L'invention a pour objet un stylo à bille dans lequel l'encre est amenée vers la bille sous l'effet d'une pression gazeuse, présentant un réservoir renfermant une colonne d'encre ainsi que des moyens de fermeture étanche.
On connaît déjà des stylos de ce genre présentant une cartouche hermétiquement fermée à l'extrémité opposée à la pointe d'écriture au moyen d'un bouchon en une matiére rigide ou élastique. On connaît par ailleurs des stylos à bille présentant des cartouches fermées dans lesquelles la pression gazeuse exercée dans le réservoir est obtenue par réaction de composés chimiques ou par l'introduction d'un gaz liquéfié. Dans d'autre cas, la cartouche à bille est maintenue fermée en permanence sous une pression appropriée.
Tous les types connus de fermeture hermétique et de composants générateurs de pression présentent des difficultés de fonctionnement et de fabrication, du fait que la quantité de gaz se trouvant dans l'espace de compression à l'arrière de la colonne d'encre est très faible, et qu'il est extrêmement important pour un stockage durable de telles cartouches que la fermeture hermétique soit assurée avec le maximum de garantie. Les matières qui sont rigoureusement étanches aux gaz ne sont toutefois pas d'une élasticité suffisante pour permettre un ajustement avec une étanchéité durable, notamment dans le cas de fabrication en série. Par contre, les matières élastiques, qui permettent d'obtenir une bonne étanchéité dans l'ajustement du tube, présentent l'inconvénient de ne pas être étanches aux gaz.
En outre, la pression qui règne dans l'espace de compression à l'arrière de la colonne d'encre est d'une grande importance pour le fonctionnement de telles cartouches, et le contrôle de cette pression n'est pratiquement plus possible après la fabrication.
Les moyens générateurs de pression connus jusqu'à présent ne correspondent pas suffisamment aux exigences requises, car tous ces moyens nécessitent des opérations supplémentaires ou du moins l'utilisation de dispositifs spéciaux compliqués, cependant que la pression nécessaire ne peut être garantie avec le maximum de certitude.
L'invention a pour but d'obtenir un stylo à bille ayant un réservoir d'une étanchéité absolue à l'air, et dans le réservoir duquel on établit une pression gazeuse appropriée, rigoureusement contrôlée, sans qu'il soit nécessaire de recourir à des procédés ou à des dispositifs spéciaux et compliqués.
Ce but est atteint, conformément à l'invention, grâce au fait que le stylo à bille est caractérisé en ce que son réservoir et les moyens de fermeture étanche sont constitués par deux pièces tubulaires (2, 3) dont l'une est engagée à force dans l'autre, ces pièces étant conformées de façon que leur engagement définisse un espace fermé contenant un gaz comprimé.
Suivant une forme d'exécution avantageuse, les moyens de fermeture étanche forment un organe de fermeture tubulaire, constituant la première pièce tubulaire, fermé à une extrémité et ouvert à l'autre, et qui est en contact avec l'encre, de manière à former un joint hydraulique avec la surface d'un corps tubulaire constituant la seconde pièce tubulaire.
En enfonçant de cette manière l'organe de fermeture dans le corps contenant la colonne d'encre, on crée à l'intérieur du réservoir une pression dont la valeur est dans le rapport de la longueur de la colonne d'encre et de la longueur de l'organe de fermeture tubulaire et de l'espace vide dans ledit réservoir. De cette façon,
I'étanchéité au gaz se trouve rigoureusement assurée dans l'espace de compression, du fait que l'extrémité arrière de l'organe de fermeture est fermée et que la partie ouverte de cet organe de fermeture est obturée par la colonne d'encre. L'étanchéité est assurée par l'encre elle-même, à viscosité élevée, qui pénètre dans le faible espace compris entre le corps tubulaire et l'organe de fermeture.
En choisissant la quantité d'encre, c'est-à-dire la longueur de la colonne d'encre et la longueur de l'organe de fermeture tubulaire, ainsi que la longueur de l'espace de compression, on peut créer avec certitude la pression désirée dans la partie arrière de ladite colonne d'encre sans mettre en oeuvre des procédés spéciaux, ni utiliser des moyens compliqués.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une cartouche d'un stylo à bille selon l'invention.
La fig. 2 est une vue semblable à la précédente illustrant une variante de l'invention.
La fig. 3 est une coupe longitudinale d'une cartouche d'un stylo à bille selon l'invention, utilisé dans un appareil enregistreur.
La fig. 4 est une vue, en coupe partielle, d'une autre variante de la cartouche du stylo à bille selon l'invention.
Les fig. 5 à 7 illustrent, en coupes partielles, d'autres variantes de l'invention.
La cartouche représentée à la fig. I comprend un corps tubulaire 2 contenant une colonne d'encre 1 et présentant une partie 7 de plus faible section, à l'extrémité de laquelle se trouve la pointe d'écriture 10.
La cartouche comprend également un organe de fermeture constitué par un tube 3 qui est fermé à l'une de ses extrémités formant la partie arrière 4 de ce tube et ouvert à l'autre extrémité formant la partie avant 6 de ce tube, et qui présente un diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur du corps tubulaire 2. Ce tube 3 est introduit par sa partie ouverte avant 6 dans le corps 2, à partir de l'arrière de ce dernier. On a représenté en traits mixtes le tube 3 disposé à l'arrière du corps tubulaire 2 avant son enfoncement dans celui-ci. Le tube 3 pénètre ainsi par sa partie ouverte avant 6 dans la colonne d'encre I jusqu'à ce que cette partie avant 6 se trouve à proximité immédiate de la partie 7 de plus faible section de la cartouche.
Lors de l'enfoncement du tube 3, L'encre 1 pénètre dans ce tube et, en même temps, dans le faible jeu 5 compris entre le tube 3 et la paroi du corps tubulaire 2, assurant ainsi une parfaite étanchéité. Une fois le tube 3 complètement enfoncé dans le corps 2, L'encre 1 occupe une hauteur W, variable suivant la quantité d'encre utilisée et laisse, à la partie arrière du tube 3, un espace de compression 9 de hauteur Z, à l'intérieur duquel règne une pression qui est fonction de la longueur A du tube 3, de la hauteur W de la colonne d'encre et de la hauteur Z dudit espace de compression. Un flotteur 8 est placé sur la colonne d'encre 1 de manière à maintenir stable le niveau de l'encre.
On voit que la pression régnant dans l'espace 9 peut être modifiée à volonté en jouant sur la longueur du tube de fermeture 3 et sur la hauteur de la colonne d'encre, c'est-à-dire sur la quantité d'encre utilisée. En outre, L'espace de compression 9 est parfaitement étanche au gaz du fait que l'extrémité arrière 4 du tube 3 est fermée et que la partie ouverte 6 de ce tube 3 est obturée par l'encre 1.
Sur les figures suivantes, qui illustrent des variantes d'exécution de la cartouche représentée à la fig. 1, on a repris les mêmes références numériques de cette figure pour désigner les pièces correspondantes. Dans la cartouche représentée à la fig. 2, le corps tubulaire 2 est en matière plastique et est obturé hermétiquement par un tube métallique de fermeture 3.
La fig. 3 représente, en coupe longitudinale, une troisième variante d'exécution d'une cartouche pour stylo à bille utilisé dans un appareil enregistreur. Le réservoir 2 métallique ou en matière plastique, renfermant la colonne d'encre 1, est fermé hermétiquement au moyen d'un tube métallique 3, une pression gazeuse appropriée se trouvant en même temps maintenue dans l'espace 9 à l'arrière de la colonne d'encre 1.
Sur cette colonne d'encre I est disposé un flotteur 8 pour stabiliser le niveau de l'encre. La cartouche est munie par ailleurs d'un petit tube 11 disposé perpendiculairement à l'axe longitudinal du réservoir 2, à la partie inférieure de celui-ci, ledit tube 11 présentant la pointe d'écriture 10.
La fig. 4 représente, en coupe longitudinale, la partie arrière d'une cartouche hermétiquement fermée, conformément à une autre forme d'exécution, suivant laquelle le tube de fermeture 3 ne pénètre, par sa partie ouverte avant 6, que de quelques millimètres dans la colonne d'encre 1. Lors de l'introduction du tube de fermeture 3 dans la colonne 1, une fermeture hermétique se trouve assurée, du fait que l'encre 1 pénètre, dans le sens des flèches, dans le faible intervalle 5 existant entre le tube 3 et la paroi du corps 2.
Suivant une autre variante d'exécution représentée à la fig. 5,
L'organe de fermeture tubulaire 3 est réalisé en deux parties 3a et 3b. La partie 3a est constituée par un tube ouvert à ses deux extrémités, en métal ou en une matière plastique appropriée. Un élément tubulaire 3b, de moindre longueur, fermé à l'une de ses extrémités, et de diamètre extérieur correspondant au diamètre intérieur de la partie 3a, est engagé de force à l'arrière du tube 3a.
L'extrémité fermée dudit élément 3a constitue la partie arrière 4 de l'organe de fermeture tubulaire 3.
Une variante analogue est représentée à la fig. 7, I'élément tubulaire 3b étant alors d'un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur du tube 3a. L'élément 3b est engagé de force, par son extrémité ouverte, sur une zone 3c de moindre section prévue à l'extrémité arrière du tube 3a.
La fig. 6 représente une autre variante d'exécution de l'organe de fermeture tubulaire 3. Suivant cette variante, la partie arrière 4 dudit organe tubulaire est obturée par un bouchon 12 fixé par brasage sur cette partie.
L'extrémité arrière 4 de l'organe de fermeture tubulaire 3 peut encore être obturée, comme représenté à la fig. 6A, en appliquant une brasure 13 à l'une des extrémités de ce tube dont le bord aura préalablement été resserré.
Toutefois, on utilise de préférence, comme déjà décrit, un organe de fermeture 3 métallique, réalisé en une seule pièce. Cet organe de fermeture peut être fabriqué de façon connue, par décolletage, par extrusion ou par emboutissage, en utilisant dans chaque cas le métal le mieux approprié.
Dans la cartouche à stylo à bille décrite, on utilise de préférence une pâte d'encre à viscosité élevée, à fort pouvoir de cohésion et d'adhésion et à propriétés filmogènes. Une telle pâte d'encre, qui est décrite dans le brevet suisse N" 547713, est constituée par un mélange renfermant au moins un solvant à volatilisation lente et un solvant à volatilisation rapide, ainsi qu'un colorant et un épaississant.
The subject of the invention is a ballpoint pen in which the ink is brought to the ball under the effect of a gas pressure, having a reservoir containing an ink column as well as sealing means.
Pens of this type are already known having a cartridge hermetically sealed at the end opposite the writing tip by means of a stopper made of a rigid or elastic material. Ball-point pens are also known having closed cartridges in which the gas pressure exerted in the reservoir is obtained by reaction of chemical compounds or by the introduction of a liquefied gas. In other cases, the ball cartridge is kept permanently closed under an appropriate pressure.
All known types of hermetic seal and pressure generating components present difficulties in operation and manufacture, because the amount of gas in the compression space behind the ink column is very small. , and that it is extremely important for a durable storage of such cartridges that the hermetic closure be ensured with the maximum guarantee. The materials which are strictly gas-tight are not, however, of sufficient elasticity to allow an adjustment with a lasting seal, in particular in the case of mass production. On the other hand, elastic materials, which make it possible to obtain a good seal in the adjustment of the tube, have the drawback of not being gas-tight.
Furthermore, the pressure in the compression space behind the ink column is of great importance for the operation of such cartridges, and control of this pressure is hardly possible after the manufacturing.
The pressure generating means known hitherto do not sufficiently meet the required requirements, since all these means require additional operations or at least the use of complicated special devices, while the necessary pressure cannot be guaranteed with the maximum of certainty.
The object of the invention is to obtain a ballpoint pen having a reservoir with absolute airtightness, and in the reservoir of which an appropriate, strictly controlled gas pressure is established, without the need for recourse to special and complicated processes or devices.
This object is achieved, in accordance with the invention, thanks to the fact that the ballpoint pen is characterized in that its reservoir and the leaktight closure means are constituted by two tubular parts (2, 3), one of which is engaged in force in the other, these parts being shaped so that their engagement defines a closed space containing a compressed gas.
According to an advantageous embodiment, the sealed closure means form a tubular closure member, constituting the first tubular part, closed at one end and open at the other, and which is in contact with the ink, so as to forming a hydraulic seal with the surface of a tubular body constituting the second tubular part.
By pushing the closure member in this way into the body containing the ink column, a pressure is created inside the reservoir, the value of which is in the ratio of the length of the ink column and the length of the tubular closure member and of the empty space in said reservoir. In this way,
Gas-tightness is strictly ensured in the compression space, owing to the fact that the rear end of the closure member is closed and that the open part of this closure member is closed off by the column of ink. The seal is provided by the ink itself, of high viscosity, which penetrates the small space between the tubular body and the closure member.
By choosing the amount of ink, i.e. the length of the ink column and the length of the tubular closure member, as well as the length of the compression space, one can create with certainty the desired pressure in the rear part of said ink column without implementing special methods or using complicated means.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, several embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is a longitudinal section of a cartridge of a ballpoint pen according to the invention.
Fig. 2 is a view similar to the previous one illustrating a variant of the invention.
Fig. 3 is a longitudinal section through a cartridge of a ballpoint pen according to the invention, used in a recording device.
Fig. 4 is a view, in partial section, of another variant of the cartridge of the ballpoint pen according to the invention.
Figs. 5 to 7 illustrate, in partial sections, other variants of the invention.
The cartridge shown in fig. I comprises a tubular body 2 containing an ink column 1 and having a portion 7 of smaller section, at the end of which is the writing tip 10.
The cartridge also comprises a closure member constituted by a tube 3 which is closed at one of its ends forming the rear part 4 of this tube and open at the other end forming the front part 6 of this tube, and which has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the tubular body 2. This tube 3 is introduced via its front open part 6 into the body 2, from the rear of the latter. The tube 3 arranged at the rear of the tubular body 2 before it is inserted therein is shown in phantom lines. The tube 3 thus penetrates through its open front part 6 into the ink column I until this front part 6 is in the immediate vicinity of the part 7 of smaller section of the cartridge.
When the tube 3 is pushed in, the ink 1 enters this tube and, at the same time, in the small clearance 5 between the tube 3 and the wall of the tubular body 2, thus ensuring a perfect seal. Once the tube 3 is completely inserted into the body 2, the ink 1 occupies a height W, variable according to the quantity of ink used and leaves, at the rear part of the tube 3, a compression space 9 of height Z, at inside which there is a pressure which is a function of the length A of the tube 3, the height W of the ink column and the height Z of said compression space. A float 8 is placed on the ink column 1 so as to keep the ink level stable.
It can be seen that the pressure prevailing in the space 9 can be modified at will by varying the length of the closure tube 3 and the height of the ink column, that is to say on the quantity of ink. used. In addition, the compression space 9 is perfectly gas-tight because the rear end 4 of the tube 3 is closed and the open part 6 of this tube 3 is closed by the ink 1.
In the following figures, which illustrate variant embodiments of the cartridge shown in FIG. 1, the same numerical references in this figure have been used to designate the corresponding parts. In the cartridge shown in fig. 2, the tubular body 2 is made of plastic and is hermetically sealed by a metal closure tube 3.
Fig. 3 shows, in longitudinal section, a third variant embodiment of a cartridge for a ballpoint pen used in a recording device. The metallic or plastic reservoir 2, enclosing the ink column 1, is hermetically sealed by means of a metallic tube 3, an appropriate gas pressure being at the same time maintained in the space 9 at the rear of the ink column 1.
On this ink column I is placed a float 8 to stabilize the level of ink. The cartridge is also provided with a small tube 11 arranged perpendicular to the longitudinal axis of the reservoir 2, at the lower part of the latter, said tube 11 having the writing tip 10.
Fig. 4 shows, in longitudinal section, the rear part of a hermetically sealed cartridge, in accordance with another embodiment, according to which the closure tube 3 only penetrates, through its front open part 6, a few millimeters into the column ink 1. When the closure tube 3 is introduced into the column 1, a hermetic closure is ensured, because the ink 1 enters, in the direction of the arrows, in the small gap 5 existing between the tube 3 and body wall 2.
According to another variant embodiment shown in FIG. 5,
The tubular closure member 3 is made in two parts 3a and 3b. Part 3a consists of a tube open at both ends, made of metal or a suitable plastic material. A tubular element 3b, of shorter length, closed at one of its ends, and of external diameter corresponding to the internal diameter of part 3a, is forcibly engaged at the rear of tube 3a.
The closed end of said element 3a constitutes the rear part 4 of the tubular closure member 3.
A similar variant is shown in FIG. 7, the tubular element 3b then having an internal diameter substantially equal to the external diameter of the tube 3a. The element 3b is forcibly engaged, by its open end, on a zone 3c of smaller section provided at the rear end of the tube 3a.
Fig. 6 shows another variant embodiment of the tubular closure member 3. According to this variant, the rear part 4 of said tubular member is closed by a plug 12 fixed by brazing on this part.
The rear end 4 of the tubular closure member 3 can still be closed, as shown in FIG. 6A, by applying a solder 13 to one of the ends of this tube, the edge of which will have been tightened beforehand.
However, as already described, a metal closure member 3 is preferably used, made in one piece. This closure member can be manufactured in a known manner, by turning, by extrusion or by stamping, in each case using the most suitable metal.
In the ballpoint pen cartridge described, preferably an ink paste of high viscosity, high cohesive and adhesion power and film-forming properties is used. Such an ink paste, which is described in Swiss Patent No. 547713, consists of a mixture containing at least one slowly volatilizing solvent and one rapidly volatilizing solvent, as well as a colorant and a thickener.