自动铅笔

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自动铅笔（Mechanical pencil，propelling pencil），又称自动笔、铅芯笔 或活动铅笔，是一种固体颜料芯可更换并且可以机械伸缩的铅笔。铅笔芯与外壳不是固定相连的，通常由石墨构成，当它的前端磨损的的时候，可以向外延长。

自动铅笔通常在工程制图和快速工整的书写中可以无需削铅笔就能提供相同宽度的线条。自动铅笔也用于美术绘画中。

自动铅笔在十八世纪第一次使用，十九和二十世纪许多自动铅笔的设计取得了专利。

## 历史

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康拉德·格斯纳在1565年提出一种类似自动铅笔的笔，但笔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，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。一家东京和大阪的公司向德次发出一个大订单，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

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自动铅笔的出芯机构可分为两种：旋转式（screw-based）与爪式（ratchet-based）。现今市售的自动铅笔多属后者，前者则多见于二十世纪之前。

旋转式自动铅笔的出芯机构较长，由外至内，有螺纹管、笔管轨道，以及笔芯夹。笔管轨道上有长直线开槽，内部有空间供笔芯夹上下滑动。笔芯夹则能夹住笔芯的尾端，且其侧边还有凸脚。此凸脚突出轨道的开槽，与螺纹管内刻的螺纹相触。在使用者旋转出芯装置时，螺纹管、笔管轨道其一会转动，笔芯夹则因此带着笔芯上下移动。此种机构的能让使用者精准地调整笔芯突出的长度，但是在更换笔芯时，需要从笔尖插入替芯，较不方便。英国Yard-O-Led出品的自动铅笔即使用此种机构。

爪式出芯机构则较小，多集中于笔身前端，有弹簧、爪子以及束爪环。束爪环套著爪子，使其不向外弹开。使用者按压出芯装置时，爪子会夹着笔芯，向笔尖方向推动一小段距离。随后，爪子突出束爪环，向外弹开，松开笔芯。停止按压时，爪子收回，束爪环重新套住爪子，夹住笔芯。在多数的自动铅笔内，需要有笔尖止住束爪环，机构才能正常运作。爪子松开时，如果笔尖没有高摩擦力区，则笔芯可能会向外滑出。此高摩擦力区通常是小橡皮环，但有些自动铅笔（如Pentel Caplet）使用另一套寛松的固定夹子。

没有高摩擦力区的爪式自动铅笔又称Lead holder（中国大陆多称为“坠芯式自动铅笔”；台湾商家则多用“渐进式工程笔”）。此种自动铅笔使用单根较粗的铅芯（2-4 mm），也没有笔尖。按动铅笔后端的橡皮帽，使笔头处的爪子张开（爪子多直接伸出笔头），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，把笔头离开桌面几毫米或者挡在手心就很容易做到。

在某些爪式自动铅笔中，有多出一个重物，在使用者甩动笔身时，重物会冲击出芯装置，使爪子松开，推进笔芯。此种自动铅笔多名为“摇摇笔”。另一种铅笔能自动向前推进铅芯，这种设计使用爪式机构，但只是用很小的摩擦力阻止笔芯滑落或者退回到铅笔内。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。

### 自转式

一种先进的爪式铅笔拥有一个机械装置，能够在铅笔芯接触纸面时将其旋转特定角度，利用平均耗损，使笔芯与纸面的接触面积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。三菱铅笔还在2004年推出了a-gel(alpha-gel)自动铅笔。

### 侧压式

侧压式自动铅笔为其中一种自动铅笔的形式。

## 铅芯特性

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尽管名称叫做“铅芯”，铅笔芯不包含有毒的化学元素铅，而通常用的是石墨和黏土，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Pentel Function 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。

直径 (mm)｜用途

技术工作

0.20｜技术工作

0.30｜技术工作（一些德国制造商会称为0.35 mm）

0.40｜技术工作（仅在日本）

0.50｜一般书写，普通技术工作，初级技术工作

0.70｜一般书写

0.90｜学生/一般书写 （一些德国制造商会称为1.0 mm）

1.00｜少见，用于1950年以前的派克铅笔

1.18｜更为古老，用于Yard-O-Led

1.30｜Staedtler及Pentel （只有Pentel有彩色的自动铅笔）

1.40｜Faber-Castell e-Motion、new Lamy ABC及一些Stabilo children的铅笔

2.00｜制图笔及电脑阅卷考试(2B)

3.15｜非制图笔

5.50｜非制图笔（仅用于e+m Germany部分产品）

5.60｜非制图笔

### 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)的笔芯相同，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。

## 注释和参考

### 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

## 外部链接

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