JP2017144639A - シャープペンシル - Google Patents

Abstract

【課題】シャープペンシルの筆記芯繰り出しの機構において、保持チャックを設けず、かつ、使用する筆記芯の外径とはなるべく変わらない内径の先端パイプを使用しつつ、筆記芯の補給から書き出しまでのノック回数を減らす。
【解決手段】筆記芯24の解除及び把持を行う芯送りチャック15と、ノック操作によって筆記芯24が先端の芯繰り出し口11Aから突出する円筒形状の先端パイプ11と、先端パイプ11を保持する先部材12とを備えたシャープペンシル10であって、先端パイプ11の内側面において内方に突出した内側凸部11Cとが設けられているとともに、芯送りチャック15から送出された筆記芯24が先部材12の内部の先端開口部12Aへ他の部材との接触なしに直接進入して先端パイプ11の内部へ進入し、筆記芯24は、内側凸部11Cと、先端パイプ11の内壁であってこの内側凸部11Cに対向する部分との間を摺動して前進する。
【選択図】図２

Description

本発明は、シャープペンシルに関する。

従来のシャープペンシルの機構を図６を用いて説明する。
シャープペンシル50の軸筒（図示せず）の先端に螺着されている口金53からは、先端パイプ51を保持する先部材52の先端が露出している。先部材52の先端開口部52Aの手前には、保持チャック54が挿入されている。
軸筒の内部の芯ケース（図示せず）に筆記芯24を補給した状態でシャープペンシル50を下向きにすると、筆記芯24は放射状に等分割されている芯送りチャック55の手前まで自然落下してくる。ここでノックを開始すると、芯送りチャック55は締め具56とともに前進する。そして、締め具56は前方の段差52Bに当接し前進が阻まれるが、芯送りチャック55はさらに前進する。そして締め具56から外れることで芯送りチャック55は開放し、筆記芯24は保持チャック54に当接するまで落下する。ここまでが最初のノック動作で生じることである。

芯送りチャック55は、このあと一旦締め具56とともに元の位置まで後退する。そして、次回以降のノックにより、筆記芯24は芯送りチャック55により徐々に前進し、概ね１０回のノックで先端パイプ51の先端の芯繰り出し口51Aから突出し、ここで漸く筆記が可能となる。

特開２０１３−１８４３５８号公報 実開昭４７−８２３３号公報（実用新案登録請求の範囲、第２図〜第５図） 実公昭５０−２４８４５号公報（考案の詳細な説明第２欄第９〜１１行、第１図〜第３図）

上述の通り、従来のシャープペンシルでは筆記芯を新たに補給してから筆記が可能になるまでに概ね１０回、時には１５回以上ものノックが必要なことがある。
このノック回数を減らそうとする試みとして、上記特許文献１に開示の技術がある。同技術では、保持チャックを先端パイプの芯繰り出し口の直近に配置している。これにより、補給された筆記芯は保持チャックまで即座に到達し、数回程度のノック操作で筆記芯が芯繰り出し口から繰り出されることとなっている。しかし、保持チャックを先端パイプ内の先端付近に保持しておく必要上、芯繰り出し口付近をカシメ加工により縮径しておく必要がある。

一方、芯を保持する機能を先端パイプに担わせる試みとしては、上記特許文献２及び３に開示の技術がある。
特許文献２では、先述の図６の先端パイプに相当する芯挿通管に、軸方向に切れ込みを平行に２本入れている。このような切れ込みが、周方向に複数箇所（２箇所又は３箇所）等配されている。これらを中心方向に円弧状に凹入彎曲させている。そして、この円弧状の部分の弾性力によって挿通される芯を保持している。
また、特許文献３では、「先端パイプの一部を内方にくぼませて先端パイプの径よりもその内径小なる部分８ａを設けこの８ａにて芯Ｌを保持する」との記載があり、これを図示した第１図〜第３図によればこの「８ａ」なる部分は環状に狭窄しているものと推測される。

上記のいずれの特許文献においても、筆記芯は先端パイプの内径に対して縮径された部分を通り、かつ、先端パイプの中心を通ることとなっている。すなわち、当該縮径された部分以外では、筆記芯と先端パイプとの間には等しい幅の空間が生ずることとなる。たとえば、先端パイプの内径をＤとし、縮径された部分における内方への突出距離をｄとした場合、縮径された部分の内径（すなわち、筆記芯が通過する内径）は（Ｄ−２ｄ）となる。したがって、使用する筆記芯の径（Ｒ）に対して、不必要に大きい内径（Ｒ＋２ｄ）の先端パイプを使用しなければならない。これは製造工程上不経済である。それとともに、先端パイプは当該縮径された部分のみで筆記芯を保持することになるため、その他の部分では、筆記芯と先端パイプとの間には当該縮径された分の間隙があり、十分な接触が確保できないことになる。これでは、筆記芯の保護という先端パイプの役割が充分に果たせないことにもなりかねない。

以上に鑑み、本願に係る発明は、シャープペンシルの筆記芯繰り出しの機構において、保持チャックを設けず、かつ、使用する筆記芯の外径とはなるべく変わらない内径の先端パイプを使用しつつ、筆記芯の補給から書き出しまでのノック回数を減らすことを課題とする。

上記の課題を解決すべく、本発明は、ノック操作に連動して前後動して筆記芯24の解除及び把持を行う芯送りチャック15と、
前記ノック操作によって前記筆記芯24が先端の芯繰り出し口11Aから突出する円筒形状の先端パイプ11と、
前記先端パイプ11を保持する先部材12と、を備えたシャープペンシル10であって、
前記先端パイプ11の外側面の１点が陥凹した外側凹部11Bと、該先端パイプ11の内側面における該外側凹部11Bに対応する位置が内方に突出した内側凸部11Cとが設けられているとともに、
前記芯送りチャック15から送出された前記筆記芯24が前記先部材12の内部の先端開口部12Aへ他の部材との接触なしに直接進入して前記先端パイプ11の内部へ進入し、
前記筆記芯24は、前記内側凸部11Cと、前記先端パイプ11の内壁であってこの内側凸部11Cに対向する部分との間を摺動して前進することを特徴とする。

ここで、「先部材12」とは、先端パイプ11を直接保持する部材をいう。たとえば、軸筒20の先端に着脱自在に螺着される口金13（あるいは口プラ）が先端パイプ11を直接保持している場合には、この口金13（あるいは口プラ）が、ここでいう「先部材12」である。また、口金13とは別に、ノック機構と先端パイプ11との間に介在する部材（たとえば、継手）が設けられている場合には、このような部材がここでいう「先部材12」である。

「外側凹部11B」及び「内側凸部11C」は、通常、先端パイプ11に一点ポンチを施すことで同時に形成される。ここで、該内側凸部11Cの突端を通る断面を想定した場合、該先端パイプ11の内径をＤとし、該内側凸部11Cの内方への突出距離をｄとすると、該内側凸部11Cの突端と、該先端パイプ11の内壁であって該内側凸部11Cに対向する部分（すなわち、筆記芯が通過する部分）とを通る内接円11Dの直径は（Ｄ−ｄ）となる。よって、前記した従来技術と比較した場合、使用する筆記芯24の外径（Ｒ）に高々ｄを加算した内径（Ｒ＋ｄ）の先端パイプ11を使用すれば足りることとなる。よって、使用する筆記芯24の外径と先端パイプ11の内径との差を小さくすることができるため、先端パイプ11と筆記芯24との接触を充分に保つことができ、筆記芯24の保護という役割が内側凸部11Cによって阻却されるようなこともない。

本発明においては、この内側凸部11Cが、従来技術における保持チャック54のような役割を果たすこととなる。つまり、筆記芯24が芯送りチャック15の手前まで到達したあと、最初のノック操作で、先端パイプ11の内側凸部11Cの手前まで一気に到達することとなる。あとはこの内側凸部11Cから芯繰り出し口11Aまでの短い距離の分だけノック操作すれば足りることになる。

なお、前記先端パイプ11の断面においては、前記内側凸部11Cの突端を通る内接円11Dの直径が使用する筆記芯24の外径より小さいことが望ましい。これはすなわち、先端パイプ11の内径Ｄが、筆記芯24の外径Ｒに対して、
Ｒ＜Ｄ＜Ｒ＋ｄ
であればよいことを意味する。つまり、このような内径Ｄの先端パイプ11を使用した場合、内側凸部11Cに筆記芯24がやや擦過して筆記前に若干削られてしまうことになる。このため、内側凸部11Cの内方への突出距離ｄは、筆記芯24を保持するには十分な程度で、かつ、筆記芯24が削れすぎたり折れたりしてしまわない程度の大きさでなければならない。

また、前記内側凸部11Cは前記芯繰り出し口11Aから２．０ｍｍ以内であることが望ましい。この程度の距離であれば、筆記芯24を補給してから４回以内のノックで芯繰り出し口11Aから筆記芯24が突出し筆記可能となる。なお、この距離の下限については、筆記芯24を一旦保持するという目的から、ゼロ（すなわち、芯繰り出し口11Aのまさにその位置で一点ポンチ加工を施す場合）であってはならず、芯繰り出し口11Aから外側凹部11Bまでの距離が少なくとも目視で認められる程度は必要である。

本発明は、上述のように構成されているので、シャープペンシルの筆記芯繰り出しの機構において、保持チャックを設けず、かつ、使用する筆記芯の外径とはなるべく変わらない内径の先端パイプを使用しつつ、筆記芯の補給から書き出しまでのノック回数を減らすことが可能となる。

本発明の実施の形態に係るシャープペンシルの外観を示す右側面図（Ａ）及び右側面から見た断面図（Ｂ）である。 図１（Ｂ）の先端部分を拡大したものである。 本発明の実施の形態に係るシャープペンシルに用いられる先端パイプの右側面から見た断面図（Ａ）及び先端側から見た底面図（Ｂ）である。 本発明の実施のシャープペンシルのノック操作に伴う筆記芯の挙動を断面図にて示す。 本発明の実施のシャープペンシルのノック操作に伴う筆記芯の挙動を断面図にて示す。 従来のシャープペンシルの先端部分を断面図にて示す。

本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
本実施の形態に係るシャープペンシルは、図１（Ａ）に示す外観を呈する。
すなわち、軸筒20の先端に口金13が着脱自在に螺着されており、その先端からは、先端パイプ11が装着された先部材12が露出している。また、軸筒20の後端にはクリップ21が装着されている。さらに、軸筒20の後端からはノックカバー23が露出している。

より詳細な構造は、図１（Ｂ）の断面図に示される。軸筒20の内部には、筆記芯24を収納する芯ケース19が収容されている。芯ケース19の先端には筆記芯24を１本ずつ先端へ送り出すための芯ガイド18が装着されている。さらにこの芯ガイド18の先端には筆記芯24を先端へ直接送り出す部材としての芯送りチャック15が装着されている。芯送りチャック15と芯ガイド18との間にはスプリング17が介装されている。一方、軸筒20の後端には芯ケース19に連通する後端開口部20Aがあり、これを閉塞するように消しゴム22が装着されている。ノックカバー23はこの消しゴム22を覆うように装着されている。消しゴム22は、筆記芯24が熱変色芯である場合、可塑剤を含まない消しゴムとしてもよい。

図１（Ｂ）の先端部分を拡大したのが図２である。図２は、筆記芯24を補給した直後の状態を示している。筆記芯24（外径Ｒ）を送り出す芯送りチャック15の先端部分は、締め具16に囲まれている。先部材12の内部空間における締め具16の前方は、段差12Bによって内径が縮小している。また、この芯送りチャック15と、先部材12の先端開口部12Aとの間には、保持チャック54（図６参照）のような部材は一切介在していない。
先部材12が保持する先端パイプ11（内径Ｄ（図２参照））の外側面には、図３（Ａ）に示すように、芯繰り出し口11Aから１．５ｍｍの箇所に、外方から、超硬合金製のピンを用いた一点ポンチ加工によって外側凹部11Bが形成され、これに伴い内側面には内側凸部11Cが突出している。この内側凸部11Cの突端（突出距離ｄ（図２参照））と、これに対向する内側面との内接円11Dが実際に筆記芯24が通過する空間である。すなわち、筆記芯24は、内側凸部11Cとこれに対向する先端パイプ11の内側面との間を摺動して前進することとなっている。超硬合金製のピンは、先端外径０．０５〜０．２ｍｍ、先端からのテーパー角度が３０〜１２０°とすることが好ましい。

次に、図４及び図５を参照しつつ、本実施の形態における筆記芯24の繰り出しについて説明する。
図４（Ａ）は、芯ケース19に筆記芯24を補給した状態であり、シャープペンシル10を下向きにすると、筆記芯24は放射状に等分割されている芯送りチャック15の手前まで自然落下してくる。
この状態からノック操作を開始すると、図４（Ｂ）に示すように芯送りチャック55はこれを全体的に取り囲む締め具16とともに前進する。筆記芯24は芯送りチャック55の前進とともに前進する。そして、締め具16は前方に位置する先部材12の段差12Bに当接する。

締め具16はこの段差12Bに当接することでこれ以上の前進が阻まれるが、芯送りチャック15は、図４（Ｃ）に示すように、段差12Bを越えてさらに前進する。そして、芯送りチャック15は、締め具16から外れることで等分割されている部分が放射状に開放する。これにより、自然落下により筆記芯24が芯送りチャック15を通過して先端開口部12Aも通過し、その先にある先端パイプ11に進入し、内側凸部11Cに当接してここで前進が停止する。
ここで１回目のノック操作は完了し、図４（Ｄ）に示すように、芯送りチャック15は再び閉鎖しつつ一旦後退するが、中心に筆記芯24が位置しているため図４（Ａ）に示すような完全な閉鎖には至らず、筆記芯24を把持しつつやや開いた状態を維持する。すなわち、図４（Ａ）に示すノック前の状態の位置よりもやや前方の、段差11Bを越えた位置で後退を終え、ノック操作は一旦解除される。

この状態から２回目のノックを開始すると、図５（Ａ）に示すように芯送りチャック55はこれの後半部分のみを取り囲む締め具16とともに前進する。筆記芯24は芯送りチャック55に把持されたまま共に前進し、先端パイプ11内で内側凸部11Cを越えた位置まで前進する。そして、締め具16は再び前方に位置する段差12Bに当接する。
締め具16はこの段差12Bに当接することでこれ以上の前進が阻まれるが、芯送りチャック15は、ノック前の状態からこの段差12Bを越えた位置にあり、図５（Ｂ）に示すようにさらに前進する。そして、芯送りチャック15は、締め具16から外れることで等分割されている部分が再び放射状に開放する。しかし、筆記芯24は内側凸部11Cによって保持された状態にあるため、これ以上自然落下することはなくこの位置に留まる。

ここで２回目のノック操作は完了し、図５（Ｃ）に示すように、芯送りチャック15は再び閉鎖しつつ後退するが、やはり中心に筆記芯24が位置しているため完全な閉鎖には至らず、筆記芯24を把持しつつやや開いた状態を維持する。すなわち、図４（Ｄ）に示すのと同じ位置で後退を終え、ノック操作は再び解除される。
引き続きこの図５（Ａ）から図５（Ｃ）までのノック操作をあと２回繰り返すことで、筆記芯24の先端は芯繰り出し口11Aから突出し、筆記可能な状態となる。

（１）内接円直径
内接円の直径と、使用する筆記芯との関係について検証した。
使用する先端パイプはステンレス製で内径の公差が６００μｍ〜６３０μｍのものを使用した。この先端パイプの先端から１．５ｍｍの位置で、先端外径０．０６ｍｍ、凹み直径１ｍｍの超硬合金製のピンで軸方向に対し直角に押圧することで一点ポンチ加工を施し、内側凸部を形成した。ポンチ加工量は、内側凸部の突端を通る内接円の直径で規定した。この内接円の直径はピンゲージにより測定した。
この内接円の直径として、５２８μｍから５６０μｍまで、２μｍ刻みで加工した先端パイプを三菱鉛筆社製のシャープペンシル（品番：Ｍ５−４５０、以下「市販品」と称する）に装着し、５４７μｍ、５６６μｍ、５７７μｍ及び５８１μｍの４種類の直径を有する黒色芯を用いてノック操作を試みた。評価基準は以下の通りとした。

Ａ：芯繰り出し時に芯削れがなく、芯繰り出し量も適正範囲である。
Ｂ：芯繰り出し時に芯削りがあるものの、芯繰り出し量は適正範囲である。
Ｃ：芯繰り出し時に芯削れはないが、芯繰り出し量は適正範囲を超える。
―：実施せず。

なお、芯繰り出し量の適正範囲とは、ノック操作により筆記芯を繰り出した状態で机の上に押し当てて筆記芯を先端パイプ内へ押し戻してからノック操作を１０回行ったときの芯繰り出し口からの筆記芯の出寸法が４．０〜７．０ｍｍであるものとした。
その結果は下記表１の通りである。

上記によれば、直径５６６μｍ、５７７μｍ及び５８１μｍの筆記芯に関しては、実施した全ての内接円直径の先端パイプについて良好な結果を示した。この３通りの筆記芯の結果からは、筆記芯直径が内接円直径を上回る量が４９μｍ以内であれば問題はないことが分かった（筆記芯直径５７７μｍ、内接円直径５２８μｍの例）。
一方、直径５４７μｍの筆記芯に関しては、内接円直径５４８μｍで評価「Ａ」であったのに対し、５５０μｍでは評価「Ｃ」であった。これより、内接円直径が筆記芯を上回る場合であっても、その差が３μｍ未満であることが望ましいことが分かった。

（２）芯折れ評価
上記表１中の内接円直径と筆記芯直径との組み合わせのうち、前者が５５２μｍ及び後者が５７７μｍの組み合わせ（組み合わせ１）、並びに、前者が５６０μｍ及び後者が５６６μｍの組み合わせ（組み合わせ２）を選び、それぞれ芯折れに要する荷重を測定した。なお、組み合わせ１は、内接線直径が小さく、筆記芯が太いものを代表している。また、組み合わせ２は、内接円直径が大きく、筆記芯が細いものを代表している。

これらの組み合わせの各々について、芯を０．５ｍｍ繰り出した状態で、測定面に接面角度６０°で押し付け、折れた時点の荷重（Ｎ）を測定した。なお、対照として、前記（１）でも使用した市販品についても同様の実験を行った。
各組み合わせとも２回実験を行い、各実験においては任意の５本の芯を用いて測定し、５本中４本以上が規定値（５．０Ｎ）を超えていれば合格とした。その結果を下記表２に示す。

なお、各実験とも、規定値を超えた４本のみの値を示しており、いずれの組み合わせについても、市販品と遜色ない耐芯折れ性能を有することが示された。

（３）芯繰り出し量評価
上記（２）で用いた各組み合わせ及び対照について、芯繰り出し量を評価した。評価基準については、前記（１）で言及した芯繰り出し量の適正範囲にあるか否かで判断した。各組み合わせとも２回実験を行った。その結果を下記表３に示す。

上記の通り、いずれの組み合わせにおいても、市販品と同様に芯繰り出し量は適正範囲であった。

本発明はシャープペンシルに利用可能である。

10 シャープペンシル 11 先端パイプ 11A 芯繰り出し口
11B 外側凹部 11C 内側凸部 11D 内接円
12 先部材 12A 先端開口部 12B 段差
13 口金 15 芯送りチャック 16 締め具
17 スプリング 18 芯ガイド 19 芯ケース
20 軸筒 20A 後端開口部
21 クリップ 22 消しゴム
23 ノックカバー 24 筆記芯
50 シャープペンシル 51 先端パイプ 51A 芯繰り出し口
52 先部材 52A 先端開口部 52B 段差
53 口金 54 保持チャック 55 芯送りチャック
56 締め具

Claims (3)

1. ノック操作に連動して前後動して筆記芯の解除及び把持を行う芯送りチャックと、
   前記ノック操作によって前記筆記芯が先端の芯繰り出し口から突出する円筒形状の先端パイプと、
   前記先端パイプを保持する先部材と、を備えたシャープペンシルであって、
   前記先端パイプの外側面の１点が陥凹した外側凹部と、該先端パイプの内側面における該外側凹部に対応する位置が内方に突出した内側凸部とが設けられているとともに、
   前記芯送りチャックから送出された前記筆記芯が前記先部材の内部の先端開口部へ他の部材との接触なしに直接進入して前記先端パイプの内部へ進入し、
   前記筆記芯は、前記内側凸部と、前記先端パイプの内壁であってこの内側凸部に対向する部分との間を摺動して前進することを特徴とするシャープペンシル。
2. 前記先端パイプの断面において前記内側凸部の突端を通る内接円の直径が使用する筆記芯の外径より小さいことを特徴とする請求項１記載のシャープペンシル。
3. 前記内側凸部は前記芯繰り出し口から２．０ｍｍ以内であることを特徴とする請求項１又は２記載のシャープペンシル。