【科普】小小圆珠笔构造不简单，一解析满满科技感!

圆珠笔大家都用过，看起来虽然不起眼，但圆珠笔的构造并不简单，今天我们就来解析一下。

圆珠笔书写工作原理：主要是利用球珠在书写时与纸面直接接触产生摩擦力，使球珠在球座内滚动，利用重力带出笔芯内的油墨或墨水，使圆珠笔油墨或墨水下渗到笔头，通过笔头球珠滚动形成图形文字。

后续油墨或墨水在大气压的作用下，不停地补充过来，以达到书写的目的。

早期的大多数球珠笔芯在靠近尾部的地方，都会钻一个小孔以保证空气流通。

圆珠笔球珠直径的大小，决定了字迹线条的粗细。常见的球珠直径有1毫米、0.7毫米、0.5毫米三种（产品的笔身或圆珠笔芯上往往会注明）。圆珠笔的油墨是特制的，主要以色料、溶剂和调黏剂混合而成。常见的颜色有蓝、黑、红三色。普通油墨多用来作一般书写，特种油墨多用来作档案书写。

圆珠笔看似简单，3D解构下你会发现这是个小小的工程奇迹：

▲一个小小的圆珠笔有十几个零件组成

▲圆珠笔零件

▲圆珠笔伸缩过程

圆珠笔的伸缩工作过程，总共分八个步骤。第一步至第四步为笔芯伸出过程，第五步至第八步为笔芯缩回过程。

圆珠笔结构运动示意图是由三个零件组成，分别为黑色的顶杆，黄色的转盘，蓝色的滑槽，红色为滑槽的局部截图，下方还有弹簧图中没显示出来。（弹簧是保证黄色转盘与蓝色滑槽紧密接触）。

【1~4步讲解】我们用手指按压圆珠笔顶部时，是给顶杆施加一个向下的压力，顶杆沿滑槽运动压迫转盘向下运动，当转盘与滑槽的啮合处脱离时，顶杆头部的尖状特征与转盘的斜面接触处产生径向力强迫转盘旋转，笔芯伸出。

【5~8步讲解】当再次按压顶杆时，顶杆头部的尖状特征与转盘的斜面分离，转盘受径向力旋转，转盘与滑槽的啮合处重合，笔芯缩回。

▲圆珠笔的伸缩工作原理动图

▲圆珠笔的伸缩工作原理动图

笔头和墨水是圆珠笔的关键，其中笔头分为笔尖上的球珠和球座体。目前，碳化钨球珠在国内外应用最为广泛，我国已经具有很好的基础，不仅可以满足国内生产需要，还大量供出口。

圆珠笔头的生产对加工的精度、材料的选择上都有很高的要求。笔头上不仅有小“球珠”，里面还有五条引导墨水的沟槽，加工精度都要达到千分之一毫米的数量级。

每一个小小的偏差都会影响笔头书写的流畅度和使用寿命，笔尖的开口厚度不到0.1毫米，还要考虑到书写角度和压力，球珠与笔头、墨水沟槽位必须搭配得“天衣无缝”，加工误差不能超过0.003毫米。

圆珠笔油墨的色素是染料。油墨颜色主要有蓝、红、黑三种，其中尤以蓝色油墨使用最多。过去蓝色油墨中的色素成分是盐基品蓝和盐基青莲，溶剂是氧化蓖麻油、蓖麻油酸。目前市场上销售的“424”蓝色圆珠笔和“322”黑色圆珠笔，用它书写的字迹耐久性较好。

圆珠笔的冒油原因：圆珠笔在书写时，一部分油墨从球珠转印到书写物上，球珠转印后变白，另一部分油墨会随球珠转动带回球座内。好的笔头，随球珠转动将油墨带回球座较彻底，油墨沾在球座头外面较少，比较干净。较差的笔头，油墨会大部分沾在球座头外面，无法带回球座内，即我们所称的冒油现象，书写时，很容易污染书写物。

圆珠笔要流利，出墨就多，但负作用是落墨多，若要落墨少，缺点则不流利。这两种情况相互矛盾，如何综合考虑，使之达到最佳效果，则是圆珠笔制造业一直研究的课题。

使用中的圆珠笔尖↓↓

蔡司纳米显微镜下放大30倍的圆珠笔尖↓↓

一件工业产品，哪怕小如圆珠笔，也要经历从设计到制作，再到检验和迭代的严谨工业流程，唯有投入精益求精的工匠精神，才能做出好的成果。

原标题：《【科普】小小圆珠笔构造不简单，一解析满满科技感!》

阅读原文