鋼筆的「差動式活塞」上墨結構的原理是什麼？

百利金、萬寶龍等品牌中，M800與146等型號的鋼筆使用的是「差動式活塞」上墨，該活塞的結構與原理是怎樣的？與普通上墨器有何區別？有何優缺點？

由於百利金的活塞拆裝都比較方便，個人認為也比萬寶龍的活塞設計更為科學，又是活塞技術的開創者，本文以百利金 M800活塞為例簡要介紹一下鋼筆活塞上墨的原理。

#重新拍了照片，燈光條件稍好了一些#

一、各部位拆解

由於暫時筆者還未了解到有關活塞各部件的權威名稱（如有業內公認名稱，請告知謝謝），為了方便下文敘述，先就各部分進行命名，如上圖所示：最上方為「筆桿」，接下來為「活塞桿」，銅製的「套筒」，其上又有兩段螺紋，分別是左側的「筆桿螺紋」和右側的「活塞帽螺紋」，最右側為「活塞帽」，以及最下方的「活塞筒」。

上圖為完整的活塞（複位狀態）。

上圖為推到最前端的狀態。如果取下活塞帽的話：

複位狀態。

推到最前端狀態。

在組裝好的時候，活塞桿插入活塞筒內，二者也在套筒之內，但分別從兩端出來。

二、分部位工作機制

1、活塞帽與活塞筒

活塞筒的尾部有齒輪狀結構，與活塞帽內側的豎槽相吻合（特意選擇了 Ocean 這款筆，因為它既可以透光，又有顏色可以看得比較清楚），可以通過活塞帽控制活塞筒的旋轉，因此在討論旋轉時這兩個部位可以認為是一個整體，為簡化敘述，後文將去除活塞帽。

2、活塞帽與套筒

這兩者通過套筒後段的「活塞帽螺紋」連接，活塞帽可以在這個螺紋上旋轉（即正常情況下上墨的動作），帶動內部的活塞筒旋轉，注意——活塞筒和套筒之間沒有限制關係。另外，套筒中間靠後的位置有一個供扳手施力的地方。

3、（核心）活塞桿與活塞筒

首先可以看到活塞筒的內部是完全貫通，且內壁上是有螺紋的，且這個螺紋相當稀疏。該螺紋將進一步控制活塞桿上的螺紋（這張圖喪心病狂地調了對比度和顏色，已經嚴重失真，但可以清楚地看見內壁的螺紋）。

活塞桿可以旋轉進、出活塞筒。上圖為完全旋出的狀態，對應正常使用時準備吸墨水時，把活塞推到最前端、活塞帽擰到最松的狀態。

上圖為（幾乎）完全旋入的狀態，對應正常使用時吸滿墨水，活塞回到最尾部、活塞帽複位的狀態。

活塞桿與活塞筒的關係就是簡單的螺絲（活塞桿）與螺母（活塞筒）的關係，固定螺絲再順時針擰動螺母即可將兩者擰緊（旋入）。

4、活塞桿與套筒

套筒靠近前端的部分開孔為矩形，後端則完全敞開。矩形剛好與活塞桿的形狀相吻合，因此可以起到限制活塞桿自由旋轉的作用，換言之，活塞桿在套筒內只能有進、出兩個方向的運動，而不能順時針逆時針旋轉，但套筒本身不會帶動活塞桿的旋轉。

三、組裝後工作機制

在這裡，「套筒」是固定於筆桿上的，沒有任何旋轉、以及前後的運動。「活塞筒」通過「活塞尾」間接地連接在「套筒」的「活塞尾螺紋」上。

當進行上墨的排出操作時，擰動「活塞尾」可以給「活塞筒」提供一個逆時針的旋轉，但基本保持 Z軸（筆桿方向）坐標的穩定。這個旋轉通過「活塞筒」內部稀疏的螺紋傳遞給「活塞桿」，使其（大幅）往前運動，實現排出墨水的功能。

吸墨時，順時針旋轉「活塞尾」，「活塞筒」同樣獲得順時針的旋轉，將「活塞桿」拉回。

四、其他

經過整個結構的分析我們可以發現，套筒在這裡起到了容納各部件，限制活塞桿自由旋轉的作用，活塞筒則聯通活塞帽，通過內部的螺紋將相對微小的旋轉放大，帶動活塞桿的作用，活塞桿則最終實現了 Z 軸上的推、拉。

值得提出的是，套筒的兩段螺紋方向並不一致，但起到的效果是：固定套筒，順時針旋轉活塞帽或者筆桿，都可以將這兩個部件安裝上去。這是符合一般習慣的。

此外，萬寶龍的活塞在核心上與百利金的相同，但區別在於萬寶龍的活塞將「活塞桿」與「活塞筒」兩個部件的位置對調，即「活塞帽」直接控制「活塞桿」，「套筒」限制的是「活塞筒」的轉動，直接推動墨水的也是「活塞筒」。但這個裝置有一個很明顯的缺點，即活塞桿相對於活塞筒而言更脆弱，容易被擰彎。另一處較小的區別是，萬寶龍的「套筒」上兩段螺紋的方向一致，雖然與一般習慣不符，但客觀上其實更有利於將活塞擰緊（活塞尾擰緊後再用力可以幫助套筒擰緊在筆桿上）。

五、上墨器原理及差異

上墨器即指一般常見的可拆卸的、螺旋式上墨器，它的原理與活塞類似，但區別沒有「差動式」的螺紋，個人理解「差動式」就體現在二級放大的螺紋（活塞筒內壁的稀疏螺紋，顯著放大了來自活塞帽的移動距離）。