Brevet FR2265551A1 — publié le 19751024

La présente invention se rapporte à un stylo a bille conqu pour tre utilisé avec une encre aqueuse ou huileuse ayant une faible viscosité. Les stylos à bille utilisant une encre à faible viscosité posent divers problèmes techniques, precisement du fait de la faible viscosité de l'encre. En effet, pendant l'utilisation, c'està-dire pendant qu'on écrit avec le stylo, l'encre risque de s'écouler sous la forme de gouttelettes, ou bien, quand on porte le stylo avec la pointe en haut, l'encre peut refluer dans le ré- servoir, desarmorgant ainsi le stylo, lequel cesse d'tre prt à écrire. Les stylos à plume traditionnels comportent un support de plume ou une tige d'alimentation présentant un certain nombre de canaux à encre, de sorte que la tension superficielle qui s'exerce entre la paroi des canaux et l'encre retient cette dernière, en évitant qu'elle s'écoule inopinément par la plume ou qu'elle reflue inutilement dans le réservoir. Par contre, les stylos à bille ne sont pas conçus pour comporter un tel élément pour retenir 1'encre. En conséquence, les stylos à bille doivent tre pourvus de moyens d'alimentation correspondant au support de la plume dans les stylos classiques, afin de retenir effecti'.'ement l'encre quand le stylo n'est pas utilisé, et pour alimenter la pointe d'écriture à un débit convenable, sans interruption, pendant l'utilisation. Autrement, il serait impossible de réaliser un stylo à bille utilisant une encre à faible viscosité capable de fonctionner de façon entièrement satisfaisante. Cr, aucun des stylos a bille classiques utilisant des encres à faible viscosité ne donne entiè- rement satisfaction, car ces stylos ne comportent pas une structure d'alimentation dans laquelle les problèmes ci-dessus ont été ré- solus. Les dispositifs d'alimentation prévus dans les à bille de ce genre utilisant des encres à faible viscosité comprennent une tige formée d'un faisceau de fibres liées par une résine, ou une barrette de métal fritte interposée entre le réservoir d'encre et la bille de la pointe, de sorte que l'encre est deli vrée ou est retenue par l'action capillaire et par la tension superficielle produites par les minuscules espaces internes de la barrette. Toutefois, les minuscules canaux à encre de la tige de fibres ou de la barrette de métal fritte ne sont pas uniformes et ne sont pas toujours continus ou rectilignes, mme lorsqu'ils sont continus, avec pour résultat que l'encre n'est pas nécessairement aspirée régulièrement à la pointe du stylo, avec un debit constant. I1 en résulte, en particulier quand on écrit rapidement ou en continu, que l'alimentation d'encre peut devenir inférieure à la consommation, empchant ainsi de produire un tracé régulier sur le papier. Pour remédier à cette alimentation insuffisante de l'encre, on a tenté de remplacer la barrette de fibres ou de métal fritte par une tige d'alimentation présentant un grand canal à encre, en se basant sur la notion préconçue erronée qu'un canal suffisam- ment grand était essentiel pour obtenir le débit d'encre désiré. Cr, un tel canal, intentionnellement agrandi, a l'inconvénient de ne retenir que faiblement l'encre, permettant ainsi un écoule- ment excessif d'encre à la pointe du stylo, en position d'écriture, et le reflux de l'encre dans le réservoir, par gravité, quand on place le stylo avec la pointe tournée vers le haut. En plus des sérieux inconvénients ci-dessus, les stylos a bille classiques utilisant des encres à faible viscosité ont le défaut d'avoir une structure compliquée comprenant deux éléments, à savoir : une monture de bille et un dispositif d'alimentation d'encre, tel qu'une barrette comprenant un faisceau de fibres, éléments qui sont formés séparément et sont ensuite assembles. En conséquence, un tel stylo à bille exige un certain nombre d'o- pérations d'assemblage, ainsi que des étapes de mise en forme de ces deux éléments, ce qui a l'inconvénient de rendra difficile la fabrication de masse avec une qualité uniforme, en élevant, de surcroît, le prix de revient. En conséquence, 1'invention a pour but de fournir un stylo à bille utilisant une encre a faible viscosité : -qui satisfait les deux conditions contradictoires d'un écoulement régulier de l'encre pendant l'utilisation, et d'une grande aptitude à retenir i'encre quand il n'est pas utilisé, et qui, de ce fait, permet d'écrire régulièrement sans excès d'en- cre, en évitant le reflux de 1'encre dans le réservoir et les fuites d'encre dues à des variations de température ou de pression ; -dont la pointe peut tre alimentée sous un débit suffisant pour assurer la production d'un tracé régulier sur la surface d'ecriture, mme quand on écrit à grande vitesse ou en continu ; -qui comprend une monture de bille et un tube d'alimentation d'encre comportant un canal interne qui sont produits d'une pièce par des moyens mécaniques, de sorte que le conduit a encre peut tre forme avec une grande précision dimensionnelle, permettant ainsi de fabriquer le stylo avec une qualité uniforme, par de simples procédures d'assemblage et à bon marché. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexe, dans lequel : -la Fig. 1 est une coupe verticale à travers un stylo à bille utilisant une encre à faible viscosité conforme à l'inven- tion ; -la Fig. 2 est une vue latérale, à plus grande échelle, montrant un tube d'alimentation d'encre dont fait partie intégrate une monture de bille ; -la Fig. 3 est une coupe verticale à travers l'élément de la Fig. 2 ; et, -la Fig. 4 est une vue en coupe à grande échelle, suivant la ligne A-A de la Fig. 2, montrant le conduit à encre comprenant une ouverture centrale et des canaux radiaux. En se référant au dessin, on voit un tube d'alimentation d'er. cre en résine synthétique dont fait partie intégrante une monture de bille 2, ce tube étant traversé par un conduit à encre rectiligne très étroit 3 partant du logement de la bille, situé à son extrémité antérieure, et se prolongeant à son extrémité postérieure. Comme le montre la Fig. 4, le conduit 3 comprend une ouverture centrale 3a dont rayonnent huit canaux radiaux 3b, dont chacun se rétrécit en direction du centre de manière à former un triangle equilatéral allongé. Le mode de réalisation représenté possède six canaux radiaux. Le diamètre de l'ouverture centrale 3a et la largeur des canaux radiaux 3b ne dépassent pas 0,15 mm, de sorte qu'une tension superficielle importante agit entre 1'encre et les surfaces du conduit. Les dimensions de l'ouverture centrale 3a et des canaux radiaux 3b dans lesquels l'encre circule, dimensions qui sont très critiques dans la présente invention, ont été déterminées par des années d'expériences exécu- tées par la présente Demanderesse. Elle a trouvé que, lorsque les dimensions du conduit ci-dessus dépassent 0,15 mm, celui-ci devient incapable de retenir l'encre efficacement, avec pour resul- tat que, si l'on secoue le stylo, l'encre est projetée et produit des eclaboussures, tandis que, quand on laisse le stylo reposer avec la pointe vers le haut, l'encre reflue dans le réservoir. Le conduit à encre 3 est délimite par des surfaces lisses de résine synthétique formées par extrusion, et le diamètre de l'ouverture centrale 3a, ainsi que la largeur de chacun des canaux 3b, ne dépassent pas 0,15 mm. Dans ces conditions, la forte tension superficielle s'exerçant entre 1'encre et les surfaces du conduit assure effectivement l'alimentation en encre de la bille pendant l'utili- sation, tout en retenant l'encre quand le stylo n'est pas utilisé. Les effets ainsi obtenus sont basés sur le mme principe que celui qui intervient quand on expose à l'eau l'intervalle entre deux feuilles de verre pressées l'une contre l'autre, et qui fait que l'eau est aspirée rapidement dans l'intervalle, mais, une fois aspirée, l'eau n'en ressort pas, mais reste retenue efficacement, mme lorsqu'on secoue fortement les feuilles de verre. Les nombreuses recherches auxquelles la Demanderesse a procédé ont révélé que, pour assurer un écoulement et une rétention satisfaisants de l'encre dans un stylo à bille utilisant une encre a faible viscosité, les moyens assurant l'alimentation de l'encre doivent tre dimensionnés de façon que le diamètre de l'ouverture centrale 3a soit compris entre 0,06 mm et 0,15 mm, et que la largeur de la section du canal radial 3b mesure entre 0,05 mm et 0,15 mm dans sa partie la plus large, et entre 0 et 0,04 mm dans sa partie la plus étroite. Lorsque le diamètre de l'ouverture centrale 3a est inférieur à 0,06 mm, celle-ci risque d'tre bouchée par l'opération de perçage, décrite plus loin, destinée à former le siège 5 de la bille, et il peut en résulter un courant d'encre insuffisant pour produire un tracé régulier. Inversement, quand le diamètre de l'ouverture centrale 3a dépasse 0,15 mm, celle-ci ne retient plus l'encre efficacement et permet à celle-ci de s'écouler de manière excessive et de refluer dans le réservoir. Il n'est. pas toujours nécessaire que les canaux radiaux 3b communiquent avec l'ouverture centrale 3a, mais ils doivent tre disposés, avec un espacement régulier, autour de l'ouverture centrale 3a, à proximité du pourtour de celle-ci. Pour alimenter la bille régulièrement avec de l'encre, au moins trois canaux radiaux 3b sont nécessaires, mais quand le nombre de ceux-ci est supérieur à huit, il devient difficile pour le stylo de supporter la pression agissant sur la monture 2 de la bille suivant une direction verticale ou oblique pendant l'utilisation. Le tube d'alimentation I est fait d'une résine synthéti- que, telle qu'un acétal, un pclycarbonate, un polyamide ou autre qui se prte au moulage et à l'usinage et qui présente une excelle- te résistance aux solvants, aux agents chimiques, à l'abrasion, et qui a une excellente précision dimensionnelle. Le tube est produit avec un diamètre légèrement surdimensionné par extrusion, et est immédiatement soumis à un étirage. Le tube étiré est ensuite coupé à une longueur prédéterminée et, à l'exception de son extre- mité antérieure servant de monture de bille 2, on procède à une légère réduction du diamètre du tube. Ensuite, on forme une pointe à l'extrémité postérieure du tube afin de découvrir le conduit à encre, en formant ainsi l'entrée d'encre 4. Pour former la monture 2 de la bille, on donne à l'extrémité antérieure du tube une forme tronconique, par exemple en la taillant. En forant l'extrémite antérieure du tube, on forme le siège 5 de la bille en lui donnant la forme d'un cône inversé concentrique à l'axe du tube. De ce fait, l'ouverture centrale 3a du conduit à encre 3 débouche au centre du siège 5 de la bille, les canaux radiaux 3b débouchant aussi à cette surface. On place ensuite une bille 6 dans le siège 5, puis on sertit le bord de la paroi périphérique entourant la bille 6 autour de la surface incurvée de celle-ci, en pressant cette paroi avec un moule chaud, après quoi, la bille 6 est tenue en place. De préférence, le diamètre de la bille 6 est égal au diamètre r du conduit à encre 3, ou bien, est dans les limites r-0, 1 mm (voir Fig. 4). Plus précisément, avec une bille 6 ayant un diamètre de 0,8 mm, le diamètre r du conduit à encre 3 est compris entre 0,7 mm et 0,9 mm. De plus, le diamètre maximal R de la monture de bille 2 est, au moins, 2,5 fois le diamètre r du conduit 3, afin de permettre à cette monture de supporter la pression s'exer çant sur la bille pendant l'utilisation du stylo. Comme il a été indiqué, l'une des principales particularités de l'invention est que la monture de bille 2 fait partie intégrante de la longueur spécifiée du tube d'alimentation d'encre 1 comprenant l'entrée d'encre 4 et le conduit à encre 3. On place le tube d'alimentation d'encre 1, conjointement avec la monture de bille, dans le corps 7 du stylo, en introduisant son extrémité postérieure, comportant l'entrée d'encre 4, dans le réservoir a encre 8 loge dans le corps 7 du stylo. On introduit un faisceau ou une certaine masse de fibres 9 dans le réservoir 8 par l'extrémité arrière du corps 7 du stylo, ces fibres étant tenues au contact de l'entrée d'encre 4 du tube d'alimentation 1. On introduit ensuite un bouchon 10 dans l'extrémité arrière du corps afin de fermer celui-ci. Etant donne que 1'encre doit pouvoir tre aspirée dans le tube d'alimentation 10 par l'entrée 4 de celui-ci, il faut que la densité des fibres 9 remplissant le réservoir d'encre 8 soit telle que la force capillaire qui s'y développe soit inférieure à celle du conduit a encre 3 qui est découvert dans la région d'entrée 4. En d'autres termes, le mince conduit d'encre développe une forte action capillaire au moyen de laquelle l'encre dont les fibres 9 sont imbibées est aspirée par la région d'entrée 4, conformément à la consommation de l'encre à la pointe du stylo. Le réservoir d'encre 8 ne doit pas néces- sairement tre d'un type dans lequel l'encre a été absorbée par des fibres 9, celui-ci pouvant aussi tre du type à encre libre. En 11, on voit sur la Fig. 1 un trou de ventilation. On va décrire maintenant les résultats obtenus par la pré- sente invention, en se référant au mode de réalisation ci-dessus. Par suite du contact entre la région d'entrée 4 et le paquet de fibres 9 contenu dans le réservoir 8, et du fait que la partie du conduit z encre 9 qui est découverte dans la région d'entrée 4 est très petite, l'encre imbibant les fibres 9 est aspirée dans le conduit 3 et est dirigée vers la pointe du stylo par le conduit central 3a et par les canaux radiaux 3b du conduit 3. L'ouverture centrale 3a et les canaux radiaux 3b qui débouchent dans le siège 5 de la bj-lle et qui, de ce fait, communiquent directement avec l'intérieur de celui-ci, maintiennent la partie arrière de la bille 6 constamment encrée, tandis que le mouvement saccadé résultant de la rotation de la bille 6 est directement transmis au conduit 3 afin de favoriser l'écoulement de l'encre pendant l'utilisation. De plus, les canaux radiaux 3b permettent d'encrer uniformément toute la surface sphérique de la bille 6, permettant ainsi à la pointe du stylo de transférer l'encre sur le papier régulièrement, quelle que soit l'orientation du stylo. Dans le cas d'un stylo à bille utilisant une encre a faible viscosité, il est nécessaire d'alimenter la pointe de celui-ci avec une certaine quantité d'encre afin d'assurer la for mation d'un tracé régulier, mme quand on écrit à une grande vitesse ou en continu. En conséquence, l'aire de la section du conduit à encre doit tre relativement grande. Par contre, quand on n'u tlise qu'un seul conduit à encre, celui-ci doit tre assez petit pour empcher un écoulement excessif de l'encre et pour éviter que celle-ci reflue dans le réservoir, c'est-à-dire que le conduit doit tre capable de retenir l'encre. Ces deux conditions contradictoires sont satisfaites par l'invention, dans laquelle l'ouverture centrale 3a et les trois à huit canaux radiaux 3c qui sont disposés autour d'elle constituent le conduit à encre 3 en agrandissant l'aire totale de la section du conduit dans une certaine mesure, lui permettant ainsi de délivrer une quantité d'encre suffisante pour éviter les irrégularités du tracé, tout en améliorant l'aptitude de rétention de l'encre au point d'éviter un écoulement excessif et le reflux de l'encre dans le réservoir en limitant les dimensions de l'ouverture centrale 3a et des canaux radiaux 3b de façon à ne pas dépasser 0,15 mm. De plus, les canaux radiaux 3b, qui sont allongés et rétrécissent en direction de l'ouverture centrale 3a, ont une meilleure à retenir l'encre. Il en résulte que l'encre peut tre effectivement retenue sans diminuer notablement l'alimentation en encre du stylo. Grâce aux effets synergtiques résultant de la conception des différentes parties qui composent le conduit à encre 3, l'encre est transférée sur le papier en tournant légèrement la bille sur celui-ci. Pendant l'utilisation du stylo, le conduit 3 intervient efficacement pour aspirer de l'encre du réservoir conformément à la quantité d'encre consommée. Quand on cesse l'écriture, la grande aptitude du conduit 3 à retenir l'encre empche que celle-ci s'écoule hors du stylo ou reflue dans le réservoir. En conséquence, on voit que la bille peut etre alimentée en encre dans la mesure nécessaire pour le mode d'écriture adopte, sans que cette alimentation soit insuffisante quand on écrit rapidement ou en continu, et sans que l'encre s'écoule de façon excessive quand on écrit lentement. De plus, du fait que la moitié arrière de la bille est constamment encrée, l'encre peut se déposer sur le papier dès qu'on commence à écrire, et le stylo peut etre utilisé dans n'importe quelle orientation. Du fait que la monture 2 de la bille fait partie intégrante du tube d'alimentation d'encre 1, et du fait que le petit conduit à encre rectiliqne 3 peut tre formé sur l'axe du tube avec une grande précision dimensionnelle pendant que le tube d'alimentation 1 est profilé par extrusion, on conçoit que le stylo à bille de l'invention se prte parfaitement à la production de masse avec une qualité uniforme et que, de ce fait, il est peu coûteux à fabriquer. On voit donc que la présente invention remédie à tous les inconvénients de la technique classique, et permet de produire un stylo à bille utilisant une encre a faible viscosité qui présente les divers avantages décrits ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Stylo à bille utilisant une encre à faible viscosité, qui comprend un tube d'alimentation d'encre à travers lequel s'étend axialement, d'un bout à l'autre, un conduit d'alimentation d'encre afin de diriger l'encre d'un réservoir à la bille située à la pointe, ce conduit comportant une ouverture centrale et de trois à huit canaux radiaux disposés autour de cette ouverture centrale et qui s'effilent en direction de celle-ci en une forme allongée, en coupe, le diamètre de l'ouverture centrale et la largeur latérale de chacun des canaux ne dépassant pas 0,15 mm. 2. Stylo à bille selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un siège de bille est forme par une opération de perçage, à l'extrémité antérieure du tube d'alimentation d'encre, concen triquement à celui-ci, afin de placer l'orifice de cette ouvert- re au centre du siège de la bille, les canaux radiaux débouchant aussi à la surface dudit siège, et une bille montée dans ce siège, ce qui fait que la monture de la bille, à la pointe du stylo, fait partie intégrante du tube d'alimentation d'encre. 3. Stylo à bille selon la revendication 2 caractérise en ce que le tube d'alimentation d'encre et la monture de la bille sont faits d'une pièce, dans une résine synthétique.