EP1971495A2 - Instrument d'ecriture comprenant un dispositif de mise a l'air libre du reservoir - Google Patents

Instrument d'ecriture comprenant un dispositif de mise a l'air libre du reservoir

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EP1971495A2
EP1971495A2 EP07717908A EP07717908A EP1971495A2 EP 1971495 A2 EP1971495 A2 EP 1971495A2 EP 07717908 A EP07717908 A EP 07717908A EP 07717908 A EP07717908 A EP 07717908A EP 1971495 A2 EP1971495 A2 EP 1971495A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reservoir
grains
cavity
ink
writing instrument
Prior art date
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EP07717908A
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German (de)
English (en)
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EP1971495B1 (fr
Inventor
Vincent Bedhome
Didier Lange
Franck Rolion
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BIC SA
Original Assignee
BIC SA
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Filing date
Publication date
Application filed by BIC SA filed Critical BIC SA
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Application granted granted Critical
Publication of EP1971495B1 publication Critical patent/EP1971495B1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K7/00—Ball-point pens
    • B43K7/10—Arrangements for feeding ink to the ball points
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K7/00—Ball-point pens
    • B43K7/02—Ink reservoirs; Ink cartridges
    • B43K7/08—Preventing leakage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K8/00—Pens with writing-points other than nibs or balls
    • B43K8/02—Pens with writing-points other than nibs or balls with writing-points comprising fibres, felt, or similar porous or capillary material
    • B43K8/04—Arrangements for feeding ink to writing-points
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K8/00—Pens with writing-points other than nibs or balls
    • B43K8/02—Pens with writing-points other than nibs or balls with writing-points comprising fibres, felt, or similar porous or capillary material
    • B43K8/04—Arrangements for feeding ink to writing-points
    • B43K8/06—Wick feed from within reservoir to writing-points

Definitions

  • the present invention relates to a writing instrument which comprises an ink reservoir, a writing tip and a device for venting the reservoir.
  • the venting device of the reservoir has an ink stamp function. It makes it possible to absorb any effusion of a part of the ink contained in the reservoir, which would spread if not outside the instrument by the writing tip. Such an effusion of ink can be caused, for example, by a temperature variation caused by prolonged contact with the hand of a user. It can also be caused by an overpressure in the reservoir caused by a shock on the writing instrument.
  • the ink flows from the reservoir to the tip, and leaves the tip when it is moved against a writing medium, such as 'a sheet of paper.
  • the reservoir is then gradually emptied of ink, and it is necessary to let into the tank a volume of air equivalent to that of the ink consumed, to prevent stopping the flow of the ink.
  • Another function of the venting device of the tank is therefore to balance the pressure in the latter relative to the air pressure present on the outside of the writing instrument, so that the ink continues to flow by capillarity from the reservoir to the writing tip.
  • US Pat. No. 4,556,336 and US Pat. No. 6,474,894 disclose devices for venting the tank which comprise a set of baffles.
  • the baffle assembly forms a labyrinth that connects the ink tank to an open hole on the outside of the instrument. It is formed by a piece of plastic material, which is usually molded.
  • the absorption of an ink effusion is obtained by a precise adjustment of the capillarity of the ink in the baffles.
  • the ink can penetrate the baffles, but this penetration is limited by capillary forces exerted on the ink by the walls of the baffles.
  • a disadvantage of such devices results from the shape complex of the room that defines the baffles. The molding of this piece is difficult to achieve, and generates significant additional manufacturing cost for the writing instrument.
  • Document US-A-2003/0231921 discloses another embodiment of a device for venting the ink tank.
  • the device comprises a cavity which is filled with a porous element with open porosity.
  • the cavity is in communication on the one hand with the ink tank, and on the other hand with an opening which opens out of the instrument.
  • the operation of such a device is based on the capillarity of the ink in the porosity of the element.
  • An object of the present invention is to provide a device for venting the ink reservoir of a writing instrument, which can be realized simply and economically.
  • the invention proposes a writing instrument comprising an ink reservoir, a writing tip fluidly connected to this reservoir and through which the ink leaves during use of the instrument, as well as a device for venting the tank.
  • This venting device of the reservoir comprises a cavity which is in communication with the reservoir and with an orifice open on the outside of the instrument, and which is adapted to absorb an ink effusion.
  • the cavity is filled with separate grains which have angles and sharp edges of significant dimensions relative to an apparent dimension of said grains.
  • a portion of the ink contained in the reservoir of the writing instrument enters the cavity of the venting device of the reservoir, and is distributed between the grains, in interstices formed by neighboring grains. Since the grains that are contained in the cavity of the reservoir vent are separate grains, they can simply be poured into the cavity. Such a manufacturing step is fast and economical, and contributes to obtaining a low writing instrument cost.
  • the use of a device for venting the reservoir according to the invention makes it possible to design and produce writing instruments having complex or original shapes.
  • this zone can have a shape ergonomically shaped, so as to facilitate or make it more enjoyable use of the writing instrument.
  • These grain angles and edges modify the capillary power of the material vis-à-vis the ink in the cavity, so that the ink can penetrate the cavity between the grains under the effect of an overpressure at the same time. inside the tank, but does not flow freely through the cavity to the vent hole.
  • the ink effusion absorption function that is thus achieved is particularly effective, and prevents ink leakage from appearing at the vent port or at the tip of the nozzle. writing.
  • the grains are essentially non-porous, at least some of the grains may consist of a mineral material; the mineral material of some of the grains may comprise sand, calcium carbonate, corundum or crushed glass;
  • the grains may have an average size of between 40 ⁇ m and 550 ⁇ m, this average dimension being determined by laser granulometry on all the grains contained in the cavity of the device for venting the reservoir;
  • 95% of the grains contained in the cavity of the venting device of the reservoir may have at least one dimension less than 800 ⁇ m; 95% of the grains contained in the cavity may have at least one dimension greater than 0.5 ⁇ m;
  • 95% of the grains contained in the cavity may have at least one dimension greater than 150 ⁇ m; the individual grain size may vary in a ratio of less than 10 for 95% of the grains contained in the cavity;
  • the grains can have a particle size distribution according to their individual size which has a single maximum
  • the ink may be a liquid ink, and preferably an aqueous type ink.
  • the grains have not undergone a treatment that changes their capillarity vis-à-vis the ink, apart from simple washing operations, and are preferably of natural origin.
  • the grains are preferably immobile in the cavity. In this way, the ink is entirely retained between the grains by capillarity, and no relative movement of the grains relative to each other disturbs this retention.
  • the cavity of the venting device of the reservoir may have an at least partly transparent peripheral wall. It is then possible to see an advance of the ink in the cavity, and thus prevent any ink leakage through the vent port.
  • the cavity of the venting device of the reservoir is delimited by a separate chamber of the reservoir and provided with the orifice, which can be in reduced communication with the ink tank in different ways.
  • it can be directly in communication with the ink tank by at least one calibrated hole, or be in communication therewith via a connector arranged to conduct the ink from the tank to the tip of the tank.
  • the center of gravity of the writing instrument may be located at a distance from the writing tip which is less than half of the total length of the instrument.
  • the center of gravity of the writing instrument may be located at a distance from the writing tip which is less than half of the total length of the instrument.
  • the center of gravity of the writing instrument is located at a distance from the writing tip of between one-sixth and one-half the length of the writing instrument.
  • the weight of the grains especially when the grains are made of a mineral material, contributes to moving the center of gravity of the instrument towards the writing tip.
  • the invention can be applied to writing instruments of different types.
  • the writing tip may be a porous capillary tip, for example for a marker or a felt pen, a ball point, or an ink roller tip.
  • FIGS. 1a and 1b are respective sectional views of a writing instrument according to two embodiments of the invention.
  • FIG. 2 schematically illustrates sand grains used for the invention
  • FIG. 3 is a grain size distribution diagram of the grains contained in the device for venting the ink reservoir of a writing instrument according to the invention.
  • these dimensions can be adapted to obtain an instrument which has a higher ink capacity, or for making a writing instrument which has a pocket size.
  • the writing instrument represented in FIG. 1a is of the "rollerpen” type. It comprises an ink reservoir 1, a connector 2, and an inking roller 3 which constitutes the writing tip.
  • the ink tank 1 is limited by an outer peripheral wall 10, which is substantially cylindrical.
  • the reservoir 1 can be of the free ink type, that is to say that the ink 11 can flow freely in the reservoir.
  • the inking roller 3 is held, while remaining free in rotation, by a mount 4 which is fixed on an anterior end of the tank 1.
  • the connector 2 allows a flow of the ink 11 which is contained in the tank 1 towards the roller Inking 3. It may consist of a set of fibers aligned longitudinally and intended to be impregnated with the ink 11.
  • fibers are selected according to the capillarity of the ink 11, and are assembled with a density controlled in one. substantially cylindrical beam to form the connector 2.
  • one end of the connector 2 can protrude into the tank 1 to obtain a good impregnation of the connector 2 over its entire length.
  • a device 5 for venting the reservoir 1 is inserted between the mount 4 forming the conical nose of the instrument and the reservoir 1. It comprises a cavity 50 which is arranged around the connector 2, and which is limited by an outer peripheral wall 53.
  • the wall 53 of the cavity 50 may be substantially in the extension of the wall 10 of the tank 1.
  • the cavity 50 is limited by the frame 4 on the side of the writing tip, and by a partition 54 on the side of the tank 1.
  • the cavity 50 communicates with the free air through an orifice 51, and with the reservoir by one or more holes 55 through the partition 54.
  • the orifice 51 is located on one side of the cavity 50 opposite the hole 55.
  • the wall 53, the frame 4 and the partition 54 form a chamber 60, that is to say a substantially closed space apart from the orifice 51 and the hole 55, which is distinct from the tank 1 and which delimits the cavity 50 of the venting device.
  • the holes 55 are calibrated so as to ensure reduced communication between the reservoir 1 and the cavity 50.
  • the cavity 50 is filled with separate grains 52 of a solid material. Preferably, the grains 52 completely fill the volume of the cavity 50, so that they are immobilized against each other.
  • the cavity 50 can be filled leaving a small free volume of grains 52, that is to say not completely completely filled, while having a grain mobility sufficiently reduced so that the agitation of the instrument does not move grains soiled by the ink near the orifice 51 communicating with the open air. It is also conceivable to reduce the mobility of the grains 52 with an elastically deformable or fibrous element placed in the cavity 50.
  • the separated grains 52 allow a quick and inexpensive embodiment of the venting device 5. For this, they are simply poured into the cavity 50, before assembly of the frame 4 on the front end of the tank 1.
  • a shock applied to the writing instrument or a dilation of the air present in the reservoir 1 causes an effusion of the ink 11 contained in the reservoir 1.
  • the quantity of ink that corresponds to this effusion passes through the hole 55 and enters the cavity 50. It is distributed between the grains 52, in interstices formed by adjacent grains. It is then retained in the cavity 50 under the effect of the capillary power resulting in particular from the shape of the grains 52.
  • the inventors have discovered that angles and edges on the surface of the grains 52 make it possible to obtain an absorption capacity of an effusion which is particularly effective, so that the ink does not reach the orifice 51. No ink leakage is then observed, either through the orifice 51 or at the level of the inking roller 3.
  • the outer wall 53 of the cavity 50 may be transparent, or have a transparent window, to visualize the penetration of the ink 11 into the cavity 50.
  • an ink leakage through the orifice 51 can be prevented.
  • the orifice 51 makes it possible to compensate for a depression in the reservoir 1 that appears when the ink 11 leaves the writing tip, during normal use of the instrument for writing.
  • the ink 11 preferably has a low viscosity.
  • the ink 11 is liquid, as opposed to fatty inks whose viscosity is high. It may be an aqueous solvent ink, in particular, but the use an alcoholic solvent or other ink is perfectly conceivable.
  • FIG. 1b illustrates another possible embodiment of the invention, in which the cavity 50 is in communication with the tank 1 via the connector 2.
  • the partition 54 separating the cavity 50 from the tank 1 is sealed, and the cavity 50 is open on the connector 2, towards the center of the writing instrument.
  • This opening may extend over the entire length of the cavity 50, parallel to the longitudinal direction of the writing instrument, or only part of this length.
  • the cavity 50 is thus limited, towards the center of the writing instrument, by the lateral surface 56 of the connector 2.
  • This surface 56 is defined by the external circumference of the fiber bundle of the connector 2, or by a film which surrounds this beam. In the latter case, the film is permeable to ink 11.
  • the cavity 50 is thus delimited by a chamber 60 distinct from the tank 1 and in reduced communication with the latter because of the presence of the connector 2.
  • the grains 52 are mineral grains, a capillary behavior of these grains vis-à-vis the ink 11 is observed in the cavity 50, which is even more favorable to obtain effective absorption of an ink effusion.
  • the material of the grains may be of oxide or carbonate type.
  • Alumina, in particular of the corundum type, silica, crushed glass, or calcium carbonate are grain materials for which satisfactory operations of the venting device of the tank have been observed. In addition, these materials are chemically inert vis-à-vis the inks used. Remarkable absorption performance of an ink effusion has also been obtained with sand grains placed in the cavity 50.
  • sand is meant a powder essentially based on silica or calcium carbonate of natural origin.
  • FIG. 2 schematically reproduces a micrograph of such grains of sand 52. This micrograph was performed by scanning electron microscopy, with x100 magnification. The sharp edges are very visible, as are the angles between these edges. . These are angles and sharp edges of significant dimensions compared to the apparent dimension d grain. These sharp edges and macroscopic edges are supposed to substantially and beneficially modify the dynamics of the fluids of the ink between the grains, or even the physicochemical interactions between the ink and the grains.
  • the interstices between the grains 12 thus constitute capillary spaces of very variable volume and shape because of the irregular shape of each of the grains. This appears to improve the retention of any ink spills that may come from the reservoir 1, the narrow interstices slowing the effusions and the wider interstices acting as a buffer reservoir.
  • the interstices between the grains 52 which constitute the volume of the cavity 50 capable of retaining the ink, since the grains of sand 52 have a porosity that is almost zero vis-à-vis the ink.
  • the penetration of the ink in these pores must be low because of the reduced dimensions of these in relation to the interstices.
  • Non-porous grains are therefore preferred.
  • FIG. 3 is a typical pattern of distribution of sand grain size. This particle size analysis was performed using a laser, using a commercially available apparatus. The horizontal axis indicates, in microns, the apparent dimension d of each grain, and the vertical axis indicates the fraction of the total volume of analyzed sand whose grains have the dimension indicated by the horizontal axis.
  • the area of the surface between the curve and the horizontal axis is therefore 100%.
  • 95% of the grains of the sand sample corresponding to FIG. 3 have at least one dimension greater than 150 ⁇ m. At the same time, 95% of the grains have at least a dimension of less than 750 ⁇ m.
  • the curve has a maximum for grain size of approximately 320 ⁇ m. This dimension, denoted by d m , is also approximately equal to the average grain size, calculated over the whole of the sand sample analyzed. Such dimensions are adapted so that a large number of grains are simultaneously contained in the cavity 50, which statistically ensures an efficiency of absorption and ink retention by the grains 52 which is reproducible.
  • these grain dimensions are large enough to prevent certain grains 52 from coming out of the orifice 51. Likewise, these dimensions prevent certain grains 52 from passing into the tank 1 through the hole 55, or penetrate into the connector 2 through the side surface 56 thereof. Possible obstruction of the connector 2 is thus avoided.
  • Sand grains that differ in size from those shown in Fig. 3 have also given satisfactory characteristics of absorption of an ink effusion. Nevertheless, the inventors have found that better characteristics are obtained when the mean grain size d m is between 40 ⁇ m and 550 ⁇ m, and / or when 95% of the grains have a dimension of less than 800 ⁇ m, and / or when 95% of the grains have a dimension greater than 0.5 ⁇ m, preferably greater than 150 ⁇ m.
  • the grains 52 that are contained in the cavity 50 have limited dimensional variations.
  • the individual dimension of the grains d preferably varies in a ratio of less than 10, for 95% of the grains.
  • Such a granulometric characteristic makes it possible to prevent a large number of interstices between the larger grains being filled by smaller grains.
  • the ink capacity of the cavity 50, and therefore the absorption capacity of the device 5 for venting the reservoir, is then higher. It also helps to avoid a settlement or segregation of the grains 52 according to their size, which would occur in the cavity 50 after a long period of immobility of the writing instrument.
  • the device 5 then retains a constant efficiency as an ink buffer in the event of effusion, even during a resumption of use of the writing instrument.
  • a grain size distribution according to their respective dimensions which has only one maximum is another criterion to ensure that the interstices between the grains form a free volume sufficient to receive ink.
  • the natural sand constituting the grains 12 may be washed, for example to prevent particles of powder or dust on the surface of the grains from altering their capillary properties. But preference will be given to treatments modifying the surface of the grains, such as attacks or chemical deposits, given the satisfactory results obtained by the shape of the grains and the cost that could result from such treatments.
  • the tank 1 contains only grains of the same kind and preferably of mineral material. Nevertheless, it is not excluded that the reservoir contains a fraction of grains of different types, for example of polymeric or metallic material, or that it contains a fibrous element, especially for immobilizing the grains.
  • the writing instrument which has been described in detail above may be modified while retaining at least some of the advantages of the invention.
  • the invention is not limited to its application to a rollerpen type writing instrument, and can be applied to other types of pens or markers.

Landscapes

  • Pens And Brushes (AREA)
  • Refuse Collection And Transfer (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Description

INSTRUMENT D'ECRITURE COMPRENANT UN DISPOSITIF DE MISE A L'AIR LIBRE DU RESERVOIR
La présente invention concerne un instrument d'écriture qui comprend un réservoir d'encre, une pointe d'écriture et un dispositif de mise à l'air libre du réservoir.
Le dispositif de mise à l'air libre du réservoir possède une fonction de tampon d'encre. Il permet d'absorber un éventuel épanchement d'une partie de l'encre contenue dans le réservoir, qui se répandrait sinon à l'extérieur de l'instrument par la pointe d'écriture. Un tel épanchement d'encre peut être provoqué, par exemple, par une variation de température causée par, un contact prolongé avec la main d'un utilisateur. Il peut aussi être provoqué par une surpression dans le réservoir causée par un choc sur l'instrument d'écriture.
En outre, lors d'une utilisation de l'instrument d'écriture, l'encre s'écoule à partir du réservoir vers la pointe, et sort de la pointe lorsque celle-ci est déplacée contre un support d'écriture, tel qu'une feuille- de papier. Le réservoir est alors progressivement vidé de l'encre, et il est nécessaire de laisser entrer dans le réservoir un volume d'air équivalent à celui de l'encre consommée, pour éviter un arrêt de l'écoulement de l'encre. Une autre fonction du dispositif de mise à l'air libre du réservoir est donc d'équilibrer la pression dans ce dernier par rapport à la pression de l'air présente à l'extérieur de l'instrument d'écriture, de sorte que l'encre continue à s'écouler par capillarité depuis le réservoir jusqu'à la pointe d'écriture.
Plusieurs modes de réalisation d'un dispositif de mise à l'air libre du réservoir sont connus. On connaît, notamment des documents US 4,556,336 et US 6,474,894, des dispositifs de mise à l'air libre du réservoir qui comprennent un ensemble de chicanes. L'ensemble de chicanes forme un labyrinthe qui relie le réservoir d'encre à un orifice ouvert sur l'extérieur de l'instrument. Il est formé par une pièce en matière plastique, qui est généralement moulée. L'absorption d'un épanchement d'encre est obtenu par un ajustement précis de la capillarité de l'encre dans les chicanes. L'encre peut pénétrer dans les chicanes, mais cette pénétration est limitée par des forces capillaires exercées sur l'encre par les parois des chicanes. Un inconvénient de tels dispositifs résulte de la forme complexe de la pièce qui définit les chicanes. Le moulage de cette pièce est difficile à réaliser, et engendre un surcoût de fabrication notable pour l'instrument d'écriture.
Le document US-A-2003/0231921 divulgue un autre mode de réalisation d'un dispositif de mise à l'air libre du réservoir d'encre. Le dispositif comprend une cavité qui est remplie d'un élément poreux, à porosité ouverte. Comme l'ensemble de chicanes dans le cas précédent, la cavité est en communication d'une part avec le réservoir d'encre, et d'autre part avec un orifice qui débouche à l'extérieur de l'instrument. Le fonctionnement d'un tel dispositif est basé sur la capillarité de l'encre dans la porosité de l'élément.
Mais, un élément poreux qui présente une porosité ouverte déterminée est difficile à réaliser en grande série de façon reproductible. Sa fabrication contribue alors à une augmentation du prix de revient de l'instrument d'écriture.
Un but de la présente invention est de fournir un dispositif de mise à l'air libre du réservoir d'encre d'un instrument d'écriture, qui peut être réalisé de façon simple et économique.
Pour cela, l'invention propose un instrument d'écriture comprenant un réservoir d'encre, une pointe d'écriture connectée fluidiquement à ce réservoir et par laquelle l'encre sort lors d'une utilisation de l'instrument, ainsi qu'un dispositif de mise à l'air libre du réservoir. Ce dispositif de mise à l'air libre du réservoir comprend une cavité qui est en communication avec le réservoir et avec un orifice ouvert sur l'extérieur de l'instrument, et qui est adaptée pour absorber un épanchement d'encre. Selon l'invention, la cavité est remplie de grains séparés qui présentent des angles et des arêtes vives de dimensions significatives par rapport a une dimension apparente d desdits grains.
Lors de l'absorption d'un épanchement d'encre, une partie de l'encre contenue dans le réservoir de l'instrument d'écriture entre dans la cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir, et se répartit entre les grains, dans des interstices formés par des grains voisins. Etant donné que les grains qui sont contenus dans la cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir sont des grains séparés, ils peuvent être simplement versés dans la cavité. Une telle étape de fabrication est rapide et économique, et contribue à l'obtention d'un instrument d'écriture à faible coût.
En outre, l'utilisation d'un dispositif de mise à l'air libre du réservoir selon l'invention permet de concevoir et de réaliser des instruments d'écriture ayant des formes complexes ou originales. En particulier, lorsque le dispositif de mise à l'air libre du réservoir est situé au niveau d'une zone de préhension de l'instrument, cette zone peut avoir une forme une forme ergonomique, de façon à faciliter ou rendre plus agréable une utilisation de l'instrument d'écriture. arCes angles et arêtes des grains modifient le pouvoir capillaire du matériau vis-à-vis de l'encre dans la cavité, de sorte que l'encre peut pénétrer dans la cavité entre les grains sous l'effet d'une surpression à l'intérieur du réservoir, mais ne s'écoule pas librement à travers la cavité jusqu'à l'orifice de mise à l'air libre. La fonction d'absorption d'un épanchement d'encre qui est ainsi obtenue est particulièrement efficace, et évite que des fuites d'encre n'apparaissent à l'orifice de mise à l'air libre ou au niveau de la pointe d'écriture. Ces angles et arêtes vives résultent de la forme extérieure des grains. Il s'agit donc de reliefs présentant des dimensions de même ordre de grandeur que la dimension apparente d, ou la granulométrie, d'un grain considéré, c'est-à-dire de quelques dixièmes à plusieurs centièmes de sa dimension apparente d. Dans divers modes de réalisation de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes, qui constituent des perfectionnements de l'invention :
- les grains sont essentiellement non poreux ;- certains au moins des grains peuvent être constitués d'un matériau minéral ; - le matériau minéral de certains des grains peut comprendre du sable, du carbonate de calcium, du corindon ou du verre pilé ;
- les grains peuvent avoir une dimension moyenne comprise entre 40 μm et 550 μm, cette dimension moyenne étant déterminée par granulométrie laser sur l'ensemble des grains contenus dans la cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir ;
- 95% des grains contenus dans la cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir peuvent avoir au moins une dimension inférieure à 800 μm ; - 95% des grains contenus dans la cavité peuvent avoir au moins une dimension supérieure à 0,5 μm ;
- 95% des grains contenus dans la cavité peuvent avoir au moins une dimension supérieure à 150 μm ; - la dimension individuelle des grains peut varier dans un rapport inférieur à 10 pour 95% des grains contenus dans la cavité ;
- les grains peuvent avoir une répartition granulométrique en fonction de leur dimension individuelle qui présente un maximum unique ; et
- l'encre peut être une encre liquide, et de préférence une encre de type aqueuse.
- les grains n'ont pas subit de traitement modifiant leur capillarité vis-à-vis de l'encre, en dehors de simples opérations de lavage, et sont de préférence d'origine naturelle.
Pour que le dispositif de mise à l'air libre du réservoir puisse contenir un épanchement d'encre de façon encore plus efficace, les grains sont de préférence immobiles dans la cavité. De cette façon, l'encre est entièrement retenue entre les grains par capillarité, et aucun mouvement relatif des grains les uns par rapport aux autres ne perturbe cette rétention.
La cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir peut posséder une paroi périphérique au moins en partie transparente. Il est alors possible de voir une progression de l'encre dans la cavité, et ainsi de prévenir une éventuelle fuite d'encre par l'orifice de mise à l'air.
Par ailleurs, la cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir est délimité par une chambre distincte du réservoir et munie de l'orifice, qui peut être en communication réduite avec le réservoir d'encre de différentes façons. En particulier, elle peut être directement en communication avec le réservoir d'encre par au moins un trou calibré, ou être en communication avec celui-ci par l'intermédiaire d'un connecteur disposé pour conduire l'encre du réservoir à la pointe d'écriture. Les inventeurs ont constaté qu'un instrument d'écriture dont le centre de gravité est situé dans la zone de préhension et/ou de maintien de l'instrument dans la main d'un utilisateur pour l'écriture, est d'utilisation particulièrement aisée et agréable. En effet, un maintien et un déplacement sûrs et bien contrôlés de l'instrument sont alors obtenus, de sorte que l'écriture est facilitée. En particulier, le centre de gravité de l'instrument d'écriture peut être situé à une distance de la pointe d'écriture qui est inférieure à la moitié de la longueur totale de l'instrument. En particulier, le centre de gravité de l'instrument d'écriture peut être situé à une distance de la pointe d'écriture qui est inférieure à la moitié de la longueur totale de l'instrument.
De préférence, le centre de gravité de l'instrument d'écriture est situé à une distance de la pointe d'écriture comprise entre un sixième et la moitié de la longueur de l'instrument d'écriture. Lorsque qu'un dispositif de mise à l'air libre du réservoir selon l'invention est situé dans la partie antérieure de l'instrument d'écriture, le poids des grains, notamment lorsque les grains sont en un matériau minéral, contribue à déplacer le centre de gravité de l'instrument vers la pointe d'écriture. Enfin, l'invention peut être appliquée à des instruments d'écriture de différents types. Notamment, la pointe d'écriture peut être une pointe capillaire poreuse, par exemple pour un marqueur ou un stylo à feutre, une pointe à bille, ou une pointe à rouleau encreur.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après de deux exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- les figures 1a et 1b sont des vues en coupe respectives d'un instrument d'écriture selon deux variantes de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 illustre schématiquement des grains de sable utilisés pour l'invention ; et
- la figure 3 est un diagramme de distribution granulométrique des grains contenus dans le dispositif de mise à l'air libre du réservoir d'encre d'un instrument d'écriture selon l'invention.
Il est entendu que les dimensions des différentes parties des instruments d'écriture qui sont représentées sur les figures 1a et 1b ne correspondent ni à des dimensions, ni à des rapports de dimensions réels.
Notamment, ces dimensions peuvent être adaptées pour obtenir un instrument d'écriture qui possède une contenance supérieure d'encre, ou pour réaliser un instrument d'écriture qui présente un format de poche.
A titre d'exemple, l'instrument d'écriture représenté sur la figure 1a est de type «rollerpen». Il comporte un réservoir d'encre 1 , un connecteur 2, et un rouleau encreur 3 qui constitue la pointe d'écriture. Le réservoir d'encre 1 est limité par une paroi périphérique externe 10, qui est sensiblement cylindrique. Le réservoir 1 peut être du type à encre libre, c'est-à-dire que l'encre 11 peut circuler librement dans le réservoir. Le rouleau encreur 3 est maintenu, tout en restant libre en rotation, par une monture 4 qui est fixée sur une extrémité antérieure du réservoir 1. Le connecteur 2 permet un écoulement de l'encre 11 qui est contenue dans le réservoir 1 vers le rouleau encreur 3. Il peut être constitué d'un ensemble de fibres alignées longitudinalement et destinées à être imprégnées par l'encre 11. Ces fibres sont sélectionnées en fonction de la capillarité de l'encre 11 , et sont assemblées avec une densité contrôlée en un faisceau sensiblement cylindrique pour former le connecteur 2. Eventuellement, une extrémité du connecteur 2 peut saillir dans le réservoir 1 pour obtenir une bonne imprégnation du connecteur 2 sur toute sa longueur.
Un dispositif 5 de mise à l'air libre du réservoir 1 est inséré entre la monture 4 formant le nez conique de l'instrument et le réservoir 1. Il comprend une cavité 50 qui est disposée autour du connecteur 2, et qui est limitée par une paroi périphérique externe 53. La paroi 53 de la cavité 50 peut être sensiblement dans le prolongement de la paroi 10 du réservoir 1. En outre, selon la direction longitudinale de l'instrument d'écriture, la cavité 50 est limitée par la monture 4 du côté de la pointe d'écriture, et par une cloison de séparation 54 du côté du réservoir 1. Par ailleurs, la cavité 50 communique avec l'air libre par un orifice 51 , et avec le réservoir par un ou plusieurs trou 55 à travers la cloison 54. De préférence, l'orifice 51 est situé d'un côté de la cavité 50 opposé au trou 55.
La paroi 53, la monture 4 et la cloison 54 forment une chambre 60, c'est-à-dire un espace essentiellement fermé mis-à-part l'orifice 51 et le trou 55, qui est distinct du réservoir 1 et qui délimite la cavité 50 du dispositif de mise à l'air libre. Comme cela est visible à la figure 1a les trous 55 sont calibrés de manière assurer une communication réduite entre le réservoir 1 et la cavité 50. La cavité 50 est remplie de grains séparés 52 d'un matériau solide. De préférence, les grains 52 remplissent entièrement le volume de la cavité 50, de sorte qu'ils sont immobilisés les uns contre les autres. Toutefois la cavité 50 peut être remplie en laissant un faible volume libre de grains 52, c'est-à-dire non remplie de manière tout à fait entière, tout en ayant une mobilité des grains suffisamment réduite pour que l'agitation de l'instrument ne déplace pas des grains souillées par l'encre à proximité de l'orifice 51 communiquant avec l'air libre. Il est également envisageable de réduire la mobilité des grains 52 avec un élément élastiquement déformable ou fibreux placé dans la cavité 50. Les grains séparés 52 permettent une réalisation rapide et peu onéreuse du dispositif de mise à l'air libre 5. Pour cela, ils sont simplement versés dans la cavité 50, avant l'assemblage de la monture 4 sur l'extrémité antérieure du réservoir 1.
Un choc appliqué à l'instrument d'écriture ou une dilatation de l'air présent dans le réservoir 1 provoque un épanchement de l'encre 11 contenue dans le réservoir 1. La quantité d'encre qui correspond à cet épanchement passe par le trou 55 et pénètre dans la cavité 50. Elle se répartit entre les grains 52, dans des interstices formés par des grains voisins. Elle est alors retenue dans la cavité 50 sous l'effet du pouvoir capillaire résultant notamment de la forme des grains 52. Les inventeurs ont découvert que des angles et des arêtes à la surface des grains 52 permettent d'obtenir une capacité d'absorption d'un épanchement qui est particulièrement efficace, de sorte que l'encre n'atteint pas l'orifice 51. Aucune fuite d'encre n'est alors observée, ni par l'orifice 51 , ni au niveau du rouleau encreur 3.
Avantageusement, la paroi externe 53 de la cavité 50 peut être transparente, ou présenter une fenêtre transparente, pour visualiser la pénétration de l'encre 11 dans la cavité 50. Ainsi, une fuite d'encre par l'orifice 51 peut être prévenue.
Par ailleurs, l'orifice 51 permet de compenser une dépression dans le réservoir 1 qui apparaît lorsque l'encre 11 sort par la pointe d'écriture, au cours d'une utilisation normale de l'instrument pour l'écriture.
L'encre 11 présente de préférence une faible viscosité. Autrement dit, l'encre 11 est liquide, par opposition aux encres grasses dont la viscosité est élevée. Ce peut être une encre à solvant aqueux, notamment, mais l'utilisation d'une encre à solvant alcoolique ou autre est parfaitement envisageable.
La figure 1b illustre un autre mode de réalisation possible de l'invention, dans lequel la cavité 50 est en communication avec le réservoir 1 via le connecteur 2. Dans cet autre mode de réalisation, la cloison 54 de séparation entre la cavité 50 et le réservoir 1 est étanche, et la cavité 50 est ouverte sur le connecteur 2, vers le centre de l'instrument d'écriture. Cette ouverture peut s'étendre sur toute la longueur de la cavité 50, parallèlement à la direction longitudinale de l'instrument d'écriture, ou sur une partie seulement de cette longueur. La cavité 50 est donc limitée, vers le centre de l'instrument d'écriture, par la surface latérale 56 du connecteur 2. Cette surface 56 est définie par la circonférence externe du faisceau de fibres du connecteur 2, ou par un film qui entoure ce faisceau. Dans ce dernier cas, le film est perméable à l'encre 11.
Tout comme le précédent mode de réalisation, la cavité 50 est donc délimitée par une chambre 60 distincte du réservoir 1 et en communication réduite avec celui-ci du fait de la présence du connecteur 2.
Lorsque les grains 52 sont des grains minéraux, un comportement capillaire de ces grains vis-à-vis de l'encre 11 est observé dans la cavité 50, qui est encore plus favorable pour obtenir une absorption efficace d'un épanchement d'encre. Le matériau des grains peut être de type oxyde ou carbonate. L'alumine, notamment de type corindon, la silice, le verre pilé, ou le carbonate de calcium sont des matériaux de grains pour lesquels des fonctionnements satisfaisants du dispositif de mise à l'air libre du réservoir ont été observés. En outre, ces matériaux sont inertes chimiquement vis-à-vis des encres utilisées. Des performances remarquables d'absorption d'un épanchement d'encre ont aussi été obtenues avec des grains de sable placés dans la cavité 50. On entend par sable une poudre essentiellement à base de silice ou de carbonate de calcium d'origine naturelle. Plusieurs origines de sable ont été testées, qui correspondent à des carrières diverses. Des performances satisfaisantes d'absorption d'encre ont été obtenues pour un épanchement contrôlé, avec des sables naturels de différentes origines. Il apparait néanmoins que pour une encre donnée certaines origines de sable donnent de meilleurs résultats. La figure 2 reproduit schématiquement une micrographie de tels grains de sable 52. Cette micrographie a été réalisée par microscopie électronique à balayage, avec un grossissement x100. Les arêtes vives sont très visibles, de même que des angles entre ces arêtes. . Il s'agit donc d'angles et d'arêtes vives de dimensions significatives par rapport à la dimension apparente d du grain. Ces angles et d'arêtes vives macroscopiques sont supposés modifier sensiblement et de manière bénéfique la dynamique des fluides de l'encre entre les grains, voire les interactions physico-chimiques entre l'encre et les grains.
Les interstices entre les grains 12 constituent donc des espaces capillaires de volume et de forme très variables du fait de la forme irrégulière de chacun des grains. Il semble que cela améliore la retenue des éventuels épanchements d'encre pouvant venir du réservoir 1 , les interstices étroits ralentissant les épanchements et les interstices plus larges jouant le rôle de réservoir tampon. On comprendra que se sont les interstices entre les grains 52 qui constituent le volume de la cavité 50 susceptible de retenir l'encre, étant donné que les grains de sable 52 ont une porosité quasi nulle vis-à-vis de l'encre. Il n'est toutefois pas exclus d'utiliser des grains présentant une porosité suffisante pour contenir dans leur pores une quantité non négligeable d'encre. Néanmoins la pénétration de l'encre dans ces pores doit être faible à cause des dimensions réduites de ceux-ci par rapport aux interstices. Des grains non poreux sont donc préférés.
On notera que même dans le cas de grains poreux, ceux-ci doivent présenter extérieurement des angles et arêtes vives de dimensions significatives pour que les espaces capillaires entre les grains jouent leur rôle, étant entendu que les ouvertures des pores ne peuvent pas constituer en elle mêmes de tels angles et arêtes vives. De même, des défauts ou reliefs microscopiques à la surface de grains arrondis ou de perles ne permettraient pas d'obtenir les mêmes effets de capillarité des grains et des interstices vis-à- vis de l'encre. La figure 3 est un diagramme typique de répartition de la dimension des grains de sable. Cette analyse granulométrique a été réalisée au moyen d'un laser, en utilisant un appareil disponible commercialement. L'axe horizontal repère, en microns, la dimension apparente d de chaque grain, et l'axe vertical repère la fraction du volume total de sable analysé dont les grains ont la dimension indiquée par l'axe horizontal. L'aire de la surface comprise entre la courbe et l'axe horizontal correspond donc à 100%. 95% des grains de l'échantillon de sable correspondant à la figure 3 ont au moins une dimension supérieure à 150 μm. Simultanément, 95% des grains ont au moins une dimension inférieure 750 μm. La courbe présente un maximum pour la dimension de grain de 320 μm, approximativement. Cette dimension, notée dm, est aussi à peu près égale à la dimension moyenne des grains, calculée sur l'ensemble de l'échantillon de sable analysé. De telles dimensions sont adaptées pour qu'un grand nombre de grains soient simultanément contenus dans la cavité 50, ce qui assure statistiquement une efficacité d'absorption et de rétention d'encre par les grains 52 qui est reproductible. En outre, ces dimensions de grains sont suffisamment grandes pour éviter que certains grains 52 ne sortent par l'orifice 51. De même, ces dimensions évitent que certains grains 52 ne passent dans le réservoir 1 par le trou 55, ou pénètrent dans le connecteur 2 à travers la surface latérale 56 de celui-ci. Une éventuelle obstruction du connecteur 2 est ainsi évitée.
Des grains de sable qui présentent des dimensions différentes de celles indiquées par la figure 3 ont aussi donné des caractéristiques satisfaisantes d'absorption d'un épanchement d'encre. Néanmoins, les inventeurs ont constaté que des caractéristiques meilleures sont obtenues lorsque la dimension moyenne des grains dm est comprise entre 40 μm et 550 μm, et/ou lorsque 95% des grains ont une dimension d inférieure à 800 μm, et/ou lorsque 95% des grains ont une dimension d supérieure à 0,5 μm, préférablement supérieure à 150 μm.
Par ailleurs, il est préférable que les grains 52 qui sont contenus dans la cavité 50 présentent des variations limitées de dimension. Notamment, la dimension individuelle des grains d varie préférablement dans un rapport inférieur à 10, pour 95% des grains. Une telle caractéristique granulométrique permet d'éviter qu'un grand nombre d'interstices entre les grains les plus gros soient comblés par des grains plus petits. La contenance en encre de la cavité 50, et donc la capacité d'absorption du dispositif 5 de mise à l'air libre du réservoir, est alors supérieure. Cela permet aussi d'éviter un tassement ou une ségrégation des grains 52 en fonction de leur dimension, qui se produirait dans la cavité 50 après une longue durée d'immobilité de l'instrument d'écriture. Le dispositif 5 conserve alors une efficacité constante comme tampon d'encre en cas d'épanchement, même lors d'une reprise d'utilisation de l'instrument d'écriture. De même, une répartition granulométrique des grains en fonction de leurs dimensions respectives qui ne présente qu'un seul maximum constitue un autre critère pour assurer que les interstices entre les grains forment un volume libre suffisant pour recevoir de l'encre.
On notera que le sable naturel constituant les grains 12 peut subir des lavages, par exemple pour éviter que des particules de poudre ou de poussière à la surface des grains n'altèrent leurs propriétés de capillarité. Mais on exclura de préférences des traitements modifiant la surface des grains, comme par exemple des attaques ou des dépôts chimiques, étant donné les résultats satisfaisant obtenus par la forme des grains et le coût que pourraient entraîner de tels traitements.
Dans le mode de réalisation préféré décrit ci-dessus le réservoir 1 contient uniquement des grains de même nature et de préférence en matériau minéral. Néanmoins, il n'est pas exclus que le réservoir contienne une fraction de grains de nature différente, par exemple en matériau polymère ou métallique, ou encore qu'il contienne un élément fibreux notamment pour immobiliser les grains.
Le fait de remplir la cavité 50 du dispositif de mise à l'air libre 5 avec un matériau minéral tel que le sable, qui a une densité supérieure aux matières plastiques, peut augmenter sensiblement le poids de l'instrument. Ce poids supérieur, par rapport aux instruments comparables comprenant un dispositif de mise à l'air libre par chicane, procure de l'avis de certains utilisateurs une meilleure sensation lors de la prise en main. De plus, les inventeurs ont constaté qu'avec la cavité annulaire 50 située entre la monture 4 et le réservoir d'encre 1 , et lorsque cette cavité est remplie avec un matériau pondéreux, à savoir les grains 52, le centre de gravité de l'instrument d'écriture est situé plus près de la pointe d'écriture 3 que dans le cas des instruments d'écriture antérieurs comparables.
Un confort de prise en main et d'écriture plus important a été constaté lorsque l'on choisit la position et le volume de la cavité 50, ainsi que la densité du matériau remplissant celle-ci, de manière à ce que le centre de gravité soit situé dans la zone de préhension de l'instrument d'écriture, et plus particulièrement lorsque le centre de gravité est situé à une distance de la pointe d'écriture comprise entre 1/6ème et 2/5ème de la longueur totale de l'instrument en configuration d'écriture, et notamment à environ 1/3 de cette longueur.
Il est bien entendu possible d'obtenir cet avantage, qui est un avantage distinct de celui que procure l'utilisation de grains à arêtes vives pour le dispositif de mise à l'air libre du réservoir, en utilisant tout type de matériau pondéreux, c'est-à-dire dont la densité est sensiblement supérieure à celles des matières plastiques couramment utilisées pour réaliser les instruments d'écriture. Toutefois, le fait d'utiliser un matériau granulaire minéral permet non seulement d'obtenir ces deux avantages, mais cela facilite aussi la fabrication de par son caractère fluide, n'augmente pas le coût de manière excessive et ne pose pas de problème particulier de pollution de l'environnement ou de recyclage du fait de sa nature inerte. Il est donc plus avantageux d'obtenir ce positionnement du centre de gravité à l'aide d'un matériau granulaire minéral, comme le sable, qu'avec une masse métallique, par exemple en plomb. II est entendu que l'instrument d'écriture qui a été décrit en détail ci- dessus peut être modifié tout en conservant certains au moins des avantages de l'invention. En particulier, l'invention n'est pas limitée à son application à un instrument d'écriture de type «rollerpen», et peut être appliquée à d'autres types de stylos ou de marqueurs.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Instrument d'écriture comprenant un réservoir d'encre (1), une pointe d'écriture (3) connectée fluidiquement au réservoir et par laquelle l'encre (11) sort lors d'une utilisation de l'instrument, et un dispositif de mise à l'air libre du réservoir (5) comprenant une cavité (50) en communication avec le réservoir (1) et avec un orifice (51) ouvert sur l'extérieur de l'instrument, ladite cavité étant adaptée pour absorber un épanchement d'encre, caractérisé en ce que la cavité est remplie de grains (52) séparés et présentant des angles et des arêtes vives de dimensions significatives par rapport a une dimension apparente d desdits grains.
2. Instrument d'écriture selon la revendication 1 , dans lequel les grains (52) sont essentiellement non poreux.
3. Instrument d'écriture selon la revendication 1 ou 2, dans lequel certains au moins des grains (52) sont constitués d'un matériau minéral.
4. Instrument d'écriture selon la revendication 3, dans lequel le matériau minéral comprend du sable, du carbonate de calcium, du corindon ou du verre pilé.
5. Instrument d'écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les grains (52) ont une dimension moyenne (dm) comprise entre 40 μm et 550 μm, ladite dimension moyenne étant déterminée par granulométrie laser sur l'ensemble des grains contenus dans la cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir (50).
6. Instrument d'écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel 95% des grains (52) contenus dans la cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir (50) ont au moins une dimension (d) inférieure à 800 μm.
7. Instrument d'écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel 95% des grains (52) contenus dans la cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir (50) ont au moins une dimension (d) supérieure à 0,5 μm.
8. Instrument d'écriture selon la revendication 7, dans lequel 95% des grains (52) contenus dans la cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir (50) ont au moins une dimension (d) supérieure à 150 μm.
9. Instrument d'écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la dimension individuelle des grains (d) varie dans un rapport inférieur à 10 pour 95% des grains (52) contenus dans la cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir (50).
10. Instrument d'écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les grains (52) ont une répartition granulométrique en fonction de leur dimension individuelle (d) présentant un maximum unique.
11. Instrument d'écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les grains (52) sont immobiles dans la cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir (50).
12. Instrument d'écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir (50) possède une paroi périphérique (53) au moins en partie transparente.
13. Instrument d'écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir
(1) est délimitée par une chambre (60) munie de l'orifice (51) et en communication réduite avec le réservoir (1).
14. Instrument d'écriture selon la revendication 13, dans lequel la chambre (60) du dispositif de mise à l'air libre du réservoir (50) est en communication directe avec le réservoir (1) par l'intermédiaire d'au moins un orifice calibré (55).
15. Instrument d'écriture selon la revendication 13, dans lequel la cavité du dispositif de mise à l'air libre du réservoir (50) est en communication avec ledit réservoir (1) par l'intermédiaire d'un connecteur (2) disposé pour conduire l'encre du réservoir à la pointe d'écriture (3).
16. Instrument d'écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pointe d'écriture (3) est une pointe capillaire poreuse, une pointe à bille ou une pointe à rouleau encreur.
17. Instrument d'écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'encre (11) est liquide, et est de préférence une encre de type aqueuse.
18. Instrument d'écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, ayant un centre de gravité situé dans une zone de maintien dudit instrument par un utilisateur, lors d'une utilisation d'écriture.
19. Instrument d'écriture selon la revendication 18, ayant un centre de gravité situé à une distance de la pointe d'écriture inférieure à la moitié d'une longueur dudit instrument.
20. Instrument d'écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les grains (52) remplissant la cavité n'ont pas subi de traitement modifiant leur capillarité vis-à-vis de l'encre, en dehors de simples opérations de lavage, et sont de préférence d'origine naturelle.
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