Brevet FR2404537A1 — publié le 19790427

La présente invention se rapporte à des instruments d'écriture et de marquage du type à bille, et en particulier à un perfectionnement de ces instruments. Actuellement, les stylos à bille utilisant une encre à faible viscosité à base d'une solution aqueuse rencontrent un succès croissant, en raison de la clarté d'écriture et de la douceur de toucher qu ils permettent d'obtenir en comparaison des stylos à bille habituels'utilisant une encre de viscosité élevée à base d'huile. L'encre à faible viscosité utilisée dans les stylos à bille présente le grand avantage décrit ci-dessus, mais l'on a trouvé que les stylos à bille utilisant ce type d'encre présentent des défauts ou ratés d'écriture lorsqu'ils sont soumis à des chocs ou tenus longtemps la pointe en l'air.Afin de résoudre ce problème, on a tenté d'interposer une tige de guidage d'encre entre le réservoir à encre et la bille, l'une des extrémités de la tige étant au contact de la surface postérieure de la bille, ou un film de carbone fluoré entre la bille et la surface d'extrémité de la tige de guidage d'encre, le film étant en contact avec la surface postérieure de la bille de manière à éliminer l'espace disponible entre la bille et la tige de guidage de l'encre, ce qui empêche le stylo d'avoir des interruptions ou ratés d'écriture. Ces terltatives sc,nt dcrites dans la demande japonaise de modèle d'utilité nO 19 424/59 ainsi que dans le brevet U.S.A. nO 3 966 336. Bien que ces tentatives empochent efwectivement les défaillances ou ratés d'écriture dus aux circonstances ci-dessus, elles n'évitent pas les défaillances ou ratés d'écriture dus à des substances étrangères telles que des flocons de papier entraînés autour de la bille du fait de sa rotation pendant l'écriture. De fait, les corps étrangers entraînés autour de la bille par sa rotation ont tendance à faire que le stylo à bille n'offre pas entre la bille et la tige de guidage de l'encre d'espace pour 7e passage de l'écoulement d'encre, ce qui provoque des défaillances ou ratés d'écriture. Le but de l'invention est d'obtenir un stylo à hille perfectionné adapté à utiliser une encre à faible viscosité à base de solution aqueuse, et qui ne présente pas les inconvénients mentionnés 4 ci-dessus que l'on rencontre dans les stylos à bille courants. L'invention est basée sur l'idée qu'il est nécessaire, pour empêcher le défaut ou raté d'écriture d'un stylo à bille pour les raisons ci-dessus mentionnées, de ménager dans l'extrémité du stylo une pluralité de rainures de guidage de l'encre d'une largeur suffisamment faible pour créer une action capillaire en vue de retenir l'encre à ltencontre des chocs ou de son poids propre, et une cavité centrale qui joue le rôle d'un réservoir à encre afin de maintenir un écoulement régulier de l'encre même lorsque des corps étrangers tels que des flocons sont entraînés par la rotation de la bille lors de l'écriture, et afin de maintenir la tige de guidage de l'encre en contact étroit avec les rainures de guidage de manière à alimenter continuellement en encre la bille à partir de la cartouche sans que de l'air soit emprisonné entre les rainures de guidage de l'encre et la cavité centrale. L'invention a pour but d'obtenir un stylo à bille perfectionné adapté à l'utilisation d'une encre à faible viscosité à base de solution aqueuse sans défaut ou raté d'écriture du stylo, qui seraient d3s à des chocs ou similaires, et à des corps étrangers entraînés autour de la bille par la rotation de cette dernière lors de l'écriture. Ltexemple de réalisation décrit ci-après et représenté au dessin annexé est donné à titre d'illustration de l'invention. - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle qui représente un exemple de réalisation de stylo à bille suivant l'invention ; - les figures 2 à 4 sont des vues en coupe agrandies qui représente la partie d'extrémité du stylo à bille ; - la figure 5 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne A-A des figures 2 à 4 - les figures 6 et 7 sont des vues en coupe transversale représentant la section de guidage de l'encre dans la pointe du stylo - la figure a est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne B-B de la figure 2 ; - la figure 9 est une vue en coupe longitudinale représentant l'extrémité côté pointe, sans la bille ni la tige de guidage de l'encre ; et - la figure 10 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne C-C de la figure 9. En se reportant à la figure 1, on a représenté un stylo à bille comportant un manche creux 1 dont l'intérieur contient un récipient à encre 5 tel qu'un réservoir de plastique rempli d'encre ou de fibres en faisceau imprégnées d'encre. Le manche 1 du stylo a son extrémité postérieure fermée par un bouchon (non représenté) et son extrémité antérieure de section décroissante et pourvue d'une cavité cylindrique de diamètre intérieur approprié en vue de recevoir et maintenir une pointe 2 constituée en résine synthétique et de préférence une résine polyacétale. Le manche 1 du stylo est également pourvu dans sa partie d'extrémité effilée d'un évent 4 qui fait communiquer avec l'air l'intérieur du manche 1.Une butée 6 est formée d'une seule pièce avec le manche 1 et à l'intérieur de celui-ci afin d'empêcher le récipient à encre 5 de s'introduire dans la partieeffilée. Une tigré'3 de guidage de l'encre est insérée dans la partie postérieure de la pointe 2 du stylo et son extrémité arrière s 'étend dans le récipient à encre 5. Comme. représenté plus en détail à la figure ?y la pointe 2 du stylo insérée dans la partie d'extrémité antérieure du manche 1 du stylo comprend une partie de maintien de la bille en vue de maintenir une bille 7 dont le diamètre se situe entre environ 0,5 mm et environ 1,2 mm et qui est constituée en rubis ou en un acier tel qutazier ou chrome, acier inoxydable, acier au tungstène ou similaire. La partie de maintien de la bille comporte un siège a destiné à l'appui de la bille, une partie 9 en forme de cavité qui ménage un étroit espace entre la bille 7 et la paroi intérieure de la pointe 2 du stylo, et une surface 10 qui a la forme d'une bande, destinée à maintenir la bille 7 sur le siège 8. La partie de guidage de ltencre fait communiquer la partie de maintien de la bille avec une cavité 11 qui maintient la tige de guidage de l'en- cre. La partie de guidage de l'encre comporte en position centrale une cavité centrale 12 orientée axialement, et une plura]ité de rainures 13 de guidage de l'encre dont chacune est orientée radialement à partir de la cavité centrale 12, avec l'une de ses extrémités s'ouvrant sur la partie de cavité 9 et le siège 9 de la partie de maintien de la bille 7, et l'autre extrémité s'ouvrant sur la cavité 11 qui maintient la tige de guidage de l'encre.Le siège a de la bille est en forme de tronc de cône, sur la surface inclinée duquel débouchent séparément les rainures 13 de guidage de l'encre, de telle sorte que la bille 7 peut prendre appui sur une pluralité de surfaces divisées. Ceci permet une rotation en douceur de la bille 7 en comparaison d'un siège de bille ne présentant pas d'ouvertures, et permet à la bille une usure moindre qu'avec un siège composé d'une pluralité de surfaces inclinées telles que la bille orend appui sur une pluralité de points. L'espace compris entre la paroi latérale de la partie évidée et la bille 7 est de l'ordre d'environ 0,01 à 0,04 fois le diamètre de la bille 7. On préfère en général un espace de 0,015 à 0,025 fois le diamètre de la bille 7. Les figures 5 à 7 illustrent les différentes formes de sections transversales de la cavité formée par la cavité centrale 12 de la partie de guidage de l'encre et les rainures 13 de guidage de l'encre orientées radialement à partir de la cavité centrale 12. La cavité centrale 12 joue le rôle d'un réservoir à encre ainsi que d'une chambre en vue de recevoir les matières étrangèresentrai nées autour de la bille 7 par la rotation de cette bille lors de ltécriture. La cavité centrale 12 a un diamètre de l'ordre d'environ 0,15 à environ 0,9 fois le diamètre de la bille 7. En général, on donne. la préférence à un diamètre d'environ 0,3 à 0,8 fois le diamètre de la bille. La cavité centrale 12 a une longueur de ltor- dre de 0,8 à 3 mm, et de préférence de 1 à 2 mm.Les rainures 13 de guidage de l'encre orientées radialement à partir de la cavité centrale 1Z servent à alimenter en encre de manière continue la bille 7 depuis la tige 3 de guidage de l'encre. Chacune des rainures 13 de guidage de l'encre ests'une largeur transversale W suffisamment faible pour créer un effet de capillarité, c'est-à-dire de l'ordre de 0,02 à 0,20 mm. On donne généralement la préférence à une largeur transversale de l'ordre de 0,05 à 0,15 mm. De deux à huit et de préférence de trois à six rainures sont prévues de manière à amener une quantité d'encre suffisante de la tige 3 de guidage de l'encre à la bille 7. La paroi de la rainure 13 la plus éloignée radialement est située à une distance de l'axe de la cavité centrale 12 égale ou légèrement supérieure au rayon de la bille 7. La disposition suivant laquelle la distance entre la paroi de la rainure 13 la plus éloignée radialement et l'axe de la cavité cen trale 12 est égale au rayon de la bille 7 est illustrée aux figures 2 et 3, et la disposition suivant laquelle cette distance est légè rement supérieure au rayon de la bille est représentée à la figure 4. Bien que la disposition de la figure 4 corresponde à une fabri cation plus difficile que celles des figures 2 et 3, elle présente des avantages en ce sens qu'elle permet l'acheminement d'une quan tité d'encre plus grande de la tige 3 de guidage de l'encre à la bille 7, et qu'elle peut empêcher que de l'air soit emprisonné dans les rainures de guidage de l'encre ou dans la cavité centra le lors'de l'arrivée d'encre initiale. Le deuxième avantage mention né est décrit ci-après en se reportant aux figures 9 et 10. Ainsi que lton peut s'en rendre compte d'après les figu res 9 et 10, l'encre amenée initialement de la tige de guidage 3 aux rainures 13 et à la cavité centrale 12 atteint sa plus grande vitesse d'écoulement au coin rectangulaire 16 le plus éloigné de l'axe et atteint la surface-17 d'extrémité de la pointe, alors qu'en même-temps l'encre s'écoule à une vitesse plus faible au voisinage de la partie centrale des rainures de guidage. I1 en résulte une évacuation d'air par le siège de la bill de manière à empecher que de l'air ne soit emprisonné dans les rainures de guidage et dans la cavité centrale, et à empêcher également le stylo à bille de se trouver à sec d'encre. Les rainures 13 de guidage d'encre peuvent s'étendre jus qu a la cavité 11 de maintien de la tige de guidage d'encre, auquel cas des nervures 15 sont ménagées dans cette cavité 11 de manière à former des rainures 14 reliées aux rainures de guidage 13 de la partie de guidage de l'encre. Les nervures 15 ont une forme telle que leur hauteur diminue progressivement en allant vers l'arrière (comme représenté aux figures 3 et 4) en vue de faciliter la fa -brication des moules pour le moulage des nervures 15. Dans la partie de maintien de la tige de guidage de l'en crie, est ménagée une cavité de maintien de la tige, cette cavité ayant une forme cylindrique et un diamètre de l'ordre de 0,8 à 3 mm, et de préférence de l'ordre de 1 à 2 mm. La cavité de maintien de la tige de guidage de l'encre peut présenter forme en gradin de façon à avoir une partie arrière de grand diamètre comme représenté à la figure 4. La longueur de la cavité de maintien de la tige de guidage de l'encreest de l'ordre d'environ 5 å 20 mm. On préfère une longueur de 7 à 15 mm en vue de retenir la tige de gui dage d'encre. Pour des raisons de régularité de la qualité ainsi que d'économie , il est préférable pour la fabrication de la partie terminale du stylo à bille utilisant une encre à base de solution aqueuse, d'employer une résine polyacétale présentant une grande résistance à l'usure, une excellente stabilité de dimensions et facile à obtenir par moulage à injection. La tige 3 de guidage de l'encre destinée à acheminer l'encre de la cartouche 5 aux rainures 13 de guidage de l'encre est formée d'une tige poreuse de fibres fasciculaires synthétiques avec finition de résine, une tige poreu se de fibres fasciculaires synthétiques ou de soies fasciculaires recouvertes de résine, ou une tige de résine synthétique pourvue de canaux à encre allongés parallèles à l'axe longitudinal.Cette tig 3 de guidage-de l'encre est formée de préférence de ou de nylon fasciculaires, ou de fibres-synthétiques acryliques partiellement liées par une résine thermodurcissable. La finition de la tige 3 de guidage de l'encre est effectuée n procédant à la mise en faisceau de fibres de~1 à 20 deniers sous forme de filaments ou tranches minces, à leur immersion dans une solution de 1 à 10 % en poids de résine afin de les imprégner de cette solution, au pas sage par une filière pour presser la solution et déterminer son dia mètre, enfin au passage par une enceinte chauffante afin de vaporiser la solution résiduelle et d'obtenir le durcissement. Le titre glo bal des fibres en deniers est déterminé de telle sorte que la po rosité de la tige terminée soit de l'ordre d'environ 40 à 90 % et de préférence de l'ordre de 50 à sa %. Les résines synthétiques utilisables sont la résine de condensation phénol formaldéhyde, la résine de condensation mélamine formaldéhyde, la résine époxyde, la résine de polyuréthane, et similaires. La tige 3 de guidage de l'encre est dotée à sa finition d'un diamètre légèrement supérieur à celui de la partie arrière de la cavité de maintien de la pointe du stylo, soit de l'ordre de 10 % en plus afin d'adapter de façon sûre la tige de guidage de l'encre à la cavité de maintien. L'extrémité de la tige de guidage de l'encre correspondant au côté pointe est enfoncée à force dans les rainures de guidage de l'encre afin de maintenir les rainures en contact étroit avec la tige de guidage de l'encre en vue d'assurer l'acheminement continu de l'encre du récipient à encre vers la bille. Cette disposition est également efficace pour le renforcement de la fixation de la tige de guidage de l'encre à la pointe du stylo. Lorsque la pointe du stylo a la forme représentée aux figures 2 et 4, la tige de guidage de ltencre-présente à son extrémité côté pointe une partie en saillie 18 afin d'enfoncer facilement la tige dans les rainures de guidage, auquel cas la partie en saillie est pressée dans les rainures de guidage de l'encre jusqu'à ce que l'épaulement 19 de la tige vienne buter contre la partie en gradin 20 de la pointe du stylo.La longueur de la partie en saillie de l'extrémité de la tige côté pointe doit être telle que la cavité centrale ne soit pas entièrement occupée par la partie en saillie dans la disposition de- la figure 2, et cette longueur est de préférence égale à lapartie de petit-diamètre.de la cavité de maintien de la tige dans la disposition représentée à la figure 4. Dans la disposition représentée à la figue 3, la tige de guidage de l'encre est pressée dans la cavité jusqu'à ce que sa surface d'extrémité vienne en butée contre la partie en gradin 20, de talle sorte que l'extrémité côté pointe de la tige soit assu jettie dans les rainures i3 de guidage de l'encre situées dans la cavité 11 de maintien de la tige de guidage de l'encre. Les figures 2, 3 et 4 illustrent respectivement comment l'extrémité de la tige de guidage- de l'encre côté pointe est enfoncée dans l'extrémité postérieure des rainures de guidage de l'encre. La viscosité de l'encre à base de solution aqueuse utilisée dans le stylo à bille suivant l'invention est extrêmement faible, soit de l'ordre de 1 à 50 cps, en comparaison de la viscosité de l'encre courante à base d'huile qui est de l'ordre de 10 000 à 50 nos cops aux températures des bureaux. Le stylo à bille répondant ainsi aux dispositions de l'invention de manière à comporter une cavité centrale relativement importante, une pluralité de rainures de guidage de l'encre de faible largeur créant un effet intense de capillarité, et une tige de guidage de l'encre ayant son extrémité côté pointe du stylo enfoncée dans les rainures de guidage de l'encre, est à meme d'éviter les défauts d'écriture ou les ratés dus aux substances étrangè-. res entraînées autour de la bille par la rotation d- cette dernière lors de l'écriture, et il est libéré des inconvénients qui résultent de l'utilisation d'une encre à faible viscosité. REVENDICATIONS 1. Stylo à bille caractérisé en ce qu'il comprend Un manche de stylo creux contenant un récipient à encre chargé d'une encre à base de solution aqueuse; Une pointe de stylo portée par l'extrémité antérieure du manche de stylo, tette poillta comportant une partie de maintien de la bille, une partie de guidage de l'encre, et une partie de maintien de la tige de guidage de l'encre; la partie de maintien de la bille comportant une bille, un siège en forme de tronc de cône pour recevoir la bille, une partie en capité offrant un espace entre la bille et la paroi interne de la pointe de stylo, et une surface en forme de bande qui retient la bille sur son siège;; la partie de guidage de l'encre comportant une cavité centrale qui relie la partie de maintien de la bille à la partie de maintien de la tige de guidage de l'encre, et une pluralité de rainures de guidage de 3'p'nr.re orip-ntép,q rnrliR1PmPnf è perfir de la cavité centrale, l'extrémité côté pointe de la cavité centrale et des rainures de guidage de l'encre s'ouvrant sur la partie de maintien de la bille, et l'extrémité postérieure de la cavité centrale et des rainures de guidage de l'encre s'ouvrant sur la partie de maintien de la tige de guidage de l'encre ; et la partie de maintien de la tige de guidage de l'encre étant composée d'une cavité cylindrique de maintien de la tige de guidage de l'encre reliée à la cavité centrale et aux rainures de guidage de l'encre, la cavité de maintien de la tige de guidage de l'encre étant occupée par une tige poreuse de guidage de l'encre ayant son extrémité côté pointe enfoncée dans les extrémités postérieures de rainures de guidage de l'encre, et son extrémité postérieure située dans le récipient à encre. 2. Stylo à bille suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que la cavité centrale a un diamètre compris entre 0,15 et 0,9 fois le diamètre de la bille et une longueur site entre O, O et 3 mm, et les rainures de guidage de l'encre ont une largeur transversale située entre 0,02 et 0?20 mm. 3. Stylo à bille suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que la tige de guidage de l'encre a son extrémité du côté pointe du stylo pourvue d'une pièce en saillie dont la longueur est suffisamment inférieure à celle de la cavité centrale, et la tige de guidage de l'encre est insérée dans la cavité de maintien de la tige de guidage d'encre, la pièce en saillie étant enfoncée dans les extrémités postérieures de la cavité centrale et des rainures de guidage de l'encre. 4. Stylo à bille suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les rainures de guidage de l'encre dans la pointe du stylo s'étendent dans la cavité de maintien de la tige de guidage entre des nervures ayant une forme telle que leur hauteur diminue progressivement en allant vers l'arrière, et la tige de guidage de l'encre est insérée dans la cavité de maintien de cette tige dont l'extrémité du côté pointe du stylo est enfoncée dans les extensions des nervures de guidage de l'encre. 5. Stylc à bille suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la cavité de maintien de la tige de guidage de l'encre a une fore à redan de manière que sa partie postérieure soit de grand diamètre, la tige de guidage de l'encre reçoit une finition telle que son extrémité du côté pointe du stylo s'adapte dans la cavité de maintien de la tige, et cette tige est insérée dans la cavité de maintien avec son extrémité du côté pointe du stylo enfoncée dans les rainures de guidage de l'encre prolongées dans la cavité de maintien de la tige.