ШАРИК ДЛЯ НАКОНЕЧНИКА РУЧКИ Российский патент 2009 года по МПК B43K1/08 B43K7/00 

Область техники

Техническое решение относится к шарикам для ручек, вставляемым в наконечник ручки и используемым главным образом для защиты подписи от ее подделки посредством подбора знака в виде буквенно-цифрового кода и/или картинки, и/или обозначения, и/или штрихкода, выгравированных на поверхности шарика. В результате скрытое зеркальное изображение знака отображается при вращении шарика по бумажному листу при начертании, например линии подписи.

Предшествующий уровень техники

Во многих случаях необходимо, чтобы придать законную силу таким документам, как контракты, платежные поручения и другим документам, относящимся к вопросам собственности и финансов, их подписывают личным именем. Однако, общеизвестно, что во многих случаях подписи фальсифицировались и документами злоупотребляли. Вообще говоря, фальсифицировать подпись относительно легко, поскольку верификация и их аутентификация могут быть длительными, требовать использования высоких технологий и вызвать затруднение даже для профессионалов.

Предшествующие шариковые ручки были придуманы, чтобы решить эту проблему, т.е. чтобы гарантировать аутентичность подписи. Такие ручки выполнены с выгравированными знаками на их пишущих телах, но эти тела обычно имеют цилиндрическую форму. В результате их поверхности вращаются на бумаге только в одном направлении и, соответственно, получаются только однонаправленные линии. Аутентификация подписи, нанесенной с использованием пишущих средств может быть гарантирована ее подчеркиванием или проведением линии, пересекающей подпись. Такое решение описано, например, в патентной заявке PCT/IN 2003/000162. Ручки, изобретенные ранее, характеризуются ненадежным исполнением. На области с выгравированными знаками происходило капиллярное явление, когда она покрывалась пишущей жидкой пленкой. Это препятствовало написанию знаков и поэтому функционирование шариковой ручки для такой цели было существенно ограничено.

Раскрытие сущности изобретения

Указанные выше трудности преодолены в шарике для ручки соответствующему заявленному техническому решению. Шарик, установленный в наконечнике ручки, имеет диаметр D в диапазоне от 700×10^-6 до 2500×10^-6 м и выполнен с, по крайней мере, одним знаком, выгравированным на его поверхности в виде буквенно-цифрового кода и/или картинки, и/или обозначения, и/или штрихкода. Существенными признаками заявленного технического решения является то, что знак выполнен в виде системы выгравированных индивидуальных ячеек, расположенных на части поверхности (верхушке) шарика. Длина окружности, ограничивающая эту часть поверхности (с базой OD) шарика, составляет от 10×10^-6 м до 0.5 πD, а диаметр окружности, ограничивающей форму ячейки в плане от 10×10^-6 м до 1/7D м, в то время как глубина ячейки от 5×10^-6 м до 2×Dc окружности, ограничивающей форму ячейки. Преимуществом шарика, выполненного с, по крайней мере, одним знаком, геометрия которого описана, является то, что вращающийся на бумажном листе шарик чертит линию и впечатывает знак, который может быть легко различим при соответствующем увеличении, а его качество минимально зависит от свойств пишущей среды (пасты) или от ее изменений с течением времени, при этом такой шарик полностью подходит для массового производства. При производстве преимуществом является то, что знак или его часть выполняют на поверхности шарика, точнее части поверхности «верхушке» шарика гравировкой, при зажатом в одном положении шарике за один производственный шаг, без необходимости изменения позиции шарика.

Целесообразно, чтобы поверхность шарика могла включать по меньшей мере одну область без ячеек, расположенных в плане поверхности шарика. Также целесообразно, если такая область представляет собой замкнутую непрерывную полосу, проходящую вдоль окружности шарика. Непрерывная линия обеспечивает надежное вращение шарика в опорной поверхности, удерживающей части наконечника ручки с минимальным коэффициентом трения.

Поверхность шарика может включать две непрерывные полосы, одна из которых ориентирована в меридианном направлении, а другая перпендикулярна ему. Как и в случае с одной полосой, две полосы обеспечивают надежное вращение шарика в опорной поверхности, удерживающей части наконечника ручки.

Чтобы ограничить трение шарика при его вращении в опорной поверхности наконечника рекомендуется, чтобы ширина полосы была равна, по меньшей мере, 10×10^-6 м.

Чтобы обеспечить постоянное покрытие, по крайней мере, части поверхности шарика, которая контактирует с листом бумаги, однородной пленкой пишущего состава шарик выполняется с кольцом, прилегающим к его поверхности, чтобы вытирать излишки пишущего состава с поверхности шарика и обеспечить покрытие поверхности шарика таким количеством пишущего состава, при котором линии получатся качественными с видимым при достаточном увеличении знаком.

Целесообразно, чтобы кольцо для вытирания излишнего пишущего состава выполнялось с канавками, наклонными к плоскости, проходящей через переднюю сторону кольца.

Количество пишущей среды(пасты), поступающее на поверхность шарика при вращении на бумажном листе и формировании линии, может регулироваться углом наклона канавок, их количеством и профилем.

Одной из целесообразных форм выполнения канавок является форма в виде части спирали или наклон канавок под углом 45°.

Канавки обеспечивают подачу определенного (предустановленного) количества пишущей среды на поверхность шарика, которая контактирует с бумажным листом, на котором шарик вращается, целесообразно сделать в опорной поверхности наконечника ручки, удерживающей шарик.

Желательно, чтобы, по меньшей мере, на дне одной из ячеек был выполнен идентификационный микрокод, идентифицирующий ручку или производителя ручки, или несущий другую информацию. С той же целью идентификационный код может быть расположен в вогнутом углублении на дне ячейки.

Шарик целесообразно формировать так, чтобы толщина линий знака больше чем 10×10^-6 м. При этом толщина линии соответствует минимальному диаметру ячейки.

Преимуществом данного технического решения является то, что в соответствии с технологией, используемой для выполнения ячеек, ячейки могут иметь сечение в форме круга, или прямоугольника, или многоугольника, или ромба, или ромбоида.

С точки зрения производства целесообразно, если шарик сделан из нитрида кремния Si₃N₄.

При гравировке знаков на поверхности шарика, выполненного из этого материала, например, лазерным лучом, не образуются заусенцы вдоль краев ячейки, выступающие над сферической поверхностью, и, таким образом, не требуется дополнительная обработка шарика.

Шарик может быть выполнен из стекла, или керамики, или пластика, или резины, или сапфира, или стали.

Краткое описание чертежей.

Заявленное техническое решение более детально пояснено с помощью прилагаемых чертежей.

На фиг.1 представлен схематичный вид шарика для ручки, соответствующего заявленному техническому решению. Часть поверхности шарика в форме «шапки» шарика, на которой белыми полосками из пятнышек являются множество выгравированных ячеек, которые теоретически могли быть выгравированы на поверхности «шапки» при неизменной позиции шарика относительно источника лазерного луча. Черными полосками из пятнышек является система действительно выгравированных на поверхности «шапки» шарика, которые образуют знак в форме буквы М.

На фиг.2 представлены варианты формы ячеек, из которых могут быть сформированы знаки.

На фиг.3 представлена поверхность шарика с непрерывной полосой, опоясывающей шарик, в которой ячейки не гравируются.

На фиг.4 представлена поверхность шарика для ручки, выполненная с выгравированным из отдельных ячеек знаком в форме буквы М и пересекаемым полосами без гравировки.

На фиг.5 представлено сечение шарика с ячейкой выгравированной в нем, в которой выполнена выемка (выточка) для размещения микрокода (В соответствующем примере кодом является 007.)

На фиг.6 представлен вид в плане на ячейку, показанную на фиг.5.

На фиг.7 представлена поверхность шарика с прилегающим кольцом с канавками для удаления (вытирания) излишнего пишущего состава с поверхности шарика.

На фиг.8 представлено сечение кольца, показанного на фиг.7, и схематический вид канавок в кольце и их наклон.

На фиг.9 представлен вид шарика с кольцом, установленным на наконечнике ручки

На фиг.10 представлен вид системы выгравированных ячеек с различным видом в плане различной формы и размеров, которые вместе образуют знак, содержащийся при использовании в наносимой линии, идентифицирующий лицо - собственника шариковой ручки, изготовленной в соответствии заявляемым техническим решением.

На фиг.11 и фиг.12 схематично представлены ячейки с различными промежутками между ними.

На фиг.13 представлена поверхность шарика с группой букв, выгравированными в соответствии с заявленным техническим решением.

На фиг.14 представлена линия, полученная шариком, показанным на фиг.13, со 100 кратным увеличением и с впечатанной группой указанных букв.

На фиг.15 представлена увеличенная поверхность шарика с выгравированной группой других букв.

На фиг.16 представлена линия, со 170 кратным увеличением и с впечатанной группой указанных букв.

Варианты реализации

Как показано на фиг.1 поверхность шарика 1 диаметром D в диапазоне значений от 700×10^-6 до 2500×10^-6 м включает определенную область в форме «шапки» шарика, основа которой имеет окружность OD, минимальный размер которой может соответствовать приблизительно размеру ячейки 3, т.е. диаметру Dc, и находиться в диапазоне от 10×10^-6 м до 0.5 πD м.

Если знак 2 в виде буквенно-цифрового кода и/или картинки, и/или обозначения, и/или штрих кода полностью и/или частично выгравировали на части поверхности («шапке») шарика, то после вращения шарика 1 по бумажному листу и получения линии знак 2, содержащийся в линии, четко проявляется, если должным образом увеличен, как показано на фиг.13 и фиг.15.

Важно, чтобы гравировка знака 2 на поверхности шарика была выполнена на определенной части поверхности («шапке» или верхушки) шарика. Знак 2 или его часть, или множество знаков 2 могут быть сформированы на поверхности шарика 1 из ячеек 3 лазерным лучом без изменения позиции шарика 1 относительно источника лазерного излучения.

При гравировке шарик 1, например, может удерживаться с использованием всасывающего эффекта при пониженном атмосферном давлении, создаваемом в примыкающей поддерживающей области. Использование описанной конструкции шарика 1 позволяет также обеспечить его массовое производство.

На фиг.1 ячейки 3, изображенные белыми пятнышками, могли бы теоретически быть выгравированы на части поверхности шарика за один технологический шаг, когда шарик удерживается, и посредством которых вращающимся шариком 1 на бумажном листе могут быть гарантированно сформированы отпечатки соответствующей части поверхности шарика.

Ячейка 3 является микро-углублением, сделанным на поверхности шарика 1 гравированием.

Черными пятнышками на фиг.1 представлены ячейки 3, которые действительно выгравированы на части поверхности шарика и они образуют систему ячеек 3, расположенных, как показано в данном примере, чтобы сформировать знак 2 в виде буквы «М».

На фиг.2 демонстрируются восемь возможных видов в плане ячеек 3 или сечений ячеек 3, соответственно, перпендикулярных к оси ячеек, как показано на фиг.5.

Формы ячеек 3 ограничены кругами с диаметром Dc, определяющим характерный размер ячейки 3, который должен выдерживаться относительно диаметра шарика 1, чтобы достигнуть цель настоящего технического решения.

Очевидно, что ячейки 3 расположены так, что они все вместе способны представить требуемую картинку или знак 2 в форме буквы.

Конфигурация сечения определяется, исходя из технологии, используемой для формирования ячейки 3. Должно соблюдаться условие того, что диаметр dc круга, ограничивающего форму ячейки 3 находится в диапазоне значений от 10×10^-6 м до 1/7D м и глубина ячейки 3 - от 5×10^-6 м до 2×Dc м. Минимальная толщина t линии знака 2 равна диаметру ячейки 3, т.е. около 10×10^-6 м.

На фиг.3 схематично показана поверхность шарика 1 с полосами К, которые перпендикулярны одна другой и которые обеспечивают хорошее скольжение шарика 1 в гнезде 11 наконечника 9, в котором шарик установлен, или на других поверхностях, с которыми шарик 1 контактирует, как показано на фиг.9.

На фиг.4 показано выполнение одного из выгравированных знаков со следами полос K. На фиг.3 часть поверхности 10 шарика 1 отмечена штрихами. Штрихование схематично показывает часть поверхности шарика 1, на которой может быть получено непрерывное поле ячеек 3. Как показано на фиг.3, часть поверхности 10 шарика 1 отделена полосами К от остальной поверхности шарика. Аналогично ячейки 3 могут быть сформированы на частях поверхности 10, которые показаны в данном выполнении как квадранты круга.

Части поверхности 10 отделяются полосами К, чтобы обеспечить низкое трение шарика 1 о стенки опоры 11 наконечника ручки и таким образом обеспечить вращение шарика, и, соответственно, вращение на бумажном листе при письме. Ширина В полосы К должна быть, по крайней мере, не меньше 10×10^-6 м, т.е. равна минимальному диаметру Dc ячейки 3. Полосы К расположены в плане шарика 1. Чтобы обеспечить хорошее функционирование шарика 1, т.е. формирование четких знаков в линии, выполненной шариковой ручкой с шариком 1, целесообразно на поверхность шарика одеть кольцо 4, снабженное канавками 5. Схематичный вид кольца 4 показан на фиг.7. На фиг.8 показано сечение кольца 4. Канавки 5 шириной х наклонены под непрямым углом к плоскости, проходящей через передний вид кольца 4.

Канавки 5 могут быть наклонены под углом 45° или могут быть выполнены в форме отрезков спирали. Количество канавок 5 на кольце 4, их наклон, форма и размер зависят от используемого пишущего состава. Канавки 5 могут быть выполнены на опоре 11 наконечника 9 шариковой ручки. На фиг.9 схематически показан шарик 1, установленный на опоре 11 наконечника ручки с кольцом 4, одетым на него.

На фиг.5 показано сечение одного из выполнений ячейки 2, сформированной на поверхности шарика 1. Ячейка 3 выполнена с углублением 8 с дном 6, на котором нанесен микрокод 7, позволяющий идентифицировать изготовителя ячейки 3 или ручки, или нанесена какая-либо другая информация. Вид в плане на ячейку 3 показан на фиг.6. Комбинируя формы ячеек 3 и их размеры можно сформировать различные поверхностные формы, соответственно знаки 2 могут быть выполнены, как показано на фиг.10.

Центры кругов, ограничивающих ячейки 3, расположены один от другого на расстоянии Lod в диапазоне значений 1×10^-6 м<Lod<½πD - В - ½ Dc1 - ½ Dc2, где D - диаметр шарика 1, В - ширина полосы К, Dc1 и Dc2 диаметры смежных ячеек 3.

На фиг.11 и фиг.12 показаны примеры конфигураций ячеек 3 с различными расстояниями Lod между их центрами, указанного как Cod. На фиг.13 показано их изображение, сделанное вращающимся шариком 1 на бумажном листе. Даже когда движение шарика по бумаге беспорядочно и в случайных направлениях, формируется линия, в которой после соответствующего увеличения, например в 100 раз, знак 2 может быть обнаружен, что составляет часть кода соответствующего конкретному лицу.

Присутствие кода является доказательством, что подпись такого лица аутентична и оригинальна. Примеры знаков 2 выгравированы на поверхности шарика 1, как показано на фиг.13 и фиг.15. В обоих примерах использовался шарик диаметром

D=1,5 мм. На фиг.14 показано 100 кратное увеличение части линии, включающей отпечаток знака 2, выгравированного в соответствии с данной заявкой на шарике 1 фиг.13. На фиг.15 показан другой пример шарика 1, а на фиг.16 показана часть линии и изображение знака 2, нанесенное шариком 1, со 170 кратным увеличением.

Промышленная применимость

Шарик наконечника ручки может быть использован для нанесения линии любой кривизны, включающей код в форме знака 2 или системы знаков 2, выбранной собственником ручки и свидетельствующего об аутентичности подписи собственника. Таким образом, шарик наконечника в соответствии с представленным техническим решением будет предохранять от фальсификации подписи или другого знака, идентифицирующего документ.

Шарик (1), используемый для наконечника ручки, диаметром D от 700×10^-6 до 2500×10^-6 м, включает по меньшей мере один знак, который выгравирован на его поверхности. Знак составлен из системы выгравированных отдельных ячеек, которые расположены на части сферической поверхности шарика, ограниченной окружностью длиной от 10×10^-6 м до 0.5 πD м, при этом значение диаметра ячейки (3) находится в диапазоне от 10×10^-6 м до 1/7 D м, а значение глубины ячейки (3) находится в диапазоне от 5×10^-6 м до 2×Dc м. Использование данного изобретения позволяет повысить качество написания знаков. 15 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Шарик (1) наконечника ручки (9) диаметром D от 700×10^-6 по 2500×10^-6 м, включающий по меньшей мере один знак (2), выгравированный на его поверхности, отличающийся тем, что знак (2) составлен из системы выгравированных отдельных ячеек (3), расположенных на части сферической поверхности шарика (1), ограниченной окружностью длиной от 10×10^-6 до 0.5 πD м, при этом значение диаметра ячейки (3) находится в диапазоне от 10×10^-6 до 1/7 D м, а значение глубины ячейки (3) находится в диапазоне от 5×10^-6 до 2×Dc м, где Dc - диаметр ячейки.

2. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.1, отличающийся тем, что поверхность шарика (1) включает по меньшей мере одну область свободную от ячеек (3), включающую непрерывную полосу.

3. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.2, отличающийся тем, что поверхность шарика (1) включает две полосы, причем одна из них расположена вдоль меридиана, а вторая перпендикулярна первой.

4. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.3, отличающийся тем, что ширина полосы не менее 10×10^-6 м.

5. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.1, отличающийся тем, что к поверхности шарика (1) прилегает кольцо (4) для вытирания излишков пишущего состава и обеспечения того, чтобы определенное количество пишущего состава поступало на поверхность шарика (1) и контактировало с бумажным листом при вращении шарика (1).

6. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.5, отличающийся тем, что кольцо (4) для вытирания излишков пишущего состава с поверхности шарика (1) выполнено на своей поверхности, примыкающей к поверхности шарика (1), с канавками (5), наклонными к плоскости, проходящей через переднюю часть кольца (4), для подачи необходимого количества пишущего состава на поверхность шарика, когда он вращается при письме на бумажном листе.

7. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.6, отличающийся тем, что канавки (5) выполнены в форме отрезков спирали.

8. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.6, отличающийся тем, что канавки наклонены под углом 45°.

9. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.1, отличающийся тем, что установлен на опорной поверхности наконечника ручки, которая выполнена с канавками (5) прилегающими к поверхности шарика (1) для подачи необходимого количества пишущего состава на поверхность шарика (1), когда его поверхность контактирует с бумажным листом, на котором шарик вращается.

10. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из ячеек (3) выполнена с микрокодом (7) на ее дне (6).

11. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.10, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из ячеек снабжена на ее дне (6) по меньшей мере одним углублением (8) для расположения в ней микрокода (7).

12. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.1, отличающийся тем, что толщина линии знака (2) превышает 10×10⁶ м.

13. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.1, отличающийся тем, что ячейка (3) в своем сечении имеет форму круга или прямоугольника, или многоугольника, или ромба, или ромбоида.

14. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.1, отличающийся тем, что знак (2) выполнен в виде буквенно-цифрового кода и/или картинки, и/или обозначения, и/или штрих кода.

15. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.1, отличающийся тем, что выполнен из нитрида кремния Si₃N₄.

16. Шарик (1) наконечника ручки (9) по п.1, отличающийся тем, что выполнен из стекла, или керамики, или резины, или сапфира, или стали.