WO2014092123A1 - チャック体及びシャープペンシル - Google Patents

Abstract

　本発明は、中空の略円筒形状の締め具１１であって、孔の直径が軸線方向において徐々に変化するテーパー内面１３を有する締め具１１と、二つ又は三つに分割された分割端部２３を有するチャック２１であって、分割端部２３が、締め具１１に対して出入可能であり、且つ、締め具１１内に入るときに締め具１１のテーパー内面１３に接触するテーパー外面２４を有する、チャック２１とを備えるチャック体３１であって、チャック２１の分割端部２３が締め具１１内で閉じて芯１０を保持したとき、チャック２１の中心軸線に対してチャック２１のテーパー外面２４の角度が締め具１１のテーパー内面１３の角度と略等しい、チャック体３１を提供する。

Description

チャック体及びシャープペンシル

　本発明は、シャープペンシルの芯を繰出し且つ保持するためのチャック体に関する。さらに、本発明は、そのチャック体を備えたシャープペンシルに関する。

　シャープペンシルの芯を繰出し且つ保持するのに従来からチャック体が使用されてきた。特開２００２－３２１４９３号公報に示されるように、チャック体は、チャック及び締め具（締めリング）から成る。締め具は、中空の略円筒形状であり、軸線方向に真っ直ぐな内面を有する。チャックは、長手方向の一方の端部が分割される。このチャックの分割端部は、締め具に対して出入可能であり、且つ、締め具に入るときに締め具の内面に接触するテーパー外面を有する。特開２０１２－１５８０９２号公報に示されるように、チャックの材料は典型的には金属又は樹脂である。

　スプリングの付勢力によってチャックが締め具内に入ると、チャックのテーパー外面が締め具の内面から抗力を受けるので、チャックの分割端部が閉じて芯を保持する。筆記時には、スプリングの付勢力に加えて筆圧が芯を介してチャックに掛かるので、チャックのテーパー外面は締め具の内面から更に強い抗力を受ける。このため、芯はより強い保持力でチャックによって保持されるので、筆記時に芯が動くことが防止される。なお、締め具がテーパー内面を有し、チャックが真っ直ぐな外面を有する構成によっても同様の効果が得られることが知られている。

　しかしながら、芯がチャックによって保持された状態でも、筆記開始時に筆圧によってチャックが芯と共に締め具内に押し込まれることによって、芯がペン先にもぐる。このもぐり量は、僅かな量であるが、ユーザの使用感を悪化させることがある。このため、芯のもぐり量をできるだけゼロに近づけることが望ましい。また、非常に強い筆圧が芯に加えられると、チャックによって保持されていた芯がチャックに対して滑り出し、筆記が不可能となる。さらに、本発明の説明において後述するように、チャックによる芯の保持力が局所的になることによって芯が破損することがある。この現象は芯の喰いちぎりとも呼ばれる。

　チャック体のこのような芯のもぐり量、保持性及び破損耐性はチャックの材質及び大きさに依存する。剛性が高い金属チャックは、樹脂チャックよりも小さい芯のもぐり量と、樹脂チャックよりも高い芯の保持性及び破損耐性とを有することが知られている。しかしながら、金属チャックは材料費及び加工費が樹脂チャックよりも高価である。このため、金属チャックを使用する場合、安価なシャープペンシルを提供することが困難である。

　また、芯を保持する樹脂チャックの分割端部を大きくすることで樹脂チャックの芯のもぐり量、保持性及び破損耐性が金属チャックの芯のもぐり量、保持性及び破損耐性に近づくことも知られている。しかしながら、外形の大きな樹脂チャックは多色軸のシャープリフィール又は細軸のシャープペンシルに使用されることができない。

　そこで、本発明は、チャックの材質や大きさに拘わらず、芯のもぐり量が小さく且つ芯の保持性及び破損耐性が高いチャック体を提供することを目的とする。

　本発明の第１態様では、中空の略円筒形状の締め具であって、孔の直径が軸線方向において徐々に変化するテーパー内面を有する締め具と、二つ又は三つに分割された分割端部を有するチャックであって、分割端部が、締め具に対して出入可能であり、且つ、締め具内に入るときに締め具のテーパー内面に接触するテーパー外面を有する、チャックとを備えるチャック体であって、チャックの分割端部が締め具内で閉じて芯を保持したとき、チャックの中心軸線に対してチャックのテーパー外面の角度が締め具のテーパー内面の角度と略等しい、チャック体が提供される。なお、チャックの分割端部が締め具内で閉じて芯を保持したときとは、芯の軸線方向が重力の方向と一致するときに重力によって芯がチャックから脱落しない状態を意味する。

　本発明の第１態様では、チャックが、弾性を有する合成樹脂から成ることが好ましい。

　本発明の第１態様では、締め具のテーパー内面の軸線方向の両端部がチャックのテーパー外面と接触しないように構成されることが好ましい。

　本発明の第１態様では、締め具の両端部がチャックのテーパー外面から径方向に離れるように構成されることが好ましい。

　本発明の第２態様では、本発明の第１態様のチャック体を備えた、シャープペンシルが提供される。

　本発明によれば、チャックの材質や大きさに拘わらず、芯のもぐり量が小さく且つ芯の保持性及び破損耐性が高いチャック体が提供される。

　以下、添付図面と本発明の好適な実施形態の記載から本発明を一層十分に理解できるであろう。

図１は、本発明に係るシャープペンシルの側断面図である。 図２は、本発明に係るシャープペンシルの側断面図である。 図３は、本発明に係るチャック体の拡大斜視図である。 図４は、本発明に係るチャックの側面図を示す。 図５は、本発明に係るチャック体の側断面図を示す。 図６は、従来技術に係るチャック体の部分側断面図である。 図７は、本発明に係るチャック体の部分側断面図である。 図８は、従来技術に係るチャック体の部分側断面図である。 図９は、芯の保持性試験の結果を示すグラフである。 図１０は、芯の破損耐性試験の結果を示すグラフである。 図１１は、芯のもぐり量試験の結果を示すグラフである。 図１２は、芯径が太い芯を保持したときのチャック体の部分側断面図である。 図１３は、芯径が細い芯を保持したときのチャック体の部分側断面図である。 図１４は、本発明の別の実施形態に係るチャック体の部分側断面図を示す。 図１５は、本発明の更に別の実施形態に係るチャック体の部分側断面図を示す。 図１６は、本発明の更に別の実施形態に係るチャック体の部分側断面図を示す。

　以下、添付図面を参照して本発明を説明する。また、添付図面において同一の構成要素には同一の参照符号が付される。

　最初に、図１及び図２を参照して、シャープペンシル１において、芯１０が繰り出される仕組みについて簡単に説明する。

　図１及び図２は、本発明に係るシャープペンシル１の側断面図である。シャープペンシル１は、芯１０を繰り出すための構成として、ノック部２、芯ケース３、締め具１１、チャック２１、スプリング４及び保持体５を備える。ノック部２は芯ケース３と係合する。チャック２１は、長手方向において、芯ケース３に嵌合される嵌合端部２２と、締め具１１に対して出入可能な分割端部２３とを有する。図４に示されるように、チャック２１の分割端部２３は、締め具１１から出ると開くように構成される。締め具１１は軸筒６内に摺動可能に収容される。

　図１と図２とではシャープペンシル内における締め具１１及びチャック２１の位置が異なる。図１ではノック部２が押圧されていない。ノック部２が押圧されていないとき、チャック２１はスプリング４によって芯ケース３を介してノック部２側に付勢される。すなわち、チャック２１の分割端部２３は締め具１１内に締め込まれる。このとき、チャック２１の分割端部２３の外面と締め具１１の内面とが相補的なテーパー形状を有するので、チャック２１の分割端部２３は締め具１１から抗力を受けて閉じる。このため、芯１０がチャック２１によって保持される。

　一方、図２に示されるようにノック部２が押圧されると、この押圧力が芯ケース３を介してチャック２１に伝達される。押圧力がスプリング４の付勢力よりも大きければ、チャック２１は芯１０及び締め具１１と共に前進する。チャック２１の分割端部２３が締め具１１から出ると、分割端部２３が開くので、芯１０はチャック２１から解放される。このとき、芯１０は保持体５によって保持される。その後、ノック部２が離されると、チャック２１の分割端部２３がスプリング４の付勢力によって再び締め具１１内に入るが、芯１０は保持体５によって保持されるので後退しない。ノック部２の押圧を繰り返すことによって、芯１０がペン先から順次繰り出される。このように、チャック２１は締め具１１と協働して芯１０を繰出し且つ保持する。なお、図１及び図２に示されるように、本明細書において、シャープペンシル１の先端すなわちペン先側をシャープペンシル１の「前」側と定義し、シャープペンシル１の長手方向に沿ってシャープペンシル１のペン先とは反対側をシャープペンシル１の「後」側と定義する。

　次に、本発明に係るチャック体３１について詳細に説明する。チャック体３１はチャック２１及び締め具１１から成る。

　図３は、本発明に係るチャック体３１の拡大斜視図である。締め具１１は中空の略円筒形状を有する。締め具１１の材料は典型的には黄銅である。

　図４は、本発明に係るチャック２１の側面図を示す。図４に示されるように、チャック２１は、長手方向の一方の端部２３が径方向に対称に二つに分割される。このチャック２１の分割端部２３は、締め具１１に対して出入可能であり、且つ、締め具１１に入るときに締め具１１の内面に接触するテーパー外面２４を有する。チャック２１の軸線に対するテーパー外面２４の角度αは、チャック２１の分割端部２３が締め具１１内に締め込まれるとき、徐々に減少する。図３では、チャック２１の分割端部２３は締め具１１内で閉じて芯１０を保持している。なお、チャック２１の分割端部２３は三つに分割されてもよい。

　図５は、本発明に係るチャック体３１の側断面図を示す。図５に示されるように、締め具１１は、孔の直径が軸線方向において徐々に変化するテーパー内面１３を有する。より具体的には、締め具１１は、孔の直径が軸線方向において後方に向かって徐々に減少する。このテーパー内面１３の締め具１１の中心軸線に対するテーパー角度は約３°である。なお、図５に示されるように、本明細書において、芯１０がチャック２１によって保持される側をチャック体３１の「前」側と定義し、チャック体３１の長手方向に沿って、芯１０がチャック２１によって保持される側とは反対側をチャック体３１の「後」側と定義する。

　図５に示されるように、チャック２１の分割端部２３が締め具１１内で閉じて芯１０を保持したとき、チャック２１の中心軸線に対してチャック２１のテーパー外面２４の角度は締め具１１のテーパー内面１３の角度と略等しい。言い換えれば、チャック２１の分割端部２３が締め具１１内で閉じて芯１０を保持したとき、チャック２１のテーパー外面２４は締め具１１のテーパー内面１３と面接触する。なお、図５に示されるように、チャック２１の中心軸線と締め具１１の中心軸線とは等しい。また、本明細書において、チャック２１の分割端部２３が締め具１１内で閉じて芯１０を保持したときとは、芯１０の軸線方向が重力の方向と一致するときに重力によって芯１０がチャック２１から脱落しない状態を意味する。

　以下、従来技術と比較して、本発明に係るチャック体３１について説明する。

　図６は、従来技術に係るチャック体３０１の部分側断面図である。図７は、本発明に係るチャック体３１の部分側断面図である。チャック体３０１、３１は径方向に対称な形状を有するので、簡略化のために、図６及び図７ではチャック体３０１、３１の片側のみが示される。図６に示されるように、従来技術に係る締め具１０１は軸線方向に真っ直ぐな内面１０３を有する。このため、チャック２０１が芯１０を保持するとき、チャック２０１のテーパー外面２４０は締め具１０１の内面１０３と線接触する。この場合、チャック２０１と締め具１０１との接触面積が小さいので、チャックが芯と共に締め具内に押し込まれやすく、芯のもぐり量が大きくなる。また、チャック２０１のテーパー外面２４０が局所的に変形して、チャック２０１の保持部２５０の変形が引き起こされるので、芯１０の保持性が低くなる。また、締め具１０１からの抗力が芯１０に対して局所的に掛かるので、芯１０の破損耐性が低くなる。なお、図８に示されるように、チャック２０２の外面２０４が軸線方向に真っ直ぐであり且つ締め具１０２の内面１０４がテーパー状である場合も同様な不具合が生じる。

　一方、図５及び図７に示されるように、本発明に係る締め具１１は、孔の直径が軸線方向において後方に向かって徐々に減少するテーパー内面１３を有する。さらに、チャック２１の中心軸線に対して、チャック２１のテーパー外面２４の角度は、チャック２１の分割端部２３が閉じて芯１０を保持したとき、締め具１１のテーパー内面１３の角度と略等しい。このため、チャック２１が芯１０を保持するとき、チャック２１のテーパー外面２４は締め具１１のテーパー内面１３と面接触する。この場合、チャック２１と締め具１１との接触面積が大きいので、チャックが芯と共に締め具内に押し込まれにくく、芯のもぐり量が小さくなる。また、締め具１１の内面からの抗力が分散されるので、チャック２１のテーパー外面２４の局所的な変形が低減され、ひいてはチャック２１の保持部２５の変形が低減される。このことは芯１０の保持性を高める。さらに、締め具１１の内面１３からの抗力が芯１０に対して均等に掛かるので、芯１０の破損耐性が高められる。

　以下、従来技術に係るチャック体と本発明に係るチャック体とを用いた、芯の保持性、破損耐性及びもぐり量に関する三つの試験の結果を示す。試験には従来技術に係る三種類のチャック体と本発明に係るチャック体の合計四種類のサンプルが使用された。使用したチャック体のチャックの概要を以下の表に示す。

　保持部長さＬ及び保持部厚さＴを図５に示す。サンプル１及びサンプル２のチャックは従来技術に係る樹脂（ポリアセタール（ＰＯＭ））チャックであり、チャック及び締め具は図６に示されるような形状であった。なお、サンプル１のチャックの材料であるＰＯＭにはガラス繊維が２５％充填された。サンプル３は従来技術に係る金属（黄銅）チャックであり、チャック及び締め具は図８に示されるような形状であった。サンプル４は本発明に係る樹脂（ポリアセタール）製チャックであり、チャック及び締め具は図７に示されるような形状であった。サンプル１、３、４のチャックは同等の大きさを有し、サンプル２の樹脂チャックは他のチャックよりも大きい。

　芯の保持性試験
　この試験では、ペン先から繰り出された芯を台秤に押し付け、芯がチャックから滑り出す荷重（保持力）を測定した。測定はノック回数毎に行われた。図９は、芯の保持性試験の結果を示すグラフである。従来技術に係るチャック体（サンプル１）では、２０Ｎ未満の保持力で芯がチャックから滑り出し、ノック回数が増えるにつれて、芯が滑り出す保持力が低下した。他のチャック体（サンプル２～４）では、ノック回数によらず芯は２５Ｎの保持力でチャックから滑り出さなかった。この結果から、本発明に係るチャック体（サンプル４）が、チャックが小さな樹脂チャックであるにも拘わらず、高い芯の保持性を有することが証明された。なお、図９のグラフの縦軸の保持力（Ｎ）は、筆圧のみによるチャックへの荷重を表し、スプリングによる付勢力を含まない。したがって、実際にチャックには、保持力にスプリングによる付勢力（約５Ｎ）を加えた荷重が加えられた。

　芯の破損耐性試験
　この試験では、締め具内に入れられたチャックを後方に引っ張り、芯が破損されたときの荷重（保持力）を測定した。図１０は、芯の破損耐性試験の結果を示すグラフである。従来技術に係るチャック体（サンプル１）では、２０Ｎの保持力で芯が破損した。他のチャック体（サンプル２～４）では、３０Ｎの保持力でも芯は破損しなかった。この結果から、本発明に係るチャック体（サンプル４）が、チャックが小さな樹脂チャックであるにも拘わらず、高い芯の破損耐性を有することが証明された。

　芯のもぐり量試験
　この試験では、締め具内に入れられたチャックを後方に引っ張り、荷重（保持力）毎に嵌着位置を測定した。嵌着位置とは、チャックの先端から締め具の先端までの距離であり、図５に符号Ｄとして示される。チャックに対するスプリングの付勢力に相当する５Ｎの荷重のときの嵌着位置を基準値として、基準値と荷重毎の嵌着位置との差を芯のもぐり量とした。芯のもぐりは、芯を保持したチャックが締め具に対してもぐることによって生じる。図１１は、芯のもぐり量試験の結果を示すグラフである。本発明に係るチャック体（サンプル４）についての芯のもぐり量は、従来技術に係るチャック体（サンプル１及び２）についての芯のもぐり量よりも小さかった。この結果から、本発明に係るチャック体（サンプル４）が、チャックが小さな樹脂チャックであるにも拘わらず、小さい芯のもぐり量を有することが証明された。

　ところで、使用される市販の芯の太さ（芯径）は常に一定ではない。典型的には、芯径のばらつきは±０．０２ｍｍである。芯径が基準値よりも細い又は太い場合、チャック１１の中心軸線に対して、チャック１１のテーパー外面２４の角度は、チャック２１の分割端部２３が閉じて芯１０を保持したとき、締め具１１のテーパー内面１３の角度からずれる。図１２は、芯径が太い芯２０を保持したときのチャック体３１の部分側断面図である。図１３は、芯径が細い芯３０を保持したときのチャック体３１の部分側断面図である。簡略化のために、図１２及び図１３ではチャック体３１の片側のみが示される。

　図１２に示されるように、芯径が太い場合、チャック２１の分割端部２３の後部が芯２０と接触し、チャック２１のテーパー外面２４の前部が締め具１１のテーパー内面１３と接触する。このとき、チャック２１のテーパー外面２４の角度は、チャック２１の中心軸線に対して、締め具１１のテーパー内面１３の角度からずれる。言い換えれば、チャック２１のテーパー外面２４は締め具１１のテーパー内面１３と線接触する。一方、図１３に示されるように、芯径が細い場合、チャック２１の分割端部２３の前部が芯３０と接触し、チャック２１のテーパー外面２４の後部が締め具１１のテーパー内面１３と接触する。このとき、チャック２１のテーパー外面２４の角度は、チャック２１の中心軸線に対して、締め具１１のテーパー内面１３の角度からずれる。言い換えれば、チャック２１のテーパー外面２４は締め具１１のテーパー内面１３と線接触する。しかしながら、この不具合は、以下に述べる本発明の特徴によって解決される。

　本発明に係るチャック２１は、弾性を有する合成樹脂から成る。弾性を有する合成樹脂とは、例えば、ポリアセタール、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン等である。このことによって、芯径が太い又は細い場合も、チャック２１が適度に変形して締め具１１に倣うので、チャック２１の分割端部２３が閉じて芯１０を保持したとき、チャック２１の中心軸線に対してチャック２１のテーパー外面２４の角度は締め具１１のテーパー内面１３の角度と略等しくなる。したがって、本発明に係るチャック体３１によれば、芯径のばらつきに拘わらず、小さい芯のもぐり量並びに高い芯の保持性及び破損耐性が得られる。

　しかしながら、チャック２１が弾性を有すると、締め具１１のテーパー内面１３の軸線方向の両端部の角がチャック２１のテーパー外面２４に引っ掛かり、チャック２１の締め込み不良が生じることがある。この不具合は本発明の以下の構成によって解決される。

　図１４は、本発明の別の実施形態に係るチャック体３２の部分側断面図を示す。簡略化のために、図１４ではチャック体３２の片側のみが示される。この実施形態では、締め具１２のテーパー内面１４の軸線方向の両端部（前端部１５及び後端部１６）は、チャック２１のテーパー外面２４から径方向に離れるように構成される。より具体的には、図１４に示されるように、締め具１２のテーパー内面１４の軸線方向の両端部１５、１６は、チャック２１のテーパー外面２４から径方向に離れるようにテーパー状に面取りされる。この面取り形状はＲ形状であってもよい。この構成によって、締め具１２の両端部１５、１６の角がチャック２１のテーパー外面２４に引っ掛かることが防止され、ひいてはチャック２１の締め込み不良が防止される。

　図１５は、本発明の更に別の実施形態に係るチャック体３３の部分側断面図を示す。簡略化のために、図１５ではチャック体３３の片側のみが示される。この実施形態では、チャック５１のテーパー外面２６の後端部が、締め具４１のテーパー内面４３から径方向に離れるように構成される。また、図１５に示されるように、締め具４１のテーパー内面４３の軸線方向の前端部４５は、チャック５１のテーパー外面２６から径方向に離れるようにテーパー状に面取りされる。この面取り形状はＲ形状であってもよい。この構成によって、締め具４１の両端部（前端部４５及び後端部４６）の角がチャック５１のテーパー外面２６に引っ掛かることが防止され、ひいてはチャック５１の締め込み不良が防止される。

　図１６は、本発明の更に別の実施形態に係るチャック体３４の部分側断面図を示す。簡略化のために、図１６ではチャック体３４の片側のみが示される。この実施形態では、締め込み時にチャック５２のテーパー外面２７の後端部が締め具４２のテーパー内面４４の後端部４８の角に接触しないように、締め具４２の軸線方向の長さが長くされる。また、図１６に示されるように、締め具４２のテーパー内面４４の軸線方向の前端部４７は、チャック５２のテーパー外面２７から径方向に離れるようにテーパー状に面取りされる。この面取り形状はＲ形状であってもよい。この構成によって、締め具４２の両端部４７、４８の角がチャック５２のテーパー外面２７に引っ掛かることが防止され、ひいてはチャック５２の締め込み不良が防止される。

　以上、本発明に係るいくつかの好適な実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、チャックは樹脂チャックではなく金属チャックであってもよい。また、各実施形態を互いに組み合わせて実施してもよい。

　１　　シャープペンシル
　２　　ノック部
　３　　芯ケース
　４　　スプリング
　５　　保持体
　６　　軸筒
　１０、２０、３０　　芯
　１１、１２、４１、４２、１０１、１０２　　締め具
　１３、１４、４３、４４　　テーパー内面
　１５、４５、４７　　前端部
　１６、４６、４８　　後端部
　２１、５１、５２、２０１、２０２　　チャック
　２２　　嵌合端部
　２３　　分割端部
　２４、２６、２７、２４０　　テーパー外面
　２５、２５０　　保持部
　３１、３２、３３、３４、３０１、３０２　　チャック体
　１０３、１０４　　締め具の内面
　２０４　　チャックの外面

Claims (5)

1. 　中空の略円筒形状の締め具であって、孔の直径が軸線方向において徐々に変化するテーパー内面を有する締め具と、
   　二つ又は三つに分割された分割端部を有するチャックであって、該分割端部が、前記締め具に対して出入可能であり、且つ、該締め具内に入るときに前記締め具のテーパー内面に接触するテーパー外面を有する、チャックと
   を備えるチャック体であって、
   　前記チャックの分割端部が前記締め具内で閉じて芯を保持したとき、チャックの中心軸線に対して前記チャックのテーパー外面の角度が前記締め具のテーパー内面の角度と略等しい、チャック体。
2. 　前記チャックが、弾性を有する合成樹脂から成る、請求項１に記載のチャック体。
3. 　前記締め具のテーパー内面の軸線方向の両端部が前記チャックのテーパー外面と接触しないように構成される、請求項１又は２に記載のチャック体。
4. 　前記締め具の前記両端部が前記チャックのテーパー外面から径方向に離れるように構成される、請求項３に記載のチャック体。
5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のチャック体を備えた、シャープペンシル。

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