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自動鉛筆

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典型爪式（ratchet-based）自動鉛筆的內部構造

自动铅笔（英語：Mechanical pencil[1]，propelling pencil[2]），又稱自動筆、鉛芯筆 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。[3][4]

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。

歷史

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1822年由桑普森·莫丹（Sampson Mordan）制造的第一只自动铅笔专利详细信息

康拉德·格斯纳在1565年提出一種類似自动铅笔的筆，但筆芯需要人工調整使其銳利[5]。最早自动铅笔的前身在1791年沉沒的HMS Pandora（英语：HMS Pandora）船隻殘骸中找到[6]。

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。[7][8]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，[來源請求] 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。[9][10]之后德次的公司就有了“夏普”这个名字。[9]

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。[11]Keeran在1915年為其铅笔申請專利[12]，之後很快就安排生產[11]。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[11]。

结构分类

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Pentel Sharp爪式绘图铅笔拆解图，以及三根0.5 mm石墨笔芯。

自動鉛筆的出芯機構可分為兩種：旋轉式（screw-based）與爪式（ratchet-based）。現今市售的自動鉛筆多屬後者，前者則多見於二十世紀之前。

旋轉式自動鉛筆的出芯機構較長，由外至內，有螺紋管、筆管軌道，以及筆芯夾。筆管軌道上有長直線開槽，內部有空間供筆芯夾上下滑動。筆芯夾則能夾住筆芯的尾端，且其側邊還有凸腳。此凸腳突出軌道的開槽，與螺紋管內刻的螺紋相觸。在使用者旋轉出芯裝置時，螺紋管、筆管軌道其一會轉動，筆芯夾則因此帶著筆芯上下移動。此種機構的能讓使用者精準地調整筆芯突出的長度，但是在更換筆芯時，需要從筆尖插入替芯，較不方便。[13]英國Yard-O-Led出品的自動鉛筆即使用此種機構。[14]

爪式出芯機構則較小，多集中於筆身前端，有彈簧、爪子以及束爪環。束爪環套著爪子，使其不向外彈開。使用者按壓出芯裝置時，爪子會夾著筆芯，向筆尖方向推動一小段距離。隨後，爪子突出束爪環，向外彈開，鬆開筆芯。停止按壓時，爪子收回，束爪環重新套住爪子，夾住筆芯。[15]在多數的自動鉛筆內，需要有筆尖止住束爪環，機構才能正常運作。爪子鬆開時，如果筆尖沒有高摩擦力區，則筆芯可能會向外滑出。此高摩擦力區通常是小橡皮環，但有些自動鉛筆（如Pentel Caplet）使用另一套寛鬆的固定夾子。

沒有高摩擦力區的爪式自動鉛筆又稱Lead holder（中國大陸多稱為「墜芯式自動鉛筆」；臺灣商家則多用「漸進式工程筆」[16][17]）。此種自動鉛筆使用單根較粗的铅芯（2-4 mm），也沒有筆尖。按动铅笔后端的橡皮帽，使笔头处的爪子张开（爪子多直接伸出筆頭），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，把筆頭离开桌面几毫米或者挡在手心就很容易做到。

在某些爪式自動鉛筆中，有多出一個重物，在使用者甩動筆身時，重物會衝擊出芯裝置，使爪子鬆開，推進筆芯。此種自動鉛筆多名為「搖搖筆」。[18]另一种铅笔能自动向前推进铅芯，这种设计使用爪式機構，但只是用很小的摩擦力阻止筆芯滑落或者退回到铅笔內。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

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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。[19]三菱铅笔還在2004年推出了a-gel(alpha-gel)自動鉛筆。

側壓式

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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。[來源請求]

铅芯特性

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凯兰帝（英语：Caran d'Ache (company)）设计的自动铅笔

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

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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，[20]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
0.10[來源請求] 技术工作
0.20 技术工作
0.30 技术工作（一些德國製造商會稱為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 （一些德國製造商會稱為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有彩色的自動鉛筆）
1.40 Faber-Castell e-Motion、new Lamy ABC及一些Stabilo children的鉛筆
2.00 制图笔及電腦閱卷考試(2B)
3.15 非制图笔
5.50 非製圖筆（僅用於e+m Germany部分產品）
5.60 非制图笔

硬度

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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傳統HB (US #2)的筆芯相同，但粗細不同[21]。

颜料

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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。[22]

参见

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注释和参考

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  1. ^ mechanical pencil – definition. American English definition of mechanical pencil by Macmillan Dictionary （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Macmillandictionary.com. Retrieved on 2011-10-14.
  2. ^ propelling pencil 互联网档案馆的存檔，存档日期2011-08-28.. Cambridge Dictionary on-line
  3. ^ Artistic Realism Art Studio: Graphite pencil, charcoal and pastels fine art by David and Faith Te, works in progress, and updates to www.artisticrealism.com: Archive for the ‘Pencil Drawing Tutorials’. [2011-05-26]. （原始内容存档于2021-04-29）. 
  4. ^ In the Land of Polio (or Headhunters) he Weeps for and is in Love with the Girl Who Disappeared, mechanical pencil drawing by Daniel C. Boyer. [2011-05-27]. （原始内容存档于2019-11-06）. 
  5. ^ Henry Petroski, The Pencil:A History of Design and Circumstances, Random House, 2011 Random House, 2011 ISBN 0307772438
  6. ^ National Geographic Magazine, Vol. 168, No. 4 (October 1985), p. 450 (illustrated p. 451)
  7. ^ History of Leadholders. Leadholders.com. 2008-01-04 [2008-02-27]. （原始内容存档于2007-08-24）. 
  8. ^ Sampson Mordan Pencils. Mark Hill Collects: The 20th Century Design and Collectibles Blog. 2009-04-30 [2009-12-12]. （原始内容存档于2020-02-19）. 
  9. ^ 9.0 9.1 1915: Hayakawa Mechanical Pencil. Product Story. SHARP Corporate. [8 August 2015]. （原始内容存档于2019-09-06）. 
  10. ^ 1915-1919 : Invention of Ever-Sharp Pencil. SHARP Corporate. [March 2009]. （原始内容存档于2019-08-31）. 
  11. ^ 11.0 11.1 11.2 Nishimura, David. A Tale of Two Pencils: Keeran's Eversharp & Hayakawa's Ever-Ready Sharp. The PENNANT (Pen Collectors of America). Winter 2001 [2015-11-13]. （原始内容存档于2018-09-30）. 
  12. ^ US 1130741  "C. B. Keeran, Lead Pencil, Application Filed Oct.10, 1913."
  13. ^ 旋轉式自動鉛筆(派克Ivorines,1921) | 鋼筆實驗室. pens.biolab123.com. [2025-10-24]. 
  14. ^ admin. Breakdown of a 1946 Yard-o-Led Pencil | Restorer's Art. 2012-04-02 [2025-10-24] （美国英语）. 
  15. ^ 圖解小文具大科學: 辦公室的高科技 - 自動鉛筆. 有. 設計. 2016-03-24 （中文）. 
  16. ^ 三菱Uni Field漸進式工程筆. www.plain.tw. [2025-10-24] （中文（繁體））. 
  17. ^ V110 漸進式工程筆,萬事捷股份有限公司. www.mbsc.com.tw. [2025-10-24]. 
  18. ^ 自動鉛筆/鉛芯-商品櫥窗-百樂Pilot World 百樂就是好筆. www.pilot-pen.com.tw. [2025-10-24]. 
  19. ^ Kurutoga Website 互联网档案馆的存檔，存档日期2009-09-19. Kurutoga, which in Japanese, means "spinning".
  20. ^ Pentel 350 Series Mechanical Pencil | Leadholder. Leadholder.com. [November 14, 2010]. （原始内容存档于2011年6月26日）. 
  21. ^ The Mechanical Pencil Equivalent of a No 2 Pencil. [2013-10-21]. （原始内容存档于2015-06-18）. 
  22. ^ Koh-I-Noor 2.0mm leadholders and colour leads （页面存档备份，存于互联网档案馆）. pencil talk. Retrieved on 2011-10-14.

参考书目

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  • 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

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