Brevet FR2704183A1 — publié le 19941028

" Instrument d'écriture ou de dessin " L'invention concerne un instrument d'écriture ou de dessin comportant à son extrémité avant, une pointe d'écriture que l'on met en contact avec le support d'écriture ou de dessin, et une chambre d'alimentation en liquide d'écriture pour alimenter la pointe d'écriture en liquide d'écriture, chambre dont le volume diminue en fonc- tion de la consommation de liquide d'écriture. On connaît un instrument d'écriture ou de des- sin de ce type (DE-OS 20 35 526) dont les parois de la chambre formant le réservoir à liquide d'écriture sont for- mées principalement par une mince feuille souple qui se dé- forme pour de faibles contraintes en pression. La chambre formant réservoir de liquide d'écriture est reliée à son extrémité avant à la pointe d'écriture en étant par ailleurs séparée de manière étanche par rapport à l'extérieur, c'est-à-dire que l'instrument d'écriture ou de dessin ne comporte pas de système d'équilibrage de pression recevant le liquide d'écriture et communiquant avec l'air ambiant. Lorsque le liquide d'écriture du réservoir qui ne contient pratiquement pas d'air est épuisé, la feuille sou- ple se déforme sous l'effet de la pression ambiante et le volume de la chambre d'alimentation en liquide diminue d'autant, la pression ambiante agissant toujours sur le vo- lume contenu dans la chambre formant réservoir de liquide d'écriture. Les augmentations de pression dans la chambre formant réservoir de liquide par dilatation de l'air résul- tant de l'élévation de sa température n'existent pas dans l'instrument d'écriture ou de dessin connu car la chambre d'alimentation en liquide ne contient pratiquement pas d'air. Bien que l'instrument d'écriture ou de dessin, connu, évite les inconvénients connus liés à l'utilisation d'un système d'équilibrage de pression, c'est-à-dire le sé- chage du liquide d'écriture dans le système d'équilibrage de pression, la sortie de liquide hors du système d'équilibrage de pression vers l'air ambiant, des moyens constructifs importants, cet instrument a l'inconvénient que toute la pression statique du liquide d'écriture conte- nu dans le volume contenu dans le réservoir du liquide d'écriture s'applique sur la pointe d'écriture et risque de la faire goutter. Si l'on veut réduire ou éliminer ce ris- que en augmentant de manière importante les forces capil- laires au niveau de la pointe d'écriture, cela diminue considérablement la vitesse de tracé de l'instrument d'écriture ou de dessin, car cela rend plus difficile la sortie du liquide pour exécuter une écriture ou un dessin à cause des forces capillaires plus importantes. La présente invention a pour but de créer un instrument d'écriture ou de dessin correspondant au type évoqué ci-dessus de manière à ce que la pression statique du liquide d'écriture n'exerce qu'une influence minimale sur la pointe d'écriture. A cet effet l'invention concerne un instrument d'écriture ou de dessin correspondant au type évoqué ci- dessus caractérisé en ce qu'au moins une chambre à liquide d'écriture, ayant au moins une paroi en une matière souple non élastique, qui communique, d'une part, avec la pointe d'écriture, et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une barrière commandée, avec la chambre d'alimentation en li- quide d'écriture, la barrière s'ouvrant lorsque l'on at- teint le niveau de remplissage inférieur dans la chambre à liquide d'écriture, cette barrière se fermant lorsqu'on at- teint le niveau de remplissage supérieur dans la chambre à liquide L'instrument d'écriture ou de dessin selon l'invention présente ainsi un volume contenu dans le réser- voir à liquide d'écriture compris entre la chambre d'alimentation en liquide et la pointe d'écriture pour ali- menter la pointe en liquide d'écriture. Comme cette chambre est normalement séparée par une barrière de la chambre d'alimentation, la pointe d'écriture est uniquement soumise à la pression statique du liquide d'écriture de la chambre qui se trouve en général très près derrière la pointe d'écriture. Ainsi, cette pression est très faible de sorte qu'il suffit de forces capillaires relativement réduites pour éviter que le liquide ne goutte de la pointe d'écriture. Ainsi, non seulement on diminue considérable- ment le risque que l'instrument d'écriture ou de dessin ne goutte mais en outre cela permet une grande vitesse de tra- cé. Lorsque la chambre à liquide d'écriture est vi- dée jusqu'à son niveau inférieur, la barrière est ouverte pendant une courte durée pour que le liquide d'écriture puisse passer de la chambre d'alimentation dans la chambre à liquide. Cela peut se faire tellement rapidement que la pointe d'écriture ne subit pas une augmentation de la pres- sion statique. Même au remplissage de la chambre il n'y a pas de risque que la pointe ne se mette à goutter. Il est certes également connu (DE- 40 13 011) dans le cas d'un instrument d'écriture ou de dessin, de prévoir une chambre tampon entre la chambre d'alimentation en liquide et la pointe d'écriture, chambre tampon dont on surveille le niveau de remplissage et qui, lors du dépasse- ment vers le bas d'un niveau de remplissage minimum, est remplie de nouveau de liquide provenant de la chambre d'alimentation. Indépendamment de ce que dans cet instru- ment d'écriture ou de dessin connu il y a un système d'équilibrage de pression, la chambre tampon communique toujours avec la chambre d'alimentation en liquide si bien que la pointe d'écriture est toujours soumise à toute la pression statique du liquide contenu dans la chambre tam- pon. Selon un développement avantageux de l'instrument d'écriture ou de dessin de l'invention, la chambre à liquide a la forme d'une poche souple en matière non élastique. Comme matière convenant pour la poche on peut par exemple envisager du latex, du PVC souple, du po- lyéthylène ou du polyester et pour diminuer la perméabili- té, la surface de la poche peut être métallisée. Cette poche peut se placer entre la barrière et la pointe d'écriture et être reliée à celles-ci par un raccord tubu- laire La barrière est de préférence commandée élec- triquement; elle peut être par exemple réalisée par une électrovanne que l'on ouvre pendant un court instant pour remplir la chambre à liquide; il peut également s'agir d'une pompe qui démarre lorsque le niveau de remplissage de la chambre à liquide atteint le niveau inférieur prédéter- miné. Pour déterminer le niveau de remplissage dans la chambre à liquide on peut avoir un capteur de niveau. Celui-ci comprend par exemple un bras de contact qui s'appuie contre la matière souple non élastique, de la pa- roi, et dans la position lorsqu'on atteint le niveau de remplissage inférieur sur l'ouverture de la barrière. Les zones de paroi de la chambre d'alimentation en liquide d'écriture peuvent être réalisées en une feuille souple telle qu'une feuille tubulaire comme cela est égale- ment connu selon le document DE-OS 20 35 526 déjà évoqué. Il est toutefois également possible de réaliser la chambre d'alimentation en liquide d'écriture avec une paroi périphérique cylindrique, tubulaire, rigide, recevant un piston suiveur qui ferme l'arrière de la chambre d'alimentation. Une telle réalisation d'une chambre d'alimentation est également montrée dans le document DE 40 13 011 déjà évoqué. La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématique- ment aux dessins dans lesquels: - la figure 1 est une coupe d'un instrument d'écriture ou de dessin sous la forme d'un instrument à tube utilisable soit comme instrument d'écriture manuel, soit comme tête d'écriture d'une table traçante. - la figure 2 montre une variante d'instrument d'écriture à petit tube par rapport à celui de la figure 1. - la figure 3 montre également une variante de l'instrument d'écriture à petit tube des figures 1 et 2. L'instrument d'écriture à petit tube représenté à la figure 1 se compose d'un corps 3 de forme tubulaire dont l'extrémité avant est munie d'un embout 2 fixé de ma- nière étanche. L'embout ou partie avant 2 comporte un per- çage central dont l'extrémité avant reçoit un petit tube d'écriture 1 usuel et qui est traversé par un fil de net- toyage 5 fixé à une masselotte 4 mobile axialement de ma- nière limitée suivant un mouvement de va et vient. La cavité réalisée dans la partie avant 2 recevant la masse- lotte 4 est fermée à l'arrière par une plaque 6 séparant de manière étanche la partie avant 2 par rapport à la chambre du corps 3. A une certaine distance derrière la plaque 6 se trouve une électrovanne 12 fixée de manière non représen- tée, à la fois radialement et axialement dans le corps 3. De telles électrovannes qui ne pèsent qu'environ 2 grammes et travaillent avec une puissance de 250 mW sont par exem- ple fabriquées par la Société The Lee Company, Westbrook, Connecticut, USA, sous la dénomination " HDI Solenoid Valve ". L'électrovanne 12 a un embout de sortie dirigé vers l'avant auquel est reliée de manière étanche l'entrée d'une poche 9 en une matière souple non élastique ayant un volume par exemple de l'ordre de 0,1 à 0,15 cm3. L'extrémité avant de la poche 9 est reliée de manière étan- che à un embout tubulaire 10 qui traverse la plaque 6 et relie ainsi le volume intérieur de la poche 9 au volume in- térieur de la partie avant 2. Un embout de raccordement 13 est fixé de ma- nière étanche sur l'embout d'entrée de l'électrovanne 12; cet embout 13 est relié à une plaque de base 8 à laquelle est fixée une mince gaine dont l'extrémité supérieure est fermée. Le volume intérieur de cette gaine forme, comme ce- la a été décrit dans le document DE-OS 20 35 526, une cham- bre d'alimentation à liquide d'écriture qui est souple et ne contient que du liquide et pratiquement pas d'air. A l'extrémité arrière du corps 3 on a une pile 14 telle qu'une pile bouton usuelle. Le volume intérieur du corps 3 qui contient la chambre d'alimentation 7 communique à l'air ambiant par un perçage transversal 19. L'électrovanne 12 est reliée à la batterie 14 par les conducteurs 15, 16; la ligne 15 comporte un con- tact fixe 18 et un contact pivotant 17. Le contact pivotant 17 est appliqué par une pression de ressort contre la paroi extérieure de la poche 9 et lorsque le remplissage du li- quide d'écriture dépasse un niveau de remplissage infé- rieur, prédéterminé, il occupe la position représentée par rapport au contact fixe 18. De ce fait, l'électrovanne 12 n'est alors pas alimentée par la batterie 14. Pour la position représentée à la figure 1, la poche 9 contient du liquide d'écriture provenant d'une ma- nière qui sera décrite ultérieurement de la chambre d'alimentation 7 et au fur et à mesure de la consommation de liquide d'écriture de la partie avant 2, le remplissage se fait à partir de la poche 9 vers la partie avant 2. Le liquide d'écriture de la poche 9 est à une distance relati- vement faible du petit tube d'écriture 1 si bien que la pression statique s'exerçant sur le petit tube d'écriture 1 est extrêmement faible. Lorsque la consommation de liquide d'écriture fait tomber le niveau de remplissage de la poche 9, cette poche 9 se tasse progressivement et le contact 17 se rap- proche du contact 18. Lorsque l'on atteint le niveau de remplissage inférieur de la poche 9, le contact 17 touche électriquement le contact 18 et la tension appliquée par la batterie 14 à l'électrovanne 12 ouvre cette électrovanne permettant au liquide d'écriture de passer de la chambre d'alimentation 7 dans la poche 9 pour la remplir. Le rem- plissage en liquide de la poche d'écriture 9 gonfle celle- ci et le contact 17 se dégage du contact 18 interrompant le circuit électrique de l'électrovanne 12. D'une manière non représentée mais qui est néanmoins usuelle, l'électrovanne 12 est néanmoins maintenue ouverte pendant un court instant par un circuit de temporisation, pour remplir la poche 9 en liquide d'écriture jusqu'à un niveau de remplissage supé- rieur prédéterminé. Puis l'électrovanne 12 se ferme de nou- veau et coupe la communication entre la chambre d'alimentation 7 et la poche 9. Du fait de l'émission de liquide d'écriture de la chambre d'alimentation 7 la gaine tubulaire délimitant le volume du réservoir du liquide d'écriture est comprimée par la pression ambiante si bien que le volume de la cham- bre d'alimentation 7 qui ne contient pratiquement pas d'air diminue progressivement. Lorsque le liquide de la chambre d'alimentation 7 est épuisé, l'utilisateur se traduit par enlève la pile 14 de l'extrémité arrière du corps 3 et ex- trait l'ensemble formé par la gaine tubulaire, la plaque de support 8 et l'embout de raccordement 13 de l'embout d'entrée de l'électrovanne 12 pour remplacer cet ensemble par un nouvel ensemble chargé de liquide. L'instrument d'écriture à tube selon la figure 2 correspond dans sa construction, pour l'essentiel, à ce- lui de la figure 1 et les parties identiques ou fonction- nellement identiques portent les mêmes références complétées par un '. En variante de l'instrument d'écriture à petit tube selon la figure 1, celui de la figure 2 comporte une poche 9' qui est rapprochée du petit tube d'écriture 1'. Son extrémité supérieure est serrée de manière étanche en- tre un épaulement annulaire du corps 3' et un segment ar- rière 6' de la partie avant 2', l'extrémité avant de la poche 9' étant placée de manière étanche entre l'extrémité avant du corps 3' et de la partie avant 2'. La poche 9' se trouve ainsi sensiblement à la hauteur de la masselotte 4' et entoure la partie avant 2' à ouverture latérale au ni- veau de ces ouvertures. Lors de l'ouverture de l'électrovanne 12', du liquide d'écriture arrive par l'ajutage de sortie 11' dans la chambre de la partie avant 2' logeant la masselotte 4' et dans la poche 9' entourant cette chambre. La face exté- rieure de la poche 9' communique avec l'air ambiant par un perçage transversal 20 de sorte que la pression ambiante agit sur le liquide d'écriture contenu dans la poche souple 9'. L'instrument d'écriture à petit tube selon la figure 3 correspond dans sa fonction et sa structure pour l'essentiel à celles des figures 1 et 2 et en particulier à celles de la figure 1. Les pièces identiques, analogues ou de même fonction de l'instrument d'écriture de la figure 3 portent les mêmes références que celles de l'instrument d'écriture des figures 1 et 2 avec toutefois en plus une En variante de l'instrument d'écriture de la figure 1, celui de la figure 3 comporte une chambre d'alimentation en liquide 7 délimitée à l'avant par une plaque de support 8' et à l'extrémité arrière par un piston suiveur 21, la paroi périphérique étant formée par la paroi du corps cylindrique circulaire 3". La plaque de support 8 comporte une ouverture centrale 13 et une pompe 12" indi- quées schématiquement et fixées à la face inférieure de cette plaque; l'orifice d'aspiration de la pompe corres- pond à l'orifice central 13 et sur son orifice de sortie se trouve un embout tubulaire 11". Comme pompe 12 on peut par exemple utiliser la micro-pompe développée par la So- ciété Fraunhofer-Institut fur Festkôrpertechnologie, Munich, ou encore une pompe à membrane telle que celle dé- veloppée par l'Université Twente, Pays-Bas, pour le dosage de l'insuline. Lorsqu'en liaison avec la description de la fi- gure 1, le niveau de remplissage de la poche 9' descend en dessous d'une valeur minimale, donnée, la fermeture des contacts 17' et 18 met en oeuvre la pompe 12 qui pompe du liquide d'écriture de la chambre d'alimentation 7 vers la poche 9'. L'effet de la pompe 12' suffit à transférer le liquide d'écriture contre les pertes de charge inévitables entre le piston suiveur 21 et le corps, à partir de la chambre d'alimentation en liquide d'écriture 7=. Le piston suiveur 21 avance progressivement par des pressions de sorte que le volume de la chambre d'alimentation 7" dimi- nue. Dès que la pompe 12' est arrêtée, elle consti- tue un barrage étanche au liquide entre la poche 9' et la chambre d'alimentation 7' de sorte que le petit tube d'écriture 1' n'est soumis qu'à la pression statique du li- quide d'écriture dans la poche 9' mais non à la pression statique du liquide d'écriture dans la chambre d'alimentation 7'. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Instrument d'écriture ou de dessin compor- tant à son extrémité avant, une pointe d'écriture (1) que l'on met en contact avec le support d'écriture ou de des- sin, et une chambre d'alimentation en liquide d'écriture (7) pour alimenter la pointe d'écriture (1) en liquide la consommation de liquide d'écriture, instrument caractérisé par au moins une chambre à liquide d'écriture (9), ayant au moins une paroi en une matière souple non élastique, qui communique, d'une part, avec la pointe d'écriture (1), et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une barrière (12) com- mandée, avec la chambre d'alimentation en liquide d'écriture (7), la barrière (12) s'ouvrant lorsque l'on at- teint le niveau de remplissage inférieur dans la chambre d'écriture(9), cette barrière se fermant lorsqu'on atteint le niveau de remplissage supérieur dans la chambre à li- quide (9). 2 ) Instrument d'écriture ou de dessin selon la figure 1, caractérisé en ce que la chambre à liquide d'écriture a la forme d'une poche (9) en une matière souple non élastique. 3 ) Instrument d'écriture ou de dessin selon la revendication 2, caractérisé en ce que la poche (9) est si- tuée entre la barrière (12) et la pointe d'écriture (1) et est reliée chaque fois par un raccord formé d'un petit tube (11, 12). 4 ) Instrument d'écriture ou de dessin selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la barrière (9) est commandée électriquement. 5 0) Instrument d'écriture ou de dessin selon la revendication 4, caractérisé en ce que la barrière est une électrovanne (12; 12'). 6 ) Instrument d'écriture ou de dessin selon la revendication 4, caractérisé en ce que la barrière est une pompe (12=). 7 ) Instrument d'écriture ou de dessin selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par un capteur de niveau de remplissage (17, 18) pour la chambre à liquide d'écriture (9). 8 ) Instrument d'écriture ou de dessin selon la revendication 7, caractérisé en ce que le capteur de niveau de remplissage comprend un bras de contact (17) qui s'appuie contre la paroi en matière souple non élastique, bras dont la position commande l'ouverture de la barrière (12) lorsqu'on atteint le niveau de remplissage inférieur. 9 ) Instrument d'écriture ou de dessin selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les zones de paroi de la chambre d'alimentation en liquide (7, 7') sont formées par une feuille souple. 10 ) Instrument d'écriture ou de dessin selon la revendication 9, caractérisé en ce que la feuille est une gaine souple. 11 ) Instrument d'écriture ou de dessin selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le volume du réservoir d'alimentation en liquide d'écriture (7) présente une paroi périphérique cylindrique tubulaire (3) recevant un piston suiveur (21) qui ferme l'arrière de la chambre d'alimentation (7).