历史

  Detail of the first patent for a mechanical pencil of Sampson Mordan, 1822

康拉德·格斯纳在1565年提出一种类似自动铅笔的笔，但铅芯需要人工调整使其锐利。最早自动铅笔的前身在1791年沉没的HMS Pandora（英语：HMS Pandora）船只残骸中找到。

1822年，第一个可替换并且带有笔芯推进结构的铅笔的专利在英国被Sampson Mordan和John Isaac Hawkins获得。随后Mordan从Hawkins手里买断了专利权，在1823年到1837年间与Gabriel Riddle开展了商业合作，因此最早一批的Mordan铅笔都带有“SMGR”的标签。 1837年后MorDan结束了与Riddle的合作，继续生产名为“S.MORDAN & CO”的铅笔，同时还广泛生产银器，直到二战时期他的工厂被炸掉。

1822年到1874年间注册了超过160个专利，在多方面推动了自动铅笔的发展。第一只弹簧式自动铅笔在1877年申请专利，随后的1895年出现了拧填式铅笔。1938年，0.9mm笔芯进入市场， 随后又出现了0.3、0.5，0.7mm的笔芯，甚至1.4mm，现在，0.4mm和0.2mm同样也成为一个规格。

1915年，由刚刚出师的冶金工人早川德次对自动铅笔做出了一些改进，使得它在日本获得成功。德次的铅笔被人称为“总是锋利的铅笔”。但那之后，德次并未马上获得成功，直到保证铅笔寿命的金属杆被引入，这对现在的使用者来说已经是不陌生的了。一家东京和大阪的公司向德次发出了一个大订单，使得Ever-Ready Sharp从此开始大卖。 之后德次的公司就有了“夏普”这个名字。

几乎就在同时，美国的Charles R. Keeran开发了一种类似的铅笔，而这正是今天大多数铅笔的鼻祖。Keeran设计的铅笔依赖于棘齿，而德次的则以螺丝为基础。这两项不同的发展史经常被人们错误地合并成一个。Keeran在1915年为其铅笔申请专利，之后很快就安排生产。在进行一些改良后，他的设计变成Wahl Adding Machine公司的Eversharp铅笔，在1920年代初期，Wahl公司贩卖超过1200万只铅笔。

结构分类

 PentelSharp棘齿绘图铅笔拆解图，以及三根0.5 mm石墨笔芯。

自动铅笔可以分为两种基本类型：一种为夹住铅芯并且随着使用向前推进，另一种只是夹住铅芯使其不掉下来。

基于螺丝的铅笔依靠拧动螺丝推动铅芯前进，而螺丝则沿着笔杆内的导轨移动。这种铅笔在二十世纪前期得到了广泛应用。很多这样的铅笔具有一种锁定的结构，允许铅芯退回到笔杆中去。

离合型铅笔（直译为铅芯抓握者）一般使用较粗的铅芯（2-4 mm）并且一次只能用一根铅芯。按动铅笔后端的橡皮帽，使笔头处的小颚张开，铅芯就可以自由地从笔杆内滑出（或缩回），但这滑动只能由外部协助控制，当然，把笔尖离开桌面几毫米或者挡在手心就很容易做到。一些铅笔能够延长铅芯，如Alvin Tech-Matic铅笔，但通常被认为与带有推进装置的铅笔不是一个种类。

基于棘轮的铅笔是抓握铅笔（clutch pencil）的一种变体，铅芯在头部被三个小颚夹住，小颚外又套有一个金属环。铅笔尾部的按钮控制了小颚的张合，按钮按下时，小颚向前张开，铅芯前进，按钮放开时小颚收紧，“铅芯护圈”（在笔尖里的一个小橡皮圈）能保持铅芯的位置，使其不至于向外滑落或者随着小颚的夹紧滑向笔杆内。另一种设计是用紧密配合的金属环来导引及支持铅芯，不需要容纳橡皮擦的位置。

在一种基于棘轮的铅笔中，前后摇动会使其铅笔内部的重物操纵盖子上的装置。这种铅笔可能会在顶部或侧面有一个按钮，来让使用者在需要的时候使铅芯前进。另一种铅笔能自动向前推进铅芯，这种设计使用棘齿推进铅芯，但只是用很小的摩擦力阻止其滑落或者退回到铅笔里面。笔尖是一种弹簧扣，铅芯磨损时变短，减小了弹簧的压力，从而使铅芯自动推出。

一种先进的棘轮型铅笔拥有一个机械装置，能够在铅笔芯接触纸时将其逆时针旋转6°，从而使笔尖的宽度只有普通自动铅笔的一半，这样写出来的字便具有统一的黑度。这种铅笔名叫“笔芯可转铅笔”（Kuru Toga），是由三菱铅笔有限公司研发出来的。

铅芯的演变

 凯兰帝（英语：Caran d"Ache (company)）设计的自动铅笔

尽管名称叫做“铅”，铅笔铅不包含有毒的化学元素铅，而通常用的是石墨和粘土，或塑料聚合物。相比于传统铅笔，自动铅笔类型范围较窄，同时也存在诸多变种。多数自动铅笔可重新装填，也有一些便宜的类型用完后可以丢掉。

铅芯直径

自动铅笔的结构一般只能使用一种直径的铅芯，也有一些如PentelFunction 357，其内置的多种结构允许使用多种直径的铅芯，如：0.3mm、0.5mm和0.7mm。1.00 mm的铅芯也存在，但它们是非常罕见的。（见下表）

下表列出了不同的铅芯直径，以满足多样的喜好和制作，最常用的是0.5mm和0.7mm，其线宽适用于精确的书写和绘画，0.05mm，0.1mm和0.2mm则较为罕见。

使用亚毫米铅芯的铅笔能同时容纳多跟铅芯，以减少重新装填的次数。一个例外是Pentel 350E，这可能是Pentel的第一款自动铅笔， 它只能容纳一根0.5mm的铅芯，当需要时可以从一根小管子中把新的铅芯填入笔杆。

硬度

与传统铅笔相同，自动铅笔的铅芯根据使用者的不同需求，对石墨和粘土的配比进行控制，从而做出不同黑度和硬度的铅芯。常用的铅笔的铅芯其密度和传统HB (US #2)的铅芯相同，但粗细不同。

颜料

自动铅笔彩色铅芯却较为少见，Crayola的“Twistable”系列包含两种彩色铅笔（可擦除的和不可擦除的），其中含有机械推进结构，却不提供替换的铅芯。一些美国以外的公司如Pentel、Pilot和uni-ball为他们的产品在小范围的直径（0.5mm、0.7mm和2mm）制造了彩色可重新装填的笔芯。Koh-i-Noor则在2.0、3.15和5.6mm上做出了彩色可充填的自动铅笔。

参见

技术绘图工具（英语：Technical drawing tools）

参考书目

Deborah Crosby, Victorian Pencils: Tools to Jewels, Schiffer Publishing Ltd., Atglen, PA, 1998

Jonathan A. Veley, "The Catalogue of American Mechanical Pencils", Greyden Press, 2011

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