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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Schreibgerät für freie Schreibflüssigkeit.
In dem nachfolgenden Text wird auf ein Schreibgerät abgestellt,
wobei dieses auch zum Malen, Zeichnen und Markieren geeignet ist.
Insbesondere umfassen Schreibgeräte
im Sinne der Anmeldung auch Marker, High-Lighter, Filzstifte und
dergleichen.
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Aus
GB 2 310 592 ist ein Marker
bekannt, der ein Ventil zur Steuerung des Durchflusses aus einem
Reservoir in einen Zuführkanal
besitzt. Der Zuführkanal
erstreckt sich durch ein Zuführelement
bis zu einer Markerspitze. Das Zuführelement ist zurückziehbar
aus gebildet, um das Ventil zu öffnen,
wenn die Markerspitze gegen eine Oberfläche gedrückt wird. Eine Hilfskammer
ist zwischen dem als Kugel ausgebildeten Ventilglied und dem Zuführelement vorgesehen.
Die Vorkammer ist mit einer elastischen Membran derart dichtend
abgeschlossen, daß bei Nachlassen
des Drucks auf die Schreibspitze, die Membran in ihre Ausgangsposition
zurückkehrt
und das Ventilglied zurück
in den Ventilsitz zieht.
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Aus
DE 40 15 586 C3 ist
ein Gerät
zum Auftragen von Schreib-, Zeichen-, Druck- oder Malflüssigkeit
und dergleichen bekannt, das einen Flüssigkeitsbehälter, eine
Schreibspitze und ein Luftzuführohr
besitzt, das den Behälterinnenraum
mit der äußeren Atmosphäre verbindet.
Zusätzlich
ist ein als Flüssigkeitsfördereinrichtung
ausgebildeter kapillarer Flüssigkeitsspeicher
vorgesehen. Die Flüssigkeitsfördereinrichtung
erstreckt sich bei dem bekannten Gerät vollständig durch den Behälterinnenraum.
Das Luftzuführrohr
ist zusätzlich
mit kapillarem Material gefüllt,
um einen Austritt von Flüssigkeit über das Rohr
zu verhindern.
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Aus
US 6,575,650 B1 ist
ein Stift bekannt, bei dem der Tintenaustrag über ein Ventil erfolgt. Eine
Schreibspitze ist längsverschieblich
in dem vorderen Teil des Stiftes angeordnet. Während des Schreibens wird die
Schreibspitze zurückgeschoben und
das Ventil öffnet,
so daß Tinte
der Schreibspitze zugeführt
werden kann. Gleichzeitig verschließt ein Kopf der zurückgeschobenen
Schreibspitze den Zufluß an
Tinte zu dem Ventil, so daß nur
eine vorbestimmte Menge an Tinte der Schreibspitze zugeführt wird.
Ist diese Menge an Tinte aufgebraucht, so muß der Stift abgesetzt werden,
damit das Ventil wieder geschlossen wird und Tinte bis zu dem Ventil
nachfließen
kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auslaufsicheres
Schreibgerät
bereitzustellen, das mit einfachen Mitteln einen kontinuierlichen
Schreibfluß schafft.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein Schreibgerät
mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
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Das
erfindungsgemäße Schreibgerät ist für Tinten
geeignet. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf die Anwendung
bei Tinten begrenzt, sondern kann für beliebige Schreibflüssigkeiten
angewendet werden, insbesondere auch für Lacke, sowie Schreibflüssigkeiten
mit und ohne Pigmente. Das Schreibgerät besitzt ein geschlossenes
Reservoir für die
Schreibflüssigkeit,
das mit einer Austrittsöffnung für die Schreibflüssigkeit
und einer weiteren Öffnung versehen
ist. In dem Reservoir liegt die Tinte als freie Flüssigkeit
vor, sogenanntes free ink system. Ferner besitzt das Schreibgerät eine längliche
Schreib- oder Markierungsspitze, die über einen Verbindungsweg mit
dem Reservoir verbunden ist und entlang ihrer Längsachse verschieblich gelagert
ist. Die als Schreib- und/oder Markierungsspitze ausgebildete Spitze
des Schreibgerätes
wird zur Vereinfachung nachfolgend als Schreibspitze bezeichnet.
Der Verbindungsweg verbindet über
die Austrittsöffnung
das Reservoir mit der Schreibspitze. Ferner ist in dem Schreibgerät ein Ventil
vorgesehen, das in dem Flüssigkeitskanal
angeordnet ist. Das Ventil wirkt mit der Schreibspitze derart zusammen,
daß bei
einer Kraft in Richtung Reservoir auf die Schreibspitze das Ventil den
Flüssigkeitskanal öffnet. Bei
geöffnetem
Ventil ist der Verbindungsweg frei und Schreibflüssigkeit tritt aus dem Reservoir
in die Schreibspitze ein. Die weitere Öffnung in dem Reservoir ist über eine
Luftleitung mit der Umgebung verbunden. Durch das geöffnete Ventil
in dem Verbindungsweg wird ein kontinuierlicher Fluß an Schreibflüssigkeit
in die Schreibspitze sichergestellt. Die Luftleitung zur Verbindung
mit der Umgebung, vermeidet, daß der
Schreibfluß stockt,
weil sich ein Unterdruck in dem Reservoir durch die austretende
Schreibflüssigkeit
gebildet hat. Ferner dient die Luftleitung auch zu einem Druckausgleich,
wenn es beispielsweise durch Temperaturänderungen zu einer Volumenänderung
in dem Reservoir kommt. Hierdurch ist das Schreibgerät im hohen Maße auslaufsicher.
Die zum Öffnen
des Ventils notwendige Kraft beträgt 0,05 N bis 5 N, bevorzugt
0,1 N bis 0,4 N. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung entspricht
die Kraft, die zum Öffnen
des Ventils notwendig ist, bereits der durch Aufsetzen auf einen Untergrund
verursachten Gewichtskraft des Schreibgeräts.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Durchflußbegrenzer zwischen Reservoir
und Schreibspitze vorgesehen. Der Durchflußbegrenzer ist dabei derart
dimensioniert, daß ein
kontinuierlicher Schreibfluß für die vorgesehene
Schreibflüssigkeit
entsteht. Da die Schreibflüssigkeit
in dem Reservoir stets Atmosphärendruck
ausgesetzt ist, kann der Durchflußbegrenzer deutlich genauer
dimensioniert werden, als bei Schreibgeräten, bei denen die Schreibflüssigkeit
unterschiedlichen Drücken
ausgesetzt ist.
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Zusätzlich ist
in einer bevorzugten Ausgestaltung zwischen Ventil und Schreibspitze
ein kapillarer Ausgleichsspeicher vorgesehen. Der kapillare Ausgleichsspeicher
dient dazu, überschüssige Tinte, die
beispielsweise vor einem Schließen
des Ventils noch durchge treten ist, aber nicht mehr benötigt wird, aufzunehmen
und zu speichern. Der kapillare Ausgleichsspeicher ist derart angeordnet,
daß Tinte
aus der Luftleitung ebenfalls von dem Ausgleichsspeicher aufgenommen
wird.
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Die
in den Innenraum des Reservoirs führende Luftleitung ist bevorzugt
als ein starres Rohrelement ausgebildet. Wobei die Luftleitung bevorzugt
in einem Volumenmittelpunkt des Behälters mündet.
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Um
den Austritt von Schreibflüssigkeit über die
Luftleitung weitestgehend auszuschließen ist die Mündung der
Luftleitung derart im Reservoir angeordnet, daß es zu einer vorbestimmten
Füllmenge des
Reservoirs stets in sämtlichen
Positionen mit der Umgebung verbunden ist. Damit eine solche Position für die Luftleitung
existiert, darf das Reservoir nicht mehr als zur Hälfte mit
Schreibflüssigkeit
gefüllt
sein.
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In
einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung
besitzt das Reservoir eine ungefähr
zylindrische Form, wobei die Austrittsöffnung des Reservoirs und die
weitere Öffnung
bevorzugt an dem Grund des Reservoirs vorgesehen sind.
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In
einer zweckmäßigen Ausgestaltung
ist das Ventil in seine schliessende Position vorgespannt und öffnet sobald
eine vorbestimmte Kraft von der Schreibspitze auf das Ventilglied übertragen
wird.
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Um
einen kontinuierlichen Fluß an
Schreibflüssigkeit
sicherzustellen, ist der Durchflußbegrenzer derart bemessen,
daß bei
einer nach unten weisenden Spitze die Schreibflüs sigkeit in einer Menge durchtritt,
wie für
einen regulären
Schreibfluß erforderlich.
Der Durchflußbegrenzer
ist also für
die reguläre
Schreib-, Mal-, Zeichen- und Markierfunktion ausgelegt.
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Bevorzugt
ist der Hub-Bereich, in dem die Schreibspitze durch zusätzliche
Mittel begrenzt. Bevorzugt wird der Hub auf 0,01 bis 0,4 mm, vorzugsweise
auf 0,05 bis 0,25 mm begrenzt. Der Hub soll ebenso wie die zum Öffnen notwendige
Kraft des Ventils so gering sein, daß ein Benutzer das Öffnen des
Ventils nicht bemerkt.
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Mehrere
Ausführungsbeispiele
für das
erfindungsgemäße Schreibgerät werden
nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 einen
Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,
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2 einen
Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel,
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3 ein
alternatives Ausführungsbeispiel des
Ventils in einer Querschnittszeichnung,
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4 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für das
Ventil in einer Querschnittszeichnung und
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5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Schreibgerätes.
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1 zeigt
in einer schematischen Ansicht das als Marker ausgebildete Schreibgerät. Bei dem Schreibgerät kann es
sich beispielsweise um einen Lackmarker handeln. Das Schreibgerät besitzt
ein Reservoir 10, das eine Tinte 12 enthält. Das
Reservoir 10 muß nicht
zwangsläufig
den Körper
des Stifts bilden. Vielmehr ist es auch denkbar, einen Stiftkörper vorzusehen,
in dem das Reservoir 10 angeordnet ist. Das Reservoir 10 wird
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch eine Bodenplatte 14 begrenzt, während die Außenwand
des Reservoirs 10 sich über
die Bodenplatte 14 hinaus bis zur Schreibspitze erstreckt.
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Die
Bodenplatte 14 besitzt eine exzentrisch angeordnete Luftöffnung 16,
auf die eine Luftleitung 18 aufgesetzt ist. Die Luftleitung 18 erstreckt
sich in einem ersten Abschnitt parallel zur Längsachse des Reservoirs 10.
Im Bereich ihrer Mündung 20 knickt die
Luftleitung 18 ab und endet im Volumenmittelpunkt des Reservoirs 10.
Der Volumenmittelpunkt bezeichnet hierbei den Punkt, der bei einem
etwas weniger als halb gefüllten
Reservoir frei liegt und in keiner Position des Reservoirs mit Flüssigkeit
bedeckt ist. Bei einem Zylinder ist der Volumenmittelpunkt beispielsweise
der Mittelpunkt des Zylinders, so daß ein etwas weniger als halb
gefüllter
Zylinder in keiner Position den Volumenmittelpunkt bedeckt.
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Die
Bodenplatte 14 besitzt ferner eine zentrale Öffnung 22,
die in einen Flüssigkeitskanal
mündet.
Der Flüssigkeitskanal 24 als
Verbindungsweg zwischen Reservoir und Schreibspitze verläuft in dem
dargestellten Beispiel zentral durch das Schreibgerät. Unmittelbar
an die Bodenplatte 14 schließt sich ein Durchflußbegrenzer 26 an.
Der Durchflußbegrenzer 26 verengt
den Durchtrittskanal auf einen Querschnitt derart, daß ein Fluß an Schreibflüssigkeit
entsteht, der dem regulären Schreibfluß entspricht.
Die weitere bestimmende Größe für die Durchflußmenge ist
die Länge
der Kapillare, die ebenfalls auf die gewünschte Durchflußmenge abgestimmt
ist.
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Nachfolgend
zu dem Durchflußbegrenzer 26 ist
ein Ventil 28 vorgesehen, das in seiner verschlossenen
Position den Durchfluß an
Schreibflüssigkeit sperrt.
Das Ventil 28 ist als Ventil mit Ventilglied und Ventilsitz
ausgebildet, wobei das Ventilglied mit der Markerspitze 30 verbunden
ist. Die Markerspitze 30 bewegt das Ventilglied aus dem
Ventilsitz und gibt so den Durchfluß an Schreibflüssigkeit
aus dem Durchflußbegrenzer
in die Schreibspitze 30 frei. Ferner ist das Ventil mit
elastischen Rückstellmitteln
(nicht dargestellt) ausgestattet, die eine rückstellende Kraft auf das Ventilglied
und somit die Schreibspitze ausüben.
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Die
Schreibspitze 30 steht an ihrem entfernten Ende aus dem
Gehäuse 32 vor.
An dem innen liegendem Ende der Schreibspitze 30 ist ein
Ausgleichspeicher 34 vorgesehen, der überschüssige Schreibflüssigkeit
aufnimmt. Der Hub h, der zur vollständigen Betätigung des Ventils notwendig
ist, beträgt
bevorzugt 0,2 mm oder weniger. Die dafür notwendige Kraft beträgt 0,2 N.
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2 zeigt
einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schreibgerätes. Eine
Wand 36 umgrenzt ein Reservoir 38, in dem eine
Schreibflüssigkeit 40 vorgesehen ist.
Der Boden des Reservoirs 38 wird durch ein Bodenelement 42 begrenzt,
das eine zentrale Entlüftungsöffnung 44 besitzt.
Die Lüftungsöffnung 44 befindet
sich in einem Entlüftungskanal 46,
der durch ein Entlüftungsrohr 48 begrenzt
ist. Das Entlüftungsrohr 48 steht
zentral in das Reservoir 38 vor und besitzt an seinem freien
Ende eine Öffnung 50,
die den Reservoirinnenraum 38 mit dem Lüfungskanal 46 verbindet.
Unterhalb der Bodenplatte 42 verläuft der Entlüftungskanal 44 abgewinkelt
und führt
in den Bereich der Schreibspitze, wo ein Ringspalt 52 zur
Verbindung mit der Umgebung vorgesehen ist. Der Ringspalt 52 ist
durch einen Zwischenraum zwischen der Schreibspitze 54 und
den zugehörigen Wandabschnitt 56 des
Schreibgerätes
gebildet. Über den
Lüftungskanal 46 steht
der Reservoirinnenraum 38 mit der Umgebung in Verbindung
und es erfolgt ein Druckausgleich.
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Das
Bodenelement 42 besitzt eine zweite Öffnung 58, die das
Reservoir 38 für
die Schreibflüssigkeit 40 mit
einer Vorkammer 60 verbindet. Die Vorkammer 60 besitzt
eine Austrittsöffnung 61,
die in einem Halteelement 62 gebildet ist. An die Austrittsöffnung 61 schließt sich
ein als Röhrchen
ausgebildeter Durchflußbegrenzer 64 wirkendes
Röhrchen
an, durch das die Schreibflüssigkeit 40 aus
der Vorkammer 60 geleitet wird. Der Durchflußbegrenzer 64 beschränkt die
Durchflußmenge,
die durch den kleineren Querschnitt der Öffnung und die Länge des
Röhrchens
fließt.
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Stromabwärts von
dem Durchflußbegrenzer ist
das Ventil mit Ventilglied 66 und ringförmiger Ventilsitz 68 vorgesehen.
Das Ventilglied 66 besitzt auf seiner von dem Ventil abgewandten
Seite Vertiefungen 67, die einen Fluß der Schreibflüssigkeit
bei geöffnetem
Ventil erlauben. Eine Spiralfeder 70 ist um den Durchflußbegrenzer 64 angeordnet
und stützt sich
an dem Bodenelement 42 ab.
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Der
Ventilsitz 68 ist als ein umlaufender Vorsprung gebildet,
der auf einem separaten Bauteil 72 ausgebildet ist. Das
Bauteil 72 für
den Ventilsitz 68 ist in eine zentrale Ausnehmung eines
Ansatzes 74 eingesetzt, wobei der Ansatz einstückig mit
der Bodenplatte 42 ausgebildet sein kann.
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Die
Markierspitze 54 ist mit dem als Ventilstößel ausgebildeten
Ventilglied 66 verbunden. Um die Markierspitze 54 herum
ist ein kapillarer Ausgleichspeicher 76 angeordnet.
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Die
Markierspitze 54 steht zentral aus der Spitze des Schreibgeräts vor.
Etwaige Schreibflüssigkeit,
die in den Entlüftungskanal 46 gelangt
ist, wird im Bereich der Wandung 56 über den Kapillarspeicher der
Markierspitze zugeführt,
so daß ein
Auslaufen wirkungsvoll verhindert wird.
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3 zeigt
eine alternative Ausgestaltung der Durchflußbegrenzung. Hier ist ein Bodenelement 78 vorgesehen,
in dem ein wendelförmiger
Austrittskanal 80 gebildet ist. Der Austrittskanal 80 verläuft in dem
Element 78 entlang der Außenseite, so daß dieser
nach Außen
hin von der Innenwand 82 der Aufnahmeöffnung für das Element 78 begrenzt
ist. Eine Feder 84 drückt
in der dargestellten Position den Ventilstößel 86 und die Schreibspitze
in die verschlossene Position. Der Ventilstößel 86 ist mit Ausnehmungen 87 versehen,
einen Durchfluß von Schreibflüssigkeit
auch bei zurückgeschobenen
Ventilstößel erlauben.
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4 zeigt
eine alternative Ausgestaltung des Ventils, bei dem das Ventilglied
durch einen Rollerball 88 gebildet ist. Der Rollerball 88 sitzt
in einer Spitze 90, die einen zentra len Führungskanal 92 für den Rollerball 88 besitzt.
Durch eine Verengung des Querschnitts in dem freien Ende des Führungskanals wird
der Rollerball 88 in diesem gehalten. Eine Spiralfeder 94 drückt den
Rollerball in seine geschlossene Position. Die Bewegung des Rollerballs 88 in
dem Führungskanal 92 wird
in der gegenüberliegenden Richtung
durch einen Anschlag 96 begrenzt. Der Abstand zwischen
Rollerball 88 und Anschlag 96 in der geschlossenen
Position des Rollerballs definiert den maximalen Hub des Rollerballs. Über einen
Docht 98 wird dem Rollerball 88 die Schreibflüssigkeit
zugeführt.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem die Reihenfolge von Ventil und Durchflußbegrenzer vertauscht ist.
Eine Feder 100 ist ortsfest in einer Grundplatte 101 des
Reservoirs 103 angeordnet. Die Feder 100 liegt
an einem Ventilstößel 102 an,
der mit einem Ventilsitz 104 dichtend zusammenwirkt. Die
vom Ventilsitz 104 abgewandte Seite ist mit Ausnehmung 103 versehen,
die den Verbindungsweg für
die Schreibflüssigkeit
frei halten. Der Ventilsitz 104 ist ebenfalls stationär relativ
zu dem Bodenelement 101 angeordnet und besitzt einen ringförmigen Wulst 105. Über einen
Balg 108 ist ein Durchflußbegrenzer 110 verschieblich
in dem ortsfesten Ventilsitz 104 gehalten. Der Balg 108 dichtet dabei
den Übergang
in den Durchflußbegrenzer
ab, indem Tinte sich in dem Balg sammelt und von dort in den Durchflußbegrenzer
gelangt. Der Durchflußbegrenzer 110 besitzt
einen Durchflußkanal 112,
der für den
Durchtritt an Schreibflüssigkeit
dimensioniert ist. Die Markierspitze 114 setzt direkt an
dem Durchflußkanal 112 des
Durchflußbegrenzers 110 an.
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Der
Balg 108 ist mit seinen Enden jeweils in einer umlaufenden
Nut des Ventilsitzes 104 und des Durchflußbegrenzers 110 angeordnet.
Bevorzugt sind die Enden des Balgs 108 klemmend in der
Nut angeordnet.