DE3903606A1

DE3903606A1 - Schreib- und zeichengeraet mit luftzufuehrung

Info

Publication number: DE3903606A1
Application number: DE3903606A
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr Herrnring; Rainer Kaufmann
Original assignee: Dataprint Datendrucksysteme R Kaufmann KG
Current assignee: Dataprint Datendrucksysteme R Kaufmann KG
Priority date: 1989-02-08
Filing date: 1989-02-08
Publication date: 1990-08-09
Also published as: DE8901386U1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schreib- und Zeichengerät, welches mit in einem Behälter aufgenommenem flüssigem Schreibmittel, der über ein kapillares Fördermittel mit einer Schreibspitze verbunden ist, betrieben wird, wobei der Behälter, der ein ihn wenigstens teilweise anfül lendes kapillares Speichermittel aufweist, über eine Luftzuführung mit der das Gerät umgebenden Atmosphäre (Umgebung) verbunden ist.

Bekannte Schreib- und Zeichengeräte dieser Art sind die allgemein bekannten, mit einer flüssigen Schreibtinte betriebenen Füllfederhalter, Schreib- und Zeichengeräte nach dem sogenannten roller-ball-Prinzip, sogenannte Tintenkulis oder dgl. Allen nach diesem bekannten Prinzip arbeitenden Schreib- und Zeichengeräten ist grundsätzlich gemeinsam, daß die Luftzuführung zum Schreibmittelbehäl ter dafür sorgt, daß das durch den Schreib- bzw. Zeichenvorgang während der Benutzung verbrauchte Schreib mittelvolumen durch ein gleich großes Luftvolumen ersetzt werden kann. Würde eine derartige Luftzuführung nicht vorhanden sein, würde sich nach kurzem Schreib- bzw. Zeichenbetrieb im Schreibmittelbehälter ein Unterdruck einstellen, der den weiteren Austritt des flüssigen Schreibmittels aus der Schreibspitze verhindern würde.

Die bisher bei Schreib- und Zeichengeräten dieser Art verwendeten flüssigen Schreibmittel zeigen an den Grenzen zur Umgebungsluft eine für den Benutzer derartiger Schreibgeräte höchst nachteilige Eigenschaft, sie trock nen nämlich nach längerem Nichtbenutzen und nicht ver schlossenem Schreibgerät ein, mit der Folge, daß einer seits die Funktion des Schreib- und Zeichengerätes selbst beeinträchtigt wird oder andererseits ganz zum Erliegen kommt, wenn nämlich das Schreibmittel vollständig ange trocknet ist.

Um diesem Nachteil zu begegnen, sind seit längerer Zeit Versuche bekannt geworden, den Schreibmitteln nicht flüchtige oder kaum noch flüchtige Beimengungen zuzuset zen, wobei diese Art der Erschwerung der Flüchtigkeit des Schreibmittels an der Grenze zur Luft erfolgreich bei Schreib- und Zeichengeräten eingesetzt wird, die für den Einsatz auf saugenden Unterlagen, beispielsweise Papier, bestimmt sind. Das bedeutet für den Benutzer des Schreib gerätes, daß er ohne Beeinträchtigung der Anschreibbe reitschaft das Schreibgerät auch ohne aufgesetzte Kappe längere Zeit liegenlassen kann.

Diese für den Benutzer eines Schreib- und Zeichengerätes an und für sich vorteilhafte Möglichkeit der Verbesserung der Handhabung führt jedoch dazu, daß der flüchtige An teil des im Inneren des Schreibgerätes befindlichen flüs sigen Schreibmittels langsam durch die Luftzuführung, die bei derartigen Schreibgeräten, vgl. oben, nötig ist, verschwindet, mit der nachteiligen Folge, daß die Schreibeigenschaften des Schreib- und Zeichengerätes sich insgesamt wieder nachteilig verändern. Die Verdunstung geschieht sowohl einerseits durch Ein- und Ausströmen von Luft, bedingt durch Luftdruck und Temperaturschwankungen, was mit Konvektion bezeichnet wird, als auch andererseits auf dem Wege der Diffusion.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schreib- und Zeichengerät zu schaffen, bei dem die Verdunstung des flüssigen Schreibmittels aus dem Schreibmittelbehälter heraus auf einen vernachlässigbaren Restteil vermindert werden kann, wobei die konstruktive Ausgestaltung nicht wesentlich von bisherigen konventionellen Methoden ab weicht und somit leicht und kostengünstig hergestellt werden kann.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Zuführung in Form wenigstens einer Kapillare ausge bildet ist, die geräteseitig in einen schreibmittelfreien Raum mündet, und dessen Kapillarpotential niedriger als das des kapillaren Speichermittels ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführungen des Schreib- und Zeichengerätes besteht im wesentlichen dar in, daß somit auf einfache Weise eine hochwirksame Dif fusionssperre ausgebildet werden konnte, mit der verhin dert wird, daß die Schreibmittel nicht auf dem Umweg der Diffusion des flüchtigen Anteils des Schreibmittels aus dem Schreibmittelbehälter heraus in ihrer Wirkung stark eingeschränkt werden. Es hat sich gezeigt, daß durch die erfindungsgemäß ausgebildete Schreib- und Zeichenspitze der Verlust an Schreibmittel durch Diffusion tatsächlich um ein Vielfaches reduziert werden konnte.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hat die Luftzuführung einen Querschnitt von < 0,5 mm² und/ oder eine Länge von < 20 mm. Diese vorgenannten Größen ordnungen stellen bevorzugte Ausgestaltungen des Quer schnittes und der Länge der Luftzuführung dar, es sei jedoch darauf hingewiesen, daß in Abhängigkeit von der Art des Schreibmittels und dessen Flüchtigkeit diese An gaben auch noch variieren können.

Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Luftzuführung vom Bereich der Schreib spitze an wenigstens teilweise um die kapillare Förder leitung herum bis zum Eintritt in den schreibmittelfreien Raum ausgebildet. Bei einer anderen sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Luftzuführung vom Bereich der Schreibspitze an wenigstens teilweise mäan derförmig um die kapillare Förderleitung herum bis zum Eintritt in den schreibmittelfreien Raum ausgebildet, wobei mit beiden Ausgestaltungen vorteilhafterweise er reicht wird, daß ohne zusätzlichen Werkstoff und/oder Platzbedarf beim Schreib- und Zeichengerät sehr lange Kapillaren gebildet werden können.

Es sei aber darauf hingewiesen, daß es grundsätzlich und aufgrund gesonderter Konstruktionen des Schreib- und Zeichengerätes vorteilhafterweise möglich ist, die Luft zuführung beliebig und/oder an einer beliebigen anderen geeigneten Stelle des Schreib- und Zeichengerätes auszu bilden.

Vorzugsweise wird die Eintrittsöffnung der Luftzuführung in unmittelbarer Nähe der Schreibspitze angeordnet sein, wobei zur Vermeidung von Verschmutzung und zur Vereinfa chung der Fertigung die Eintrittsöffnung vorzugsweise im wesentlichen orthogonal oder parallel zu einer das Schreibgerät durchquerenden gedachten Längsachse ausge bildet ist.

Schließlich kann die Eintrittsöffnung vorteilhafterweise für die Luftzuführung verschließbar ausgebildet sein, um auch bei längerem Nichtgebrauch des erfindungsgemäßen Schreib- und Zeichengerätes den kleinsten Verlust an flüssigem Schreibmittel durch Diffusion zu vermeiden.

Der Verschluß der Eintrittsöffnung der Zuführung kann schließlich gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausge staltung der Erfindung gleichzeitig mit einer die Schreibspitze umhüllenden Kappe verschließbar sein, wobei Kappen dieser Art in der Regel zu jedem Schreib- und Zeichengerät, das mit flüssigem Schreibmittel arbeitet, gehören. Auf diese Weise erspart man sich für den Ver schluß der Eintrittsöffnung für die Luftzuführung einen gesondert ausgebildeten Verschluß.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfol genden schematischen Zeichnungen anhand eines Ausfüh rungsbeispieles beschrieben. Diese zeigen:

Fig. 1 Im Schnitt den vorderen Abschnitt eines Schreib- und Zeichengerätes mit einem kapil laren Speichermittel im Schreibmittelbehälter und mit einer gestrichelt dargestellten, die Eintrittsöffnung und die Schreibspitze ver schließenden Kappe und

Fig. 2 ein Schreib- und Zeichengerät gemäß Fig. 1, das jedoch nur einen teilweise mit einem ka pillaren Speichermittel gefüllten Schreibmit telbehälter aufweist.

Das Schreib- und Zeichengerät 10 ist, was seinen allge meinen Aufbau angeht, konventionell gestaltet und umfaßt ein Gehäuse 20, in dem an geeigneter Stelle ein Schreib mittelbehälter 12 angeordnet ist, der auf konventionelle Weise mit Schreibmittel 11 entweder mittels allgemein bekannter Schreibmittelpatronen oder mittels eines kon ventionellen Schreibmittelhebesystems gefüllt wird. Am einen Ende des Gehäuses 20 des Schreib- und Zeichenge rätes 10, das im wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer das Schreib- und Zeichengerät 10 im wesentlichen durchlaufenden Längsachse 23 ausgebildet ist, ist eine Schreibspitze 14 angeordnet, die aus einer gewöhnlichen Feder, wie sie beispielsweise bei Füllfederhaltern ver wendet wird, oder durch eine sogenannte roller-ball- Spitze ausgebildet ist, wobei grundsätzlich aber belie bige andere geeignete Schreibspitzen 14 verwendet werden können, so daß die hier im Zusammenhang beschriebene Schreibspitze 14 lediglich stellvertretend für alle mög lichen anderen Schreibspitzenausbildungen anzusehen ist.

Die Schreibspitze 14 ist durch eine kapillare Förderlei tung 13 mit dem Schreibmittelbehälter 12 und somit mit dem darin aufgenommenen Schreibmittel 11 verbunden. Der Schreibmittelbehälter kann entweder vollständig mit einem kapillaren Speichermittel 25, vergl. Fig. 1, oder teil weise mit einem kapillaren Speichermittel 25, vergl. Fig. 2, gefüllt sein. In unmittelbarer Nähe der Schreibspitze 14 weist das Gehäuse 20 eine Eintrittsöffnung 18 auf, wobei der der Eintrittsöffnung 18 nachfolgende Kanal eine Luftzuführung 15 zu einem schreibmittelfreien Raum 17 darstellt. Die Zuführung 15 steht über die Austrittsöff nung 19 mit dem schreibmittelfreien Raum 17 in Verbin dung.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform des Schreib- und Zeichengerätes 10 ist die Luftzuführung 15 vom Be reich der Schreibspitze 14 an spiralförmig um die kapil lare Förderleitung herum bis zum Eintritt in den schreib mittelfreien Raum 17 ausgebildet, wobei auf diese Weise bei grundsätzlicher Beibehaltung des gewöhnlichen Aufbaus derartiger Schreib- und Zeichengeräte 10 ohne zusätz lichen Werkstoff und Platzbedarf sehr lange Kapillaren, d. h. eine sehr lange Luftzuführung 15, gebildet werden kann.

Der schreibmittelfreie Raum 17 steht über die Durchgangs öffnung 21, die hier rotationssymmetrisch um die kapil lare Förderleitung 13 herum ausgebildet sein kann, in Verbindung.

Während des Betriebes des Schreib- und Zeichengerätes 10 befindet sich Schreibmittel 11 im Schreibmittelbehälter 12. Wird während des Schreib- bzw. Zeichenbetriebes Schreibmittel 11 durch die kapillare Förderleitung 13 zur Schreibspitze 14 gefördert, entsteht im Schreibmittelbe hälter 12 ein Unterdruck, so daß Luft der das Schreib- und Zeichengerät 10 umgebenden Atmosphäre 16 in die Ein trittsöffnung 18 über die spiralförmig ausgebildete Luft zuführung 15 und über die am Ende dieser ausgebildeten Austrittsöffnung 19 in den schreibmittelfreien Raum 17 gelangen kann. Vom schreibmittelfreien Raum 17 gelangt die Luft dann über die Durchgangsöffnung 21 in den Schreibmittelbehälter 12 und kann den durch den Schreib betrieb entstandenen Unterdruck im Schreibmittelbehälter 12 wieder ausgleichen.

Da das Kapillarpotential des schreibmittelfreien Raumes 17 niedriger als das des kapillaren Speichermittels 25 ist, tritt Schreibmittel 11 dort nicht ein. Dieses Ver halten kann vorteilhafterweise dadurch unterstützt wer den, daß das Kapillarpotential des schreibmittelfreien Raumes 17 niedriger als das der kapillaren Förderleitung 13 kapillares Fördermittel ist.

Der Querschnitt der Luftzuführung 15 ist in der Regel < 0,5 mm², wobei die Länge der Luftzuführung in der Regel < 20 mm ist.

Im folgenden werden noch die das erfindungsgemäß Er reichte stützenden Überlegungen dargelegt. Beispiel:

Ein Schreibgerät mit 1 g wässeriger, kapillar gespei chertem Schreibmittel (Tinte) und 1 cm³ Luft im Innenraum sei 10 Temperaturschwankungen von 4°C pro 24 Std. ausge setzt und befinde sich in einer Umgebung von 30°C und 50% Luftfeuchte. Daraus ergibt sich folgende Rechnung:

1. Volumenänderung von 1 cm³ bei 40°C Temperaturänderung V = 1 cm³×4×273^-1 = 15×10^-9 m³.
2. 1 m³ Luft kann bei 30°C ca. 30 g Wasserdampf aufneh men. Beträgt die Differenz der Luftfeuchte zwischen Au ßenluft und Innenraum des Gerätes 50%, wird durch eine Volumenänderung folgende Menge Wasserdampf ausgetauscht.
G _w = 15×10^-9 m³×15 g/m³ = 0,225×10^-3 mg Wasserdampf bzw. Wasser.

Pro 24 Stunden bei 10 Temperaturschwankungen ergeben sich 2,25×10^-3 mg, d.h. nach 1000 Tagen 2,25 mg Wasserver lust von ursprünglich vorhandenem 1 g.

Obwohl bei dieser Berechnung Umgebungsbedingungen zum Ansatz kamen, die für Schreibgeräte sehr ungünstig sind und normalerweise nicht vorkommen, entspricht der durch Konvektion bedingte Verlust nach 1000 Tagen nur 2% der Menge des Schreibmittels.

Tatsächlich ist der Verlust am Wasseranteil des Schreib mittels wesentlich höher, was der Diffusion zuzuschreiben ist. Die Diffusionsgeschwindigkeit von zwei verschiedenen Gasen, die sich in zwei verschiedenen Räumen befinden und durch einen Kanal miteinander verbunden sind, nimmt mit zunehmender Länge und abnehmendem Querschnitt des Kanals proportional ab. Ein sehr langer und dünner Kanal wirkt dabei regelrecht als Diffusionssperre. Versuche haben nun ergeben, daß schon Querschnitte von 0,5 mm² und einer Kanallänge von 20 mm den Verlust an Schreibmittel bei Schreib- und Zeichengeräten durch Diffusion außerordent lich verringern.

Beispiele

Zwei Behälter von je 2 cm³ Innenvolumen werden mit je 1 cm³ Flüssigkeit gefüllt, wobei die Verbindung zur Außen luft bei dem einen Behälter durch einen Kanal, der der erfindungsgemäßen Luftzuführung nicht entspricht, von 10 mm Länge und 2 mm Durchmesser und bei dem zweiten Behäl ter durch einen Kanal, (der der erfindungsgemäßen Luft zuführung entspricht) von 70 mm Länge und 0,6 mm Durch messer hergestellt wird.

Die Versuchsergebnisse waren folgende:

Bezugszeichenliste.

10 Schreib- und Zeichengerät
11 Schreibmittel
12 Schreibmittelbehälter
13 kapillare Förderleitung
14 Schreibspitze
15 Luftzuführung
16 Atmosphäre
17 schreibmittelfreier Raum
18 Eintrittsöffnung
19 Austrittsöffnung
20 Gehäuse
21 Durchgangsöffnung
22 Kappe
23 Längsachse
24 Luftzuführungskörper
25 kapillares Speichermittel

Claims

1. Schreib- und Zeichengerät, welches mit in einem Be hälter aufgenommenem flüssigem Schreibmittel, der über ein kapillares Fördermittel mit einer Schreibspitze ver bunden ist, betrieben wird, wobei der Behälter, der ein ihn wenigstens teilweise anffüllendes kapillares Spei chermittel aufweist, über eine Luftzuführung mit der das Gerät umgebenden Atmosphäre (Umgebung) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführung (15) in Form wenigstens einer Kapillare ausgebildet ist, die geräteseitig in einen schreibmittelfreien Raum (17) mün det, und dessen Kapillarpotential niedriger als das des kapillaren Speichermittels (25) ist.

2. Schreib- oder Zeichengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarpotential des schreib mittelfreien Raumes (17) niedriger als das des kapillaren Fördermittels ist.

3. Schreib- und Zeichengerät nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft zuführung (15) einen Querschnitt von < 0,5 m² und/oder eine Länge von < 20 mm hat.

4. Schreib- und Zeichengerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführung (15) vom Bereich der Schreibspitze (14) an wenigstens teilweise spiralförmig um die kapillare För derleitung (13) herum bis zum Eintritt in den Raum (17) ausgebildet ist.

5. Schreib- und Zeichengerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführung (15) vom Bereich der Schreibspitze (14) an wenigstens teilweise mäanderförmig um die kapillare För derleitung (13) herum bis zum Eintritt in den Raum (17) ausgebildet ist.

6. Schreib- und Zeichengerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (18) der Luftzuführung (15) in unmit telbarer Nähe der Schreibspitze (14) angeordnet ist.

7. Schreib- und Zeichengerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (18) im wesent lichen orthogonal oder parallel zu einer das Schreibgerät (10) durchquerenden gedachten Längsachse (23) ausgebildet ist.

8. Schreib- und Zeichengerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (18) für die Luftzuführung (15) ver schließbar ist.

9. Schreib- und Zeichengerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (18) mit einer die Schreibspitze (14) umhüllenden Kappe (22) ver schließbar ist.