JP2024033316A - 筆記芯及び繰出し式筆記具 - Google Patents

Abstract

【課題】筆記荷重の低下と筆記角度を立てる傾向にあることに基づいて、筆記芯の黒鉛の配向を提案し、筆記芯の弱点を補う芯折れ対策を施した繰出し式筆記具を提供する。【解決手段】直線状に成形された筆記芯Ｌにおける黒鉛の配向方向が、筆記芯の軸線に対して傾斜もしくは直交している筆記芯が利用される。この筆記芯を装填する筆記具は、軸筒１，２と口先部材４との間に、口先部材に加わる軸筒径外方向の力により、口先部材を軸筒及び筆記芯に対して前進させる運動方向変換機構９が備えられ、当該運動方向変換機構による口先部材の前進運動によって、口先部材からの筆記芯の突出量を少なく制御する芯折れ対策が備えられる。【選択図】図６

Description

この発明は、黒鉛の配向について考慮した筆記芯及びこの筆記芯を好適に利用することができる繰出し式筆記具に関する。

従来の木軸鉛筆芯やシャープペンシル用の筆記芯は、その多くは黒鉛、カーボンブラックなどに、粘土、天然高分子、合成高分子、ピッチ、アスファルトなどの結合材を加え、さらに必要に応じて所要の溶剤及び可塑材を添加してなる配合塑性物を混練し、この混練物を線状に押出成形した後、９００～１２００℃の温度で焼成し、得られた焼結体の気孔中に油脂類を含浸させたものが提供されている。

前記筆記芯においては、芯の強度を向上させること、また濃い描線と滑らかな筆記感を得るための種々の提案がなされており、本出願人においても、その用途等に応じた幾つかの提案をしており、その例が特許文献１～４に開示されている。
特許文献１に開示された筆記芯は、筆記圧によって筆記芯を一方向に除々に回転させるシャープペンシルに適するものとして、黒鉛結晶の軸面について考慮している。この発明によると押出成形機により、黒鉛の配向は筆記芯の軸線方向になされるものの、筆記芯の先端が尖りやすい特性を有することで、前記シャープペンシルの機能を最大限に生かすことが可能となる。

特許文献２に開示された筆記芯は、配合組成物を押出成形する際の押出ノズルに工夫を施すことで、例えば鱗片状の黒鉛等を芯の外周表層部に螺旋状に配向させた焼成鉛筆芯に関するものである。また、特許文献３に開示された筆記芯は、同様の押出ノズルを用いて、例えば色鉛筆等を対象とした非焼成鉛筆芯に適用したものである。
特許文献２及び３に記載の筆記芯によると、筆記濃度を低下させることなく曲げ強度などの機械的強度を向上させて、強度と濃度のバランスに優れた筆記芯を提供できるものとなる。

特許文献４に開示された筆記芯は、芯の配合組成物としての混練物を押出成形する焼成色鉛筆芯に関するものである。これは、混練物が押出ノズルを通過する時のせん断速度を特定な値に設定することで、押出軸方向の配向度を高めた筆記芯を得るものである。これによると、曲げ弾性率に優れて折れにくく、筆記描線が濃く、良好な書き味を有する焼成色鉛筆を得ることができる。

特開２０１３－１４２０９９号公報 特開平６－１５７９７３号公報 特開平６－１５７９７４号公報 特開２００１－１３１４５９号公報

ところで、昨今における例えば就学児童を含む生徒などにおいては、鉛筆による筆記圧（筆記荷重）が低下する傾向にある。これによると、従来において標準とされていた鉛筆芯の硬度“ＨＢ”により書かれた筆記文字は描線がうすくなるために、現状においては芯がより柔らかい硬度“２Ｂ”を用いるのが主流であるといわれている。
一方、鉛筆の持ち方にも変化の傾向があり、従来よりも鉛筆をより立てて、筆記をする傾向にあるといわれている。

この発明は、前記した鉛筆の筆記感に関する最近の傾向に応えてなされたものであり、筆記荷重の低下並びに筆記角度を立てて筆記する傾向にあることに基づいて、筆記芯における黒鉛の好ましい配向について提案をすると共に、提案する筆記芯の弱点を補うことができる繰出し式筆記具を提供しようとするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明に係る筆記芯は、直線状に成形された筆記芯における黒鉛の配向方向が、筆記芯の軸線に対して傾斜もしくは直交していることを特徴とする。
この場合、前記筆記芯の表面には、コーティング層が形成されていることが望ましい。

そして、前記した筆記芯を利用するこの発明に係る筆記具は、繰出し操作に基づいて前記筆記芯を把持するチャックを前進移動させることで、前記筆記芯を軸筒先端部の口先部材から繰出す繰出し式筆記具であって、前記筆記芯の軸線方向に対して筆記圧以上の荷重が加わった際に、筆記芯と共に前記チャックが後退することで、筆記芯の先端部が前記軸筒の前端部に配置された口先部材内に向かって、移動可能に構成する第１の芯折れ対策が備えられる。

また、前記した筆記芯を利用するこの発明に係る筆記具は、繰出し操作に基づいて前記筆記芯を把持するチャックを前進移動させることで、前記筆記芯を軸筒先端部の口先部材から繰出す繰出し式筆記具であって、前記軸筒と口先部材との間に、前記口先部材に加わる軸筒径外方向の力により、前記口先部材を軸筒及び前記筆記芯に対して前進させる運動方向変換機構が備えられ、当該運動方向変換機構による口先部材の前進運動によって、口先部材からの筆記芯の突出量を少なく制御する第２の芯折れ対策が備えられる。

この発明に係る筆記芯によると、黒鉛の配向方向が、筆記芯の軸線に対して傾斜もしくは直交しているので、特に木軸鉛筆又は繰出し式筆記具を立てて筆記する場合において、筆記芯の例えば鱗片状の天然黒鉛は劈開しやすくなり、これにより滑らかに濃く筆記をすることができる。
一方、前記筆記芯によると黒鉛が劈開しやすいことから芯折れが生じやすく、筆記芯の表面にコーティング層を形成することで、筆記芯の強度を補強することができ、芯折れの度合いを低減させた筆記芯の提供が可能となる。

また、前記筆記芯を替え芯として用いる第１の芯折れ対策を備えた繰出し式筆記具によると、筆記芯の軸方向に対して筆記圧以上の荷重が加わった際に、筆記芯の先端部が軸筒の前端部に配置された口先部材内に向かって、移動可能に構成されるので、筆記芯に対して特に座屈折れを与える度合いを低くすることができる。
さらに、前記筆記芯を替え芯として用いる第２の芯折れ対策を備えた繰出し式筆記具によると、運動方向変換機構による口先部材の前進運動によって、口先部材からの筆記芯の突出量が制御されるので、筆記芯の芯折れの発生度合いを低くすることができる。

筆記芯の黒鉛の配向方向を示した模式図であり、（Ａ）～（Ｃ）は芯の軸線に対する配向方向が４５度、７０度、９０度であるこの発明に係る筆記芯を、（Ｄ）は芯の軸線に対する配向方向が０度（軸線方向）である従来の筆記芯の例を示す。 この発明に係る筆記芯の成形方法の一例を示した工程図である。 筆記芯の軸に直交した方向（横断面）における黒鉛の配向方向を示す顕微鏡写真であり、（Ａ），（Ｂ）はこの発明に係る筆記芯の例を示し、（Ｃ），（Ｄ）は黒鉛の配向を軸線方向にした従来の例を示した写真である。 筆記芯の軸方向（縦断面）における黒鉛の配向方向を示す顕微鏡写真であり、（Ａ），（Ｂ）はこの発明に係る筆記芯の例を示し、（Ｃ），（Ｄ）は黒鉛の配向を軸線方向にした従来の例を示した写真である。 この発明に係る繰出し式筆記具の外観構成を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図である。 同じく軸方向の断面図であり、（Ａ）は全体断面図、（Ｂ）は口先部材付近の拡大断面図である。 筆記芯に筆記圧以上の荷重が加わった場合の断面図であり、（Ａ）は全体断面図、（Ｂ）は口先部材付近の拡大断面図である。 口先部材に曲げ作用を与えた状態を示し、（Ａ）は外観構成を示した正面図、（Ｂ）は軸方向の全体断面図である。 図８に示した状態の口先部材付近の拡大断面図である。 筆記芯の繰り出しユニットと筆記芯の回転駆動機構を示す外観構成を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図である。 同じく軸方向の断面図であり、（Ａ）は全体断面図、（Ｂ）は口先部材付近の拡大断面図である。 筆記芯の回転駆動機構を示した拡大断面図である。 口先部材の部品図であり、（Ａ）は先端部側から見た斜視図、（Ｂ）は後端部側から見た斜視図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は軸方向の断面図である。 筆記芯を把持するチャックを示し、（Ａ）は開き加工後の外観を示す斜視図、（Ｂ）は先端部分の分解斜視図、（Ｃ）は別の例における先端部分の分解斜視図、（Ｄ）は（Ｃ）に示した先端部分を軸心側から示した正面図である。 繰出し式筆記具による筆記状態の例を示した部分拡大断面図である。

この発明に係る筆記芯及び繰出し式筆記具について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
先ず図１は、この発明に係る筆記芯と従来の筆記芯における黒鉛の配向方向を示した模式図であり、（Ａ）～（Ｃ）で示す筆記芯Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、芯の軸線に対する黒鉛の配向方向が４５度、７０度、９０度であるこの発明に係る筆記芯の例を示しており、（Ｄ）で示す筆記芯Ｌ９は、芯の軸線に対する黒鉛の配向方向が０度（軸線方向）である従来の筆記芯の例を示している。

筆記芯Ｌ９として示す従来の筆記芯〔図１（Ｄ）〕においては、体質材としての黒鉛（鱗片状天然黒鉛）の配向方向は、芯の素材の押出し成形によって、芯の軸線方向に向いて配向される。したがって、筆記角度が９０度近くに立たせた状態で筆記を行なう場合には、筆記による黒鉛の劈開が進まずに、描線がうすく、書き味に滑らかさが不足するという問題が残される。

これに対して、黒鉛の配向方向が芯の軸線に対して傾斜もしくは直交している図１（Ａ）～（Ｃ）に示す筆記芯Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３においては、筆記角度が９０度近くに立たせた状態で筆記を行なう場合には、筆記により黒鉛の劈開が進むために、書き味が滑らかで描線も濃い状態となる。

以下、前記した筆記芯Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に示すように黒鉛が配向される筆記芯についての好ましい主材の一例と、黒鉛の配向方向を一定にそろえる筆記芯の成形方法の一例について説明する。

この発明の筆記芯に用いられる体質材は、天然黒鉛、人造黒鉛、キッシュ黒鉛、カーボンブラック、コークス粉末、雲母、タルク、窒化ほう素などの一種または二種以上を選択し、平均粒径５０μｍ以下、好ましくは１～１０μｍの粒子径のものを用いると良い。
粒子径が５０μｍ超の場合は強度が発現せず、又粒子径が１μｍ未満の場合は体質材の配向性が劣り、強度が発現しないばかりでなく硬度だけが硬くなる傾向を有するので好ましくない。

また、この筆記芯に用いられる粘結材としては、カオリナイト、ハロイサイト、モンモリロナイト、ベントナイトなどの粘土鉱物、塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコールなどの熱可塑性樹脂、フラン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、リグニン、セルロース、トランガントガムなどの天然高分子物質、石油アスファルト、コールタールピッチ、ナフサ分解ピッチ、合成樹脂の乾留ピッチなどのピッチ類から選択される一種または二種以上を用いると良い。

さらには、主材の混練時の特性向上及び押出成形の特性向上の目的で、水、ＤＯＰ、ＤＢＰ、ＴＣＰ、ＤＯＡ、ＤＡＰ、プロピレンカーボネート、アルコール類、ケトン類、エステル類などの可塑剤又は溶剤の一種又は二種以上を、必要に応じて添加しても良い。

前記した観点から、この発明に係る筆記芯に用いられる好ましい主材の組み合わせ例として、次に示すものを選択することができる。
黒鉛（鱗片状天然黒鉛） ５０重量部
ポリ塩化ビニル（粘結材） ５０重量部
ステアリン酸塩（界面活性剤） １重量部
ジオクチルフタレート（ＤＯＰ） ２０重量部

前記主材をヘンシェルミキサーで混合分散し、加圧ニーダー、二本ロールで混練した後、押出用ダイスを用いて薄いシート状に押出成形する。これにより筆記芯の体質材となる鱗片状天然黒鉛は、シートの面の長手方向に沿って配向される。

図２は前記した押出成形したシート状素材を用いて、筆記芯Ｌを成形する成形方法の一例を示している。
すなわち、ステッブＳ１は、前記した押出成形したシート状素材を示しており、このシート状素材はステッブＳ２において、薄辺状にカットされる。薄辺状にカットされた素材はステッブＳ３においてプレス圧着される。このプレス圧着においては、カットされた素材を受ける受皿体６１とプレス体６２の組み合わせにより前記素材は圧着され、ステッブＳ４に示すように面状に延伸される。

さらに、薄辺状にカットされた素材が、受皿体６１に継ぎ足されてプレス体６２によってプレス圧着が繰り返され、ステップＳ５に示すように面状に延伸された素材が積層される。所定の高さまで素材が積層されたステップＳ６において、積層された素材に対して引き抜きパイプ６３が通され、引き抜きパイプ６３から素材を取り出すステップＳ７において、筆記芯の成形体Ｌａを得ることができる。
この場合、前記ステップＳ６において、積層された素材に対して引抜きパイプ６３を通す角度を選定することによって、図１（Ａ）～（Ｃ）に示したように、黒鉛の配向方向が例えば４５度、７０度、９０度である筆記芯Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を選択的に得ることができる。

前記ステップＳ７において得られた筆記芯の成形体Ｌａは、この成形体Ｌａにおいて残留する可塑剤を除去すべく、空気中で１８０℃にて１０時間熱処理して固化して、しかるのち窒素雰囲気中にて３００℃迄は１０℃／ｈｒ、３００℃から１０００℃迄は３０℃／ｈｒで昇温させ、１０００℃にて１時間焼成し、最後にアルファーオレフィンオリゴマー（ライオン（株）製、リポルーブ２０）中に浸漬して油浸させて、繰出式鉛筆用筆記芯Ｌが得られる。なお筆記芯Ｌは任意の形状に形成することができるが、筆記用として外径０．５ｍｍ～６ｍｍの円柱状に形成することが好ましい。

図３は、筆記芯Ｌの軸線に直交した方向（横断面）における黒鉛の配向方向を示す顕微鏡写真であり、（Ａ），（Ｂ）はこの発明に係る筆記芯の例を示し、（Ｃ），（Ｄ）は黒鉛の配向を軸線方向にした従来の例を示した写真である。
また図４は、筆記芯の軸線方向（縦断面）における黒鉛の配向方向を示す顕微鏡写真であり、（Ａ），（Ｂ）はこの発明に係る筆記芯の例を示し、（Ｃ），（Ｄ）は黒鉛の配向を軸線方向にした従来の例を示した写真である。
得られた筆記芯の断面組織は、図３及び図４の各（Ａ），（Ｂ）に現れているように、図３及び図４の各（Ｃ），（Ｄ）に比較して、体質材としての黒鉛が筆記芯の軸線に直行する方向に配向されていることが確認できる。

なお、前記した筆記芯は黒鉛の配向方向が、芯の軸線に対して傾斜もしくは直交していることから、筆記芯が折れやすいという弱点を有する。そこで、筆記芯の表面にコーティング層を形成することが望まれる。
このコーティング層としては、好ましくは樹脂による被覆層が用いられ、前記樹脂は、有機無機ハイブリッド樹脂、ケトン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、及びフッ素樹脂から成る群から選ばれることが望ましい。

ここで、「有機無機ハイブリッド樹脂」とは、「無機材料と有機材料の組み合わせ」をいい、「特にその混ざり合いがナノオーダー、時には分子オーダーのもの」をいう。このような有機無機ハイブリッド材は、「プラスチックのようにフレキシブルでありながら機械的強度や耐熱性に優れている」との特徴がある。このような有機無機ハイブリッド樹脂の種類は特に限定されるものではないが、シリカ・有機ハイブリッド樹脂を用いることが望ましい。

前記した「シリカ・有機ハイブリッド樹脂」とは、無機材料としてのシリカ及び有機材料としての有機合成樹脂を材料とするハイブリッド樹脂をいう。具体的には、シリカ・エポキシハイブリッド樹脂、シリカ・フェノールハイブリッド樹脂、シリカ・ポリアミック酸ハイブリッド樹脂、シリカ・ポリアミドハイブリッド樹脂又はシリカ・アクリルハイブリッド樹脂等、一般に市販されているものを使用可能である。ただし、被覆後の鉛筆芯の強度の観点から、シリカ・エポキシハイブリッド樹脂を用いることが特に望ましい。

そして、前記した筆記芯を、有機無機ハイブリッド樹脂と有機溶剤とを混合した液体中に所定時間浸漬し、その後乾燥させて有機溶剤を除去することで、筆記芯の表面には膜厚が１μｍ程度の樹脂によるコーティングが施される。
以上のとおり、焼成工程を経て製造されるこの種の鉛筆芯において、樹脂をその表面にコーティングすることにより、鉛筆芯の機械的強度をより増大させることが可能となる。

以上のようにして得られた筆記芯について、筆記角度が７０度に設定された治具を用い、後述する繰出し式筆記具から筆記芯を一定量繰出した状態で、筆記を行った。この筆記操作における発明者による官能評価は次のとおりである。
なお、筆記角度が７０度に設定された治具を用いる理由は、ＪＩＳ規格に定められる筆記具の筆記試験において標準的に用いられる筆記角度によるものである

官能評価においては、図１に示した筆記芯Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を、実施例１，２，３とし、図１に示した筆記芯Ｌ９を比較例１として評価しており、評価Ａ～Ｃは次に示す基準にしたがうものとなる。
評価Ａ：滑らかに筆記できた。
評価Ｂ：少しひっかかりが感じられた。
評価Ｃ：滑らかに筆記できなかった。

実施例１（黒鉛の配向が軸線に対して４５度）：評価Ｂ
実施例２（黒鉛の配向が軸線に対して７０度）：評価Ａ
実施例３（黒鉛の配向が軸線に対して９０度）：評価Ａ
比較例１（黒鉛の配向が軸線に対して ０度）：評価Ｃ

前記官能評価により明らかなとおり、黒鉛の配向が軸線に対して特に７０度及び９０度になされた実施例２及び３において、筆記が滑らかであるとの評価であり、黒鉛の配向が軸線に対して４５度である実施例１においても、比較例１に対して改善がなされていることが確認できる。
そして、黒鉛の配向が軸線に対して直交する度合いが高まるほど、筆記による黒鉛の劈開が進むことになり、これにより筆記の描線も濃くすることができる。

一方、この発明に係る筆記芯によると、筆記により黒鉛が劈開しやすいために、芯折れが生じやすいという問題を抱えることになる。そこで、前記したこの発明に係る筆記芯の弱点を補うことができるノック式の芯繰出し機構を備えた繰出式鉛筆に基づいて説明する。
なお、以下に説明する繰出式鉛筆について記載した各図においては、同一部分を同一符号で示しているが、紙面の都合により、一部の図面においては代表的な部分に符号を付けて、その詳細な構成は要部の拡大断面図もしくは単品構成で示した部品図に付けた符号を引用して説明する場合もある。

図５に示されているように、この繰出式鉛筆の外郭を構成する軸筒は、それぞれ円筒状に成形された先軸１と後軸２により構成されており、前記先軸１と後軸２は中央の連結パイプ３を介して直線状に連結されている。
先軸１の前端部には口先部材４が配置されており、口先部材４の先端部に取り付けられた先端パイプ５によって筆記芯Ｌの先端部が支持されている。

また、後軸２の後端部にはノックカバー６が配置され、このノックカバー６の側壁面には円盤状の突起部６ａが一体に形成されている。この円盤状突起部６ａは、飾りの機能を果たすと共に繰出式鉛筆の転がり止めとしての機能も果たすものとなる。
なお、前記後軸２の後端部には軸方向に切欠き溝２ａが形成されており、前記円盤状突起部６ａが前記切欠き溝２ａに沿って配置されることで、前記ノックカバー６のノック操作が可能となるように構成されている。

図６に示すように、先軸１の前端部に配置された口先部材４は、前記した先端パイプ５を取り付けた摺動コマ４Ａと、この摺動コマ４Ａを先軸１側に引き込む方向に作用させる圧縮コイルばね７を受けるばね受け部材４Ｂとにより構成されている。
そして、摺動コマ４Ａは先軸１の前端部に突出して配置され、摺動コマ４Ａに連結したばね受け部材４Ｂと圧縮コイルばね７は、先軸１の前端部内に収容されている。

図１３に口先部材４を単品構成で示したように、口先部材４の摺動コマ４Ａには、その中央部に軸方向の断面形状が菱形の大径部４ａが形成され、この大径部４ａの背面側には環状のカム斜面８が形成されている。この環状のカム斜面８が、図６に示す先軸１の前側開口部１ａに全周にわたって接触することで、摺動コマ４Ａは先軸１の前側開口部１ａに、嵌まり込んだ状態で装着されている。

図１３に示すように、口先部材４を構成するばね受け部材４Ｂは、円筒状に形成されてその後端部には円筒の外側に広がる鍔部４ｂが形成されている。この鍔部４ｂと先軸１の前側開口部１ａの背面側との間に、前記した圧縮コイルばね７が装着されおり、これにより摺動コマ４Ａに対して先軸１側に引き込む作用を与え、摺動コマ４Ａのカム斜面８を、先軸１の前側開口部１ａに接触させる付勢力を与えている。

なお、この実施の形態においては、摺動コマ４Ａの環状のカム斜面８と、先軸１の前側開口部１ａとの間で、口先部材４に加わる軸筒径外方向（軸筒中心から離れる方向）の力を利用して、口先部材４の摺動コマ４Ａを、軸筒（先軸１）及び筆記芯Ｌに対して前進させる運動方向変換機構９を構成している。この運動方向変換機構９の作用については、図８及び図９に基づいて後で説明する。

図６に示すように、前記先軸１及び後軸２の軸心に沿って筒状の芯ケース１１が収容されており、この芯ケース１１の先端部には、例えば真ちゅう製のチャック１２が連結されている。このチャック１２内には、その軸心に沿って筆記芯Ｌの芯挿通孔が形成され、また先端部が軸回りに複数（例えば３つ）に分割されて、分割された先端部が真ちゅうによりリング状に形成された締め具１３内に遊嵌されている。またリング状の前記締め具１３は、前記チャック１２の周囲を覆うようにして配置された中継パイプ１４の先端部内面に装着されている。なお、この中継パイプ１４の後端部は、筆記圧を利用して筆記芯（替え芯）Ｌを回転させる後述する回転駆動機構２５に連結されている。

前記中継パイプ１４の前端部には、前記した口先部材４内に収容された円筒状のスライダー１５が、中継パイプ１４に対して嵌合により取り付けられている。さらにスライダー１５の内周面における前記した先端パイプ５の直後には、軸心部分に通孔を形成したゴム製の保持チャック１６が収容されている。
この構成により、芯ケース１１に続くチャック１２内に形成された芯挿通孔、及び前記保持チャック１６の軸心に形成された通孔を介して、先端パイプ５に至る芯挿通孔が形成されており、この芯挿通孔内に筆記芯Ｌが挿通される。そして、前記した中継パイプ１４と芯ケース１１との間には、コイル状のチャックスプリング１７が配置されている。

前記チャックスプリング１７は、その前端部が中継パイプ１４の内周面に形成された環状の段部に当接し、チャックスプリング１７の後端部は、芯ケース１１の前端面に当接した状態で収容されている。したがって、前記チャックスプリング１７の作用により、前記チャック１２は中継パイプ７内を後退して、その先端部がリング状の締め具１３内に収容される方向に付勢され、これによりチャック１２は筆記芯Ｌを把持するように作用する。

図６（Ａ）に示す後軸２の前半部分には、ユニット化された筆記芯の回転駆動機構２５が収容されている。
この回転駆動機構２５には前記したとおり中継パイプ１４の後端部が接続されており、この中継パイプ１４は筆記動作に基づく筆記芯の僅かな後退動作及び筆記圧が解かれた状態において回転駆動機構２５に収容された後述する回転子２６の自重による前進動作（これを、クッション動作ともいう。）によって生ずる前記回転駆動機構２５による回転運動を、前記中継パイプ１４を介して前記チャック１２に伝達させるように作用する。
これにより、チャック１２に把持された筆記芯Ｌは、筆記動作に伴い前記回転駆動機構２５による回転運動を受けることになる。

図６に示すようにユニット化された前記回転駆動機構２５は、その前端部において前記連結パイプ３との間に介在された軸スプリング１９によって後方に付勢されている。また回転駆動機構２５の後端部は、後軸２内の縮径により形成された段部２ｂに、前記軸スプリング１９の付勢力により当接している。

すなわち、この実施の形態においては、前記回転駆動機構２５は後軸２内の段部２ｂに当接することにより、後軸２内において摩擦により支持され、前記したクッション動作によって生ずる前記回転駆動機構２５による回転運動を、前記中継パイプ１４を介して前記チャック１２側に伝達させるように作用する。

図１２は、ユニット化された前記回転駆動機構２５の構成を拡大して示している。
この回転駆動機構２５には円筒状に形成された回転子２６が具備されており、前記した中継パイプ１４は、回転駆動機構２５の前端部において、前記回転子２６の軸心に形成された軸孔内に接合することで連結されている。
前記回転子２６は、その前端部付近が若干径を太くした太径部になされ、その太径部の一端面（後端面）には第１のカム面２６ａが形成されており、太径部の他端面（前端面）には第２のカム面２６ｂが形成されている。
一方、前記回転子２６の後端部側を覆うようにして円筒状の上カム形成部材２７が、前記回転子２６を軸支するように配置されており、前記上カム形成部材２７の前端部外周には、円筒状の下カム形成部材２８が嵌合されて取り付けられている。

そして、前記回転子２６における第１のカム面２６ａに対峙する上カム形成部材２７の前端面に、第１の固定カム面２７ａが形成されている。また、前記回転子２６における第２のカム面２６ｂに対峙する下カム形成部材２８の前端部内面に、第２の固定カム面２８ａが形成されている。

前記した上カム形成部材２７の後端部側には、シリンダー部材２９が嵌め込まれており、このシリンダー部材２９の後端部には芯ケース１１が挿通できる挿通孔２９ａが形成されている。そして、この実施の形態においては前記シリンダー部材２９内には円筒状に形成され、芯ケース１１の軸方向に沿って移動可能な重り３０が配置されている。

前記回転子２６は、筆記圧が解かれた状態においては、回転子２６の重力（自重）により前進移動が可能に構成されている。
なお、この実施の形態においては、筆記圧が解かれた状態においては、前記した重り３０による荷重も回転子２６の自重に加わって、前記回転子２６に前方に向かう付勢力を与えている。

以上のとおり前記した回転駆動機構２５は、その中央部が芯ケース１１を通す空間部になされて芯ケース１１とは隔離されており、回転駆動機構２５は前記した符号２６～３０で示す各部材により形成されてユニット化されている。

なお、前記した第１のカム面２６ａ及び第１の固定カム面２７ａは、軸方向に対峙してそれぞれ周方向に沿って連続的に鋸歯状に配列されており、鋸歯状に配列された各カム面は、そのピッチが互いにほぼ同一となるように形成されている。
また、前記した第２のカム面２６ｂ及び第２の固定カム面２８ａは、軸方向に対峙してそれぞれ周方向に沿って連続的に鋸歯状に配列されており、鋸歯状に配列された各カム面は、そのピッチが互いにほぼ同一となるように形成されている。

前記した回転駆動機構２５の構成によると、チャック１２が筆記芯Ｌを把持した状態で、前記回転子２６は中継パイプ１４を介してチャック１２と共に軸心を中心にして回転可能になされている。そして、繰出式鉛筆を把持して筆記をしようとした場合には、前記した回転子２６の重力（自重）により、回転子２６は前方に向かって位置している。

この繰出式鉛筆によって筆記をした場合、すなわち先端パイプ５から突出している筆記芯Ｌに筆記圧が加わった場合には、前記チャック１２は前記回転子２６の重力（自重）に抗して軸方向に僅かに後退する。したがって、図１２に示す回転子２６に形成された第１のカム面２６ａは前記第１の固定カム面２７ａに接合して噛み合い状態になされる。

この場合、対峙した状態の上側の第１カム面２６ａと第１固定カム２７ａは、軸方向においてカムの一歯に対して半位相（半ピッチ）ずれた関係となるように設定されており、前記したように上側の第１カム面２６ａが第１固定カム２７ａに接合して噛み合い状態になされることによって、回転カム２６は上側カム２７ａの一歯の半位相（半ピッチ）に相当する回転駆動を受ける。

そして、前記したように上側の第１カム面２６ａが第１固定カム２７ａに接合して噛み合い状態になされた状態においては、対峙した状態の下側の第２カム２６ｂと第２固定カム２８ａは、軸方向においてカムの一歯に対して半位相（半ピッチ）ずれた関係となるように設定されている。

したがって、一画の筆記が終わり筆記芯Ｌに対する筆記圧が解かれた場合には、前記回転カム２３は自重により前進し、回転カム２６に形成された下側の第２カム面２６ｂが、第２固定カム２８ａに噛み合う。これにより回転カム２６は下側カム２６ｂの一歯の半位相（半ピッチ）に相当する同方向の回転駆動を再び受ける。

以上のとおり、この実施の形態に係る繰出式鉛筆によると、筆記圧を受けることによる回転カム２６の軸方向への往復運動（クッション動作）に伴って、回転カム２６は上側カム２７ａ及び下側カム２８ａの一歯（１ピッチ）に相当する回転駆動を受け、前記した中継パイプ１４及びチャック１２を介して、これに把持された筆記芯Ｌも同様に一方向に回転駆動される。
したがって、筆記芯Ｌは自身が受ける回転運動と筆記による摩耗とにより、先端部が常に円錐形状になされる。それ故、書き進むにしたがって筆記芯Ｌが偏摩耗するのを防止させることができ、安定した線幅による筆記が可能となる。

図６に戻り、前記した回転駆動機構２５の後部側にはノック棒２１が、後軸２の軸方向に摺動可能に装着されている。このノック棒２１の前端部は円環状の楔形突出部２１ａになされており、この楔形突出部２１ａが後軸２内に形成された環状突起２ｃを乗り越えて取り付けられている。
そして、環状突起２ｃとノック棒２１との間にはコイル状のノック棒スプリング２２が配置され、このスプリング２２によって、前記ノック棒２１を後軸２の後端部側に向けて付勢するように構成されている。

また、ノック棒２１の中央よりも若干後端部寄りには、筆記芯の補給孔２１ｃを備えた当接部２１ｂが形成されており、さらにこのノック棒２１の後端部には、消しゴム２３が着脱可能に装着されると共に、消しゴム２３を覆うように前記したノック部材としてのノックカバー６が、ノック棒２１の後端部の周面に着脱可能に取り付けられている。

なお、前記ノック棒２１の当接部２１ｂと、前記した芯ケース１１の後端部とは所定の間隔をもって対峙した構成にされている。この構成によると、筆記による前記チャック１２及び芯ケース１１が若干後退しても、芯ケース１１の後端部が前記ノック棒２１の当接部２１ｂに衝突することはなく、前記回転駆動機構２５による回転動作に障害を与えるのを防止することができる。

以上の構成において、前記ノックカバー６をノック操作することで、ノック棒２１の当接部２１ｂが芯ケース１１を前方に押し出し、中継パイプ１４に取り付けられたスライダー１５の一部が口先部材４の摺動コマ４Ａ内に当接して、その前進が阻まれる。このために、チャック１２の先端部が締め具１３から相対的に突出して、チャック１２による筆記芯Ｌの把持状態が解除される。そして、前記ノック操作の解除により、チャックスプリング１７の作用により芯ケース１１及びチャック１２は軸筒内において後退する。

この時、筆記芯Ｌは保持チャック１６に形成された通孔内において摩擦により一時的に保持され、この状態でチャック１２が後退してその先端部が前記締め具１３内に収容されることで、筆記芯Ｌを再び把持状態にする。すなわち、ノックカバー６のノック操作の繰り返しによりチャック１２が前後に移動し、これにより筆記芯Ｌの解除と把持が行われ、筆記芯Ｌはチャック１２から順次前方に繰り出されるように作用する。

次に図７は、筆記芯Ｌの軸方向に筆記圧以上の荷重が加わった場合において、筆記芯Ｌの第１の芯折れ対策について示している。
この繰出式鉛筆においては、前記したチャック１２と回転駆動機構２５とを連結する中継パイプ１４は、樹脂素材により成形されており、この中継パイプ１４の略中央部には、図１０及び図１１に示すように、軸方向に収縮するコイル状のスプリング体１４ａが、中継パイプ１４と一体に成形されている。

中継パイプ１４は、前記したとおり筆記動作に基づく筆記芯Ｌの僅かな後退動作と、筆記圧が解かれた状態において回転子２６の自重による前進動作によって、軸方向に前後動する。しかし、この時の筆記圧程度の荷重（第１の荷重）においては、コイル状のスプリング体１４ａは軸方向に収縮することなく、中継パイプ１４の両端部の距離は略一定に保たれる。
一方、筆記芯Ｌの軸方向に筆記圧以上の荷重（第２の荷重）が加わった場合においては、この荷重を受けてコイル状のスプリング体１４ａは、軸方向に収縮する。

図７は、前記第２の荷重を受けてスプリング体１４ａが軸方向に収縮した状態を示しており、チャック１２と共に先端パイプ５から突出する筆記芯Ｌが後退する。これにより、口先部材４の先端パイプ５内に向かって、筆記芯Ｌの先端部が移動して、先端パイプ５からの筆記芯の突出量が減少する。
したがって、筆記芯Ｌの先端部は先端パイプ５によってガードされ、筆記芯Ｌに対して、例えば座屈折れを与える度合いを低くすることができる。なお、筆記芯Ｌに対する前記した第２の荷重が解かれれば、スプリング体１４ａの復帰作用により、筆記芯Ｌは図６に示す状態に戻される。

次に図８及び図９は、筆記芯Ｌに対して斜めに荷重が加わった場合における筆記芯Ｌの第２の芯折れ対策について示している。
すでに説明したとおり、口先部材４を構成する摺動コマ４Ａのカム斜面８は、先軸１の前側開口部１ａに対して、嵌まり込んだ状態で装着されている。すなわち、先軸１の前側開口部１ａは、前方に向かって内径を拡大するテーパー状に形成されており、このテーパー状の開口部１ａに、口先部材４を構成する摺動コマ４Ａの環状のカム斜面８が当接して運動方向変換機構９が形成されている。

この運動方向変換機構９によると、筆記芯Ｌに対して斜めに荷重が加わった場合において、筆記芯Ｌの先端部を支持する口先部材４の摺動コマ４Ａには、軸筒径外方向（軸筒中心から離れる方向）の力が加わる。これにより、先軸１の軸心と口先部材４を構成する摺動コマ４Ａの軸心との間で軸ズレが生じ、摺動コマ４Ａのカム斜面８が、先軸１のテーパー状の開口部１ａに沿って移動することで、摺動コマ４Ａは先軸１に対して前進する（押し出される）ことになる。
したがって、摺動コマ４Ａの前進運動によって、摺動コマ４Ａに取り付けられた先端パイプ５からの筆記芯Ｌの突出量は少なくなり、筆記芯Ｌの芯折れを防止することが可能となる。

この場合、図８（Ｂ）及び図９に示すように中継パイプ１４と芯ケース１１は、可撓性の樹脂素材により成形されて、先軸１内において大きく湾曲する。これにより、運動方向変換機構９の動作に障害を与えないように構成されている。
なお、図８及び図９においては、先軸１の前側開口部１ａに対して、摺動コマ４Ａが離れて示されているが、現実には口先部材４を構成するばね受け部材４Ｂに装着された圧縮コイルばね７の作用によって、摺動コマ４Ａのカム斜面８は先軸１の前側開口部１ａに当接した状態を保つことになる。

図１４は、以上説明した芯折れ対策を施した繰出式鉛筆に好適に採用し得るチャック１２の形態を示しており、これは筆記芯Ｌの把持力を確保することができると共に、筆記芯Ｌを把持することによって筆記芯Ｌに与える傷を少なくして、チャックによる芯折れの発生を防止させようとするものである。

筆記芯Ｌを把持する前記チャック１２は、すでに説明したとおり真ちゅう等の金属素材により構成されており、チャック１２の軸心部分には芯挿通孔４１が形成され、チャック１２の先端部には、芯把持部４２となる貫通孔４３に向かって、スリ割り４４が施されている。これによりチャック１２の先端部は、例えば三分割されている。
そして円錐状の開きツール（図示せず）を用いて、ツール先端を貫通孔４３に挿入してから、周方向に回転させつつチャック１２の後方に向かってチャック１２の先端部を三方に広げる開き加工が行われる。この開き加工によって、図１４（Ａ）に示すようにチャック１２の先端部分を塑性変形させる。なお、図１４（Ａ）に示す符号４５はスリ割り４４によって形成されたスリ割り面を示す。

この場合、前記開き加工の際に、開きツールの回転により、スリ割り面４５と貫通孔４３との間に形成される稜線部分が削られて、所謂「面ダラシ」されることで、図１４（Ｂ）に示すようにダラシ面４６が形成される。
また、開き加工に先立ち、貫通孔４３の芯把持部４２を荒らす、荒らし加工を施してもよい。この荒らし加工を施した場合には、図１４（Ｃ）に示すように、芯把持部４２が荒らされた状態、すなわち微細な凹凸が形成されたものとなる。

図１４（Ｄ）は、図１４（Ｃ）に示すチャック先端部を、軸心側から示した正面図であり、図１４（Ｄ）に示すようにダラシ面４６の幅は、中間部分４７よりも先端部分４８及び後端部分４９の方が大きくなっている。
これは、開きツールが貫通孔４３に挿入される際、先端部分４８が形成される最初の段階では押し広げる力により接触度合いが比較的大きく、中間部分４７が形成される途中の段階では、先端部分４８に近い方が外方へ逃げていくため、抵抗が小さくなり接触度合いは比較的小さく、そして、後端部分４９が形成される最後の段階では、外方への逃げがほとんどないために接触度合いが再び大きくなるためである。

図１４に示したチャック１２によると、芯把持部４２に荒らし加工による微細な凹凸が形成されることで、筆記芯Ｌの十分な把持力を確保することができる。
また、チャック１２の先端部にスリ割り４４が施されることにより、スリ割り面４５と貫通孔４３との間に形成される稜線部分は、所謂「面ダラシ」によってダラシ面４６として加工される。したがって、筆記芯Ｌを把持することによって筆記芯Ｌに与える傷を少なくすることができるので、チャック１２による芯折れの発生度合いを減少させることができる。

なお、前記した繰出式鉛筆の実施の形態においては、筆記圧によって筆記芯Ｌを回転駆動させる回転駆動機構２５において、筆記圧が解かれた状態において回転子２６を前進運動させるために、重り３０による荷重も回転子２６の自重に加わるように構成されている。

図１５は、以上のように構成した繰出式鉛筆に、この発明に係る筆記芯を装填して、筆記面５０に筆記を行う状態を示している。
なお、この発明に係る筆記芯を用いるに際して、前記した繰出式鉛筆における筆記芯の回転駆動機構２５は必ずしも必要ではないが、この繰出式鉛筆に備えた前記した筆記芯の第１芯折れ対策、及び第２芯折れ対策は、この発明に係る筆記芯の保護に効果的に作用するものとなる。

図１５に示す例は、筆記芯Ｌとして黒鉛の配向が軸線に対して７０度にされた図１（Ｂ）に示した筆記芯Ｌ２が用いられ、筆記面５０に対する筆記角度が７０度に設定した状態を示している。
これによると、筆記芯Ｌの黒鉛の配向方向が筆記面５０と同方向になされるので、筆記により黒鉛の劈開が進むため、筆記面５０に対して滑らかに濃く筆記をすることができる。

そして、筆記芯Ｌの軸線方向に対して筆記圧以上の荷重が加わった際には、前記した第１の芯折れ対策によって、筆記芯Ｌの先端部が軸筒（先軸１）の前端部に配置された口先部材４内に向かって、移動するので、筆記芯Ｌに対して座屈折れを与える度合いを少なくすることができる。
また、筆記芯Ｌに対して斜めの荷重が加わった場合には、前記した第２の芯折れ対策によって、運動方向変換機構９による口先部材４の前進運動によって、口先部材４からの筆記芯Ｌの突出量が制御されるので、筆記芯Ｌの芯折れの発生度合いを低くすることができる。

以上は、この出願の発明について、繰出式鉛筆とこれに装填される筆記芯との関係に基づいて説明したが、この発明に係る筆記芯は、前記した繰出式鉛筆に装填する利用形態だけでなく、例えば木軸等の繰り出さない鉛筆などにも採用することができる。
これにより、書き味が滑らかで描線も濃くなされる固形芯タイプの筆記具を提供することができる。

１ 先軸（軸筒）
２ 後軸（軸筒）
４ 口先部材
４Ａ 摺動コマ
４Ｂ ばね受け部材
５ 先端パイプ
６ ノックカバー
８ カム斜面
９ 運動方向変換機構
１１ 芯ケース
１２ チャック
１３ 締め具
１４ 中継パイプ
１４ａ スプリング体
１５ スライダー
１６ 保持チャック
２２ ノック棒スプリング
５０ 筆記面
６１ 受皿体
６２ プレス体
６３ 引抜きパイプ
Ｌａ 筆記芯成形体
Ｌ，Ｌ１～Ｌ３，Ｌ９ 筆記芯

Claims (4)

1. 直線状に成形された筆記芯における黒鉛の配向方向が、筆記芯の軸線に対して傾斜もしくは直交していることを特徴とする筆記芯。
2. 表面にコーティング層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の筆記芯。
3. 請求項１又は２に記載の筆記芯を収容し、繰出し操作に基づいて前記筆記芯を把持するチャックを前進移動させることで、前記筆記芯を軸筒先端部の口先部材から繰出す繰出し式筆記具であって、
   前記筆記芯の軸方向に対して前記筆記圧以上の荷重が加わった際に、筆記芯と共に前記チャックが後退することで、筆記芯の先端部が前記軸筒の前端部に配置された口先部材内に向かって、移動可能に構成したことを特徴とする繰出し式筆記具。
4. 請求項１又は２に記載の筆記芯を収容し、繰出し操作に基づいて前記筆記芯を把持するチャックを前進移動させることで、前記筆記芯を軸筒先端部の口先部材から繰出す繰出し式筆記具であって、
   前記軸筒と口先部材との間に、前記口先部材に加わる軸筒径外方向の力により、前記口先部材を軸筒及び前記筆記芯に対して前進させる運動方向変換機構が備えられ、当該運動方向変換機構による口先部材の前進運動によって、口先部材からの筆記芯の突出量を少なく制御することを特徴とする繰出し式筆記具。

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