孔114之间的间隙向外流出。

继续参照图2和图3，根据本发明的一具体实施方式，其中沿笔头体101的前端朝向后端的方向，第一容纳孔114可以包括相互平滑过渡的碗口部116和柱形面，柱形面与第一球体102之间的间隙大小可以为5μm-10μm，以便乳化墨水能够通过该间隙顺利流出。根据本发明的一具体实施方式，其中碗口部116可以位于笔头体101的前端，以包裹第一球体102，防止第一球体102从笔头体101的前端溢出。根据本发明的一具体实施方式，其中柱形面与第一球体102之间的间隙大小为8μm，在书写时可以避免产生夹紧感，从而使书写手感良好。

继续参照图3，其中当第一球体102位于实线位置，即该弹簧笔头处于书写状态，第一球体102收压而缩进于第一容纳孔114内。根据本发明的一具体实施方式，其中在书写状态，碗口部116与第一球体102之间的间隙大小可以为5μm-10μm，以方便乳化墨水顺畅流出。虚线位置为第一球体102处于非书写状态，即未受外界压力的状态，该状态下，第一球体102与碗口部116紧密贴合，从而可以防止乳化墨水外溢而造成挥发浪费，也可以避免外界空气进入，能够防止墨水风干，从而防止积墨，也可以使该弹簧笔头具有较长的间歇书写时间。

继续参照图2和图3，根据本发明的一具体实施方式，其中第一容纳孔114的后端部可以包括锥形面，由笔头体101的前端向后端的方向，锥形面的内径可以逐渐减小，锥形面的锥度a大小可以为105°-120°。根据本发明的一具体实施方式，其中锥形面的锥度a大小可以为108°。根据本发明的一具体实施方式，其中锥形面与柱形面的连接处可以形成有环槽118，该环槽118可以连通于墨槽115，在未受外界压力的状态下，该环槽118内可以存储有乳化墨水。根据本发明的一具体实施方式，其中锥形面的后端设置为承压面，该承压面可以为与第一球体102匹配的扇形球壳，具备较高的表面光洁度，以形成良好的书写手感。根据本发明的一具体实施方式，其中扇形球壳的面积为53000μm²-77000μm²。根据本发明的一具体实施方式，其中扇形球壳的面积为65000μm²。

继续参照图2和图3，根据本发明的一具体实施方式，其中第一球体102可转动地设置于第一容纳孔114内，第二球体103可转动地设置于第三容纳孔112内，且抵顶于第一球体102上，该第二球体103可以设置于第三容纳孔112的前端，第二球体103的直径可以大于第一球体102的直径。

根据本发明的一具体实施方式，其中第一球体102的直径大小可以为0.5mm-1.0mm。根据本发明的一具体实施方式，其中第二球体103的直径大小可以为0.7mm-1.2mm。根据本发明的一具体实施方式，其中第一球体102的直径大小可以为0.7mm，第二球体103的直径大小可以为0.8mm。

根据本发明的一具体实施方式，其中第一球体102可以采用硬质合金材料或陶瓷材料构成。根据本发明的一具体实施方式，其中第一球体102可以采用碳化钨硬质合金材料构成或者采用氧化锆陶瓷材料构成。根据本发明的一具体实施方式，其中第二球体103采用不锈钢材料构成。由于弹簧笔头所用材质均为无铅、低铅材质，铅含量符合环保要求，因此可称为环保笔头。

继续参展图2，根据本发明的一具体实施方式，其中弹簧笔头还可以包括设置于第三容纳孔112内的弹簧104，该弹簧104可以压缩于第三容纳孔112内。具体地，第三容纳孔112的内壁可以向外突出形成有突出部111，弹簧104的一端可以卡设于该突出部111上，弹簧104的另一端可以抵顶于第二球体103上。根据本发明的一具体实施方式，其中突出部111到笔头体101的后端面的距离可以为1.4mm-1.6mm，该距离可以根据实际需要进行选择。

继续参照图2，根据本发明的一具体实施方式，其中突出部111可以为多个，多个突出部111可以均布于同一圆周上。根据本发明的一具体实施方式，其中突出部111可以为3个或者5个，或者根据实际需要选择数量。根据本发明的一具体实施方式，其中突出部111可以为圆锥形突起，参照图1，该突出部111可以由笔头体101的外壁向内凹陷形成。根据本发明的一具体实施方式，其中突出部111所在位置处的笔头体101直径为0.75mm-0.85mm。

继续参照图3和图4，根据本发明的一具体实施方式，其中第二容纳孔113周向可以布置有多个墨槽115，墨槽115可以由第二容纳孔113的内壁向内凹陷形成，墨槽115可以沿笔头体101的延伸方向延伸，墨槽115的前端面可以与第一球体102接触，墨槽115的后端可以与第三容纳孔112连通，以方便第三容纳孔112内的乳化墨水进入到墨槽115中。乳化墨水可以由第三容纳孔112首先进入到墨槽115内，再进入到环槽118中，进而通过第一球体102和第一容纳孔114之间的缝隙流出。根据本发明的一具体实施方式，其中第二容纳孔113的深度大小可以为0.08mm-0.12mm。

继续参照图3和图4，根据本发明的一具体实施方式，其中本发明中可以定义墨槽115在弹簧笔头的延伸方向为深度方向，墨槽115深度尺寸大小可以为0.15mm-0.25mm。根据本发明的一具体实施方式，其中墨槽115深度为0.2mm。可以定义墨槽115在垂直于弹簧笔头的延伸方向上的投影的径向方向的尺寸为宽度h，根据本发明的一具体实施方式，其中墨槽115宽度h可以为0.12mm-0.16mm。根据本发明的一具体实施方式，其中墨槽115宽度h可以为0.14mm。根据本发明的一具体实施方式，其中墨槽115垂直于笔头体101的延伸方向的方向上可用于乳化墨水贯通的部分的投影面积为25000μm²-35000μm²。

根据本发明的一具体实施方式，其中笔头体101采用无铅易切削不锈钢材料或无铅镍白铜材料制成。根据本发明的一具体实施方式，其中笔头体101可以呈子弹头型。

参照图2和图5，根据本发明的一具体实施方式，其中弹簧104可以为对称结构，弹簧104的中央部可以具有相互紧贴的弹簧圈，弹簧104的端部直径沿中央部向端部的方向逐渐缩小，从而可以防止弹簧104整体发生弯曲。根据本发明的一具体实施方式，其中相互紧贴的弹簧圈可以有3圈，该相互紧贴的弹簧圈的两侧还分别设置有另外的18圈弹簧圈。

根据本发明的一具体实施方式，其中弹簧104可以采用不锈钢材料制成。根据本发明的一具体实施方式，其中弹簧104的弹簧丝直径可以为0.12mm-0.14mm，更优选地，弹簧104的弹簧丝直径可以为0.127mm-0.133mm。根据本发明的一具体实施方式，其中弹簧104的中央部直径大小可以为0.9mm-1.0mm。根据本发明的一具体实施方式，其中弹簧104的中央部直径大小为0.95mm。根据本发明的一具体实施方式，其中弹簧104在自然状态下，总长度可以为10.3mm-10.7mm。根据本发明的一具体实施方式，其中弹簧104的节距可以为0.25mm-0.3mm。根据本发明的一具体实施方式，其中与突出部111接触的弹簧104的直径大小可以为0.75mm-0.85mm。

根据本发明的一具体实施方式，其中第二容纳孔113的深度可以为0.08mm-0.12mm，其中可以定义第二容纳孔113沿笔头体的延伸方向为深度方向。根据本发明的一具体实施方式，其中第二容纳孔113的孔径可以为0.45mm-0.5mm。根据本发明的一具体实施方式，其中第二容纳孔113的孔径为0.47mm。

根据本发明的一具体实施方式，其中第三容纳孔112的孔径大小可以为1mm-1.6mm。

根据本发明的另一方面，提供一种乳化墨水笔芯，其中乳化墨水笔芯包括笔芯管体和本发明提供的弹簧笔头，其中笔芯管体具有能够与第三容纳孔112连通的中心空腔，用于容纳乳化墨水，弹簧笔头设置于笔芯管体的前端。

根据本发明的另一方面，提供一种乳化墨水笔，其中乳化墨水笔包括本发明提供的乳化墨水笔芯。

本发明将以第一球体102的直径大小为0.7mm的弹簧笔头为例进行说明。相应的第二球体103的直径可以为0.8mm。笔头体101的前端设有第一容纳孔114，该笔头体101的内部形成有相互连通的第二容纳孔113、墨槽115以及第三容纳孔112。第一容纳孔114的内径可以为0.71mm-0.72mm，例如但不限于可以选择直径为0.715mm。第一容纳孔114与第一球体102之间可以具有微小的活动间隙，该间隙可用于通过墨水，其中第二容纳孔113的直径大小可以为0.45mm-0.50mm，例如但不限于可以采用直径大小为0.47mm，该第二容纳孔113的直径大小可以小于第一球体102和第二球体103的直径，以对两个球体进行限位。第二容纳孔113的深度0.08mm-0.12mm，例如但不限于可以选择第二容纳孔113的深度大小为0.12mm，可以定义第二容纳孔113沿弹簧笔头的延伸方向的方向为深度。墨槽115深度可以为0.15mm-0.25mm之间，例如但不限于可以为0.20mm。第三容纳孔112的内径可以为1mm-1.6mm，由笔头体101前端向后端逐节递增，即可以构成为阶梯孔。

继续参照图3，第一容纳孔114的底部形成有支撑面117，该支撑面117与柱形面之间通过倒锥形结构连接，沿笔头体101的前端向后端的方向，该倒锥形结构的直径逐渐增大。倒锥形结构的锥角∠a在105°至120°范围内，例如但不限于可以为108°。在弹簧笔头处于按压状态，即第一球体102向内缩进，处于实现位置状态下，碗口部116与第一球体102之间的间隙可以为5μm-10μm，优选为8μm。

继续参照图4，墨槽115的数量可以为3个或者5个，根据实际需要进行选择，多个墨槽115可以以中心点向外呈放射状均匀分布，墨槽115延伸宽度h可以在0.12mm-0.16mm范围内，例如但不限于可以选择0.14mm。支撑面117的总面积范围在53000μm²-77000μm²之间，例如但不限于可以为65000μm²。

继续参照图5，弹簧104可以采用直径为φ014mm的不锈钢丝加工而成，弹簧104可以为对称结构，两头可以为非尖端结构，中间可以存在几圈并圈，即相互紧密贴合的弹簧圈，以防止弹簧整体弯曲。根据本发明的一具体实施方式，其中弹簧丝径可以为0.127mm-0.133mm范围内，例如但不限于可以为0.13mm。弹簧104中央部的外径可以为0.9mm-1.0mm范围内，例如但不限于可以为0.95mm，自然状态下该弹簧104的总长可以为10.3-10.7mm范围内，例如但不限于可以为10.5mm。弹簧节距可以为0.25mm-0.30mm范围内，例如但不限于可以为0.28mm。两端的有效圈优选为各18圈，中间并圈段可以有3圈，弹簧总圈数可以为39圈。

实施例一

本发明公开的弹簧笔头与环保乳化中油墨水a黑匹配试验，得到以下结果：

1、环保乳化中油墨水a黑，黏度1471/776mpa·s(6r/60r)，表面张力30.5mn/m，ph值6.97，含水率16.6％；试验条件：德国hutt书写仪，书写角度75°，书写速度4.5m/min，书写压力1.5n。

2、书写性能的测试结果为：灌墨量0.2g的笔芯，出墨量平均35mg/m，划线长度达到500m-575m，弹簧笔头的第一容纳孔114的底部磨损总量为0.005mm，书写线迹正常，弹簧笔头及线迹均不存在积墨，书写性能符合中油笔芯行标要求。

3、针对笔芯的防滴积墨性能进行了极限试验，匹配完成后所有笔芯脱帽，弹簧笔头朝下静置悬挂于50℃烘箱内达10天以上，未发现任何滴积墨。而同种试验条件下的油性油墨黑匹配油性0.7笔头则存在60％的严重积墨。该弹簧笔头与环保乳化中油墨水a黑匹配笔芯的防滴积墨性能良好。

4、其他应用性能试验中，静置悬挂滴积墨试验均无异常，间歇书写超过90天，其他一般应用性能满足中油笔芯行标要求；采用润滑度测试仪测得的润滑度为0.145，笔芯润滑度较好，书写手感极佳。

实施例二

本发明公开的弹簧笔头与环保乳化中油墨水b蓝匹配试验，得到以下结果：

1、环保乳化中油墨水b蓝，黏度925/645mpa·s(6r/60r)，表面张力31.3mn/m，ph值7.17，含水率19.8％；试验条件：德国hutt书写仪，书写角度75°，书写速度4.5m/min，书写压力1.5n。

2、书写性能的测试结果为：灌墨量0.2g的笔芯，出墨量平均38mg/m，划线长度达到475m-532m，弹簧笔头的第一容纳孔114的底部磨损总量为0.004mm，书写线迹正常，弹簧笔头及线迹均不存在积墨，书写性能符合中油笔芯行标要求。

3、针对笔芯的防滴积墨性能进行了极限试验，匹配完成后所有笔芯脱帽，弹簧笔头朝下静置悬挂于50℃烘箱内达10天以上，未发现任何滴积墨。而同种试验条件下的油性油墨蓝匹配油性0.7笔头则存在40％的严重积墨。该弹簧笔头与环保乳化中油墨水b蓝匹配笔芯的防滴积墨性能良好。

4、其他应用性能试验中，间歇书写超过90天，其他一般应用性能满足中油笔芯行标要求；采用润滑度测试仪测得的润滑度为0.136，笔芯润滑度较好，书写手感极佳。

实施例三

本发明公开的弹簧笔头与环保乳化中油墨水c红匹配试验，得到以下结果：

1、环保乳化中油墨水c红，黏度623/404mpa·s(6r/60r)，表面张力31.2mn/m,，ph值7.05，含水率20.0％；试验条件：德国hutt书写仪，书写角度75°，书写速度4.5m/min，书写压力1.5n。

2、书写性能的测试结果为：灌墨量0.2g的笔芯，出墨量平均40mg/m，划线长度达到410m-485m，弹簧笔头的第一容纳孔114的底部磨损总量为0.004mm，书写线迹正常，弹簧笔头及线迹均不存在积墨，书写性能符合中油笔芯行标要求。

3、针对笔芯的防滴积墨性能进行了极限试验，匹配完成后所有笔芯脱帽，笔头朝下静置悬挂于50℃烘箱内达10天以上，未发现任何滴积墨。而同种试验条件下的油性油墨红匹配油性0.7笔头则存在30％的严重积墨。该弹簧笔头与环保乳化中油墨水c红匹配笔芯的防滴积墨性能良好。

4、其他应用性能试验中，静置悬挂滴积墨试验均无异常，间歇书写超过90天，其他一般应用性能也满足中油笔芯行标要求；采用润滑度测试仪测得的润滑度为0.132，笔芯润滑度较好，书写手感极佳。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。