小小圓珠筆構造不簡單，沒點工匠精神很難造出來！

【瘋狂機械控第504期】圓珠筆是使用干稠性油墨，依靠筆頭上自由轉動的球珠帶出油墨，轉寫到紙上的一種書寫工具，具有結構簡單、攜帶方便、書寫潤滑，且適宜于用來復寫等優點。

01圓珠筆書寫工作原理：主要是利用球珠在書寫時與紙面直接接觸產生摩擦力，使球珠在球座內滾動，利用重力帶出筆芯內的油墨或墨水，使圓珠筆油墨或墨水下滲到筆頭，通過筆頭球珠滾動形成圖形文字。

后續油墨或墨水在大氣壓的作用下，不停地補充過來，以達到書寫的目的。早期的大多數球珠筆芯在靠近尾部的地方，都會鉆一個小孔以保證空氣流通。

圓珠筆球珠直徑的大小，決定了字跡線條的粗細。常見的球珠直徑有1毫米、0.7毫米、0.5毫米三種(產品的筆身或圓珠筆芯上往往會注明)。圓珠筆的油墨是特制的，主要以色料、溶劑和調黏劑混合而成。常見的顏色有藍、黑、紅三色。普通油墨多用來作一般書寫，特種油墨多用來作檔案書寫。02

▲一個小小的圓珠筆有十幾個零件組成

▲圓珠筆零件

▲圓珠筆伸縮過程圓珠筆的伸縮工作過程，總共分八個步驟。第一步至第四步為筆芯伸出過程，第五步至第八步為筆芯縮回過程。

圓珠筆結構運動示意圖是由三個零件組成，分別為黑色的頂桿，黃色的轉盤，藍色的滑槽，紅色為滑槽的局部截圖，下方還有彈簧圖中沒顯示出來。（彈簧是保證黃色轉盤與藍色滑槽緊密接觸）。

【1-4步講解】我們用手指按壓圓珠筆頂部時，是給頂桿施加一個向下的壓力，頂桿沿滑槽運動壓迫轉盤向下運動，當轉盤與滑槽的嚙合處脫離時，頂桿頭部的尖狀特征與轉盤的斜面接觸處產生徑向力強迫轉盤旋轉，筆芯伸出。

【5-8步講解】當再次按壓頂桿時，頂桿頭部的尖狀特征與轉盤的斜面分離，轉盤受徑向力旋轉，轉盤與滑槽的嚙合處重合，筆芯縮回。

▲圓珠筆的伸縮工作原理動圖

▲圓珠筆的伸縮工作原理動圖03筆頭和墨水是圓珠筆的關鍵，其中筆頭分為筆尖上的球珠和球座體。目前，碳化鎢球珠在國內外應用最為廣泛，我國已經具有很好的基礎，不僅可以滿足國內生產需要，還大量供出口。

圓珠筆頭的生產對加工的精度、材料的選擇上都有很高的要求。筆頭上不僅有小“球珠”，里面還有五條引導墨水的溝槽，加工精度都要達到千分之一毫米的數量級。

每一個小小的偏差都會影響筆頭書寫的流暢度和使用壽命，筆尖的開口厚度不到0.1毫米，還要考慮到書寫角度和壓力，球珠與筆頭、墨水溝槽位必須搭配得“天衣無縫”，加工誤差不能超過0.003毫米。

圓珠筆油墨的色素是染料。油墨顏色主要有藍、紅、黑三種，其中尤以藍色油墨使用最多。過去藍色油墨中的色素成分是鹽基品藍和鹽基青蓮，溶劑是氧化蓖麻油、蓖麻油酸。目前市場上銷售的“424”藍色圓珠筆和“322”黑色圓珠筆，用它書寫的字跡耐久性較好。

圓珠筆的冒油原因：圓珠筆在書寫時，一部分油墨從球珠轉印到書寫物上，球珠轉印后變白，另一部分油墨會隨球珠轉動帶回球座內。好的筆頭，隨球珠轉動將油墨帶回球座較徹底，油墨沾在球座頭外面較少，比較干凈。較差的筆頭，油墨會大部分沾在球座頭外面，無法帶回球座內，即我們所稱的冒油現象，書寫時，很容易污染書寫物。

圓珠筆要流利，出墨就多，但負作用是落墨多，若要落墨少，缺點則不流利。這兩種情況相互矛盾，如何綜合考慮，使之達到最佳效果，則是圓珠筆制造業一直研究的課題。

一件工業產品，哪怕小如圓珠筆，也要經歷從設計到制作，再到檢驗和迭代的嚴謹工業流程，唯有投入精益求精的工匠精神，才能做出好的成果。