Авторучка

Авторучка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к автоматическим перьевым и капиллярным ручкам, предназначенным для письма чернилами.

Известна авторучка по а.с. СССР №1466960, МКИ 6 В 43 К 5/18, которая содержит перо и связанный с ним капиллярным каналом резервуар для чернил. При этом для удобства в работе с обеих сторон от пера закреплены детали с возможностью пружинящего прогиба вместе с пером. Перо выполнено плоским, а его кончик выполнен с возможностью письма обеими сторонами.

Известная авторучка удобна для работы в канцелярских условиях. Однако она не исключает возможности произвольного вытекания чернил через капиллярный канал и перо в процессе хранения при колебаниях давления окружающей среды (атмосферного давления), например, в процессе полета на воздушном судне или на другом летательном аппарате.

Известна также авторучка капиллярного типа по а.с. СССР №1742105, МКИ В 34 К 5/18, содержащая корпус, внутри которого расположен резервуар для чернил, состоящий из подвижной и неподвижной жестких частей, связанных гофрированной эластичной перемычкой, пишущий элемент, закрепленный на неподвижной жесткой части резервуара. Подвижная жесткая часть резервуара выполнена в виде поршня с пишущим элементом в виде капиллярной трубки, нижняя часть корпуса со стороны пишущего элемента выполнена в виде съемного колпачка, в отверстии и во внутренней цилиндрической части которого подвижно установлена капиллярная трубка и поршень с гофрированной эластичной перемычкой. В работе при нажатии на пишущий элемент через капилляр поступают чернила. При этом по мере расхода чернил сильфон сжимается. При отрыве пишущего элемента от плоскости письма сильфон, разжимаясь, подсасывает чернила из резервуара через отверстия и конические клапаны.

Авторучка по а.с. №1742105 удобна в эксплуатации в стационарных условиях, обеспечивает надежную принудительную передачу чернил из резервуара к пишущему элементу.

Недостатком аналога по а.с. №1742105 является высокая вероятность просачивания чернил через пишущий элемент при резком изменении параметров окружающей среды, например при снижении атмосферного давления или ускорения при снижении и посадке воздушного судна. Указанное снижение внешнего давления приводит к самопроизвольному перемещению поршня, который выдавливает чернила из подвижной части резервуара для чернил через капиллярную трубку наружу.

Ближайшим из аналогов по технической сущности к заявленному изобретению является авторучка по а.с. СССР №1214495, принятая авторами в качестве ближайшего аналога, которая содержит трубчатый корпус, резервуар для чернил, а на торце корпуса закреплено перо, соединенное с резервуаром посредством капилляра, и электрический блок управления каплеобразованием на выходе из пера. В корпусе установлена коммутирующая вставка, в которой смонтирован пишущий элемент. Электрический блок управления состоит из последовательно соединенных в электрическую цепь электрического датчика силы в виде пьезоэлектрической пластины, установленного снаружи корпуса, преобразователя напряжения в частоту с усилителем, имеющим трансформаторный выход, а перо имеет соединенный с трансформаторным выходом пьезоэлектрический трубчатый преобразователь с обкладками, поляризованный в радиальном направлении, в котором расположен капиллярный канал. Работает ближайший аналог следующим образом. В процессе письма нажимают пальцем руки на пластину электрического датчика силы, на выходе которого образуется напряжение, которое поступает на преобразователь напряжения в частоту. Полученный на преобразователе сигнал усиливается и поступает на обкладки пьезоэлектрического преобразователя, который при этом сжимается в радиальном направлении, что приводит к выталкиванию капли из капилляра на рабочую поверхность пера. При увеличении силы нажатия на электрический датчик силы происходит соответственное увеличение частоты выталкивания капель.

Авторучка по а.с. №1214495 удобна при эксплуатации в стационарных канцелярских или офисных условиях и обеспечивает оперативное регулирование расхода чернил в широком диапазоне при написании текстов.

Недостатком авторучки по а.с. №1214495 является достаточно высокая вероятность самопроизвольного просачивания чернил через капиллярный канал наружу при резких перепадах параметров окружающей среды, например атмосферного давления.

Перед заявленным изобретением поставлена задача - уменьшить возможность произвольного вытекания чернил через капиллярный канал наружу при колебаниях параметров внешней среды, а именно: атмосферного давления, перегрузок, температуры и т.д.

Указанная техническая задача решается тем, что заявляемая авторучка, содержащая резервуар для чернил, пишущий элемент и капилляр, соединяющий пишущий элемент с резервуаром для чернил, дополнительно снабжена источником магнитного поля, а резервуар для чернил содержит ферромагнитные чернила, при этом источник магнитного поля размещен на уровне капилляра с возможностью смещения относительно капилляра или съема, а сам капилляр изготовлен из диэлектрического материала.

Пишущий элемент и капилляр могут быть размещены во вставке, при этом вставка выполнена из диэлектрического материала.

Авторучка может быть снабжена съемной, выполненной из диэлектрического материала крышкой, на которой установлен источник магнитного поля таким образом, что при надетом положении крышки капилляр находится в зоне источника магнитного поля.

Источник магнитного поля может быть выполнен в виде постоянного магнита.

Постоянный магнит может быть выполнен в форме кольца, намагничен в осевом направлении и расположен соосно с капилляром.

Резервуар для чернил может быть размещен в трубчатом корпусе.

Источник магнитного поля может быть размещен на трубчатом корпусе, а резервуар для чернил с капилляром имеет возможность продольного смещения в трубчатом корпусе с вводом капилляра в зону источника магнитного поля.

Трубчатый корпус может быть снабжен съемной крышкой, при этом на трубчатом корпусе соосно может быть выполнен кольцевой выступ, а на съемной крышке может быть выполнена соответствующая ему соосная кольцевая выемка, в которую входит указанный кольцевой выступ при надетой на трубчатый корпус съемной крышке.

Источник магнитного поля может быть выполнен в виде электромагнитной катушки, к которой через микровыключатель подключена микробатарея, установленная на съемной крышке, при этом съемная крышка выполнена из диэлектрического материала, а микровыключатель выполнен в виде соосно установленного на трубчатом корпусе частично заглубленного кольца, выполненного из электропроводящего материала, которое при надетой на трубчатый корпус съемной крышке контактирует с двумя проводниками, проложенными по внутренней поверхности съемной крышки, один из которых подключен к одному из полюсов микробатареи, а второй через электромагнитную катушку - к второму полюсу микробатареи.

Поверхность частично заглубленного кольца может быть выполнена выпуклой, выступающей над поверхностью трубчатого корпуса, которая при надетой на трубчатый корпус съемной крышке входит в соответствующую ей кольцевую выемку, выполненную на внутренней поверхности съемной крышки.

Резервуар для чернил может быть выполнен из ферромагнитного материала, трубчатый корпус может быть выполнен из диэлектрического материала и на нем в зоне капилляра установлен источник магнитного поля в виде постоянного магнита, при этом резервуар для чернил установлен в трубчатом корпусе с возможностью продольного фиксированного перемещения вместе с капилляром и пишущим элементом.

Ферромагнитные чернила создаются на основе ферромагнитных жидкостей, имеющих темно-коричневый цвет. Ферромагнитные жидкости представляют собой коллоидные растворы с содержанием магнитного материала, например Fe₂O₃, т.е. устойчивые взвеси микрочастиц с размерами от одного до сотой доли микрона. Магнитные свойства такого коллоида сопоставлены со свойствами обычных твердых магнитов, например его намагниченность насыщения достигает 40 Гаусс. В данных коллоидах между магнитными микрочастицами действуют магнитные силы, которыми можно управлять, варьируя напряженность внешнего магнитного поля. В результате представляется возможность управлять физическими свойствами ферромагнитного коллоида, например оптической прозрачностью и вязкостью, которые могут изменяться в очень широких размерах. Ферромагнитную жидкость даже можно заставить затвердеть и т.д. (см., например, статью В.Жвирблиса. Сильные магнитные жидкости. Журнал ИР за декабрь 1972 г. №316 на с.26-29).

Указанное свойство ферромагнитных жидкостей (в данном случае созданных на их основе ферромагнитных чернил) изменять свою вязкость при воздействии на них магнитным полем является основным физическим принципом, положенным в основу работы устройства.

Реализация этого принципа обеспечивает увеличение вязкости и снижение вероятности самопроизвольного вытекания чернил через капилляр наружу при колебаниях параметров внешней среды, т.е. достижение поставленной технической задачи. После удаления источника магнитного поля из района расположения капилляра вязкость ферромагнитных чернил уменьшается и возвращается в исходное состояние, позволяющее использовать авторучку по назначению, поскольку магнитный затвор открывается и при соприкосновении пишущего элемента с поверхностью письма ферромагнитные чернила свободно выходят из него и наносятся на эту поверхность.

Благодаря указанной совокупности существенных признаков обеспечено решение поставленной задачи и получен технический результат, а именно уменьшена возможность произвольного вытекания чернил через капилляр наружу при колебаниях параметров внешней среды: атмосферного давления, перегрузки, температуры и т.д..

На фиг.1 представлена авторучка с использованием в качестве источника магнитного поля постоянного магнита, установленного на съемной крышке; на фиг.2 представлена авторучка с использованием в качестве источника магнитного поля электромагнитной обмотки, подключаемой к микробатарее, установленной на съемной крышке; на фиг.3 и 4 представлена авторучка, в которой резервуар для чернил выполнен из ферромагнитного материала и установлен в трубчатом корпусе с возможностью продольного фиксированного перемещения относительно источника магнитного поля, установленного на трубчатом корпусе.

Представленная на фиг.1 авторучка (пример исполнения 1-й) содержит трубчатый корпус 1, резервуар 2 с ферромагнитными чернилами 3, размещенный в корпусе 1 и закрытый вставкой 4 с пишущим элементом 5, который посредством выполненного во вставке продольного капилляра 6 соединен с резервуаром для чернил 2. В районе капилляра 6 размещен постоянный магнит 7 кольцеообразной формы, намагниченный в осевом направлении и соосно установленный на съемной крышке 8, надетой на корпус 1. С другой стороны резервуар для чернил 2 закрыт заправочно-сливной пробкой 9 для ферромагнитных чернил 3.

На трубчатом корпусе 1 соосно выполнен кольцевой выступ 10, а на съемной крышке 8 выполнена соответствующая ему соосная кольцевая выемка 11, в которую входит кольцевой выступ 10 при надетой на трубчатый корпус 1 съемной крышке 8.

Корпус 1, резервуар для чернил 2, вставка 4 и съемная крышка 8 выполнены из диэлектрических материалов, например из пластмасс, что исключает искажения магнитного поля постоянного магнита 7.

В исходном состоянии при надетой на трубчатый корпус 1 съемной крышке 8 капилляр 6 находится в магнитном поле постоянного магнита 7, а сама съемная крышка 8 своей кольцевой выемкой 11 зафиксирована кольцевым выступом 10 корпуса 1. Таким образом, капилляр 6 постоянно находится в магнитном поле магнита 7. Поэтому при последующих любых наклонах авторучки или колебаниях параметров внешней среды, приводящих к попаданию ферромагнитных чернил 3 в капилляр 6, происходит их подмагничивание, а следовательно, резкое повышение вязкости вплоть до затвердевания ферромагнитных чернил 3, попавших в капилляр 6, что приводит к запиранию ферромагнитных чернил 3 в резервуаре для чернил 2. Тем самым полностью исключается самопроизвольное протекание ферромагнитных чернил 3 через капилляр 6 и далее через пишущий элемент 5 наружу.

Авторучка работает следующим образом. Перевод ее в рабочее состояние осуществляется путем снятия съемной крышки 8 вместе с постоянным магнитом 7 с трубчатого корпуса 1. В результате чего подмагничивание ферромагнитных чернил 3 в капилляре 6 полностью исключается, и они при наклоне авторучки к плоскости письма беспрепятственно поступают из резервуара для чернил 2 через капилляр 6 к пишущему элементу 5, а при проведении им по плоскости письма - на бумагу или другой носитель информации.

После окончания письма (пользования авторучкой) съемная крышка 8 вместе с магнитом 7 надевается на корпус 1, что переводит ее в описанное выше исходное состояние, исключающее самопроизвольное вытекание ферромагнитных чернил 3 наружу при колебаниях параметров внешней среды. При этом съемная крышка 8 своей кольцевой выемкой 11 вновь фиксируется на соответствующем ей кольцевом выступе 10 трубчатого корпуса 1.

Представленная на фиг.2 авторучка (пример исполнения 2-й) содержит трубчатый корпус 12 и размещенный в нем резервуар для чернил 13 с ферромагнитными чернилами 14, закрытый вставкой 15 с пишущим элементом 16, который посредством выполненного во вставке капилляра 17 соединен с резервуаром для чернил 13. На съемной крышке 18, надетой на трубчатый корпус 12, соосно установлена электромагнитная катушка 19, находящаяся на уровне капилляра 17 и подключенная к микробатарее 20, размещенной, например, на дне крышки 18. От положительного и отрицательного полюсов микробатареи 20 по внутренней поверхности съемной крышки 18 проложены проводники 21 и 22, нанесенные на внутреннюю поверхность съемной крышки 18, например, методом напыления. Электромагнитная катушка 20 своими выводами "а" и "б" включена в разрыв одного из проводников 21 или 22. На корпусе 12, на расстоянии, не превышающем длину крышки 18, установлено частично заглубленное кольцо 23 из электропроводящего материала, замыкающее проводники 21, 22 при надетой съемной крышке 18. Поверхность заглубленного кольца 23 из электропроводящего материала выполнена выпуклой, выступающей над поверхностью корпуса 12, которая при надетой на него съемной крышке 18 входит в соответствующую ей кольцевую выемку 24, выполненную на внутренней поверхности съемной крышки 18, обеспечивая надежный электрический контакт проводников 21 и 22 с электропроводящим кольцом 23 и фиксацию самой крышки 18 на корпусе 12.

Резервуар для чернил 13, закрытый пробкой 25, посредством плотной посадки установлен во втулке 26, которая скреплена с корпусом 12, например, с помощью резьбового соединения, обеспечивающего продольное перемещение резервуара для чернил 13 внутри корпуса 12 с целью установки капилляра 17 на уровне катушки 19.

В исходном состоянии при надетой на корпус съемной крышке 18 проводники 21 и 22 замкнуты через заглубленное электропроводящее кольцо 23 и подключают электромагнитную катушку 19 к микробатарее 20. Через катушку 19 начинает протекать ток, создающий электромагнитное поле, в которое попадает капилляр 17, находящийся внутри электромагнитной катушки 19. Это приводит к подмагничиванию ферромагнитных чернил 14 при попадании их в капилляр 17 и повышению их вязкости вплоть до затвердевания. В результате чего ферромагнитные чернила 14 не могут протекать через капилляр 17 и запираются в резервуаре для чернил 12. При этом полностью исключается протекание ферромагнитных чернил 14 через капилляр 17 и далее через пишущий элемент 16 наружу.

Авторучка работает следующим образом. Перевод ее в рабочее состояние осуществляется путем снятия съемной крышки 18, которая, выходя своей кольцевой выемкой 24 из зацепления с выпуклой поверхностью электропроводящего кольца 23, выводит из электрического контакта с токопроводящим кольцом 23 проводники 21 и 22. В результате чего цепь питания электромагнитной катушки 19 от микробатареи 20 разрывается, что приводит к ее обесточиванию, а следовательно, к исчезновению электромагнитного поля, в котором находился капилляр 17. В итоге ферромагнитные чернила 14, находящиеся в капилляре 17, восстанавливают свою первоначальную вязкость и перестают запирать ферромагнитные чернила 14 находящиеся в резервуаре 13. Поэтому при последующих наклонах к плоскости письма ферромагнитные чернила 14 беспрепятственно поступают из резервуара для чернил 13 через капилляр 17 к пишущему элементу 16.

После окончания пользования авторучкой съемная крышка 18 надевается на корпус 12 и своей кольцевой выемкой 24 фиксируется на корпусе 12 авторучки посредством частично заглубленного электропроводящего кольца 23, одновременно замыкающего проводники 21 и 22, через которые электромагнитная катушка 19 подключается к микробатарее 20. Через катушку 19 начинает протекать ток, создающий электромагнитное поле, в которое попадает капилляр 17, что приводит к подмагничиванию ферромагнитных чернил 14, поступающих в капилляр 17, и последующему запиранию их в резервуаре для чернил 13. Таким образом, авторучка вновь занимает описанное выше исходное состояние.

Представленная на фиг.3 и 4 авторучка (пример исполнения 3-й) содержит трубчатый корпус 27, размещенный в корпусе 27 резервуар для чернил 28 с ферромагнитными чернилами 29, выполненный из ферромагнитного материала и закрытый вставкой 30 с пишущим элементом 31, который посредством выполненного во вставке капилляра 32 соединен с резервуаром для чернил 28. На корпусе 27 соосно в зоне капилляра 32 установлен магнит в виде заглубленного кольца 33. Кроме того, резервуар для чернил 28 закрыт пробкой 34 и установлен, например, посредством плотной посадки с натягом своим концом во втулку 35, с помощью которой он другим своим концом, закрытым вставкой 30 с капилляром 32 и пишущим элементом 31, введен внутрь корпуса 27, например, с помощью резьбового соединения. Корпус 27 и втулка 35 выполнены из диэлектрических материалов во избежание искажений магнитного поля, создаваемого кольцевым магнитом 33.

В исходном состоянии, как это показано на фиг.3, капилляр 32 охвачен кольцевым магнитом 33, что достигается вращением по резьбе (вывинчиванием) втулки 35 с установленным в нее резервуаром для чернил 28, выполненным из ферромагнитного материала, вместе со вставкой 30 с капилляром 32 и пишущим элементом 31. При этом пишущий элемент 31 оказывается полностью размещенным внутри корпуса 27, чем обеспечивается удобство хранения авторучки. Нахождение капилляра 32 в зоне действия кольцевого магнита 33 приводит к подмагничиванию ферромагнитных чернил 29, попадающих в капилляр 32. Поэтому при последующих любых наклонах авторучки или колебаниях параметров внешней среды поступающие в капилляр 32 ферромагнитные чернила 29 подмагничиваются, что приводит к повышению их вязкости, приводящему в свою очередь к запиранию ферромагнитных чернил 29 в резервуаре для чернил 28. В этом случае полностью исключается несанкционированное протекание ферромагнитных чернил 29 через пишущий элемент 31 наружу.

Авторучка работает следующим образом. Перевод ее в рабочее состояние осуществляется посредством ввинчивания втулки 35 в корпус 27 до полного выхода пишущего элемента 31 из корпуса 27, т.е. до упора резервуара для чернил 28 со вставкой 30 в корпус 27 (см. фиг.4). Одновременно резервуар для чернил 28 из ферромагнитного материала оказывается введенным внутрь кольцевого магнита 33, магнитные силовые линии которого замыкаются через ферромагнитный материал резервуара для чернил 28 и не проникают внутрь его, как это показано на фиг.4. Таким образом ферромагнитный резервуар для чернил 28 полностью экранирует кольцевой магнит 33, который перестает оказывать какое-либо влияние на ферромагнитные чернила 29, вследствие чего последние имеют возможность при наклонах авторучки и изменениях параметров внешней среды свободно поступать из резервуара для чернил 28 через капилляр 32 к пишущему элементу 31, а от него - на бумагу или другой носитель информации.

После окончания письма (пользования авторучкой) втулка 35 вместе с резервуаром для чернил 28, вставкой 30 с капилляром 32 и пишущим элементом 31 вывинчивается из корпуса 27 до полного ввода пишущего элемента 31 внутрь корпуса 27. При этом ферромагнитный резервуар для чернил 28 выводится из кольцевого магнита 33 и перестает шунтировать его. Одновременно капилляр 32 попадает в магнитное поле кольцевого магнита 33, что приводит к подмагничиванию ферромагнитных чернил 29, поступающих из резервуара для чернил 28 в капилляр 32, что увеличивает их вязкость и приводит к запиранию ферромагнитных чернил 29 в резервуаре для чернил 28. Тем самым полностью исключается самопроизвольное протекание ферромагнитных чернил 29 через капилляр 32 и далее через пишущий элемент 31 наружу. При этом авторучка принимает исходное положение, приведенное на фиг.3.

Таким образом, достигается запланированный технический результат, заключающийся в уменьшении возможности произвольного вытекания чернил через капиллярный канал наружу при колебаниях параметров внешней среды: атмосферного давления, перегрузки, температуры и т.д.

При этом заявляемая авторучка в максимальной степени удовлетворяет п.п.2.5.2, 2.6, 2.8 технических требований ГОСТ 28916-91 "Ручки автоматические перьевые. Общие технические требования и методы испытаний".

Следует отметить, что применение ферромагнитных чернил позволяет использовать записи, сделанные ферромагнитными чернилами, в различных магнитных системах распознавания текстов, системах защиты, маркировки и т.д.

Кроме того, на базе заявленного изобретения могут создаваться и изготавливаться различные подарочные и коллекционные варианты дорогих авторучек.

В целом, полученный технический результат отражает более высокий уровень развития техники и обеспечивает удобство пользования авторучкой при изменениях параметров внешней среды и условий использования, а сделанные ею записи обладают большей степенью защищенности и могут использоваться в автоматизированных системах обработки и контроля текстов, что даст значительный экономико-социальный эффект.

1. Авторучка, содержащая резервуар для чернил, пишущий элемент и капилляр, соединяющий пишущий элемент с резервуаром для чернил, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена источником магнитного поля, а резервуар для чернил содержит ферромагнитные чернила, при этом источник магнитного поля размещен на уровне капилляра с возможностью смещения относительно капилляра или съема, а сам капилляр выполнен из диэлектрического материала.

2. Авторучка по п.1, отличающаяся тем, что пишущий элемент и капилляр размещены во вставке, при этом вставка выполнена из диэлектрического материала.

3. Авторучка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена съемной, выполненной из диэлектрического материала крышкой, на которой установлен источник магнитного поля таким образом, что при надетом положении крышки капилляр находится в зоне источника магнитного поля.

4. Авторучка по п.1, отличающаяся тем, что источник магнитного поля выполнен в виде постоянного магнита.

5. Авторучка по п.4, отличающаяся тем, что постоянный магнит выполнен в форме кольца, намагничен в осевом направлении и расположен соосно с капилляром.

6. Авторучка по п.1, отличающаяся тем, что резервуар для чернил и капилляр размещены в трубчатом корпусе.

7. Авторучка по п.6, отличающаяся тем, что источник магнитного поля размещен на трубчатом корпусе, а резервуар для чернил с капилляром имеют возможность продольного смещения в трубчатом корпусе с вводом капилляра в зону источника магнитного поля.

8. Авторучка по п.6, отличающаяся тем, что трубчатый корпус снабжен съемной крышкой, при этом на трубчатом корпусе соосно выполнен кольцевой выступ, а на съемной крышке выполнена соответствующая ему соосная кольцевая выемка, в которую входит указанный кольцевой выступ при надетой на трубчатый корпус съемной крышке.

9. Авторучка по п.8, отличающаяся тем, что источник магнитного поля выполнен в виде электромагнитной катушки, к которой через микровыключатель подключена микробатарея, установленная на съемной крышке, при этом микровыключатель выполнен в виде соосно установленного на трубчатом корпусе частично заглубленного кольца, выполненного из электропроводящего материала, которое при надетой на корпус съемной крышке контактирует с двумя проводниками, проложенными по внутренней поверхности съемной крышки, один из которых подключен к одному из полюсов микробатареи, а второй через электромагнитную катушку - ко второму полюсу микробатареи.

10. Авторучка по п.9, отличающаяся тем, что поверхность частично заглубленного кольца из электропроводящего материала выполнена выпуклой, выступающей над поверхностью трубчатого корпуса, которая при надетой на трубчатый корпус съемной крышке входит в соответствующую ей кольцевую соосную выемку, выполненную на внутренней поверхности съемной крышки.

11. Авторучка по п.6, отличающаяся тем, что резервуар для чернил выполнен из ферромагнитного материала, а трубчатый корпус выполнен из диэлектрического материала и на нем в зоне капилляра установлен источник магнитного поля в виде постоянного магнита, при этом резервуар для чернил установлен в трубчатом корпусе с возможностью продольного фиксированного перемещения вместе с капилляром и пишущим элементом.