Brevet FR2888528A1 — publié le 20070119

Stylo électronique avec capteur d'effort tridimensionnel Domaine technique de l'invention L'invention concerne un stylo électronique comprenant une mine, équipée d'une pointe et d'un réservoir d'encre, et des moyens de détection associés à la mine, comportant un capteur d'effort destiné à mesurer les efforts appliqués sur la mine par l'utilisateur. État de la technique Un stylo électronique est classiquement destiné à numériser l'écriture et à saisir le geste graphique. Pour atteindre ce but, les stylos électroniques actuels, notamment le stylo électronique décrit dans le brevet US 4751741, utilisent la mesure des efforts appliqués sur la mine par l'utilisateur. De plus, ils sont généralement munis d'une cartouche d'encre standard, de forme cylindrique et de longueur de l'ordre de 50mm à 100mm. La cartouche d'encre est équipée de plusieurs capteurs d'effort, placés sur son corps selon les trois directions orthogonales d'un repère de référence. De tels stylos électroniques présentent plusieurs inconvénients. La cartouche est relativement longue et les capteurs d'effort sont placés loin de la pointe de la mine, ce qui peut engendrer des mesures non représentatives de l'effort appliqué sur la mine. Les capteurs d'effort sont nombreux, ce qui peut poser des problèmes d'encombrement à l'intérieur du stylo. Les capteurs sont placés sur le corps de la cartouche, ce qui peut poser des problèmes de manutention et de détérioration lors du changement de la cartouche. Objet de l'invention L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et a pour objet la réalisation d'un stylo électronique performant, permettant d'écrire en utilisant des mesures précises et fiables des efforts appliqués sur sa mine. L'objet de l'invention est caractérisé en ce que le capteur d'effort est un capteur d'effort tridimensionnel, comprenant un élément sensible de détection, placé dans l'axe de la pointe de la mine, et en ce que le stylo comprend au moins un premier élément en matériau souple, disposé entre le réservoir d'encre et le capteur d'effort tridimensionnel. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue partielle en coupe d'un mode particulier de réalisation d'un stylo électronique selon l'invention. La figure 2 est une vue partielle en coupe d'une variante de réalisation d'un stylo électronique selon l'invention. Description de modes particuliers de réalisation Sur les figures, le stylo électronique 1 est particulièrement destiné à l'écriture et à la mesure des efforts appliqués sur sa mine. Le stylo électronique 1 comporte une mine 2, munie d'une pointe 3, solidaire d'un réservoir d'encre 4, logé partiellement à l'intérieur d'un corps de mine 5, par exemple, de forme sensiblement tubulaire. Le réservoir d'encre 4 comporte une partie supérieure 4a, de préférence de forme sensiblement conique, munie à son extrémité de la pointe 3 et faisant saillie du corps de mine 5, pour former l'extrémité libre du stylo électronique 1. Le réservoir d'encre 4 délimite une cavité à l'intérieur de laquelle est stockée l'encre, la pointe 3 traversant l'extrémité de la partie supérieure 4a sensiblement conique, pour être en contact avec l'encre contenue dans le réservoir 4. Le stylo 1 comporte un capteur d'effort tridimensionnel 6, destiné à détecter l'ensemble des efforts appliqués sur la mine 2 par l'utilisateur. Le capteur d'effort 6 comporte notamment un élément sensible 7 de détection, par exemple de forme sensiblement cylindrique, placé au niveau d'un axe de symétrie 8 du stylo électronique 1. L'élément sensible 7 est destiné à détecter l'ensemble des efforts exercés sur la mine 2 du stylo, selon les trois directions orthogonales du repère de référence relatif au stylo électronique 1. Par ailleurs, le capteur d'effort tridimensionnel 6 est porté par un support 9, disposé perpendiculairement à l'axe de symétrie 8 du stylo 1, à l'intérieur du corps de mine 5. Dans le mode particulier de réalisation de la figure 1, le stylo 1 comporte un premier élément 10 en matériau souple, disposé entre le réservoir d'encre 4 et le capteur d'effort tridimensionnel 6. Le premier élément 10 en matériau souple sert de moyens de transmission des efforts entre la pointe 3, solidaire du réservoir d'encre 4, et le capteur d'effort tridimensionnel 6. À titre d'exemple, le premier élément 10 en matériau souple est en polyuréthane, avec une raideur inférieure à 1OMPa. Le premier élément 10 peut être réalisé, de préférence, par usinage d'un bloc de polyuréthane ou par moulage. La raideur du premier élément 10 en matériau souple est choisie, de sorte que le premier élément 10 en matériau souple protège le capteur d'effort io tridimensionnel 6, tout en transmettant correctement les efforts. Sur la figure 1, le réservoir d'encre 4 est plus large que le premier élément 10 en matériau souple. Le stylo électronique 1 comporte avantageusement un deuxième élément 11 en matériau souple, entourant le premier élément 10 en matériau souple et servant de support au réservoir d'encre 4. Le deuxième élément 11 en matériau souple repose sur le support 9 du capteur tridimensionnel 6. Par ailleurs, le réservoir d'encre 4 ne remplit pas complètement l'intérieur du corps de mine 5. Le deuxième élément 11 en matériau souple comporte une partie en saillie 11a, conformée en couronne annulaire de faible épaisseur, entourant le réservoir d'encre 4 à l'intérieur du corps de mine 5. Le deuxième élément 11 en matériau souple sert donc principalement d'élément de support du réservoir d'encre 4 à l'intérieur du corps de mine 5. À titre d'exemple, le second élément 11 en matériau souple est en mousse, avec une raideur de l'ordre de 0,1 MPa. La raideur du deuxième élément 11 est particulièrement choisie de manière à ce que le réservoir d'encre 4 muni de la pointe 3 soit maintenu sans jeu à l'intérieur du corps de mine 5. Dans le mode particulier de réalisation représenté sur la figure 1, le premier élément 10 en matériau souple comporte une partie rétrécie 10a, directement en contact avec l'élément sensible de détection 7 du capteur d'effort tridimensionnel 6. La partie rétrécie 10a est entourée, de préférence, par un troisième élément 12 en matériau souple, adjacent au deuxième élément 11 en matériau souple et partiellement en contact avec le capteur d'effort tridimensionnel 6. o Le troisième élément 12 en matériau souple est donc adjacent à la fois au premier élément 10 en matériau souple, au deuxième élément 11 en matériau souple, aux bords du capteur d'effort tridimensionnel 6 et au support 9 du capteur d'effort tridimensionnel 6. Le troisième élément 12 en matériau souple est particulièrement destiné à diminuer la raideur globale du stylo électronique 1. À titre d'exemple, le troisième élément 12 en matériau souple est en colle silicone, avec une raideur de l'ordre de 1 MPa. Sur la figure 1, les éléments 10, 11, 12 en matériau souple servent à maintenir les éléments à l'intérieur du corps de mine 5, à savoir le réservoir d'encre 4 et le capteur d'effort tridimensionnel 6, et servent de moyens de transmission des efforts entre la pointe 3 de la mine 2 et le capteur d'effort tridimensionnel 6. Le premier élément 10 en matériau souple est destiné à transmettre les efforts au capteur d'effort tridimensionnel 6, tandis que le deuxième élément 11 en matériau souple est destiné à maintenir et servir de support au réservoir 4 à l'intérieur du corps de mine 5 et le troisième élément 12 en matériau souple sert à assouplir le stylo électronique 1. À titre d'exemple, pour un rayon R du corps de mine 5 de l'ordre de 7mm, la hauteur H1 du réservoir d'encre 4 est de l'ordre de 5mm, avec un volume supérieur à 500mm3, et le capteur d'effort tridimensionnel 6 est situé à une distance H2 inférieure à 15mm par rapport à l'extrémité de la pointe 3 de la mine 2. Le capteur d'effort tridimensionnel 6 est réalisé, de préférence, par des techniques de micro technologie. Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 2, le stylo électronique 1 se distingue notamment du mode de réalisation précédent par la forme du réservoir d'encre 4. La partie supérieure 4a du réservoir d'encre 4 est amovible par rapport à la partie fixe du réservoir 4, logée dans le corps de mine 5. À titre d'exemple, la partie supérieure 4a est montée à rotation sur la partie fixe du réservoir 4 par l'intermédiaire d'un pas de vis 13, permettant de démonter simplement et rapidement la pointe 3 du stylo 1. Dans ce cas, le réservoir d'encre 4 comporte un joint d'étanchéité 14, disposé entre la partie fixe et la partie amovible du réservoir d'encre 4, afin d'assurer une bonne étanchéité au stylo 1. Le stylo électronique 1 comporte toujours le capteur d'effort tridimensionnel 6 positionné selon l'axe 8 du stylo 1 et un premier élément 15 en matériau souple, disposé entre le réservoir d'encre 4 et le capteur d'effort tridimensionnel 6. Dans le mode particulier de réalisation de la figure 2, le premier élément 15 en matériau souple comporte une base élargie 15a, directement en contact avec l'élément sensible 7 de détection et destinée à augmenter la surface de contact entre le support 9 et le premier élément 15 en matériau souple. Par ailleurs, le réservoir d'encre 4 comporte, de préférence, un évidement 16, formé à la base de sa partie fixe, à l'intérieur duquel se loge le premier élément 15 en matériau souple (figure 2). Comme précédemment, le premier élément 15 en matériau souple est destiné à transmettre les efforts appliqués sur la mine 2 au capteur d'effort tridimensionnel 6. À titre d'exemple, le premier élément 15 en matériau souple est en polyuréthane, avec une raideur inférieure à 1OMPa, et peut être réalisé par usinage d'un bloc de polyuréthane ou par moulage. La raideur du premier élément 15 en matériau souple est choisie, de sorte que le premier élément 15 en matériau souple protège le capteur d'effort tridimensionnel 6, tout en transmettant correctement les efforts. Le stylo électronique 1 comporte également un deuxième élément 17 en matériau souple entourant le réservoir d'encre 4 à l'intérieur du corps de mine 5. Le deuxième élément 17 en matériau souple, conformé en couronne annulaire de faible épaisseur, est destiné à maintenir la partie fixe du réservoir d'encre 4 à l'intérieur du corps de mine 5. Comme précédemment, le second élément 17 en matériau souple est, par exemple, en mousse, avec une raideur de l'ordre de 0,1 MPa. La raideur du deuxième élément 17 est particulièrement choisie de manière à ce que le réservoir d'encre 4 soit maintenu sans jeu à l'intérieur du corps de mine 5. Par ailleurs, le premier élément 15 en matériau souple et le deuxième élément 17 en matériau souple délimitent une cavité 18 à l'intérieur du corps de mine 5, permettant notamment au premier élément 15 en matériau souple de se déformer librement, lors de l'utilisation du stylo 1. II en résulte une transmission optimale des efforts au capteur d'effort tridimensionnel 6. Comme précédemment, pour un rayon R du corps de mine 5 de l'ordre de 7mm, la hauteur H1 du réservoir d'encre 4 est de l'ordre de 5mm, avec un volume supérieur à 500mm3, et le capteur d'effort tridimensionnel 6 est situé à une distance H2 inférieure à 15mm par rapport à l'extrémité de la pointe 3 de la mine 2. Quel que soit le mode de réalisation du stylo électronique 1, celui-ci permet d'effectuer des mesures très fiables et très précises, notamment grâce au positionnement du capteur d'effort tridimensionnel 6 au plus près de la pointe 3 de la mine 2 et exactement dans l'axe 8 de celle-ci. De plus, l'encombrement est minimal à l'intérieur du stylo 1, grâce à l'utilisation d'un unique capteur d'effort tridimensionnel 6, réalisé, de préférence, par des techniques de micro technologie. o Par ailleurs, le capteur d'effort tridimensionnel 6 étant indépendant du réservoir d'encre 4 du stylo 1, il est possible de changer et remplir le réservoir d'encre 4 sans toucher au capteur d'effort tridimensionnel 6. Le remplissage du réservoir d'encre 4 est donc simplifié et la manutention du stylo électronique 1 est facilitée, notamment grâce à la partie supérieure 4a amovible du réservoir d'encre 4 (figure 2). L'invention n'est pas limitée aux différents modes de réalisation décrits ci-dessus. II est possible d'utiliser tout type de capteur d'effort tridimensionnel 6. Les éléments 10, 11, 12, 15, 17 en matériau souple peuvent être constitués par tout autre matériau souple et peuvent prendre une tout autre forme, tant qu'ils permettent le maintien du capteur tridimensionnel 6 et du réservoir d'encre 4 à l'intérieur du corps de mine 5 et la transmission des efforts entre la pointe 3 de la mine 2 et le capteur d'effort tridimensionnel 6. Par ailleurs, la hauteur H1 du réservoir d'encre 4, la hauteur H2 entre le capteur d'effort tridimensionnel 6 et l'extrémité de la pointe 3 et le rayon R du corps de mine 5 sont des dimensions non limitatives et dépendent, en pratique, de la taille générale du stylo électronique 1 considéré. Un tel stylo électronique 1 est utilisé particulièrement pour déterminer la trajectoire de la mine 2 du stylo 1 dans le plan d'une feuille, par l'intermédiaire de fonctions de retranscription électronique, et pour caractériser, authentifier et/ou reconnaître une signature. Revendications 1. Stylo électronique (1) comprenant une mine (2), équipée d'une pointe (3) et d'un réservoir d'encre (4), et des moyens de détection associés à la mine (2), comportant un capteur d'effort destiné à mesurer les efforts appliqués sur la mine (2) par l'utilisateur, stylo caractérisé en ce que le capteur d'effort est un capteur d'effort tridimensionnel (6), comprenant un élément sensible (7) de détection, placé dans l'axe (8) de la pointe (3) de la mine (2), et en ce que le io stylo (1) comprend au moins un premier élément (10, 15) en matériau souple, disposé entre le réservoir d'encre (4) et le capteur d'effort tridimensionnel (6). 2. Stylo selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément (10, 15) en matériau souple est en polyuréthane, avec une raideur inférieure à 1OMPa. 3. Stylo selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le capteur d'effort tridimensionnel (6) est placé à une distance (H2) inférieure à 15mm, par rapport à la pointe (3) de la mine (2). 4. Stylo selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réservoir d'encre (4) a un volume supérieur à 500mm3. 5. Stylo selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce 25 que le réservoir d'encre (4) et le premier élément (10) en matériau souple sont entourés par un deuxième élément (11) en matériau souple. 6. Stylo selon la revendication 5, caractérisé en ce que, le réservoir d'encre (4) étant plus large que le premier élément (10) en matériau souple, le deuxième élément (11) en matériau souple comporte une partie en saillie (11 a) entourant le réservoir d'encre (4). 7. Stylo selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce 5 que le réservoir d'encre (4) est entouré par un deuxième élément (17) en matériau souple. 8. Stylo selon la revendication 7, caractérisé en ce que le réservoir d'encre (4) comporte un évidement (16) à sa base, dans lequel se loge le premier élément 10 (15) en matériau souple. 9. Stylo selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le premier élément (15) en matériau souple comporte une base élargie (15a), en contact avec l'élément sensible (7) de détection. 10. Stylo selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le deuxième élément (11, 17) en matériau souple est en mousse, avec une raideur de l'ordre de 0,1 MPa. 11. Stylo selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le premier élément (10) en matériau souple est directement en contact avec l'élément sensible (7) de détection par l'intermédiaire d'une partie rétrécie (10a) dudit premier élément (10), entourée par un troisième élément (12) en matériau souple, au moins partiellement en contact avec le capteur d'effort tridimensionnel (6). 12. Stylo selon la revendication 11, caractérisé en ce que le troisième élément (12) en matériau souple est en colle silicone, avec une raideur de l'ordre de 1 M Pa. 13. Stylo selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le réservoir d'encre (4) comporte une partie supérieure (4a) amovible.