L'invention concerne un procédé pour le contrôle d'instruments d'écriture, notamment de stylos-billes, sur du papier, dans lequel l'instrument d'écriture est guidé dans un mouvement répétitif par rapport au plan du papier et le papier est déplacé dans un sens d'avance.

Les dispositifs de contrôle pour instruments d'écriture, notamment stylos-billes, tels qu'ils sont connus de par l'état de la technique, présentent la structure suivante : Le dispositif possède une prise installée de manière à pouvoir pivoter pour une pince de serrage qui tient le stylo-bille. La pince de serrage est installée dans la prise avec un jeu axial limité et un faible jeu radial, la plupart du temps de 0,2 mm, une torsion relative est évitée grâce à un entraîneur.

Pendant le test, l'instrument d'écriture est tenu dans un angle prédéfini par rapport au papier et éventuellement tourné autour de son axe longitudinal. La pression d'écriture est définie de préférence par un poids.

La prise pour l'instrument d'écriture (la plupart du temps, plusieurs de ceux-ci, de préférence dix, sont disposés les uns auprès des autres) est installée dans l'appareil de contrôle de manière à ce qu'elle effectue des mouvements circulaires par rapport au plan du papier (10 à 90 rotations/minute sont décrites dans une circonférence de 100 mm par exemple, ce qui correspond à des vitesses d'écriture de 1 m/min. à 9 m/min.). Le papier sur lequel on écrit à des fins de contrôle est la plupart du temps déroulé d'un rouleau et déplacé à une vitesse qui peut être choisie sous la prise, ce qui est désigné comme un mouvement d'avance. Cela produit un mouvement composé circulaire et linéaire, l'avance étant définie à un faible niveau (de préférence de 0,17 [motif serré] à 4,0 mm d'écart par cercle [motif ouvert], de manière à ce que la divergence de la forme circulaire qu'elle provoque n'a pas d'importance. A ce mouvement composé s'ajoute le cas échéant, pendant l'opération de contrôle, le mouvement de rotation de l'instrument d'écriture autour de son propre axe (de préférence une rotation sur axe pour vingt cercles avec un écartement assez important des cercles, et une rotation sur axe pour 100 cercles en cas de motif serré).

Il existe dans l'industrie différentes combinaisons de paramètres de ce type qui permettent de manière relativement simple de constater sur le motif obtenu la qualité d'écriture, notamment différentes anomalies, divergences et défauts comme une ovalité, des canaux d'encre défectueux, dans certaines circonstances des défauts de la bille d'écriture, l'adaptation de l'encre de stylo-bille utilisée, etc. en se basant sur un motif superposé à interférences, l'intensité des lignes ou l'intensité de la couleur.

Les éléments essentiels de ce procédé de contrôle sont normalisés et décrits par le BSI dans les documents PAS 40 (9.1.2) 1980 et DIN 16554 1982.

L'appareil commercialisé par la Société MINITEK sous la désignation « PSU 10 Write Testing Machine » (machine de test d'écriture PSU 10) réalise le procédé ci-dessus, il est utilisé depuis 1962 chez les principaux fabricants et constitue la base technique des normes. Ces appareils et d'autres utilisant le même procédé contrôlent dans le monde entier la qualité de la production d'environ 100 millions de stylos-billes par jour !

Or, il s'est avéré que ce test, malgré son utilité, n'est pas significatif pour toutes les applications pratiques des instruments d'écriture. La régularité de mouvement pendant le test ne coïncide notamment pas avec le débit d'écriture habituel, car l'écriture présente toujours et encore des pointes et des angles et des accélérations différentes. De plus, le test réalisé selon l'état de la technique provoque forcément des superpositions d'écriture en raison de la superposition du mouvement circulaire et du mouvement d'avance. Ces superpositions d'écriture ont lieu de manière « humide sur humide » car les encres de stylo-billes usuelles peuvent être effacées pendant environ 20 secondes. Ces superpositions d'écriture compliquent l'évaluation du motif de test, notamment en cas d'utilisation d'un densitomètre à petite ouverture.

Le document DE 19711698A est considéré utile pour la compréhension de l'invention.

Le but de l'invention est de mettre au point un procédé de test pour le contrôle de stylos-billes qui évite les inconvénients du procédé connu en ce qui concerne les pointes, les angles, les accélérations différentes et les superpositions d'écriture.

Ces objectifs sont atteints dans le cadre de l'invention par un procédé avec les caractéristiques de la revendication 1.

Il est prévu selon un autre aspect de l'invention que le mouvement du stylo-bille transversalement par rapport au mouvement d'avance et que le mouvement d'avance aient lieu alternativement.

En pratique, le test est réalisé de manière à ce que le stylo-bille (ou plusieurs stylos-billes) soit déplacé en va et vient sur un chariot transversalement par rapport au mouvement d'avance du papier entre deux points extrêmes prédéfinis. Il présente alors, dans la zone des points extrêmes, une vitesse minimale ou reste au repos pendant un temps prédéterminé au point extrême. Le mouvement d'avance du papier a lieu pendant ce temps. Les mouvements sont alors coordonnés de manière à ce que la ligne obtenue forme un méandre qui consiste en trajectoires rectilignes.

Dans ce test également, l'instrument d'écriture peut être tourné en continu autour de son axe longitudinal, tout en conservant de nouveau une relation prédéterminée entre le nombre de rotations et le nombre de mouvements de va et vient, par exemple une rotation tous les 50 mouvements de va et vient.

Comme même dans le nouveau test, l'instrument d'écriture est maintenu dans une position oblique (60-70°) prédéfinie et constante par rapport au papier, les lignes décrites par le mouvement du chariot transversalement par rapport au sens d'avance du papier représentent des applications ou des frottis, tandis que le mouvement dans le sens d'avance du papier équivaut à une sorte de tracé transversal. En raison de l'accélération visée contrôlable également obtenue grâce à la technique moderne lorsqu'on quitte les points finaux, une façon dynamique d'écrire d'une manière pouvant être répétée est prise comme base du test et l'on reconnaît les défauts et problèmes de l'instrument d'écriture de manière relativement simple du fait des sections de lignes plus minces et plus épaisses « se promenant » à travers le motif.

Ceci permet la localisation précise d'anomalies par rapport à différents points de la pointe d'écriture.

Le motif obtenu montre alors des structures qui permettent de conclure à des irrégularités géométriques de la pointe d'écriture, de la bille, etc.

L'invention est décrite plus précisément sur la base du dessin. On voit en

• figure 1, un motif de test suivant l'état de la technique,
• figure 2, un motif de test suivant le procédé de l'invention,
• figure 3, une pointe de stylo-bille au repos et relevée du papier,
• figure 4, la pointe du stylo-bille de la figure 3 posée sur le papier et déplacée et en
• figure 5, un stylo-bille dans un dispositif de support.

Il faut signaler, pour les figures 1 et 2, que des copies ou des impressions de motifs de test ne présentent de loin pas des structures aussi nettes que les originaux. Ces deux figures ne sont également jointes à la présente description que pour expliquer le procédé de test et non pour illustrer les résultats du test.

Les motifs de test (originaux) suivant l'état de la technique donnent des phénomènes d'interférence significatifs. Ceux-ci apparaissent du fait que les défauts se classent, en raison des zones voisines, en types que l'oeil humain, mais aussi des appareils optiques de reconnaissance semi-automatiques ou entièrement automatiques, peuvent percevoir très précisément et qui peuvent être associés par l'homme de métier à différents défauts des instruments d'écriture.

Comme on le voit en figure 1, il se produit, en raison de la superposition du mouvement circulaire avec le mouvement d'avance, qu'avec une configuration assez longue des motifs individuels mais sur toute leur surface, une multitude de superpositions d'écriture a lieu dans la zone du bord des motifs, ces superpositions d'écriture se faisant « humide sur humide », ce qui recouvre les défauts.

On voit de plus, en figure 1, qu'ici presque exclusivement les mouvements d'écriture réguliers et circulaires sont représentés et ainsi testés, tandis que les caractéristiques prédominantes pendant l'écriture pratique, qui reposent sur des changements de direction rapides et soudains, comme des angles ou des pointes, sont également peu prises en considération, tout comme des changements rapides de la vitesse d'écriture.

La figure 2 montre un motif de test selon le procédé de l'invention qui tient compte de ces caractéristiques et donne des motifs de test tels que celui représenté. Le motif de test montre une ligne dite en méandres, ce qui signifie dans le cadre de l'invention que les sections orientées substantiellement en ligne droite qui s'étendent les unes sous les autres pratiquement à angle droit sont regroupées pour former une ligne angulaire qui serpente.

Il existe une multitude de possibilités pour réaliser ce mouvement, on peut le faire grâce à des chariots entraînés par électricité ou, ce qui est privilégié en raison de la reproductibilité, par un guidage par excentrique d'un chariot. Le mouvement d'avance du papier est de préférence assuré par un moteur pas à pas qui est activé ou désactivé par exemple par la position du chariot.

La rotation de la pointe du stylo-bille a lieu, en fonction des souhaits, en continu (figures 2, A et B) même pendant le mouvement de va et vient du chariot ou en discontinu (figures 2, C et D) et seulement après un nombre prédéfini de mouvements de va et vient du chariot. Il est facile pour l'homme de métier connaissant l'invention de choisir d'autres organes de commande pour le mouvement de rotation. Chaque illustration A, B, C et D correspond à une rotation complète autour de l'axe de l'échantillon de test. C'est pourquoi on peut retrouver, lors de répétitions de ces tests, l'endroit où des particularités sont apparues.

Avec une configuration adaptée de l'excentrique, on obtient la succession de lignes représentée en figure 2, ces lignes étant suffisamment rectilignes, bien que l'excentrique même ne s'arrête nulle part. On voit très bien sur ce motif la succession d'applications, tracés transversaux et frottis, à quoi il convient d'ajouter encore ce qui suit, notamment en référence aux figures 3 et 4 :

L'illustration des figures 3 et 4 en liaison avec la figure 2 est à considérer en observant les figures 3 et 4 dans le sens d'avance du papier, ce qui a pour effet que les mouvements réalisés transversalement par rapport au sens d'avance qui sont provoqués par l'excentrique ou le chariot doivent être considérés comme une application ou un frottis selon qu'ils se dirigent vers la gauche ou la droite.

La figure 3 montre en vue schématique un stylo-bille 6 prêt à écrire mais pas encore posé sur le papier, dont la bille 1 du contour interne de la pointe 2 du stylo-bille 6 est relevée de tous côtés et est entourée par de l'encre de stylo-bille et centrée. L'encre de stylo-bille elle-même n'est pas représentée pour des raisons de visibilité. Le plan traversant le point central de la bille 1 normalement par rapport à l'axe 5 est appelé plan équatorial. Entre ce plan et l'orifice de sortie de la monture se trouve l'intervalle courbé appelé « brèche 7 » pour le liquide d'écriture. Pour les stylos-billes usuels, la brèche 7 est d'environ 1,5 à 4 micromètres (différence de diamètre 3 à 8 micromètres).

Dans la zone supérieure de la figure 3 est représenté en pointillés un canal à encre 3 qui débouche dans un accumulateur intermédiaire de forme annulaire 8. Cinq ou six canaux à encre sont habituellement prévus dans la pointe, répartis régulièrement sur la périphérie. On voit de plus en figures 3 et 4 l'angle d'écriture α (alpha), il s'agit ici de l'angle entre l'axe 5 du stylo-bille 6 et la surface d'écriture, dans le cas illustré une feuille ou un morceau de papier 4.

La figure 4 montre les changements qui se produisent dès la pose de l'instrument d'écriture sur le papier 4 : La bille 1 est poussée dans son assise vers le haut et l'intérieur de manière à ce que les intervalles 7 disponibles pour l'acheminement et l'évacuation de l'encre du stylo-bille deviennent d'une épaisseur inégale. Lors d'un mouvement du stylo-bille dans le sens de la flèche U, le mouvement d'application, seule la zone supérieure amincie de l'intervalle reste disponible pour l'acheminement de l'encre, tandis que la zone inférieure large de l'intervalle est disponible pour l'évacuation de l'encre excédentaire.

Lors d'un mouvement dans le sens de la flèche D, le frottis, la bille 1 se déplace dans le sens de la flèche tournante D et relativement plus d'encre est transportée vers le papier 4 à travers la zone inférieure plus large de l'intervalle 7 entre la bille 1 et la pointe 2, tandis que seule la zone supérieure étroite de l'intervalle 7 est disponible pour l'évacuation de l'encre excédentaire.

Il faut rajouter à cela que, lors de changements de direction au début du mouvement, très souvent des parties de la surface de la bille qui sont encore dépourvues d'encre à la suite de la fin du dernier mouvement viennent en contact avec le papier dans la nouvelle direction, de sorte qu'il peut y avoir des affaiblissements ou des interruptions de la ligne. Il y a aussi des changements de direction lors desquels des zones de la bille et de la surface frontale 9 dans lesquelles de l'encre s'est auparavant accumulée viennent en contact avec le papier, ce qui, notamment au début d'une application, provoque des épaississements perceptibles et en forme de points de la ligne.

Le mouvement du stylo-bille normalement par rapport au plan de représentation de la figure 4, dit tracé transversal, présente, comparativement à l'application ou au frottis, une brèche 7 configurée d'une manière pas tellement différente et qui n'est donc pas représentée, mais il contribue également, en fonction de sa longueur, à l'éventuel dépôt d'encre en forme de point sur le papier évoqué plus haut.

L'angle α (alpha) entre la surface du papier 4 et l'axe 5 de l'instrument d'écriture 6 a évidemment aussi une influence sur la qualité d'écriture et est maintenu lors des tests suivant l'état de la technique à 60° ou 70°. D'autres dimensions ou même variations pendant le test sont évidemment concevables, mais ceci ne concerne que des variantes ou sous-concepts de l'invention.

Font partie de ce type de variantes également la fixation du nombre de mouvements de va et vient, la fixation des différentes vitesses ou évolutions de vitesses et le rapport respectivement choisi entre la vitesse d'avance du papier et la vitesse du mouvement transversal. Il faut également définir la régulation du rapport entre ces vitesses et le mouvement de rotation de l'instrument d'écriture 6 autour de son axe 5 en raison de la faculté de répétition des résultats, mais ceci ne concerne que des paramètres de réalisation de l'invention sans toucher à l'essence de l'invention.

Il est évidemment possible, dans le procédé de l'invention, d'utiliser pour les instruments d'écriture des supports et prises qui sont connus de par l'état de la technique. Comme ces prises sont familières à l'homme de métier dans le domaine des tests d'instruments d'écriture, il n'est nul besoin ici de présenter plus précisément ces dispositifs, il suffit d'attirer l'attention sur le fait que la réalisation du procédé de l'invention n'est naturellement pas restreinte à l'utilisation de tels dispositifs, mais que tous les dispositifs qui sont en mesure de maintenir et de guider ainsi un instrument d'écriture à tester comme le requiert le procédé de l'invention conviennent pour la réalisation de ce procédé.

Un tel support est représenté en vue oblique, en partie en coupe, en figure 5 : Une prise 11 est un élément d'un chariot non représenté, elle supporte à l'intérieur un manchon 12 installé de manière à pouvoir pivoter. Ce manchon supporte, le cas échéant en une pièce, une roue dentée 13 et présente une fente longitudinale dans laquelle dépasse dans l'intérieur du manchon 12 un entraîneur 16 d'une pince de serrage 14. La pince de serrage a, comme mentionné en introduction, un jeu radial faible et est axialement mobile dans des limites. A l'extrémité supérieure de la pince de serrage repose un poids interchangeable 15, qui bloque la pression d'écriture à un niveau précisément défini. La pince de serrage 14 maintient un échantillon de test 15. Celui-ci présente au moins une pointe de stylo-bille et une réserve d'encre. La figure 5 montre de manière purement schématique l'évolution d'une ligne de test avec indication du sens d'avance V pour le papier 4 et le mouvement du chariot U-D pour l'application ou le frottis.

Enfin, on voit encore sur la figure 5 un élévateur 17 à l'aide duquel l'échantillon de test 15 peut être soulevé du papier. Un élévateur 17 peut évidemment être prévu en commun pour plusieurs échantillons de test.

Le procédé de l'invention peut également être utilisé pour des crayons de papier, des crayons de couleur, des craies, des stylos-plumes et autres instruments d'écriture. Notamment pour les crayons de papier ou les mines graphite, il est important qu'il n'y ait pas de superpositions d'écriture afin de rendre réalisables des mesures au moyen d'un densitomètre dans la pratique.