JP2024062154A - シャープペンシル - Google Patents

Abstract

【課題】筆記芯を回転させる回転駆動機構を備えたシャープペンシルにおいて、筆記芯の後退量をより低減させたシャープペンシルを提供する。【解決手段】シャープペンシル１が、軸筒５と、筆記芯の前進を許容し後退を阻止するチャックユニット１０と、回転子４０を有し、チャックユニット１０に把持された筆記芯が受ける筆記圧による軸線方向の後退動作及び筆記圧の解除による軸線方向の前進動作を受けて、回転子４０を一方向に回転駆動させる回転駆動機構３０と、を具備し、後退動作による後退量ｍが０．０５～０．３ｍｍの範囲内である。【選択図】図７

Description

本発明は、シャープペンシルに関する。

筆記芯の前進を許容し後退を阻止するチャックを備えたスライダを含む回転部材と、回転子を有し且つチャックに把持された筆記芯が受ける筆記圧による軸線方向の後退動作及び筆記圧の解除による軸線方向の前進動作を受けて、回転子を一方向に回転駆動させる回転駆動機構と、を具備し、チャックが、回転子の回転駆動力を受けて回転することによって、筆記芯が回転するように構成されたシャープペンシルが公知である（特許文献１及び特許文献２）。

特許文献１に記載のような回転駆動機構を備えたシャープペンシルでは、通常、筆記芯を回転させるために微小ながら筆記芯の前進動作及び後退動作が行われる。筆記芯の一連の前進動作及び後退動作をまとめて「クッション動作」という。特許文献１に記載のシャープペンシルでは、例えば速記する場合等において、こうしたクッション動作、特に筆記芯の後退が煩わしく感じるという課題に着目し、使用者が回転駆動機構のオンとオフとを自由に切り替えられるようにしている。回転駆動機構によるクッション動作について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。

図１２は、従来の回転駆動機構の回転子２４０の回転駆動を説明する模式図であり、図１３は、図１２に続く回転子２４０の回転駆動を説明する模式図である。回転駆動機構は、円筒状に形成された回転子２４０と、円筒状に形成された上カム形成部材２４１と、円筒状に形成された下カム形成部材２４２とを有している。図１２及び図１３において、回転子２４０の上側の面である後端面には、周方向に沿って連続的に鋸歯状になされた第１カム面２４０ａが円環状に形成され、回転子２４０の下側の面である前端面には、後端面と同様に周方向に沿って連続的に鋸歯状になされた第２カム面２４０ｂが円環状に形成されている。

回転子２４０の第１カム面２４０ａに対峙する上カム形成部材２４１の円環状の端面にも周方向に沿って連続的に鋸歯状になされた第１固定カム面２４１ａが形成されている。回転子２４０の第２カム面２４０ｂに対峙する下カム形成部材２４２の円環状の端面にも周方向に沿って連続的に鋸歯状になされた第２固定カム面２４２ａが形成されている。回転子２４０に形成された第１カム面２４０ａ及び第２カム面２４０ｂの各カム面と、上カム形成部材２４１に形成された第１固定カム面２４１ａ及び下カム形成部材２４２に形成された第２固定カム面２４２ａの各カム面とは、周方向におけるピッチが互いにほぼ同一となるように形成されている。

回転駆動機構は、回転駆動機構に伝達された筆記動作に基づく筆記芯の後退動作及び前進動作（クッション動作）を、回転子２４０の回転運動に変換する。回転子２４０の回転運動は、筆記芯を把持した状態のチャックユニットに伝達され、したがって、チャックユニットに保持された筆記芯も回転する。

図１２（Ａ）は、筆記芯に筆記圧が加わっていないときの状態における回転子２４０、上カム形成部材２４１及び下カム形成部材２４２の関係を示している。この状態においては、回転子２４０に形成された第２カム面２４０ｂは、図示しないスプリングの付勢力によって、下カム形成部材２４２の第２固定カム面２４２ａに対して当接している。このとき、回転子２４０の第１カム面２４０ａと上カム形成部材２４１の第１固定カム面２４１ａとは、軸線方向においてカムの一歯に対して半位相ずれた関係となるように設定されている。

図１２（Ｂ）は、シャープペンシルによる筆記のために、筆記芯に筆記圧が加わった初期の状態を示している。この状態においては、回転子２４０は、チャックユニットの後退に伴ってスプリングの付勢力に抗して後退する。それによって、回転子２４０は、上カム形成部材２４１側に移動して、第１固定カム面２４１ａに当接する。

次いで、図１２（Ｃ）は、筆記芯にさらに筆記圧が加わり、回転子２４０が上カム形成部材２４１の第１固定カム面２４１ａに当接して滑りながら後退した状態を示している。すなわち、回転子２４０は、第１カム面２４０ａの一歯の半位相に相当する回転駆動を受ける。この状態においては、回転子２４０の第１カム面２４０ａは、上カム形成部材２４１の第１固定カム面２４１ａに噛み合っている。

なお、図１２及び図１３における回転子２４０の中央部に描いた○印は、回転子２４０の回転移動量を示している。そして図１２（Ｃ）に示す状態においては、回転子２４０の第２カム面２４０ｂと下カム形成部材２４２の第２固定カム面２４２ａとが、軸線方向においてカムの一歯に対して半位相ずれた関係となるように設定されている。

次いで、図１３（Ｄ）は、シャープペンシルによる筆記が終わり、筆記芯に対する筆記圧が解除された初期の状態を示している。この状態においては、回転子２４０は、スプリングの付勢力によって前進する。これにより、回転子２４０は、下カム形成部材２４２側に移動して、第２固定カム面２４２ａに当接する。

次いで、図１３（Ｅ）は、回転子２４０がスプリングの付勢力によって下カム形成部材２４２の第２固定カム面２４２ａに当接して滑りながら前進した状態を示している。すなわち、回転子２４０は、第２カム面２４０ｂの一歯の半位相に相当する回転駆動を再び受ける。この状態においては、回転子２４０の第２カム面２４０ｂは、下カム形成部材２４２の第２固定カム面２４２ａに噛み合っている。

したがって、回転子２４０の中央部に描いた○印で示すように、筆記圧を受けた回転子２４０の軸線方向への往復運動、すなわち前後動に伴って、回転子２４０は、第１カム面２４０ａ及び第２カム面２４０ｂの一歯に相当する回転駆動を受け、チャックユニットを介して、これに把持された筆記芯も同様に回転駆動される。したがって、筆記による回転子２４０の軸線方向への１回の前後動によって回転子２４０はカムの一歯に対応する回転運動を受け、これを繰り返すことによって、筆記芯は順次回転駆動される。それ故、書き進むにしたがって筆記芯が偏って摩耗するのを防止することができ、描線の太さや描線の濃さが大きく変化することを防止することができる。

特開２０２２－０７３５６０号公報 国際公開第２００７／１４２１３５号

上述したように、特許文献１では、時としてクッション動作が煩わしく感じることによる筆記感の低下という課題に着目し、クッション動作自体が行われないように必要に応じて回転駆動機構をオフにできるようにすることで、当該課題を解決した。しかしながら、特許文献１では、クッション動作そのものを見直すという課題の発見には至っていない。筆記芯の前進動作は、筆記のときに筆記芯が筆記面から離れるに従って行われることから、使用者にはほとんど認識されない。一方、筆記芯の後退動作は、筆記をしようと筆記芯を筆記面に接触させたにもかかわらず、シャープペンシルの本体が前進することから、言い換えると、筆記芯が相対的に後退することから、使用者が視覚的又は触覚的に違和感を覚える場合がある。

これに関し、本発明者等が、筆記芯を回転させる回転駆動機構を備えたシャープペンシルについて、調査にてネガティブ又はポジティブな意見を集計したところ、ネガティブな意見２１．４％の結果のうち、実に４４．８％の使用者が筆記芯の後退をネガティブな意見の理由として挙げる結果となった。一方で、７８．６％の使用者がこうしたシャープペンシルをポジティブに評価していることから、筆記芯を回転させるという機能については高く評価されている。そこで本発明者等は、回転駆動機構によって筆記芯を回転させるためにはクッション動作が必要であるが、クッション動作の量をより低減、特に筆記芯の後退量を限界まで低減させるという発想に至った。

クッション動作の量又は筆記芯の後退量について、図１２（Ａ）を参照しながら説明する。カム歯の高さを距離ｈとし、第１カム面２４０ａのカム歯の先端が回転子２４０の後退によって第１固定カム面２４１ａに当接するまでの移動距離を距離ｄとする。回転子２４０の第１カム面２４０ａの後端、すなわちカム歯の山の先端と、上カム形成部材２４１の第１固定カム面２４１ａのカム歯の谷の部分との軸線方向における距離ｓが、クッション動作における筆記芯の後退量に相当する。

図１２（Ａ）では、回転子２４０の第２カム面２４０ｂが、下カム形成部材２４２の第２固定カム面２４２ａに噛み合っていることから、この噛み合いを解除するためには、少なくとも第２カム面２４０ｂのカム歯の先端が、第２固定カム面２４２ａのカム歯の先端を越えなければならない。言い換えると、カム歯の距離ｈだけ回転子２４０、ひいては筆記芯を後退させる必要がある。距離ｄが距離ｈよりも小さい場合には、回転子２４０の回転が、第１固定カム面２４１ａ又は第２固定カム面２４２ａによって阻害されることから、回転駆動機構として機能しない。したがって、カム歯の距離ｈを越えてさらに回転子２４０が後退する場合、距離ｄ－ｈに相当する距離は、筆記芯の後退量を低減させる余地があることを示している。

本発明は、筆記芯を回転させる回転駆動機構を備えたシャープペンシルにおいて、筆記芯の後退量をより低減させたシャープペンシルを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、軸筒と、筆記芯の前進を許容し後退を阻止するチャックユニットと、回転子を有し、前記チャックユニットに把持された筆記芯が受ける筆記圧による軸線方向の後退動作及び筆記圧の解除による軸線方向の前進動作を受けて、前記回転子を一方向に回転駆動させる回転駆動機構と、を具備し、前記後退動作による後退量が０．０５～０．３ｍｍの範囲内であることを特徴とするシャープペンシルが提供される。

別態様によれば、前記後退量が、０．１～０．２ｍｍの範囲内である。

また、別態様によれば、前記回転駆動機構は、前記回転子の後端面に形成された円環状の第１カム面と、前記回転子の前端面に形成された円環状の第２カム面と、前記軸筒側に設けられ、前記第１カム面と協働して前記回転子を回転させる第１固定カム面と、前記軸筒側に設けられ、前記第２カム面と協働して前記回転子を回転させる第２固定カム面と、を有し、前記第１固定カム面と前記第２固定カム面とが、前記回転子の回転が阻害されない最小距離で配置されるように構成されている。

また、別態様によれば、前記筆記圧による前記チャックユニットの後退動作によって、前記回転子の前記第１カム面が前記第１固定カム面に当接して前記回転子を回転させながら噛み合わされ、前記筆記圧の解除によって、前記回転子の前記第２カム面が前記第２固定カム面に当接して前記回転子を回転させながら噛み合わされるように構成され、前記回転子の前記第１カム面が、前記第１固定カム面に噛み合わされた状態において、前記第２カム面と前記第２固定カム面とが、軸線方向においてカムの一歯に対して半位相だけずれた関係に設定され、前記回転子の前記第２カム面が前記第２固定カム面に噛み合わされた状態において、前記第１カム面と前記第１固定カム面とが軸線方向においてカムの一歯に対して半位相だけずれた関係に設定され、前記第１カム面が第１カム歯を備え、前記第２カム面が第２カム歯を備え、前記第１固定カム面が前記第１カム歯と協働する第１固定カム歯を備え、前記第２固定カム面が前記第２カム歯と協働する第２固定カム歯を備え、前記第２カム歯又は前記第２固定カム歯の高さと、前記第２カム面と前記第２固定カム面とが噛み合わされた状態から前記第１カム歯の先端が前記回転子の後退動作によって前記第１固定カム歯に当接するまでの移動距離とが等しくなるように構成されている。

また、別態様によれば、前記筆記圧による前記チャックユニットの後退動作によって、前記回転子の前記第１カム面が前記第１固定カム面に当接して前記回転子を回転させながら噛み合わされ、前記筆記圧の解除によって、前記回転子の前記第２カム面が前記第２固定カム面に当接して前記回転子を回転させながら噛み合わされるように構成され、前記回転子の前記第１カム面が、前記第１固定カム面に噛み合わされた状態において、前記第２カム面と前記第２固定カム面とが、軸線方向においてカムの一歯に対して半位相だけずれた関係に設定され、前記回転子の前記第２カム面が前記第２固定カム面に噛み合わされた状態において、前記第１カム面と前記第１固定カム面とが軸線方向においてカムの一歯に対して半位相だけずれた関係に設定され、前記第１カム面が第１カム歯を備え、前記第２カム面が第２カム歯を備え、前記第１固定カム面が前記第１カム歯と協働する第１固定カム歯を備え、前記第２固定カム面が前記第２カム歯と協働する第２固定カム歯を備え、前記第１カム歯において、頂点から引いた垂線に対して、前記回転子の回転方向に対して後側の底辺の長さをＸとし、前記回転子の回転方向に対して前側の底辺の長さをＹとすると、０＜Ｙ＜Ｘの関係となるように前記第１カム歯が構成されている。

また、別態様によれば、前記チャックユニットが、前記回転子の回転駆動力を受けて回転することによって、筆記芯が回転するように構成されている。

本発明の態様によれば、筆記芯を回転させる回転駆動機構を備えたシャープペンシルにおいて、筆記芯の後退量をより低減させたシャープペンシルを提供するという共通の効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態によるシャープペンシルの縦断面図である。 図２は、図１のシャープペンシルの前半分の拡大断面図である。 図３は、図１のシャープペンシルの中央部分の拡大断面図である。 図４は、回転駆動機構の部分拡大図である。 図５は、回転駆動機構の回転子の回転駆動を順を追って説明する図である。 図６は、回転駆動機構の回転子の回転駆動を順を追って説明する模式図である。 図７は、回転駆動機構の各カムの関係を説明する模式図である。 図８は、回転子のずれを説明する図である。 図９は、回転子の回転不良を説明する図である。 図１０は、別の回転駆動機構の各カムの関係を説明する模式図である。 図１１は、図１０の回転駆動機構の回転子の回転駆動を順を追って説明する模式図である。 図１２は、従来の回転駆動機構の回転子の回転駆動を説明する模式図である。 図１３は、図１２に続く回転子の回転駆動を説明する模式図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に亘り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。

図１は、本発明の実施形態によるシャープペンシル１の縦断面図であり、図２は、図１のシャープペンシル１の前半分の拡大断面図である。

シャープペンシル１は、前軸２と、前軸２の後端部の外周面に螺合する後軸３と、後軸３の後端部の内周面に嵌合し且つクリップを備えた内筒４とを有している。前軸２及び後軸３は、軸筒５を構成する。なお、内筒４も含めて軸筒５と称してもよい。シャープペンシル１は、軸筒５の先端から筆記芯が突出するように構成されている。軸筒５の先端近傍は、筆記芯を案内する先端パイプ６によって覆われている。本明細書では、シャープペンシル１の軸線方向において、筆記芯側を「前」側と規定し、筆記芯側とは反対側を「後」側と規定する。

軸筒５の前端部の内部には、スライダ７が、軸線方向にスライド可能、且つ、軸線回りに回転可能に配置されている。スライダ７は、前方に向かって外径が段状に細くなる円筒状に形成されている。スライダ７の前端部には、上述した先端パイプ６が取り付けられている。また、先端パイプ６の後方には、中央に通孔が形成された保持チャック８が配置されている。保持チャック８の通孔は、筆記芯の外周面に摺接し、筆記芯を一時的に保持するように作用する。

スライダ７の後端部には、円筒状に形成された中継部材９が螺合している。スライダ７及び中継部材９の内部には、筆記芯を把持するチャックユニット１０及び芯ケース１３が配置されている。チャックユニット１０は、チャック本体部１１と、チャック本体部１１の前端部を包囲するように円筒状に形成された締め具１２と、を有している。チャック本体部１１の少なくとも前半分は、軸線方向に沿って３つのチャック片１１ａに分割され、中心軸線に沿って筆記芯の通孔が形成されている。チャック片１１ａの各々は、前端部が互いに離間するように形成されている。芯ケース１３は、円筒状に形成され、内部には筆記芯が収容される。芯ケース１３の前端部の内部には、チャック本体部１１の後端部が挿入され、嵌合している。

チャック本体部１１を包囲するようにコイルスプリング１４が配置されている。コイルスプリング１４の前端は、中継部材９の内周面に形成された段部によって支持され、コイルスプリング１４の後端は、芯ケース１３の前端面に当接している。したがって、コイルスプリング１４は、芯ケース１３及びチャック本体部１１を後方に付勢している。後方に付勢されたチャック本体部１１は、締め具１２内に収容されることによって前端部が互いに接近し、筆記芯を把持した状態を維持することができる。また、筆記芯に筆記圧が加わった場合には、チャック本体部１１がより後退して締め具１２内に収容され、筆記芯はチャック本体部１１によって把持される。これにより、筆記芯の後退は阻止される。他方、筆記芯を前方に引き出す力が働いた場合には、チャック本体部１１が締め具１２による作用を受けないため、筆記芯を抵抗なく前方に引き出すことができる。すなわち、チャックユニット１０は、筆記芯の前進を許容し後退を阻止するように作用するが、当該作用を奏する限りにおいてその他のチャックユニット、例えばボールチャックであってもよい。

締め具１２の外周面は、中継部材９の前端部の内周面に嵌合している。したがって、スライダ７、中継部材９及びチャックユニット１０は、軸筒５内において軸線方向に移動可能である。中継部材９の後端部は、後述する回転駆動機構３０に連結されている。

軸筒５の後端部、具体的には内筒４の後端部には、ノック部材としての筒状のノック部材２０が軸筒５に対して前後動可能に設けられている。ノック部材２０は、コイルスプリング２１によって後方に付勢されている。ノック部材２０の前端部の内部には、芯ケース１３が挿入されている。ノック部材２０の後端部の内部には、消しゴム２２が着脱可能に装着されている。ノック部材２０の後端部の外周面には、ノックカバー２３が着脱可能に取り付けられ、消しゴム２２を汚れ等から保護している。

ノック部材２０又はノックカバー２３を前方へ押圧するノック操作をすることによって、芯ケース１３が前進する。これにより、チャック本体部１１が前方に押し出される。これに伴い、チャック本体部１１に把持された筆記芯も前進し、筆記芯を先端パイプ６から繰り出させるように作用する。ノック操作による押圧を解除すると、コイルスプリング２１の付勢力によって、ノック部材２０は、後退して元の位置に復帰する。このとき、チャック本体部１１は、コイルスプリング１４の付勢力によって後退する。他方、筆記芯は、スライダ７内に配置された保持チャック８によって保持されるため、チャックユニット１０の作用として、筆記芯はチャック本体部１１から抵抗なく引き出される。その結果、筆記芯は、先端パイプ６から繰り出されることから、ノック操作を繰り返すごとに、筆記芯を所定量ずつ繰り出すことができる。

図３は、図１のシャープペンシル１の中央部分の拡大断面図であり、図４は、回転駆動機構３０の部分拡大図である。回転駆動機構３０は、後軸３の内部空間に配置されている。回転駆動機構３０は、中継部材９の後端部に接続されている。前軸２の後端面と回転駆動機構３０の前端面との間に軸スプリング３１が配置され、回転駆動機構３０が後方に付勢されている。芯ケース１３は、中継部材９及び回転駆動機構３０の内部を貫通し、回転駆動機構３０とは離間している。

回転駆動機構３０は、円筒状に形成された回転子４０と、円筒状に形成された第１カム形成部材である上カム形成部材４１と、円筒状に形成された第２カム形成部材である下カム形成部材４２と、円筒状に形成されたシリンダー部材４３と、円筒状に形成されたトルクキャンセラー４４と、コイル状のクッションスプリング４５とを有している。回転駆動機構３０は、これら部材が一体となって、ユニット化されている。

回転子４０の前端部の内周面には、中継部材９の後端部の外周面が嵌合している。回転子４０の前端部近傍は、僅かばかり径の大きいフランジ状に形成された部分を有し、当該部分の後端面には第１カム面４０ａが形成され、当該部分の前端面には第２カム面４０ｂが形成されている。

上カム形成部材４１は、回転子４０の第１カム面４０ａの後方において、回転子４０を回動可能に包囲している。下カム形成部材４２は、上カム形成部材４１の前端部の外周面に嵌合している。回転子４０の第１カム面４０ａに対向する上カム形成部材４１の前端面には、第１固定カム面４１ａが形成されている。回転子４０の第２カム面４０ｂに対向する下カム形成部材４２の前端部内面には、第２固定カム面４２ａが形成されている。

第１カム面４０ａは複数の第１カム歯４０ａａを備え、第２カム面４０ｂは複数の第２カム歯４０ｂａを備え、第１固定カム面４１ａは複数の第１固定カム歯４１ａａを備え、第２固定カム面４２ａは複数の第２固定カム歯４２ａａを備えている。第１カム歯４０ａａ及び第１固定カム歯４１ａａは、同一形状及び同一配向である。第１カム歯４０ａａ及び第２カム歯４０ｂａは、同一形状であるが線対称である。第１カム歯４０ａａ、第２カム歯４０ｂａ及び第１固定カム歯４１ａａは、対応する各々のカム面において周方向に沿って隙間無く連続的に配置されている。他方、第２固定カム面４２ａの第２固定カム歯４２ａａは、第１カム歯４０ａａ、第２カム歯４０ｂａ及び第１固定カム歯４１ａａよりも大きい相似形状である。また、第２固定カム歯４２ａａは、第２固定カム面４２ａにおいて周方向に沿って互いに離間しながら等間隔に配置されている。第１カム面４０ａは、複数の第１カム歯４０ａａによって鋸歯状に形成され、第２カム面４０ｂは、複数の第２カム歯４０ｂａによって鋸歯状に形成され、第１固定カム面４１ａは、複数の第１固定カム歯４１ａａによって鋸歯状に形成されている。

上カム形成部材４１の後端部の外周面には、円筒状に形成されたシリンダー部材４３が嵌合している。シリンダー部材４３の後端部には、芯ケース１３が挿通できる挿通孔４３ａが形成されている。シリンダー部材４３内には、円筒状に形成されて軸線方向に移動可能なトルクキャンセラー４４が配置されている。トルクキャンセラー４４の前端部内面とシリンダー部材４３の後端部内面との間には、クッションスプリング４５が配置されている。クッションスプリング４５は、トルクキャンセラー４４を介して、回転子４０を前方に付勢している。

ここで、中継部材９は、筆記動作に基づく筆記芯の後退動作及び前進動作（クッション動作）を回転駆動機構３０、すなわち回転子４０に伝達すると共に、クッション動作によって生ずる回転駆動機構３０における回転子４０の回転運動を、筆記芯を把持した状態のチャックユニット１０に伝達する。したがって、中継部材９の回転によって、チャックユニット１０に保持された筆記芯も回転する。

シャープペンシル１で筆記しているとき以外、すなわち、筆記芯に筆記圧が加わっていないとき、回転子４０は、トルクキャンセラー４４を介したクッションスプリング４５の付勢力によって前方に位置している。したがって、回転子４０の第２カム面４０ｂは、第２固定カム面４２ａに当接して噛み合い状態になされる。シャープペンシル１で筆記しているとき、すなわち、筆記芯に筆記圧が加わっているとき、チャックユニット１０は、クッションスプリング４５の付勢力に抗して後退し、これに伴って回転子４０も後退する。したがって、回転子４０の第１カム面４０ａは、第１固定カム面４１ａに当接して噛み合い状態になされる。筆記芯と回転子４０とは、一体的に、前進、後退又は回転をする。

図５は、回転駆動機構３０の回転子４０の回転駆動を順を追って説明する図であり、図６は、回転駆動機構３０の回転子４０の回転駆動を順を追って説明する模式図である。図６（Ａ）乃至（Ｅ）は、図５（Ａ）乃至（Ｅ）にそれぞれ対応する模式図である。さらにいうと、図５（Ａ）乃至（Ｅ）並びに図６（Ａ）乃至（Ｅ）は、図１２（Ａ）乃至（Ｃ）並びに図１３（Ｄ）及び（Ｅ）にそれぞれ対応する。図６は、回転子４０、上カム形成部材４１及び下カム形成部材４２を周方向に展開した状態を部分的に示している。また、クッション動作がより分かりやすくなるように、回転子４０のカム歯について、図４の仮想線に囲まれた１つのカム歯のユニットＵとして説明する。

第２固定カム歯４２ａａは、その他のカム歯と相似形状であることから、機能的観点から見れば、同一形状で連続的に配置されたカム歯と実質的に等しい。したがって、例えば図６及び後述する図７においては、図１２及び図１３と比較しやすいように、第２固定カム歯４２ａａをその他のカム歯と同一形状で連続的に配置されたカム歯に近似して模式的に示している。なお、第２固定カム歯４２ａａは、その他のカム歯と同様に同一形状として、周方向に沿って連続的に配置してもよい。また、第１カム歯４０ａａ、第２カム歯４０ｂａ及び第１固定カム歯４１ａａは、それぞれ周方向に沿って連続的に配置されているが、周方向に沿って離間して配置してもよく、機能的観点から見て他のカム歯と互いに相似形状であってもよい。

図５（Ａ）及び図６（Ａ）は、筆記芯に筆記圧が加わっていないときの状態における前進した回転子４０、上カム形成部材４１及び下カム形成部材４２の関係を示している。この状態においては、回転子４０に形成された第２カム面４０ｂは、クッションスプリング４５の付勢力によって、下カム形成部材４２の第２固定カム面４２ａに対して当接している。このとき、回転子４０の第１カム面４０ａと上カム形成部材４１の第１固定カム面４１ａとが、軸線方向においてカムの一歯に対して半位相ずれた関係となるように設定されている。

図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）は、シャープペンシル１による筆記のために、筆記芯に筆記圧が加わった初期の状態を示している。この状態においては、回転子４０は、チャックユニット１０の後退に伴ってクッションスプリング４５を収縮させて後退する。それによって、回転子４０は、上カム形成部材４１側に移動して、第１固定カム面４１ａに当接する。

次いで、図５（Ｃ）及び図６（Ｃ）は、筆記芯にさらに筆記圧が加わり、回転子４０が上カム形成部材４１の第１固定カム面４１ａに当接して滑りながら後退した状態を示している。すなわち、回転子４０は、第１カム面４０ａの一歯の半位相に相当する回転駆動を受ける。この状態においては、回転子４０の第１カム面４０ａは、上カム形成部材４１の第１固定カム面４１ａに噛み合っている。

なお、図５における回転子４０の中央部に描いた○印は、回転子４０の回転移動量を示している。そして図５（Ｃ）に示す状態においては、回転子４０の第２カム面４０ｂと下カム形成部材４２の第２固定カム面４２ａとが、軸線方向においてカムの一歯に対して半位相ずれた関係となるように設定されている。

次いで、図５（Ｄ）及び図６（Ｄ）は、シャープペンシル１による筆記が終わり、筆記芯に対する筆記圧が解除された初期の状態を示している。この状態においては、回転子４０は、クッションスプリング４５の付勢力によって前進する。これにより、回転子４０は、下カム形成部材４２側に移動して、第２固定カム面４２ａに当接する。

次いで、図５（Ｅ）及び図６（Ｅ）は、回転子４０がクッションスプリング４５の付勢力によって下カム形成部材４２の第２固定カム面４２ａに当接して滑りながら前進した状態を示している。すなわち、回転子４０は、第２カム面４０ｂの一歯の半位相に相当する回転駆動を再び受ける。この状態においては、回転子４０の第２カム面４０ｂは、下カム形成部材４２の第２固定カム面４２ａに噛み合っている。

したがって、図５において回転子４０の中央部に描いた○印で示すように、筆記圧を受けた回転子４０の軸線方向への往復運動、すなわち前後動に伴って、回転子４０は、第１カム面４０ａ及び第２カム面４０ｂの一歯に相当する回転駆動を受け、チャックユニット１０を介して、これに把持された筆記芯も同様に回転駆動される。したがって、筆記による回転子４０の軸線方向への１回の前後動によって回転子４０はカムの一歯に対応する回転運動を受け、これを繰り返すことによって、筆記芯は順次回転駆動される。それ故、書き進むにしたがって筆記芯が偏って摩耗するのを防止することができ、描線の太さや描線の濃さが大きく変化することを防止することができる。なお、なお、以下の説明は、回転駆動機構を有するが、筆記芯が回転するように構成されていないシャープペンシルに対しても適用可能である。

要するに、回転駆動機構３０は、回転子４０の後端面に形成された円環状の第１カム面４０ａと、回転子４０の前端面に形成された円環状の第２カム面４０ｂと、軸筒５側に設けられ、第１カム面４０ａと協働して回転子４０を回転させる第１固定カム面４１ａと、軸筒５側に設けられ、第２カム面４０ｂと協働して回転子４０を回転させる第２固定カム面４２ａと、を有している。筆記圧によるチャックユニット１０の後退動作によって、回転子４０の第１カム面４０ａが第１固定カム面４１ａに当接して回転子４０を回転させながら噛み合わされ、筆記圧の解除によって、回転子４０の第２カム面４０ｂが第２固定カム面４２ａに当接して回転子４０を回転させながら噛み合わされるように構成されている。回転子４０の第１カム面４０ａが、第１固定カム面４１ａに噛み合わされた状態において、第２カム面４０ｂと第２固定カム面４２ａとが、軸線方向においてカムの一歯に対して半位相だけずれた関係に設定され、回転子４０の第２カム面４０ｂが第２固定カム面４２ａに噛み合わされた状態において、第１カム面４０ａと第１固定カム面４１ａとが軸線方向においてカムの一歯に対して半位相だけずれた関係に設定されている。

なお、クッションスプリング４５の付勢力を受けて回転子４０を前方に押し出すトルクキャンセラー４４は、その前端面と回転子４０の後端面との間で滑りを発生させて、回転子４０の回転運動がクッションスプリング４５に伝達するのを防止している。すなわち、トルクキャンセラー４４によって、回転子４０の回転運動がクッションスプリング４５に伝達されるのを防止し、それによって、回転子４０の回転動作を阻害するクッションスプリング４５のねじれ戻り（トルク）が発生することを防止している。

以上より、シャープペンシル１は、チャックユニット１０と回転子４０とを有し、チャックユニット１０の前後動により筆記芯の解除及び把持を行うことで、筆記芯を前方に繰り出すことができるように構成され、チャックユニット１０が、筆記芯を把持した状態で中心軸線回りに回転可能となるように軸筒５内に保持されると共に、筆記芯の筆記圧によるチャックユニット１０を介した回転子４０の前後動により回転子４０を回転させ、回転子４０の回転運動を、チャックユニット１０を介して筆記芯に伝達するように構成されている。

図７は、回転駆動機構３０の各カムの関係を説明する模式図であり、図６（Ａ）と同一の図である。第１カム面４０ａの第１カム歯４０ａａは、第１斜面４０ａａ１と第２斜面に相当する垂直面４０ａａ２とを有し、隣接する第１カム歯４０ａａの第１斜面４０ａａ１及び垂直面４０ａａ２によって、第１カム面４０ａは連続する鋸歯状になされている。第１斜面４０ａａ１は、軸線方向に対して直交する横断方向に対して傾斜角θで傾斜した面であり、垂直面４０ａａ２は、軸線方向に対して平行な面、すなわち横断方向に対して直交する面である。上述したように、第２カム面４０ｂの第２カム歯４０ｂａ、第１固定カム面４１ａの第１固定カム歯４１ａａも同様の形状を有している。

第１カム歯４０ａａ及び第２カム歯４０ｂａの高さ、並びに、第２固定カム歯４２ａａが実質的に第２カム歯４０ｂａと噛み合う高さは、図１２（Ａ）の距離ｈに相当し、距離Ｈとする。第１カム歯４０ａａの垂直面４０ａａ２の長さは、第１カム歯４０ａａの高さに等しく、したがって距離Ｈに等しい。第１カム歯４０ａａの先端が回転子４０の後退によって第１固定カム歯４１ａａに当接するまでの移動距離は、図１２（Ａ）の距離ｄに相当し、距離Ｄとする。第１カム歯４０ａａの周方向に沿った長さを、カム歯の長さＬとする。

なお、第１カム歯４０ａａは、円筒状に形成された回転子４０の部材に応じた径方向の厚みを有している。図６及び図７は、回転子４０、上カム形成部材４１及び下カム形成部材４２を周方向に展開した状態を模式的に示しているが、第１カム歯４０ａａについて径方向の厚みの範囲のうちどの部分を展開するかで、厳密に言うと角度及び寸法が僅かばかり異なる。したがって、図６及び図７並びの本明細書のその他説明においては、回転子４０の外径を規定する最も外側部分について周方向に展開したものとしてθ及びＬ等の角度及び距離並びにその他部材の位置関係を規定する。

シャープペンシル１における回転駆動機構３０では、第１固定カム面４１ａと第２固定カム面４２ａとは、回転子４０の回転が阻害されない最小距離で配置されている。そのため、第２カム歯４０ｂａと第２固定カム歯４２ａａとが実質的に噛み合う高さである距離Ｈと、第１カム歯４０ａａの先端と第１固定カム歯４１ａａとの軸線方向における距離Ｄとは、等しくなるように構成されている。

詳細には、図５（Ａ）及び図６（Ａ）に相当する図７においては、回転子４０は、第２カム面４０ｂの第２カム歯４０ｂａと第２固定カム面４２ａの第２固定カム歯４２ａａとが係止することによって回転が規制されている。この状態から筆記芯の後退によって回転子４０が距離Ｈだけ後退すると、第２カム歯４０ｂａと第２固定カム歯４２ａａとの係止が解除され、それによって、回転子４０の回転の規制が解除される。また、回転子４０が距離Ｄだけ後退すると回転子４０の第１斜面４０ａａ１が第１固定カム歯４１ａａに当接し、それによって、回転子４０を回転させることができる。

要するに、回転子４０の回転の規制の解除と、第１カム面４０ａと第１固定カム面４１ａとの当接とが同時に行われる場合、すなわち距離Ｈと距離Ｄとが等しい状態（Ｄ＝Ｈ）が、第１固定カム面４１ａと第２固定カム面４２ａとが、回転子４０の回転が阻害されない最小距離で配置された状態であるといえる。言い換えると、距離Ｈと距離Ｄとが等しい場合に、筆記芯の後退量ｍが最小となる。製造時の公差等を考慮し、僅かばかり距離Ｄが距離Ｈよりも長くなるように構成してもよい。最小距離とは、回転子の回転が阻害されないように設計された意図が客観的又は外形的に明らかであればよく、製造時の公差も考慮した上で判断され、シャープペンシルの使用による摩耗は考慮しないで判断される。

上述したように、第１カム面４０ａと第１固定カム面４１ａとは、カムの一歯に対して半位相ずれて配置されている。したがって回転子４０は、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示された状態から図５（Ｃ）及び図６（Ｃ）に示された状態に至るまで、距離１／２Ｌだけ回転すると共に距離１／２Ｈだけ後退する。要するに、一連のクッション動作において、筆記芯は、距離３／２Ｈ（＝１／２Ｈ＋Ｈ）だけ後退し、これが回転駆動機構３０として、筆記芯の最小の後退量ｍである。こうして幾何学的に求められる最小の後退量ｍを、最小後退量Ｍとする。当然のことながら、回転子４０が後退した状態（図５（Ｃ）及び図６（Ｃ））から前進した状態（図５（Ｅ）及び図６（Ｅ））への軸線方向の移動量、すなわち前進量は、最小後退量Ｍと同一の距離３／２Ｈである。

なお、第２カム面４０ｂの第２カム歯４０ｂａの山の先端の動作に着目すると、最初に後退するとき軌跡Ｔ１に沿って移動し、その後の回転及び後退によって軌跡Ｔ２に沿って移動する。第１カム面４０ａの第１カム歯４０ａａも、これと同様の軌跡を描きながら移動する。

距離Ｈは、第１カム歯４０ａａの傾斜角θ及び周方向の長さＬに依存し、Ｈ＝Ｌｔａｎθの関係にある。そのため、カム歯の長さＬをより小さくするか又は傾斜角θをより小さくすることによって、距離Ｈを小さくすることができ、結果として最小後退量Ｍをより小さくすることができる。そこで、傾斜角θ及びカム歯の長さＬの設計について説明する。

傾斜角θは、その大きさによってカム歯同士の滑りやすさを決める１つの要因である。すなわち、傾斜角θが小さすぎると、例えば傾斜角θが摩擦角よりも小さいと、カム歯同士が滑らず、したがって回転子４０が回転しない。傾斜角θが大きすぎると、距離Ｈがより大きくなり、最小後退量Ｍもより大きくなる。筆記具の部品として使用されている材料全般も考慮し、傾斜角θは、８～２５°の範囲内であることが好ましい。

一般に、シャープペンシル等の筆記具の構成部品の多くは、ポリプロピレンやポリアセタール等の樹脂で形成される。特に回転子４０、上カム形成部材４１及び下カム形成部材４２のカム構造のような複雑な形状で且つ外観に影響を与えないような内部部品は、金属材料で形成されることはほとんどない。これら部品に形成された各カム歯の協働動作、具体的には回転子４０が上カム形成部材４１又は下カム形成部材４２に当接して滑りながら回転することを、特に摩擦抵抗を考慮してより確実に行うため、各カム歯において摩擦角よりも大きい傾斜角θが必要である。例えば、回転子４０、上カム形成部材４１及び下カム形成部材４２をポリアセタールで製造し、その摩擦角を１０．２°とする。すなわち、傾斜角θが１０．２°以下だとカム歯同士が滑らず、したがって回転子４０を回転させることができない。

カム歯の長さＬは、回転子４０の外径から全周の長さを算出し（外径×π）、それをカム歯の数で割ることで算出される。回転子４０の外径の寸法設計の一例について説明する。０．５ｍｍの筆記芯は、シャープペンシル用芯のＪＩＳ規格Ｓ６００５によれば、０．５８ｍｍの外径まで許容される。複数本の筆記芯を芯ケース１３に収容可能とする場合、芯ケース１３の内径は、例えば筆記芯の３本分として、少なくとも１．８ｍｍだけ必要である。樹脂製の部材は、強度の観点から円筒状の部分の肉厚を少なくとも０．５ｍｍとする。したがって、芯ケース１３の肉厚、芯ケース１３を包囲する部分の回転子４０の肉厚、さらにはカム歯が形成されている部分の肉厚は各々０．５ｍｍとする。これら肉厚及び芯ケース１３の内径を考慮して、回転子４０の第１カム面４０ａ及び第２カム面４０ｂの部分の外径は、４．８ｍｍとなる。

第１カム面４０ａのカム歯の数、すなわち対応する第２カム面４０ｂのカム歯の数は、２０～９０個であることが好ましい。カム歯の数は、１回のクッション動作によって回転する筆記芯の回転角を規定する。例えばカム歯の数が９０個の場合、３６０°を９０で割って４°となることから、１回のクッション動作で回転子４０が４°だけ回転する。したがって、９０画の筆記をすると、筆記芯は１回転する。

カム歯の数が９０個よりも多いと、回転角がより小さくなり、筆記芯が摩耗している部分で次の筆記が行われる。そのため、筆記芯の偏った摩耗を防止するという、回転駆動機構を備えたシャープペンシルの本来の目的を達成することができない。他方、カム数が２０個よりも少ないと、カム歯の長さＬがより大きくなる。そのため、上述した距離Ｈ＝Ｌｔａｎθの関係式から、カム歯の高さである距離Ｈがより大きくなり、最小後退量Ｍもより大きくなってしまう。そのため、カム歯の数は、２０～９０個が好ましい。

回転子４０の外径を４．８ｍｍとし、カム歯の数を９０個とし、傾斜角θを摩擦角１０．２°よりも大きい１０．３°とした場合、カム歯の長さＬは、４．８×π／９０から、約０．１７ｍｍである。そうすると、カム歯の高さである距離Ｈは、Ｌｔａｎθの関係式から、０．０３ｍｍとなる。その結果、最小後退量Ｍは、３／２Ｈの関係式から、０．０５ｍｍとなる。

以上より、筆記芯の後退量ｍが、最小後退量Ｍである０．０５ｍｍよりも小さい場合には、カム歯の傾斜角θがより小さくなることから、カム歯同士が滑らず回転不良が生じる虞があるか、又は、回転子４０の回転角がより小さくなることから、回転駆動機構を備えたシャープペンシルの本来の目的を達成することができない虞がある。したがって、後退量ｍは、最小後退量Ｍである０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。

他方、後退量ｍは０．３ｍｍ以下であることが好ましい。後退量ｍが０．３ｍｍよりも大きい場合には、使用者が筆記芯の後退による違和感を覚える虞がある。

本発明者等は、学生２３人に対し、後退量ｍが０．１５ｍｍのシャープペンシル及び後退量ｍが０．３ｍｍのシャープペンシルについて、後退量ｍに違いがあることを事前に伝えずに筆記を行ってもらう調査を行ったところ、全員がその違いに気づいたという結果が得られた。要するに、使用者は、僅か０．１５ｍｍの違いも感じるということが分かった。筆記芯の後退量ｍはより小さい方が好ましいが、上述したように、後退量ｍが小さすぎると回転不良等の虞がある。使用者ができるだけ筆記芯の後退という違和感を覚えないようにしつつ、確実に回転子４０及び筆記芯の回転を実現するため、後退量ｍは、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。

以上より、軸筒５と、筆記芯の前進を許容し後退を阻止するチャックユニット１０と、回転子４０を有し、チャックユニット１０に把持された筆記芯が受ける筆記圧による軸線方向の後退動作及び筆記圧の解除による軸線方向の前進動作を受けて、回転子４０を一方向に回転駆動させる回転駆動機構３０と、を具備するシャープペンシル１において、筆記芯の後退量ｍは、０．０５～０．３ｍｍの範囲内であることが好ましい。

上述したように、カム歯の数を９０個とすると１回のクッション動作で４°だけ回転する。筆記圧の強い使用者の場合、１回の筆記によって摩耗する筆記芯の量も多く、そのため４°の回転では十分ではない場合がある。１回のクッション動作によって回転する筆記芯の回転角を増やすため、カム歯の数は２０～４０個であることがより好ましい。例えばカム歯の数が４０個の場合、３６０°を４０で割って９°となることから、１回のクッション動作で回転子４０が９°だけ回転する。したがって、４０画の筆記をすると、筆記芯は１回転する。

回転子４０の外径を上述した４．８ｍｍとし、カム歯の数を４０個とし、傾斜角θを１０．３°とする場合、カム歯の長さＬは、４．８×π／４０から、約０．３８ｍｍである。そうすると、カム歯の高さである距離Ｈは、Ｌｔａｎθの関係式から、０．０７ｍｍとなる。その結果、最小後退量Ｍは、３／２Ｈの関係式から、０．１ｍｍとなる。

以上より、後退量ｍが０．１ｍｍ以上だと、筆記圧が強い使用者の場合であっても十分な筆記芯の回転が得られるためより好ましい。さらに、使用者によっては、筆記面に対して極端にシャープペンシル１を傾けて筆記する場合がある。このような場合、後退量ｍがより大きい方が、すなわちカム歯の長さＬをより長くするか又は傾斜角θをより大きくした方が、各カム歯を確実に協働させることができるため好ましい。こうした理由からも、後退量ｍが０．１ｍｍ以上であることがより好ましい。

ところで、小さい文字を筆記しているときは筆記芯の先端を注視し且つ感覚もより研ぎ澄まされることから、後退量ｍは、０．２ｍｍ以下であることがより好ましい。また、同じクッション量であっても、０．５ｍｍの筆記芯による筆記時に感じる感覚と、０．３ｍｍの筆記芯による筆記時に感じる感覚とは異なる。すなわち、０．３ｍｍの筆記芯による筆記時に感じる感覚の方が、筆記芯の太さに対して、筆記芯の先端が前後する距離が相対的に大きいことから、より違和感を覚えやすい。こうした理由からも、後退量ｍは、０．２ｍｍ以下であることがより好ましい。

以上より、筆記芯の後退量ｍは、０．１～０．２ｍｍの範囲内であることがより好ましい。

また、後退量ｍは、筆記芯の芯径に応じて変更してもよく、筆記芯の外径の約半分以下であることがより好ましい。例えば、シャープペンシル用芯のＪＩＳ規格Ｓ６００５によれば、例えば、０．５ｍｍの筆記芯は、０．５５～０．５８ｍｍと規定されている。したがって、０．５ｍｍの筆記芯の場合、後退量ｍは、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。同様に、０．３ｍｍの筆記芯は、０．３７～０．３９ｍｍと規定されている。したがって、０．３ｍｍの筆記芯の場合、後退量ｍは、０．２ｍｍ以下であることが好ましい。

なお、カム歯は、全周に亘って連続的でなくてもよい。カム歯の数を考える場合、例えカム歯が全周に亘って連続的ではなく、離間して配置されている場合であっても、代表する１つのカム歯の周方向の長さＬで、全周の長さを割ることで、仮想的なカム歯の数を算出してもよい。カム歯の数は、設計の効率化のため、回転子４０の一周３６０°に対して、２０個、４０個、６０個及び９０個が好ましく、４０個が後退量ｍの低減の観点から最も好ましい。

上述した実施形態では、回転子４０の外径やカム歯の数、傾斜角の一例に基づき、最小後退量Ｍ、さらには筆記芯の後退量ｍについて説明したが、上述した筆記芯の後退量ｍの好適な範囲は、その他の外径やカム歯の数等のシャープペンシルにおいても同様に適用可能である。すなわち、上述した実施形態によれば、筆記芯を回転させる回転駆動機構を備えたシャープペンシル１において、筆記芯の後退量をより低減させることができる。

ところで、第１カム歯４０ａａの長さＬをより短くするということは、１つの第１カム歯４０ａａが全周の長さに占める割合を小さくすることになる。言い換えると、長さＬをより短くするということは、カム歯の数を増やすことができるようになる。長さＬをより短くすると、上カム形成部材４１及び下カム形成部材４２に対する回転子４０の相対的位置関係が径方向においてずれることによって、すなわち互いの中心軸線がずれることによって、ずれた方向に対して直交する方向に対応する位置に配置されたカム歯の噛み合いが不完全となる可能性がある。その結果、回転子４０の回転不良が生じる可能性がある。これに関し、図８及び図９を参照しながら説明する。

図８は、回転子４０のずれを説明する図であり、図９は、回転子４０の回転不良を説明する図である。図８は、回転駆動機構３０を軸線方向から見て縮尺等を捨象して多少誇張して模式的に描かれている。図８において、上カム形成部材４１及び下カム形成部材４２に対して回転子４０が図において上方に距離ｇだけずれた状態を示している。すなわち上カム形成部材４１及び下カム形成部材４２は、軸筒５側に設けられていることから、これらの中心軸線は一致しているが、回転子４０の中心軸線だけが、距離ｇだけずれている。

図９（Ａ）は、回転子４０が径方向に最もずれた位置である図８の部分Ｐ１の各カムの関係を示している。図９（Ｂ）は、回転子４０が周方向に最もずれた位置である図８の部分Ｐ２の各カムの関係を示している。すなわち、部分Ｐ１は、回転子４０がずれた方向に位置する部分であり、部分Ｐ２は、ずれた方向に対して直交する方向に位置する部分である。各カムの各カム歯は、周方向に沿って配置されていることから、部分Ｐ１においてカム歯の各々は、図において左右方向に沿って配置され、部分Ｐ２においてカム歯の各々は、図において上下方向に沿って配置されている。

図９（Ａ）を参照すると、回転子４０のカム歯は、上カム形成部材４１及び下カム形成部材４２のカム歯に対して、図６（Ａ）に示された状態と比較して、回転子４０の径方向、すなわち図において紙面垂直方向に距離ｇだけずれている。そのため、部分Ｐ１においては、カム歯の位相についてのずれはなく、したがって回転子４０の回転駆動に対する影響はほとんどない。

他方、図９（Ｂ）を参照すると、回転子４０のカム歯は、上カム形成部材４１及び下カム形成部材４２のカム歯に対して、図６（Ａ）に示された状態と比較して、回転子４０の周方向、すなわち図において右方向に距離ｇだけずれている。通常であれば、筆記により回転子４０が後退したとき、回転子４０の第１カム面４０ａが、回転子４０の第１斜面４０ａａ１の半分の長さに亘り、上カム形成部材４１の第１固定カム面４１ａに当接する。すなわち、図６（Ｂ）に示されるように、周方向における当接部分の長さである掛かり代Ｅは、１／２Ｌである。

他方、回転子４０が距離ｇだけずれていることによって、その分だけ、掛かり代Ｅは小さくなる。そのため、第１カム面４０ａと第１固定カム面４１ａとが確実に協働することができず、回転子４０が回転しない回転不良が生じる虞がある。また、図９（Ｃ）に示されるように、距離ｇが、第１カム歯４０ａａのカム歯の長さＬの半分より大きい場合、すなわちカムの一歯に対して半位相以上ずれた場合には、第１カム面４０ａは、当接すべき対応する第１固定カム面４１ａに当接することもできない。その結果、その他の部分では回転駆動力が生じたとしても、当該部分によって回転が規制され、回転子４０が回転しない回転不良が生じる。

要するに、カム歯の長さＬが、回転子４０が径方向にずれた距離ｇに対して相対的に小さいほど、回転不良が生じる可能性が高くなる。したがって、回転子４０の径方向のずれを考慮し、カム歯の長さＬ、ひいてはカム歯の数が、上述した筆記芯の後退量ｍを実現可能な範囲において適宜決定される。

なお、回転子４０の径方向のずれは、回転子４０が中継部材９を介して連結するスライダ７の先端部の外周面と、当該外周面を包囲する前軸２の内周面とのクリアランスに大きく依存する。クリアランスは、製造時の公差に起因することから、より精度良く加工できるよう、少なくともスライダ７は金属製であることが好ましい。

上述した実施形態における回転子４０の第１カム歯４０ａａは、第１斜面４０ａａ１と第２斜面に相当する垂直面４０ａａ２とを有している。そのため、第１カム面４０ａは連続する、いわゆる鋸歯状に形成されている。その他のカム歯についても同様の形状である。例えば、特許文献１に記載のシャープペンシルも同様の形状である。カム歯は、鋸歯状でなくても回転子を回転駆動させることは可能である。以下、別のカム歯の形状について説明する。

図１０は、別の回転駆動機構の各カムの関係を説明する模式図であり、図７に対応する図である。図１０に示された回転駆動機構は、回転子１４０、上カム形成部材１４１及び下カム形成部材１４２を有しており、上述した回転駆動機構３０の回転子４０、上カム形成部材４１及び下カム形成部材４２と置換可能である。

第１カム面１４０ａの第１カム歯１４０ａａは、第１斜面１４０ａａ１と第２斜面１４０ａａ２とを有し、隣接する第１カム歯１４０ａａの第１斜面１４０ａａ１及び第２斜面１４０ａａ２によって、第１カム面４０ａは連続する山型状になされている。第１斜面１４０ａａ１は、軸線方向に対して直交する横断方向に対して傾斜角θで傾斜した面である。第２カム面１４０ｂの第２カム歯１４０ｂａ、第１固定カム面１４１ａの第１固定カム歯１４１ａａ及び第２固定カム面１４２ａの第２固定カム歯１４２ａａも、第１カム歯１４０ａａと同様の形状を有している。

図１１は、図１０の回転駆動機構の回転子１４０の回転駆動を順を追って説明する模式図である。図１１（Ａ）乃至（Ｅ）は、図６（Ａ）乃至（Ｅ）にそれぞれ対応する模式図であり、基本的な動作は同じである。図１１は、回転子１４０、上カム形成部材１４１及び下カム形成部材１４２を周方向に展開した状態を部分的に示している。また、クッション動作がより分かりやすくなるように、回転子１４０のカム歯について、図６と同様に１つのカム歯のユニットＵとして説明する。

図１１（Ａ）は、筆記芯に筆記圧が加わっていないときの状態における前進した回転子１４０、上カム形成部材１４１及び下カム形成部材１４２の関係を示している。この状態においては、回転子１４０に形成された第２カム面１４０ｂは、クッションスプリング４５の付勢力によって、下カム形成部材１４２の第２固定カム面１４２ａに対して当接している。このとき、回転子１４０の第１カム面１４０ａと上カム形成部材１４１の第１固定カム面１４１ａとが、軸線方向においてカムの一歯に対して半位相ずれた関係となるように設定されている。

図１１（Ｂ）は、シャープペンシル１による筆記のために、筆記芯に筆記圧が加わった初期の状態を示している。この状態においては、回転子１４０は、チャックユニット１０の後退に伴ってクッションスプリング４５を収縮させて後退する。それによって、回転子１４０は、上カム形成部材１４１側に移動して、第１固定カム面１４１ａに当接する。

次いで、図１１（Ｃ）は、筆記芯にさらに筆記圧が加わり、回転子１４０が上カム形成部材１４１の第１固定カム面１４１ａに当接して滑りながら後退した状態を示している。すなわち、回転子１４０は、第１カム面１４０ａの一歯の半位相に相当する回転駆動を受ける。この状態においては、回転子１４０の第１カム面１４０ａは、上カム形成部材１４１の第１固定カム面１４１ａに噛み合っている。

次いで、図１１（Ｄ）は、シャープペンシル１による筆記が終わり、筆記芯に対する筆記圧が解除された初期の状態を示している。この状態においては、回転子１４０は、クッションスプリング４５の付勢力によって前進する。これにより、回転子１４０は、下カム形成部材１４２側に移動して、第２固定カム面１４２ａに当接する。

次いで、図１１（Ｅ）は、回転子１４０がクッションスプリング４５の付勢力によって下カム形成部材１４２の第２固定カム面１４２ａに当接して滑りながら前進した状態を示している。すなわち、回転子１４０は、第２カム面１４０ｂの一歯の半位相に相当する回転駆動を再び受ける。この状態においては、回転子１４０の第２カム面１４０ｂは、下カム形成部材１４２の第２固定カム面１４２ａに噛み合っている。

したがって、筆記圧を受けた回転子１４０の軸線方向への往復運動、すなわち前後動に伴って、回転子１４０は、第１カム面１４０ａ及び第２カム面１４０ｂの一歯に相当する回転駆動を受け、チャックユニット１０を介して、これに把持された筆記芯も同様に回転駆動される。要するに、カム歯の形状が鋸歯状であっても、山型状であっても回転駆動機構の基本的な回転駆動の動作について相違はない。

図１０を参照しながら、最小後退量Ｍの算出について説明する。図７に示された鋸歯状のカム歯の高さが距離Ｈであるのに対し、図１０に示された山型状のカム歯の高さを、距離Ｈ’とする。図１０では、図７に示された鋸歯状のカム歯を仮想線で示している。第１カム歯１４０ａａの先端が回転子１４０の後退によって第１固定カム歯１４１ａａに当接するまでの移動距離を、距離Ｄとする。第１カム歯１４０ａａの周方向に沿った長さを、カム歯の長さＬとする。第１カム歯１４０ａａの三角形を考え、頂点から底辺に対して垂線を引いて長さＬを分割したとき、回転子１４０の回転方向（図中左方向）に対して後側の底辺の長さをＸとし、回転子１４０の回転方向に対して前側の底辺の長さをＹとする。

鋸歯状のカム歯の距離Ｈと山型状のカム歯の距離Ｈ’とは、幾何学的にＨ’＝ＨＸ／（Ｘ＋Ｙ）の関係となる。また、図１０の第２カム歯１４０ｂａの部分の複数の補助線Ｊを考慮すると、距離Ｄは、Ｄ＝Ｈ－２Ｈ（Ｙ／（Ｘ＋Ｙ））＝Ｈ（Ｘ－Ｙ）／（Ｘ＋Ｙ）となる。これらより、最小後退量Ｍは、Ｍ＝１／２Ｈ＋Ｄ＝１／２Ｈ＋Ｈ（Ｘ－Ｙ）／（Ｘ＋Ｙ）＝Ｈ（３Ｘ－Ｙ）／｛２（Ｘ＋Ｙ）｝＝Ｈ’（３Ｘ－Ｙ）／（２Ｘ）の関係となる。したがって、最小後退量Ｍ＝３／２Ｈ’－Ｈ’Ｙ／（２Ｘ）という関係式が求められる。図７に示されたカム歯の高さが距離Ｈの鋸歯状のカム歯の場合、Ｙがゼロであることから、当該関係式によれば上述のとおり最小後退量Ｍ＝３／２Ｈとなる。

なお、第２カム面１４０ｂの第２カム歯１４０ｂａの山の先端の動作に着目すると、最初に後退するとき軌跡Ｔ３に沿って移動し、その後の回転及び後退によって軌跡Ｔ４に沿って移動する。第１カム面１４０ａの第１カム歯１４０ａａも、これと同様の軌跡を描きながら移動する。

第１カム歯１４０ａａは、Ｘ＝Ｙのときに二等辺三角形となり、こうしたカム歯は特許文献２の図４に開示されている。この場合、最小後退量Ｍ＝３／２Ｈ’－Ｈ’Ｙ／（２Ｘ）の関係式より、最小後退量Ｍ＝Ｈ’となり、最小後退量Ｍは最小となる。しかしながら、図１０を参照しながらＸ＝Ｙの場合を考慮すると明らかなように、第１カム歯１４０ａａの頂点と、第１固定カム歯１４１ａａの頂点とは、対向する位置に配置される。そのため、掛かり代Ｅは微小又は点状となり、回転子１４０の径方向における僅かなずれによって、回転不良を生じる可能性がある。

したがって、ＹはＸよりも小さい方が好ましい。また、第１カム歯１４０ａａは、上記関係式から、図７に示されるような直角三角形である鋸歯状の第１カム歯４０ａａではない方が、最小後退量Ｍをより小さくすることができる。したがって、Ｙはゼロよりも大きい方が好ましい。

以上より、第１カム歯１４０ａａの頂点又は第２カム歯１４０ｂａの頂点に対して、回転子１４０の回転方向に対して後側の底辺の長さをＸとし、回転子１４０の回転方向に対して前側の底辺の長さをＹとすると、０＜Ｙ＜Ｘの関係となるように第１カム歯１４０ａａ及び第２カム歯１４０ｂａが構成されていることが好ましい。そして、第１固定カム面１４１ａと第２固定カム面１４２ａとは、回転子１４０の回転が阻害されない最小距離で配置されるように構成されていることが好ましい。それによって、最小後退量Ｍ、ひいては筆記芯の後退量ｍをより低減させつつ、必要な掛かり代Ｅをより大きく確保することができる。

ところで、製造時の公差を考慮すると、掛かり代Ｅは、０．１ｍｍ以上（Ｅ≧０．１ｍｍ）であることが好ましい。これに関し、カム歯の数を４０個とし、上述したように、回転子１４０の第１カム面１４０ａ及び第２カム面１４０ｂの部分の外径が、４．８ｍｍの場合を考える。また、各種寸法について、シャープペンシル１又は回転子１４０の中心軸線回りの回転角に対応させて説明する。

カム歯の数が４０個のとき、カムの一歯の半位相に相当する回転角αは、３６０／４０／２＝４．５°となる。０．１ｍｍの掛かり代Ｅに相当する回転角βは、４．８ｍｍ×π×β／３６０＝０．１の関係式から、２．４°となる。図１０を参照し、上述した第１カム歯１４０ａａの底辺について、Ｘ＝Ｙの二等辺三角形を考えた場合、第１カム歯１４０ａａの頂点が、図中左方向に１．２°オフセットし、対向する第１固定カム歯１４１ａａは、図中右方向に１．２°オフセットすると、相対的に合計２．４°の回転角となり、掛かり代Ｅは０．１ｍｍとなる。このときの第１カム歯１４０ａａの底辺の長さに関し、Ｘに相当する回転角は、カムの一歯に相当する回転角の９．０°から、９．０／２＋１．２＝５．７°となり、Ｙに相当する回転角は、９．０／２－１．２＝３．３°となる。したがって、掛かり代Ｅ≧０．１ｍｍとするためには、Ｘ／Ｙ≧５．７／３．３＝１．７２であることが好ましい。

以上より、Ｘ／Ｙ≧１．７２の関係となるように第１カム歯１４０ａａ及び第２カム歯１４０ｂａが構成されていることが好ましい。また、回転子１４０の径方向におけるずれによる回転不良をより確実に防止するため、Ｘ／Ｙ≧２．０の関係となるように第１カム歯１４０ａａ及び第２カム歯１４０ｂａが構成されていることがより好ましい。また、上述したＸ及びＹの関係にあるカム歯の場合であっても、上述したように、後退動作による筆記芯の後退量が０．０５～０．３ｍｍの範囲内であることが好ましく、０．１～０．２ｍｍの範囲内であることがより好ましい。

上述した実施形態では、回転子１４０の外径やカム歯の数、傾斜角の一例に基づき、好適なカム歯の形状、すなわち、Ｘ及びＹの関係について説明したが、上述したＸ及びＹの関係は、その他の外径やカム歯の数等のシャープペンシルにおいても同様に適用可能である。すなわち、上述した実施形態によれば、筆記芯を回転させる回転駆動機構を備えたシャープペンシル１において、筆記芯の後退量をより低減させることができる。

１ シャープペンシル
５ 軸筒
１０ チャックユニット
２０ ノック部材
３１ 軸スプリング
４０ 回転子
４０ａ 第１カム面
４０ａａ 第１カム歯
４０ｂ 第２カム面
４０ｂａ 第２カム歯
４１ 上カム形成部材
４１ａ 第１固定カム面
４１ａａ 第１固定カム歯
４２ 下カム形成部材
４２ａ 第２固定カム面
４２ａａ 第２固定カム歯
１４０ 回転子
１４０ａ 第１カム面
１４０ａａ 第１カム歯
１４０ｂ 第２カム面
１４０ｂａ 第２カム歯
１４１ 上カム形成部材
１４１ａ 第１固定カム面
１４１ａａ 第１固定カム歯
１４２ 下カム形成部材
１４２ａ 第２固定カム面
１４２ａａ 第２固定カム歯
Ｍ 最小後退量

Claims (6)

1. 軸筒と、
   筆記芯の前進を許容し後退を阻止するチャックユニットと、
   回転子を有し、前記チャックユニットに把持された筆記芯が受ける筆記圧による軸線方向の後退動作及び筆記圧の解除による軸線方向の前進動作を受けて、前記回転子を一方向に回転駆動させる回転駆動機構と、を具備し、
   前記後退動作による後退量が０．０５～０．３ｍｍの範囲内であることを特徴とするシャープペンシル。
2. 前記後退量が、０．１～０．２ｍｍの範囲内である請求項１に記載のシャープペンシル。
3. 前記回転駆動機構は、前記回転子の後端面に形成された円環状の第１カム面と、前記回転子の前端面に形成された円環状の第２カム面と、前記軸筒側に設けられ、前記第１カム面と協働して前記回転子を回転させる第１固定カム面と、前記軸筒側に設けられ、前記第２カム面と協働して前記回転子を回転させる第２固定カム面と、を有し、
   前記第１固定カム面と前記第２固定カム面とが、前記回転子の回転が阻害されない最小距離で配置されるように構成されている請求項１に記載のシャープペンシル。
4. 前記筆記圧による前記チャックユニットの後退動作によって、前記回転子の前記第１カム面が前記第１固定カム面に当接して前記回転子を回転させながら噛み合わされ、前記筆記圧の解除によって、前記回転子の前記第２カム面が前記第２固定カム面に当接して前記回転子を回転させながら噛み合わされるように構成され、
   前記回転子の前記第１カム面が、前記第１固定カム面に噛み合わされた状態において、前記第２カム面と前記第２固定カム面とが、軸線方向においてカムの一歯に対して半位相だけずれた関係に設定され、前記回転子の前記第２カム面が前記第２固定カム面に噛み合わされた状態において、前記第１カム面と前記第１固定カム面とが軸線方向においてカムの一歯に対して半位相だけずれた関係に設定され、
   前記第１カム面が第１カム歯を備え、前記第２カム面が第２カム歯を備え、前記第１固定カム面が前記第１カム歯と協働する第１固定カム歯を備え、前記第２固定カム面が前記第２カム歯と協働する第２固定カム歯を備え、
   前記第２カム歯又は前記第２固定カム歯の高さと、前記第２カム面と前記第２固定カム面とが噛み合わされた状態から前記第１カム歯の先端が前記回転子の後退動作によって前記第１固定カム歯に当接するまでの移動距離とが等しくなるように構成されている請求項３に記載のシャープペンシル。
5. 前記筆記圧による前記チャックユニットの後退動作によって、前記回転子の前記第１カム面が前記第１固定カム面に当接して前記回転子を回転させながら噛み合わされ、前記筆記圧の解除によって、前記回転子の前記第２カム面が前記第２固定カム面に当接して前記回転子を回転させながら噛み合わされるように構成され、
   前記回転子の前記第１カム面が、前記第１固定カム面に噛み合わされた状態において、前記第２カム面と前記第２固定カム面とが、軸線方向においてカムの一歯に対して半位相だけずれた関係に設定され、前記回転子の前記第２カム面が前記第２固定カム面に噛み合わされた状態において、前記第１カム面と前記第１固定カム面とが軸線方向においてカムの一歯に対して半位相だけずれた関係に設定され、
   前記第１カム面が第１カム歯を備え、前記第２カム面が第２カム歯を備え、前記第１固定カム面が前記第１カム歯と協働する第１固定カム歯を備え、前記第２固定カム面が前記第２カム歯と協働する第２固定カム歯を備え、
   前記第１カム歯において、頂点から引いた垂線に対して、前記回転子の回転方向に対して後側の底辺の長さをＸとし、前記回転子の回転方向に対して前側の底辺の長さをＹとすると、０＜Ｙ＜Ｘの関係となるように前記第１カム歯が構成されている請求項３に記載のシャープペンシル。
6. 前記チャックユニットが、前記回転子の回転駆動力を受けて回転することによって、筆記芯が回転するように構成されている請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシャープペンシル。

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