KR20060067959A - 다양한 굵기의 마킹이 가능한 마킹 기구 - Google Patents

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KR20060067959A
KR20060067959A KR1020067003339A KR20067003339A KR20060067959A KR 20060067959 A KR20060067959 A KR 20060067959A KR 1020067003339 A KR1020067003339 A KR 1020067003339A KR 20067003339 A KR20067003339 A KR 20067003339A KR 20060067959 A KR20060067959 A KR 20060067959A
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아마르 에이. 파텔
제프레이 하우트진거
마르크 콜라비티
브레트 알. 마쉬핸드
제이슨 이. 캔투
죤 톰슨
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샌포드, 엘.피.
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Abstract

본 발명에 따른 마킹 기구는 제1 단부 및 제2 단부를 형성하고, 제2 단부에서 유체 리저버를 형성하도록 밀봉된 보디를 포함한다. 상기 마킹 기구는 제1 단부에 위치되는 팁 어셈블리를 포함하고, 상기 팁 어셈블리는 길이 방향으로 관통 형성된 유체 통로를 갖는 강성 니브를 구비한다. 상기 강성 니브는 제1 스프레더 면을 형성하는 제1 단부 및 유체 리저버에 인접하는 제2 단부를 가지고 유체 통로 내에 위치되는 이동가능한 밸브와 협동한다. 상기 이동가능한 밸브는 제1 스프레더 면에 실질적으로 인접하는 접촉면 위치를 가지는 밸브 엑츄에이터를 포함한다. 상기 팁 어셈블리는 복합 스프레더 면을 형성하도록 제1 스프레더 면에 인접하여 위치되는 제2 스프레더 면을 가지는 조절가능한 니브를 추가로 포함할 수 있다.
마킹, 기록, 필기, 밸브, 유체, 리저버, 팁 어셈블리, 니브, 스프레더

Description

다양한 굵기의 마킹이 가능한 마킹 기구{BOLD-FINE MULTIPLE WIDTH MARKING INSTRUMENT}
본 발명은 마킹 기구에 관한 것으로, 특히 다양한 액체 및 필름 형성 유체를 사용하여 균일하고 일관된 가는 선 및 굵은 선을 만들 수 있는 마킹 기구에 관한 것이다.
본 출원은, "필름 형성 유체용 와이드 라인 마커"를 발명의 명칭으로 하는 미국 가특허출원으로서, 2003년 8월 18일 출원된 60/495,986호에 대한 우선권을 주장한다. 이 미국 가특허출원의 내용이 그 전체로서 원용되어 본 명세서에 포함된다.
마커(markers), 펜, 및 수정 유체 디스펜서(dispensers)와 같은, 마킹 기구는 대체적으로 잉크 또는 다른 유체를 저장하고 공급할 수 있는 리저버(reservoir)에 유체 연결되는 필기 팁(writing tip)을 포함한다. 모세관 및 자유 유체 리저버를 포함하는 종래의 마커는, 대체로 5cp(centipoise) 이상의 점도를 갖는 유체를 분산하는데 적합하지 않다. 특히, 모세관 및 자유 유체 리저버 마커는, 고점도 유체(예를 들면, 5cp 이상의 점도를 갖는 유체)를 분배할 때 막히기 쉽고 낮은 흐름 상태로 되기 쉬운데, 이것은 정상적인 필기 및 마킹 속도에서 잉크 또는 다른 유체 를 공급하기에는 유량이 충분하지 않기 때문이다.
도 1은 중공형 보디(12), 밀봉 캡(sealing cap)(14) 및 필기부(16)를 가지는 종래 기술에 따른 마커를 도시한다. 상기 보디(12)는 원통형 리저버를 형성하도록 밀봉 캡(14)과 협동하도록 되어 있는 제1 단부(18)를 포함한다. 상기 밀봉 캡(14)은, 예를 들면, 스냅 또는 억지 끼워맞춤 시스템(interference fit system), 두개의 구성요소의 마찰 용접, 구성요소를 고정하도록 접착제를 사용하는 방법, 및 두 개의 구성요소의 구조체 내에 한 쌍의 상보성 나사 파스너를 일체 성형하는 방법과 같은 공지된 다양한 제조 방법을 사용하여 상기 보디에 고정적으로 또는 분리가능하게 장착할 수 있다. 다른 공지된 마커는 제조 공정 동안 일체형으로 형성되거나 성형되는 보디(12) 및 밀봉 캡(14)을 포함한다.
상기 보디(12)는 제1 단부(18)의 말단의 제2 단부 및 밀봉캡(14)을 추가로 포함한다. 상기 제2 단부(20)는 리저버 및 마커(10)를 밀봉하도록 필기부(16)와 협동한다. 상기 필기부(16)는 상기 밀봉 캡(14)과 관련하여 설명된 임의의 제조 방법을 사용하여 제2 단부(20)에 장착된다. 밀봉된 원통형 리저버는 지정된 필기 장치에 따라, 가압된 리저버, 비가압된 리저버, 또는 모세관 리저버일 수 있다. 선택된 리저버 타입에 관계 없이, 밀봉된 리저버는 필기부(16)에 의하여 분배될 수 있는 잉크, 마킹 유체 및 수정 유체와 같은 액체를 저장하고 수용한다.
상기 필기부(16)는 보디(12)의 제2 단부(20)에 고정되는 어댑터 링(adaptor ring)(22)을 포함한다. 상기 어댑터 링(22)은, 예를 들면, 필기부(16)를 고정 장착하도록 상기 제2 단부(20)와 고정 결합될 수 있는 내부 마찰 또는 접합면(도시하 지 않음)을 포함할 수 있다. 대체로 원뿔형상 전이면(transition surface)(24)은 어댑터 링(22)을 제2 개구(20)의 말단에 형성된 마운팅면(mounting surface)(26)에 일체로 연결한다.
또한, 일체형 마커 포인트(30)를 가지는 마커 니브(marker nib)(28)는, 마운팅면(26)에 형성되는 수용 포켓(receiving pocket)(도시하지 않음) 내에 장착될 수 있다. 상기 수용 포켓은 마커 니브(28)를 고정하고, 유체 리저버 내에 저장된 액체와 마커 포인트(30) 사이에 유체 연결을 제공한다. 상기 마커 니브(28) 및 마커 포인트(30)는 다양한 투과성 섬유재(fibrous materials)로 제조되고, 예를 들면, 원형 포인트, 나이프 형상 쐐기, 또는 원통형 립(lip)과 같은 다수의 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 캡(cap)(32)은 전이면(24) 및/또는 어댑터 링(22)과 분리가능하게 결합되어 손상, 건조(drying) 등에 대하여 마커 니브(26) 및 마커 포인트를 보호한다.
상기 보디(12)는 필기부(16)에 인접하여 형성된 팽창 펌핑부(distend pumping portion)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 상기 팽창 펌핑부는, 압착될 때 상기 보디(12) 내의 압력을 증가시킬 수 있는 풍선형 구조체를 형성한다. 콩팥 형상 리저버, 타원 형상 리저버, 및 삼각 형상 리저버와 같은 불규칙하게 형성된 리저버는, 충전하고 저장된 액체를 분배하는 하나의 개구를 가질 수 있다.
도 2는 제1 단부(18)에 인접하여 부착된 제2 필기부(42)를 포함하는 종래 기술의 마커(40)의 다른 실시예를 도시한다. 따라서, 상기 제2 필기부(42)는 이중 단부 마커(double ended marker)(40)를 형성하도록 중공형 보디(12)와 제1 필기부 (16)와 협동한다. 실제로, 상기 제1 필기부(16)가 폭이 좁거나 또는 가는 선을 만들도록 구성되는 반면, 상기 제2 필기부(42)는 굵거나 폭이 넓은 라인을 만들도록 구성되기 때문에, 상기 이중 단부 마커(40)는 다수의 라인 두께를 만든다.
상기 제1 필기부(16)와 유사하게, 상기 제2 필기부(42)는 어댑터 링(44)을 사용하여 상기 보디(12)의 제1 단부(18)에 고정적으로 또는 분리가능하게 부착된다. 상기 제2 필기부(42)는 어댑터 링(44)의 말단에 형성된 대형 필기 포인트(48)를 가지는 대형 마커 니브(46)를 포함한다. 실제로, 상기 제2 필기부(42)는 대용량의 저장된 액체를 분배함으로써 굵고 또는 넓은 라인을 만들도록 유체 리저버와 협동한다. 상기에서 설명된 바와 같이, 일반적으로 대형 마커 니브(46) 및 필기면(48)은 저장된 액체를 분배하도록 되어 있는 투과성 섬유재로 형성된다. 또한, 캡(50)은 마커 니브(46)를 보호하도록 어댑터 링(44)과 일체로 형성된 전이면(52)과 결합될 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따른 마커(marker)는 강성 필기 니브(rigid writing nib)를 통하여 유체를 분배하는데, 상기 강성 필기 니브는 분산 수단(spreading means)을 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있다. 특히, 표면 장력은 분배된 유체를 강성 니브의 필기면을 따라 균일하게 흐르도록 촉진시켜 균일하고 일정한 라인을 제공하게 한다. 또한, 강성 니브는, 제1 라인(예를 들면, 대략 1 내지 3mm의 폭)을 분배할 수 있는, 예를 들면 볼 포인트 밸브(ball point valve)와 같은 제1 강성 니브부(nib portion), 및 상기 제1 니브부와 협동하고 대략 3 내지 10mm의 폭을 갖는, 굵은 선을 분배할 수 있는 제2 니브부를 포함할 수 있다. 마킹 속도 및 유체 압력이 분배된 라인의 폭 및 두께에 영향을 미칠 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시예 및 청구된 장치의 보다 완전한 이해를 위하여, 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면이 참조된다.
도 1은 종래 기술에 따른 싱글 팁 마킹 기구의 사시도를 도시한다.
도 2는 종래 기술에 따른, 도 1과 유사한 더블 단부 마킹 기구의 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따라 구성된 바람직한 마킹 팁의 사시도를 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 바람직한 마킹 팁의 4-4선을 따른 단면도를 도시한다.
도 5는 제1 위치에서 다른 바람직한 마킹 팁의 사시도를 도시한다.
도 6은 도 5에 도시된 다른 바람직한 마킹 팁의 분해 사시도를 도시한다.
도 7은 도 5에 도시된 다른 바람직한 마킹 팁의 7-7선을 따른 단면도를 도시한다.
도 8은 또 다른 바람직한 마킹 팁의 단면도를 도시한다.
도 9는 또 다른 바람직한 마킹 팁의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따라 구성된 바람직한 강성 니브 어셈블리(60)를 도시한다. 바람직한 강성 니브 어셈블리(60)는 대략 직사각형 보디(12)와 결합될 수 있는 대략 직사각형 단면을 가지는 커넥터(connector)(62)를 구비하고(도 4 참조), 원형, 타원형, 삼각형 및 사각형과 같은 다른 형상이 사용될 수 있다. 또한, 상기 강성 니브 어셈블리(60) 및 상기 보디(12)는 압착가능한 리저버(squeezable reservoir), 릴리스 밸브(release valve)를 가지거나 또는 가지지 않는 가압 리저버, 비가압 리저버, 또는 임의의 다른 적당한 유체 용기를 형성하도록 협동할 수 있다.
상기 커넥터(62)는 특히, 내부 스래딩(threading), O-링을 가지거나 또는 갖지 않는 압력 밀봉재, 또는 상기 직사각형 보디(12)와 기밀식으로 결합할 수 있는 접합 영역을 포함할 수 있다(도 4 참조). 예를 들면, 커넥터 접합 영역은 억지 끼워맞춤, 2 표면의 음파 용접(sonic welding), 또는 다른 공지의 부착 수단에 의하여 2 영역의 접합을 용이하게 하기 위하여 직사각형 보디(12)와 인접하여 형성된 대응 접합 영역과 협동할 수 있다. 또한 상기 커넥터(62)는 상기 직사각형 보디(12)와 견고하게 결합하도록 스냅-인 형상(snap-in feature)(도시하지 않음)을 포함하도록 형성될 수 있다.
강성 니브 어셈블리(60)는 베이클라이트(bakelite), 폴리스티렌(PS), 나일론, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene)(POM) 및 플라스틱 혼합물과 같은 각종 열경화성 수지 및 열가소성 재질로 제조될 수 있는 단일체로 형성된다. 또한 상기 열가소성 재질은 액상 플라스틱을 원하는 완성품을 나타내는 적당한 주형내로 가압하도록 사출 또는 블로우 성형법을 사용하여 형성될 수 있다.
상기 커넥터(62)는 상기 직사각형 보디(12)와 대략 원뿔형 네크(64) 사이에 서 매끄럽게 변화될 수 있는 복수의 원형 필렛(fillets)(62a-62d)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 필렛(62a-62d)은 상기 커넥터(62)의 원주 둘레에 매끄러운 또는 원형의 변화를 제공한다. 또한, 상기 필렛(62a-62d)은 심미적인 외관 및 인간 환경 구조를 갖는 강성 필기 니브 어셈블리(60) 및 커넥터(62)를 구비할 수 있다.
둥근 필렛(62a-62d)을 가짐으로써, 상기 네크(64)는 상기 커넥터(62)와 원통형 팁부(66) 사이에 점진적인 변화를 제공한다. 즉, 상기 네크(64)의 단면은 커넥터(62)로부터의 거리가 증가함에 따라 직경이 감소된다(즉, 중심선(CL)을 향하여 수렴한다). 상기 원통형 팁부(66)는 네크(64) 내에 고정되고 상기에서 설명된 점진적인 변화를 제공할 수 있는 별개의 부품일 수 있다. 또한, 상기 네크(64)는 핑거(fingers)를 수용하여 필기 응력을 완화시킬 수 있는 크기를 갖는 오목부를 포함할 수 있다. 대략 편평면(68)은 상기 네크(64)의 말단부를 형성하고 상기 원통형 팁부(66)에 일체로 연결된다.
쇼울더(shoulder)(70)는, 바람직한 본 실시예에서 원통형 배럴(barrel)(72)로 도시되는, 원통형 팁부(66)를 대략 편평면(68)에 부속시킬 수 있다. 상기 쇼울더(70)는 만곡되거나 또는 모따기된 표면을 형성하여, 향상된 구조 서포트를 제공하고 상기 원통형 배럴(72)을 중심선(CL)에 정렬시킨다. 상기 원통형 배럴(72)은 한 쌍의 대향 릴리프면(relief surfaces)(74, 76) 및 경사진 마킹면(78)을 포함할 수 있다. 상기 대향 릴리프면(74, 76) 및 경사진 마킹면(78)은 대략적으로 치즐(chisel) 형상 니브부(80)를 형성하도록 협동한다.
상기 원통형 배럴(72) 및 치즐 형상 니브부(80)는 밸브 통로(82)(도 4 참조) 를 추가로 포함할 수 있다. 상기 중심선(CL)을 따라 형성된, 밸브 통로(82)는 상기 경사진 마킹면(78)과 상기 보디(12) 내의 유체 리저버 사이의 유체 연결을 제공한다. 상기 밸브 통로(82)는 밸브 유닛(104)(도 4 참조)을 지지할 수 있는 크기를 가지고 있으며, 상기 밸브 유닛(104)은 자체-내장된 유닛이거나 또는 복수의 협동 요소일 수 있다. 상기 밸브 유닛(104)은 경사진 마킹면(78)을 지나서 연장되는 이동가능한 핀(shiftable pin)(84)을 포함한다. 실제로, 치즐 형상 니브부(80)는 마킹 기판 표면에 인접하여 위치되어 상기 경사진 마킹면(78)이 마킹 기판에 의하여 형성된 평면에 대략 평행하게 정렬된다. 상기 치즐 형상 니브부(80) 및 경사진 마킹면(78)이 마킹 기판(도시하지 않음)과 결합되면, 이동가능한 핀(84)이 밸브 통로(82)를 열도록 눌러지고 유체 리저버(도시하지 않음) 내에 저장된 액체를 분배한다. 또한, 상기 액체는 경사진 마킹면(78)을 따라 분산되는데, 이것은 표면 장력 때문에 분산 수단으로서 작용하고 마킹 기판에 분배된다.
도 4는 4-4선을 따른 강성 니브(60)의 단면도를 도시한다. 일부 절단되어 도시된, 상기 보디(12)의 제1 단부(18)는 유체 리저버(86)를 형성하도록 밀봉된다. 바람직한 본 실시예에서, 상기 보디(12)의 제2 단부(20)는 스냅-맞춤 장치를 사용하여 커넥터(62)에 분리가능하게 장착된다. 특히, 상기 보디(12)는 상기 커넥터(62)의 내주면(92)에 형성된 대응 돌출된 리지(raised ridge)(90)를 수용하는 크기를 갖는 환형 그루브(groove)(88)를 포함한다. 상기 커넥터(62) 및 일체형 돌출된 리지(90)는 상기 제2 단부(20)의 외측면(94)에 결합되어 상기 네크(64) 및 상기 커넥터(62)가 중심선(CL)으로부터 변형되거나 편향되도록 한다. 상기 변형 및 편향 은 상기 커넥터(62)를 외측면(94)에 슬라이드 가능하게 결합시키며, 이것은 또한 상기 돌출된 리지를 환형 그루브(88) 내에 분리가능하게 고정시키거나 또는 스냅식으로 결합시킨다.
예를 들면, 테플론(TEFLON®) O-링과 같은, O-링(96)이 상기 커넥터(62)의 내측면(92)과 상기 보디(12)의 외측면(94) 사이에 위치될 수 있어 유체 리저버(86) 내에 수용된 유체의 불필요한 누출을 방지할 수 있다. 상기 강성 필기 니브(60)는 대안으로 스냅-끼워맞춤, 억지 끼워맞춤에 의하여, 또는 접착제, 에폭시(epoxy) 및/또는 마찰 용접과 같은 다양한 방법을 사용하여, 제2 단부(20)에 고정적으로 연결될 수 있다.
또한 상기 네크(64)는 유체 캐비티(fluid cavity)(98)를 형성하도록 커넥터(62) 및 제2 단부(20)와 협동한다. 상기 유체 캐비티(98)는 제2 단부(20)를 지나서 연장되고, 유체 리저버(86)의 가압부, 또는 상기 유체 리저버(86) 내에 수용된, 미립자 물질을 갖거나 또는 갖지 않고서, 유체를 혼합하고 재분배 할 수 있는 비가압 보이드(void)일 수 있다. 바람직한 본 실시예에서, 유체 캐비티(98)의 치수는 원뿔형 네크(64)의 외형을 반영하며, 따라서 상기 유체 캐비티(98)는 대략 원뿔형 형상을 가지고 있다.
상기 유체 캐비티(98)는 원뿔형 네크(64)로부터 돌출되고 밸브 통로(82)에 유체 연결을 제공하는, 환형 보스(boss)(102)에 형성된 유체 통로(100)를 추가로 포함한다. 상기 유체 통로(100)는 리저버 내의 자유 흐름 조건 내지 밸브 통로(82) 내의 채널 흐름 조건 사이에서 채널 및 직행 유체 흐름일 수 있다. 또한, 상 기 유체 통로(82)를 형성하는데 필요한 재질은, 강성 필기 니브 어셈블리(60)의 심미적인 특성을 떨어지지 않게 하면서 원뿔형 네크(64) 및 편평면(68)의 추가적인 구조 서포트를 제공할 수 있다.
밸브 유닛(104)은, 유체 리저버(86)에 밀봉가능한 접근을 제공하기 위하여 유체 통로(100) 및 밸브 통로(82)와 협동한다. 즉, 미리 조립된 장치일 수 있는 상기 밸브 유닛(104)은, 경사진 마킹면(78)에 대한 액체의 흐름을 제어하도록 유체 통로(100)와 결합된다. 바람직하게는, 임의의 추가 조립 공정이 있다면, 이 추가 공정이 "바로 사용할 수 있는" 상태로 제공될 수 있고 강성 필기 니브 어셈블리(60)와 간단하게 결합되어야 하기 때문에, 미리 조립되거나 또는 자체-내장된 밸브 유닛(104)의 사용이 거의 수반되지 않는다. 그러나, 적당한 밸브 통로(82) 내에 개별 밸브 구성요소를 조립하고 프레스 또는 억지 끼워맞춤 슬리브(sleeve) 내에 구성요소를 고정하는 것이 바람직할 수 있다.
도 4에 도시된 바람직한 자체-내장된 밸브 유닛(104)은 이동가능한 핀(84)을 둘러싸고 포함하는 중공 시스(hollow sheath)(106), 스프링(108) 및 리테이너(retainer)(110)를 포함한다. 상기 시스(106)는 중공 실린더를 형성하도록, 얇은 금속 또는 플라스틱 재질로 압인, 성형되거나, 또는 형성될 수 있다. 예를 들면, 경사진 마킹면(78)에 인접한 시스(106) 재질을 내측으로 접음[즉, 중심선(CL)을 향하여 접음]으로써 형성되는 환형 링과 같은 핀 리테이너 립(pin retainer lip)(112)은, 핀(84)용 이동 멈추개를 형성할 수 있다.
상기 밸브 유닛(104)은 펜의 종류에 따른 다수의 상이한 밸브 타입, 장치, 비용 요인, 제조성, 및 다른 실질적인 관심사를 포함하도록 수정되거나 또는 개조될 수 있다. 하나의 다른 실시예에서, 상기 이동가능한 핀(84)은 볼 밸브 유닛 또는 볼 포인트를 형성하도록 상기 시스(106)와 협동할 수 있는 대략적인 구형 볼(ball)로 대체될 수 있다. 다른 밸브 실시예는 다수의 대략적인 구형 볼, 또는 이동가능한 핀(84) 및 대략 구형 볼의 조합을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바람직한 이동가능한 핀(84)은 핀 리테이너 립(112)과 결합하여 밸브 유닛(104)과 밸브 통로(82)를 통한 유체 흐름을 정지하고 방지하는 테이퍼진 밀봉면(114)을 포함한다. 상기 스프링(108)은 상기 이동가능한 핀(84)을, 상기 핀(84)이 핀 리테이너 립(112)과 결합되는 것을 보장하는 밀봉되거나 또는 닫힌 위치로 편향시킨다. 상기 이동가능한 핀(84)은 상기 스프링(108)의 내경과 결합하고 상기 이동가능한 핀(84)을 중심선(CL)을 따라 안내할 수 있는 스템(stem)(116)을 추가로 포함할 수 있다. 실제로, 상기 스프링(108)은 밸브 통로(82)를 밀봉하도록 동일한 정반대의 스프링력을 리테이너(110) 및 상기 핀(84)의 쇼울더(118)에 제공한다. 또한, 이동가능한 핀(84)이 마킹 기판과 결합되면, 테이퍼진 밀봉면(114)이 핀 리테이너 립(112)과 분리되고 경사진 마킹면(78)을 유체 리저버(86)에 유체 연결된다. 이와 같이, 상기 유체 리저버(86)에 수용된 유체는 밸브 유닛(104)을 통하여 흐르고 경사진 마킹면(78)을 따라 분산되어 마킹 기판에 분배된다.
상기 중공 시스(106)는 이동가능한 핀(84) 및 스프링(108)을 고정시키고 지지하기 위하여 리테이너(110)와 협동할 수 있다. 상기 리테이너는 개별 환형 링(도 4의 단면도에 도시된 바와 같이)일 수 있고, 또는 상기 시스의 재질을 중심선 (CL)을 향하여 내측으로 구름으로써 형성되는 링일 수 있다. 또한 상기 시스(106)는 밸브 구성요소[예를 들면, 이동가능한 핀(84) 및 스프링(108)]의 결합 해제를 방지하기 위하여 외주면 둘레를 오목하게 형성할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 굵은 선뿐만 아니라 가는 선을 만들 수 있는 조절가능한 강성 팁 어셈블리(120)의 일 실시예를 도시한다. 상기 조절가능한 팁 어셈블리(120)는 강성 보디(122), 고정 강성 니브(124) 및 조절가능한 강성 니브(126)를 포함한다. 상기 강성 보디(122)는 커넥터(62) 및 원뿔형 네크(64)를 상보적 마킹 기구 보디(도시하지 않음)와 결합될 수 있도록 형성된 단일체 유닛 내에 결합된다. 상기 커넥터(62)에 일체로 된 어셈블리 립(128)은 상보적 보디(도시하지 않음)에 팁 어셈블리(120)의 연결 및 분리를 용이하게 한다. 특히, 상기 어셈블리 립(128)은, 팁 어셈블리(120)가 상보적 보디에 스냅식으로 결합되거나 또는 상보적 보디로부터 지레 작용으로 풀릴 수 있는 결합 장치를 제공한다.
상기 고정 강성 니브(124)는 강성 보디(122)의 일체부를 형성하고, 원통형 보디(130), 제1 마킹면(132) 및 유체 통로(134)를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 고정 강성 니브(124)는 간단하게 강성 볼 포인트 밸브 또는 팁일 수 있다. 상기 원통형 보디(130)는 중심선(CL)을 따라 커넥터(62)로부터 멀리 연장된다. 상기 제1 경사진 마킹면(132)은 원통형 보디(130)의 말단부에 형성되고, 상기 커넥터(62)의 베이스에 의하여 형성된 평면에 대하여 예각을 형성한다. 또한 상기 제1 경사진 마킹면(132)은 대략 1-3mm의 폭을 가지는 유체의 라인과 같은, 가는 선을 만들도록 위치되고 정렬될 수 있다. 도 3과 관련하여 상기에서 설명된 바와 같이, 제1 경사진 마킹면(132)은 치즐 형상으로 형성될 수 있고 다양한 라인을 용이하게 만들도록 하기 위하여 타원형 또는 직사각형 면을 포함할 수 있다. 실제로, 라인의 두께는, 강성 보디(122) 및 제1 경사진 마킹면(132)을 중심선(CL)을 중심으로 회전시킴으로써, 마킹 기판에 대하여 고정 강성 니브(124)를 재위치시킴으로써 변경될 수 있다.
바람직한 실시예에 도시된 바와 같이, 유체 통로(134)는 자체-내장된 밸브 유닛(104)의 이동가능한 핀(84)을 수용하는 크기를 가진다. 특히, 상기 고정 강성 니브(124)는 조절가능한 팁 어셈블리(120)의 제조 및 조립을 용이하게 하도록 밸브 유닛(104)과 협동하고 지지한다. 예를 들면, 다수의 강성 보디(122)는 자동 사출 성형법으로 제조되고 유사한 다수의 미리 조립된 제2 자체-내장된 밸브 유닛(104)과 조립을 위하여 중심 위치에 위치될 수 있다. 따라서, 강성 보디(122) 및 밸브 유닛(104)은 추가적인 서브어셈블리 준비나 또는 단계에 대한 필요 없이 직접 조립될 수 있다. 그러나, 밸브 통로(134) 또는 보스는 조립 과정 동안 밸브 유닛(104)의 구성요소를 확실하게 수용하도록 형성될 수 있다.
도 6은 조절가능한 팁 어셈블리(120)의 분해 사시도를 도시한다. 상기 고정 강성 니브(124)는 원통형 보디(130)를 원뿔형 네크(64)에 일체로 연결하는 네크부(152)를 포함한다. 상기 네크부(152)는 원통형 보디(130)와 협동하여 상기 제1 경사진 마킹면(132)을 유체 통로(134)를 통하여 유체 리저버(도시하지 않음)에 유체 연결한다. 그루브(154)는 네크부(152)의 외측면(156) 둘레에 만곡된다. 상기 그루브(154)는 중심선(CL)을 중심으로 조절가능한 니브(126)의 수직 및 회전 병진 운동 을 용이하게 하기 위하여 나선형 캠 패턴을 형성한다. 또한, 록킹 해제 노치(unlocking notch)(158)는 그루브(154)와 협동하여 상기 조절가능한 강성 니브(126)를 고정 강성 니브(124) 및 강성 보디(122)로부터 수직으로 분리하는 록킹 해제 통로를 제공한다. 나선형 캠 또는 그루브(154)는 수직은 물론 회전 병진 운동도 용이하게 하는 부분뿐만 아니라 드웰(dwell)(예를 들면, 회전 병진 운동에만 전용되는 캠의 일부)을 포함하도록 형성될 수 있다.
조절가능한 강성 니브(126)는 대략 단차 외형을 갖는 조절가능한 강성 니브(126)를 제공하도록 제2 원통형 보디(38)를 포함하도록 형성되는 칼라(collar)(136)를 포함한다. 즉, 상기 칼라(136)는 일체형 제2 원통형 보디(138)의 직경보다 실질적으로 큰 직경을 가지고 있다. 회전가능한 칼라(136)는 사용자에 의하여 잡힐 수 있는 수직 회전면(140)을 추가로 포함한다. 상기 수직 회전면(140)은 그로부터 내측으로 연장되고 상기 그루브(154) 내의 삽입을 위한 크기를 가지는 핑거(finger)(160)(도 7 참조)를 포함한다. 실제로, 사용자가 칼라(136)를 잡고 전체 조절가능한 강성 니브(126)를 중앙선(CL) 둘레를 회전시키면, 상기 핑거(160)는 그루브(154)를 따라 슬라이드되어 조절가능한 강성 니브(126)를 중앙선(CL)을 따라 축방향으로 이동시킨다.
제2 원통형 보디(138)는 한 쌍의 대향 릴리프면(142, 144) 및 제2 경사진 마킹면(146)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 대향 릴리프면(142, 144) 및 제2 경사진 마킹면(146)은 제2 치즐 형상 니브(148)를 형성하도록 협동한다. 상기 제2 치즐 형상 니브(148)는, 고정 강성 니브(124)와 제2 치즐 형상 니브(148)가 중심선 (CL)에 대하여 인접할 때, 고정 강성 니브(124)를 회전가능하게 수용하는 크기를 갖는 니브 통로(150)를 포함한다.
상기 핑거(160)는 조절가능한 강성 니브(126)를 록킹 해제 노치(158) 및 그루브(154)에 결합하고 정렬된다. 특히, 상기 핑거(160)는, 조절가능한 강성 니브(126)가 그루브(154)와 수직으로 및 회전하면서 결합되는 것을 보장하기 위하여 록킹 해제 노치(158)와 협동한다. 실제로, 상기 조절가능한 강성 니브(126)는, 그루브(152) 내에서 핑거(160)의 슬라이드 결합에 의하여 안내되고, 중심선(CL)을 중심으로 수직 및 회전 구성요소를 가지고 있는 콕스크류 캠 패턴(corkscrew cam pattern)을 형성한다.
도 7은 도 5의 7-7선을 따른 조절가능한 팁 어셈블리의 단면도를 도시한다. 상기 그루브(154)는 조절가능한 강성 니브(126)를 나선형 캠 통로를 따라 안내하도록 상기 핑거(160)와 협동한다. 상기 그루브(154) 및 핑거(160)는, 조절가능한 강성 니브(126)가 커넥터(62)로부터 멀리 위치될 때, 제1 마킹면(132) 및 제2 마킹면(146)이 상보적 또는 복합의 경사진 마킹면(예를 들면, 실질적으로 인접한 단일면)을 형성하는 것을 보장하도록 배치될 수 있다. 또한 상보적 또는 인접한 경사진 마킹면은, 대략 3-10mm의 폭을 가지는 라인과 같은, 굵은 선을 만들도록 마킹 기판(예를 들면, 종이)에 대하여 위치되고 정렬될 수 있다.
상기 제1 마킹면(132) 및 제2 마킹면(146)의 최종 위치[예를 들면, 조절가능한 강성 니브(126)가 커넥터(62)로부터 가장 멀리 있을 때]가 상보적 또는 인접한 경사진 마킹면을 형성하는 한편, 최초 위치는 다양한 적절한 위치를 포함할 수 있 다. 특히, 제1 경사진 마킹면(126)의 위치가 0°에서 임의로 고정되면, 제2 경사진 마킹면(146)은 그루브(154)에 의하여 형성되는 대략 나선형 캠 통로의 형상 및 이동에 따른 정렬로부터 0°~360°벗어날 수 있다.
도 8 및 도 9는 각각, 조절가능한 마킹 어셈블리(120a, 120b)의 다른 실시예를 도시한다. 조절가능한 마킹 어셈블리(120a, 120b)는 고정 강성 니브(124)와 선형으로 결합될 수 있는 조정가능한 마킹면(146a, 146b)의 실시예를 포함한다.
도 8은 수직면(140a)을 가지는 칼라(136a)를 포함하는 조절가능한 마킹 어셈블리(120a)를 도시한다. 상기 수직면(140a)은 외측 캠(164)과 협동할 수 있는 일체형 캠 면(162)을 포함한다. 실제로, 외측 캠(164)은 화살표 A로 지시되는 방사 방향으로 병진되어, 캠 면(162)을 화살표 B로 지시되는 축방향으로 강제로 병진시키도록 한다. 상기 캠 면(162)의 병진 운동은 칼라(136a) 및 제2 원통형 보디(138)를 커넥터(62) 말단의 연장된 위치로 이동시킨다. 이와 같이, 밸브 유닛(104)을 수용하는 제1 마킹면(132), 및 제2 마킹면(146a)은 비-상보적, 또는 비-인접한 경사진 마킹면(도시하지 않음)을 형성하도록 협동한다. 본 바람직한 실시예에서, 제2 마킹면은 밸브 유닛(104)에 의하여 분배되는 유체를 2개의 마킹면을 따라 고르게 분배하는 스프레더(spreader)로서 작용한다.
도 9는 수직 그립면(gripping surface)(140b)을 가지는 칼라(136b)를 포함할 수 있는 조절가능한 마킹 어셈블리(120b)를 도시한다. 수직 그립면(140b)은, 예를 들면, 사용자의 손가락을 수용하도록 대략 오목 형상을 가지는 오목 그립(166)을 일체로 포함한다. 상기 수직 그립면(140b)은 칼라(136b)의 파지를 용이하게 하도 록 널링 또는 가공면(textured surface), 또는 임의의 다른 패턴일 수 있다. 실제로, 수직 그립면(140b)은 화살표 B로 지시되는 축방향으로 병진 운동되어, 칼라(136b)를 커넥터(62) 말단의 연장된 위치까지 이동시킨다. 이와 같이, 도시된 바와 같이, 단순하게 밸브 유닛(104)일 수 있는 제1 마킹면(132), 및 제2 마킹면(146b)은 더 큰 폭을 가지는 유체의 라인을 만들도록 협동한다.
상기에서 설명된 장치 이외에도, 경사진 마킹면(78, 132, 146, 146a, 146b)은 플록킹(flocking) 가공을 하거나, 또는 가공되고, 패턴화되거나, 또는 깔쭉깔쭉한 면을 제공하고 스프레더(168)를 형성하는 재질로 덮을 수 있다. 상기 플록킹 특징을 위하여 사용되는 재질은 억지 끼워맞춤, 기계적 부착, 화학 접착제 또는 임의의 다른 바람직한 방법에 의하여 경사진 마킹면(78, 132, 146, 146a, 146b)에 고정될 수 있다. 또한, 상기 스프레더(168)는, 마킹 기판에 사용될 때 잉크, 필기 유체, 수정 유체 또는 다른 필름 형성 유체의 균일하고 일정한 분산을 용이하게 한다.
스프레더(168)를 구성하는 재질은 리저버 내에 수용된 필기 또는 수정 유체의 용매에 대한 저항제일 수 있다. 용매 저항제 재질은 금속, 플라스틱, 고무, 섬유 혼합물, 플록킹 재질, 울 펠트(wool felts) 및 다공질 재질 및 이들 재질의 화합물과 같은 광범위한 적당한 혼합물 및 구조를 포함한다. 상기 재질 중 적당한 선택은, 분배될 유체를 포함하는 다수의 인자, 필기 어셈블리의 원하는 촉감, 심미적인 이유 및 다른 인간 환경 요인에 종속될 수 있다.
필기 또는 수정 유체의 원활한 적용을 보장하기 위하여 사용될 수 있는 다른 실시예는, 자체-내장된 볼 타입 밸브 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 폴리머 스프레더의 조합을 포함한다. 최종 수요자에 대한 마커같은 촉감을 부여하도록 설계된 다른 실시예는, 핀-타입 밸브 어플리케이터 및 섬유 혼합물 스프레더를 포함할 수 있다. 바람직하게는 섬유 혼합물은 스프레더의 섬유 혼합물을 통하여 흐르지 않도록 되며, 따라서 혼합물의 다공성이 매우 작게 될 수 있어 그 전체 내마모성을 증가시킨다.
침전된 라인의 두께에 영향을 미칠 수 있는 추가 인자는, 마커가 마킹 기판에 대하여 이동되는 속도, 분위기와 리저버 내에 저장된 유체 사이의 압력 차이, 저장된 유체의 점성, 및 스프레더 수단 및 필기면 사이의 간극이다. 스프레더(168)의 치수는, 어느 정도, 폭 및 라인의 일관성을 결정할 수 있다. 또한, 경사진 마킹면(78, 132, 146, 146a, 146b)의 면적 및 크기는 상기에서 설명된 것보다 더 크거나 또는 더 작은 라인을 만들도록 변화될 수 있다.
여기에서 사용되는 "마킹 기구(marking instrument)"는 필기구, 마커, 수정 유체, 액체 디스펜서(liquid dispensers) 및 다른 유사한 장치를 포함하도록 의도된다. 마킹 기구, 밸브 및 스프레더 조합이 본 발명에 따라 상기에서 설명되었지만, 본 발명의 적용 범위는 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명은 실질적으로 허용가능한 균등물의 범위 내에 있는 본 공개의 가르침의 모든 실시예에 적용된다.
본 발명은 마킹 기구에 관한 것으로, 특히 다양한 액체 및 필름 형성 유체를 사용하여 균일하고 일관된 가는 선 및 굵은 선을 만들 수 있는 마킹 기구에 이용될 수 있다.

Claims (26)

  1. 유체 리저버(fluid reservoir)를 형성하는 보디를 가지는 마킹 기구용 팁 어셈블리에 있어서,
    상기 보디에 연결되고, 길이 방향으로 관통 형성되는 유체 통로를 가지는 제1 강성 니브(rigid nib),
    상기 유체 통로 내에 위치되고, 접촉면을 가지는 밸브 엑츄에이터를 포함하는 이동가능한 밸브, 및
    상기 제1 강성 니브에 인접하여 배치되고, 길이 방향으로 관통 형성되는 니브 통로(nib path)를 가지는 제2 강성 니브
    를 포함하고,
    상기 니브 통로는 상기 제1 강성 니브를 수용하는 크기를 가지고,
    상기 제2 강성 니브는 제1 확장 위치와 제2 수축 위치에 위치될 수 있고,
    상기 제2 강성 니브는 상기 보디의 말단에 위치된 스프레더 면(spreader surface)을 형성하고,
    상기 제2 강성 니브가 상기 제1 확장 위치에 있을 때, 상기 스프레더 면은 상기 제1 강성 니브와 협동하여, 유체를 상기 제1 강성 니브로부터 상기 제2 강성 니브의 상기 스프레더 면으로 연통시키는
    것을 특징으로 하는 마킹 기구용 팁 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 강성 니브는 스프레더 면을 형성하는 제1 단부를 가지고,
    상기 제1 강성 니브의 상기 스프레더 면은, 상기 제2 강성 니브가 상기 제1 확장 위치에 있을 때, 상기 제2 강성 니브의 스프레더 면과 협동할 수 있는 것을 특징으로 하는 마킹 기구용 팁 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 강성 니브의 상기 스프레더 면은, 상기 유체 리저버 내에 수용되는 유체를 균일하게 분산시키는 가공면(textured surface)을 포함하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구용 팁 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 강성 니브는 실질적으로 타원형 니브를 포함하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구용 팁 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 강성 니브는 치즐 팁(chisel tip), 경사진 원통형 팁, 및 직사각형 팁으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 플라스틱 니브인 것을 특징으로 하는 마킹 기구용 팁 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 강성 니브의 스프레더 면은 상기 유체 리저버 내에 수용되는 유체를 균일하게 분산시키는 가공면을 포함하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구용 팁 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이동가능한 밸브는 볼 포인트 밸브(ball point valve)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구용 팁 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동가능한 밸브를 수용하는 크기를 가지는 보스(boss)를 추가로 포함하고,
    상기 보스는 상기 유체 통로 내에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 마킹 기구용 팁 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 강성 니브의 스프레더 면은 상기 유체 리저버 내에 수용되는 유체의 균일한 분산을 위해 섬유재(fibrous material) 플록킹(flocking) 가공된 것을 특징으로 하는 마킹 기구용 팁 어셈블리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 강성 니브 및 상기 제2 강성 니브는 실질적으로 원통형 니브를 포함하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구용 팁 어셈블리.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 강성 니브 및 상기 제2 강성 니브는 치즐 팁을 형성하도록 협동하는 플라스틱 니브를 포함하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구용 팁 어셈블리.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 강성 니브는 나선형 캠을 따라 제1 록킹 해제 위치와 제2 록킹 위치 사이에서 길이 방향 축을 중심으로 회전가능한 것을 특징으로 하는 마킹 기구용 팁 어셈블리.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 강성 니브 및 상기 제2 강성 니브는 인접하는 스프레더 면을 형성하도록 협동하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구용 팁 어셈블리.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 강성 니브 및 상기 제2 강성 니브는, 상기 제2 강성 니브의 스프레 더 면과 상기 제1 강성 니브의 스프레더 면 사이에 보이드(void)를 포함하는 비접촉면을 형성하도록 협동하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구용 팁 어셈블리.
  15. 유체 리저버를 형성하도록 협동하는 개방된 제1 단부 및 밀봉된 제2 단부를 가지는 보디, 및
    상기 개방된 제1 단부에 연결되는 팁 어셈블리
    를 포함하고,
    상기 팁 어셈블리는,
    길이 방향 축을 관통하여 형성되는 유체 통로를 가지는 강성 니브, 및
    상기 유체 통로 내에 위치되는 이동가능한 밸브 유닛
    을 포함하고,
    상기 강성 니브는 필기면과 결합하는 제1 단부 및 상기 유체 리저버에 인접하는 제2 단부를 구비하고,
    상기 이동가능한 밸브 유닛은 상기 제1 단부에 실질적으로 인접하여 위치되는 접촉면을 가지는 밸브 엑츄에이터를 포함하는
    것을 특징으로 하는 마킹 기구.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 단부는 스프레더 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 스프레더 면은 유체 리저버 내에 수용되는 유체를 균일하게 분사시키는 가공면을 포함하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 강성 니브는 치즐 니브를 포함하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 치즐 니브는 플라스틱 니브를 포함하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 팁 어셈블리는 보조 스프레더 면을 가지는 보조 니브를 추가로 포함하고,
    상기 보조 니브는 확장 위치와 수축 위치 사이에서 이동가능하고 상기 강성 니브와 협동하도록 되어 있고,
    상기 보조 스프레더 면 및 상기 제1 단부는, 보조 치즐 니브가 상기 확장 위치에 있을 때, 복합 스프레더 면을 형성하도록 협동하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 보조 니브는 나선형 캠을 따라 회전가능한 것을 특징으로 하는 마킹 기구.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 나선형 캠은 드웰부(dwell portion)와 병진 운동부(translation portion)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구.
  23. 유체 리저버를 포함하는 마킹 기구에 있어서,
    상기 유체 리저버는 개방 단부를 가지며,
    상기 마킹 기구는 상기 개방 단부에 연결되는 팁 어셈블리를 포함하고,
    상기 팁 어셈블리는,
    길이 방향으로 형성된 유체 통로를 가지는 강성 니브,
    상기 강성 니브를 슬라이드 가능하게 수용하는 크기의 니브 통로를 가지는 환형의 보조 강성 니브, 및
    상기 유체 통로 내에 위치되는 밸브 유닛
    을 포함하고,
    상기 강성 니브는 스프레더 면을 형성하는 제1 단부 및 상기 유체 리저버에 인접하는 제2 단부를 가지며,
    상기 보조 강성 니브는 보조 스프레더 면을 형성하는 제1 단부를 가지고,
    상기 보조 강성 니브는 확장 위치와 수축 위치 사이에서 슬라이드 가능하며,
    상기 밸브 유닛은 상기 스프레더 면에 실질적으로 인접하여 위치되는 접촉면을 가지는 밸브 엑츄에이터를 포함하고,
    상기 보조 스프레더 면 및 상기 스프레더 면은, 상기 스프레더 면이 상기 확장 위치에 있을 때, 복합 스프레더 면을 형성하도록 협동하는
    것을 특징으로 하는 마킹 기구.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 강성 니브 및 상기 보조 강성 니브는 플라스틱 니브를 포함하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 강성 니브 및 상기 보조 강성 니브는 치즐 팁을 형성하도록 협동하는 것을 특징으로 하는 마킹 기구.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 스프레더 면 및 상기 보조 스프레더 면은 각각 상기 유체 리저버 내에 수용되는 유체를 균일하게 분산시키는 가공면인 것을 특징으로 하는 마킹 기구.
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