自來水筆筆尖書寫性能與尖爿設計的關系

姚淞譯

0.緒論

自20世紀80～90年代以來，中國已成為筆的生產大國，其中自來水筆的產量居世界首位。但我國在中高檔自來水筆的生產設計中，往往只重視書寫滑度，對筆尖書寫手感的研究仍有一定缺失。為開拓高端市場，尤其是歐美日等高端自來水筆市場已經愈加成熟的國家和地區，就必須著重注意筆尖書寫性能的提升。目前國內外關于筆尖尖爿設計的資料較少，本文主要研究了通過筆尖尖爿設計提升書寫性能的一些要點，并簡單介紹國外幾種高檔產品的設計。

1.尖爿拱型與筆尖性能的關系

明尖是中高檔自來水筆筆尖的主要形式，本文以常規明尖等為主要討論對象，對其他形式的筆尖暫不涉及。

1.1 三種拱型曲面的主要特點

筆尖的拱型，因其弧度不同，可分為圓拱型曲面、平拱型曲面、淺圓拱型曲面三種（見圖1）。

圖1 三種筆尖拱型Figure 1 Three types of nib arches

圓拱型和平拱型是大明尖、瓦片尖的主要形式。圓拱型尖常見于一些古典和現代自來水筆、蘸水筆中，其橫截面近似或為半弧型，拱型R 值較小，沖壓深度較深，因模具易于開發，書寫性能優異，是各種經典尖型相對常見的一種拱型樣式。例如美國威迪文和20世紀20～30年代歐美各式彈性筆尖，日本白金的“#3776”1978 版和早期日本百樂的筆尖等；現代產品如德國萬寶龍149 和146 彈性筆尖等。圓拱型曲面受深度影響較大，若曲面成淺U 型，沖壓深度較淺，則筆尖尖爿兩側形變對下壓力度變化敏感，書寫手感軟糯，彈性回饋明顯，筆尖兩爿形變較大，可以寫出粗細幅度變化較大的的字跡；若曲面成深U 型，沖壓深度較深，則筆尖形變能力下降，適合設計筆尖硬度較高的產品。因此，圓拱型筆尖在書寫性能上表現力豐富，是目前大明尖研發中需要重點關注的一種尖爿類型。

平拱型是大明尖、小明尖等各式尖型中另一種常見的拱型樣式。其特征為曲面R 值較大，沖壓深度較淺，部分筆尖曲面趨近于平面，古典產品如我國20世紀40～80年代的部分24、26、28 型大明尖，20世紀40～70年代德國萬寶龍蝴蝶形小明尖，1963 至1994年間美國與法國生產的派克75 型小明尖等；現代產品如日本白金“#3776世紀”等。其筆尖尖爿對下壓力度變化不敏感，可以在獲得較柔韌硬朗的書寫回饋的同時字跡粗細變化相對較小，也是目前大明尖研發中值得關注的一種尖爿類型。

淺圓拱型在現代產品中已不多見，古典產品如美國犀飛利5 號和33 號尖，1985～1996年生產的犀飛利鑒賞家等。淺圓拱型兼具圓拱型和平拱型的特點，書寫手感較為軟糯，仍具有一定開發潛質。

需要注意的是，不同拱形筆尖設計時，應注意同筆舌的搭配設計。例如圓拱形和淺圓拱形筆尖可搭配圓柱筆舌，平拱形筆尖可搭配平面筆舌，以確保筆尖和筆舌的貼合度，提高間歇書寫性能。并在保證筆尖筆舌零件配合的情況下，兼顧到筆尖彈性和粗細等對筆舌性能的具體要求，以確保筆尖書寫性能得到更好的發揮。

同時，部分產品在設計時，著重考慮了筆尖拱型對書寫性能的影響，導致其往往雜糅了各式筆尖的設計特點。因此，在分析筆尖設計時，不應機械照搬理論，一定要進行科學、客觀的分析。

1.2 書寫時筆尖形變過程簡述

筆尖書寫形變是一個復雜的過程，目前為止尚缺乏足夠的科學理論研究，故在此不做過多論述，只對筆尖形變過程進行簡單概述。

以目前高檔自來水筆中常見的大明尖為例，可將筆尖形變區域以舒壓孔為界限將筆尖由上到下分為第一至第三形變區（見圖2）。

圖2 筆尖的形變區域Figure 2 Deformation area of arch pen tip

第一形變區是受書寫壓力變化最為明顯的區域，筆尖尖爿形變時其往往與筆舌分離。如采用薄厚片，則其上端較厚，強度較高，形變能力較低，可保證槽縫勻直；下端較薄，靠近舒壓孔，強度較低，形變能力較強，故采用薄厚片則下端形變能力高于上端。如采用平片，則第一形變區整體都處于形變范圍內。但無論采用哪種類型的帶料，第一形變區都是控制筆尖尖爿形變和影響書寫手感的主要區域。

第二形變區處于兩個形變區交界，其本身強度高于第一形變區而低于第三形變區。對第二形變區的強度進行減弱的話，可以提高筆尖書寫彈性。

第三形變區形變最小，因其有筆尖側翼加強，強度最高，書寫時基本與筆舌穩定貼合，不參與書寫形變。

1.3 筆尖設計中拱型設計的實例與分析

筆尖拱型設計，將直接影響筆尖書寫手感，是筆尖設計一大要點。在設計筆尖拱型時，可以考慮以下三點：

1.3.1 拱型與筆尖爿型的搭配

以日本白金“#3776”1978 版為例，其筆尖爿型、帶料型制不變，只將拱型分為圓拱型和平拱型，在最大限度節約生產成本的情況下，將筆尖進行軟硬分檔，獲得了良好的市場反響。

1.3.2 拱型與帶料型制的搭配

如美國犀飛利鑒賞家，采用淺圓拱型設計和平片帶搭配，書寫時筆尖易形變，使用者普遍反映書寫柔順手感良好。

1.3.3 拱型與筆尖側剖面弧度的搭配

如日本百樂ELABO 鷹嘴型筆尖，采用高弓背設計，書寫時筆尖形變較大，手感軟彈，字跡變化大，筆畫類似毛筆，適合漢字書法字體書寫。

同時，設計筆尖拱型弧度時，要注意弧度與筆尖外形、花紋相配合，使筆尖造型挺括，美觀大方，正視時花紋展示全面。注意要使筆尖弧度漸變和過渡均勻、順滑。既要防止筆尖形態過于死板，也要防止設計過于圓滑臃腫，避免筆尖弧度過渡不自然影響外觀。例如德國的Bock 和Jowo 品牌，都是有很強制造能力的大廠，但其設計的部分品種筆尖在燈光和自然光照射時，筆尖的反光帶可以明顯看出弧度過渡過于生硬，影響了筆尖的美觀和整體性，這是國內筆尖制造廠商要注意避免的。

2.側剖面弧度和垂度與筆尖性能的關系

筆尖側剖面弧度和垂度在常規筆尖中一般以平面或輕微下垂為主，本章節不做主要討論，現介紹分析一些國外高端產品的特殊品種。

2.1 兩種側剖面弧度的主要特點

筆尖側剖面弧度直接影響銥粒著紙面角度，不同的弧度將會影響書寫手感，現介紹國外高檔產品中常見的下垂型和上翹型（見圖3）。

圖3 筆尖側剖面弧度類型Figure 3 Types of curvature of the side profile of the pen tip

下垂型筆尖書寫時和紙張夾角較大，書寫時難以形變，可以用于設計字跡較細，不要求字跡幅度較大變化的筆尖。而且在金筆尖生產中，可以在保證書寫時筆尖強度的前提下減少黃金帶料厚度，節約成本。

上翹型筆尖往往彈性較好，書寫時筆尖和紙張夾角較小，稍加用力即可引起筆尖形變，反向書寫使得筆尖槽縫并攏，字跡變細。上翹型筆尖適合搭配刀型或圓滑打磨的銥粒，使用者普遍反映書寫手感良好，適合書寫漢字，可以作為今后研發的一個側重點。

2.2 筆尖設計中側剖面弧度設計的實例與分析

設計不同的側剖面弧度的筆尖，對于提高產品種類和檔次，尤其是彌補我國長期缺乏的筆尖粗細分檔，軟硬分檔，一尖多用等問題有比較大的意義，以兩種國外經典產品為例加以介紹說明。

下垂型以日本百樂POSTING 筆尖為例，其筆尖書寫時稍加抬起，使筆尖和紙張夾角增大，銥粒基本垂直于紙面，筆尖形變幅度降低。同時銥粒打磨細滑，既有金筆尖書寫手感彈性良好的特點，稍加改變握筆角度又可以適合速記和快速書寫。

上翹型以美國犀飛利1942年投產的勝利型大包頭筆尖為例，其筆尖較厚，普遍厚度在0.6mm～0.7mm 以上，書寫時手感較硬，握筆時稍加降低角度，即可降低筆尖與紙面的夾角，此時筆尖彈性有所提升。銥粒正面打磨圓滑，書寫手感偏軟糯，使得其筆尖在當時紙制品質量較差的情況下不易戳破紙張。銥粒背面有倒角打磨，反向書寫則猶如會計筆尖，可寫出極細的字跡，該設計既可日常書寫，又可做簽字筆，反向書寫又可為記賬或填表用筆。該型號設計成功，當年發售即引起轟動，幾十年后仍為犀飛利公司的旗艦產品。

3.帶料型制與筆尖性能的關系

筆尖帶料國內自行生產的歷史已超過八十年，其工藝技術已比較成熟，這里主要介紹兩種常見的帶料類型及其性能差異。

3.1 兩種帶料型制簡述

筆尖帶料是筆尖生產中重要的原材料之一，通過材料厚度的區別，一般分為厚薄片和平片兩種[1]（見圖4）。

圖4 筆尖帶料型制Figure 4 Types of nib metal pieces

厚薄片型是自來水筆制造中最常用的筆尖帶料型制，其特點為靠近筆尖銥粒部分的最厚，向筆尖尾部逐漸變薄，生產工藝相對復雜。除金筆尖帶料一般由各單位自行生產外，國內也有一些專門工廠進行薄厚片帶料生產。

平片型是蘸水筆中的最常用帶料型制，其特點為筆尖整體厚度相同，一般采用0.2mm～0.3mm的板材直接使用。因加工難度低，在自來水筆中已有普遍的應用，主要應用于一些中低端筆尖中。

3.2 兩種帶料型制的生產工藝

國內生產厚薄帶常用的“帶料壓延法”生產方式，主要在20世紀20～30年代自日本引進我國上海和天津等地（據資料顯示，該工藝應為日本寫樂，丸善等工廠自英國Onoto 公司引進）。除此之外，還有美、法、意常用的“單片料壓延法”以及德國使用的“偏心軸壓延法”等其他生產工藝，其中某些優點值得我國學習借鑒。厚薄片型筆尖一般書寫時彈性回饋更加明顯，筆尖強度較高，適合日常書寫和速記使用，筆尖長時間負重書寫一般不變形，是制造筆尖的理想材料。

平片型筆尖在國內應用時間較短，除早期因生產工藝原因而被迫使用外，我國最早使用平片型帶料是在1979年引進派克45 型圖紙和分析派克75型筆尖后。平片型筆尖書寫手感較為柔順，適合英文書寫和偏好軟糯手感的使用者。其缺點為筆尖抗型變能力弱，例如美國犀飛利復刻平衡18K 金筆尖，因采用平拱型設計和平片帶搭配，其書寫時若力度較大，則易導致筆尖前段產生塑性變形。

3.3 筆尖設計中帶料型制選擇的實例與分析

帶料型制同樣是影響筆尖書寫手感的重要因素，其選擇將會直接影響筆尖書寫手感，是筆尖設計的一大要點。

以美、法生產的派克75 型和日本白金“#3776世紀”為例，派克75 型通過區分筆尖帶料型制，使筆尖實現粗細分檔的同時實現軟硬分檔，包括面向特殊書寫習慣和民族地區的左右斜尖、阿拉伯語尖、音樂符號尖等。其產品品種豐富，在國際上有較高影響力。

日本白金“#3776世紀”的“細軟”（SOFT）型筆尖，在拱型設計不變的情況下，采用0.4mm 的平片帶料，筆尖打磨順滑，筆跡細膩，書寫時細滑柔順，適合日常書寫，受到消費者的歡迎。

分析筆尖帶料型制時，也需要結合實際分析，例如歐美一些型號采用前厚薄后平片的設計，其書寫手感有一定特色，值得國內廠商學習借鑒。

4.舒壓孔、槽縫、裁切、附件、爿型與筆尖性能的關系

本章節主要介紹一些國外高檔自來水筆的特殊設計，以實際案例為主，同時分析其設計要點。其中部分設計因結構復雜，生產難度高，目前尚不足以成為開發導向，因此僅供參考學習。

4.1 筆尖設計中舒壓孔設計的實例與分析

舒壓孔為早期筆尖在沖壓時防止因應力收縮導致切縫后筆尖開裂而設計，其造型主要參照蘸水筆，后逐漸演化出筆舌進氣、控制筆尖形變、提高筆尖美觀等不同功能，是筆尖設計的一大要點。

自來水筆筆尖因其需要保障筆舌供水和盡可能減少墨水水分蒸發的緣故，筆尖舒壓孔不應設計得過大。因此，在彈性筆尖設計中，應在舒壓孔開口面積適當的情況下，盡可能提高筆尖書寫彈性。

除最常見的圓形孔以外，還有長形孔（美國威爾永鋒和日本百樂）、心形孔（美國犀飛利和日本白金）、鑰匙形孔（美國威迪文和日本白金）、月牙形孔（美國康克林），以及歐美各種古典筆所常用的十字形孔和鳶尾花形孔等（見圖5）諸多型號，都是在不擴大舒壓孔面積的情況下提高書寫彈性，同時增加筆尖美感。

圖5 幾種筆尖舒壓孔類型Figure 5 Several types of pen nib holes

4.2 筆尖設計中槽縫設計的實例與分析

槽縫是筆尖由筆舌向銥粒供水的重要途徑，同時起到控制筆尖彈性性能的作用。因此，筆尖槽縫的寬度和長度是設計的重點，也是筆尖軟硬分檔的途徑之一。如法國派克的卓爾型筆尖，其筆尖其他設計不變，軟尖槽縫貫穿舒壓孔，書寫時彈性較高，筆尖形變較大；硬尖槽縫不切到舒壓孔，書寫時彈性較低，筆尖形變較小。筆尖品種較多的日本百樂指甲型筆尖，其為實現筆尖軟硬分檔，每一個筆尖種類的槽縫設計長度都有所差異。目前國內對此類設計已經有所應用，有待進一步推廣。

4.3 筆尖設計中筆尖切口的實例與分析

筆尖切口在自來水筆筆尖生產中并不多見，可能是參考了蘸水筆。例如，德國Brause rose 玫瑰型筆尖（見圖6），采用圓拱瓦片型，薄平片帶彈性鋼材，燭光造型舒壓孔，筆尖兩肩有流蘇樣的切口，筆尖有玫瑰樣凸起裝飾，樣式有古典美感，書寫時筆尖彈性極強，是非常適合書寫英文書法字體的筆尖。

圖6 德國玫瑰筆尖Figure 6 Rose tip—nib of German Brause

日本百樂49R 型自來水筆于1949年設計投產，因戰時日本貴金屬禁令尚未解除，故采用鋼制筆尖，錸合金銥粒。為保證筆尖彈性，筆尖兩肩采用割縫切口，倒V 字舒壓孔（見圖7），使其筆尖在使用鋼材的情況下仍能保障彈性，使用性能不亞于金筆尖。

圖7 日本百樂49R 銥金筆尖Figure 7 Japan PILOT 49R iridium nib

4.4 筆尖設計中筆尖附件的實例與分析

國際上筆尖附件在筆尖設計中已趨向常態化，我國對此也有所涉及，但因其生產相對困難，成本相對較高，故有待進一步的簡化開發。

筆尖附件一般為提高特種筆尖書寫性能而設計，如日本寫樂的長刀研筆尖特粗所采用的供墨片，其在不影響筆尖彈性的情況下，貼合于筆尖正面，保障筆尖下水流暢的同時提高間歇書寫性能，是設計特種筆尖的成功案例。

筆尖附件中，為筆尖加裝可調軟硬的壓片，是高檔筆尖所采用的特殊設計之一。國際上較為成功的型號有美國威爾永鋒多立克Abjustable 可調軟硬筆尖（見圖8）和日本百樂Justus 型，后者結構復雜，易損零件較多，后期維護困難，故在此不做過多介紹。

圖8 威爾永鋒多立克可調軟硬金筆尖Figure 8 Wahl Eversharp Doric—Abjustable

多立克型為美國威爾永鋒公司于1931年設計制造，其Abjustable 可調軟硬筆尖采用滑軌式調節片，筆尖上有約十個檔位的凸起卡位，使用者可以通過自己使用習慣和使用場合的不同進行調節。同時筆舌設計有彈簧塞頭，使其攜帶時可以最大限度防止漏水。其設計精密，是國外比較著名的高檔產品。

4.5 筆尖設計中筆尖爿型設計的實例與分析

筆尖爿型設計對筆尖書寫性能有較大影響，在前文中已有所介紹，尤其是在研究筆尖軟硬分檔中，筆尖爿型設計是需要著重注意的一個方面。日本百樂FALCON 是其在20世紀30年代設計生產的筆尖類型（見圖9），其特點為在筆尖爿型兩側開兩個對稱的C 型缺口，削弱其第二形變區，降低筆尖剛度，使得筆尖形變能力提高。該設計改良成本較低，對不同產品適配能力強，經百樂公司改進后至今仍為其產品沿用。

圖9 日本百樂FALCON 14k 金筆尖Figure 9 Japan PILOT falcon 14k gold nib

5.總結和展望

自來水筆設計是一個長期的過程，設計一個可以堪稱經典的產品，需要設計者足夠多的設計和生產經驗；同時對國內外同類產品有足夠多的了解并具有一定科學素養，能對各種不同產品的設計優劣進行嚴謹科學的分析，這對制筆業者的科研能力、情報能力都是一個挑戰。例如Ansys（FEA）在國內外已經是很常用的工況模擬軟件，如果應用到制筆上，可以很好的模擬筆尖形變，筆夾疲勞，銥粒磨耗，筆舌供墨等諸如此類的工況場景，但在國內尚未有自來水筆制造業者進行此類實驗。

目前國內制筆情報系統也處在各單位各自為戰的情況下，有些單位，尤其是代工生產型企業，對制筆情報專注度很低。不知市場變化，對產品本身沒有進行思考，產品定位不明，對市場需求了解不到位，在現有情況下很難對產品做出更新和改變。正因如此，我國生產自來水筆雖然已有近百年的歷史，但仍長期處于仿制階段，尤其在一些高端產品領域，現今尚缺乏經典的自主設計。

國產高端大明尖起步較晚，除20世紀30～40年代有少量生產外，直至20世紀90年代末期，才由英雄和金星研發出了一些28、32 號18K 明尖。目前國內18K 高端大明尖產品數量很少，而且產品檔次和品質始終和國外同類產品有很大差距，尚未產生穩定的產品線和經典型號。因此，設計生產更多能和國外派克、萬寶龍、百利金、百樂、白金、寫樂等歐美日的中高端產品進行競爭，經得起市場和歷史考驗的產品，是交給當代中國制筆人的新任務。

附表：