Brevet FR2256042A1 — publié le 19750725

La présente invention concerne un stylo à encre liquide et notamment un stylo à encre de Chine. De multiples problèmes se posent aux stylos à encre liquide et notamment aux stylos à encre de Chine par suite des changements de pression interne de ces stylos, résultant de l'échauffement du liquide et du gaz qu'ils contiennent, ou par suite de l'épuisement du liquide, lorsque l'air ne peut pas y pénétrer. On connaît déjà de multiples stylos ayant tenté de résoudre ces problèmes0 Un mode de réalisation connu possède un orifice de communication pour l'intérieur du stylo et une rampe hélicol- dale débouchant à la partie inférieure du stylo. Cette rampe hélicoïdale est généralement superposée au pas de vis du corps de la plume, servant à fixer ce corps dans le corps du stylo. Or, cette solution présente l'inconvénient d'entraîner ;L'encras sement du pas de vis et après un certain temps d'utilisation, l'apparition de fuites à la partie intérieure du pas de vis Ces fuites sont dues à la saturation en encre, le recyclage de l'encre à l'intérieur du stylo n'étant souvent plus possible. On connaît également des stylos ayant une rampe distincte, homogène, susceptible d1 assurer une bonne circulation de 11 encre. L'encre excédentaire, qui pénètre dans cette rampe, s'y maintient par capillarité. Or, l'encre qui, en cas de surpression de l'intérieur du stylo, est éjectée dans cette rampe, revient dans le stylo par le même orifice. Toutefois, ce dispositif ne fonctionne pas de façon régulière.On a même constaté qu'au fur et à mesure que l'encre s'extrait de la rampe, lors de l'utilisation du stylc le flux d'encre, au niveau de la pointe d'écriture, a tendance à s1accélérer,puisque les forces de rétention, qui sont la résultante destforces de capillarité et des pertes de charge, tendent à diminuer au fur et à mesure que la colonne d'encre diminue dans la rampe. Lorsque toute l'encre est extraite de la rampe, l'orifice de communication est exposé au contact de l'air libre, ce qui est particulièrement gnant puisque l'encre, maintenue dans l'orifice par capillarité, peut se dessécher et boucher cet orifice. Dans les réalisations ci-dessus, la rampe part généralement d'un point O,et l'orifice de la rampe qui débouche à l'extérieur se trouve en-dessous du point d'entrée, c'est à dire plus près de la pointe du stylo. Il existe également des solutions inverses, suivant lesquelles l'extrémité inférieure de la rampe débouche dans le stylo et l'extrémité supérieure arrive à l'extérieur. Dans ces conditions, la colonne d'encre excédentaire, qui passe dans la rampe, étant soumise à son poids, la colonne d'encre pèse sur l'écoulement. Ce phénomène tend à diminuer au fur et à mesure que l'encre s'utilise. En conclusion, que la rampe soit dirigée dans le sens ascendant ou dans le sens descendant, on a un certain nombre de phénomènes variables en fonction de ltépuisement de l'encre, et ces phénomènes ne permettent pas d'assurer une récupération régulière de l'encre. De plus, on risque d'obturer ltori fice une fois que la rampe est vide d'encre. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et se propose de créer un stylo à régulation automatique de la pression interne, en recueillant l'encre en surplus, lors d'une élévation de la pression à l'intérieur du stylo, avec le minimum de résistance, pour éviter que cette élévation de pression ne puisse provoquer un écoulement spontané de l'encre au niveau de la pointe d'écriture, et pour restituer cette encre au stylo lors d'une baisse de pression interne, due en particulier à un écoulement de l'encre au moment de l'écriture, et cela tout en conservant un-débit d'encre régulier au niveau de la pointe. A cet effet, l'invention concerne un stylo à encre liquide et à encre de Chine, ayant une extrémité avant pour l'écriture et un réservoir situé plus à l'arrière, ainsi qu'un passage susceptible de mettre l'intérieur du stylo en communication avec l'extérieur, stylo caractérisé en ce qu'il comporte une liaison de fluide reliant au moins deux points débouchant à l'intérieur du stylo, l'un des points étant plus à'avant que le (les) autres, cette liaison de fluide débouchant à l'extérieur du stylo par une prise prévue dans la liaison entre le point avant et l'un des autres points (ou sous le point avant). Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, la liaison de fluide débouche à l'extérieur par l'intermédiaire d'une chambre de compensation. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la structure de la chambre 12 crée des forces de capillarité agissant sur l'encre excédentaire, qu'elle reçoit par l'intermédiaire de la liaison de fluide et provenant de l'intérieur du stylo, cette capillarité étant suffisante pour maintenir en place l'encre quelle contient, sans toutefois s'opposer à une aspiration créée à partir de l'intérieur du stylo. Ainsi, par la circulation d'encre, ou d'un mélange d'encre et d'air créé dans le canal, on introduit à l'intérieur du stylo, soit l'encre excédentaire puisée dans le réservoir, soit de l'air lorsque le réservoir est vide d'encre. Du fait de la circulation de l'encre, qui est uniquement créée par l'extrac- tion progressive de l'encre à l'intérieur du stylo lors de l'écriture, on évite tout encrassement de ce canal ou liaison de fluide, par suite d'un contact avec l'air. Te fonctionnement de ce stylo est particulièrement régulier, tant dans la phase initiale de son utilisation, lorsque le stylo par exemple est échauffé par la main de l'utilisateur et qu'une quantité d'encre a été éjectée,- par cette augmentation de pression, dans la chambre de compensation, ou qu'il s'agisse de la phase d'utilisation nor male,lorsque cette chambre ne contient plus d'air mais que I'épuisement progressif de l'encre dans le stylo nécessite l'introduction d'air. La présente -invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure t est une vue très schématique de l'extrémité avant d'un stylo selon l'invention - la figure 2 est une coupe axiale de 1' extré- mité avant d'un mode de réalisation, selon l'invention,d'un stylo à pointe d'écriture, la masselotte n'étant pas coupée - la figure 3 est une vue en coupe d'une partie de l'extrémité avant du stylo de la figure 2, la partie arrière de l'embout étant eoupée pour montrer la forme de la surface extérieure de l'organe cylindrique logé dans cet embout. Selon la figure 1, qui représente de façon très schématique l'extrémité avant d'un stylo à tube selon l'inven- tion, l'embout 1 se compose d'un porte-pointe 2 terminé par une pointe 3 dans laquelle coulisse une tige 4 solidaire d'une masselotte 5. L'extrémité arrière de l'embout 1 est formée par un élément cylindrique 6 délimitant une chambre à encre 7. L'extrémité avant de la chambre 7 comporte un orifice 8,et l'extrémité arrière un orifice 9. Les deux orifices 8, 9 sont reliés par un canal 10. Le canal 10 est relié à l'extérieur par l'intermédiaire de la chambre de compensation 12,et du canal 13 dont l'orifice extérieur 14 débouche à l'air libre. La communication entre la chambre 12 et le canal 10 se fait par exemple, dans la partie inférieure du canal 10,par l'intermédiaire de l'orifice 11. La chambre à encre 7 reçoit l'encre du réservoir 16 (esquissé à.la figure 1) par l'intermédiaire du canal 15. En fait, ie canal 15 ne constitue qu'une section réduite par rapport à la section de la masselotte 5, de façon à former des épaulements non référencés limitant la course de la masselotte 5 dans la chambre à encre 7. Le montage ci-dessus représenté dans le cas d'un stylo à encre liquide, à pointe, munie d'une masselotte 5 et d'une tige 4-s ne constitue qu'un exemple particulier de l'invention. Le dispositif décrit oi-dessus est destiné à éviter toute sortie accidentelle d'encre hors du réservoir 16, par la pointe 3, en cas de surpression intérieure. En fait, le dispositif assure un équilibrage de la pression,à l'intérieur du stylo,en fonction de la pression extérieure, en évitant toute perte d'encre ou toute sortie d'encre, risquant de boucher une partie des canalisations. Pour faciliter la compréhension de l'invention, on décrira ci-après son fonctionnement, en le décomposant en plusieurs phases distinctes. Toutefois, il est évident que ce fonctionnement reste continu et que l'on passe d'une phase de fonctionnement à l'autre sans que ce passage soit perceptible. On suppose en hypothèse de départ que l'air contenu dans le réservoir 16 du stylo a subi un échauffement ayant provoqué sa dilatation. Cette dilatation se traduit par une surpression interne, tendant à faire sortir plus d'encre du stylo que cela n1 est nécessaire pour écrire. A partir de ce moment, on est en présence des phases de fonctionnement suivantes a) Surpression à l'intérieur du stylo Par suite de cette surpression, quelle que soit la position du stylo (dans des positions verticales ou positions horizontales), l'encre staéehappe du réservoir ou de la chambre à encre 7pet passe par les orifices 8 et 9, remplit le canal 10 si à ce moment, la surpression interne ngest pas équilibrée, une certaine quantité d'encre passe dans la chambre de compensation 12. Para11èlement à cela, une quantité correspondante d'air s'échappe de la chambre de compensation 12, par le canal 13 et la sortie 14. Ces passages d'encre et d'air se poursuivent jusqu'à ce que l'équilibre règne à l'intérieur du stylo. Il est évident que les pertes de charge suivant les chemins 16, 15, 8, il ou 16, 15, 9, 10, 11 sont plus faibles que les pertes de charge dans le tube d'écriture 3, de façon que l'encre ait tendance à aller vers la chambre de compensation 12 et non pas à sortir par le tube 3. b) Dépression à l'intérieur du stylo (récupération de l'encre). Partant de la position d'équilibre décrite ci-dessus, dans laquelle une certaine quantité d'encre du stylo est placée dans la chambre de compensation 12, on suppose que l'on utilise le-styto pour écrire. Cette opération se traduit par une sortie d'encre qui crée une dépression à l1intérieur du stylo. Or, comme l'extrémité avant du tube 3 est à la pression extérieure et que la dépression la plus grande règne à l'intérieur du réservoir 16 ou au niveau du conduit 15, il en résulte que cette dépression diminue progressivement entre le conduit 15 et l'extrémité avant du tube 3. De cette constatation, on déduit que la dépression, au niveau de l'orifice 9, est supérieure à la dépression au niveau de l'orifice 8. Cette différence de dépression, entre les orifices 9 et 8, crée une aspiration à partir de l'orifice travers l'orifice 9. Cela signifie que l'encre circule dans le canal 10 et va de ltorifice 8 vers l'ori- fice 9. Or, comme l'orifice Il de la chambre de compensation 12 débouche dans le canal 10,entre les orifices 8 et 9, par exemple au niveau de l'orifice 8, la dépression au point 11 est plus faible que la dépression au point 9. Il en résulte une aspiration d'encre à l'orifice il dans la chambre de compensation 12. De la sorte, l'encre, passant par le canal 10 et arrivant à l'orifice 9, se compose en partie d'encre ayant pénétré à l'orifice 8 dans le canal 10 et d encre étant sortie de la chambre de compensation 12 pour passer par l'orifice 11 et pénétrer dans le canal 10. La quantité d'encre extraite du réservoir 12 tend à compenser la quantité d'encre qui est sortie de la pointe 3 du stylo au cours de l'écriture. Ce mouvement de circulation dure jusqu'à ce que la pression interne du stylo soit équilibrée, c'est à dire jusqu'à ce que l'on ait des pressions aux points 8 et 9 sensiblement égales (on néglige,dans cette explication, les divers phénomènes capillaires). Il est évident que cet équilibre n'est que théorique, puisque de l'encre est extraite en continu de la pointe 3,ce qui se traduit par une extraction correspondante d'encre du réservoir 12,à travers l'orifice 11, le canal 10 et l'orifice 9. c) Evacuation complète de la chambre d'équilibrage 12. Au cours de la suite, lorsqu'à la fin de la phase b) on a extrait toute l'encre qui est placée dans la chambre de compensation 12, cette chambre 12 est remplie d'air. L'air a pénétré progressivement dans la chambre 12 par le canal 13 et l'orifice 14 au fur et à mesure de l'extraction de l'encre. A un certain moment, lorsqu'il n'y a plus d'encre à extraire de la chambre 12, l'encre qui circule dans le canal 10 provient uniquement de ltorifice 8. Or, comme au fur et à mesure de l'extraction d'encre en eours d'écriture, la dépression,à l'intérieur du stylo 16, augmente, il en est de même de la différence entre les pressions au niveau des orifices-8 et 9. Lorsque cette différence atteint un seuil critique dépendant de la géométrie du dispositif, il y a aspiration d'air de la chambre 12 par l'orifice 11. De ce fait, il circule, dans le canal 10, un fluide composé en partie d'encre provenant de l'orifice 8 et en partie d'air provenant de l'orifice 11. Ce mélange encre-air se divise dans la chambre à encre 7, l'encre-descendant dans cette chambre, et l'air montant à travers le conduit 15 pour passer dans le réservoir 16. Cette extraction d'air ou d'encre de la chambre 12 se poursuit aussi longtemps qu'il y a déséquilibre entre la pression régnant à l'intérieur du réservoir 16 par rapport à la pression externe. Lorsque cette différence de pression est équilibrée, la circulation s'arrête. Par suite d'une nouvelle extraction d'encre à la pointe 3, il se forme de nouveau une dépression dépassant le seuil critique ; de l'air est aspiré dans la chambre 12 par l'orifice Il et est amené dans le réservoir 16. Le mouvement décrit ci dessus se poursuit jusqu'à l'épuisement de l'encre contenue dans le stylo. Diverses remarques s'imposent pour la structure et le fonctionnement décrits ci-dessus. En premier lieu, la dimension relative des orifices 8 et 9 règle l'intensité de la circulation de fluide dans le canal 10, qu'il s'agisse d'encre, d'un mélange d'encres ou, à la limite, d'air. En second lieu, la chambre 12 présente une capillarité indépendante des autres parties du circuit d'encre. La structure de la chambre 12 est choisie de façon que l'encre excédentaire quelle reçoit soit retenue dans cette chambre 12 dans une position d'équilibre, pour que l'encre reste toujours au niveau de l'orifice 11. La structure de la chambre 12 est telle qu'une légère aspiration au niveau de l'orifice Il provoque une rupture de l'équilibre des forces capillaires et du poids de l'encre, pour extraire de l'encre à l'orifice 11 et l'amener dans le canal 10. A la figure 1, on a représenté une chambre 12 débouchant à la partie inférieure du canal 10. Il est évident qu'il ne s'agit là que d'un exemple et que la chambre 12 pourrait déboucher dans le canal 10 en un autre point, entre les orifices 8 et 9 ou éventuellement sous l'orifice 8. De la même manière, on a supposé qu'en position d'écriture, la chambre 12 occupait une position verticale, c'est à dire que l'extraction d'encre se faisait par le bas de la chambre 12. Etant donné les remarques faites ci-dessus, quant à la structure de la - chambre 12, il est évident que celle-ci pourrait occuper une position inverse ; dans ce cas, l'orifice 11 se trouverait dans la partie supérieure de la chambre 12. Dans ce cas également le canal 13 déboucherait dans la partie inférieure car, pour permettre que dans des conditions e trêmes la chambre 12 puisse entre reitiplie complètement d' encre, il faut que le canal 13 ne soit atteint par le niveau de l'encre (niveau inférieur ou niveau supérieur), que lorsque la chambre 12 est remplie. De ce fait, l'orifice Il et l'orifice d'entrée du canal 13 débouchent dans des parties opposées de la chambre 12. En troisième lieu, il est possible de multiplier le nombre des orifices 8, 9 etc 11 en fonction de la structure particulière du stylo, de la viscosité de l'encre, eto. Enfin, il est à remarquer que le stylo à tube d'écriture, décrit ci-dessus, ne constitue qu'un exemple particuler de mise en oeuvre de | l'invention. les figures 2 et 3 représentent un exemple particulier de mise en oeuvre de la structure de. l'invention, selon la figure 1. Selon la figure 2, on remarque que la chambre' à encre 7 est délimitée par une pièce cylindrique 17, munie d'une ouverture 18 débouchant dans le conduit 15- ou formant ce conduit 15. Cette pièce cylindrique 17 est introduite dans, la partie cylindrique 6 de l'embout 1. Entre nia surface extérieure de la pièce cylindrique 7 et la partie cylindrique 6 de l'embout 1, on a réalisé, d'une part le canal 10 ainsi que la chambre de compensation 12 et le canal 13 par des reliefs, et d'autre part, les orifices 8, 9, 11 par des perçages radiaux. Cette réalisation particulière de l'invention ressort clairement de la figure 3. En effet, comme le montre cette figure, la surface extérieure de la partie cylindrique 17 comporte des zones en relief (hachures croisées) définissant le canal 10 dans lequel débouchent les orifices 8 et 9, traversant la partie cylindrique 17, l'orifice 11, la chambre 12 et le canal 13. Comme le montre 9 dessin, la chambre 12 se compose de deux parties réunies dans la partie arrière de la figure 3. Il s'agit de deux parties 12 superposées et s'enroulant autour de la pièce 1de de part etd'autre du canal 10. Le canal 13 est formé par un couloir hélicoïdal s'enroulant autour de la surface extérieure de la pièce cylindrique 17. Ce canal débouche à son extrémité supérieure en un point 14', qui est relié, par des moyens non représentés, a l'atmosphère extérieure au stylo.Les canal 10 13 et la chambre 12 sont fermés par la surface intérieure de la partie cylindrique 6. Ce mode de fonctionnement est particulièrement intéressant du point de vue pratique, car il permet un nettoyage facile des canaux 10, 15 et de la chambre 12, ainsi que des orifices 8, 9, 11. Il suffit d'extraire l'embout et la partie cylindrique 17, puis denlever la partie cylindrique 17 de l'embout 1, pour pouvoir facilement nettoyer les canaux et chambre. Ce nettoyage est d'autant plus simple que les cavités (orifices 8, 9, 11, 14r, canaux 10, 13 et chambre 12) sont à la surface extérieure de la pièce cylindrique 17. De plus, cette même pièce 17 sert de guide et de limitateur de course à la masselotte. La présente invention est notamment destinée à s'appliquer à des stylos du type à pointe d'écriture, recevant une encre liquide telle qu'une encre de Chine. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté,à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 > Stylo à encre liquide et notamment à encre de Chine, ayant une extrémité avant pour l'écriture et un réservoir situé plus à l'arrière, ainsi qu'un passage susceptible de mettre l'intérieur du stylo en communication avec l'extérieur, stylo caractérisé en ce qu'il comporte une liaison de fluide (10) reliant au moins deux points (8, 9) débouchant à l'intérieur du stylo, l'un des points (8) étant plus à l'avant que le (les) autres (9), cette liaison de fluide (10) comportant une prise débouchant à l'extérieur (14) du stylo. 2) Stylo à encre liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la prise, débouchant à l'extérieur du stylo, est prévue dans la liaison (10) entre le point avant (8) et l'un des autres points (9), ou avant le point avant (8). 3) Stylo à encre liquide selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la liaison de fluide (10) débouche à l'extérieur (14) par l'intermédiaire d'une chambre de compensation (12). 4) Stylo à encre liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure de la chambre 12 crée des forces de capillarité, agissant sur l'encre excédentaire qu'elle reçoit par l'intermédiaire de la liaison de fluide et provenant de l'intérieur du stylo, cette capillarité étant suffisante pour maintenir en place l'encre qu'elle contient, sans toutefois s'opposer à une aspiration créée à partir de l'intérieur du stylo. 5) Stylo à encre liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison de fluide (10) est un conduit dont les deux extrémités (8, 9) sont des orifices débouchant dans le stylo. 6) Stylo à encre liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison de fluide est un canal hélicoïdal. 7) Stylo à encre liquide selon l'une quelconque des revendications i à 5, caractérisé en ce que la liaison de fluide (10) est un canal de section variable. 8) Stylo à encre liquide, et notamment stylo à pointe d'écriture, recevant une tige solidaire d'une masselotte logée dans la chambre à encre, selon ltune quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'orifice (8) le plus à l'avant, de la liaison de fluide (10), débouche dans la partie intérieure de la chambre (7), et les autres orifices (9) débouchent dans la chambre (7), derrière ltorifice (8). 9) Stylo à encre selon l'une quelconque des revendications i à 7, caractérisé en ce que l'embout (1) présente une partie arrière cylindrique (6) définissant la chambre à encre (7), cette partie cylindrique (6) recevant une pièce tubulaire (17), se logeant intérieurement dans l'autre, pour former la chambre à encre (7) ainsi que pour former une butée pour la masselotte, et assurer par sa partie arrière la jonction avec le réservoir, le canal (10) et la chambre de compensation (12) étant réalisés par des rainures et des cavités dans la surface extérieure de la pièce cylindrique arrière (17), ces canaux et cavités étant fermés par la surface intérieure en regard de la partie cylindrique arrière (6) de ltembout (1).