CH702219B1

CH702219B1 - Ball-point for roller-type pens comprises capillaries for drawing a water-based ink and a spring for pressing the ball against the edge of the point

Info

Publication number: CH702219B1
Application number: CH8272007A
Authority: CH
Inventors: Sergio Santini; Donato Marotta
Original assignee: Premec Sa
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2011-05-31

Abstract

Ball-point comprises a spiral spring (1), a ball (4) housed in the cavity of the point (2) and one or more capillaries (3). The ball is pressed against the edge (5) by the spring. The capillaries draw the ink from a tank or pad and produce a meniscus between the end part of the capillary or capillaries and the ball. The capillary is a small pointed stick positioned inside the spring and the part of the spring between the ball and the capillary acts as a further capillary.

Description

[0001] La presente invenzione riguarda una punta a sfera per penna ad inchiostro di consistenza sostanzialmente acquosa, come descritto nel preambolo della rivendicazione 1, e un refill comprendente detta punta. [0001] The present invention relates to a ballpoint pen for an ink pen of substantially aqueous consistency, as described in the preamble of claim 1, and a refill comprising said tip.

[0002] Il campo tecnico dell’invenzione è quindi quello delle penne a sfera, in particolare del tipo roller, ossia utilizzanti un inchiostro di tipo acquoso. [0002] The technical field of the invention is therefore that of ball-point pens, in particular of the roller type, ie using an aqueous-type ink.

[0003] Lo stato della tecnica descrive la punta a sfera come composta da una sfera che ruota nel suo alloggiamento, da un bordo di tenuta realizzato mediante una rollatura che la mantiene nel suo alloggiamento pur lasciando una sezione per garantire la circolazione dell’inchiostro, da un capillare e da canali di inchiostro. La rotazione della sfera unita al gioco assiale e radiale permettono all’inchiostro di scorrere e di venire depositato sulla carta. I sistemi di scrittura ad inchiostro di consistenza liquido-gelatinoso adottati nelle penne a meccanismo (retractable) sono muniti, solitamente, di una molla che interagisce con la sfera. Detta molla è montata all’interno del corpo punta, in contatto con la sfera, al fine di applicare una forza che spinga la sfera contro la rollatura e che generi un anello di tenuta quando non si scrive, ma che permetta sempre alla sfera di girare e di muoversi limitatamente all’interno del suo alloggiamento e di permettere così un flusso di inchiostro quando l’utilizzatore applica una forza sulla penna per poter scrivere. Questo effetto permette di prevenire il problema delle perdite di inchiostro, quando non si scrive e permette inoltre di evitare l’essicazione prematura dell’inchiostro. [0003] The state of the art describes the ball point as composed of a sphere which rotates in its housing, of a sealing edge formed by a rolling which keeps it in its housing while leaving a section to guarantee the circulation of the ink. from a capillary and ink channels. The rotation of the sphere combined with the axial and radial play allow the ink to flow and be deposited on the paper. The ink-writing systems of liquid-gelatinous consistency adopted in retractable pens are usually equipped with a spring that interacts with the sphere. This spring is mounted inside the tip body, in contact with the ball, in order to apply a force that pushes the ball against the rolling and generates a seal ring when not being written, but which always allows the ball to turn and to move limitedly within its housing and thus to allow an ink flow when the user applies a force on the pen to be able to write. This effect helps to prevent the problem of ink leaks when you are not writing and also allows you to avoid premature drying of the ink.

[0004] Questa tecnologia non è adottata dalle punte a sfera utilizzate nei sistemi roller, nei quali si utilizzano inchiostri acquosi la cui viscosità è praticamente simile a quella dell’acqua e che quindi hanno la medesima capacità dell’acqua di scorrere, «scivolare» attraverso gli orifizi. Questi sistemi possono essere suddivisi in due categorie: a tampone ed a inchiostro libero. Nei primi l’inchiostro viene trattenuto in un tampone di fibra mentre nel secondo l’inchiostro è contenuto in un serbatoio. [0004] This technology is not adopted by the ball tips used in roller systems, in which aqueous inks are used whose viscosity is practically similar to that of water and which therefore have the same ability to flow, "slip" through the orifices. These systems can be divided into two categories: pad and free ink. In the first the ink is held in a fiber pad while in the second the ink is contained in a tank.

[0005] Per generare e regolare il flusso di inchiostro dal tampone o dal serbatoio ci vuole un elemento che generi una forza capillare tale da succhiare l’inchiostro dal serbatoio (o tampone), lo faccia scorrere al suo interno e permetta finalmente di generare un menisco fra la sua parte terminale e la sfera, in modo da alimentare la sfera in inchiostro: l’inchiostro verrà poi depositato sulla carta grazie alla rotazione propria della sfera. Normalmente questo elemento è uno stecchino di fibra, un elemento plastico estruso dal diametro ridotto e dalla forma tale da creare un effetto capillare importante, oppure dalla combinazione dei due quando vi sono dei vincoli dimensionali e tecnologici che non permettono di creare uno stecchino di fibra di forma appropriata (v. punte ad ago). [0005] To generate and regulate the flow of ink from the pad or tank, an element is required which generates a capillary force such as to suck the ink from the reservoir (or pad), to make it flow inside it and finally to generate a meniscus between its terminal part and the sphere, so as to feed the sphere in ink: the ink will then be deposited on the paper thanks to the rotation of the sphere. Normally this element is a toothpick of fiber, an extruded plastic element with a reduced diameter and a shape that creates an important capillary effect, or by the combination of the two when there are dimensional and technological constraints that do not allow to create a toothpick of fiber. appropriate shape (see needle tips).

[0006] Vi sono dei punti critici nella scelta della capillarità di questo elemento: L’elemento deve succhiare l’inchiostro dal serbatoio in quantità desiderata per raggiungere la qualità di scrittura desiderata. L’elemento deve nel contempo garantire che non ci siano perdite dalla punta quando non si scrive e la penna è mantenuta verticalmente con la punta verso il basso. L’elemento deve garantire che il menisco creatosi fra sfera e la parte terminale dello stecchino non si rompa, quando la penna è mantenuta con la punta verso l’alto, normalmente quando non si scrive, poiché al momento di voler scrivere non ci sarebbe il flusso di inchiostro necessario, detto fenomeno è chiamato dagli esperti del ramo con il termine inglese «drain-back». Nel caso dei sistemi ad inchiostro libero, l’elemento deve generare in ogni caso abbastanza resistenza al flusso di inchiostro in modo da evitare che si crei una perdita di inchiostro, quando la penna viene sottoposta ad uno sbalzo repentino di pressione o temperatura.[0006] There are critical points in the choice of the capillarity of this element: The element must suck the ink from the tank in the desired quantity to reach the desired writing quality. The element must at the same time ensure that there are no leaks from the tip when not writing and the pen is held vertically with the tip pointing down. The element must guarantee that the meniscus created between the sphere and the terminal part of the toothpick does not break, when the pen is held with the tip pointing upwards, normally when one is not writing, since at the moment of wanting to write there would be no necessary ink flow, this phenomenon is called by the experts of the branch with the English term "drain-back". In the case of free ink systems, the element must in any case generate enough resistance to the flow of ink so as to avoid the creation of an ink leak, when the pen is subjected to a sudden change in pressure or temperature.

[0007] Proprio per cercare di garantire tutte queste esigenze e considerando i vincoli dimensionali dovuti alla forma della punta a sfera, in taluni prodotti si trova per esempio la combinazione dello stecchino di fibra in serie con quello di plastica estrusa, oppure due stecchini di fibra dalla capillarità diversa messi in serie o altre combinazioni di soluzioni che non stiamo ad indicare. [0007] Just to try to guarantee all these needs and considering the dimensional constraints due to the shape of the ball point, in some products there is for example the combination of the fiber toothpick in series with that of extruded plastic, or two fiber sticks from the capillarity different put in series or other combinations of solutions that we are not to indicate.

[0008] Oltre alla scelta dell’opportuna capillarità, il punto critico maggiore per garantire un corretto funzionamento del sistema è la distanza dalla sfera alla punta dello stecchino o alla parte terminale dell’elemento estruso, poiché questa distanza genera la creazione del menisco che garantisce il flusso di inchiostro. Se la distanza è eccessiva il menisco non si forma e la penna non scrive o scrive male. Se lo stecchino o l’elemento estruso toccano la sfera, la rotazione della sfera risulterà frenata, penalizzando la sensazione di scorrevolezza percepita dall’utilizzatore e disturbando la qualità della scrittura. [0008] In addition to the choice of the appropriate capillarity, the major critical point to guarantee a correct functioning of the system is the distance from the sphere to the tip of the toothpick or to the end of the extruded element, since this distance generates the creation of the meniscus which guarantees the flow of ink. If the distance is excessive, the meniscus does not form and the pen does not write or write badly. If the toothpick or the extruded element touch the sphere, the rotation of the sphere will be braked, penalizing the sensation of smoothness perceived by the user and disturbing the quality of writing.

[0009] Lo stecchino di fibra, dal diametro normalmente fra ca. 1,10 e 1,50 mm, viene rettificato su di una rettifica centreless in modo da ottenere una parte terminale appuntita che si posizionerà vicino alla sfera normalmente di diametro compreso fra ca. 0,2 e 0,5 mm. La mancanza di rigidità dello stecchino di fibra fa sì che l’affidabilità di forma sia quindi precaria e crea delle difficoltà notevoli per raggiungere la necessaria affidabilità nel processo di assemblaggio che posiziona lo stecchino in prossimità della sfera. In taluni casi si toccherà la sfera, in altri si sarà troppo lontani e quindi l’affidabilità di prestazione di una percentuale importante di prodotti rischia di non essere conforme alle specifiche. [0009] The fiber toothpick, with a diameter normally between approx. 1.10 and 1.50 mm, it is ground on a centreless grinding so as to obtain a pointed terminal part which will be positioned close to the sphere normally with a diameter of between approx. 0.2 and 0.5 mm. The lack of rigidity of the fiber toothpick means that the reliability of the shape is therefore precarious and creates considerable difficulties to achieve the necessary reliability in the assembly process that positions the toothpick near the sphere. In some cases the sphere will be touched, in others it will be too far away and therefore the reliability of performance of an important percentage of products is likely not to comply with the specifications.

[0010] Per lo stecchino estruso un elemento critico è la qualità del taglio di questo filo di poliestere che ha un diametro fra ca. 0.3 e 0.5 mm, poiché può impedire la creazione del menisco o può impedire il flusso necessario a causa delle bave. L’affidabilità della lunghezza poi genera gli stessi inconvenienti menzionati per lo stecchino di fibra. [0010] For the extruded toothpick a critical element is the quality of the cut of this polyester thread which has a diameter between approx. 0.3 and 0.5 mm, as it can prevent the creation of the meniscus or can prevent the necessary flow due to the burrs. The reliability of the length then generates the same drawbacks mentioned for the fiber toothpick.

[0011] Scopo della presente invenzione è quello di permettere l’utilizzo della molla per le punte a sfera nei sistemi roller eliminando sia le difficoltà di prestazione determinate dal posizionamento non corretto dello stecchino, sia le perdite che avvengono nella punta di sistemi ad inchiostro libero, sia l’essiccazione dell’inchiostro che ne preclude l’uso in penne a meccanismo (retractable). Questo viene raggiunto con la punta a sfera per penna descritto nella rivendicazione 1. [0011] The object of the present invention is to allow the use of the spring for ball points in roller systems by eliminating both the performance difficulties caused by the incorrect positioning of the toothpick and the losses occurring in the tip of free ink systems , both the drying of the ink that precludes its use in pens with a mechanism (retractable). This is achieved with the ball point pen described in claim 1.

[0012] Ulteriori sviluppi vantaggiosi della punta a sfera, oggetto dell’invenzione, sono forniti nelle rivendicazioni dipendenti. [0012] Further advantageous developments of the sphere tip, object of the invention, are given in the dependent claims.

[0013] L’oggetto dell’invenzione intende combinare la presenza della molla 1 di qualsiasi forma all’interno della punta 2 con la presenza di uno stecchino 3 ad effetto capillare, sia esso di fibra, estruso o di qualsiasi altra specifica cilindrico, sagomato o di qualsiasi altra forma, purché generatore di una forza capillare che aspiri un inchiostro di qualsiasi viscosità da un serbatoio di inchiostro, sia esso libero, a tampone o altro, lo metta in contatto direttamente o indirettamente con la molla, la quale poi è in contatto diretto con la sfera. Detta punta 2 presenta le seguenti caratteristiche funzionali: Genera il flusso di inchiostro verso la sfera 4, per effetto capillare ed in maniera totalmente affidabile, poiché indipendente dall’affidabilità della forma dello stecchino 3 Evita le perdite di inchiostro in condizione di staticità spingendo la sfera 4 contro la rollatura 5 Crea un menisco capillare dalla forza elevata nella configurazione sfera-molla-stecchino per evitare il riflusso di inchiostro verso il serbatoio, aspetto che impedisce una partenza di scrittura immediata.[0013] The object of the invention intends to combine the presence of the spring 1 of any shape inside the tip 2 with the presence of a toothpick 3 with a capillary effect, be it of fiber, extruded or any other cylindrical, shaped specification or any other form, provided that it generates a capillary force that draws an ink of any viscosity from an ink reservoir, whether it is free, as a pad or other, puts it in contact directly or indirectly with the spring, which is then direct contact with the sphere. Said tip 2 has the following functional characteristics: Generates the flow of ink towards the sphere 4, by capillary effect and in a totally reliable way, since it is independent from the reliability of the shape of the toothpick 3 Avoid static ink leaks by pushing ball 4 against rolling 5 Creates a capillary meniscus with a high force in the ball-spring-toothpick configuration to prevent the backflow of ink towards the tank, an aspect that prevents an immediate writing start.

[0014] Questo abbinamento apporta ulteriori vantaggi: la maggiore affidabilità di assemblaggio degli elementi componenti la punta permette di ridurre in maniera importante gli scarti di merce non conforme (v. precedente inaffidabilità del posizionamento dello stecchino in relazione alla sfera). [0014] This combination brings further advantages: the greater reliability of assembly of the component elements of the tip allows an important reduction in the waste of non-conforming goods (see previous unreliability of the positioning of the toothpick in relation to the sphere).

[0015] La presenza di eventuali ulteriori elementi capillari (fra il serbatoio dell’inchiostro e la nostra invenzione) menzionate da parecchie altre soluzioni tecniche aventi lo scopo di creare un polmone per assorbire il volume di inchiostro spostato da repentini cambiamenti di temperatura e pressione non corrispondono in alcun modo all’effetto ricercato dalla presente invenzione, poiché sono componenti aggiuntivi ed indipendenti dalla combinazione presentata da questa invenzione. [0015] The presence of any further capillary elements (between the ink tank and our invention) mentioned by several other technical solutions having the purpose of creating a lung to absorb the volume of ink displaced by sudden changes in temperature and pressure do not correspond in any way to the effect sought by the present invention, since they are additional components independent of the combination presented by this invention.

[0016] L’invenzione viene ora meglio chiarita con riferimento ai disegni allegati che illustrano schematicamente delle forme di realizzazione pratiche date solo a titolo esemplificativo ma non limitativo in quanto varianti tecniche o costruttive potranno sempre essere apportate senza uscire dall’ambito della presente invenzione. [0016] The invention is now better explained with reference to the accompanying drawings which schematically illustrate the practical embodiments given only by way of non-limiting example, since technical or constructional variants may always be applied without departing from the scope of the present invention.

[0017] In detti disegni: <tb>La fig. 1<sep>mostra una forma esecutiva della punta 2 nella quale lo stecchino 3 ha un diametro esterno minore del diametro interno della molla 1 a spirale per cui viene introdotto all’interno della molla 1 fino al punto in cui il diametro della molla 1 diminuisce o la molla 1 diventa rettilinea. Tutto attorno alla molla 1 ma in particolare nel punto di contatto fra molla 1 e stecchino 3 si crea una forza capillare affidabile che crea poi il menisco fra il sistema molla-stecchino e sfera. Nei contempo la molla 1 spinge la sfera 4 contro la rollatura evitando la creazione di perdite di inchiostro. <tb>La fig. 2<sep>è un’altra forma esecutiva in cui lo stecchino 3 ha un diametro superiore a quello interno della molla 1. In questo caso lo stecchino 3 è a punta, ma potrebbe avere una qualsiasi altra forma atta a creare l’effetto capillare fra la molla 1 e lo stecchino 3. L’effetto capillare è poi garantito dalla molla stessa. <tb>La fig. 3.1<sep>mostra invece una variante esecutiva che comprende una punta 2 miniaturizzata per la quale la molla 1 ha una dimensione tale da non permettere tecnologicamente che lo stecchino 3 abbia un diametro inferiore a quello interno delia molla 1. In questo caso c’è un supporto plastico o di qualsiasi altro materiale nella quale sono montati sia la punta 2 con la molla 1 sia lo stecchino 3. Lo stecchino 3 è appuntito in modo da creare un contatto con la molla 1 e generare l’effetto capillare necessario alla molla per trasportare l’inchiostro in maniera affidabile fino alla sfera 4. <tb>La fig. 3.2<sep>rappresenta un’ulteriore variante in cui lo stecchino 3 ha una forma più semplice, l’effetto capillare viene dapprima creato fra lo stecchino 3 ed il supporto con un foro di dimensioni o forma appropriata, per poi continuare lungo la molla 1 fino ad arrivare alla sfera 4.[0017] In said drawings: <tb> Fig. 1 shows an embodiment of the tip 2 in which the toothpick 3 has an outer diameter smaller than the inner diameter of the spiral spring 1 so that it is introduced inside the spring 1 up to the point where the diameter of the spring 1 decreases or spring 1 becomes straight. All around the spring 1 but in particular at the point of contact between the spring 1 and the little stick 3, a reliable capillary force is created which then creates the meniscus between the spring-stick system and the sphere. At the same time the spring 1 pushes the ball 4 against the rolling avoiding the creation of ink leaks. <tb> Fig. 2 is another embodiment in which the toothpick 3 has a diameter greater than the inner diameter of the spring 1. In this case the toothpick 3 is pointed, but could have any other shape suitable to create the capillary effect between the spring 1 and the toothpick 3. The capillary effect is then guaranteed by the spring itself. <tb> Fig. 3.1 shows instead a variant embodiment which includes a miniaturized tip 2 for which the spring 1 has a dimension such as not to allow technologically that the toothpick 3 has a smaller diameter than the internal one of the spring 1. In this case there is a plastic support or any other material in which both the tip 2 with the spring 1 and the toothpick 3 are mounted. The toothpick 3 is pointed so as to create a contact with the spring 1 and generate the capillary effect necessary for the spring transport ink reliably up to the sphere 4. <tb> Fig. 3.2 represents another variant in which the toothpick 3 has a simpler shape, the capillary effect is first created between the toothpick 3 and the support with a hole of appropriate size or shape, to then continue along the spring 1 up to the sphere 4.

Claims

1. Ball-point pen for ink-like plasters of substantially aqueous consistency provided with a cavity comprising, a spring (1) in particular substantially spiral, a sphere (4) housed in the cavity of the tip (2), one or more capillary means (3) generators of a capillary force, the sphere (4) is kept pressed by the spring (1) against an edge (5), characterized by the fact that the means or capillary means (3) are able to suck the ink from an element , in particular a tank or a pad, positioned in such a way as to generate a meniscus between the terminal part of the capillary means or of the capillary means (3) and the sphere (4).

2. Ballpoint pen tip according to claim 1, characterized in that the capillary means is a toothpick placed inside the spring (1).

3. Pen ball point according to claim 1, wherein a capillary means is a toothpick having an upper outer diameter than the inner spring, and a further capillary means interacting with the toothpick is the part of the spring interposed between the ball and toothpick.

4. Pen ball point according to one of claims 2 or 3, wherein the tooth stick is pointed.

5. Ball point pen according to one of the preceding claims, characterized in that the pen is provided with a fiber pad or an ink tank having an aqueous consistency.

6. Refill comprising a ball point according to one of claims 1 or 4, characterized in that it comprises a fiber pad or an ink tank having an aqueous consistency.