JPWO2005090094A1 - シャープペンシルの芯把持構造 - Google Patents

Abstract

【目的】筆圧が繰り返しかかっても、芯が移動しないように、所定の芯把持力が維持されると共に、芯の繰り出しや収納の繰り返しにおいて芯にダメージを与えることなく、いわゆる芯の食いちぎり（芯の折損）が防止したシャープペンシルの芯把持構造を提供する。【構成】チャック５の芯把持部５ａに対応する外周部５ｂは、その略中央点から前端まで軸線に対して略平行または軸線に向かって傾斜した周面（水平面）５ｃとして形成されると共に、前記略中央点から後方が軸線に対して垂直な面または軸線に向かって傾斜した周面（傾斜面）５ｄとして形成され、かつ、チャック５の外周部５ｂが嵌着する締め具６の内周部は、後方に向かって軸線に向う所定角度で傾斜する傾斜面６ａとして形成され、チャック５が芯１０を把持して締め具６に締め付けられたときに、前記チャック５の中央点が締め具６の傾斜面との接触点５ｅとなり、その接触点５ｅから傾斜面に垂直な線とチャック５の芯把持部の内周５ａとの交わる点を芯把持の加重点５ｆとして、前記加重点５ｆが芯把持部長さＣの略中心となるように設定されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、芯を挿通するチャックと、前記チャックの外周部に嵌着し、チャックを締め付けて芯を把持させる締め具とからなるシャープペンシルの芯把持構造の改良に関する。

図７乃至図１１は従来のシャープペンシルを示している。
図７に示すように、軸筒１の先方には軸継ぎ手４を介して、チャック１１が芯把持部対応位置の外周部１１ｂに締め具１２を嵌装して設置されている。
前記チャック１１の後端に固着した芯ケース９と軸継ぎ手４との間に、チャックスプリング７が設置されている。そして、このチャックスプリング７の附勢によって、チャック１１が締め具１２で締め付けられて芯１０を把持している。
また、軸筒１の前端に螺合等により取付けられた口先部３の内孔部前方にゴム等の弾性材よりなる保持チャック８が固定されている。前記芯１０は保持チャック８を貫通して口先部３の前端より突出している。

この状態から、芯ケース９をノックして、チャック１１を前進させると、チャック１１が締め具１２で締め付けられているので、芯１０はチャック１１によって把持された状態で前進する。
更に前進すると締め具１２が口先部３の内段部３ａに当接して移動が阻止され、チャック１１のみが前進する。
その状態からノックを解除すると、芯１０が保持チャック８によって停止した（保持された）状態で、チャック１１が後退し、図７に示す状態に戻る。
そして、再び、前記後退位置からチャック１１に締め具１２が嵌着した状態で前進し、締め具１２の前端が口先部３の内段部３ａに当接することによって、芯１０が繰り出される。

次に、図８に基づいてチャック１１と締め具１２との関係について詳述べる。
図８に示すように、従来のチャック１１は、芯把持部１１ａに対応する外周部１１ｂが傾斜面１１ｃになっており、その傾斜面は有効な把持力を得るために４°ぐらいの緩やかな勾配となされている。また、チャック１１の外周部１１ｂに嵌着する従来の締め具１２は、筒状でその内孔は軸線に平行な周面になされている。
このように、チャック１１及び締め具１２が形成されているため、図８に示すように芯１０を把持した状態にあっては、チャック１１は、チャック外周部の接触点１１ｄにおいて締め具１２によって締め付けられている。
ここで、接触点１１ｄからチャックの傾斜面１１ｃに垂直な線と芯把持部内周との交わる位置が、芯への集中加重として作用する加重点１１ｅである。
この図８に示す場合では、芯把持部１１ａの長さＣ（Ｃ＝Ａ＋Ｂ）中において、加重点１１ｅがＡ＜Ｂの位置となっている。

次に、図９に基づいて、やや径を太くした芯１０を把持した場合について説明する。
この場合では芯把持部１１ａの長さＣ（Ｃ＝Ａ＋Ｂ）中において、加重点１１ｅがＡ＞Ｂの位置となっている。
すなわち、従来のチャックと締め具の場合には、チャックの傾斜角度が緩やかなことからチャック外径の寸法誤差や芯径のバラツキにより、加重点１１ｅの位置が大きく変動する。
また、筆圧等により芯に軸上方向の加重がかかったときに、チャックが更に締め付けられて、芯把持部が芯に更に食い込むことになる。そして、チャック外周部の接触点１１ｄがずれ、その結果、加重点が更にずれることとなる。

また、図１０は従来のチャック１１の外周部１１ｂの横断面図であり、図１０に基づいて、芯把持片１１ｈについて説明する。図１０に示すように芯１０の半径１０ａに対して、チャック１１（芯把持片１１ｈ）の芯把持部曲率半径１１ｇが若干小さく設定されている。
その結果、スリ割り部１１ｆによって分断された芯把持片１１ｈの両角部が芯１０に食い込んで芯把持力が向上するようになされている。
しかしながら、この図１０に示したチャック１１（芯把持片１１ｈ）にあっては、芯把持片１１ｈの両角部が芯１０に食い込んで、芯にダメージを与え、芯に繰り返し加重をかけたときに食いちぎり（芯の折損）を起こす虞がある。

その改良として、特開２０００−２８０６８３（特許文献１）には、「チャックの芯把持部の曲率半径を、使用する芯の半径と同等か、あるいは、若干大きくすることで芯を折損させることなく使用できる」ことが記載されている。
また、図１１に示すように従来のチャック１１の芯把持部１１ａにタップ加工等による微細なネジ状の凹凸部１１ｉ（高さは５０μ程度）を施したものが用いられている。このものはチャック１１の芯把持力を増大させるのに有効な効果がある。
しかしながら、芯にダメージを与え、芯の食いちぎりが起こり、好ましいものでなかった。
特開２０００−２８０６８３号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、筆圧が繰り返しかかっても、芯が移動しないように、所定の芯把持力が維持されると共に、芯の繰り出しや収納の繰り返しにおいて芯にダメージを与えることなく、いわゆる芯の食いちぎり（芯の折損）を防止できるシャープペンシルの芯把持構造を提供することを目的とするものである。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明にかかるシャープペンシルの芯把持構造は、軸筒の前方に配設されたチャックの前後動で締め具を介して芯を把持し、且つ芯を繰り出すように成したシャープペンシルの芯把持構造に於いて、チャックの芯把持部に対応する外周部は、その略中央点から前端まで軸線に対して略平行または軸線に向かって傾斜した周面として形成されると共に、前記略中央点から後方が軸線に対して垂直な面または軸線に向かって傾斜した周面として形成され、かつ、チャックの外周部が嵌着する締め具の内周部は、後方に向かって、軸線に向う所定角度で傾斜する傾斜面として形成され、チャックが芯を把持して締め具に締め付けられたときに、前記チャックの外周部中央点が締め具の傾斜面との接触点となり、その接触点から傾斜面に垂直な線とチャックの芯把持部の内周との交わる点を芯把持の加重点として、前記加重点が芯把持部長さの略中心となるように設定されたことを特徴としている。

本願発明者らは、芯の食いちぎり（芯の破損）を緩和する改良研究から、加重点が芯把持部の前端または後端に寄った状態ほど、芯把持部端部の角によって芯にダメージが加わることを知見した。また、加重点がチャックの芯把持部長さの中心に有ることがダメージを緩和するのに最適であることを知見した。
そして、上記構成によって、前記加重点を芯把持部長さの略中心となすことができ、芯のダメージの抑制が可能となった。
なお、チャックと締め具の形態を上記の構成とすることで通常加工する寸法精度のバラツキがあっても加重点を容易にチャックの芯把持部長さの中心にすることが可能となった。

ここで、このシャープペンシルの芯把持構造は、チャックの芯把持部曲率半径が芯の半径の９０％以上１００％以下の範囲に設定されていることが望ましい。前記範囲に設定することにより、芯のダメージをより抑制することができる。

また、このシャープペンシルの芯把持構造は、チャックの芯把持部の内面が１０μ以下の凹凸面で形成されていることが望ましい。このように把持部の内面が１０μ以下の凹凸面で形成されているため、芯に対してダメージを与えることなく、適正な把持を行なうことができる。

本発明は、チャックと締め具の形態を上記の構成とすることで、通常加工する寸法精度のバラツキ、また芯径のバラツキがあっても、加重点をチャックの芯把持部長さの中心にすることができる。また、筆圧等により芯に軸方向の加重がかかったときに、チャックが締め付けられて芯把持部が芯に更に食い込んで、チャック外周部の接触点がずれるようなこともなく、加重点を常にチャックの芯把持部長さの中心にすることができる。
その結果、筆圧が繰り返しかかっても、芯が移動しないように芯把持力が維持されると共に、芯の繰り出しや収納の繰り返しで芯にダメージを与えることなく、芯の食いちぎり（芯の折損）を防止することができる。

本発明の一実施形態を図１乃至図３に基づいて説明する。
図１は本発明にかかる一実施形態に基づくノック式シャープペンシルの要部を示している。なお、本発明の特徴は、チャック５及び締め具６の形状にあり、その他の構成は以下に述べるように、基本的には従来のノック式シャープペンシルと同様な構成を備えている。

この図１に示すように、チャック５には、その芯把持部５ａに対応する位置の外周部５ｂに締め具６が嵌装されている。前記締め具６が装着されたチャック５は、チャック５の後端側から軸継ぎ手４の軸心孔に挿通される。
そして、軸継ぎ手４の後端には、チャックスプリング７の前端が当接している。このチャックスプリング７の後端は、芯ケース９が当接している。また、前記チャック５の後端は芯ケース９の前端に固着されている。
また、前記軸継ぎ手４は軸筒１の前端から軸心孔に挿通され、軸継ぎ手４の前端に設けられた鍔部が軸筒１の前端に係止されている。

また、口先部３の内周部前端には内段部３ａが形成され、更に内孔部前方にゴム等の弾性材よりなる保持チャック８が固定されている。尚、口先部３を樹脂成形品となして、保持チャック８を一体の弾性片で形成することも可能である。
前記口先部３は、前記軸継ぎ手４の前端に設けられた鍔部を軸筒１の前端と内段部３ａとの間に挟着した状態で、螺合等の手段によって、軸筒１に固定されている。尚、図１中、符号２は軸筒１に取り付けられたグリップを示している。

そして、図１に示した状態にあっては、芯１０が保持チャック８を貫通して口先部３の前端より突出している。
この状態から、ノックしてチャック５を前進させると、チャック５が締め具６で締め付けられているので、芯１０は把持された状態で前進する。
そして更に前進すると、締め具６が口先部３の内段部３ａに当接し、その後は、チャック５は開いた状態でチャック５のみが前進する。

その状態からノックを解除すると、芯１０が保持チャック８によって停止した（保持された）状態で、チャック５が後退し、図１に示す状態に戻る。
そして、再び、前記後退位置からチャック５に締め具６が嵌着した状態で前進し、締め具６の前端が口先部３の内段部３ａに当接することによって、芯１０が繰り出される。
上記したように、この動作は従来のノック式シャープペンシルの動作と変わるところはない。

次に、本発明の特徴であるチャック５及び締め具６について、図２及び図３に基づいて説明する。
図２に示すように、チャック５には、芯把持部５ａに対応する外周部５ｂが、前端から略軸線と平行な周面（水平部５ｃ）として形成されている。そして、このチャック５の水平部５ｃの後端が、芯把持部５ａに対応する外周部５ｂの略中央点に位置するように形成される。
また、その水平部５ｃの後端から後方には、軸線に向かって傾斜する傾斜状の周面（傾斜面５ｄ）が設けられている。
一方、チャック５の外周部５ｂが嵌着する締め具６の内周部は、前端から後方に向かうに連れて、軸線に向かって傾斜する所定角度の傾斜面６ａが設けられている。

そして、チャック５及び締め具６がこのように形成されているため、図２に示すように、チャック５が芯１０を把持して締め具６に締め付けられたときに、チャック５の水平部５ｃ後端が、締め具６の傾斜面６ａとの接触点５ｅとなる。
そして、その接触点５ｅから傾斜面６ａに垂直な線とチャック５の芯把持部５ａの内周と交わる点が芯把持の加重点５ｆとなる。その加重点５ｆを芯把持部長さＣの略中心となるように、前記水平部５ｃの長さ、締め具６の傾斜面６ａの角度が設定されている。
すなわち、芯把持部５ａの長さＣ（Ｃ＝Ａ＋Ｂ）に対して加重点５ｆがＡ＝Ｂの位置となるように設定される。尚、具体的には、締め具６の傾斜面６ａは有効な把持力を得るために３°ぐらいの緩やかな勾配となされている。

このように、チャック５及び締め具６が特定形状に形成されているため、チャック外径の寸法誤差や芯径のバラツキがあっても加重点５ｆの位置が変動しない。
例えば、図３に芯がやや太い場合を示すが、この場合であっても、チャック５の水平部５ｃ後端が、締め具６の傾斜面６ａとの接触点５ｅとなり、その接触点５ｅから傾斜面６ａに垂直な線とチャック５の芯把持部５ａの内周と交わる点が芯把持の加重点５ｆとなる。
したがって、芯把持の加重点５ｆはＡ＝Ｂの位置となり、図２に示す場合と芯把持の加重点５ｆの位置は変化しない。
なお、このように芯把持の加重点５ｆの位置が変動しないのは、芯径のバラツキのほか、チャック外径に寸法誤差があった場合も同様である。

尚、上記実施形態にあっては、チャック５の芯把持部５ａに対応する外周部５ｂを水平部５ｃと傾斜面５ｄとして形成したが、外周部５ｂの略中央点から前端までを軸線に向かって傾斜する傾斜状の周面として形成してもよい。また前記外周部５ｂの略中央点から後方を、軸線に向かって傾斜する傾斜状の周面あるいは軸線に垂直な面として形成しても良い。
この場合、チャック５が芯１０を把持して締め具６に締め付けられたときに、前記チャック５（外周部５ｂ）の大径の中央点が締め具の傾斜面との唯一の接触点となる。
したがって、この場合であっても、その接触点から傾斜面に垂直な線とチャックの芯把持部の内周との交わる点（加重点）は、芯把持部長さの略中心となる。

また図４に示すように、チャック５の芯把持部曲率半径５ｈは芯の半径１０ａに対して同等ないし僅かに小さく、芯の半径１０ａの９０〜１００％の範囲に設定されている。なお、図４はチャック５の外周部５ｂに於ける横断面を示している。
チャック５の芯把持部曲率半径５ｈを芯の半径１０ａに対して９０％以下にすると芯にダメージを与え、芯に繰り返し加重をかけたときに食いちぎり（芯の折損）を起こす虞が増大する。また、チャック５の芯把持部曲率半径５ｈを芯の半径１０ａに対して１００％以上にすると芯把持力が低下してしまう。

更に、図５、図６に示すように、チャック５の芯把持部５ａの内面は１０μ以下の凹凸面で形成されている。
図５に示したものは、特殊ツールによりチャック５の芯把持部５ａに微細な凹凸部（高さ０．５〜１０μ程度）を形成したものであり、図６に示したものは、硝酸処理により微細な凹凸部（高さ０．６μ程度）を形成したものである。
いずれの場合も、従来の場合のようにタップ加工等によりネジ状の凹凸部を施したものと比べて、芯把持力はやや落ちるものの芯に対してダメージを与えることなく、適正な把持を行なうことができる。

（実験１）
図２、図３に示したシャープペンシルの芯把持構造を実施例とし、図８、図９に示した従来のシャープペンシルの芯把持構造を比較例として、芯へのダメージについて比較、実験した。
実験１は、芯の長手中央をチャックで把持し、締め具を固定した状態でチャックを後方に引張って芯の把持された部分に加重別（後方張力：０Ｎ（無荷重）、３Ｎ、５Ｎ、１０Ｎ）のダメージを与える。そして、芯把持を解除して取り出した芯を両端支持して、中央の把持された部分に加重をかけて芯が折損したときの曲げ応力（換算折損強度）を測定した。
なお、曲げ応力（換算折損強度）は、σ＝８ＰＬ／πｄ³により求めた。ここで、σ：曲げ応力（ＭＰａ），Ｐ：芯折損時実測荷重（Ｎ）、Ｌ：支持点間距離（ｍｍ），ｄ：芯直径（ｍｍ）である。
また、芯は、実施例、比較例共に、各荷重に於いて１０本用い、曲げ応力（換算折損強度）の平均値を求めた。また、芯把持部内径は双方ともφ０．５４、芯径φ０．５６４三菱鉛筆シャープ芯硬度ＨＢを使用した。その結果、下記表１（グラフ）と表２（データ）に示す。

後方張力５Ｎ（ニュートン）は、通常チャックが締め具に対してチャックスプリングで後方に附勢された状態であり、上記結果より従来のシャープペンシルの芯把持構造にあっては、芯折れが発生しやすい状況下にあると言える。因みに、芯が折損したときの曲げ応力が３３０ＭＰａ以下だと筆記時の芯折れの発生率が高く、３７０ＭＰａ以上だと筆記時の芯折れの発生率が低い。

（実験２）
また、図２、図３に示したシャープペンシルの芯把持構造を用いて、芯へのダメージについて比較、実験した。このとき、実施例にあっては、芯把持部５ａの長さＣ（Ｃ＝Ａ＋Ｂ）に対して加重点がＡ＝Ｂ（中央）の位置となるようにした。また、比較例にあっては、芯把持部５ａの長さＣ（Ｃ＝Ａ＋Ｂ）に対して加重点が前端から３／５の位置となるようにした。即ち、加重点が芯把持部５ａの後端から２／５に位置するようにした。

この実験２も、前記実験１の場合と同様に、芯の長手中央をチャックで把持し、締め具を固定した状態でチャックを後方に引張って芯の把持された部分に加重別（後方張力：０Ｎ（無荷重）、３Ｎ、５Ｎ、１０Ｎ、１５Ｎ、２０Ｎ）のダメージを与える。そして、芯把持を解除して取り出した芯を両端支持して、中央の把持された部分に加重をかけて芯が折損したときの曲げ応力（換算折損強度）を測定した。
なお、芯は、実施例、比較例共に、各荷重に於いて１０本用い、曲げ応力（換算折損強度）の平均値を求めた。また、芯把持部内径は双方ともφ０．５４、芯径φ０．５６４三菱鉛筆シャープ芯硬度ＨＢを使用した。また実施例、比較例共に、芯径に対する芯把持部曲率半径（把持径）を９４％とした。実施例を加重点中央、比較例を加重点後方と表記して、その結果を下記表３（グラフ）と表４（データ）に示す。

この実験２から明らかなように、加重点が略中央から後方へ移動することで、芯へのダメージが増加し、芯折損強度が低下することがわかる。

（実験３）
また、図２、図３に示したシャープペンシルの芯把持構造を用いて、芯径に対する芯把持部曲率（把持径）の違いによる芯へのダメージについて比較、実験した。
このとき、実施例にあっては、芯把持部５ａの長さＣ（Ｃ＝Ａ＋Ｂ）に対して加重点がＡ＝Ｂ（中央）の位置となるようにし、把持径を芯径に対して９６％、９４％、８９％（参考例）のものを用意した。

そして、この実験３も、前記実験２の場合と同様に、芯の長手中央をチャックで把持し、締め具を固定した状態でチャックを後方に引張って芯の把持された部分に加重別（後方張力：０Ｎ（無荷重）、３Ｎ、５Ｎ、１０Ｎ、１５Ｎ、２０Ｎ）のダメージを与える。そして、芯把持を解除して取り出した芯を両端支持して、中央の把持された部分に加重をかけて芯が折損したときの曲げ応力（換算折損強度）を測定した。
なお、芯は、実施例、参考例共に、各荷重に於いて１０本用い、曲げ応力（換算折損強度）の平均値を求めた。また、芯把持部内径は双方ともφ０．５４、芯径φ０．５６４三菱鉛筆シャープ芯硬度ＨＢを使用した。そして、実施例を加重点略中央９６％、加重点略中央９４％、参考例を加重点中央８９％と表記して、その結果を下記表５（グラフ）と表６（データ）に示す。

加重点が略中央にある場合であっても、把持径が芯径に対して小さくなると、芯へのダメージが増え、芯が破損し易くなる。
特に、把持径が８９％では、実験２における加重点後方のものと差異が見られず、芯へのダメージを少なくするには、把持径が９０％以上であることが必要である。
一方、把持径を大きくしていくとダメージは軽減されるが、芯の保持力が低下する。十分な芯保持力を得るには、芯径に対する把持径は１００％以下が好ましい。
したがって、加重点が略中央にある場合、把持径が芯径の９０％以上１００％以下に設定されているのが好ましい。

産業上の利用分野

本発明のシャープペンシルの芯把持構造は、様々なシャープペンシルの芯把持構造として適用できる。
例えば、重りの慣性力を利用して軸を振ることで芯を繰り出せるようになした、チャックの芯把持部に衝撃が掛かりやすいタイプのシャープペンシル、また小さなノックストロークで芯を繰り出し、大きなノックストロークで突出した芯を前端から収納するようになしたシャープペンシルなど、チャックの芯把持部に対し芯の同じ場所が把持や摺動を繰り返されるシャープペンシルなどに極めて有効である。

本発明のシャープペンシルの要部を拡大して示した要部縦断面図で、芯を把持したチャックが後退した状態で示されている。 芯を把持した状態を示す芯把持機構の要部断面図である。 芯を把持した状態を示す芯把持機構の要部断面図である。 チャックの外周部を芯把持部位置で横断面した図である。 チャックの芯把持部に凹凸部を形成した状態を示す図である。 チャックの芯把持部に凹凸部を形成した状態を示す図である。 従来のシャープペンシルの要部を拡大して示した要部縦断面図で、芯を把持したチャックが後退した状態で示されている。 芯を把持した状態を示す芯把持機構の要部断面図である。 芯を把持した状態を示す芯把持機構の要部断面図である。 チャックの外周部を芯把持部位置で横断面した図である。 チャックの芯把持部に凹凸部を形成した状態を示す図である。

符号の説明

１ 軸筒
２ グリップ
３ 口先部
３ａ 内段部
４ 軸継ぎ手
５ チャック
５ａ 芯把持部
５ｂ 外周部
５ｃ 水平部
５ｄ 傾斜面
５ｅ 接触点
５ｆ 加重点
５ｇ スリ割り部
５ｈ 芯把持部曲率半径
６ 締め具
６ａ 傾斜面
７ チャックスプリング
８ 保持チャック
９ 芯ケース
１０ 芯
１０ａ 芯の曲率半径
１１ チャック
１１ａ 芯把持部
１１ｂ 外周部
１１ｃ 傾斜面
１１ｄ 接触点
１１ｅ 加重点
１１ｆ スリ割り部
１１ｇ 芯把持部曲率半径
１１ｈ 芯把持片
１２ 締め具

Claims (3)

1. 軸筒の前方に配設されたチャックの前後動で締め具を介して芯を把持し、且つ芯を繰り出すように成したシャープペンシルの芯把持構造に於いて、
   チャックの芯把持部に対応する外周部は、その略中央点から前端まで軸線に対して略平行または軸線に向かって傾斜した周面として形成されると共に、前記略中央点から後方が軸線に対して垂直な面または軸線に向かって傾斜した周面として形成され、かつ、チャックの外周部が嵌着する締め具の内周部は、後方に向かって、軸線に向う所定角度で傾斜する傾斜面として形成され、
   チャックが芯を把持して締め具に締め付けられたときに、前記チャックの外周部中央点が締め具の傾斜面との接触点となり、その接触点から傾斜面に垂直な線とチャックの芯把持部の内周との交わる点を芯把持の加重点として、前記加重点が芯把持部長さの略中心となるように設定されたことを特徴とするシャープペンシルの芯把持構造。
2. チャックの芯把持部曲率半径が、芯の半径の９０％以上１００％以下の範囲に設定されてなる請求項１に記載のシャープペンシルの芯把持構造。
3. チャックの芯把持部の内面が１０μ以下の凹凸面で形成されたことを特徴とする請求項１に記載のシャープペンシルの芯把持構造。

Images