DE2522461A1 - Kugelschreiber - Google Patents

Description

The Eillette Company, Boston, Massachusetts, U.St.A.

Kugelschreiber

Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten Kugelschreiber.

Aus mehreren praktischen Gründen hat bei den Herstellern von Kugelschreibern der Lüunsch bestanden, niedrigviskose Tinten mit einer wässrigen Grundlage als Träger zu verwenden, da derartige Tinten durch eine hohe Intensität und

einen kräftigen Farbabgabe Claydown") gekennzeichnet sind. Im allgemeinen haben diese Tinten eine Viskosität unter etuia 1ooo cP anstelle der üblichen

Io.odo bis 2o.ooG cP.

Die für Kugelschreiber verwendeten gewöhnlichen Tinten erfordern zuweilen ein Schleudern der Patrone und der Spitze, um eine durchgehende Säule aus Tinte zu erzeugen, die der Kugel fortwährend Tinte zuführt. Manchmal muß der Tintenvorrat in der Patrone mährend des Schreibens sogar unter Druck gesetzt werden, um einen gleichmäßigen Schreibfluß zu gewährleisten. Werden Kugelschreibertinten mit niedriger Biskosität und einer wässrigen Grundlage ver-

509881/0311

«Μ £ "™

.wendet, sind die Kugelschreiber nicht immer zuverlässig, zeigen Unterbrechungen des Linienzuges, hören plötzlich zu schreiben auf oder scheinen keine " Tinte mehr zu enthalten, und lassen sich auf mit Hautfett ("sebum") verunreinigtem Papier überhaupt nicht verwenden.

Selbst uenn ein Linienzug entsteht, ist dieser oft nicht gleichmäßig breit oder intensiv und kann beim schnellen Schreiben verblassen. Zusätzlich zu diesen Mängeln sind die Schreibgeräte gegen Stoß und Schlag - bspui. beim Aufstoßen oder Fallen auf eine harte Fläche - empfindlich; ihre Schreibfähigkeit setzt dann oft für unbestimmte Zeit aus.

Die Erfindung basiert auf der Entdeckung, daß die verschiedenen Mangel von Kugelschreibern, in denen niedrigviskose wässrige Tinten verwendet werden, hauptsächlich durch Hemm- und Schlupfvorgänge ("stick-slip phenomena") infolge der Reibung zwischen der Hügel und dem metallischen Sitz in der Schreibspitze verursacht werden.

Der im folgenden zu offenbarende Kugelschreiber nutzt das Biegen von federnden, die Tinte annehmenden Fäden, die zu einem Speisestäbchen in einer angegebenen Zuordnung zur Rückseite der Schreibkugel zusammengefaßt sind, aus, um die Reibungsvorgänge zwischen der Kugel, ihrem Sitz und der Schreibfläche zu verändern.

Erfolgreich Hinzusetzende Kugelschreiber sollten in dar Lane aain, beim langsamen und schnellen Schreiben einen gleichmäßigen Linienzug zu liefern, ahne dabei zu verblassen. Sie sollten sofort bei Berührung des Papiers zu schreiben beginnen und einen durchgehenden gleichmäßigen Linienzug auch auf fetti-

509881/0311

2522A61

gern Papier liefern«

Irritierende Unterbrechungen in der Tintenzufuhr aus dem Vorratsbehälter zur Schreibkugel dürfen nicht auftreten. Aus wirtschaftlichen und anderen Gründen sollten diese Eigenschaften erzielt werden, ohne dabei auf aufgerauhte HugelfIMchen oder Druckeinrichtungen zurückgreifen zu müssen oder vom Schreibdruck abhängig zu sein.

Diese Schwierigkeiten werden von der vorliegenden Erfindung umgangen. Sie schafft einen Kugelschreiber mit einer Schreibkugel, die drehbar in einer Fassung in einer Schreibspitze am vorderen Ende eines Kugelschreiberkörpers gelagert ist, anbei der Körper eine rückwärts angeordnete Vorratskammer mit einem eine wässrige Tinte enthaltenden absorbierenden Füllkörper enthält, in dem ein poröses Speisestäbchen angeordnet ist, das axial aus einem Bereich innerhalb des Füllkörpers in einen Bereich in der Nähe der Rückseite der Schreibkugel verläuft und aus einem Bündel angenähert paralleler, leicht miteinander verbundener Polymerisatfäden besteht, die sich bei Anwesenheit der wässrigen Tinte aus dem absorbierenden Füllkörper ausdehnen können, dadurch eine Biegung erfahren und einen nachgiebigen Druck auf die Rückseite der Schreibkugel ausüben, die dem Schreibdruck, der beim Schreiben auf der Vorderseite der Kugel lastet, entgegenwirkt, wobei ein wesentlicher rückwärtiger Teil des Speisestäbchens mittels einer Verbindung zum Körper diesem gegenüber fest und acial unbeweglich gehalten wird.

Andere Merkmale, Vorteile und Ziele der vorliegenden Erfindung ergeben eich aus der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.

S09881 /0311

Fig. 1 ist ein achsialer Längsschnitt durch den vorderen Teil eines Kugelschreibers nach der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 2 ist ein etwas vergrößerter Achsialschnitt durch die Schreibspitze des in Fig. 1 gezeigten Kugelschreibers.

Wie in den Zeichnungen dargestellt, weist der Kugelschreiber einen Körper 1o mit einer rückwärtig angeordneten Vorratskammer auf, die einen absorbierenden bzw. porösen Füllkörper 18 aus fasrigem oder einem anderen geeigneten Material für den Tintenvorrat enthält.

Das hintere Ende des Körpers 1o ist normalerweise mit einem (nicht angezeigten) Stopfen oder dergl. verschlossen. Der vorderere Teil des Körpers 1o weist eine sich verjüngende Wand 11 auf, deren vorderes Ende einen Hohlraum 12 umgibt, der eine metallne Schreibspitze 2o aufnehmen und im Preßsitz"festhalten kann. Der Boden des Hohlräume 12 ist mit einer rückwärts verlaufenden mittigen Bohrung 13 mit kleinerem Durchmesser als der Hohlraum versehen, die zu einer Luftkammer 14 führt. In der Wand des vorderen Teils 11, die die Kammer 14 umgibt, ist eine Lüftungsöffnung 15 vorgesehen, desgl. Mittel wie auf Abstand liegende Rippen oder Rillen 16, um Luft zur Rückseite des Füllkörpers 18 zu leiten.

Die metallnen Schreibspitze 2o, die im Preßsitz in den Hohlraum IE eingepaßt ist, weist eine herkömmliche Kugelfassung 21 und einen Kugelsitz 22 in Form eines sphärischen Bereichs auf, der zu rückwärts verlaufenden Kanälen ausgeräumt ist. Verfahren zur Ausbildung der Fassung und ihres Sitzes sind bekannt und bspw. in den US-Patentschriften 2.775.o26 und 2.646.761 angegeben.

609881/0311

Es wird jedoch darauf vermiesen, daß, obgleich die Schreibspitze eines üblichen Kugelschreibers mit einem verhältnismäßig langen engen Axialkanal versehen ist, der von der Rückseite der Kugel zum Vorrat verläuft, die in der vorliegenden Erfindung bevorzugt eingesetzte Schreibspitze einen verhältnismäßig kurzen Kanal 23 mit großem Durchmesser aufweist, der vom sphärischen Sitzbereich nach hinten führt, wobei der Durchmesser des Kanals 23 vorzugsweise mindestens das o,3-fache des Kugeldurchmessers und die Länge des Kanals 23 vorzugsweise das o,5 - 1,o-fache des Kugeldurchmeesers betragen.

LJie im Detail in der Fig. 2 gezeigt, geht der kurze Axialkanal 23 in einen noch weiteren Axialkanal Zk über, der sich über die übrige Länge der metallnen Schreibspitze erstreckt. Eine rückwärts gewandte Anschlagschalter 25 liegt ringförmig am rückwärtigen Ende des kurzen Kanals 23.

Ein porösaa Spsisestäbchen aus untereinander verbundenen Fäden aus Polymerisattneterial ist bei 3d vorgeatien und gezeigt. Es wird darauf verwiesen, daß das vordere Ende des Speisestäbchens 3o derart abgesetzt ausgebildet ist, daß ein BMialer Teil 33 sich in den Achsialkanal 23 hineinerstreckt, wobei die Stirnflächen des Axialteils 33 sich in der gewünschten Zuordnung zur Rückseite einer Schreibkugel 26 befindet, die drehbar in der Fassung gelagert ist.

Daa vordere Ende dieses axialen Teils 33 läuft in eine im wesentlichen querverlaufende Kontaktfläche aus. Der Körper des Speisestäbchens 3o weist einen größeren Durchmesser auf als der axiale Teil 33 und eine nach vorn weisende Anschlagfläche 3k liegt an der rückwärts weisenden Anschlagschülter 25 der Schreibspitze 2o an, so daß die Stirnfläche des Speisestäbchens 3o relativ zur Kugel 26 die richtige Ausrichtung erfährt. Die Entfernung in Längsrich-

S09881/0311

tung zujiabhen der Anachlagflache 3k am Stäbchen 3o und der querliegenden. Stirnfläche des Stäbchens stellt eine Hilfe dabei dar, die endgültige Lage der Stirnfläche hinsichtlich der KugelDberflMche richtig einzustellen.

In der Praxis liegt die Hontaktflache des Speisestäbchens, nachdem die Stäbchenfäden geschwollen sind und sich ausgedehnt haben, in einer Ebene in einem Abstand von etwa - o,o762 mm C- 3 mil) bia etwa - D,254 mm C-1o mil) von der Tangentialebene auf der Rückfläche der Hügel 26 in der Fassung der Spitze.

Das SpeisestMbchen setzt sich aus einem Bündel im wesentlichen paralleler Fäden aus Palymerisatmaterial zusammen, die leicht miteinander verbunden sind. Die Verbindung IaBt sich mittels eine» Bindemittels oder einer Harzlösung oder beiden unter gleichzeitiger Erwärmung erreichen, uiie es die US-Patentschrift 3.558.352 im Detail angibt.

Weiterhin handelt es sich bei dem für die Fäden eingesetzten Material um eine Polymerisat, das sich ausdehnt, ujenn es in Berührung mit einer Tinte gerät, die als Träger eine maserige Lösung hat und vom Füllkörper 18 getragen uiird. Polyamidfasern - bspu. "Nylon" - sind zufriedenstellend.

Es wird darauf hingewiesen, daB bei normaler Praxis die Lippe der Fassung derart um die Kugel herumgedrückt wird, daß zwischen der Lippe und der Kugelaberfläche ein geeigneter Spalt bleibt. Weiterhin kann die Kugel sich unter dem Schreibdruck relativ zur Lippe axial bewegen, so daß eine Linienzug der gewünschten Dichte, Breite bzui. des gewünschten Gewichts entsteht.

üJie in den Zeichnungen gezeigt, ist eine metellne Spitze 2o in die Bohrung 12

S09881/0311

des vorderen Teils des Kunststoffkörpers eingepreßt, wobei die Hügel 26 in ihre richtige Lage in der Fassung eingedrückt wird, und der vordere Teil des Speisestäbchens 3o ist mit dem reduzierten vorderen Teil 33 in die Bohrung eingedrückt; der hintere Teil des Speisestäbchens 33, der in einen Absatz ähnlich dem vorderen Ende auslaufen kann, sitzt im Vorratsfüllkörper 18'im Teil 1o.

Dieser Füllkörper 18 kann mit der Tinte getränkt werden, bevor oder nachdem man die aus dem Stäbchen und der Metallspitze bestehende Untereinheit im Körper des Kugelschreibers befestigt hat. Während man das SpeiaestMbchen 3o durch die Berührung mit dem Vorratsfüllkörper 18 axial vorwärts drückt, uiird das SpeisestSbchen mittels eines Drahtes 17 festgestekct, den man in den Vorderteil des Kunststaffkörpers hinter der Metallspitze eintreibt.

Auf diese Uteise wird die vordere Stirnfläche des Speisestäbchens in ihre Position relativ zur Rückseite der Kugel 26 gebracht, und zwar nicht nur durch die begrenzende Ulirkungder Anschlagfliehe 3k und der Schulter 25, sondern auch durch eine Einrichtung, die den hinteren Teil des Stäbchens axial unbeweglich gegenüber dem Körper des Schreibgerätes festhält.

Die Ausdehnung und Biegung des Fadenmaterials des Speisestäbchens unter dem Einfluß der wässrig gelösten Tinte wird dazu ausgenutzt, die Haft- und Schlupfvorgänge ("stick-slip-phenomena") zu unterbinden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Verwendung eines solchen Speisestäbchens mit seiner Stirnfläche in einem positiven Abstand zur Rückseite der Kugel (Abstand bspw. o,o254 ... o,127 mm (1 ... 5 mil) allein nicht ausreicht, um diese Vorgänge zu verhindern. Obgleich keine Diskontinuität in der Tintensäule zur Rückseite

S09881 /031 1

-B-

der Hügel auftritt, die normalerweise den Linienzug unterbricht, wenn das-Schreibgerat einem Schlag bzw. Stoß ausgesetzt ist, waren die Hemm- und Schlupfvorgänge immer noch lästig.

Erste V/ersuche, die Stirnfläche deB Stäbchens unter einem geringfögigem negativen Abstand (d.h. geringeren Abstand als Null) anzuordnen, ergaben zuiar eine gewisse Verbesserung, aber keine ausreichende Schreibfähigkeit auf fettiger Oberfläche. Um die besten Resultate zu erreichen mußte die Stirnfläche des Speisestäbchens nach der Ausdehnung einen negativen Abstand zur Kugel einnehmen, der in der Größenordnung van -o,o762 mm (-3 mil) bis o,25it mm (-1o mil) lag, wodurch das Stäbchen auf die Rückseite der Kugel einen nachgiebigen Druck ausübte.

Sämtliche Hemm- und Schlupfvorgänge ließen sich jedoch unterbinden und eine gute Schreibfähigkeit auf fettiger Oberfläche und Stoßsicherheit erreichen, indem nan ein winziges Scheibchen mit dem gleichen Durchmesser wie der Kanal 23 aus FluorkohlenstDffolie einer Dicke von nur o,1o16 mm (4 mil) ausstanz-* te, es in den Kanal 23 einschob und in einer im wesentlichen querliegenden Ebene zwischen der Kugel und dem Ende des Stäbchens festhielt, bevor man das '. Stäbchen in seiner endgültigen Lage festlegte.

Auf diese Weise wurden die Kraft der gebogenen, dann expandierten und nachgiebigen Fasern des Speisestäbchens über das schwimend eingeschlossene Scheibchen auf die Kugel übertragen und die Hemm- und Schlupfvorgänge verhindert. Das Schreibgerät wies dennoch eine verbesserte Stoß- und Schlagsicherheit auf und zeigte im Fälltest eine ununterbrochene Schreibfähigkeit. Die Lage der Scheibe 35 ist in der Fig. 2 gezeigt.

509881/0311

Verschiedene Qualitäten und Arten van "TeflDn"-Material und halogenierter Tetrafluoräthylenzusammensetzungen wurden für die Scheibe 35 ausprobiert; sie eruiiasen sich alle als wirksam.

Die. hier offenbarte Konstruktion läßt sich zum gröBtan Vorteil bei Kugelschreibern verwenden, deren Benutzer keinen ausnehmend feinen, aber einen gleichmäßig breiten und intensiven Linienzug wünschen. Uaa die Herstellung und die Güteprüfung anbetrifft, sollte der Schreiber eine haha Tintenabgabe (in mg pro Längeneinheit des Linienzuges), ein geringfügig größeres Axialspiel der Kugel in der Fassung und ggf. einen größerem Spalt zwischen der Matallkugel und der Fassungslippe sowie eine Tinte mit niedrigerer Viskosität (unter etwa 1ooo cP) aufweisen.

Die folgende Tabelle gibt einen Vergleich wieder zwischen einem Kugelschreiber nach der vorliegenden Erfindung und einer herkömmlichen Ausführung:

	Herkömmlich	Erfindung
Viskosität der Tinte (cP)	15.OOO	5
Tintenabgabe mg/m (mg/ft.)	o,43 (o,13)	1,64 (o,5o)
Fassungsdurchmeseer mm (mil) für eine Kugel von 1 mm üJ	ο,ο177β (ο,7)^	o,oZ54 (1,o)
Axialspiel der Kugel mm (mil)	1,oo5B4 (39,6)
1,o16 (4o,d)

Die Verwendung einer axial durchbrochenen Scheibe verbessert die Ergebnisse nicht wesentlich. Die Scheibe ist zwar eingeschlossen, kann sich aber bewegen; in der Tat ist eine Bewegungsfähigkeit wünschenswert. Die eingesetzte Tinte benetzt das Scheibchen nicht, aber benetzt die Oberfläche der-Metall-

509881/0311

- 1α -

kugel.

Die hier eingesetzten Tinten basieren vorzugsweise auf wässrigen Lösungen, die eine Expansion der für das SpeisestMbchen 3o eingesetzten Polyamidfasern bewirken. Da die eingesetzten Polyamidfasern üblicherweise massiert ("bulked") oder gekräuselt sind, läßt sich sagen, daß bei dem Schreibgerät nach der vorliegenden Erfindung die Schreibkugel von einer großen Anzahl nachgiebiger Federn - wie von einer Matratze - abgestützt wird und eine entspanntes und bequemes Schreiben ermöglicht·

509881/0311

Claims (3)

1. Patentasnsprüche

   Kugelschreiber mit einer Schreibkugel, die drehbar in einer Fassung einer Schreibspitze gelagert ist, die sich am vorderen Ende eines Gerätekörpers befindet, der eine rückwärtig angeordnete Vorratskammer mit einem absorbierenden Füllkörper aufweist, der eine wässrige Tinte enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröses SpeisestMbchen (3a) vorgesehen ist, das sich axial aus einem Bereich innerhalb des absorbierenden Füllkörpers (18) in einen Bereich nahe der Rückseite der Schreibkugel (26) erstreckt und aus einem Bündel angenähert paralleler, leicht miteinander verbundener Fäden auB Polymerisatmaterial besteht, die beim Vorliegen der wässrigen Tinte aus dem absorbierenden Füllkörper expandieren, eich biegen und einen nachgiebigen Druck auB die Rückseite der Schreibkugel ausüben, der der beim Schreiben auf die Vorderseite der Kugel lastenden Schreibdruck entgegenwirkt, ujobei ein wesentlicher hinterer Teil des Speisestäbchens mittels einer Verbindung (17) zum Körper (1o) des Kugelschreibers ortsfest und diesem gegenüber unbeweglich festgehalten wird·
2. 2. Kugelschreiber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisestäbchen (3o) mit einer Stirnfläche in dem Bereich nahe der Rückseite der Schreibkugel (26) endet und die Stirnfläche von der Rückseite der Schreibkugel durch ein eingeschlossenes Scheibchen (35) aus dünner Fluorkohlenstoffolie getrennt ist.
3. 3. Kugelschreiber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-

   S09881/0311

   zeichnet, daß das Speisestäbchen (3d) ein vorderes Ende (33) mit reduziertem Durchmesser aufweist, das gleitend in einen axialen tintenführenden Kanal (23) der Schreibspitze (2d) eingepaßt ist und in Strömunqsverbindunn mit der Fassung (21) steht, die die Schreibkunel (26) drehbar lanert, ujobei der Kanal (23) eine Länge vom o,5- bis 1,D-fachen Kuqeldurchmesser und einen Durchmesser vom mindestens o,3-fachem des Kugeldurchmessers aufweist.

   k» Kugelschreiber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisestäbchen eine Anschlagflache (34) aufweist, die mit einer Schulter (25) der Schreibspitze (2o) zusammenwirkt.

   609««1 /0311