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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024132288
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】シャープペンシル
(51)【国際特許分類】
B43K 21/00 20060101AFI20240920BHJP
【ＦＩ】
B43K21/00 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023043017
(22)【出願日】2023-03-17
(71)【出願人】
【識別番号】000108328
【氏名又は名称】ゼブラ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000626
【氏名又は名称】弁理士法人英知国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】西岡 千洋
【テーマコード（参考）】
2C353
【Ｆターム（参考）】
2C353FA04
2C353FC13
2C353FE02
2C353FE04
2C353FG01
(57)【要約】
【課題】芯ブレーカーに筆記芯が接触する位置とホルダーに筆記芯が接触する位置との間の長さを最適化して、ホルダー内での筆記芯の折損を抑制できる筆記具の提供を課題とする。
【解決手段】軸筒と、軸筒の先端開口部に挿通されるとともに軸筒の先端から前方へ突出したホルダーと筆記芯を保持する芯ブレーカーを備えたシャープペンシルにおいて、軸筒とホルダーの間に運動方向変換手段を備え、芯ブレーカーと筆記芯が接触する位置とホルダーと筆記芯が接触する位置との間の距離が、式ｘ≧ａ－（πｄ3σ）／（１６Ｐ）を満たすことを特徴とするシャープペンシル。ただし、ｘ：芯ブレーカーと筆記芯が接触する位置とホルダーと筆記芯が接触する位置との間の距離（ｍｍ）、ａ：芯ブレーカーと筆記芯が接触する位置と筆記芯の先端との間の距離（ｍｍ）、ｄ：筆記芯の直径（ｍｍ）、σ：筆記芯の曲げ強さ（ＭＰａ）、Ｐ：筆記芯の先端に径方向にかかる荷重（Ｎ）
【選択図】図６
【解決手段】軸筒と、軸筒の先端開口部に挿通されるとともに軸筒の先端から前方へ突出したホルダーと筆記芯を保持する芯ブレーカーを備えたシャープペンシルにおいて、軸筒とホルダーの間に運動方向変換手段を備え、芯ブレーカーと筆記芯が接触する位置とホルダーと筆記芯が接触する位置との間の距離が、式ｘ≧ａ－（πｄ3σ）／（１６Ｐ）を満たすことを特徴とするシャープペンシル。ただし、ｘ：芯ブレーカーと筆記芯が接触する位置とホルダーと筆記芯が接触する位置との間の距離（ｍｍ）、ａ：芯ブレーカーと筆記芯が接触する位置と筆記芯の先端との間の距離（ｍｍ）、ｄ：筆記芯の直径（ｍｍ）、σ：筆記芯の曲げ強さ（ＭＰａ）、Ｐ：筆記芯の先端に径方向にかかる荷重（Ｎ）
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸筒と、前記軸筒の先端開口部に挿通されるとともに前記軸筒の先端から前方へ突出したホルダーと、筆記芯を保持する芯ブレーカーを前記ホルダーの内部に備えたシャープペンシルにおいて、
前記ホルダーは、前記筆記芯を前記ホルダーの先端から前方へ突出するように支持しており、
前記軸筒と前記ホルダーの間に、前記ホルダーに加わる前記軸筒の径方向の力により、前記ホルダーを前記軸筒及び前記筆記芯に対して前進させる運動方向変換手段を備え、
前記芯ブレーカー内面と前記筆記芯が接触する最先端の位置と、前記ホルダー内面と前記筆記芯が接触する最後端の位置との間の距離が、下記式（１）を満たすことを特徴とするシャープペンシル。
（１）ｘ≧ａ－（πｄ3σ）／（１６Ｐ）
ただし、
ｘ：芯ブレーカー内面と筆記芯が接触する最先端の位置と、ホルダー内面と筆記芯が接触する最後端の位置との間の距離（ｍｍ）
ａ：芯ブレーカー内面と筆記芯が接触する最先端の位置と、筆記芯の先端との間の距離（ｍｍ）
ｄ：筆記芯の直径（ｍｍ）
σ：筆記芯の曲げ強さ（ＭＰａ）
Ｐ：筆記芯の先端に径方向にかかる荷重（Ｎ）
前記ホルダーは、前記筆記芯を前記ホルダーの先端から前方へ突出するように支持しており、
前記軸筒と前記ホルダーの間に、前記ホルダーに加わる前記軸筒の径方向の力により、前記ホルダーを前記軸筒及び前記筆記芯に対して前進させる運動方向変換手段を備え、
前記芯ブレーカー内面と前記筆記芯が接触する最先端の位置と、前記ホルダー内面と前記筆記芯が接触する最後端の位置との間の距離が、下記式（１）を満たすことを特徴とするシャープペンシル。
（１）ｘ≧ａ－（πｄ3σ）／（１６Ｐ）
ただし、
ｘ：芯ブレーカー内面と筆記芯が接触する最先端の位置と、ホルダー内面と筆記芯が接触する最後端の位置との間の距離（ｍｍ）
ａ：芯ブレーカー内面と筆記芯が接触する最先端の位置と、筆記芯の先端との間の距離（ｍｍ）
ｄ：筆記芯の直径（ｍｍ）
σ：筆記芯の曲げ強さ（ＭＰａ）
Ｐ：筆記芯の先端に径方向にかかる荷重（Ｎ）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シャープペンシルに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、筆記芯の径方向に大きな筆圧等が加わったとき、筆記芯が折れてしまうのを防止する構造（筆記芯折損防止構造）を備えたシャープペンシルが知られている。（特許文献１）
この筆記芯折損防止構造は、シャープペンシルの先端に筆記芯を保持するホルダーを備え、筆記芯の軸方向に角度を有して加わる筆圧により、ホルダーが筆記具の軸方向に傾斜すると、ホルダーのカム形状によりホルダーが突出する。この突出するホルダーが筆記芯の繰り出されている部分を被覆して保護することにより、筆記芯が折れるのを防止する構造となっている。
この筆記芯折損防止構造は、シャープペンシルの先端に筆記芯を保持するホルダーを備え、筆記芯の軸方向に角度を有して加わる筆圧により、ホルダーが筆記具の軸方向に傾斜すると、ホルダーのカム形状によりホルダーが突出する。この突出するホルダーが筆記芯の繰り出されている部分を被覆して保護することにより、筆記芯が折れるのを防止する構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－１２３６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の筆記芯折損防止構造では、ホルダーがコイルバネにより軸筒後方に付勢されており、筆記芯に筆圧が加わると、ホルダーがカム形状によりコイルバネに抗して突出方向に移動するとともに、ホルダーの軸心がシャープペンシルの軸心に対して傾動する。
ホルダーの軸心の傾動により、筆記芯も傾動するから、筆記芯の操出機構の先端で筆記芯を保持する芯ブレーカーの内面に筆記芯が接触する最先端の位置と、ホルダーの内面に筆記芯が接触する最後端の位置との間の筆記芯は、芯ブレーカーより後側の筆記芯に対してしなることになる。
ホルダーの軸心の傾動により、筆記芯も傾動するから、筆記芯の操出機構の先端で筆記芯を保持する芯ブレーカーの内面に筆記芯が接触する最先端の位置と、ホルダーの内面に筆記芯が接触する最後端の位置との間の筆記芯は、芯ブレーカーより後側の筆記芯に対してしなることになる。
【0005】
また、後端が芯ブレーカーより前側に位置する筆記芯は、芯ブレーカーにより保持されていない残芯となり、保持が安定せず、筆感が悪くなる。このような残芯は、できるだけ短くした方がよい。
しかし、そのために、芯ブレーカーの位置をホルダーの先端に近づけると、芯ブレーカーに保持された筆記芯が、筆圧により、ホルダーとともに傾動すると、しなりが大きくなり、ホルダー内で筆記芯が折れてしまうことがある。
しかし、そのために、芯ブレーカーの位置をホルダーの先端に近づけると、芯ブレーカーに保持された筆記芯が、筆圧により、ホルダーとともに傾動すると、しなりが大きくなり、ホルダー内で筆記芯が折れてしまうことがある。
【0006】
そこで、本発明は、芯ブレーカー内面に筆記芯が接触する最先端の位置と、ホルダー内面に筆記芯が接触する最後端の位置との間の長さを最適化して、残芯をできるだけ短くするとともに、ホルダー内での筆記芯の折損を抑制できる筆記具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
軸筒と、前記軸筒の先端開口部に挿通されるとともに前記軸筒の先端から前方へ突出したホルダーと、筆記芯を保持する芯ブレーカーを前記ホルダーの内部に備えたシャープペンシルにおいて、
前記ホルダーは、前記筆記芯を前記ホルダーの先端から前方へ突出するように支持しており、
前記軸筒と前記ホルダーの間に、前記ホルダーに加わる前記軸筒の径方向の力により、前記ホルダーを前記軸筒及び前記筆記芯に対して前進させる運動方向変換手段を備え、
前記芯ブレーカー内面と前記筆記芯が接触する最先端の位置と、前記ホルダー内面と前記筆記芯が接触する最後端の位置との間の距離が、下記式（１）を満たすことを特徴とするシャープペンシル。
（１）ｘ≧ａ－（πｄ3σ）／（１６Ｐ）
ただし、
ｘ：芯ブレーカー内面と筆記芯が接触する最先端の位置と、ホルダー内面と筆記芯が接触する最後端の位置との間の距離（ｍｍ）
ａ：芯ブレーカー内面と筆記芯が接触する最先端の位置と、筆記芯の先端との間の距離（ｍｍ）
ｄ：筆記芯の直径（ｍｍ）
σ：筆記芯の曲げ強さ（ＭＰａ）
Ｐ：筆記芯の先端に径方向にかかる荷重（Ｎ）
軸筒と、前記軸筒の先端開口部に挿通されるとともに前記軸筒の先端から前方へ突出したホルダーと、筆記芯を保持する芯ブレーカーを前記ホルダーの内部に備えたシャープペンシルにおいて、
前記ホルダーは、前記筆記芯を前記ホルダーの先端から前方へ突出するように支持しており、
前記軸筒と前記ホルダーの間に、前記ホルダーに加わる前記軸筒の径方向の力により、前記ホルダーを前記軸筒及び前記筆記芯に対して前進させる運動方向変換手段を備え、
前記芯ブレーカー内面と前記筆記芯が接触する最先端の位置と、前記ホルダー内面と前記筆記芯が接触する最後端の位置との間の距離が、下記式（１）を満たすことを特徴とするシャープペンシル。
（１）ｘ≧ａ－（πｄ3σ）／（１６Ｐ）
ただし、
ｘ：芯ブレーカー内面と筆記芯が接触する最先端の位置と、ホルダー内面と筆記芯が接触する最後端の位置との間の距離（ｍｍ）
ａ：芯ブレーカー内面と筆記芯が接触する最先端の位置と、筆記芯の先端との間の距離（ｍｍ）
ｄ：筆記芯の直径（ｍｍ）
σ：筆記芯の曲げ強さ（ＭＰａ）
Ｐ：筆記芯の先端に径方向にかかる荷重（Ｎ）
【発明の効果】
【0008】
本発明の筆記具は、芯ブレーカー内面に筆記芯が接触する最先端の位置と、ホルダー内面に筆記芯が接触する最後端の位置との間の長さを最適化して、残芯をできるだけ短くするとともに、ホルダー内での筆記芯の折損を抑制できる筆記具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明に係る実施形態のシャープペンシル１の縦断面図である。
【図2】本発明に係る実施形態のシャープペンシル１の一部拡大縦断面図である。
【図3】本発明に係る実施形態のシャープペンシル１の使用状態での一部拡大縦断面図である。
【図4】本発明に係る実施形態のシャープペンシル１の使用状態でのさらなる一部拡大縦断面図である。
【図5】本発明に係る実施形態のシャープペンシル１の残芯を示す図である。
【図6】式（１）を導出する計算モデルを説明する図である。
【図7】式（１）を導出する過程を説明する図である。
【図8】式（１）を導出する過程を説明する図である。
【図9】式（１）を導出する過程を説明する図である。
【図10】式（１）に使用する数値を定めたＪＩＳ規格を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
［実施形態］
本発明の筆記具を、実施形態として、シャープペンシルを例に挙げて説明する。
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態のシャープペンシル１を説明する。
以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。
本発明の筆記具を、実施形態として、シャープペンシルを例に挙げて説明する。
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態のシャープペンシル１を説明する。
以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。
【0011】
［全体構成］
図１は、本実施形態におけるシャープペンシル１の縦断面図であり、図２は、その一部拡大縦断面図である。なお、図１及び２では、ホルダー３は初期位置（後述）にある。
シャープペンシル１は、軸筒２、ホルダー３、保持筒４、チャック５、接続部材６、芯タンク７などを有している。
そして、シャープペンシル１の先端から、筆記芯としてのシャープ芯８を繰り出すことにより筆記可能になっている。
シャープ芯８は、長尺円柱状の周知のシャープペンシル用鉛芯である。
以降、軸筒２の長軸方向を、単に「軸方向」という。また、軸方向で、シャープ芯８が出没する側を前又は先、その反対側を後という。
図１は、本実施形態におけるシャープペンシル１の縦断面図であり、図２は、その一部拡大縦断面図である。なお、図１及び２では、ホルダー３は初期位置（後述）にある。
シャープペンシル１は、軸筒２、ホルダー３、保持筒４、チャック５、接続部材６、芯タンク７などを有している。
そして、シャープペンシル１の先端から、筆記芯としてのシャープ芯８を繰り出すことにより筆記可能になっている。
シャープ芯８は、長尺円柱状の周知のシャープペンシル用鉛芯である。
以降、軸筒２の長軸方向を、単に「軸方向」という。また、軸方向で、シャープ芯８が出没する側を前又は先、その反対側を後という。
【0012】
［軸筒］
軸筒２は、前側軸筒２１と後側軸筒２２の２つの部材に分けられている。前側軸筒２１と後側軸筒２２は、シャープペンシル１の軸方向中央部付近で、ネジにより着脱自在に結合されている。
前側軸筒２１は、先端に先端開口部２１１を、後側に後側軸筒２２との結合部である雌ネジを有する。先端開口部２１１からは、後述するホルダー３が突出している。
先端開口部２１１は、その後側の部分よりも前側軸筒２１の内周面を縮径した縮径部として構成されており、この縮径部とその後側との段差部で、ホルダー付勢部材３ａの前端を受けている。
また、先端開口部２１１は、軸心と略平行な略円筒状の孔の内周面であり、その前端縁の部分には、ホルダー３のカム斜面３１１と摺接する摺接部２１１１を有する。
軸筒２は、前側軸筒２１と後側軸筒２２の２つの部材に分けられている。前側軸筒２１と後側軸筒２２は、シャープペンシル１の軸方向中央部付近で、ネジにより着脱自在に結合されている。
前側軸筒２１は、先端に先端開口部２１１を、後側に後側軸筒２２との結合部である雌ネジを有する。先端開口部２１１からは、後述するホルダー３が突出している。
先端開口部２１１は、その後側の部分よりも前側軸筒２１の内周面を縮径した縮径部として構成されており、この縮径部とその後側との段差部で、ホルダー付勢部材３ａの前端を受けている。
また、先端開口部２１１は、軸心と略平行な略円筒状の孔の内周面であり、その前端縁の部分には、ホルダー３のカム斜面３１１と摺接する摺接部２１１１を有する。
【0013】
後側軸筒２２は、後側に後端開口部２２１を、中央に前側軸筒２１との結合部である雄ネジを有する。後端開口部２２１からは、後述するノックキャップ７１が突出している。前側は、前側軸筒２１の中に挿入され、先端は先細り形状になっていて、後述する保持筒４が取り付けられている。
なお、軸筒２は、１つの筒で形成されたもの、先端側に別体の先口を設けたもの、３つ以上の部材に分けたものなどでもよい。また、複数の部材を分離結合する手段としては、ネジのほか、他の任意の係合手段、嵌合手段などを採用してもよい。
なお、軸筒２は、１つの筒で形成されたもの、先端側に別体の先口を設けたもの、３つ以上の部材に分けたものなどでもよい。また、複数の部材を分離結合する手段としては、ネジのほか、他の任意の係合手段、嵌合手段などを採用してもよい。
【0014】
［筆記芯操出機構］
筆記芯操出機構は、保持筒４、チャック５、接続部材６、芯タンク７を有する。
芯タンク７の先端に接続部材６が取り付けられ、接続部材６の先端にチャック５が取り付けられている。芯タンク７は、芯タンク付勢部材７ａにより、後側に付勢されている。
芯タンク７の後端部に取り付けられたノックキャップ７１を後端部から押圧すると、芯タンク付勢部材７ａの付勢力に抗して、芯タンク７、接続部材６、チャック５が前進して、保持筒４に保持されたシャープ芯８を前方へ繰り出すことができる。
筆記芯操出機構は、保持筒４、チャック５、接続部材６、芯タンク７を有する。
芯タンク７の先端に接続部材６が取り付けられ、接続部材６の先端にチャック５が取り付けられている。芯タンク７は、芯タンク付勢部材７ａにより、後側に付勢されている。
芯タンク７の後端部に取り付けられたノックキャップ７１を後端部から押圧すると、芯タンク付勢部材７ａの付勢力に抗して、芯タンク７、接続部材６、チャック５が前進して、保持筒４に保持されたシャープ芯８を前方へ繰り出すことができる。
【0015】
［保持筒］
保持筒４は、後側軸筒２２の先端に取り付けられて、チャック５から繰り出されたシャープ芯８を保持するための部材である。
保持筒４は、先端側で、内部に芯ブレーカー４ａが取り付けられた芯保持部４１と、芯保持部４１の後側で、芯保持部４１より外周、内周とも拡径しており、外周面が、ホルダー３の進退時にホルダー３の後端部３１４（図４（ａ）参照）と摺接するホルダーガイド部４２と、ホルダーガイド部４２の後側で、ホルダーガイド部４２より外周、内周とも拡径しており、内周面に雌ネジが形成され、後側軸筒２２の先端に取り付けられる取付部４３とを有する。
後側軸筒２２の先端の外径は、その後側より縮径しており、その縮径部の外周に雄ネジが形成されている。保持筒４の取付部４３は、後側軸筒２２の先端に嵌合して、ネジ止めされている。
芯ブレーカー４ａは、合成ゴムやエラストマー樹脂等の弾性体からなる円筒状部材であり、芯保持部４１に進退不能に挿入され、内部に挿通されるシャープ芯８を弾性的に把持する。
保持筒４は、後側軸筒２２の先端に取り付けられて、チャック５から繰り出されたシャープ芯８を保持するための部材である。
保持筒４は、先端側で、内部に芯ブレーカー４ａが取り付けられた芯保持部４１と、芯保持部４１の後側で、芯保持部４１より外周、内周とも拡径しており、外周面が、ホルダー３の進退時にホルダー３の後端部３１４（図４（ａ）参照）と摺接するホルダーガイド部４２と、ホルダーガイド部４２の後側で、ホルダーガイド部４２より外周、内周とも拡径しており、内周面に雌ネジが形成され、後側軸筒２２の先端に取り付けられる取付部４３とを有する。
後側軸筒２２の先端の外径は、その後側より縮径しており、その縮径部の外周に雄ネジが形成されている。保持筒４の取付部４３は、後側軸筒２２の先端に嵌合して、ネジ止めされている。
芯ブレーカー４ａは、合成ゴムやエラストマー樹脂等の弾性体からなる円筒状部材であり、芯保持部４１に進退不能に挿入され、内部に挿通されるシャープ芯８を弾性的に把持する。
【0016】
［チャック］
チャック５は、芯タンク７とともに、ノックにより進退動作されて、シャープ芯８を繰り出す部材である。
チャック５は、弾性的に撓むことが可能な合成樹脂材料又は金属材料から形成され、シャープ芯８の周囲に位置するように同芯状に配置された複数（例えば２～４個程度）の爪部５１を備え、爪部５１を軸筒径内方向へ撓ませることでシャープ芯８を後退不能に挟持し、爪部５１を弾性的に復元することでシャープ芯８を解放する。
チャック５は、爪部５１を含む前側部分が、保持筒４内に挿入されている。爪部５１の前端側は、その外径部分が後側部分よりも拡径した拡径部になっている。
チャック５は、芯タンク７とともに、ノックにより進退動作されて、シャープ芯８を繰り出す部材である。
チャック５は、弾性的に撓むことが可能な合成樹脂材料又は金属材料から形成され、シャープ芯８の周囲に位置するように同芯状に配置された複数（例えば２～４個程度）の爪部５１を備え、爪部５１を軸筒径内方向へ撓ませることでシャープ芯８を後退不能に挟持し、爪部５１を弾性的に復元することでシャープ芯８を解放する。
チャック５は、爪部５１を含む前側部分が、保持筒４内に挿入されている。爪部５１の前端側は、その外径部分が後側部分よりも拡径した拡径部になっている。
【0017】
［クラッチリング］
クラッチリング５ａは、前側が開口したカップ状の部材であり、底面にはチャック５及びチャック５で保持されたシャープ芯８を挿通することができる挿通孔が形成されている。クラッチリング５ａは、後側軸筒２２の先端と、保持筒４のホルダーガイド部４２と取付部４３の間の内周の段差部との間に配置されている。
クラッチリング５ａは、チャック５の複数の爪部５１の前端側の拡径部に対し後方側から嵌合して、チャック５の複数の爪部５１を閉じた状態に保持し、チャック５が前進した際に、チャック５とともに前進した後、ホルダーガイド部４２と取付部４３の間の内周の段差部に当接して、チャック５の複数の爪部５１から後方へ外れて、チャック５の複数の爪部５１を開放する。
クラッチリング５ａは、前側が開口したカップ状の部材であり、底面にはチャック５及びチャック５で保持されたシャープ芯８を挿通することができる挿通孔が形成されている。クラッチリング５ａは、後側軸筒２２の先端と、保持筒４のホルダーガイド部４２と取付部４３の間の内周の段差部との間に配置されている。
クラッチリング５ａは、チャック５の複数の爪部５１の前端側の拡径部に対し後方側から嵌合して、チャック５の複数の爪部５１を閉じた状態に保持し、チャック５が前進した際に、チャック５とともに前進した後、ホルダーガイド部４２と取付部４３の間の内周の段差部に当接して、チャック５の複数の爪部５１から後方へ外れて、チャック５の複数の爪部５１を開放する。
【0018】
［接続部材］
接続部材６は、チャック５と芯タンク７を接続して、ノックされて進退する芯タンク７の移動をチャック５に伝える部材である。
接続部材６は、前側の第１接続部材６１と後側の第２接続部材６２からなる。
第１接続部材６１の先端には、チャック５の後端が取り付けられている。
第２接続部材６２の先端部には第１接続部材６１を収納する孔部が形成されており、孔部内に収納した第１接続部材６１の後端が、孔部内に取り付けられている。
第２接続部材６２の後部は、前部より外径が縮径しており、芯タンク７の先端部に挿入され、取り付けられている。
接続部材６は、チャック５と芯タンク７を接続して、ノックされて進退する芯タンク７の移動をチャック５に伝える部材である。
接続部材６は、前側の第１接続部材６１と後側の第２接続部材６２からなる。
第１接続部材６１の先端には、チャック５の後端が取り付けられている。
第２接続部材６２の先端部には第１接続部材６１を収納する孔部が形成されており、孔部内に収納した第１接続部材６１の後端が、孔部内に取り付けられている。
第２接続部材６２の後部は、前部より外径が縮径しており、芯タンク７の先端部に挿入され、取り付けられている。
【0019】
［芯タンク］
芯タンク７は、複数のシャープ芯８を収納可能な長尺円筒状に形成され、その後端部を、後側軸筒２２の後端開口部２２１の近くに配置している。この芯タンク７は、弾性的にしなることが可能なように合成樹脂材料で成形されている。
芯タンク７の後端には、芯タンク７の後端開口をふさぐ消しゴム７２と、消しゴム７２を後方から覆うノックキャップ７１とが、それぞれ着脱可能に接続されている。ノックキャップ７１の後端側は、ノック操作が可能なように後側軸筒２２の後端開口部２２１から後方へ突出している。
芯タンク７は、複数のシャープ芯８を収納可能な長尺円筒状に形成され、その後端部を、後側軸筒２２の後端開口部２２１の近くに配置している。この芯タンク７は、弾性的にしなることが可能なように合成樹脂材料で成形されている。
芯タンク７の後端には、芯タンク７の後端開口をふさぐ消しゴム７２と、消しゴム７２を後方から覆うノックキャップ７１とが、それぞれ着脱可能に接続されている。ノックキャップ７１の後端側は、ノック操作が可能なように後側軸筒２２の後端開口部２２１から後方へ突出している。
【0020】
［操出動作］
チャック５と第１接続部材６１の取付、第１接続部材６１と第２接続部材６２の取付、第２接続部材６２と芯タンク７の取付は、いずれも、軸方向に固定されていて、チャック５、第１接続部材６１、第２接続部材６２及び芯タンク７は、軸方向に一体的に進退移動する。
ノックキャップ７１をノック操作すると、芯タンク７が前進するとともに、芯タンク７と一体的に進退移動するチャック５がシャープ芯８を挟持して前進し、その前進の途中でクラッチリング５ａがホルダーガイド部４２と取付部４３の間の内周の段差部に当接して、チャック５から後方に外れ、爪部５１が軸筒径外方向へ開放され、シャープ芯８を解放する。そして、芯タンク７が後退すると、チャック５も後退し、所定長さ後退すると、クラッチリング５ａに挿入されることで閉じられ、シャープ芯８を再度挟持する。これらの動作が、ノック操作により繰り返されて、シャープ芯８は前進し、ホルダー３の前端から突出する。
チャック５と第１接続部材６１の取付、第１接続部材６１と第２接続部材６２の取付、第２接続部材６２と芯タンク７の取付は、いずれも、軸方向に固定されていて、チャック５、第１接続部材６１、第２接続部材６２及び芯タンク７は、軸方向に一体的に進退移動する。
ノックキャップ７１をノック操作すると、芯タンク７が前進するとともに、芯タンク７と一体的に進退移動するチャック５がシャープ芯８を挟持して前進し、その前進の途中でクラッチリング５ａがホルダーガイド部４２と取付部４３の間の内周の段差部に当接して、チャック５から後方に外れ、爪部５１が軸筒径外方向へ開放され、シャープ芯８を解放する。そして、芯タンク７が後退すると、チャック５も後退し、所定長さ後退すると、クラッチリング５ａに挿入されることで閉じられ、シャープ芯８を再度挟持する。これらの動作が、ノック操作により繰り返されて、シャープ芯８は前進し、ホルダー３の前端から突出する。
【0021】
［筆記芯折損防止構造］
図３は、本発明に係る実施形態のシャープペンシル１の使用状態での一部拡大縦断面図であり、（ａ）は、ホルダー３の初期位置での図、（ｂ）は、ホルダー３の前進位置での図である。図４は、図３をさらに拡大した一部拡大縦断面図である。
筆記芯折損防止構造は、前側軸筒２１の先端開口部２１１、ホルダー３、ホルダー付勢部材３ａ、保持筒４のホルダーガイド部４２で構成されている。
ホルダー３は、シャープ芯８をホルダー３の先端から前方へ突出するように支持する部材であり、前側のホルダー本体３１と、ホルダー本体３１の後部に取り付けられたバネ受け部３２を有する。
ホルダー本体３１は、軸筒２及びシャープ芯８に対して前進した前進位置と、その前進前の初期位置との間で進退するように、ホルダー本体３１のカム斜面３１１を介して、前側軸筒２１の先端開口部２１１の摺接部２１１１に進退可能に先端側から係合している。
図３は、本発明に係る実施形態のシャープペンシル１の使用状態での一部拡大縦断面図であり、（ａ）は、ホルダー３の初期位置での図、（ｂ）は、ホルダー３の前進位置での図である。図４は、図３をさらに拡大した一部拡大縦断面図である。
筆記芯折損防止構造は、前側軸筒２１の先端開口部２１１、ホルダー３、ホルダー付勢部材３ａ、保持筒４のホルダーガイド部４２で構成されている。
ホルダー３は、シャープ芯８をホルダー３の先端から前方へ突出するように支持する部材であり、前側のホルダー本体３１と、ホルダー本体３１の後部に取り付けられたバネ受け部３２を有する。
ホルダー本体３１は、軸筒２及びシャープ芯８に対して前進した前進位置と、その前進前の初期位置との間で進退するように、ホルダー本体３１のカム斜面３１１を介して、前側軸筒２１の先端開口部２１１の摺接部２１１１に進退可能に先端側から係合している。
【0022】
そして、ホルダー３は、初期位置（図３（ａ）、図４（ａ））では、環状のカム斜面３１１を先端開口部２１１の摺接部２１１１に全周にわたって接触させることで、先端開口部２１１に対し軸筒径方向へ移動不能に嵌り合っている。また、ホルダー３は、カム斜面３１１よりも後側の部分の外形を先端開口部２１１内径よりも小さくしているため、前進位置（図３（ｂ）、図４（ｂ））では、先端開口部２１１に対し軸筒径方向へ移動可能な遊びを有する状態で嵌り合っている。
また、ホルダー付勢部材３ａはコイルバネであり、ホルダー３が初期位置にあるとき、自然長から圧縮された状態で配置されており、ホルダー３は、前側軸筒２１内のホルダー付勢部材３ａによって軸筒後方へ付勢されているから、初期位置では、カム斜面３１１が摺接部２１１１に前側から係合して、ホルダー３が前側軸筒２１に固定されている。
また、ホルダー付勢部材３ａはコイルバネであり、ホルダー３が初期位置にあるとき、自然長から圧縮された状態で配置されており、ホルダー３は、前側軸筒２１内のホルダー付勢部材３ａによって軸筒後方へ付勢されているから、初期位置では、カム斜面３１１が摺接部２１１１に前側から係合して、ホルダー３が前側軸筒２１に固定されている。
【0023】
ホルダー本体３１は、先端開口部２１１を前後方向へ貫通する略円筒状の部材であり、その外周に、先端開口部２１１の摺接部２１１１に摺接する環状のカム斜面３１１を有する。
カム斜面３１１は、前方へ向かって拡径する円錐面に形成され、摺接部２１１１に摺接するように配置されて、シャープ芯８を介してホルダー３に加わる軸筒径方向の力によりホルダー３を前側軸筒２１及びシャープ芯８に対して前進させる運動方向変換手段として構成されている。
カム斜面３１１は、前方へ向かって拡径する円錐面に形成され、摺接部２１１１に摺接するように配置されて、シャープ芯８を介してホルダー３に加わる軸筒径方向の力によりホルダー３を前側軸筒２１及びシャープ芯８に対して前進させる運動方向変換手段として構成されている。
【0024】
ホルダー本体３１におけるカム斜面３１１よりも前側の部分は縮径されるように形成されている。
ホルダー３の内部には、カム斜面３１１よりも前側でシャープ芯８の外周面に摺接可能な芯摺動孔３１２と、芯摺動孔３１２よりも後側で拡径されて、保持筒４の前側部分を収納する収納部３１３を有する。
芯摺動孔３１２は、シャープ芯８の外周面に接触又は近接するように、シャープ芯８の外径よりもわずかに大きい内径に形成された孔であり、ホルダー本体３１の先端部から後方へ延びて収納部３１３内に連通している。
ホルダー３の内部には、カム斜面３１１よりも前側でシャープ芯８の外周面に摺接可能な芯摺動孔３１２と、芯摺動孔３１２よりも後側で拡径されて、保持筒４の前側部分を収納する収納部３１３を有する。
芯摺動孔３１２は、シャープ芯８の外周面に接触又は近接するように、シャープ芯８の外径よりもわずかに大きい内径に形成された孔であり、ホルダー本体３１の先端部から後方へ延びて収納部３１３内に連通している。
【0025】
バネ受け部３２は、ホルダー本体３１の後端側の外周面に嵌合されている。なお、ホルダー本体３１とバネ受け部３２との取付構造は、嵌合以外の構造であってもよい。
バネ受け部３２は、ホルダー本体３１の後端側の外径よりも大きい外径を有するとともに前側軸筒２１の内周面に対し隙間を有する筒状の部材であり、その前端側の環状段部を、ホルダー付勢部材３ａの後端に当接させている。このバネ受け部３２は、前記隙間により、軸心に対し若干傾くことが可能である（図３（ｂ）参照）。
なお、バネ受け部３２としては、ホルダー本体３１と一体形成された部位として構成することも可能である。すなわち、例えば、ホルダー本体３１の後端側の外周面に突起を設けて、該突起をホルダー付勢部材３ａの後端に後方から当接させる構成としてもよい。
バネ受け部３２は、ホルダー本体３１の後端側の外径よりも大きい外径を有するとともに前側軸筒２１の内周面に対し隙間を有する筒状の部材であり、その前端側の環状段部を、ホルダー付勢部材３ａの後端に当接させている。このバネ受け部３２は、前記隙間により、軸心に対し若干傾くことが可能である（図３（ｂ）参照）。
なお、バネ受け部３２としては、ホルダー本体３１と一体形成された部位として構成することも可能である。すなわち、例えば、ホルダー本体３１の後端側の外周面に突起を設けて、該突起をホルダー付勢部材３ａの後端に後方から当接させる構成としてもよい。
【0026】
本実施形態では、運動方向変換手段として、ホルダー３にカム斜面を、軸筒２に摺接部を形成したが、逆に、ホルダー３に摺接部を、軸筒２にカム斜面を形成してもよい。
ホルダー付勢部材３ａは、圧縮バネにより、ホルダー３を後側に付勢するものであるが、逆に、引張バネにより、ホルダー３を後側に付勢するものであってもよい。
ホルダー付勢部材３ａは、圧縮バネにより、ホルダー３を後側に付勢するものであるが、逆に、引張バネにより、ホルダー３を後側に付勢するものであってもよい。
【0027】
[筆記芯折損防止動作]
軸筒２を傾けて紙面Ｓに押し付けた通常の筆記状態においては、図３（ａ）に示すように、ホルダー本体３１から前方へ突出したシャープ芯８に対し、紙面Ｓから力Ｆを受ける。この紙面Ｓから受ける力Ｆは、筆圧の反力であるといえる。この力Ｆの分力として、シャープ芯８に交差する方向（換言すれば、軸筒径方向）の力Ｆｘを受ける。この力Ｆｘが所定値を超えると、ホルダー本体３１は、ホルダー本体３１のカム斜面３１１を前側軸筒２１の先端開口部２１１（詳細には摺接部２１１１）に摺接させて軸筒径方向へ傾動しながら、ホルダー付勢部材３ａの付勢力に抗して前進する。
図３（ｂ）に示すように、ホルダー本体３１が傾動すると、ホルダー本体３１の後端部３１４が、保持筒４のホルダーガイド部４２の外周面と当接する。ホルダー本体３１は、後端部３１４をホルダーガイド部４２の外周面に摺接させながら、前進する。
このホルダー本体３１の前進の際、シャープ芯８は、芯ブレーカー４ａから先端側がホルダー本体３１とともに傾くようにして軸筒径方向へ移動する。
そして、シャープ芯８の先端側が、前進したホルダー本体３１によって覆われて保護され、ホルダー本体３１の芯摺動孔３１２の先端が紙面Ｓに当接すると、ホルダー本体３１の前進が停止する。
そして、筆記者は、ホルダー３が前進したのを視認して、シャープペンシル１の先端を紙面Ｓから離すと、力Ｆが解除され、ホルダー３は、ホルダー付勢部材３ａの付勢力によって後退し、初期位置に戻る。
軸筒２を傾けて紙面Ｓに押し付けた通常の筆記状態においては、図３（ａ）に示すように、ホルダー本体３１から前方へ突出したシャープ芯８に対し、紙面Ｓから力Ｆを受ける。この紙面Ｓから受ける力Ｆは、筆圧の反力であるといえる。この力Ｆの分力として、シャープ芯８に交差する方向（換言すれば、軸筒径方向）の力Ｆｘを受ける。この力Ｆｘが所定値を超えると、ホルダー本体３１は、ホルダー本体３１のカム斜面３１１を前側軸筒２１の先端開口部２１１（詳細には摺接部２１１１）に摺接させて軸筒径方向へ傾動しながら、ホルダー付勢部材３ａの付勢力に抗して前進する。
図３（ｂ）に示すように、ホルダー本体３１が傾動すると、ホルダー本体３１の後端部３１４が、保持筒４のホルダーガイド部４２の外周面と当接する。ホルダー本体３１は、後端部３１４をホルダーガイド部４２の外周面に摺接させながら、前進する。
このホルダー本体３１の前進の際、シャープ芯８は、芯ブレーカー４ａから先端側がホルダー本体３１とともに傾くようにして軸筒径方向へ移動する。
そして、シャープ芯８の先端側が、前進したホルダー本体３１によって覆われて保護され、ホルダー本体３１の芯摺動孔３１２の先端が紙面Ｓに当接すると、ホルダー本体３１の前進が停止する。
そして、筆記者は、ホルダー３が前進したのを視認して、シャープペンシル１の先端を紙面Ｓから離すと、力Ｆが解除され、ホルダー３は、ホルダー付勢部材３ａの付勢力によって後退し、初期位置に戻る。
【0028】
［芯ブレーカーの配置］
シャープ芯８は、筆記に使用されていくと、短くなっていき、シャープ芯８の後端が芯ブレーカー４ａの先端より前側まで移動する。
この状態では、シャープ芯８は、前側がホルダー本体３１の芯摺動孔３１２に保持されるものの、後側が芯ブレーカーにより保持されていない残芯となる（図５参照）。すると、シャープ芯８の固定が十分でないため、筆感が著しく悪くなり、さらに、筆記者によっては、残芯となったシャープ芯８は、芯摺動孔３１２から引き抜かれ、廃棄されることもある。
このような残芯はできるだけ短い方がよく、そのためには、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置と、ホルダー３内面（詳細には、芯摺動孔３１２）とシャープ芯８が接触する最後端の位置との間の長さを短くした方がよい。
シャープ芯８は、筆記に使用されていくと、短くなっていき、シャープ芯８の後端が芯ブレーカー４ａの先端より前側まで移動する。
この状態では、シャープ芯８は、前側がホルダー本体３１の芯摺動孔３１２に保持されるものの、後側が芯ブレーカーにより保持されていない残芯となる（図５参照）。すると、シャープ芯８の固定が十分でないため、筆感が著しく悪くなり、さらに、筆記者によっては、残芯となったシャープ芯８は、芯摺動孔３１２から引き抜かれ、廃棄されることもある。
このような残芯はできるだけ短い方がよく、そのためには、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置と、ホルダー３内面（詳細には、芯摺動孔３１２）とシャープ芯８が接触する最後端の位置との間の長さを短くした方がよい。
【0029】
一方、シャープ芯８に径方向の力Ｆｘがかかると、筆記芯折損防止構造により、ホルダー３は前進するとともに、傾動する。このホルダー３の傾動により、ホルダー３に保持されたシャープ芯８は、芯ブレーカー４ａと芯摺動孔３１２との間でしなることになる。
シャープ芯８は、芯ブレーカー４ａの内面と軸方向の所定の範囲（極々短い範囲も含む）で接触しており、この接触範囲のうちの一番先端の箇所から先端側がしなることになる。
また、シャープ芯８は、ホルダー３の芯摺動孔３１２の内面と軸方向の所定の範囲（極々短い範囲も含む）で接触しており、この接触範囲のうちの一番後端の箇所から後側がしなることになる。
すなわち、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置と、ホルダー３内面とシャープ芯８が接触する最後端の位置との間でしなることになる（図３（ｂ）、図４（ｂ）参照）。
このシャープ芯８のしなりは、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置と、ホルダー３内面とシャープ芯８が接触する最後端の位置との間の長さが短いほど、大きくなる。シャープ芯８のしなりが一定以上大きくなると、シャープ芯８は、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置と、ホルダー３内面とシャープ芯８が接触する最後端の位置との間、すなわち、ホルダー３の内部で折損してしまう。
シャープ芯８は、芯ブレーカー４ａの内面と軸方向の所定の範囲（極々短い範囲も含む）で接触しており、この接触範囲のうちの一番先端の箇所から先端側がしなることになる。
また、シャープ芯８は、ホルダー３の芯摺動孔３１２の内面と軸方向の所定の範囲（極々短い範囲も含む）で接触しており、この接触範囲のうちの一番後端の箇所から後側がしなることになる。
すなわち、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置と、ホルダー３内面とシャープ芯８が接触する最後端の位置との間でしなることになる（図３（ｂ）、図４（ｂ）参照）。
このシャープ芯８のしなりは、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置と、ホルダー３内面とシャープ芯８が接触する最後端の位置との間の長さが短いほど、大きくなる。シャープ芯８のしなりが一定以上大きくなると、シャープ芯８は、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置と、ホルダー３内面とシャープ芯８が接触する最後端の位置との間、すなわち、ホルダー３の内部で折損してしまう。
【0030】
そこで、残芯をできるだけ短くしつつ、筆記芯折損防止構造の作動によっても、シャープ芯８がホルダー３内で折損しないように、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置と、ホルダー３内面とシャープ芯８が接触する最後端の位置との間の長さを定めればよい。
【0031】
［条件式］
以下、図６～１０を使用して、シャープ芯８がホルダー３内で折損しないための条件式について説明する。シャープ芯８がホルダー３内でしなっている状態では、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置でシャープ芯８の曲げ応力が最大となるので、この位置でシャープ芯８が折れやすくなる。
そこで、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置で、シャープ芯８が折れないための条件式を考える。
以下、図６～１０を使用して、シャープ芯８がホルダー３内で折損しないための条件式について説明する。シャープ芯８がホルダー３内でしなっている状態では、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置でシャープ芯８の曲げ応力が最大となるので、この位置でシャープ芯８が折れやすくなる。
そこで、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置で、シャープ芯８が折れないための条件式を考える。
【0032】
［計算モデル］
図６（ａ）は、筆記芯折損防止構造を有するシャープペンシルの前端部を示す図であり、図６（ｂ）は、シャープ芯８がホルダー３内で折損しないための条件式を算出するための計算モデルを示す図である。
芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置は芯ブレーカー４ａの先端位置とした。また、ホルダー３内面とシャープ芯８が接触する最後端の位置は、ホルダー３内面とシャープ芯８が芯摺動孔３１２の先端部分のみで接触する場合を想定して、芯摺動孔３１２の先端位置とした。
芯ブレーカーの先端位置を点Ｏ、芯摺動孔の先端位置を点Ｘ、シャープ芯の先端位置を点Ａとした。そして、ＯＸの長さをｘ、ＯＡ間の長さをａとした。シャープペンシルは、紙面に対して、６０°になるように傾けて保持するものとした。すると、シャープ芯と紙面のなす角は６０°になる。
筆圧がかかると、シャープ芯の先端には紙面からの反力が加わる。その反力のうちのシャープ芯の径方向の分力を荷重Ｐとする。なお、荷重Ｐは、実施形態における力Ｆｘに相当する。
図６（ａ）は、筆記芯折損防止構造を有するシャープペンシルの前端部を示す図であり、図６（ｂ）は、シャープ芯８がホルダー３内で折損しないための条件式を算出するための計算モデルを示す図である。
芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置は芯ブレーカー４ａの先端位置とした。また、ホルダー３内面とシャープ芯８が接触する最後端の位置は、ホルダー３内面とシャープ芯８が芯摺動孔３１２の先端部分のみで接触する場合を想定して、芯摺動孔３１２の先端位置とした。
芯ブレーカーの先端位置を点Ｏ、芯摺動孔の先端位置を点Ｘ、シャープ芯の先端位置を点Ａとした。そして、ＯＸの長さをｘ、ＯＡ間の長さをａとした。シャープペンシルは、紙面に対して、６０°になるように傾けて保持するものとした。すると、シャープ芯と紙面のなす角は６０°になる。
筆圧がかかると、シャープ芯の先端には紙面からの反力が加わる。その反力のうちのシャープ芯の径方向の分力を荷重Ｐとする。なお、荷重Ｐは、実施形態における力Ｆｘに相当する。
【0033】
［条件式の算出］
図７～図１０を用いて、芯ブレーカー内面とシャープ芯が接触する最先端の位置で、シャープ芯が折れないための条件式の算出を説明する。
（１）定義
シャープ芯の先端の点Ａに荷重Ｐが加わったときの、点Ｏにおける反力、曲げモーメント、曲げ応力を、それぞれ、Ｒｏ、Ｍｏ、σｏとする。また、点Ｘにおける反力、曲げモーメントを、それぞれ、Ｒｘ、Ｍｘとする。
（２）全体のＦＢＤ
点Ｏから点Ａまでの全体のＦｒｅｅ Ｂｏｄｙ Ｄｉａｇｒａｍ（ＦＢＤ）を考えると、図７（２）に示した２つの式が導かれる。
（３）ＯＸ間のＦＢＤ
ＯＸ間のＦＢＤを考えると、図７（３）に示した２つの式が導かれる。
図７～図１０を用いて、芯ブレーカー内面とシャープ芯が接触する最先端の位置で、シャープ芯が折れないための条件式の算出を説明する。
（１）定義
シャープ芯の先端の点Ａに荷重Ｐが加わったときの、点Ｏにおける反力、曲げモーメント、曲げ応力を、それぞれ、Ｒｏ、Ｍｏ、σｏとする。また、点Ｘにおける反力、曲げモーメントを、それぞれ、Ｒｘ、Ｍｘとする。
（２）全体のＦＢＤ
点Ｏから点Ａまでの全体のＦｒｅｅ Ｂｏｄｙ Ｄｉａｇｒａｍ（ＦＢＤ）を考えると、図７（２）に示した２つの式が導かれる。
（３）ＯＸ間のＦＢＤ
ＯＸ間のＦＢＤを考えると、図７（３）に示した２つの式が導かれる。
【0034】
（４）ＯＸ間のたわみ角／たわみ
シャープ芯に荷重Ｐが加わると、ホルダーが作動して、芯摺動孔は、径方向に傾くので、シャープ芯はたわむことになる。
このＯＸ間のたわみ角／たわみを算出すると、たわみ角ＥＩ（ｄｙ／ｄｘ）、たわみＥＩｙについて、図８（４）に示した式が導出される。これらの式におけるC1、C2は、積分定数である。
（５）積分定数C1、C2
積分定数C1、C2を点Ｏの境界条件を用いて算出する。点Ｏでは、ｘ＝０、ＥＩ（ｄｙ／ｄｘ）＝０、ＥＩｙ＝０であるから、Ｃ1＝０、Ｃ2＝０となる。
（６）ＭｏとＲｏの関係式
点Ｘの境界条件を用いて、ＭｏとＲｏの関係式を算出する。シャープ芯は、ホルダーの作動によりたわむので、点ＸでのたわみＥＩｙは０でない数値であるが、この数値は、微小な数値であって、この計算モデルでは無視し得るので、ＥＩｙ＝０とする。
すると、ｘ＝ｘ、ＥＩｙ＝０であることから、図８（６）に示した式が導かれる。
（７）Ｒｏの算出
図７（２）の２つの式から、図８（７）に示した式が導かれる。
（８）Ｍｏの算出
図８（６）、図８（７）の式から、点Ｏの曲げモーメントが、Ｍｏ＝（１／２）（ｘ－ａ）Ｐであると算出される。
シャープ芯に荷重Ｐが加わると、ホルダーが作動して、芯摺動孔は、径方向に傾くので、シャープ芯はたわむことになる。
このＯＸ間のたわみ角／たわみを算出すると、たわみ角ＥＩ（ｄｙ／ｄｘ）、たわみＥＩｙについて、図８（４）に示した式が導出される。これらの式におけるC1、C2は、積分定数である。
（５）積分定数C1、C2
積分定数C1、C2を点Ｏの境界条件を用いて算出する。点Ｏでは、ｘ＝０、ＥＩ（ｄｙ／ｄｘ）＝０、ＥＩｙ＝０であるから、Ｃ1＝０、Ｃ2＝０となる。
（６）ＭｏとＲｏの関係式
点Ｘの境界条件を用いて、ＭｏとＲｏの関係式を算出する。シャープ芯は、ホルダーの作動によりたわむので、点ＸでのたわみＥＩｙは０でない数値であるが、この数値は、微小な数値であって、この計算モデルでは無視し得るので、ＥＩｙ＝０とする。
すると、ｘ＝ｘ、ＥＩｙ＝０であることから、図８（６）に示した式が導かれる。
（７）Ｒｏの算出
図７（２）の２つの式から、図８（７）に示した式が導かれる。
（８）Ｍｏの算出
図８（６）、図８（７）の式から、点Ｏの曲げモーメントが、Ｍｏ＝（１／２）（ｘ－ａ）Ｐであると算出される。
【0035】
（９）点Ｏの曲げ応力σｏの算出
点Ｏの曲げ応力σｏを算出する。このとき、シャープ芯８の断面係数をＺ、直径をｄとすると、図９（９）に示した式が導かれる。
（１０）ｘの条件式
点Ｏの曲げ応力σｏがシャープ芯８の曲げ強さσ以下であれば、シャープ芯８は折れないことから、ｘの下限値が算出される。
図９（１０）に示すとおり、ｘは、ａ、ｄ、σ、Ｐで表される式を下限値とすることを示す式（１）：ｘ≧ａ－（πｄ3σ）／（１６Ｐ）が導かれる。なお、ａ、ｄ、σ、Ｐの数値は、例えば、以下のように、設定することができる。
ａは、ＪＩＳ：Ｓ６０１３：２０２０（図１０［※３］参照）で定められた先端荷重試験に使用される芯を出す長さを考慮して、実際のシャープペンシルに要求される性能に合わせて任意に設定する。
曲げ強さσは、ＪＩＳ：Ｓ６００５：２０１９（図１０［※１］参照）で定められた規格の数値を用いる。
ｄは、ＪＩＳ：Ｓ６００５：２０１９（図１０［※２］参照）で定められたシャープ芯の直径を用いればよく、規格値の範囲のうちの最も小さい数値（短い直径）を使用することが好ましい。
Ｐは、ＪＩＳ：Ｓ６０１３：２０２０（図１０［※３］参照）で定められた先端荷重試験に使用される荷重を考慮して、実際のシャープペンシルに要求される性能に合わせて任意に設定する。（ＪＩＳ規格値より高い荷重を設定すると、より高い荷重でも折れにくい数値が算出できる。）
（計算例）
０．５ｍｍの２Ｂのシャープ芯を使用し、ａ＝４．３ｍｍで、芯の径方向に２Ｎの荷重（上述の力Ｆｘに相当）をかけた（製品を紙面に対し６０°傾けて、紙面に垂直に４Ｎの荷重（上述の力Ｆに相当）をかけた）ときに、芯が点Ｏで折れないｘの条件は、次のようになる。
ｄ＝０．５５（ｍｍ）、σ＝１５０（ＭＰａ）、Ｐ＝２（Ｎ）であるから、ｘ≧１．９ｍｍとなる。
点Ｏの曲げ応力σｏを算出する。このとき、シャープ芯８の断面係数をＺ、直径をｄとすると、図９（９）に示した式が導かれる。
（１０）ｘの条件式
点Ｏの曲げ応力σｏがシャープ芯８の曲げ強さσ以下であれば、シャープ芯８は折れないことから、ｘの下限値が算出される。
図９（１０）に示すとおり、ｘは、ａ、ｄ、σ、Ｐで表される式を下限値とすることを示す式（１）：ｘ≧ａ－（πｄ3σ）／（１６Ｐ）が導かれる。なお、ａ、ｄ、σ、Ｐの数値は、例えば、以下のように、設定することができる。
ａは、ＪＩＳ：Ｓ６０１３：２０２０（図１０［※３］参照）で定められた先端荷重試験に使用される芯を出す長さを考慮して、実際のシャープペンシルに要求される性能に合わせて任意に設定する。
曲げ強さσは、ＪＩＳ：Ｓ６００５：２０１９（図１０［※１］参照）で定められた規格の数値を用いる。
ｄは、ＪＩＳ：Ｓ６００５：２０１９（図１０［※２］参照）で定められたシャープ芯の直径を用いればよく、規格値の範囲のうちの最も小さい数値（短い直径）を使用することが好ましい。
Ｐは、ＪＩＳ：Ｓ６０１３：２０２０（図１０［※３］参照）で定められた先端荷重試験に使用される荷重を考慮して、実際のシャープペンシルに要求される性能に合わせて任意に設定する。（ＪＩＳ規格値より高い荷重を設定すると、より高い荷重でも折れにくい数値が算出できる。）
（計算例）
０．５ｍｍの２Ｂのシャープ芯を使用し、ａ＝４．３ｍｍで、芯の径方向に２Ｎの荷重（上述の力Ｆｘに相当）をかけた（製品を紙面に対し６０°傾けて、紙面に垂直に４Ｎの荷重（上述の力Ｆに相当）をかけた）ときに、芯が点Ｏで折れないｘの条件は、次のようになる。
ｄ＝０．５５（ｍｍ）、σ＝１５０（ＭＰａ）、Ｐ＝２（Ｎ）であるから、ｘ≧１．９ｍｍとなる。
【0036】
以上のとおり、ＯＸ間の距離ｘが、式（１）ｘ≧ａ－（πｄ3σ）／（１６Ｐ）を満たすと、シャープ芯がホルダーの内部で折損してしまうことを防止することができることがわかる。
すなわち、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置と、ホルダー３内面とシャープ芯８が接触する最後端の位置との間の距離ｘが、式（１）ｘ≧ａ－（πｄ3σ）／（１６Ｐ）を満たすと、シャープ芯８がホルダー３の内部で折損してしまうことを防止することができる。
このように、式（１）によると、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置と、ホルダー３内面とシャープ芯８が接触する最後端の位置との間の距離ｘの下限値を算出することができ、ｘをこの下限値またはこの下限値より少し大きい値にすれば、残芯をできるだけ短くできるとともに、シャープ芯８がホルダー３内部で折損することも防止できる。
すなわち、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置と、ホルダー３内面とシャープ芯８が接触する最後端の位置との間の距離ｘが、式（１）ｘ≧ａ－（πｄ3σ）／（１６Ｐ）を満たすと、シャープ芯８がホルダー３の内部で折損してしまうことを防止することができる。
このように、式（１）によると、芯ブレーカー４ａ内面とシャープ芯８が接触する最先端の位置と、ホルダー３内面とシャープ芯８が接触する最後端の位置との間の距離ｘの下限値を算出することができ、ｘをこの下限値またはこの下限値より少し大きい値にすれば、残芯をできるだけ短くできるとともに、シャープ芯８がホルダー３内部で折損することも防止できる。
【0037】
以上、本発明に係る実施形態のシャープペンシル１を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【0038】
１ シャープペンシル
２ 軸筒
２１ 前側軸筒
２１１ 先端開口部
２１１１ 摺接部
２２ 後側軸筒
２２１ 後端開口部
３ ホルダー
３１ ホルダー本体
３１１ カム斜面
３１２ 芯摺動孔
３１３ 収納部
３１４ 後端部
３２ バネ受け部
３ａ ホルダー付勢部材
４ 保持筒
４１ 芯保持部
４２ ホルダーガイド部
４２１ 縮径面
４２２ 拡径面
４３ 取付部
４ａ 芯ブレーカー
５ チャック
５１ 爪部
５ａ クラッチリング
６ 接続部材
６１ 第１接続部材
６２ 第２接続部材
７ 芯タンク
７１ ノックキャップ
７２ 消しゴム
７ａ 芯タンク付勢部材
８ シャープ芯
Ｓ 紙面
２ 軸筒
２１ 前側軸筒
２１１ 先端開口部
２１１１ 摺接部
２２ 後側軸筒
２２１ 後端開口部
３ ホルダー
３１ ホルダー本体
３１１ カム斜面
３１２ 芯摺動孔
３１３ 収納部
３１４ 後端部
３２ バネ受け部
３ａ ホルダー付勢部材
４ 保持筒
４１ 芯保持部
４２ ホルダーガイド部
４２１ 縮径面
４２２ 拡径面
４３ 取付部
４ａ 芯ブレーカー
５ チャック
５１ 爪部
５ａ クラッチリング
６ 接続部材
６１ 第１接続部材
６２ 第２接続部材
７ 芯タンク
７１ ノックキャップ
７２ 消しゴム
７ａ 芯タンク付勢部材
８ シャープ芯
Ｓ 紙面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】