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EP3638513B1 - Instrument d'écriture à encre libre comprenant une valve microfluidique - Google Patents

Instrument d'écriture à encre libre comprenant une valve microfluidique Download PDF

Info

Publication number
EP3638513B1
EP3638513B1 EP18749433.1A EP18749433A EP3638513B1 EP 3638513 B1 EP3638513 B1 EP 3638513B1 EP 18749433 A EP18749433 A EP 18749433A EP 3638513 B1 EP3638513 B1 EP 3638513B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reservoir
microfluidic
writing instrument
microfluidic valve
ink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP18749433.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3638513A1 (fr
Inventor
Olivier ALBENGE
Laudine BUGE
Christelle DEBRAUWER
Anne-Lise DAMIANO
Claire EVRARD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BIC SA
Original Assignee
BIC SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BIC SA filed Critical BIC SA
Publication of EP3638513A1 publication Critical patent/EP3638513A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3638513B1 publication Critical patent/EP3638513B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K5/00—Pens with ink reservoirs in holders, e.g. fountain-pens
    • B43K5/18—Arrangements for feeding the ink to the nibs
    • B43K5/1818—Mechanical feeding means, e.g. valves; Pumps
    • B43K5/1827—Valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K23/00—Holders or connectors for writing implements; Means for protecting the writing-points
    • B43K23/08—Protecting means, e.g. caps
    • B43K23/12—Protecting means, e.g. caps for pens
    • 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
    • B43K7/03—Ink reservoirs; Ink cartridges pressurised, e.g. by gas
    • 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
    • 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
    • B43K8/14—Pens with writing-points other than nibs or balls with coreless tubular writing-points
    • B43K8/143—Arrangements for feeding the ink to the 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
    • B43K8/16—Pens with writing-points other than nibs or balls with tubular writing-points comprising a movable cleaning element
    • B43K8/18—Arrangements for feeding the ink to the writing-points

Definitions

  • the invention relates to the field of so-called “free ink” writing instruments, and more particularly to a pressure regulating device for a free ink writing instrument.
  • a “free ink writing instrument” or a “free ink reservoir writing instrument” is a writing instrument where the ink is free to circulate in the reservoir.
  • the ink circulates instantaneously on one side or the other of the reservoir, for example under the effect of gravity.
  • the ink is likely to move when the writing instrument is handled or when the writing instrument is moved.
  • a known solution consists in equipping such a writing instrument with a baffle, a porous element and/or a fibrous element connected to a pressure regulation channel.
  • this pressure regulation channel generally opens in the vicinity of the writing tip.
  • the baffle/porous element/fibrous element can no longer fulfill its regulatory function. depression. This is particularly problematic when the writing instrument is subjected to an environment inducing large variations in pressure between the inside and the outside of the ink reservoir, such as for example in an airplane or exposed to direct sunlight in a car. .
  • each of these documents discloses a microvalve arranged in the ink supply circuit of a writing nib.
  • An embodiment relates to a writing instrument as defined by claim 1, comprising a main body equipped with a writing nib, the writing nib being supplied with ink by a free ink reservoir, the reservoir being equipped with a pressure regulating device for regulating the pressure within the reservoir, the pressure regulating device comprising at least one microfluidic valve.
  • the free ink reservoir can be formed by the main body of the writing instrument (i.e. the gripping body), or else by a cartridge separate from the main body.
  • valve the at least one valve
  • microfluidics is the science and technology of systems manipulating fluids and of which at least one of the characteristic dimensions is of the order of a micrometer.
  • certain negligible phenomena when considering higher orders of magnitude (ie by a factor of 10 or more) become preponderant, such as capillarity, while other phenomena, such as gravity, become negligible whereas they are preponderant when we consider higher orders of magnitude.
  • Microfluidic systems are generally characterized by a small Reynolds number (ratio between the forces of inertia and the forces of viscosity): the forces of viscosity are preponderant.
  • the science of microfluidics has many facets that are not limited to fluid flow.
  • microfluidic function is the actuation of fluids: this term covers injection, controlled displacement and the various operations performed on the fluid.
  • These functions are implemented by a variety of elementary microfluidic components, such as microfluidic valves.
  • microfluidic valves such as a microfluidic valves.
  • microfluidic pumps such as a microfluidic pump, microfluidic mixers, etc.
  • Microfluidic elements are currently mainly used in the field of biology/microbiology.
  • microfluidic valve the phenomena of gravity being negligible compared to the phenomena of capillarity, it is possible to regulate the pressure within the ink reservoir while avoiding ink leaks (resulting for example from a flow of ink through gravity).
  • microfluidic valves which are usually implemented in a hydraulic circuit in the field of biology/microbiology, can also be used for gas circuits, and that even with relatively low gas flow rates (the passage sections being of the order of a micrometer), the microfluidic valves allow satisfactory regulation of the pressure between the inside and the outside of the ink reservoir.
  • the microfluidic valve being closed "by default", that is to say as long as the pressure difference between the outside and the inside of the reservoir does not reach a predetermined threshold, any evaporation of the solvents is avoided. ink while providing satisfactory pressure regulation within the ink tank. It is therefore understood that to prevent ink flow, the microfluidic valve opens when the pressure inside the reservoir becomes greater than a predetermined threshold compared to the pressure outside the reservoir to balance the pressure between the outside and inside the tank, and remains closed otherwise.
  • the pressure regulating device according to the present disclosure is a passive regulating device (i.e. which does not require an external energy supply, in particular electrical energy, to operate).
  • the microfluidic valve comprises only orifices opening inside the reservoir and into the environment outside the reservoir (i.e. the surrounding air) separate from the supply circuit of ink from the writing tip.
  • the term “outside the reservoir” means “the environment outside the reservoir (i.e. the surrounding air) distinct from the ink circuit supplied by the reservoir”.
  • the gas circuit in which the microfluidic valve is arranged between the inside and the outside of the reservoir is separate from the writing tip ink supply circuit, this circuit being supplied with ink by the reservoir.
  • the microfluidic valve has a pressure difference between the exterior and inside the predetermined overpressure threshold opening tank, for example greater than or equal to 25 mBars (twenty-five millibars).
  • the microfluidic valve only opens if the overpressure inside the reservoir relative to the outside of the reservoir is greater than the predetermined overpressure opening threshold pressure difference, and remains closed when the overpressure is lower than the predetermined overpressure opening threshold pressure difference. This ensures that any excess pressure inside the tank remains at a predetermined level.
  • an overpressure opening threshold pressure difference greater than or equal to 25mBars, a maximum acceptable level of overpressure is ensured in order to avoid untimely flows of the ink while reducing as much as possible the occurrences of the opening of the microfluidic valve with a view to avoiding phenomena of premature fatigue of the microfluidic valve and premature evaporation of the solvents of the ink, such evaporation being detrimental to the quality of the ink over time.
  • the microfluidic valve has a pressure difference between the exterior and the interior of the opening reservoir with a predetermined depression threshold, for example greater than or equal to 25 mBars (twenty-five millibars).
  • the microfluidic valve only opens if the depression inside the reservoir relative to the exterior of the reservoir is lower than the pressure difference predetermined opening threshold of depression, and remains closed when the depression is greater than the predetermined depression opening threshold pressure difference. This ensures that any vacuum inside the reservoir remains at a predetermined level.
  • a depression opening threshold pressure difference of less than or equal to 25 mBars, a maximum acceptable depression level is ensured in order to ensure sufficient supply of the tip with ink by preventing the interruption of the ink flow until at the tip, while reducing as much as possible the occurrences of opening of the microfluidic valve in order to avoid phenomena of premature fatigue of the microfluidic valve.
  • the pressure difference between the outside and the inside of the predetermined overpressure threshold opening tank and the pressure difference between the outside and the inside of the tank opening predetermined threshold of depression have the same value.
  • Such a choice has the advantage of facilitating the manufacture of the writing instrument. Indeed, no particular care is required to distinguish the valves during their assembly, so that the manufacture is facilitated and the associated costs controlled.
  • the microfluidic valve is isolated from the interior of the reservoir by a gas permeable and liquid impermeable member.
  • permeable element is meant “element permeable to gases and impermeable to liquids”. It is understood that this permeable element is arranged, according to the fluidic circuit, between the enclosure of the ink reservoir and the microfluidic valve.
  • Such a permeable element makes it possible to ensure that only gases circulate within the microfluidic valve, but not liquids. This reduces the risk of ink leakage via the microfluidic valve.
  • the microfluidic valve comprises a portion disposed on the interior side of the reservoir, said portion comprising a non-wettable coating.
  • the portion is a channel opening into the enclosure of the ink reservoir, a chamber of the microfluidic valve arranged on the side of the reservoir with respect to the mobile element (or valve) of the microfluidic valve (in general a membrane ), or else the surface of the movable element arranged on the side of the enclosure of the reservoir.
  • the inner side of the reservoir is considered with respect to the mobile element of the microfluidic valve.
  • a portion of the microfluidic valve disposed on the inside of the reservoir is a portion disposed, according to the fluid circuit within the microfluidic valve, between the interior of the reservoir and the mobile element of the microfluidic valve.
  • non-wettable coating is meant a coating that cannot be wetted (cf. partial wetting or zero wetting).
  • a hydrophobic or oleophobic coating is a coating which cannot be wetted by an aqueous solution or an oil, respectively.
  • the writing instrument comprises a removable cap configured to protect the writing tip in a protection position, the cap covering a protected part of the main body in the protection position, the microfluidic valve comprising at least a channel opening outside the main body, said channel opening into a part of the main body separate from the protected part.
  • the microfluidic valve is always in fluidic contact with the outside of the reservoir which is at atmospheric pressure, whereby the pressure regulation within the tank between the inside and the outside of the tank is ensured regardless of the configuration of the writing instrument (writing nib protected by the cap or not) , which improves the robustness of the writing instrument with respect to ink flows.
  • the pressure regulation vent is arranged near the tip writing pad so that this vent is cut off from the external environment of the pen when the writing tip is protected by the cap.
  • the pressure regulation can only take place if the cap is removed (i.e. the regulation does not take place when the cap protects the writing tip). Consequently, during a significant variation in the surrounding pressure, for example during a plane trip, ink flows can occur, even in the presence of a baffle.
  • the microfluidic valve comprises three distinct chambers, namely an inlet chamber, an outlet chamber and a regulation chamber, the inlet and outlet chambers being adjacent and separated by a wall, said wall having a projection extending inward from the inlet chamber.
  • the inlet chamber is the chamber through which the gas enters in the event of pressure regulation
  • the regulation chamber is the chamber which is permanently in fluid communication with the reference environment for the regulation of the pressure
  • the evacuation chamber is the chamber through which the gas escapes in the event of pressure regulation.
  • the pressure regulating device includes only at least one microfluidic valve.
  • the pressure regulating device comprises only one or more microfluidic valves, and no other element making it possible to regulate the pressure. This makes it possible to reduce the manufacturing costs of the writing instrument.
  • the writing instrument comprises a plurality of microfluidic valves while the reservoir extends in an axial direction and a circumferential direction, the microfluidic valves being distributed in the axial direction and/or in the circumferential direction of the tank.
  • microfluidic valves make it possible to ensure that there is in all circumstances a microfluidic valve which is not blocked by ink. In other words, it is ensured that there is always a microfluidic valve opening directly onto a gaseous part within the ink reservoir. This improves the regulation of the pressure within the reservoir, and the reliability of the regulating device with respect to ink leaks.
  • the microfluidic valves are regularly distributed along the axial direction and/or along the circumferential direction of the reservoir.
  • microfluidic valves are distributed along a helical curve around the axial direction on the tank wall.
  • the at least one microfluidic valve includes a bi-directional microfluidic valve unit.
  • a bidirectional unit can comprise either two distinct unidirectional microfluidic valves, whose directions of fluid circulation are opposite (i.e. one valve authorizing a flow from the inside to the outside of the reservoir only, the other valve authorizing a flow from the outside to the inside of the tank only), or a two-way valve (i.e. a valve behaving like the combination of two distinct one-way valves whose permitted directions of fluid circulation are opposite), or even a combination of one-way and two-way valves.
  • Such a bidirectional unit makes it possible to ensure within the reservoir both a predetermined overpressure level and a predetermined depression level. This makes it possible to improve the reliability of the writing instrument on the one hand by preventing any risk of ink leakage and on the other hand by preventing any excessive depression which would penalize the supply of the writing tip with ink.
  • the pressure regulating device comprises a baffle and/or a porous or fibrous element, the at least one microfluidic valve being unidirectional.
  • the microfluidic valve makes it possible to regulate the pressure within the ink reservoir when the baffle and/or a porous or fibrous element are inoperative, for example when the writing nib is protected by a cap. In this case, to optimize the costs, it is not necessary to provide a two-way valve, a one-way valve being sufficient (for example to avoid only overpressures within the tank).
  • a writing instrument comprises a main body equipped with a tip writing tip, and a removable cap configured to protect the writing tip in a protective position, the writing tip being supplied with ink from a free ink reservoir, the reservoir being equipped with a pressure regulating device to regulate the pressure within the reservoir, the pressure regulating device comprising a baffle and/or a porous or fibrous element, the cap being equipped with at least one microfluidic valve to regulate the pressure inside the cap in position protection.
  • the baffle and/or the porous or fibrous element performs its function of regulating pressure within the ink reservoir even when the cap is closed, while avoiding evaporation ink solvents (the microfluidic valve being closed by default).
  • the figure 1 represents a first embodiment of a writing instrument 10.
  • the writing instrument 10 comprises a main body 12 equipped with a writing nib 14.
  • the main body 12 has an internal cavity and forms a free ink tank 12, where the ink 13 is free to move.
  • the main body and the tank are formed by the same part, according to a variant the main body and the tank can be formed as two separate parts.
  • Reservoir 12 is equipped with a pressure regulator 16 to regulate the pressure within reservoir 12.
  • pressure regulator 16 includes a single bi-directional unit of microfluidic valves 18.
  • the reservoir 12 extends along an axial direction X and a circumferential direction C.
  • the writing tip 14 is arranged on a first end 12A along the axial direction X of the reservoir 12.
  • the bidirectional unit of microfluidic valves 18 is arranged on the second end of reservoir 12, opposite the first end in the axial direction.
  • This second end 12B is formed by a cap 13 which is fixed in a sealed manner, in this example by welding, to the tubular part 12C of the tank 12.
  • Such a configuration makes it possible to reduce manufacturing costs, only the cap 13 being equipped with bidirectional unit of microfluidic valves 18.
  • the writing instrument 10 also includes a removable cap 20 which is shown in the figure 1 in the position of protection of the tip 14. In this position, the cap 20 covers a part of the main body 12, this part forming a so-called protected part.
  • the channels described below of the bidirectional unit of microfluidic valves 18 which open outside the reservoir 12, open into a separate part of the part protected by the cap 20.
  • the figures 2A, 2B and 2B more specifically represent a bidirectional valve comprising two different entities 18A and 18B.
  • the valve comprises only one or several similar entities, the valve is said to be unidirectional.
  • the valve includes two different types of entities, as shown in the figures 2A, 2B and 2C , the valve is said to be bidirectional.
  • a bi-directional microfluidic valve unit comprises either one or more bi-directional valves (such as the valve shown in the Figures 2A, 2B, 2C ), either two one-way valves whose possible fluid flow directions are opposite, or a combination of two-way valves and one-way valves.
  • the bi-directional microfluidic valve unit 18 will now be described in more detail with reference to the figures 2A, 2B and 2C .
  • the entities 18A and 18B have substantially the same structure with three chambers 19A, 19B and 19C, a membrane 23 fluidically separating the chambers by default (position represented on the figure 2A ), the chambers being respectively connected to a channel.
  • the chamber 19A forms an admission chamber 19A, through which the gas enters in the event of pressure regulation via a channel 21A.
  • the channel 21A opens towards the interior of the tank while in the entity 18B the channel 21A opens towards the outside of the tank.
  • the chamber 19B forms a regulation chamber 19B in fluid communication with the outside via a channel 21BA, reference medium for regulating the pressure inside the reservoir.
  • the chamber 19C forms an evacuation chamber 19C through which the gas escapes in the event of pressure regulation via a channel 21C.
  • the channel 21C opens towards the outside of the tank while in the entity 18B the channel 21C opens towards the inside of the tank.
  • the admission and evacuation chambers 19A and 19C are adjacent and separated by a wall 24 while the chamber 19B is opposite the chambers 19A and 19B and opens into the chambers 19A and 19B.
  • the membrane 23 is placed between the chambers 19A and 19C on the one hand and the chamber 19B on the other hand. The membrane 23 cooperates in abutment against the wall 24.
  • the 2D figure shows the shape of the wall 24, seen in cross section, parallel to the membrane.
  • the wall 24 has a projection 24A extending towards the inside of the admission chamber 19A.
  • the projection has the shape of a projecting edge, the angle ⁇ of the edge being for example between 45° and 120°.
  • the projection 24A extends over the entire height H of the wall 24 (see figure 2A ).
  • the side of the walls 24 arranged on the side of the evacuation chamber 19C do not present a projection, but could, according to a variant, also present one, similar or not to the projection 24A.
  • a gas-permeable, liquid-impermeable member 22 is disposed on the bi-directional microfluidic valve unit 18 on the inside of the reservoir 12 and isolates it from the interior of the reservoir.
  • the walls of the channels 21A and 21BB opening on the inside of the tank 12 comprise a non-wettable coating (not shown).
  • the entity 18B makes it possible to avoid too great a depression within the tank 12 and puts the inside and the outside of the tank 12 in fluid communication if the pressure difference between the pressure Pext outside the tank 12 and the pressure Pint inside tank 12 becomes lower than a second predetermined threshold value AP2 (ie a pressure difference between the outside and inside the tank opening predetermined threshold of depression). It is therefore understood that the membrane 23 of the entity 18B is configured to move so as to put the chamber 19A and the chamber 19C in fluid communication if Pext - Pint > ⁇ P2, as shown in the Fig. 2C .
  • ⁇ P2 25 mBars.
  • ⁇ P2 is a positive or zero value.
  • ⁇ P1 ⁇ P2, but these threshold values can of course be different.
  • the figures 3, 4 and 5 are other writing instrument embodiments which differ from the writing instrument 10 of the figure 1 solely by the number and arrangement of the bidirectional units of microfluidic valves.
  • the second writing instrument embodiment 10' of the picture 3 comprises a plurality of bidirectional units of microfluidic valves 18 regularly distributed along the axial direction X of the reservoir 12.
  • each bidirectional unit of microfluidic valves 18 is spaced apart by 1 cm (one centimeter) along the axial direction X of the units bidirectional microfluidic valves 18 adjacent.
  • the third 10" writing instrument embodiment of the figure 4 comprises a plurality of bidirectional units of microfluidic valves 18 regularly distributed along the circumferential direction C of the reservoir 12.
  • each bidirectional unit of microfluidic valves 18 is spaced apart by 36° in the circumferential direction C, around the axis X of the reservoir 12, bidirectional units of microfluidic valves 18 adjacent.
  • the fourth writing instrument embodiment 10′′′ of the figure 5 comprises a plurality of bidirectional units of microfluidic valves 18 regularly distributed along the circumferential direction C and along the axial direction X of the reservoir 12.
  • the bidirectional units of microfluidic valves 18 are distributed according to a helical curve around the axis X of the reservoir 12.
  • each bidirectional unit of microfluidic valves 18 is spaced apart by 36° in the circumferential direction C, around the axis X of the reservoir 12, and by 1 cm along the axial direction X, bidirectional units of 18 adjacent microfluidic valves.
  • the figure 6 represents a fifth embodiment of writing instrument 10 ⁇ where, with respect to the writing instrument 10 of the figure 1 , the pressure regulating device 16 of the reservoir 12 comprises a baffle 26 and a unidirectional microfluidic valve 18'.
  • the microfluidic valve 18' makes it possible to avoid an overpressure inside the reservoir 12.
  • the microfluidic valve 18' comprises only entities of the type 18A of the figure 2A .
  • the microfluidic valve 18' is a so-called “overpressure” valve. This makes it possible to avoid an ink leak in the event of overpressure inside the tank relative to the outside of the tank, even if the cap 20 is closed.
  • the regulating device 16 comprises, in addition to or replacing the baffle 26, a porous or fibrous element (not shown).
  • the one-way microfluidic valve 18' could make it possible to avoid an excessive depression inside the reservoir 12 and only comprises entities of the type 18B of the figure 2A .
  • the microfluidic valve 18′ would then be called “depression” valve.
  • such a configuration only makes it possible to avoid an excessive depression within the reservoir 12, which only penalizes the supply of ink to the writing tip, which is not serious since the cap is closed (and therefore that the user does not use the writing instrument), but not a possible leakage of ink in the event of overpressure inside the tank relative to the outside of the tank when the cap 20 is closed.
  • the device 16 for regulating the pressure of the reservoir 12 of the first, second, third and fourth embodiments of the figures 1, 3, 4 and 5 only comprises at least one microfluidic valve while the device 16 for regulating the pressure of the reservoir 12 of the fifth embodiment of the figure 6 comprises a combination of at least one microfluidic valve and another separate device, namely a baffle, a fibrous element and/or a porous element.
  • the figure 7 shows an example of a writing instrument 10 ⁇ ′′′ which does not correspond to the claimed invention, where, with respect to the writing instrument 10 of the figure 1 , the pressure regulating device 16 of the reservoir 12 comprises a baffle 26 but no microfluidic valve.
  • Cap 20 is equipped with a valve microfluidics, in this example a bidirectional unit of microfluidic valves 18 to regulate the pressure between the inside and the outside of the cap 20 when the cap protects the writing tip 14 (position shown on the figure 7 ).
  • the baffle 26 can regulate the pressure within the reservoir 12 even when the cap 20 protects the writing tip 14.
  • the device for regulator 16 of reservoir 12 comprises, in addition to or in replacement of baffle 26, a porous or fibrous element (not shown).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pens And Brushes (AREA)

Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • L'invention concerne le domaine des instruments d'écriture dits « à encre libre », et plus particulièrement un dispositif de régulation de pression pour un instrument d'écriture à encre libre.
  • Pour rappel, un « instrument d'écriture à encre libre » ou un « instrument d'écriture à réservoir à encre libre » est un instrument d'écriture où l'encre est libre de circuler dans le réservoir. En d'autres termes, l'encre circule instantanément d'un côté ou de l'autre du réservoir, par exemple sous l'effet de la gravité. Notamment, on comprend que l'encre est susceptible de se déplacer lorsqu'on manipule l'instrument d'écriture ou que l'instrument d'écriture est déplacé.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
  • Dans les instruments d'écriture à encre libre, une problématique constante est d'éviter l'évaporation des solvants de l'encre tout en régulant la pression au sein du réservoir d'encre pour éviter les coulures d'encre au niveau de la pointe.
  • Une solution connue consiste à équiper un tel instrument d'écriture avec une chicane, un élément poreux et/ou un élément fibreux relié(s) à un canal de régulation de pression.
  • Toutefois, ce canal de régulation de pression débouche généralement au voisinage de la pointe d'écriture. Ainsi, lorsque la pointe est protégée par un capuchon qui ferme hermétiquement un volume autour de la pointe d'écriture pour éviter l'évaporation des solvants de l'encre, la chicane/élément poreux/élément fibreux ne peut plus assurer sa fonction de régulation de pression. Ceci est particulièrement problématique lorsque l'instrument d'écriture est soumis à un environnement induisant de fortes variations de pression entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir d'encre, comme par exemple dans un avion ou exposé en plein soleil dans une voiture.
  • Il existe donc un besoin en ce sens.
  • DE 102 12 279 , US 2009/154982 , EP 1 837 200 , DE 43 28 312 et DE 102 12 278 divulguent chacun un instrument d'écriture selon le préambule de la revendication 1. En particulier, chacun de ces documents divulgue une microvalve disposée dans le circuit d'alimentation d'encre d'une pointe d'écriture.
    • PRESENTATION DE L'INVENTION
  • Un mode de réalisation concerne un instrument d'écriture tel que défini par la revendication 1, comprenant un corps principal équipé d'une pointe d'écriture, la pointe d'écriture étant alimentée en encre par un réservoir à encre libre, le réservoir étant équipé d'un dispositif de régulation de pression pour réguler la pression au sein du réservoir, le dispositif de régulation de pression comprenant au moins une valve microfluidique.
  • Bien entendu, le réservoir à encre libre peut être formé par le corps principal de l'instrument d'écriture (i.e. le corps de préhension), ou bien par une cartouche distincte du corps principal.
  • Par la suite et sauf indication contraire, par « la valve » on entend « la au moins une valve ».
  • Pour rappel, la microfluidique est la science et la technologie des systèmes manipulant des fluides et dont au moins l'une des dimensions caractéristiques est de l'ordre du micromètre. A cet ordre de grandeur, certains phénomènes négligeables lorsqu'on considère des ordres de grandeur supérieurs (i.e. d'un facteur 10 ou plus) deviennent prépondérants, comme par exemple la capillarité tandis que, d'autres phénomène, comme par exemple la gravité deviennent négligeables alors qu'ils sont prépondérants lorsqu'on considère des ordres de grandeur supérieur. Les systèmes microfluidiques sont généralement caractérisés par un petit nombre de Reynolds (rapport entre les forces d'inertie et les forces de viscosité) : les forces de viscosité sont prépondérantes. La science de la microfluidique comporte plusieurs facettes ne se limitant pas à l'écoulement des fluides. Par exemple, une fonction microfluidique de base est l'actionnement des fluides : ce terme recouvre l'injection, le déplacement contrôlé et les différentes opérations effectuées sur le fluide. Ces fonctions sont implémentées par une variété de composants microfluidiques élémentaires, comme par exemple les valves microfluidique. A titre d'exemple, il existe aussi les pompes microfluidiques, des mélangeurs microfluidiques, etc. Les éléments microfluidiques sont à ce jour principalement utilisés dans le domaine de la biologie/microbiologie.
  • Grâce à la valve microfluidique, les phénomènes de gravité étant négligeables devant les phénomènes de capillarité, on peut réguler la pression au sein du réservoir d'encre tout en évitant les fuites d'encre (résultant par exemple d'un écoulement d'encre par gravité). Les inventeurs ont constaté avec surprise que les valves microfluidiques, qui sont habituellement mises en œuvre dans un circuit hydraulique dans le domaine de la biologique/microbiologie, sont également utilisables pour des circuits de gaz, et que même avec des débits de gaz relativement faibles (les sections de passage étant de l'ordre du micromètre), les valves microfluidiques permettent une régulation satisfaisante de la pression entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir d'encre. Par ailleurs, la valve microfluidique étant fermée « par défaut », c'est-à-dire tant que la différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur du réservoir n'atteint pas un seuil prédéterminée, on évite toute évaporation des solvants de l'encre tout en assurant une régulation de la pression satisfaisante au sein du réservoir d'encre. On comprend donc que pour éviter un écoulement d'encre, la valve microfluidique s'ouvre lorsque la pression à l'intérieur du réservoir devient supérieure à un seuil prédéterminée par rapport à la pression à l'extérieur du réservoir pour équilibrer la pression entre l'extérieur et l'intérieur du réservoir, et reste fermée autrement. En d'autres termes, on comprend que le dispositif de régulation de pression selon le présent exposé est un dispositif de régulation passif (i.e. qui ne nécessite pas un apport d'énergie extérieur, en particulier d'énergie électrique, pour fonctionner). Par ailleurs, on comprend que pour réguler la pression au sein du réservoir, la valve microfluidique comprend uniquement des orifices débouchant à l'intérieur du réservoir et dans l'environnement extérieur du réservoir (i.e. l'air environnant) distinct du circuit d'alimentation d'encre de la pointe d'écriture. En d'autres termes, au sens du présent exposé par « extérieur du réservoir » on entend « l'environnement extérieur du réservoir (i.e. l'air environnant) distinct du circuit d'encre alimenté par le réservoir ». Le circuit de gaz dans lequel est disposée la valve microfluidique entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir est distinct du circuit d'alimentation d'encre de la pointe d'écriture, ce circuit étant alimenté en encre par le réservoir.
  • Dans certains modes de réalisation, la valve microfluidique présente une différence de pressions entre l'extérieur et l'intérieur du réservoir d'ouverture seuil prédéterminée de surpression, par exemple supérieure ou égale à 25 mBars (vingt-cinq millibars).
  • En d'autres termes, la valve microfluidique ne s'ouvre que si la surpression à l'intérieur du réservoir par rapport à l'extérieur du réservoir est supérieur à la différence de pressions seuil d'ouverture prédéterminée de surpression, et reste fermée lorsque la surpression est inférieure à la différence de pression seuil d'ouverture prédéterminée de surpression. On s'assure ainsi que l'éventuelle surpression à l'intérieur du réservoir reste à un niveau prédéterminé. En choisissant une différence de pression seuil d'ouverture de surpression supérieure ou égale à 25mBars, on assure un niveau de surpression maximum acceptable en vue d'éviter des écoulements intempestifs de l'encre tout en réduisant autant que possible les occurrences d'ouverture de la valve microfluidique en vue d'éviter des phénomènes de fatigue prématurée de la valve microfluidique et une évaporation prématurée des solvants de l'encre, une telle évaporation étant préjudiciable à la qualité de l'encre dans le temps.
  • Dans certains modes de réalisation, la valve microfluidique présente une différence de pressions entre l'extérieur et l'intérieur du réservoir d'ouverture seuil prédéterminée de dépression, par exemple supérieure ou égale à 25 mBars (vingt-cinq millibars).
  • En d'autres termes, la valve microfluidique ne s'ouvre que si la dépression à l'intérieur du réservoir par rapport à l'extérieur du réservoir est inférieure à la différence de pressions seuil d'ouverture prédéterminée de dépression, et reste fermée lorsque la dépression est supérieure à la différence de pression seuil d'ouverture prédéterminée de dépression. On s'assure ainsi que l'éventuelle dépression à l'intérieur du réservoir reste à un niveau prédéterminé. En choisissant une différence de pression seuil d'ouverture de dépression inférieure ou égale à 25mBars, on assure un niveau de dépression maximum acceptable en vue d'assurer une alimentation suffisante de la pointe en encre en empêchant la rupture du débit d'encre jusqu'à la pointe, tout en réduisant autant que possible les occurrences d'ouverture de la valve microfluidique en vue d'éviter des phénomènes de fatigue prématurée de la valve microfluidique.
  • Dans certains modes de réalisations, la différence de pressions entre l'extérieur et l'intérieur du réservoir d'ouverture seuil prédéterminée de surpression et la différence de pressions entre l'extérieur et l'intérieur du réservoir d'ouverture seuil prédéterminée de dépression ont la même valeur. Un tel choix présente l'avantage de faciliter la fabrication de l'instrument d'écriture. En effet, aucun soin particulier n'est à apporter pour distinguer les valves lors de leur montage, de sorte que la fabrication est facilité et les coûts associés maitrisés.
  • Dans certains modes de réalisation, la valve microfluidique est isolée de l'intérieur du réservoir par un élément perméable aux gaz et imperméable aux liquides.
  • Ci-après, et sauf indication contraire, par « élément perméable » on entend « élément perméable aux gaz et imperméable aux liquides ». On comprend que cet élément perméable est disposé, selon le circuit fluidique, entre l'enceinte du réservoir d'encre et la valve microfluidique.
  • Un tel élément perméable permets de s'assurer que seuls des gaz circulent au sein de la valve microfluidique, mais pas les liquides. On réduit ainsi le risque de fuite d'encre via la valve microfluidique.
  • Dans certains modes de réalisation, la valve microfluidique comprend une portion disposée du côté intérieur du réservoir, ladite portion comprenant un revêtement non-mouillable.
  • Par exemple, la portion est un canal débouchant dans l'enceinte du réservoir d'encre, une chambre de la valve microfluidique disposée du côté du réservoir par rapport à l'élément mobile (ou clapet) de la valve microfluidique (en général une membrane), ou bien la surface de l'élément mobile disposé du côté de l'enceinte du réservoir.
  • De manière générale, on comprend que le côté intérieur du réservoir est considéré par rapport à l'élément mobile de la valve microfluidique. En d'autres termes, une portion de la valve microfluidique disposée du côté intérieur du réservoir est une portion disposée, selon le circuit fluide au sein de la valve microfluidique, entre l'intérieur du réservoir et l'élément mobile de la valve microfluidique.
  • Par « revêtement non-mouillable » on entend un revêtement que ne peut pas être mouillé (cf. mouillage partiel ou mouillage nul). Par exemple, un revêtement hydrophobe ou oléophobe est un revêtement qui ne peut pas être mouillé par une solution aqueuse ou une huile, respectivement.
  • En prévoyant un tel revêtement non-mouillable, on s'assure que l'encre n'a pas tendance à s'introduire dans la valve microfluidique. On réduit ainsi le risque de fuite d'encre via la valve microfluidique.
  • Dans certains modes de réalisation, l'instrument d'écriture comprend un capuchon amovible configuré pour protéger la pointe d'écriture dans une position de protection, le capuchon recouvrant une partie protégée du corps principal en position de protection, la valve microfluidique comprenant au moins un canal débouchant à l'extérieur du corps principal, ledit canal débouchant dans une partie du corps principal distincte de la partie protégée.
  • Ainsi, lorsque l'instrument d'écriture est équipé du capuchon, c'est-à-dire lorsque la pointe d'écriture est protégée par le capuchon, la valve microfluidique est toujours en contact fluidique avec l'extérieur du réservoir qui est à pression atmosphérique, grâce à quoi la régulation de pression au sein du réservoir entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir est assurée quelle que soit la configuration de l'instrument d'écriture (pointe d'écriture protégée par le capuchon ou non), ce qui améliore la robustesse de l'instrument d'écriture vis-à-vis des écoulements d'encre.
  • Pour rappel, dans les systèmes de régulation de pression connus tels que les chicanes, éléments poreux et/ou éléments fibreux, pour éviter l'évaporation des solvants de l'encre, l'évent de régulation de pression est disposé au voisinage de la pointe d'écriture de manière à ce que cet évent soit coupé de l'environnement extérieur du stylo lorsque la pointe d'écriture est protégée par le capuchon. Ainsi, la régulation de pression ne peut avoir lieu que si le capuchon est retiré (i.e. la régulation n'a pas lieu lorsque le capuchon protège la pointe d'écriture). Par conséquent, lors d'une variation importante de la pression environnante, par exemple lors d'un voyage en avion, des écoulements d'encre peuvent survenir, même en présence de chicane.
  • Dans certains modes de réalisation, la valve microfluidique comprend trois chambres distinctes, à savoir une chambre d'admission, une chambre d'évacuation et une chambre de régulation, les chambres d'admission et d'évacuation étant adjacentes et séparées par une paroi, ladite paroi présentant une saillie s'étendant vers l'intérieur de la chambre d'admission.
  • On comprend que la chambre d'admission est la chambre par laquelle le gaz entre en cas de régulation de pression, la chambre de régulation est la chambre qui est en permanence en communication fluidique avec l'environnement de référence pour la régulation de la pression, et que la chambre d'évacuation est la chambre par laquelle le gaz s'échappe en cas de régulation de pression. Les inventeurs ont constaté qu'une saillie formée par la paroi de séparation et s'étendant dans la chambre d'admission permet d'améliorer la réponse de la membrane aux variations de différence de pression. Ceci permet d'améliorer la fiabilité de la régulation de pression au sein du réservoir d'encre.
  • Dans certains modes de réalisation, le dispositif de régulation de pression comprend uniquement au moins une valve microfluidique.
  • On comprend donc que le dispositif de régulation de pression ne comprend qu'une ou plusieurs valves microfluidiques, et aucun autre élément permettant de réguler la pression. Ceci permet de réduire les coûts de fabrication de l'instrument d'écriture.
  • Dans certains modes de réalisation, l'instrument d'écriture comprend une pluralité de valves microfluidique tandis que le réservoir s'étend selon une direction axiale et une direction circonférentielle, les valves microfluidiques étant reparties selon la direction axiale et/ou selon la direction circonférentielle du réservoir.
  • Une telle répartition des valves microfluidiques permet de s'assurer qu'il y a dans toutes les circonstances une valve microfluidique qui n'est pas obturés par de l'encre. En d'autres termes, on s'assure qu'il y a toujours une valve microfluidique débouchant directement sur une partie gazeuse au sein du réservoir d'encre. Ceci améliore la régulation de la pression au sein du réservoir, et la fiabilité du dispositif de régulation vis-à-vis des fuites d'encre.
  • Selon une variante, les valves microfluidiques sont régulièrement reparties selon la direction axiale et/ou selon la direction circonférentielle du réservoir. Par exemple, les valves microfluidiques sont réparties le long d'une courbe hélicoïdale autour de la direction axiale sur la paroi du réservoir. Par exemple, il y a une valve microfluidique tous les centimètres et/ou tous les 30° (degré d'angle). Ceci améliore encore la régulation de pression au sein du réservoir, et la fiabilité du dispositif de régulation vis-à-vis des fuites d'encre.
  • Dans certains modes de réalisation, la au moins une valve microfluidique comprend une unité bidirectionnelle de valves microfluidiques.
  • On comprend qu'une unité bidirectionnelle peut comprendre soit deux valves microfluidiques unidirectionnelles distinctes, dont les sens de circulation de fluide sont opposés (i.e. une valve autorisant un écoulement de l'intérieur vers l'extérieur du réservoir uniquement, l'autre valve autorisant un écoulement de l'extérieur vers l'intérieur du réservoir uniquement), ou bien une valve bidirectionnelle (i.e. une valve se comportant comme la combinaison de deux valves unidirectionnelles distinctes dont les sens permis de circulation de fluide sont opposés), ou encore une combinaison de valves unidirectionnelles et bidirectionnelles.
  • Une telle unité bidirectionnelle permet d'assurer au sein du réservoir tant un niveau de surpression prédéterminé qu'un niveau de dépression prédéterminé. Ceci permet d'améliorer la fiabilité d'instrument d'écriture d'une part en prévenant tout risque de fuite d'encre et d'autre part en prévenant toute dépression excessive qui pénaliserait l'alimentation de la pointe d'écriture en encre.
  • Dans certains modes de réalisation, le dispositif de régulation de pression comprend une chicane et/ou un élément poreux ou fibreux, la au moins une valve microfluidique étant unidirectionnelle.
  • Dans une telle configuration, la valve microfluidique permet d'assurer la régulation de la pression au sein du réservoir d'encre lorsque la chicane et/ou un élément poreux ou fibreux sont inopérants, par exemple lorsque la pointe d'écriture est protégée par un capuchon. Dans ce cas, pour optimiser les coûts, il n'est pas nécessaire de prévoir une valve bidirectionnelle, une valve unidirectionnelle étant suffisante (par exemple pour éviter uniquement les surpressions au sein du réservoir).
  • Selon une variante qui n'est pas revendiquée, un instrument d'écriture comprend un corps principal équipé d'une pointe d'écriture, et un capuchon amovible configuré pour protéger la pointe d'écriture dans une position de protection, la pointe d'écriture étant alimentée en encre par un réservoir à encre libre, le réservoir étant équipé d'un dispositif de régulation de pression pour réguler la pression au sein du réservoir, le dispositif de régulation de pression comprenant une chicane et/ou un élément poreux ou fibreux, le capuchon étant équipé d'au moins une valve microfluidique pour réguler la pression à l'intérieur du capuchon en position de protection.
  • En disposant une valve microfluidique sur le capuchon, on assure que la chicane et/ou l'élément poreux ou fibreux assure sa fonction de régulation de pression au sein du réservoir d'encre même lorsque le capuchon est fermé, tout en évitant l'évaporation des solvants de l'encre (la valve microfluidique étant fermée par défaut).
    • BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles :
    • la figure 1 représente un premier mode de réalisation d'instrument d'écriture,
    • la figure 2A représente une unité bidirectionnelle de valves microfluidiques selon la loupe IIA de la figure 1, les figures 2B et 2C représentent deux états distincts de cette unité bidirectionnelle de valves microfluidiques, et la figure 2D représente une vue en coupe selon la plan IID de la figure 2A,
    • la figure 3 représente un deuxième mode de réalisation d'instrument d'écriture,
    • la figure 4 représente un troisième mode de réalisation d'instrument d'écriture,
    • la figure 5 représente un quatrième mode de réalisation d'instrument d'écriture,
    • la figure 6 représente un cinquième mode de réalisation d'instrument d'écriture, et
    • la figure 7 représente un exemple d'instrument d'écriture qui n'est pas revendiqué.
    DESCRIPTION DETAILLEE D'EXEMPLES DE REALISATION
  • La figure 1 représente un premier mode de réalisation d'instrument d'écriture 10. L'instrument d'écriture 10 comprend un corps principal 12 équipé d'une pointe d'écriture 14. Dans cet exemple, le corps principal 12 présente une cavité interne et forme un réservoir 12 à encre libre, où l'encre 13 est libre de se déplacer. Bien que dans cet exemple, le corps principal et le réservoir sont formés par la même pièce, selon une variante le corps principal et le réservoir peuvent être formés deux pièces distinctes.
  • Le réservoir 12 est équipé d'un dispositif de régulation de pression 16 pour réguler la pression au sein du réservoir 12. Dans cet exemple, le dispositif de régulation de pression 16 comprend une unique unité bidirectionnelle de valves microfluidiques 18.
  • On note que le réservoir 12 s'étend selon une direction axiale X et une direction circonférentielle C. La pointe d'écriture 14 est disposée sur une première extrémité 12A selon la direction axiale X du réservoir 12. Dans cet exemple, l'unité bidirectionnelle de valves microfluidiques 18 est disposée sur la deuxième extrémité du réservoir 12, opposé à la première extrémité selon la direction axiale. Cette deuxième extrémité 12B est formée par un bouchon 13 qui est fixé de manière étanche, dans cet exemple par soudure, sur la partie tubulaire 12C du réservoir 12. Une telle configuration permet de réduire les coûts de fabrication, seul le bouchon 13 étant équipé d'une unité bidirectionnelle de valves microfluidiques 18.
  • L'instrument d'écriture 10 comprend également un capuchon amovible 20 qui est représenté sur la figure 1 en position de protection de la pointe 14. Dans cette position, le capuchon 20 recouvre une partie du corps principal 12, cette partie formant une partie dite protégée. Les canaux décrits ci-après de l'unité bidirectionnelle de valves microfluidiques 18 qui débouchent à l'extérieur du réservoir 12, débouchent dans une partie distincte de la partie protégée par le capuchon 20.
  • De manière générale, on note que sur les figures 1, 3, 4 et 5 les unités bidirectionnelles de valves microfluidiques 18 sont représentées de manière symbolique tandis que sur les figures 2A, 2B et 2C les unités bidirectionnelles de valves microfluidiques 18 sont représentées dans leur schéma de principe.
  • Les figures 2A, 2B et 2B, représentent plus spécifiquement une valve bidirectionnelle comprenant deux entités 18A et 18B différentes. De manière générale, si la valve ne comprend qu'une un plusieurs entités similaires, la valve est dite unidirectionnelle. Si la valve comprend deux types d'entités différentes, comme cela est représenté sur les figures 2A, 2B et 2C, la valve est dite bidirectionnelle. Une unité bidirectionnelle de valves microfluidiques comprend soit une ou plusieurs valves bidirectionnelles (comme par exemple la valve représentée sur les figures 2A, 2B, 2C), soit deux valves unidirectionnelles dont les sens d'écoulements fluidiques possibles sont opposés, soit une combinaison de valves bidirectionnelles et de valves unidirectionnelles.
  • L'unité bidirectionnelle de valves microfluidiques 18 va être maintenant décrite plus en détail en référence aux figures 2A, 2B et 2C.
  • On note que dans cet exemple, les entités 18A et 18B présente sensiblement la même structure à trois chambres 19A, 19B et 19C, une membrane 23 séparant fluidiquement les chambres par défaut (position représentée sur la figure 2A), les chambres étant respectivement reliées à un canal. Dans chaque entité, la chambre 19A forme une chambre d'admission 19A, par laquelle le gaz entre en cas de régulation de pression via un canal 21A. Dans l'entité 18A le canal 21A débouche vers l'intérieur du réservoir tandis que dans l'entité 18B le canal 21A débouche vers l'extérieur du réservoir. La chambre 19B forme une chambre de régulation 19B en communication fluidique avec l'extérieur par un canal 21BA, milieu de référence pour la régulation de la pression à l'intérieur du réservoir. La chambre 19C forme une chambre d'évacuation 19C par laquelle le gaz s'échappe en cas de régulation de pression via un canal 21C. Dans l'entité 18A le canal 21C débouche vers l'extérieur du réservoir tandis que dans l'entité 18B le canal 21C débouche vers l'intérieur du réservoir.
  • Dans cet exemple, dans chaque entité 18A et 18B, les chambres d'admission et d'évacuation 19A et 19C sont adjacentes et séparées par une paroi 24 tandis que la chambre 19B est en regard des chambres 19A et 19B et débouche dans les chambres 19A et 19B. Pour séparer fluidiquement les chambres, la membrane 23 est disposée entre les chambres 19A et 19C d'une part et la chambre 19B d'autre part. La membrane 23 coopère en butée contre la paroi 24.
  • La figure 2D représente la forme de la paroi 24, vu en coupe transversale, parallèlement à la membrane. Dans chaque entité 18A et 18B, la paroi 24 présente une saillie 24A s'étendant vers l'intérieur de la chambre d'admission 19A. Dans cet exemple, la saillie présente une forme d'arrêté saillante, l'angle α de l'arrête étant par exemple compris entre 45° et 120°. Dans cet exemple, la saillie 24A s'étend sur toute la hauteur H de la paroi 24 (voir figure 2A). Dans cet exemple, le côté des parois 24 disposé du côté de la chambre d'évacuation 19C ne présentent pas saillie, mais pourrait, selon une variante, également en présenter une, similaire ou pas à la saillie24A.
  • Un élément perméable aux gaz et imperméable aux liquides 22 est disposé sur l'unité bidirectionnelle de valves microfluidiques 18, du côté intérieur du réservoir 12 et l'isole de l'intérieur du réservoir. De plus, dans cet exemple, les parois des canaux 21A et 21BB débouchant du côté intérieur du réservoir 12 comprennent un revêtement non-mouillable (non représenté).
  • L'entité 18A permet d'éviter une surpression au sein du réservoir 12 et met en communication fluidique l'intérieur et l'extérieur du réservoir si la différence entre la pression Pint à l'intérieur du réservoir 12 et la pression Pext à l'extérieur du réservoir 12 devient supérieure à une première valeur seuil prédéterminée ΔP1 (i.e. une différence de pressions entre l'extérieur et l'intérieur du réservoir d'ouverture seuil prédéterminée de surpression). On comprend donc que la membrane 23 de l'entité 18A est configurée pour se déplacer de manière à mettre en communication fluidique la chambre d'admission 19A et la chambre d'évacuation 19C si Pint - Pext > ΔP1, comme cela est représenté sur la figure 2B. Dans cet exemple ΔP1 = 25mBars. Bien entendu, de manière générale, ΔP1 est une valeur positive ou nulle.
  • L'entité 18B permet d'éviter une trop grande dépression au sein du réservoir 12 et met en communication fluidique l'intérieur et l'extérieur du réservoir 12 si la différence de pressions entre la pression Pext à l'extérieur du réservoir 12 et la pression Pint à l'intérieur du réservoir 12 devient inférieure à une deuxième valeur seuil prédéterminée AP2 (i.e. une différence de pressions entre l'extérieur et l'intérieur du réservoir d'ouverture seuil prédéterminée de dépression). On comprend donc que la membrane 23 de l'entité 18B est configurée pour se déplacer de manière à mettre en communication fluidique la chambre 19A et la chambre 19C si Pext - Pint > ΔP2, comme cela est représenté sur la figure 2C. Dans cet exemple, ΔP2 = 25 mBars. Bien entendu, de manière générale, ΔP2 est une valeur positive ou nulle. Dans cet exemple, ΔP1 = ΔP2, mais ces valeurs seuils peuvent bien entendu être différentes.
  • Les figures 3, 4 et 5 sont des autres modes de réalisation d'instrument d'écriture qui diffèrent de l'instrument d'écriture 10 de la figure 1 uniquement par le nombre et la disposition des unités bidirectionnelles de valves microfluidiques.
  • Le deuxième mode de réalisation d'instrument d'écriture 10' de la figure 3 comprend une pluralité d'unités bidirectionnelles de valves microfluidiques 18 régulièrement réparties selon la direction axiale X du réservoir 12. Par exemple, chaque unité bidirectionnelle de valves microfluidiques 18 est espacée de 1 cm (un centimètre) selon la direction axiale X des d'unités bidirectionnelles de valves microfluidiques 18 adjacentes.
  • Le troisième mode de réalisation d'instrument d'écriture 10" de la figure 4 comprend une pluralité d'unités bidirectionnelles de valves microfluidiques 18 régulièrement réparties selon la direction circonférentielle C du réservoir 12. Par exemple, chaque unité bidirectionnelle de valves microfluidiques 18 est espacée de 36° selon la direction circonférentielle C, autour de l'axe X du réservoir 12, des d'unités bidirectionnelles de valves microfluidiques 18 adjacentes.
  • Le quatrième mode de réalisation d'instrument d'écriture 10‴ de la figure 5 comprend une pluralité d'unités bidirectionnelles de valves microfluidiques 18 régulièrement réparties selon la direction circonférentielle C et selon la direction axiale X du réservoir 12. Dans cet exemple, les unités bidirectionnelles de valves microfluidiques 18 sont réparties selon une courbe hélicoïdale autour de l'axe X du réservoir 12. Par exemple, chaque unité bidirectionnelle de valves microfluidiques 18 est espacée de 36° selon la direction circonférentielle C, autour de l'axe X du réservoir 12, et de 1cm le long de la direction axiale X, des d'unités bidirectionnelles de valves microfluidiques 18 adjacentes.
  • La figure 6 représente un cinquième mode de réalisation d'instrument d'écriture 10ʺʺ où, par rapport à l'instrument d'écriture 10 de la figure 1, le dispositif de régulation de pression 16 du réservoir 12 comprend une chicane 26 et une valve microfluidique 18' unidirectionnelle. Par exemple, la valve microfluidique 18' permet d'éviter une surpression à l'intérieur du réservoir 12. Par exemple, la valve microfluidique 18' ne comprend que des entités du type 18A de la figure 2A. En d'autres termes, dans cet exemple, la valve microfluidique 18' est une valve dite de « surpression ». Ceci permet d'éviter une fuite d'encre en cas de surpression à l'intérieur du réservoir par rapport à l'extérieur du réservoir, même si le capuchon 20 est fermé. Selon une variante, le dispositif de régulation 16 comprend en plus ou en remplacement de la chicane 26, un élément poreux ou fibreux (non représenté). Bien entendu, la valve microfluidique unidirectionnelle 18' pourrait permettre d'éviter une dépression excessive à l'intérieur du réservoir 12 et ne comprend que des entités du type 18B de la figure 2A. La valve microfluidique 18' serait alors dite de « dépression ». Toutefois, une telle configuration permet seulement d'éviter une dépression excessive au sein du réservoir 12, ce qui pénalise uniquement l'alimentation en encre de la pointe d'écriture, ce qui n'est pas grave puisque le capuchon est fermé (et donc que l'utilisateur n'utilise pas l'instrument d'écriture), mais pas une éventuelle fuite d'encre en cas de surpression à l'intérieur du réservoir par rapport à l'extérieur du réservoir lorsque le capuchon 20 est fermé.
  • On comprend donc que le dispositif de régulation 16 de la pression du réservoir 12 des premier, deuxième, troisième et quatrième modes de réalisation des figures 1, 3, 4 et 5 comprend uniquement au moins une valve microfluidique tandis que le dispositif de régulation 16 de la pression du réservoir 12 du cinquième mode de réalisation de la figure 6 comprend une combinaison d'au moins une valve microfluidique et d'un autre dispositif distinct, à savoir une chicane, un élément fibreux et/ou un élément poreux.
  • La figure 7 représente un exemple d'instrument d'écriture 10ʺ‴ qui ne correspond pas à l'invention revendiquée, où, par rapport à l'instrument d'écriture 10 de la figure 1, le dispositif de régulation de pression 16 du réservoir 12 comprend une chicane 26 mais pas de valve microfluidique. Le capuchon 20 est équipé d'une valve microfluidique, dans cet exemple une unité bidirectionnelle de valves microfluidiques 18 pour réguler la pression entre l'intérieur et l'extérieur du capuchon 20 lorsque le capuchon protège la pointe d'écriture 14 (position représentée sur la figure 7). Ainsi grâce à l'unité bidirectionnelle de valves microfluidiques 18 du capuchon 20, la chicane 26 peut réguler la pression au sein du réservoir 12 même lorsque le capuchon 20 protège la pointe d'écriture 14. Bien entendu, selon une variante, le dispositif de régulation 16 du réservoir 12 comprend en plus ou en remplacement de la chicane 26, un élément poreux ou fibreux (non représenté).
  • Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims (9)

  1. Instrument d'écriture (10) comprenant un corps principal (12) équipé d'une pointe d'écriture (14), la pointe d'écriture (14) étant alimentée en encre par un réservoir à encre libre (12), le réservoir (12) étant équipé d'un dispositif de régulation de pression (16) pour réguler la pression au sein du réservoir (12), le dispositif de régulation de pression (16) comprenant au moins une valve microfluidique (18, 18'), caractérisé en ce que la au moins une valve microfluidique (18, 18') est disposée dans un circuit de gaz entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir (12).
  2. Instrument d'écriture (10) selon la revendication 1, dans lequel la valve microfluidique (18, 18') est isolée de l'intérieur du réservoir (12) par un élément (22) perméable aux gaz et imperméable aux liquides.
  3. Instrument d'écriture (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la valve microfluidique (18, 18') comprend une portion (21A, 21BB) disposée du côté intérieur du réservoir (12), ladite portion (21A, 21BB) comprenant un revêtement non-mouillable.
  4. Instrument d'écriture (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un capuchon amovible (20) configuré pour protéger la pointe d'écriture (14) dans une position de protection, le capuchon (20) recouvrant une partie protégée du corps principal (12) en position de protection, la valve microfluidique (18, 18') comprenant au moins un canal débouchant à l'extérieur du corps principal (12), ledit canal débouchant dans une partie du corps principal distincte de la partie protégée.
  5. Instrument d'écriture (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la valve microfluidique (18, 18') comprend trois chambres distinctes, à savoir une chambre d'admission (19A), une chambre d'évacuation (19C) et une chambre de régulation (19B), les chambres d'admission (19A) et d'évacuation (19C) étant adjacentes et séparées par une paroi (24), ladite paroi (24) présentant une saillie (24A) s'étendant vers l'intérieur de la chambre d'admission (19A).
  6. Instrument d'écriture (10, 10', 10", 10‴) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif de régulation de pression (16) comprend uniquement au moins une valve microfluidique (18).
  7. Instrument d'écriture (10', 10", 10‴) selon la revendication 6, comprenant une pluralité de valves microfluidiques (18) tandis que le réservoir (12) s'étend selon une direction axiale (X) et une direction circonférentielle (C), les valves microfluidiques (18) étant reparties selon la direction axiale (X) et/ou selon la direction circonférentielle (C) du réservoir (12).
  8. Instrument d'écriture (10, 10', 10", 10‴) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la au moins une valve microfluidique comprend une unité bidirectionnelle de valves microfluidiques (18).
  9. Instrument d'écriture (10ʺʺ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif de régulation de pression (16) comprend une chicane (26) et/ou un élément poreux ou fibreux, la au moins une valve microfluidique (18') étant unidirectionnelle.
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