La présente invention concerne un article d'écriture dont l'encre à l'état liquide est contenue dans une chambre formant réservoir , ledit article comportant une tête d'écriture raccordée à un élément capillaire qui transfère l'encre provenant du réservoir jusqu'à ladite tête d'écriture. Cette tête d'écriture peut d'ailleurs consister dans l'extrémité de l'élément capillaire de transfert.

Un tel article d'écriture est décrit dans le document EP.0.240.994 qui forme la préambule de la revendication 1.

Il existe deux catégories d'articles. Dans les articles de la première catégorie, le réservoir qui contient l'encre est isolé de l'air ambiant et ne contient pas d'air ; un piston souple se déplace dans le réservoir au fur et à mesure de la consommation d'encre et fait étanchéité .

Dans les articles de la seconde catégorie, le réservoir qui contient l'encre n'est pas isolé de l'air ambiant ; en particulier l'élément capillaire pénètre dans le réservoir d'encre de sorte que l'alimentation en encre jusqu'à la tête d'écriture est réalisée de manière continue. Lors de l'utilisation de l'article, l'encre qui est déposée sur le support est remplacée au fur et à mesure par l'encre diffusant dans l'élément capillaire jusqu'à la tête d'écriture et provenant du réservoir d'encre et l'encre qui sort du réservoir est remplacée par de l'air qui passe par l'élément capillaire poreux. Dans ce cas une variation des conditions d'utilisation notamment l'augmentation de la pression de l'air contenu dans le réservoir due à un échauffement d'air se traduit par un afflux anormal d'encre dans l'élément capillaire de transfert et peut provoquer des taches ou coulures quand l'article est décapuchonné. Pour éviter ce phénomène ,on équipe ce type d'article d'un organe dénommé généralement réservoir tampon, qui a pour fonction d'absorber l'excès d'encre provenant du réservoir avant qu'il n'atteigne la tête d'écriture et , une fois les conditions normales établies, de restituer à l'élément capillaire l'encre qu'il contient. Un tel article d'écriture est notamment connu par le document EP.0.516.538.

Dans ces articles de la première catégorie, le transfert de l'encre depuis le réservoir d'encre jusqu'à la tête d'écriture n'est pas continu. Ce transfert est assuré au fur et à mesure de la consommation d'encre par la tête d'écriture lors de l'utilisation de l'article grâce à la différence de pression que cette consommation d'encre provoque à l'intérieur du corps de l'article. Une telle solution est notamment connue par le document EP.O.24O.994 qui met en oeuvre un mécanisme de valve qui est interposé entre le réservoir d'encre principal et un réservoir d'encre secondaire dans lequel pénètre l'élément capillaire. Le mécanisme de valve peut comprendre notamment une membrane dans un matériau élastique tel qu'un caoutchouc silicone , cette membrane étant munie d'une fente de telle sorte que lorsqu'une différence de pression prédéterminée agit sur ladite membrane , la fente s'ouvre et l'encre est alimentée depuis le réservoir principal jusqu'au réservoir secondaire. En fonctionnement lors de l'utilisation de l'article la consommation qui est faite de l'encre dans l'élément capillaire provoque une diminution de pression dans le réservoir secondaire ce qui entraîne l'ouverture de la valve , l'écoulement de l'encre dans ledit réservoir secondaire et la réalimentation en encre de l'élément capillaire. Pour assurer un tel fonctionnement, on comprend que la différence de pression permettant l'ouverture de la valve est relativement faible . Dans le document EP.0.240.994, qui décrit un tel article , il est question d'une différence de pression qui serait de l'ordre de 125 mm de hauteur d'eau. Il est à souligner que , dans ce type d'article , le problème de l'échauffement de l'air dans le réservoir principal ne se pose pas puisque ce réservoir principal , contenant l'encre , est isolé de l'air ambiant et ne contient pas d'air , étant équipé d'un piston souple qui se déplace dans le réservoir au fur et à mesure de la consommation d'encre. La présence d'un tel piston souple rend plus complexe la réalisation de l'article.

Le but que s'est fixé le demandeur est de proposer un article d'écriture à encre liquide qui ne comporte pas le piston souple du document EP.O.24O.994 et qui n'est pas nécessairement équipé d'un réservoir tampon tel que celui du document EP.O.516538.

Ce but est parfaitement atteint par l'article d'écriture de l'invention, qui de manière connue est un article à encre liquide dont le corps comporte intérieurement , de l'arrière vers l'avant, un réservoir pour l'encre et une chambre antérieure dans laquelle se trouvent un élément capillaire pour le transfert de l'encre provenant du réservoir et une tête d'écriture , alimentée en encre par l'élément capillaire et débouchant hors de la partie avant du corps.

De manière caractéristique selon l'invention, le réservoir est séparé de la chambre antérieure par une paroi flexible , à mémoire de forme , munie de fentes, faisant office de valve, apte à s'ouvrir instantanément dès que le rapport (A) de la pression (P₁) à l'intérieur du réservoir sur la pression (P₂) à l'intérieur du volume de la chambre intérieure en regard de ladite valve est supérieur à une première valeur (A₁) et à se refermer instantanément dès que ledit rapport (A) est inférieur ou égal à une seconde valeur (A₂), libérant l'encre sous la forme d'un jet dirigé sur la face arrière de l'élément capillaire; de plus l'article comporte des moyens de mise en pression du réservoir d'encre et la chambre antérieure communique avec l'air ambiant.

Ainsi il n'y a pas un fonctionnement automatique de la valve du seul fait de la consommation d'encre par l'utilisation de l'article , comme dans le document EP.0.240.994. Il est nécessaire d'actionner les moyens de mise en pression pour obtenir un renouvellement de l'encre dans l'élément capillaire. Cette mise en pression doit être réalisée par l'utilisateur lorsqu'il s'aperçoit que la quantité d'encre déposée sur le support , lors de l'utilisation de l'article, diminue.

Il est à noter que les première et seconde valeurs (A₁ et A₂) sont fonction de la structure de la valve , notamment du matériau utilisé et de la dimension des fentes.

Dans un mode préféré de réalisation , la première valeur (A₁) du rapport (A) est de l'ordre de 1,07 et la seconde valeur (A₂) du rapport (A) est de l'ordre de 1,05.

Il est aussi à noter qu'au moins la première valeur (A₁) peut n'être pas déterminée pour une même valve mais dépendre aussi du volume d'air présent dans le réservoir. Plus le réservoir est vide d'encre, plus la première valeur (A₁) pourra être élevée.

De préférence les moyens de mise en pression sont constitués par une zone déformable élastiquement du corps de l'article au niveau du réservoir pour l'encre. Cette zone peut être formée par une membrane en élastomère tendue sur une portion rigide du corps de l'article. Avantageusement il s'agira d'une zone latérale.

La capacité de déformation et la surface de ladite zone sont déterminées pour que , lors d'un actionnement unitaire par l'utilisateur , on obtienne une libération par la valve d'une quantité donnée d'encre , de préférence entre O,1 et 1cm³.

Ce mode préféré de réalisation , avec une membrane en élastomère permet de réaliser un article ayant une structure très simple. Néanmoins il pourrait être envisagé de mettre en oeuvre d'autres types de moyens de mise en pression, tels qu'un piston placé sur l'extrémité arrière du corps de l'article.

Il peut être préférable que le corps de l'article soit dans un matériau transparent ou translucide permettant à l'utilisateur de voir quelle est la quantité d'encre restant dans le réservoir et également de visualiser , par l'intensité de la couleur de l'élément capillaire , s'il y a encore beaucoup d'encre dans cet élément et s'il est ou non opportun de mettre en oeuvre les moyens de mise en pression. La projection de l'encre sous forme d'un jet peut entraîner des salissures de la paroi interne de la chambre antérieure empêchant une bonne visualisation . Ainsi, selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément capillaire a une face arrière de réception de l'encre , qui est apte à absorber la quantité d'encre libérée lors de l'ouverture de la valve. Selon cette disposition particulière , la face arrière de l'élément capillaire sert de collecteur au jet d'encre projeté depuis la valve. Cette face présente , avantageusement , une forme concave permettant d'augmenter la surface en contact avec l'encre , comparativement à une surface plane. Dans ce cas le bord périphérique de ladite surface concave est à proximité immédiate du bord périphérique de la valve de sorte qu'il y ait le moins possible d'encre qui puisse s'échapper, quelle que soit la position verticale, horizontale ou oblique de l'article lors de la mise sous pression.

Il est également possible de disposer, dans la chambre antérieure un tube creux transparent dont l'extrémité amont est dans le prolongement de la paroi flexible, à mémoire de forme, faisant office de valve et dont l'extrémité aval débouche dans l'élément capillaire . Le jet d'encre provenant de la valve et canalisé dans le tube est bien visible par l'utilisateur ; de plus la quantité d'encre liquide ainsi injectée séjourne dans le tube jusqu'à sa totale absorption par l'élément capillaire. La vitesse d'absorption se ralentit au fur et à mesure que l'élément capillaire se sature en encre. Ainsi l'utilisateur a une indication visuelle par la présence plus ou moins prolongée d'encre liquide dans le tube , quant à la nécessité de poursuivre ou d'arrêter l'actionnement des moyens de mise en pression.

L'élément capillaire peut constituer la partie arrière de la tête d'écriture . Dans une variante de réalisation , la partie arrière de l'élément capillaire est emmanchée dans l'extrémité aval du tube ; dans ce cas le tube peut servir d'organe de maintien de la tête d'écriture.

La communication de la chambre antérieure avec l'air ambiant peut nécessiter que le tube soit percé d'un trou de communication, de préférence vers l'extrémité amont, proche de la paroi flexible faisant office de valve.

Le fait que ce soit l'utilisateur qui réalise l'alimentation en encre de l'élément capillaire et donc de la tête d'écriture peut présenter une difficulté , notamment lorsque l'article est laissé à la disposition des enfants. En effet si on réalise un actionnement fréquent des moyens de mise en pression, alors que l'élément capillaire n'est pas totalement ou en partie vide d'encre , on va obtenir une saturation de l'élément capillaire et un passage de l'encre dans la chambre antérieure qui risque d'entraîner des coulures d'encre par la tête d'écriture, l'encre n'étant plus absorbée par l'élément capillaire. Pour limiter cet inconvénient , selon une autre caractéristique de l'invention, sont prévus des moyens, en cas de saturation d'encre de la portion d'élément capillaire en regard de la valve, de fermeture hermétique de cette partie arrière de la chambre antérieure, ainsi que des moyens de diminution du volume de ladite partie arrière. Tout nouvel actionnement des moyens de mise en pression va créer dans cette partie arrière de la chambre antérieure une surpression de sorte qu'il sera de plus en plus difficile à l'utilisateur d'actionner les moyens de mise en pression pour obtenir l'ouverture de la valve et l'éjection d'une nouvelle quantité d'encre.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite d'un exemple préféré de réalisation d'un article d'écriture à encre liquide et à valve à mémoire de forme , illustré par le dessin annexé dans lequel :

• La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'article selon un premier exemple de réalisation,
• La figure 2 est une vue schématique en perspective des différents éléments composants l'article de la figure 1,
• La figure 3 est une vue en perspective de la valve à mémoire de forme mise en oeuvre dans ledit article, et
• La figure 4 est une vue en coupe longitudinale de l'article selon un second exemple de réalisation.

L'article d'écriture qui va être décrit fait partie des articles dans lesquels l'encre se trouve à l'état liquide dans un réservoir qui contient de l'air.

Plus précisément dans le premier exemple de réalisation illustré aux figures 1 à 3, il s'agit d'un article d'écriture 1 dont le corps 2, généralement de forme globalement cylindrique , comporte de l'arrière vers l'avant une première chambre intérieure, faisant office de réservoir 3 pour l'encre, cette chambre étant délimitée vers l'arrière par un bouchon d'obturation 4 et vers l'avant par un mécanisme à valve 5. Dans le corps 2 de l'article 1 , au-delà du réservoir 3 se trouve une chambre antérieure 6 , dans laquelle se trouve successivement un élément capillaire 7 et une tête d'écriture 8 , ladite tête 8 débouchant extérieurement par une ouverture centrale 9. C'est l'élément capillaire 7 qui a pour fonction de transférer l'encre liquide provenant du réservoir 3 vers la tête d'écriture 8.

La chambre antérieure 6 est en communication avec l'air ambiant grâce à un orifice 11 qui , dans l'exemple illustré , est pratiqué dans la pièce 10 qui prolonge ou constitue l'extrémité avant du corps 2 et qui fait office de porte-tête d'écriture.

Le corps 2 de l'article est, dans l'exemple illustré, une pièce rigide en matière plastique inerte aux solvants et en tout ou partie transparente ou translucide, permettant à l'utilisateur de visualiser le niveau d'encre qui se trouve dans le réservoir 3 et également la coloration du réservoir capillaire 7 , qui réalise le stockage temporaire de l'encre dans la chambre antérieure 6.

De manière caractéristique , l'article 1 comporte des moyens de mise en pression de l'air qui se trouve dans le réservoir 3, moyens de mise en pression qui dans l'exemple illustré sont constitués par une membrane 12 en élastomère remplaçant localement une portion rigide du corps 2 , au niveau de la partie arrière de celui-ci, au droit du réservoir 3. Cette membrane 12 élastomère est bien sûr déformable élastiquement et peut être actionnée manuellement par l'utilisateur. Plus précisément celui-ci , en exerçant une pression sur ladite membrane 12, va la déformer en la repoussant vers l'intérieur du réservoir 3, ce qui corrélativement, en diminuant le volume de celui-ci , va augmenter la pression de l'air qu'il contient et provoquer l'ouverture de la valve 13 du mécanisme à valve 5, pour autant que cette augmentation de pression soit suffisante.

En effet le mécanisme à valve 5 comporte une valve 13, à mémoire de forme, qui est choisie pour s'ouvrir instantanément lorsque la pression amont , c'est-à-dire celle régnant dans le réservoir 3, est supérieure d'une certaine proportion à la pression aval c'est-à-dire celle régnant dans la partie arrière 6a de la chambre antérieure 6, partie arrière qui se trouve entre l'élément capillaire 7 et la valve 13. De plus cette valve 13 est prévue pour se refermer instantanément lorsque la pression amont est inférieure ou égale à une autre proportion de la pression aval. Ainsi une déformation mineure et involontaire de la membrane 12 n'est pas de nature à entraîner l'ouverture de la valve 13. Il faut impérativement qu'il y ait un actionnement volontaire par l'utilisateur pour atteindre la pression requise pour cette ouverture.

Il est à noter que la consommation d'encre par la tête d'écriture 8 , lors de l'utilisation de l'article , n'entraîne pas de diminution de pression dans la chambre antérieure 6 , puisque celle-ci communique avec l'air ambiant , par l'orifice 11 de communication. Ainsi dans la version la plus simple , la pression P₂ régnant dans la partie arrière 6a de la chambre antérieure 6 est elle-même égale à la pression atmosphérique.

L'élément capillaire 7 constitue un réservoir intermédiaire d'encre qui à lui seul doit permettre une utilisation continue de l'article sur une longueur prédéterminée par exemple de 10 à 15 mètres. Il peut s'agir d'un réservoir de type fibreux, qui est bien connu par ailleurs. Il peut s'agir également d'un réservoir microporeux obtenu par frittage de microbilles à caractère hydrophile.

Dans l'exemple illustré , la face arrière 7a de l'élément capillaire 7 a une forme concave dans la zone qui est en vis-à-vis de la valve 13, le bord périphérique 7b de ladite portion concave 7a étant à proximité immédiate du bord périphérique 5b du mécanisme de valve 5. L'objet de ces contraintes structurelles est de former dans l'élément capillaire 7 une sorte de réceptacle pour l'encre qui est projetée lors de l'ouverture de la valve 13, sans que cette projection ne crée de salissures de la paroi interne du corps 2 au niveau de la chambre antérieure 6.

Il existe normalement une circulation d'air dans l'ensemble de la chambre intérieure 6 , y compris entre la partie arrière 6a de cette chambre et l'orifice de communication 11. Cette circulation peut être obtenue soit grâce à un espace entre l'élément capillaire 7 et la paroi interne du corps 2 de l'article soit éventuellement grâce à la porosité de l'élément capillaire lorsque celui-ci est prévu pour être en contact avec la paroi interne du corps 2. Grâce à cette circulation d'air, l'encre qui est projetée hors du réservoir 3 peut être remplacée dans celui-ci par l'air provenant de la chambre antérieure, lors de l'ouverture de la valve 13.

Un mode de réalisation de l'article d'écriture selon l'invention permet de limiter les risques de coulures de l'encre par la tête d'écriture 8 dans le cas d'un excès de manipulations du moyen de mise en pression par l'utilisateur. En effet l'inconvénient de l'article 1 tel qu'il vient d'être décrit est que dans le cas où l'élément capillaire 7 est saturé et n'est plus capable d'absorber l'encre liquide projetée lors de l'actionnement de la membrane 12 , l'excès d'encre liquide va s'écouler librement dans la chambre antérieure 6 et générer des coulures au niveau de la tête d'écriture 8. La solution à cette difficulté réside dans le fait de produire, en cas de saturation de l'élément capillaire 7 , au moins dans sa partie arrière , une augmentation temporaire de la pression régnant dans la partie arrière 6a de la chambre antérieure 6. Cette augmentation de la pression P₂ va corrélativement nécessiter ,pour l'ouverture de la valve 13, une pression P₁ encore plus importante en valeur absolue. Ainsi l'utilisateur sentira une résistance lors de l'actionnement de la membrane qui sera le signe qu'il convient de ne plus actionner celle-ci pour l'ouverture de la valve 13.

Pour obtenir cette augmentation temporaire de la pression P₂ dans la partie arrière 6a de la chambre antérieure 6, il faut et il suffit de rendre sensiblement hermétique cette partie arrière par rapport au reste de la chambre 6 , de manière à empêcher la circulation de l'air dans ladite partie arrière et , de plus, diminuer le volume intérieure de ladite chambre 6a , par exemple en mettant en oeuvre soit comme matériau constitutif de l'élément capillaire soit en ajoutant dans le volume intérieur de ladite chambre un matériau susceptible de gonfler du fait d'une absorption importante de liquide.

Dans l'exemple illustré , la tête d'écriture 8 est une pièce indépendante de l'élément capillaire 7 . Cependant ceci n'est pas exclusif de l'invention. La tête d'écriture pourrait être constituée par la partie avant de l'élément capillaire dont la configuration et la taille seraient adaptées en conséquence en fonction du type d'application de l'article.

S'agissant du mécanisme de valve 5, la valve proprement dite 13, qui est dans un matériau souple , à mémoire de forme , est tenue en place à l'intérieur du corps 2 de l'article 1 grâce à deux pièces 14 , 15. La première pièce 14 cylindrique présente un épaulement 14a tourné vers l'intérieur qui sert d'assise au rebord périphérique 13a de la valve 13. La seconde pièce 15 qui est également cylindrique présente un épaulement tourné vers l'extérieur 15a dimensionné pour coulisser à l'intérieur de la première pièce 14 et venir en appui pour bloquer le rebord périphérique 13a de la valve 13, ledit bord périphérique 13a étant alors coincé entre les deux épaulements 14a et 15a . Dans l'exemple illustré à la figure 3, la valve 13 est en élévation par rapport au rebord périphérique 13a sous forme d'une sorte de coupelle , dont le sommet convexe 13b, tourné vers l'intérieur du réservoir 3 comporte deux fentes 16 perpendiculaires l'une à l'autre. Du fait du matériau, à mémoire de forme, utilisé pour cette valve 13 et du fait de la courbure du sommet 13b de ladite valve, les deux fentes 16 restent fermées , en position anormale , et réalisent la fermeture étanche du réservoir 3. Par contre , lorsque le réservoir 3 est mis sous pression par actionnement de la membrane 12 , cette surpression repousse les quatre languettes 17 délimitées par les deux fentes 16 perpendiculaires , ce qui provoque l'ouverture de la valve 13 dès que le rapport (A) de la pression P₁ à l'intérieur du réservoir 3 sur la pression P₂ à l'intérieur du volume de la chambre antérieure 6 en regard de la valve 13 est supérieur à une première valeur A₁. Cette ouverture est instantanée et libère l'encre sous la forme d'un jet . De même la fermeture est instantanée, une fois que ledit rapport (A) des pressions (P₁/P₂) est inférieur ou égal à une seconde valeur A₂, inférieure ou égale à A₁. Simultanément à l'éjection de l'encre ,il y a remplacement de cette encre par remontée d'une même quantité d'air dans le réservoir 3. Une telle valve est déjà connue , dans des applications autres que celles des articles d'écriture. Dans un exemple précis de réalisation, la première valeur A₁ du rapport de pression (P₁/P₂) était de l'ordre de 1,07 et la seconde valeur A₂ de l'ordre de 1,05. Plus précisément , la chambre antérieure 6 étant à la pression atmosphérique , l'ouverture de la valve se réalisait à une pression P₁ de 7.1O³ Pa (O,O7 bar) et la fermeture de la valve à une pression P₁ de 5.1O³ Pa (O,O5 bar).

Dans le second exemple de réalisation qui est illustré à la figuré 4, les mêmes références sont utilisées pour identifier les mêmes pièces que dans le premier exemple. L'article d'écriture 20 de ce second exemple se distingue structurellement par deux différences essentielles. Selon la première différence , la tête d'écriture est constituée par la partie avant 21a de l'élément capillaire 21 dont la configuration et la taille sont adaptées en fonction du type d'application de l'article. Dans l'exemple illustré à la figure 4, il s'agit d'un marqueur à usage professionnel dont la tête d'écriture a une largeur L pouvant faire de l'ordre de 3Omm.

Selon la seconde différence, la chambre antérieure 22 est formée dans une pièce 23 dont la partie avant 23a sert de logement et assure le maintien en position de l'élément capillaire 21 et dont la partie arrière 23b est constituée par un tube transparent dont l'extrémité 23c est montée sur la partie du corps 24 de l'article 20 faisant office de réservoir 3 pour l'encre liquide. Ainsi comme cela apparaît clairement à l'examen de la figure 4 , l'utilisateur peut , à travers le tube transparent 23b visualiser le jet d'encre qui s'échappe de la valve 13 lors de l'actionnement des moyens de mise en pression du réservoir 3, notamment de la membrane en élastomère 12. La chambre antérieure 22 est donc strictement délimitée sur l'arrière par la valve 13, sur l'avant par l'élément capillaire 21 et latéralement par le tube transparent 23b . Lorsque l'utilisateur actionne les moyens de pression, une dose déterminée d'encre est projetée au travers de la valve 13 dans la chambre antérieure 22. Cette dose qui est de préférence entre O,1 et 1 cm³ séjourne dans la chambre 22 tant qu'elle n'a pas été absorbée par l'élément capillaire 21. Autant la projection de l'encre par la valve 13 est instantanée , autant l'absorption de cette encre par l'élément capillaire est progressive . Le temps nécessaire pour que l'élément capillaire 21 absorbe totalement la dose injectée est fonction , pour un élément capillaire donné, de la quantité d'encre qui a déjà été absorbée par cet élément capillaire. En effet l'encre injectée diffuse par capillarité dans tout le volume de l'élément capillaire , depuis la partie arrière 21h de celui-ci qui se trouve à proximité immédiate de la chambre antérieure 22. Ainsi cette partie arrière 21b contient encore une quantité importante d'encre , la dose nouvellement injectée aura beaucoup de difficulté à diffuser dans l'élément capillaire 21 et ladite dose séjournera sous forme d'encre liquide dans la chambre antérieure 22. Si l'utilisateur peut constater quelle est la vitesse d'absorption de la dose injectée et donc connaître l'état plus ou moins important de saturation de l'élément capillaire 21, ce qui le conduit à poursuivre ou arrêter l'actionnement des moyens de mise en pression du réservoir 3.

La communication de la chambre antérieure 22 avec l'air ambiant se fait , si nécessaire, grâce à un trou 25 pratiqué dans le tube transparent 23h de préférence à proximité de la valve 13.

La présente invention n'est pas limitée aux variantes de réalisation qui ont été décrites ci-dessus à titre d'exemples non-exhaustifs. La membrane 12 déformable élastiquement , pour la mise en pression du réservoir 3, peut être éventuellement placée sur l'arrière de l'article 1, 20 , par exemple au niveau du fond du bouchon obturateur 4. De plus il peut être mis en oeuvre d'autres types de moyens de mise en pression, par exemple des moyens du type piston, qui ne seraient pas librement coulissants comme dans le document EP.240994, mais qui auraient une course délimitée en fonction de la quantité unitaire d'encre que l'on veut projeter à chaque manipulation.