Brevet FR2630969A1 — publié le 19891110

La présente invention se rapporte à une pointe à écrire ayant un espace conducteur de l'encre. Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à une pointe à écrire pour un instrument à liquide d'écriture ayant une durée de vie d'écriture remarquablement étendue et permettant une écriture plus coulante avec sa meilleure résistance à l'usure en comparaison aux pointes conventionnelles d'écriture. Traditionnellement, la plupart de ces pointes d'écritures sont fabriquées par moulage par extrusion d'une résine thermoplastique, et la résine thermo- plastique contient généralement une substance simple de polyamide, polyuréthanne, polyacétal, etc..., ou bien une matière composite d'une de ces résines en mélange avec une charge. Ces pointes conventionnelles à écrire présentent l'inconvénient de s'usercomparativement beaucoup à cause du frottement par glissement lors de l'écriture, bien qu'une encre liquide, etc..., serve d'agent lubrifiant, et en particulier lorsqu'une haute pression d'écriture est appliquée ou lorsqu'on utilise un papier d'écriture de forte rugosité de surface, cette tendance est évidente; en effet, toutes les résines utilisées pour les pointes conventionnelles d'écriture n'ont qu'une résistance insuffisante à l'usure ce qui affecte la durée de vie d'écriture des pointes de manière néfaste. Lorsqu'une pointe à écrire a une résistance insuffisante à l'usure, cela pose un problème tel que décrit ci-dessous lors de la conception d'un-instrument d'écriture à liquide. Le problème réside dans le fait que l'encre restant dans un réservoir d'absorption de l'encre et la durée de vie d'une pointe à écrire sont déséqui- librés, ce qui rend l'instrument d'écriture à liquide inutilisable parce que la durée de vie d'écriture de la pointe est terminée bien qu'il reste une quantité suffisante d'encre dans le réservoir d'absorption d'encre. En conséquence, il est inutile de tenter d'étendre la durée de vie d'un instrument d'écriture de manière remarquable en formant un réservoir d'absorption de l'encre sous la forme d'une cartouche. Afin d'améliorer la résistance à l'usure d'une pointe à écrire, il y a un procédé de fabrication de cette pointe, par exemple, en verre, en céramique ou en certains métaux mais cela présente un inconvénient par le fait que la pointe obtenue ne permet qu'une écriture très peu coulante en comparaison avec une pointe en plastique. En particulier, il y a une tendance à ce que la pointe à écrire se déplace de manière moins coulante sur le papier avec la diminution de la largeur de ligne des images écrites. Cela présente également des inconvénients par le fait que la pointe se trouve bouchée ou que les lignes sont interrompues par les fibres de papier qui font intrusion dans l'espace conducteur de l'encre. la présente invention a par conséquent pour *20 objet de résoudre les problèmes des pointes conventionnelles à écrire en procurant une pointe à écrire pour un instrument d'écriture à liquide qui a une durée de vie d'écriture remarquablement étendue avec une meilleure résistance à l'usure et qui *se déplace également de manière plus coulante sur le papier, pouvant être fabriquée à bon marché par un procédé industriellement simple et facile. Selon la présente invention, une pointe à écrire pour un instrument d'écriture à liquide ayant une bonne aptitude à l'écriture, en particulier une haute résistance à l'usure et permettant une écriture coulante, peut être obtenue en déposant une couche durcie en surface comprenant un ou plusieurs films choisis parmi un métal, ou un oxyde, nitreux, carbure ou silicieux de celui-ci à la surface d'une pointe à écrire faite en une résine thermoplastique ayant un espace conducteur de l'encre, que l'on obtient par un procédé conventionnel en utilisant une méthode au plasma à basse température. Des exemples de méthodes au plasma à basse température qui sont appropriées pour former cette couche à la surface d'une pointe à écrire comprennent une méthode bien connue de dépôt par pulvérisation, une méthode de placage d'ions, une méthode de dép8t de vapeur chimique au plasma, etc..., mais dans la présente invention, la méthode au plasma à basse température n'est pas limitée aux méthodes ci-dessus mentionnées et la surface de la pointe d'écriture peut être traitée de manière répétée. Dans la méthode au plasma à basse température, la surface de la pointe est de préférence traitée à proximité de la température ambiante de manière que la température de la pointe à écrire puisse être maintenue en dessous du point d'amollissement de la résine thermoplastique utilisée sur cette pointe en tant que substrat sur lequel un film est déposé afin d'empêcher un espace conducteur de l'encre d'être thermiquement déformé. Le film ainsi obtenu a normalement une surface très lisse. En utilisant le procédé ci-dessus mentionné, la plupart des métaux, comprenant ceux à haut point de fusion, peuvent être déposés sous la forme d'un film, mais selon la présente invention, on choisit de préférence un métal de haute dureté de surface et de haute résistance à l'usure. Un alliage fait de deux métaux ou plus peut également être utilisé. Un film d'un composé métallique d'un oxyde, nitrure, carbure ou siliciure dudit métal est obtenu en introduisant de l'oxygène gazeux, de l'azote gazeux, un composé gazeux d'azote, un hydrocarbure gazeux ou un composé de silicium gazeux en tant gaz réactif dans le plasma. Dans certains procédés de traitement, des composés métalliques inorganiques ou organiques peuvent être introduits en tant que gaz réactif dans le plasma. La pointe à écrire selon la présente invention, sur la surface de laquelle est déposée une couche durcie en surface comprenant un ou plusieurs films choisis parmi un métal ou un oxyde, nitrure, carbure ou siliciure de ce métal par une méthode au plasma à basse température, présente les avantages suivants: 1 - la pointe à écrire à une haute résistance à l'usure lors de l'écriture parce que sa surface est couverte d'un film bien plus dur que le substrat fait en résine thermoplastique. 2 - le film durci qui couvre la surface de la pointe à écrire a normalement une surface très lisse dont le coefficient de frottement est faible, donc la pointe à écrire court facilement sur le papier. 3 - comme la pointe à écrire a un organe de structure en plastique, cela permet une écriture coulante en comparaison avec celles faites en verre, céramique ou certains métaux. 4 - le film durci à la surface de la pointe à écrire est usuellement formé après avoir nettoyé le substrat de la pointe à écrire par pulvérisation d'ions tels que l'argon, etc..., dont les atomes entrent en collision avec le substrat à une haute énergie, et le film qui est formé est toujours soumis aux impacts des ions. Par suite de cela, le film durci peut être facilement mélangé et diffusé au matériau du substrat et par conséquent adhère très fortement au substrat de la pointe à écrire sans facilement s'écailler lors de l'écriture. - la formation d'un film durci nécessite généralement une haute technologie et un équipement coûteux. Mais dans la présente invention, une couche durcie en surface est formée sur une très petite zone d'une pointe à écrire, cela présente ainsi un avantage qu'un traitement en masse permet une réduction remarquable du prix du traitement par pointe à écrire. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation, et dans lequel: - la figure unique est une vue en coupe transversale faite à travers une pointe d'écriture selon un mode de réalisation de la présente invention. Selon un mode de réalisation de l'invention, une pointe à écrire 2 ayant un espace i conducteur de l'encre ayant une section de forme inhabituelle, par exemple cruciforme, comme le montre la figure, a été moulée d'un polyacétal chauffé et fondu par une extrusion conventionnelle, puis un film de tungstène 3 de 2 m d'épaisseur a été formé à la surface de la pointe 2 par une méthode de dépSt par pulvérisation bien connue. Les conditions de formations du film sont telles qu'un courant continu est déchargé à une pression de 6,65 x 10-6 bar et à une température du substrat à proximité de la température ambiante, en utilisant du gaz argon comme source de plasma et du tungstène métallique comme cible. - On a pu confirmer par observations au microscope électronique à balayage que le film de tungstène ainsi obtenu était formé très régulièrement et sans endommager l'espace conducteur de l'encre. la pointe à écrire obtenue comme on l'a décrit ci-dessus a été montée dans l'instrument d'écriture, l'usure de la pointe a été mesurée au moyen d'une machine mécanique de test d'écriture et le test d'écriture coulante a été effectué par une évaluation sensorielle par des mains compétentes. Les résultats des mesures et du test sont montrés au tableau ci-dessous. Dans l'exemple de comparaison, une pointe d'écriture sans couche durcie en surface a été utilisée. Selon un autre mode de réalisation, une pointe à écrire faite en polyacétal de la même forme qu'au premier mode de réalisation a été utilisée comme substrat et un film en nitrure de titane d'environ 2pm d'épais- seur a été formé à la surface de la pointe par la méthode bien connue de placage d'ions. Les conditions de formation du film sont telles qu'un courant continu soit déchargé à une pression de 4 x 10 bar et à une température du substrat à proximité de la température ambiante en utilisant du gaz argon comme source de plasma, du titane métallique comme cible et en utilisant de l'azote gazeux comme gaz réactif. On a pu confirmer, par observation au microscope électronique à balayage, que le film ainsi obtenu de tungstène était formé très régulièrement et sans endommager l'espace conducteur de l'encre. La pointe à écrire obtenue comme on l'a décrit ci-dessus a été montée dans l'instrument d'écriture et a été soumise aux mêmes tests qu'au premier mode de réalisation. Les résultats sont montrés au tableau ci- dessous. Une pointe d'écriture d'un troisième mode de réalisation, en polyacétal de la même forme que dans le premier mode de réalisation a été utilisée comme substrat et un film de nitrure de silicium d'environ 2 Pm d'épais- seur a été formé à la surface de la pointe par une méthode bien connu de dép8t de vapeur chimique, les conditions de formation du film sont telles qu'un courant à haute fréquence soit déchargé à une température du substrat égale à la température ambiante en utilisant un gaz mélangé de silane, ammoniac et azote en tant que gaz réactif. On a pu confirmer, par observation au microscope électronique à balayage, que le film ainsi obtenu de tungstène se formait très régulièrement et sans endommager la section de forme inhabituelle. La pointe à écrire obtenue comme on l'a décrit ci-dessus a été montée dans l'instrument d'écriture et a été soumise aux mêmes tests que ceux du premier mode de réalisation. Les résultats sont montrés au tableau cidessous. T AB L E A U JExemple de Mode de Mode de Mode de . Exemple de PoirLs tesLés réalisa- réalisa- ral isa- 1 LioIn 2 L JiOn 3 Nombre d' échlan- UsureL tllo-ns 20 20 20 201 jlJmJre J. tin (aprèsVl3]etur moyenne 0,90, 10mm (Jf13 im F1,05 min dl'P('>cri Ltur) écart standard 0,(J5 fimm in 0, 06 mi 0,006 mm l,(05 mmin rcfri- Nullbihre de moyels; d'évalual1. ni 1,. 11re_ _,I C JII- Mi elx que I ' exemple de coii- huile paraisitii 7 8 B I)if icirle à évvaluer3 2 2 Pire que l'exemiple de compa- rai soi i so1) 1 Note) dans le test d'usure, le test d'écriture avec une machine mécanique à écrire est effectué selon les conditions de la norme Japonaise "JIS-S-6037-1986 Making Pen" à l'exception qu'une charge d'écriture de 0,981N est appliquée. La pointe à écrire selon la présente invention, sur la surface de laquelle est déposée une couche durcie en surface comprenant un ou plusieurs films choisis parmi un métal ou un oxyde, nitrure, carbure ou siliciure de celui-ci, par une méthode au plasma à basse température a une résistance à l'usure considérablement améliorée et permet une écriture coulante même pendant longtemps, comme on peut le voir par les résultats de tests décrits ci-dessus, tandis que les pointes conventionnelles avec une quantité suffisante d'encre qui reste deviennent inutilisables après une courte distance d'écriture. La pointe selon la présente invention est particulièrement avantageuse lorsqu'une haute pression d'écriture lui est appliquée ou bien lorsque l'on utilise un papier de haute rugosité de surface. Elle est également très utile en combinaison avec divers types d'enregistreurs o une pointe d'écriture doit avoir une longue durée de vie. Une plume de marquage du type à cartouche aura également une application pratique en utilisant la pointe à écrire selon la présente invention. Comme on l'a décrit ci- dessus, la pointe selon la présente invention présente un grand nombre d'effets avantageux. REVEND I CATION Pointe à écrire pour un instrument d'écriture à liquide, caractérisée en ce qu'une couche durcie en surface (3) est formée à la surface de la pointe (2) faite en une résine thermoplastique ayant un espace (1) conducteur de l'encre et ladite couche comprend un ou plusieurs films choisis parmi un métal ou un oxyde, nitrure, carbure, ou siliciure de celui-ci, déposé par une méthode au plasma à basse température.