Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
CA 02549857 2006-06-15
WO 2005/061244 PCT/FR2004/003258
1
INSTRUMENT D'ECRITURE A JET DE hIQUIDE
La présente invention se rapporte aux instruments
d'écriture à jet de liquide tel que de l'encre.
Plus particulièrement, l'invention concerne, parmi
ces instruments d'écriture, ceux qui comprennent un élément
sensiblement tubulaire qui s'étend entre une première
extrémité et une deuxième extrémité et qui est destiné à
être pris en main par un utilisateur, ledit élément
tubulaire comportant .
- un réservoir de liquide,
- un système de projection de liquide comprenant une
tête de projection de liquide reliée ati réservoir de
liquide, la tête de projection étant destinée à projeter à
distance le liquide sur un support, et
- une unité de traitement destiné à activer le
système de projection de liquide pour permettre à la tète de
projection de projeter à distance le liquide sur le support.
Dans les instruments d'écriture connus de ce type,
l'élément tubulaire comprend généralement un palpeur
présentant une première extrémité destinée à venir au
contact du support lors de l'écriture, et une deuxième
extrémité reliée à un mécanisme de détection des mouvements
du palpeur en contact avec le support. Ce mécanisme de
détection est relié à l'unité de traitement pour permettre
l'activation du systême de projection de liquide. Ainsi,
lorsque l'utilisateur tient en main l'instrument d'écriture
et qu'il le rapproche du support, le palpeur vient au
contact de la surface du support, ce qui permet au mécanisme
de détection d'envoyer un signal à l'unité de traitement
pour permettre l'activation de projection de liquide.
Dès lors, bien que la tête d'écriture, à savoir la
tête de projection de liquide, n'ait plus besoin d'être au
contact du support, il est toutefois impératif que le
CA 02549857 2006-06-15
WO 2005/061244 PCT/FR2004/003258
2
palpeur de l'instrument d'écriture soit, quant à lui, au
contact du support pour pouvoir démarrer la projection de
liquide. Cette mise en contact du palpeur sur le support
peut notamment s'avérer gênante pour l'utilisateur lorsque
la rugosité dudit support est plus ou moins importante.
Par aïlleurs, l'extrémité du palpeur en contact avec
le support étant généralement à proximité du point d'impact
de la projection de liquide sur ledit support, il existe des
risques importants que ladite extrémité du palpeur vienne en
contact avec le liquide non encore séché en l'étalant ainsi
sur le support lors d'une utilisation normale de
l'instrument d'écriture. '
Enfin, lorsque l'instrument d'écriture est laissé
sous tension électrique suite à un oubli de l'utilisateur,
le palpeur qui s'étend nécessairement au-delà de la tête de
projection de liquide, est également susceptible d'être
soumis à un contact accidentel, par exemple lorsque
l'instrument est rangé dans une poche ou autre en provoquant
ainsi une projection non désirée de liquide.
La présente invention a pour but de pallier les
problèmes techniques mentionnés ci-dessus, en proposant un
instrument d'écriture fiable, simple et qui fournisse un
confort d'écriture optimum pour l'utilisateur.
A cet effet, l'invention a pour objet un instrument
d'écriture caractérisé en ce que l'élément tubulaire
comprend, en outre . '
- des moyens de mesure pour mesurer, sans contact
physique de l'instrument d'écriture avec le support, la
distance entre la tête de projection et le support, les
moyens de mesure étant reliés à l'unité de traitement, et
- des moyens de détection de prise en main de
l'élément tubulaire par l'utilisateur, ces moyens de
détection de prise en main étant reliés à l'unité de
traitement,
CA 02549857 2006-06-15
WO 2005/061244 PCT/FR2004/003258
3
et en ce que l'unité de traitement est adaptée pour
commander l'activation du système de projection de liquide
lorsque, d'une part, les moyens de mesure détermïnent que
la distance entre la tête de projection et le support est
inférieure à une valeur maximale prédétérminée, et que
d'autre part, les moyens de détection de prise en main
détectent que l'utilisateur a pris en main l'élément
tubulaire.
Grâce à ces dispositions, l'instrument d'écriture ne
présente plus aucun contact avec le support sur lequel est
destiné à être projeté le liquide, et l'utilisateur de
l'instrument commande simplement l'activation de la
projection d'encre en rapprochant l'instrument à une
distance adéquate du support tout en tenant et en appuyant
normalement sur l'élément tubulaire formant au moins en
partie le contour extérieur de l'instrument d'écriture.
Cette activation de la projection de liquide peut donc être
stoppée par l'utilisateur en écartant l'instrument
d'écriture ou plus exactement la tête de projection de
liquide du support. Cet instrument d'écriture permet donc de
provoquer ou non la projection de liquide dans des
conditions optimales qui se rapprochent des conditions
d'écriture connues jusqu'à présent avec des instruments
d'écriture classiques tels que les stylos à bille ou à
feutre, sans toutefois nécessiter le moindre contact
physique avec le support d'écriture.
Dans des formes de réalisation préférés de
l'invention, on a recours, en outre, à l'une et ou à l'autre
des dispositions suivantes .
- l'unité de traitement est adaptée pour commander
l'activation du système de projection de liquide lorsque,
d'une part, les moyens de mesure déterminent que la distance
entre la tête de projection et le support est comprise entre
une valeur minimale prédéterminée et ladite valeur maximale
CA 02549857 2006-06-15
WO 2005/061244 PCT/FR2004/003258
4
prédéterminée, et que d'autre part, les moyens de détection
de prise en main détectent que l'utilisateur a pris en main
l'élément tubulaire ;
- l'élément tubulaire comprend une source
d'alimentation électrique et des moyens de mise sous tension
électrique reliés à la source d'alimentation électrique, les
moyens de mise sous tension étant actionnables par
l'utilisateur pour permettre la mise sous tension électrique
du système de projection de liquide, de l'unité de
traitement et des moyens de mesure ;
- les moyens de mise sous tension qui sont
actionnables par l'utilisateur, sont formés par les moyens
de détection de prise en main de l'élément tubulaire par
l'utilisateur ;
- les moyens de mise sous tension actionnables par
l'utilisateur permettent en outre la mise sous tension
électrique des moyens de détection éprise en main de
l'élément tubulaire par l'utilisateur ;
- l'élément tubulaire comprend en outre, des moyens
de détection de mouvement de l'élément tubulaire, lesdits
moyens de détection de mouvement~étant reliés à l'unité de
traitement, et dans lequel l'unité de traitement est adaptée
pour commander l'activation du système de projection de
liquide lorsque .
~ les moyens de mesure déterminent que la distance
entre la tête de proj ection et le support est inférieure à
une valeur maximale prédéterminée, et
~ les moyens de détection de prise en main
détectent que l'utilisateur a pris en main l'élément
tubulaire, et
~ les moyens de détection de mouvement détectent un
mouvement de l'élément tubulaire ;
- les moyens de mesure comprennent un système
optique destiné à mesurer la distance entre la tête de
CA 02549857 2006-06-15
WO 2005/061244 PCT/FR2004/003258
projection et le support ;
- les moyens de mesure comprennent une sonde
acoustique à ultrasons destinée à mesurer la distance entre
la tête de projection et le support ;
5 - la tête de projection de liquide comprend au moins
une buse de projection de gouttelettes de liquide, et le
système de projection comprend en outre un générateur de
signaux électriques pour commander l'activation de ladïte au
moins une buse de la tête de projection.
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention apparaîtront au cours de la description qui va
suivre de plusieurs de ses formes de réalisation, données à
titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints.
Sur les dessins .
- la figure 1 est une vue schématique en coupe de
l'instrument d'écriture selon un premier mode de réalisation
de l'invention ;
- la figure 2 est un schéma bloc des différents
éléments constituants l'instrument d'écriture conforme à
l'invention ; et
- la figure 3 est une vue en coupe de l'instrument
d'écriture selon un deuxième mode de réalisation.
Sur les différentes figures, les mêmes références
désignent des éléments identiques ou similaires.
La fïgure 1 représente un instrument d'écriture 1
qui comprend un élément sensiblement tubulaire 2 qui s'étend
entre une première extrémité 2a et une deuxième extrémité
2b. Cet élément tubulaire 2 présente une paroi interne 21
délimitant un espace intérieur creux, et une paroi externe
22 destinée à être prise en main par un utilisateur.
L'espace intérieur creux délimité par la paroi
interne 21 de l'élément tubulaire 2 comprend un réservoir de
liquide 3 et un système de projection 4 dudit liquide
directement associé au réservoir 3. Le réservoir de liquide
CA 02549857 2006-06-15
WO 2005/061244 PCT/FR2004/003258
6
3 est monté de manière amovible dans l'espace intérieur
creux de l'élément tubulaire 2 de manière à être remplacé
après épuisement dudit liquide par un autre réservoir. Le
liquide contenu dans ce réservoir peut, suivant les cas
d'utilisation de l'instrument, être formé par de l'encre, ou
par un liquide effaceur d'encre ou de masquage de l'encre
lorsque l'instrument est utilisé comme correcteur ou bien
par de la colle lorsque ledit instrument est utilisé comme
applicateur ou pulvérisateur de colle. Le système de
projection 4 est formé par une tête de projection 41 de
liquide directement reliée par un canal 31. au réservoir de
liquide 3, et par un générateur de signaux électriques 42
destiné à commander l'activation ou non de ladite tête de
projection 41.
Dans l'exemple considéré ici, la tête de projection
41 est une tête de projection à effet piézoélectrique qui
comporte une buse de projection 43 disposée au niveau de
l'extrémité 2a de l'élément tubulaire 2. Cette extrémité 2a
de l'élément tubulaire peut être constituée par un embout
directement emmanché sur la paroi interne 22 de la partie
centrale de l'élément tubulaire 2. Cet embout 2a présente un
orifice d'extrémité dans lequel est disposée la buse 43 de
la tête de projection 41. Cette buse de projection 43 peut
être montée de manière fixe sur l'embout 2a ou alors de
manière rétractable au moyen d'un mécanisme approprié afin
de loger ladite buse à l'intérieur de l'embout en évitant
ainsi tout risque de détérioration de ladite buse en cas de
non utilisation de l'instrument d'écriture. La tête de
projection 41 comprend, de manière connue en soi, un élément
piézoélectrique adapté pour se déformer lorsqu'il est soumis
aux signaux électriques provenant du générateur 42 en créant
ainsi des microgouttelettes 7 au niveau de la buse de
projection 43 et qui sont projetées sur le support 8.
Le système de projection 4 de liquide peut également
CA 02549857 2006-06-15
WO 2005/061244 PCT/FR2004/003258
7
être formé par un substrat, par exemple en verre, sur lequel
est rapporté au moins un élément résistif chauffant
positionné au niveau d'au moins un canal de faible dimension
contenant une petite quantité d'encre provenant du réservoir
3. Ainsi, lorsqu'un signal électrique est généré par le
générateur 41 sur l'élément résistif, ce dernier monte
instantanément en température en créant ainsi une bulle de
vapeur dans l'encre, laquelle bulle expulse une fine
gouttelette 7 de liquide sur le support 8.
Le système de projection 4 de liquide peut également
être formé par au moins une cartouche de gaz comprimé
destinée à coopérer avec un mécanisme de détention d'air et
avec une cartouche de liquide. Ce mécanisme de détention
peut comprendre un poinçon destiné à libérer le gaz contenu
dans la cartouche dans une préchambre sous pression et une
pluralité de clapets afin de contrôler le débit de gaz
jusqu'à une buse également reliée au réservoir de liquide 3.
L'instrument d'écriture comporte également ûne unité
de traitement 6 destinée à activer le générateur de signaux
électriques 42 (ou pulsation électrique) pour permettre à la
buse de projection 43 du système de projection de projeter à
distance les gouttelettes 7 sur le support 8. L'espace
intérieur creux de l'élément tubulaire 2 comprend également
au niveau de son extrémité 2b une source d'alimentation
électrique 10 formée, par exemple, par une pile, voire deux
piles rechargeables ou non, permettant au moyen d'un
interrupteur 11 la mise sous tension électrique des
différents éléments électriques formant l'instrument
d'écriture.
L'extrémité 2b de l'élément tubulaire 2 peut par
exemple se présenter sous la forme d'un capuchon monté
amovible sur la partie centrale dudit élément tubulaire 2
pour permettre le remplacement des deux piles 10 usagées par
des piles neuves.
CA 02549857 2006-06-15
WO 2005/061244 PCT/FR2004/003258
8
L'élément tubulaire 2 comprend également au niveau
de son extrémité 2a des moyens de mesure 12 pour mesurer,
sans aucun contact physique de l'instrument d'écriture sur
le support 8, la distance entre la tête de projection 41 et
le support 8. Plus exactement, les moyens de mesure 12 sont
adaptés pour mesurer la distance entre la buse de projection
43 et le support 8.
Dans ce mode de réalisation, les moyens de mesure 12
sont constitués par un système optique 13 qui comprend, par
exemple, une LED infrarouge 13a qui envoie un faisceau de
lumière incident FI en direction du support 8 de manière à
créer un spot lumineux sur ledit support 8 et un faisceau de
lumière réfléchie FR qui seront ensuite analysés par une
photodiode 13b de manière à calculer l'angle d'inclinaison
du faisceau incident FI par rapport au support 8.
La distance entre la photodiode 13b et la LED
infrarouge 13a étant connue et l'angle d'inclinaison du
faisceau lumineux incident FI étant calculé, il suffit
ensuite de calculer, par de simples relations
trigonométriques, la distance qui sépare la LED infrarouge
du support 8. Cette photodiode peut être formée par une
photodiode 56560 commercialisée sous la marque HAMAMATSU.
Selon une autre variante de réalisation, le système
optique 13 peut également comprendre des moyens d'émission
d'un faisceau lumineux conique dont l'axe' de symétrie se
confond avec l'axe longitudinal de l'élément tubulaire 2. Le
système optique comprend alors un capteur adapté pour
calculer le rayon du spot lumineux formé par le faisceau
conique sur le support 8. Le rayon du spot lumineux étant
proportionnel à la distance qui sépare les moyens d'émission
du faisceau conique du support 8, il est alors possible de
déterminer de manière linéaire la distance entre les moyens
d'émission et le support. De même, si l'axe de symétrie du
faisceau conique est incliné par rapport au support, le spot
CA 02549857 2006-06-15
WO 2005/061244 PCT/FR2004/003258
9
lumineux créé sur le support ne sera plus circulaire mais
ellipsoïdal, et le capteur sera également adapté pour
mesurer la longueur du petit axe du spot ellipsoïdal afin de
déterminer la distance qui sépare les moyens d'émission du
faisceau conique du support. En effet, dans ce cas et quelle
que soit l'inclinaison de l'instrument d'écriture, la
longueur du petit axe du spot ellipsoïdal est uniquement
proportionnelle à la distance qui sépare les moyens
d'émission du support, seule la longueur du grand axe du
spot ellipsoïdal étant proportionnelle à l'inclinaison du
faisceau conique.
Selon une variante de réalisation, les moyens de
mesure 12 peuvent également être constitués par une sonde
acoustique à ultrasons. Dans ce cas, la distance mesurée
entre la buse 43 et le support 8 correspond à la plus petite
distance qui sépare ladite buse 43 du support 8 et ce,
indépendamment de l'inclinaison de l'instrument d'écriture
par rapport au support 8.
Comme on peut le voir en référence aux figures 1 et
2, le système optique 13 qui forme les moyens de mesure 12
est directement relié directement à l'unité de traitement 6
qui garde en mémoire la mesure effectuée par le système
optique 13. L'unité de traitement peut également être
adaptée pour commander au système optique 13 d'effectuer des
opérations de mesure répétées dans des intervalles de temps
déterminé. Ces intervalles de temps pourraient par exemple
être compris entre 1 ms et 0,1 seconde.
L'élément tubulaire 2 comprend également des moyens
de détection de prise en main 18 de l'élément tubulaire 2
par l'utilisateur, ces moyens de détection de prise en main
18 étant également reliés à l'unité de traitement 6.
Ces moyens de détection de prise .en main 18, qui
sont a fortiori activés par l'utilisateur, peuvent par
exemple être formés par au moins un capteur capacitif ou un
CA 02549857 2006-06-15
WO 2005/061244 PCT/FR2004/003258
capteur piézoélectrique ou un capteur résistif disposé au
niveau de la paroi externe 22 de l'élément tubulaire et
destiné à détecter une pression lors de la prise en main de
l'instrument par l'utilisateur.
5 Ainsi, en référence aux figures 1 et 2, lorsque
l'utilisateur actionne l'interrupteur 11, ce dernier
autorise la mise sous tension électrique des différents
éléments électriques, à savoir les moyens de mesure 12, les
moyens de détection de prise en main 18 ainsi que le système
10 de projection 4~de liquide.
L'utilisateur prend alors l'instrument d'écriture en
main de telle sorte que le ou les capteurs capacitifs ou
piézoélectriques 18 détectent une pression exercée par
l'utilisateur lorsque ce dernier rapproche l'instrument
d'écriture en direction du support 8. Les moyens de mesure
12 mesurent également automatiquement la distance qui sépare
la buse de projection 43 du support 8 et envoient cette
mesure à l'unité de traitement 6.
Cette unité de traitement 6 est alors adaptée pour
commander l'activation du système de projection de liquide 4
et donc la projection des gouttelettes 7 sur le support 8
uniquement lorsque les moyens de détection de prise en main
18 détectent une pression et lorsque les moyens de mesure 12
mesurent que la distance entre la buse de projection 43 et
le support 8 est inférieure à une valeur maximale
prédéterminée.
Cette valeur maximale prédéterminée peut par exemple
être, à titre indicatif, de l'ordre de 1 cm.
Ainsi, lorsque les moyens de mesure 12 déterminent
que la distance entre la buse 43 et le support 8 est
supérieure à la valeur maximale prédéterminée et que les
moyens de détection de prise en main 18 détectent une
pression sur l'instrument d'écriture, l'unité de traitement
6 ne commandera pas l'activation du système de projection et
CA 02549857 2006-06-15
WO 2005/061244 PCT/FR2004/003258
11
aucune gouttelette ne sera projetée sur le support 8.
De même, l'unité de traitement 6 ne commandera pas
la projection de gouttelettes lorsque l'instrument
d'écriture n'est pas pris en main par l'utilisateur même si
la buse 43 est à une distance adéquate du support, c'est-à-
dire â une distance inférïeure à la valeur maximale
prédéterminée.
Selon une variante de réalisation, l'unité de
traitement 6 peut également être adaptée pour stopper
l'activation du système de projection de liquide lorsque la
buse de projection 43 est trop proche du support 8 pour
permettre aux gouttelettes de liquide 7 d'être
convenablement projetées sur le support. Dans ce cas,
l'unité de traitement 6 commandera l'activation du système
de projection de liquide uniquement si les moyens de
détection 18 détectent une pression sur l'instrument
d'écriture et si le système optique 13 détermine que la
distance entre la buse de projection 43 et le support 8 est
comprise dans une plage de valeur délimitée par une valeur
minimale prédéterminée et une valeur maximale prédéterminée.
L'élément tubulaire 2 de l'instrument d'écriture peut
également comprendre sur sa paroï externe 22 des moyens de
sélection 15 de la taille des gouttelettes 7 afin de moduler
et de modifier l'épaisseur de la ligne qui sera formée par
la succession de gouttelettes apposées sur le support 8. Ces
moyens de sélection 15 peuvent notamment se présenter sous
la forme d'un bouton par exemple à trois positions
permettant d'obtenir trois épaisseurs de ligne différentes.
Ce bouton 15 à position sélective est directement relié au
générateur 42 de signaux électriques du système de
projection 4 pour permettre de faire varier de manière
prédéterminée la fréquence et/ou l'amplitude des signaux
électriques directement envoyés à la tête de projection de
liquide 41 en faisant ainsi varier proportionnellement la
CA 02549857 2006-06-15
WO 2005/061244 PCT/FR2004/003258
12
taille et la fréquence de projection des gouttelettes 7 sur
le support 8.
L'élément tubulaire 2 peut également comprendre des
moyens de détection de mouvement 14. Dans ce mode de
réalisation, les moyens de détection de mouvement 14 peuvent
se présenter sous la forme d'un accéléromètre directement
relié à l'unité de traitement 6. Ces moyens de détection de
mouvement peuvent notamment servir à rajouter une condition
supplémentaire pour permettre l'activation du système de
projection de liquide 4 et donc la ~ projection des
gouttelettes 7 sur le support 8.
Ainsi l'unité de traitement 6 sera adaptée pour
activer le système de projection de liquide 4 uniquement
lorsque .
- les moyens de mesure 12 mesurent une distance
inférieure à une valeur maximale prédéterminée, et
- les moyens de détection de prise en main 18
détectent que l'utilisateur a pris en main l'élément
tubulaire 2, et
- les moyens de détection de mouvement 14 détectent
un mouvement de l'élément tubulaire 2.
De même, pour permettre un meilleur confort
d'écriture à l'utilisateur, l'unité de traitement 6 peut
être adaptée pour activer des moyens de communication 16
destinés à émettre un signal d'alerte lorsque, d'une part,
le système optique 13 détermine que la distance entre la
tête de prof ection d' encre 41 et le support 8 est au moins
inférieure à une valeur maximale prédéterminée, et que
d'autre part, les moyens de détection de mouvement 14 ne
détectent aucun mouvement de la tête de projection 41 par
rapport au support 8 pendant un intervalle de temps
prédéterminé. Ces moyens de communication 16 peuvent par
exemple se présenter sous la forme d'un émetteur de signaux
lumineux visibles ou un émetteur de signaux acoustiques
CA 02549857 2006-06-15
WO 2005/061244 PCT/FR2004/003258
13
audibles permettant ainsi à l'utilisateur de savoir que la
tête de projection de liquide 41 ou plus exactement la buse
de projection 43 est à une distance adéquate du support pour
permettre une activation du générateur 42 de signaux
électriques et qu'un mouvement même accidentel de
l'instrument d'écriture est susceptible de provoquer
l'activation du système de projection 4 et donc la
projection de gouttelettes de liquide sur le support 8.
De même, pour permettre un meilleur confort
d'écriture à l'utilisateur, l'unité de traitement 6 peut
être adaptée pour activer les moyens de communication 16
pour émettre un signal d'alerte lorsque le système de
projection 4 de liquide n'a pas été activé depuis un
intervalle de temps donné (par exemple 30 secondes ou
une minute) et que les moyens de mesure 12 détectent que la
distance est à nouveau adéquate entre la tête de projection
41 et le support 8 et que les moyens ~de détection de
mouvement détectent à nouveau un mouvement de l'instrument
d'écriture. Dans ce cas, l'unité de traitement active les
moyens de communication pendant, par exemple, un maximum de
deux secondes pour prévenir l'utilisateur que la projection
de liquide est imminente, et après cet intervalle de temps
maximum de deux secondes, l'unité de traitement 6 active
alors le système de projection 4 de liquide.
Selon une autre forme de réalisation de l'invention
représentée sur la figure 3, le bouton interrupteur 11 de
mise sous tension électrique des différents composants
électriques peut être supprimé de l'extrémité 2b de
l'instrument d'écriture. Dans ce cas, la fonction marche-
arrêt de l'instrument d'écriture est directement remplie par
les moyens de détection de prise en main 18. Ainsi, dès que
l'utilisateur prend en main l'élément d'écriture dans une
position d'écriture, les doigts de l'utilisateur exercent
une pression sur la zone de la paroi externe 22 de l'élément
CA 02549857 2006-06-15
WO 2005/061244 PCT/FR2004/003258
14
tubulaire où sont disposés les moyens de détection de prise
en main 18. Les moyens de détection de prise en main 18 sont
alors adaptés pour permettre, par l'intermédiaire de la
source d'alimentation électrique, la mise sous tension des
autres composants électriques intégrés dans l'instrument
d'écrïture.
L'utilisateur peut alors rapprocher la buse de
prof ection 43 en direction du support . Les moyens de mesure
12 mesurent alors automatiquement la distance qui sépare la
buse 43 du support, et dès que cette distance est inférieure
à la valeur maximale prédéterminée, l'unité de traitement 6
active automatiquement la projection de liquide à distance
et sur le support 8 tant que la distance est appropriée
entre la buse 43 et le support 8 et tant que les moyens de
détection de prise en main 18 détectent la pression exercée
par l'utilisateur.
Bien entendu, l'instrument d'écriture conforme au
mode de réalisation représenté sur la figure 3, peut
également comprendre des moyens de détection de mouvement 14
similaires à ceux précédemment décrits pour le mode de
réalisation de la figure 1.
