专利名称：用于测试书写工具的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在纸张上测试书写工具、特别是圆珠笔的方法，在该方法中，相对于纸张平面导引书写工具反复移动，且向前移动纸张。本发明还涉及一种用于实现这种方法的装置。
背景技术：
现有技术中已知的用于测试书写工具、特别是圆珠笔的装置具有以下的结构该装置具有一夹持装置，该夹持装置安装成能枢转一夹持圆珠笔的夹具。该夹具安装在夹持装置中，且带有一有限的轴向游隙和一小量(通常为0.2毫米)的径向游隙。由一卡销来防止相对扭转。
在测试过程中，书写工具保持成相对于纸张成一预定角度，并可有选择地绕其纵向轴线旋转。较佳地由一重物来形成书写压力。
书写工具的夹持装置(时常，这些中的若干个、较佳的是十个彼此一个接一个地布置)在测试设备中安装成相对纸张平面作圆周运动(在例如100毫米的圆周中作10至90转/分钟的运动，它相应于1米/分钟至9米/分钟的书写速度)。为了测试目的而在其上进行书写的纸张通常从一卷轴上退绕下来，并以一可选择的速度在夹持装置下移动，这被称作为向前移动。这产生一组合的圆周和直线运动，向前运动设定为较慢(较佳的是，各圆圈之间的间距为0.17〔较细图案〕至4.0毫米〔较粗图案〕)，以使所得圆形形状的离散不明显。在测试运动中，可以对该组合运动添加绕书写工具自身的轴线转动书写工具的运动(较佳的是，每二十圈绕其自身轴线的转动一次，且在圆之间有一相当宽的间距，以及，在细图案的情况下，每一百圈绕其自身轴线转动一次)。
工业上采用这种类型的参数的许多不同的组合，从而，通过观察重叠的干扰图案、线条深浅度或颜色深浅度，就可使在所获得的图案中观察如下诸情况成为一件相对较为容易的事情，即书写的质量、特别是诸如椭圆度、有缺陷的墨水通道之类的各种不规则、离散以及缺陷，书写球珠的一些圆周缺陷以及所用圆珠笔墨水的适合性等等。
在文献PAS 400(9.1.2)1980和DIN 16554 1982中标准化和描述了这种测试方法的要点。本申请中援引这两个标准的内容，以供参考。
Minitek Company以“PSU 10 Write Testing Device(PSU 10书写测试装置)”的名称出售的设备可执行上述操作。主要的制造商自1962年起就使用了这种装置，并且，这种装置构成了诸标准的技术基础。该设备和使用相同方法的设备在全世界每天要检测约1亿支生产量的圆珠笔！不过，人们已经发现，尽管这种方法很管用，但是它不是对书写工具的所有实际应用都是有意义的。特别是，在测试过程中的规则运动并不与正常的书写流程相符，因为书写总是包括形成许多的尖点和折角、以及不同的加速度。此外，由于其本性，根据现有技术来进行的测试由于圆周和向前运动的迭合而会导致书写的重叠。因为正常的圆珠笔墨水可能直至约20秒还会产生污迹，所以这些书写的重叠会发生“在未干的墨水上又书写上湿墨水”的情况。书写的这些重叠使得对测试图案的评估变得复杂，特别是在使用带有一较小孔的显像密度计时。
发明内容
本发明的一个目的是研制一种用于测试圆珠笔的测试装置和测试方法，它避免了已知方法在处理尖点、角度、不同加速度以及书写重叠方面时所遇到的缺陷。
在本发明的框架范围内可实现这些目标，在本发明中，圆珠笔在静止的纸张上在两预定极限点之间来回移动，并且纸张在圆珠笔处于或靠近极限点时向前移动。
在本发明的另一方面中，圆珠笔的向前运动以及相对于向前移动的横向移动交替地发生。
实际上，测试以这样一种方式来进行，圆珠笔(或多支圆珠笔)在一载架上、在两预定极限点之间作垂直于纸张的向前移动的来回移位。因此，在极限点的区域中具有最小的速度，或者在极限点处保持静止一段预定的时间。纸张的向前移动发生在该时段中。这样地协调移动，以产生一条由一系列直轨线组成的蜿蜒的线条。
在该测试中，书写工具也可以绕其自身的纵向轴线连续地旋转，并同时再保持转动次数和来回移动次数之间的一预定关系，例如每50次来回移动转动一周。
因为即使是在新的测试中，保持工具也保持相对于纸张的一预定且恒定的倾斜状态(60-70°)，载架垂直于纸张向前方向的移动所绘出的线条代表上行程或下行程，而沿着纸张向前方向的移动则被视作一种横向行程。由于可控制的目标加速度(这也由实现完全停止的现代技术来获得)，就可将以可反复方式进行的动态书写方式作为该测试的基础，并且可从横穿图案“行走”的线条的较窄或较宽区段来相对较为简单地识别出书写工具的缺陷和问题。
这就允许相对笔尖的不同部位精确地定位有异常的部分。
这样，所获得的图案就能揭示出笔尖、球珠等中的几何不规则部分的结构。
附图简述下面将基于附图对本发明更进行更为详细的描述，诸附图中
图1示出根据现有技术的一测试图案；图2示出根据本发明方法的一测试图案；图3示出保持在纸张上方的、处于静止状态的一圆珠笔笔尖；图4示出放置在纸张上并移动的图3所示笔尖；以及图5示出在一夹持装置中的圆珠笔。
具体实施例方式
对于图1和2应予强调的是，测试图案的复制件或印刷件示出的结构远不及原件清晰。本说明书所附的两图仅是为了说明测试方法，而非表示测试的结果。
根据现有技术的(原始)测试图案产生明显的干扰现象。之所以会产生这些干扰现象是因为，这些由于相邻的区域而发生的缺陷它们本身就属于人眼(以及半自动或全自动光学识别设备)可十分精确地分辨、且本技术领域的人员可将其与书写工具中的特定缺陷相关连起来的类型。
如图1所示，圆周运动与向前移动的迭加就意味着诸单个图案具有相对较长的图形、但它占据它们整个表面面积；沿着图案边缘形成大量的书写重叠，这些书写重叠发生“在未干的墨水上又书写上湿墨水”的情况，这种情况意味着会遮没缺陷。
如图1中也示出的，这里几乎仅表示、并因而仅测试了规则和圆周的书写运动，而很少关注在实际书写过程中占主导地位的特性，即实际书写所依靠的诸如折角或尖点之类的快速和突然的转向、以及书写速度的快速变化。
图2示出了根据本发明方法的一测试图案，该方法考虑到这些特性，并获得诸如所图示的测试图案。测试图案示出了一蜿蜒的线条，所谓的蜿蜒的线条在本发明的目的下指的是一条在另一条下方几乎成直角地延伸的、多条基本呈直线的直线线段，以组成回绕的带角线条。
可用许多可能的方式来产生这样的运动它可通过电动载架来产生，或者、且较佳的是，由于其反复性，可由一凸轮导向的载架来产生。纸张的向前运动较佳的是由一步进电动机来实现，该步进电动机例如由载架的位置来致动或停止。
根据需要，在载架实际作来回运动的同时，圆珠笔笔尖连续地发生转动(图2，A和B)、或者不连续地(图2，C和D)仅在载架预定次数的来回运动之后发生转动。本技术领域的人员在获知本发明之后，可毫无困难地选择其它的转动驱动装置。各图A、B、C和D相应于绕测试试样轴线的一圈完整的转动。这就解释了为何在反复这些测试时，呈现特定特征的位置也反复出现。
一合适地构造的凸轮可产生图2中所示的线条的延续，即使凸轮自身不在任何部位止动，这些线条也会具有足够的直线性。该图案十分清楚地示出上行程、横向行程以及下行程的延续，但还应添加以下的说明，请详细参见图3和4可将图3和4与图2一起所图示的内容认为是沿着纸张向前移动的方向观察图3和4。这意味着，取决于它们是指向左侧还是右侧，可将由凸轮或载架所产生的、相对于向前移动的横向移动认为是一上行程或者是一下行程。
图3示出了准备书写、但尚未放置在纸张上的一圆珠笔6的示意图。在圆珠笔6的笔尖2的内部开口中的其球珠1在所有的侧面上都是抬升的，并且被圆珠笔墨水包围。为了能看得清楚，圆珠笔墨水自身没有示出。垂直于轴线5的、穿过球珠1中心的平面被称为赤道平面。该平面与安装装置的出口孔之间设有弧形的间隔，它被称为用于书写流体的间隙7。对于普通的圆珠笔，该间隙7大致为1.5至4微米(在直径3至8微米时不同)。
朝向图1的顶部以虚线示出了一墨水通道3，该墨水通道提供了一圆形8的中间集积器。通常在尖端中以规则的间距围绕周缘设置五或六条墨水通道。图3和4还示出了书写角度α，在本情况中，该角度为圆珠笔6的轴线5与书写表面之间的夹角，在所示的实施例中，书写表面为一片或一张纸4。
图4示出了一将书写工具放置在纸张4上就发生的变化球珠1在它的座中被向上和向内推，以使可用于释放和排出圆珠笔墨水的间隙7在厚度上变得不相等。当圆珠笔沿着箭头U所示的方向移动、即进行上行程移动时，仅有该间隙的减缩的上部区域仍可用于释放墨水，而该间隙的较宽的下部区域则可用于排出多余的墨水。
在沿着箭头D方向的移动、即下行程中，球珠1沿着旋转箭头D的方向运动，并且，相对较多的墨水穿过球珠1与笔尖2之间的间隙7的较宽下部区域传输向纸张4，而仅有间隙7的较窄上部区域可用于排出多余的墨水。
还必须对此添加对以下事实的说明，在运动开始时的方向改变过程中，很经常的情况是，球珠表面的一些自上次运动结束之后仍缺少墨水的部分沿着新的方向与纸张接触，其结果是线条可能较弱或中断。还有这样的方向改变，即其过程中球珠以及最前表面9的、墨水先前积聚的那些部分与纸张接触，会导致特别是在一上行程开始处的显眼的线条变宽和墨水斑点。
圆珠笔垂直于图4图示平面的移动、即被称作横向行程的移动，与上行程或下行程相比，所产生的间隙7没有十分不同，因而没有示出，但根据其长度，该间隙也会造成如上所述的、可能沉积在纸张上的墨水斑点。
纸张表面4与书写工具6的轴线5之间的角度α也明显地对书写的质量有影响，该角度在所有的现有技术测试中保持在60°或70°。当然在测试过程中也可以设计其它的尺寸或甚至是变型，但这仅仅涉及到本发明的变化形式或及下面的从属概念。
这种类型的变化形式还包括确定来回移动的次数、确定不同的速度或速度的变化、以及选择纸张的向前速度和横向移动速度之间的比值。由于要求结果具有可反复性，还要确定对这些速度与书写工具6的转动之间的比值的调节程度，但这仅仅是本发明可采用的参数方面的问题，而不是对本发明的本质有任何的要求。
在本发明的方法中，当然也可以使用现有技术所知的、用于书写工具达到支承件和夹持装置。既然这些夹持装置是该书写工具测试领域的人员所熟悉的，因而这里就无须更加详细地描述这些装置，而仅须注意到，实现本发明方法自然不局限于使用这种装置，而所有那些、能如本发明所要求地那样支承和导引要进行测试的书写工具的装置都适合于用来实施本方法。
在图5中以局部剖开、斜视图的形式示出一种这样的支承件一夹持装置11是一载架(未示出)的一部分，它在其内部支承一套筒12，该套筒安装成可枢转。该套筒支承一齿轮13，或者也可与齿轮13形成为一个零件，该套筒具有一纵向的狭槽，一属于一夹具14的卡销16穿过该狭槽凸伸入套筒12的内部。如在引言部分中已提及的那样，夹具具有小量的径向游隙，并与在限制范围内轴向移动。在夹具的上端搁置一可更换的重物15，该重物施加精确定义等级的书写压力。夹具14将一测试试样15保持在位。测试试样具有至少一个圆珠笔笔尖和一墨水贮槽。图5仅示意地示出的测试线条，并示出了纸张4的向前方向V以及载架上行程和下行程的U-D移动。
最后，图5还示出了一提升装置17，借助于该提升装置，测试试样15可从纸张上抬起。当然可以为多个测试试样设置一个公用的提升装置。
本发明的方法也可以用于铅笔、彩色铅笔、粉笔、墨水笔以及其它书写工具。特别是对于铅笔和石墨铅笔芯，重要的是它们不存在书写的重叠，所以可用显像密度计来进行测量。
权利要求
1.一种用于较佳的是在纸张上测试书写工具、特别是圆珠笔的方法，其中相对于纸张平面导引书写工具反复移动，且向前移动纸张，该方法的特征在于，书写工具在静止的纸张上在两预定极限点之间来回移动，并且纸张在书写工具处于或靠近极限点时向前移动。
2.一种用于较佳的是在纸张上测试书写工具、特别是圆珠笔的方法，其中相对于纸张平面导引书写工具反复移动，且向前移动纸张，该方法的特征在于，书写工具的移动相对向前移动成一角度，并基本与向前移动交替地发生。
3.一种用于较佳的是在纸张上测试书写工具、特别是圆珠笔的方法，其中书写工具相对于纸张平面的相对移动包括两部分移动，即一反复移动和一行进移动，该方法的特征在于，反复移动是在两预定极限点之间的来回移动，以及，行进移动仅在书写工具处于或靠近极限点时才发生。
4.如权利要求1至3中任一项所述的测试方法，其特征在于，书写工具相对纸张平面倾斜50°至80°、特别是从60°至70°的一角度。
5.如权利要求4所述的测试方法，其特征在于，书写工具定位在垂直于纸张平面延伸的、且在平行于书写工具的移动方向的±45°的限制范围内延伸的一平面内，以使这些移动作为上行程或下行程。
6.如前述权利要求中一项所述的方法，其特征在于，书写工具的移动方向和纸张的向前方向相互在顶部基本垂直。
7.一种用于施行如前述权利要求中一项所述的方法的装置，其特征在于，若干书写工具安装在由一凸轮驱动的一公共载架中。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，由一步进电动机来实现纸张的移动。
全文摘要
本发明涉及一种用于在纸张上测试书写工具、特别是圆珠笔的方法，该方法在于相对于纸张平面导引书写工具反复移动，且使纸张向前移位。这样地协调移动，以产生一条由多条直轨线组成的蜿蜒的线条。本发明还涉及一种用于实现所述方法的装置。
文档编号G01M99/00GK1606510SQ02825621
公开日2005年4月13日 申请日期2002年12月23日 优先权日2001年12月21日
发明者F·萨齐特 申请人:比克公司