典型棘輪 式（ratchet-based）自動鉛筆的內部構造 自动铅笔 （英語：Mechanical pencil [ 1] propelling pencil [ 2] 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 。
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] HMS Pandora [ 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] 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]
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] 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] [ 12] [ 11] [ 11]
Pentel Sharp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。
基于螺絲 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。
基于棘輪 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。[ 13]
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]
凯兰帝 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。
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，[ 14]
直径
用途
0.10
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
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[ 15]
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。[ 16]
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