DE903666C

DE903666C - Schreibgeraet mit Kugelspitze

Info

Publication number: DE903666C
Application number: DEM7140D
Authority: DE
Inventors: Henry George Martin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1944-07-19
Filing date: 1949-02-26
Publication date: 1954-02-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schreib- oder Zeichengeräte des Typs, bei welchem das Schreib- oder Zeichenorgian aus einer harten, vorzugsweise metallischen Kugel besteht, die drehbar in einem Gehäuse von geeigneter Gestaltung derart angeordnet ist, daß ein, Teil¹ der Kugel aus dem Gehäuse 'hervorragt. Die Kugel kann in Berührung mit einer Schreibfläche 'durch Bewegung über dieselbe hin in Rotation versetzt wenden. Bei der Umdrehung wird ein Tintenfilim durch dien zwischen der Kugel und ihrem Gehäuse gebildeten Schlitz getragen. Dieser Film wird in Form einer Schreiboder Zeichenspur auf der Schreibfläche abgesetzt.

Mam hat bereite zahlreiche Versuche zur Schaffung¹ von Geräten des vorgenannten Typs gemacht.

Indes stieß man auf Schwierigkeiten in folgernder Hinsicht: a) bezüglich 'der Mittet, die dazu dienen, den Zufluß des MarkierungsmedliuniiS (das nachfolgend kurz ate Tinte bezeichnet wind') derart zu ao regelin, daß man eine befriedigende Spur auf einer Schreibfläche erhält; b) bezüglich dier Schaffung einer Tinte, die unter alten normalen Umständen für die Benutzung derartiger Instrumente sich als geeignet und¹ zufriedenstellendi erweist. as

Die Erfindung bezweckt u. a., diese Schwierigkeittien zu beseitigen und ein Gerät des in Rede stehenden Typs zu schaffen, das für Schreib- und Zeichenzwecke genügt.

Dabei solli der Fluß der Tkrte derart geregelt werden, daß, wenn/ das Gerät in Gebrauch ist, eine entsprechende Zuführung von Tinte erfolgt, wäh-

rend¹, wenn das Gerät außer Gebrauch ist,- keine Entleerung oder Auslaufen von Tinte eintritt.

Es ist natürlich von Bedeutung, daß die Kugel in ihrem Gehäuse sich frei drehen, kann und weder gehindert noch Hemmungen unterworfen ist. Ein weiterer besonderer Zweck der Erfindung besteht •darin, diese Erfordernisse zu erfüllen'. Wenn, ein Gerät des in Rede stehenden Typs mit Tinte 'gefüllt ist, so wird ein Tintenimeniskus in dem Schlitz ίο zwischen, der Kugel· und ihrem Gehäuse gebildet. Dieser Meniskus muß genügend beiständig und widerstandsfähig sein, um die Tinte iß dem Schlitz unter normalen Gebrauchsbedingungen zu halten). Soest würde, wenn das Gerät nicht zum Schreiben oder Zeichnen· benutzt wird, d. h. wenn die Kugel nicht rotiert, die Tinte entweder von dem Schlitz ausfließen, oder sie würde sich von dem Schlitz zurückziehen. Im letzten Falle bestünde erhebliche Gefahr, daß ein Luftkissen unmittelbar unter der Kugel sich ausbildete, das die Tintenzufuhr behindert, oder alternativ oder zusätzlich könnte nach solchen Perioden der Nichtbenutzung. eine Verzögerung in der Einleitung dies Tintenflusises nach dem Schlitz eintreten. Gleichzeitig ist zu berück-sichtigen,, daß, wenn dler erwähnte Schlitz zu eng ist,- die Umdrehung der Kugel dierart gehindert wird, daß sie nicht genügend! frei rotiert, um zu einem zufriedenstellenden Gebrauch des Schreibinstiruments dienen zu können. Ferner würde die Tintenmenge, die bei der Rotation der Kugel abgesetzt wird!, zu klein sein, um eine befriedigende Schreib- oder Zeicheinspur hervorzubringen.

Aus dem Vorhergehenden wi.rd es klär, daß für die zufriedenstellendle Funktion der Geräte dieser Art die Größe des erwähnten Schlitzes von hervorragender Bedeutung ist. Sie muß tatsächlich zwischen kritischen Grenzern liegen. Abgesehen von der Bemessung dler Schlitzweite in diesen Grenzen ist es von besonderer Bedeutung, daß die Viskosität der Tinte nicht zu hoch oder zu niedrig ist. Ist die Viskosität der Tinte zu hoch, so bietet sich ihrer Zuführung durch den Schlitz infolge der Rotation der Kugel solcher Widerstand, diaJß keine Schreibspur oder keine genügende Sdhreibspur bei der Rotation deir Kugel und. ihrer Bewegung in Berührung mit einer Schreibfläche abgesetzt wird. Andererseits wird gefunden, daß, wenn 'die Viskosität der Tinte zu gering ist, der Film auf der aus dem Gehäuse herausragenden Fläche der Kugel unter der Wirkung dler Oberflächenspannung, so schnell aufbricht, daß Tintentröpfchen an der erwähnten Fläche ausgebildet werden. Dies ergibt dann eine unterbrochens und ungenügende Spur.

Die Erfindung sieht außerdem ein Schreibgerät des erwähnten Typs vor, das mit einer Tinte gefüllt ist, deren Viskosität nicht geringer ist als 15 Poises bei Temperaturen, welche dteus Instrument normalerweise im Gebrauch annehmem kann, z. B. hei 37° C im mitteleuropäischen Klima. Die Weite des ringförmigen Schlitzes zwischen der Kugel und ihrem Gehäuse ist dabei so bestimmt, diaß die Kugel derart rotieren kann, daß durch die Rotation der Kugel ein dunner Tintienfilm durch den Schlitz hindiurchgetiragen wird. Die Schlitzweite gewährleistet dialbei eine gleichmäßige und fleckenfreie Tintenspur.

Der Schlitz umgibt zweckmäßig die Kugel gleichförmig, dbch kann· er zwischen einem Minimum von 1XiO-⁴Cm UMdI einem Maximum von ι Χ·ιQ-³Cm variieren.

Da die Tinte öligen Charakter besitzt, wirkt sie als Schmiermittel für die Kugel. Die Tinte enthält ein ölartiges Lösungsmittel, eio dlie Adhäsion !Steigerndes Verdickungsmittel¹ und' einen Farbstoff. Der Durchmesser der Kugel ist vorzugsweise nicht kleiner als 0,75 mm und nicht größer als 3 mm. Der Tintenbehälter "kann aus einer Kapillarrohre od. dgl. bestehen!. Jedenfalls wird der Durchgang von dem Behälter zur Kugel vorzugsweise aus einer Kapillarrohre oder Leitung oder aus einer Mehrzahl solcher Röhren gebildet.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung und andere sind in den Ansprüchen niedergelegt. Sie sollten ferner an Hand der Zeichnungen, die beispielsweise eine besondere Ausführungsform der Erfindung darstellen, im einzelnen beschrieben werten.

Fig. ι ist ein Querschnitt eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Geräts;

Fig. 2 ist ein vergrößerter Schnitt der Kugel und' des Kugelgehäuses;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht der in ibrem Gehäuse in Stellung befindlichen Kugel.

Zunächst ist aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, daß das Gerät einen Tintenbehälter 1 besitzt. In der besenderen, in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform besteht der Tintenbehälter aus einer kapillaren Röhre. Indes kann auch irgendeine andere bekannte odter zweckmäßige Ausbildungsform eines Tintenbehälters verwandt werden.

Die Bohrung 4 steht an ihrem oberen Ende durch eine Leitung 5, vorzugsweise zwischen 0,25 und 0,5 mm Durchmesser, mit einem Gehäuse in Verbindung, in welchem eine dlrehbare Kugel¹6 ihren Sitz hat. Diese Kugel hat 1 mm äußeren Durchmesser und besteht vorzugsweise aus Metall, z. B. aus Stahl. Das Ende des Gliedes 3,, wo die Kugel ihren Sitz hat, ist zunächst auf einen Durchmesser von etwa 1 mm ausgehöhlt sowie mit einem zweckentsprechenden Sitz versehen. no

Die Kugel wird nun in das offene Ende dlas Gliedes 3 eingelassen urad z. B. durch S tauchen oder durch andere geeignete Mittel in Stellung gebracht, durch weiche das Gehäuse mit eimer sphärischen Sitzfläche ausgebildet wird, die sich vom Äquator .115 der Kugel bis zu ihrem hervorragenden. Teil erstreckt. In Ausführung das S tauch Vorgangs oder eines anderen Prozesises muß also dafür Sorge getragen werfen, daß der Schlitz 3° zwischen der Kugel und dem Glied 3, durch den .die Tinte bei lao der Rotation der Kugel hindurchgetragen wird, sich zwischen 1 XiIO^-4 und 1 X 10—³ cm hält. Das bedeutet, daß die Differenz zwischen dem Minimum und dem Maximum der Schlitzweite weniger alisi ein hundertstel Millimeter beträgt. Es - ist zu ias berücksichtigen, dlaß ein Schlitz von einer lichten

Weite von ι X no—* cm mich* auf die im Maschinen^ bau übliche Weise gemessen werden kann.

Indes kann ein bekannteis physikalisches Verfahren für die Bestimmung der Qberfläehenspanniung der Flüssigkeiten zwecks Bestimmung der Schlitzweite angewandt werden. Bei Benutzung dieser Methode wird der Gasdruck bestimmt, der gerade hinireidht', um eine Gasbilase durch eine Kapillarrohre in die Flüssigkeit zu pressen. Dieser Gasdruck bildet ein direktes Maß des kapillaren Drucks und daher auch ein Maß für die Oberflächenspannung deir Flüssigkeit. Wenn nun die Dimensionen der Kapillare bekannt sind, so kann die Oberflächenspannung aus dem Gasdruck be-

'5 rechnet werden. Umgekehrt, wenn die Oberflächenspannung bekannt ist, können die Dimensionen des kapillaren Durchgangs berechnet werden, durch welche die Blase in die Flüssigkeit gezwungen wird. Wenn n-Heptan "als Flüssigkeit verwandt wird, so läßt sich die Spa'toweite aus der Formel d = 6o/p berechnen. Hier ist d die Spaltweite in Mikron (ι μ. = 10-⁴Cm) und p der Gasdruck, gemessen in Zentimeter Quecksilbersäule. Alle Spaltweiten·, auf die in dieser Beschreibung Bezug ge-

^a5 nomtnen ist, entsprechen dieser Berechnungsmethode. Es ist zu berücksichtigen, daß bei Ausführung dieser Methode die übliche, in physikalischen¹ Bestimmungen dieser Art anzuwendende Sorgfalt erforderlich ist.

Vorteilhaft verwendet man viskose Tinte, deren Viskosität nicht weniger als 15 Poises in dem Zeitpunkt betragen muß, wenn das Schreiben stattfindet. Die Viskosität beträgt zweckmäßig nicht weniger als 15 Poises und nicht mehr als 200 Poises bei 37⁰ C. Eine solche Tinte besitzt eine Viskosität, die nicht weniger als tausendmal größer ist als die Viskosität irgendeiner Tinte, die man bisher in Füllfederhaltern gebraucht hat. Sie kann ein Lösungsmittel von ölartigem Charakter, ein die Adhäsion erhöhendes Verdickungsmittel und einen Farbstoff enthalten-. Das Lösungsmittel kann z. B. Olein, Rizinusöl, Ricinolsäure oder eine Kombination von derartigen Stoffen sein.

Als geeignetes Adhäsioniserhöbungsmittel kommt

z. B. Kolophonium in Betracht. Die Farbstoffe können durch das Lösungsmittel in Form einer chemischen Kombination, einer kolloidalen Suspension oder durch eine Kombination solcher Mittel einverleibt werden. Die Tinte ist infolgedessen nicht nur viskos, sondern auch nicht flüchtig. Sie besitzt; ferner gute Schmiereigenschaften,. Dies ist von Bedeutung insofern, als das Kugelgehäuse als Lager für die Kugel dient und beim Gebrauch merklichem Druck unterworfen ist.

Die wesentlichen Gründe, warum die Weite des Schlitzes zwischen der Kugel· und ihrem Gehäuse nicht weniger als 1 X io~⁴ cm betragen sollte, sind d'ie folgenden: <

a) Der der Rotation der Kugel· entgegenwirkende Reibungswiderstand wird zu hoch, wenn die Schlitzweite kleiner als 1XiO^-4Cm ist, einerseits weil dlie Viskosität der Tinte verhältnismäßig hoch ist, andererseits weil -die Oberfläche der Kugel und die Lagerfläche des Gehäuses·, innerhalb dessen die Kugel rotiert, nicht vollkommen geglättet werden können.

b) Die durch d'ie Kugel bei i'hrer Rotation abgesetzte Schreiihspur würde andernfalls zu schwach sein. Dies folgt teilweise aus der Beschränkung, die der Einverleibung des Farbstoffes in die Tinte gesetzt isit. Wienin die Schreibspur zu dünn und daher zu schwach ist, so· ist die Schrift für den praktischen Gebrauch nicht genügend leserlich.

Die obere Grenze der Schlitzweite hängt natürlich teilweise von der Notwendigkeit ab, die Kugel in dem Gehäuse zu halten, d. h. die Konstruktion darf nicht derart sein, daß die Kugel aus dem Gehäuse unter 'dem Einfluß der Schwerkraft herausfallen kann. Indes gibt es andere wichtige Gründe, deretwegen die Schlitzweite das Maß von ι X 10—³ cm nicht übersteigen sollte. Überschreitet die Schlitzweite d'iese Grenze, -so fließt zu viel Tinte durch den Schute, was zwei schädliche Folgen hat: Erstens wird -die Tinte nicht unmittelbar durch das Papier absorbiert, d. h. das Papier wird nacht trocken, zweitens hat das Gerät in diesem Falle die Neigung zu schimieten unid zu kleben. Es ist zu bemerken, daß das Trocknen einer Flüssigkeit auf dem Papier das Ergebnis einer Kombination mehrerer Merkmale, sowohl der Flüssigkeit, wie des Papiers, wie auch dies Verfahrens, die Flüssigkeit auf dem Papier abzusetzen, ist. Infolge des nicht flüchtigen Charakters der Tinte muß die Dicke des Tintenfilms, der die Schreibspur bildet, unterhalb einer gewissen Grenze liegen, weil 'das schnelle Trocknen der durch die eirfindungsgemäß ausgebildeten Geräte erzeugten Schrift auf Absorption und/oder Adsorption, weniger auf Verdunstung beruht.

Wenn das Gerät derart mit Tinte gefüllt oder teilweise gefüllt ist, daß die Leitungen 4 und 5 notwendigerweise mit Tinte gefüllt sind, erstreckt sich die Tinte von 'dem Schlitz zwischen der Kugel 6 und! dem Gehäuse 3 bis zum Behälter. In diesem Schlitz wird ein Meniskus mit starken Kapillarkräfteo gebildet, Dieser Meniskus verhindert ein ungeregeltes Auslaufen der Tinte und hält diie Tinte unter normalen Gebrauchsbedingungen wirksam im Schlitz. Wenn die Kugel rotiert, indem sie in Koniakt mit einer Schreibfläche über dieselbe geführt wird, wird der Meniskus durch die Kugel deformiert, und! die Tinte wird, wie oben bereits festgestellt, mit Hilfe der Kugel durch den Schlitz hindurchgetragen und ails Schreibspur abgesetzt. Für die Verwendung bei erfindungsgemäß ausgebildetem Geräten geeignete Tinten können aus den folgenden Bestandteilen hergestellt werden, 'deren Verhältnisse innerhalb der angegebenen

Grenzen sich ändteim können: „ . , .,

Gewichtstelle _lao

Farbloses Ollein 38 bis 53

Farbloses Kolophonium .... 47 bis 30

Anil'infarbstoffe 13 bis 1,7

Metallseife ο bis 2

Falls Seife zugegeben wird, wählt man zweckmäßig medizinische Seife (Natriunioleat).

Andere geeignete Tinten si nid die folgenden:

Gewichtsteile

Rizinusöl 5'¹ °/»

Rizinöteure 17%

Kolophonium 17%

Anilinifarbstoffe i5°/o

Gewichtsteile

Rizinusöl 60%

Kolophonium 22%

Anilinfarhstoffe 18 ⁰Zo

Wie oben festgestellt, besteht in der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsform der

Tintenbehälter aus einer kapillaren Röhre. Nachdem die gesamte Anordnung mit Tinte gefüllt ist,, kann diese kapillare Röhre abnehmbar in einem Behälter angebracht wenden, dlar aus zwei im wesentlichen zylindrischen Teilen 14 und 15 be-5tehit. Der Teil-14 ist mit Luftzu'fühirungsöffnungen 14° versehen, an einem Ende geschlossen und am anderen Endie offen. Sein innerer Durchmesser ist wenig größer alls dietr Gesamtdurchmesser des Rohres 1. Das offene Ende desJFeils 14 ist mit einem mit Schraubengewinde versehenen abgesetzten Teil für die Aufnahme des unteren Endes des Gliedes 15 versehen. Ein mit Innengewinde versehener Teil des Gliedes 15 nimmt dlais äußere Gewinde dies Teils 2^& des Übenganigsstüdkes 2 auf. Der Teil 15 ist mit inneren Schultern versehen, gegen welche dier Flansch am Zwischenstück 2 sich anlegt, wobei der letztere gut angepaßt ist. Das Glied 3 ragt zweckmäßig über das Enidle des Gliedes 15 hinaus, wie aus Fig. 1 ersichtlich. Eine in der Zeichnung nicht dargestellte abnehmbare Endverschkißkappe kann vorgesehen sein, um die Kugel zu schützen,

. wenn das Gerät nicht in Gebrauch ist. Eine solche Verschlußkappe kann innen mit einem elastischen Kissen versehen sein, das den Spalt rund um die Kugel abschließt, wenn das Gerät nicht in Gebrauch ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Schreibgerät mit Kugelispitze und Tintenbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite dies die Tinte der rotierenden Kugel zuführenden Ringscihlützes' zwischen dler Kugel und¹ ihrem Gehäuse tnicht kleiner afc 1XiO-⁴Cm (ι μ) und nicht größer als

ι X 10—³ cm (10 μ) ist. 5"

2. Schreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit einem sphärischen Sitz für die Kugel ausgebildet ist, der sich von dem Äquator der Kugel nach dem aus 'dieim Gehäuse herausragendeni Teil der Kugel erstreckt, wobei der durch die sphärische Sitzfläche mit der Kugel· göbildetie Schlitz gemäß Anspruch 1 bemessen ist.

3. Schireibgerät nach- Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in demselben eine Tinte vorhanden ist, deren Viskosität bei Temperaturen, die das Schreibgerät bei normalem Gebrauch annehmen kann, nicht weniger als 15 Poises ist.

4. Schreibgerät nach Ansprüchen 1 bis 3, daduirch gekennzeichnet, daß die Viskosität der Tinte bei 37⁰ C nicht geringer ist als 15 Poises und nicht größer ate 200 Poises.

Angezogene Druckschriften:
Französische Patentechriften Nr. 772173,800 851,

839929;* britische Patentschrift Nr. 564 172;
USA.-Patentschriften Nr. 392 04.6, 2 265 055.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

5740 1.54