自動鉛筆

典型棘輪式（ratchet-based）自動鉛筆的內部構造
-{zh-hans:自動鉛筆;zh-hk:自動鉛筆;zh-sg:鉛芯筆;zh-tw:自動鉛筆;}-（Mechanical pencil，propelling pencil），又稱自動筆、鉛芯筆 或活動鉛筆，是一種固體顏料芯可更換並且可以機械伸縮的鉛筆。鉛筆芯與外殼不是固定相連的，通常由石墨構成，當它的前端磨損的的時候，可以向外延長。
自動鉛筆通常在工程製圖和快速工整的書寫中可以無需削鉛筆就能提供相同寬度的線條。自動鉛筆也用於美術繪畫中。
自動鉛筆在十八世紀第一次使用，十九和二十世紀許多自動鉛筆的設計取得了專利。

**歷史**
1822年由桑普森·莫丹（Sampson Mordan）製造的第一隻自動鉛筆專利詳細信息
康拉德·格斯納在1565年提出一種類似自動鉛筆的筆，但筆芯需要人工調整使其銳利。最早自動鉛筆的前身在1791年沉沒的HMS Pandora船隻殘骸中找到。
1822年，第一個可替換並且帶有筆芯推進結構的鉛筆的專利在英國被Sampson Mordan和John Isaac Hawkins獲得。隨後Mordan從Hawkins手裡買斷了專利權，在1823年到1837年間與Gabriel Riddle開展了商業合作，因此最早一批的Mordan鉛筆都帶有“SMGR”的標籤。 1837年後MorDan結束了與Riddle的合作，繼續生產名為“S.MORDAN & CO”的鉛筆，同時還廣泛生產銀器，直到二戰時期他的工廠被炸掉。
1822年到1874年間註冊了超過160個專利，在多方面推動了自動鉛筆的發展。第一隻彈簧式自動鉛筆在1877年申請專利，隨後的1895年出現了擰填式鉛筆。1938年，0.9mm筆芯進入市場，date=2015年7月 隨後又出現了0.3、0.5、0.7mm的筆芯，甚至1.4mm，現在，0.4mm和0.2mm同樣也成為一個規格。
1915年，冶金工人早川德次對自動鉛筆做出了一些改進，使得它在日本獲得成功。德次的鉛筆被稱為“總是鋒利的鉛筆”。但那之後，德次並未馬上獲得成功，直到保證鉛筆壽命的金屬桿被引入。一家東京和大阪的公司向德次發出一個大訂單，使得Ever-Ready Sharp從此開始大賣。 之後德次的公司就有了“夏普”這個名字。
幾乎就在同時，美國的Charles R. Keeran開發了一種類似的鉛筆，而這正是今天大多數鉛筆的鼻祖。Keeran設計的鉛筆依賴於棘齒，而德次的則以螺絲為基礎。這兩項不同的發展史經常被人們錯誤地合併成一個。Keeran在1915年為其鉛筆申請專利，之後很快就安排生產。在進行一些改良後，他的設計變成Wahl Adding Machine公司的Eversharp鉛筆，在1920年代初期，Wahl公司販賣超過1200萬隻鉛筆。

**結構分類**
Pentel Sharp棘齒繪圖鉛筆拆解圖，以及三根0.5 mm石墨筆芯。 自動鉛筆可以分為兩種基本類型：一種為夾住鉛芯並且隨著使用向前推進，另一種只是夾住鉛芯使其不掉下來。
基於螺絲的鉛筆依靠擰動螺絲推動鉛芯前進，而螺絲則沿著筆桿內的導軌移動。這種鉛筆在二十世紀前期得到了廣泛應用。很多這樣的鉛筆具有一種鎖定的結構，允許鉛芯退回到筆桿中去。
離合型鉛筆（直譯為鉛芯抓握者）一般使用較粗的鉛芯（2-4 mm）並且一次只能用一根鉛芯。按動鉛筆後端的橡皮帽，使筆頭處的小顎張開，鉛芯就可以自由地從筆桿內滑出（或縮回），但這滑動只能由外部協助控制，當然，把筆尖離開桌面幾毫米或者擋在手心就很容易做到。一些鉛筆能夠延長鉛芯，如Alvin Tech-Matic鉛筆，但通常被認為與帶有推進裝置的鉛筆不是一個種類。
基於棘輪的鉛筆是抓握鉛筆（clutch pencil）的一種變體，鉛芯在頭部被三個小顎夾住，小顎外又套有一個金屬環。鉛筆尾部的按鈕控制了小顎的張合，按鈕按下時，小顎向前張開，鉛芯前進，按鈕放開時小顎收緊，“鉛芯護圈”（在筆尖裡的一個小橡皮圈）能保持鉛芯的位置，使其不至於向外滑落或者隨著小顎的夾緊滑向筆桿內。另一種設計是用緊密配合的金屬環來導引及支持筆芯，不需要容納橡皮擦的位置。
在一種基於棘輪的鉛筆中，前後搖動會使其鉛筆內部的重物操縱蓋子上的裝置。這種鉛筆可能會在頂部或側面有一個按鈕，來讓使用者在需要的時候使鉛芯前進。另一種鉛筆能自動向前推進鉛芯，這種設計使用棘齒推進鉛芯，但只是用很小的摩擦力阻止其滑落或者退回到鉛筆裡面。筆尖是一種彈簧扣，鉛芯磨損時變短，減小了彈簧的壓力，從而使鉛芯自動推出。

**自轉式**
一種先進的棘輪型鉛筆擁有一個機械裝置，能夠在鉛筆芯接觸紙面時將其旋轉特定角度，利用平均耗損，使筆芯與紙面的接觸面積只有普通自動鉛筆的一半，這樣寫出來的字便具有統一的黑度。這種鉛筆名叫“筆芯可轉鉛筆”（Kuru Toga），是由三菱鉛筆有限公司研發出來的。三菱鉛筆還在2004年推出了a-gel(alpha-gel)自動鉛筆。

**側壓式**
側壓式自動鉛筆為其中一種自動鉛筆的形式。其運作方式為：在一般的筆管中開一個孔，並加入一個楔型按壓部件，該部件會把機構向下壓，以達成和原始的自動鉛筆一樣的效果。

**鉛芯特性**
凱蘭帝設計的自動鉛筆
儘管名稱叫做“鉛”，鉛筆鉛不包含有毒的化學元素鉛，而通常用的是石墨和粘土，或塑料聚合物。相比於傳統鉛筆，自動鉛筆類型範圍較窄，同時也存在諸多變種。多數自動鉛筆可重新裝填，也有一些便宜的類型用完後可以丟掉。

**鉛芯直徑**
自動鉛筆的結構一般只能使用一種直徑的鉛芯，也有一些如Pentel Function 357，其內置的多種結構允許使用多種直徑的鉛芯，如：0.3mm、0.5mm和0.7mm。1.00 mm的鉛芯也存在，但它們是非常罕見的。（見下表）
下表列出了不同的鉛芯直徑，以滿足多樣的喜好和製作，最常用的是0.5mm和0.7mm，其線寬適用於精確的書寫和繪畫，0.05mm，0.1mm和0.2mm則較為罕見。
使用亞毫米鉛芯的鉛筆能同時容納多跟鉛芯，以減少重新裝填的次數。一個例外是Pentel 350E，這可能是Pentel的第一款自動鉛筆， 它只能容納一根0.5mm的鉛芯，當需要時可以從一根小管子中把新的鉛芯填入筆桿。

**硬度**
與傳統鉛筆相同，自動鉛筆的鉛芯根據使用者的不同需求，對石墨和粘土的配比進行控制，從而做出不同黑度和硬度的鉛芯。常用的鉛筆的鉛芯其密度和傳統HB (US #2)的筆芯相同，但粗細不同。

**顏料**
自動鉛筆彩色鉛芯卻較為少見，Crayola的“Twistable”系列包含兩種彩色鉛筆（可擦除的和不可擦除的），其中含有機械推進結構，卻不提供替換的鉛芯。
一些美國以外的公司如Pentel、Pilot和uni-ball為他們的產品在小範圍的直徑（0.5mm、0.7mm和2mm）製造了彩色可重新裝填的筆芯。Koh-i-Noor則在2.0、3.15和5.6mm上做出了彩色可充填的自動鉛筆。

**參見**
Technical drawing tools

**註釋和參考**

**參考書目**
 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

**外部鏈接**
  Sharp's history of the mechanical pencil date=20190906224827 -  History and development of Keeran's and Hayakawa's pencil styles date=20180930211119 -  Leadholder Museum (History and Images of Leadholders)-  Pens-Bells – information and reviews-  Mechanical Pencil Museum date=20170906195721  Jonathan Veley's Mechanical Pencil Museum-  Sampson Mordan. First patent for a mechanical pencil