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影响世界的专利
圆珠笔
发布时间:2017-01-11 来源:国家知识产权局微信公众号

<p>  圆珠笔是利用钢珠的旋转把油墨写到纸上的一种书写工具,书写的时候,笔芯里存储的墨水通过毛细作用润滑了钢珠,均匀地渗出墨水,达到书写的目的。圆珠笔不渗漏、不受气候影响,并且书写时间较长,已成为近数十年来风行世界的一种书写工具。</p>
<p>  在圆珠笔问世以前,人们常用的书写工具是自来水笔和铅笔。然而,自来水笔存水少,不适合长时间书写,同时,由于这种自来水笔的墨水晾干需要一定时间,使用者经常会在手上、纸上沾满墨渍,很难清洗。而铅笔的质量也不稳定,字迹模糊不清,还容易擦除,许多文件不适合使用铅笔书写。</p>
<p>  圆珠笔的原理最早可以追溯到1888年。这一年,约翰·劳德(John J. Loud)发明了一种笔尖带有旋转圆珠、能从墨水囊中不断获得墨水的钢笔。尽管这种钢笔也有漏水的缺点,但在皮革上写字要比自来水笔好用得多。之后,他对此项发明申请了加拿大 CA32643 号专利。遗憾的是,他没有充分利用该专利技术,这一专利并未商业化,从而也无人知晓。</p>
<p align="center"><img style="border-right-width: 0px; border-top-width: 0px; border-bottom-width: 0px; border-left-width: 0px" width="600" height="660" oldsrc="W020170419401771875540.png" alt src="./W020170419401771875540.png" /></p>
<p>  现在广泛使用的圆珠笔诞生于1938年,是由一名匈牙利的编辑拉兹罗·约瑟夫·比克(Laszlo Josef Biro)发明的。那时,作为记者的比克常常跟同事抱怨他们所使用的旧式墨水笔,因为这种笔漏水,工作时手上、纸上总会沾满墨渍,很难清洗。20世纪30年代后期,当比克在一家报社看到速干墨水时,他产生了一个新想法:如果在自来水笔的胆管里装上像油墨一样的特别墨水,那么写的字不也能很快干燥吗?1938年7月,比克制作出第一支名为“油溶笔”的圆珠笔。1938~1939年,他先后向多个国家递交专利申请并获得了法国FR853022号、英国GB512218号、美国US2265055号三个国家的专利权。此后,他不断尝试在“油溶笔”基础上改进圆珠笔的技术方案。</p>
<p>  “二战”前夕,比克的祖国受到德国法西斯的胁迫,1940 年为了躲避纳粹的迫害,比克移民到阿根廷。但是,比克并没有间断对圆珠笔的研究,仍以极大的热情投入到圆珠笔技术方案的改进中。1943年6 月,比克在阿根廷向美国递交了专利申请,并于1945年12月获得名为“书写工具”的美国US2390636号专利权。这项专利被认为是比克获得的圆珠笔系列专利中最有代表性的专利。该发明根据油性渗透原理,采用油溶性颜料作为墨水,在大气压力与油墨重力的双重作用下,笔芯中的油墨通过油管流向笔头的小钢珠座里,然后油墨黏附在球珠上。书写时,黏附在球珠上的油墨随着小钢珠在书写面上的滚动而黏附在书写面上,形成字迹,即达到书写的目的。这项技术主要改进了自来水笔的吸管,并将笔尖改为能任意转动的小圆珠,从而使墨水平滑地写在书写面上,如图14-1、图14-2、图14-3 所示。</p>
<p align="center"><img style="border-right-width: 0px; border-top-width: 0px; border-bottom-width: 0px; border-left-width: 0px" width="600" height="304" oldsrc="W020170419401771910220.png" alt src="./W020170419401771910220.png" /></p>
<p>  此后,比克依然就圆珠笔的墨水储存与流量控制等细节不断钻研、改进。他首先将笔芯设计为螺旋形状,并通过控制气压来控制墨水的流量,如图14-4、图14-5所示。此后不久,为提升一支笔的总墨量,他将笔芯又改进为回旋形状,如图14-6、图14-7所示。整个过程中,每一个阶段性的成果都更加鼓舞比克继续研究下去,为保护自己的智慧结晶,他申请并获得了多项美国专利(US2397229,US2413904,US2416896,US2400679)。</p>
<p align="center"><img style="border-right-width: 0px; border-top-width: 0px; border-bottom-width: 0px; border-left-width: 0px" width="600" height="454" oldsrc="W020170419401771944060.png" alt src="./W020170419401771944060.png" /></p>
<p align="center"><img style="border-right-width: 0px; border-top-width: 0px; border-bottom-width: 0px; border-left-width: 0px" width="600" height="447" oldsrc="W020170419401771977799.png" alt src="./W020170419401771977799.png" /></p>
<p>  经过几年时间的研究试验,比克终于完成了可以投入商业使用的比较完善的圆珠笔技术方案。比克在一位金融家的帮助下,研制出生产圆珠笔的机器。1943 年,比克在阿根廷办的圆珠笔小厂生产出第一批产品。为了纪念发明人比克,人们将圆珠笔称为“比克笔”。</p>
<p>  时值“二战”,英国皇家空军急需一种在高空战斗机上不漏水的笔,因此,英国政府出资买下了这个专利使用权。不久,英国的一家飞机制造厂就推出了首批商业化的圆珠笔。从此,“比克笔”备受人们瞩目。</p>
<p>  最初推向市场的圆珠笔要价高达 10 美元,这在当时是很贵的。因为,笔尖上直径约 0.1 厘米的小钢珠成本很高。小钢珠是由铬和钢的合金制成,非常耐压、耐磨,它也是圆珠笔最大的特色所在。</p>
<p align="center"><img style="border-right-width: 0px; border-top-width: 0px; border-bottom-width: 0px; border-left-width: 0px" width="600" height="93" oldsrc="W020170419401772005368.png" alt src="./W020170419401772005368.png" /></p>
<p>  虽然如此,很多厂商依然看到了潜在的商机。为抢占市场,他们纷纷着手进行技术上的改进。这其中就包括全球著名的制笔公司——派克钢笔公司。</p>
<p>  1945 年 7 月,为降低圆珠笔的使用成本,减少价格昂贵的小钢珠的使用,派克公司在其发明的美国US2452504号专利中公开了一项技术,对圆珠笔笔芯进行了改进,增大了圆珠笔笔芯的容量,并使容纳油墨的笔芯部分可以通过螺旋方式与笔头部分进行连接,在油墨使用完毕后,可以更换存储油墨的笔芯,从而减少带有小钢珠的笔头的更换,如图 14-8 所示。</p>
<p align="center"><img style="border-right-width: 0px; border-top-width: 0px; border-bottom-width: 0px; border-left-width: 0px" width="600" height="443" oldsrc="W020170419401772020471.png" alt src="./W020170419401772020471.png" /></p>
<p>  为了使圆珠笔芯能够在不书写的时候退回到笔杆中,避免油墨通过小钢珠的滚动漏出从而弄脏衣物,1950 年派克公司再次改进并获得美国US2519341号专利权,这一次的改进之处是在笔芯的末端安装了弹簧结构,如图14-9所示。</p>
<p align="center"><img style="border-right-width: 0px; border-top-width: 0px; border-bottom-width: 0px; border-left-width: 0px" width="400" height="617" oldsrc="W020170419401772047927.png" alt src="./W020170419401772047927.png" /></p>
<p>  1954 年,派克钢笔公司推出了高级的Jotter圆珠笔,这种笔容量大而且能在油墨用完后补充油墨。自1954年以来,Jotter圆珠笔的全球销量累计已超过7.5亿支,已经成为目前全球销量最大的圆珠笔。</p>
<p>  圆珠笔虽小,但是这项发明的作用和意义却非常之大,圆珠笔的发明被誉为制笔工业的一场革命。阿根廷人为了表示对比克的尊敬,把他的生日9月29日定为“发明家节”。</p>


(责任编辑:wangxue)


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