Механический карандаш , также карандаш-сцепление , представляет собой карандаш со сменным и механически удлиняемым твердым пигментным сердечником, называемым «грифелем» / ˈ l ɛ d / . Стержень , часто изготовленный из графита , не прикреплен к внешнему корпусу и может быть механически удлинен по мере изнашивания его кончика в процессе использования . Подавляющее большинство механических карандашей имеют ластики.
Другие названия включают: карандаш с микронаконечником, автоматический карандаш, чертежный карандаш, технический карандаш, чертежный карандаш, щелкающий карандаш (обычно относится к определенной марке), карандаш с помпой, держатель, Pacer (австралийский английский, примерно 1980-е годы), движущийся карандаш (британский). и австралийский английский, часто относится к механическим карандашам более высокого класса), [1] карандаш-ручка (индийский английский) и графитовый карандаш (бангладешский и американский английский).
Механические карандаши используются для создания линий постоянной ширины без необходимости заточки для таких задач, как техническое рисование , а также для чистого письма. Их также используют для художественного рисования. Поскольку их не нужно затачивать, они также пользуются популярностью у студентов. Механические карандаши впервые были использованы в 18 веке, многие их конструкции были запатентованы в 19 и 20 веках.
Конрад Геснер описал карандаш с держателем грифеля в 1565 году, но для его заточки грифель приходилось регулировать вручную. [2] Самый ранний дошедший до нас образец механического карандаша был найден на борту обломков HMS Pandora , затонувшего в 1791 году. [3]
Первый патент на многоразовый карандаш с механизмом подачи стержня был выдан Сэмпсону Мордану и Джону Исааку Хокинсу в Великобритании в 1822 году. После выкупа патентных прав Хокинса Мордан вступил в деловое партнерство с Габриэлем Риддлом с 1823 по 1837 год. Таким образом, карандаши Mordan имеют маркировку SMGR. [4] [5] После 1837 года Мордан прекратил сотрудничество с Риддлом и продолжил производство карандашей под названием «S. Mordan & Co». Его компания продолжала производить карандаши и широкий ассортимент серебряных предметов до Второй мировой войны , когда фабрика подверглась бомбардировке.
Между 1822 и 1874 годами было зарегистрировано более 160 патентов, касающихся различных усовершенствований механических карандашей. Первый подпружиненный механический карандаш был запатентован в 1877 году. Два самых популярных размера грифеля XIX века были 1,5 и 1,03 мм: «VS» и «M» соответственно. Однако использовались многие другие размеры до того, как успех Eversharp сделал размер вывода 0,046 дюйма фактическим стандартом (этот размер по-разному измерялся как 1,1, 1,18 и 1,2 мм, все номинальные размеры). Более тонкий свинец толщиной 0,036 дюйма (0,9 мм) был представлен в конце 1930-х годов и постепенно стал новым стандартом, в конечном итоге его сместили на 0,7 мм. Сейчас доступны многие более тонкие размеры, а также более толстые провода, например 1,4 и 2,0 мм.
Первым современным механическим карандашом был Eversharp (первоначально «Ever Sharp»), изобретенный Чарльзом Р. Кираном , который подал заявку на ключевой патент в 1913 году. [6] Его описывают как «первый механический карандаш массового производства, сочетающий в себе простой движущий механизм с большой емкостью стержня и прочной, эргономичной конструкцией... которая изменила определение механического карандаша как продукта массового рынка до такой степени, что слово «вечноострый» стало широко использоваться как общий термин для механического карандаша». [7] К началу 1920-х годов было продано более 12 000 000 карандашей Eversharp, а их дизайн широко копировался. [7]
Новаторский механический карандаш в Японии был изобретен в 1915 году Токудзи Хаякавой , слесарем, который только что закончил свое обучение. Он был запатентован в Японии в 1920 году и продавался как «Острый карандаш Ever-Ready». Хотя утверждается, что было продано большое количество экземпляров, сохранившиеся Ever-Ready Sharps встречаются редко. [8] [9] В 1923 году фабрика братьев Хаякава была разрушена во время Великого землетрясения в Канто. К 1924 году Токудзи Хаякава обратил свое внимание на производство радиоприемников, но его первое изобретение было увековечено в названии его новой компании: Sharp . [8]
Некоторые современные производители: Pentel , Pilot , Tombow , Uni-ball и Zebra из Японии; Фабер-Кастелл , Лами , Ротринг и Штедтлер из Германии; Кох-и-Нур Хардтмут из Чешской Республики; Бик Франции; Монами Южной Кореи ; PaperMate и Parker из США; Caran d'Ache из Швейцарии и многочисленных китайских, а также других азиатских и европейских производителей.
Механические карандаши можно разделить на два основных типа: те, которые одновременно удерживают грифель и могут активно продвигать его вперед, и те, которые только удерживают грифель на месте.
Карандаши с винтовой основой продвигают грифель за счет вращения винтового механизма, который перемещает толкатель или держатель грифеля вниз по цилиндру карандаша. Свинец не подается из внутреннего резервуара, его необходимо заменять вручную, обычно спереди. Это был наиболее распространенный тип вплоть до начала середины двадцатого века. У большинства из них есть механизм, который втягивает грифель при повороте в другую сторону, но во многих старых моделях его нет, и грифель приходится вставлять обратно в карандаш вручную.
Карандаш-сцепление (или держатель грифеля), как правило, использует более толстые грифели (2,0–5,6 мм) и обычно удерживает только один кусок грифеля за раз. Типичный карандаш-сцепление активируется нажатием на колпачок ластика сверху, чтобы открыть губки внутри кончика и позволить стержню свободно выпасть из корпуса (или вернуться в него при втягивании). Поскольку поводок свободно выпадает при раскрытии челюстей, его движение вперед невозможно контролировать, кроме как внешними средствами. Это можно легко сделать, держа кончик карандаша на расстоянии нескольких миллиметров над рабочей поверхностью или ладонью. Некоторые карандаши со сцеплением имеют механизмы, которые постепенно продвигают грифель, например, держатель грифеля Alvin Tech-Matic, но обычно они не относятся к той же категории, что и большинство карандашей с механизмами перемещения.
Карандаши с храповым механизмом или «репетирные» карандаши представляют собой вариант карандаша-сцепления, в котором грифель удерживается на месте двумя или тремя маленькими губками внутри кольца на кончике. Челюсти управляются кнопкой на конце или боковой стороне карандаша. При нажатии кнопки челюсти перемещаются вперед и разъединяются, позволяя поводку продвигаться вперед. Когда кнопка отпущена и губки втягиваются, «фиксатор поводка» (небольшое резиновое устройство внутри наконечника) удерживает поводок на месте, не давая поводку свободно выпасть наружу или вернуться обратно в ствол до тех пор, пока губки не вернутся в исходное положение. схватить. В других конструкциях для направления и поддержки электрода используется точно подогнанная металлическая втулка, и резиновый фиксатор не требуется.
В одном типе карандашей с храповым механизмом встряхивание карандаша вперед и назад приводит к тому, что груз внутри карандаша приводит в действие механизм в колпачке. Кнопка может находиться сверху или сбоку карандаша, чтобы пользователь мог при необходимости перемещать грифель вручную. Другой вариант автоматически увеличивает преимущество. В этой конструкции грифель продвигается с помощью храпового механизма, но не возвращается обратно в карандаш, а от падения удерживается лишь небольшим трением . Перо представляет собой подпружиненный воротник, который при нажатии по мере изнашивания грифеля снова выдвигается при сбросе давления.
Усовершенствованный тип храпового механизма имеет механизм, который поворачивает грифель карандаша на 9 градусов против часовой стрелки каждый раз, когда грифель прижимается к бумаге (что считается за один удар), чтобы равномерно распределить износ. Благодаря этому механизму автоматического вращения грифель на 50 % уже, чем у обычных механических карандашей, что приводит к равномерной толщине линий, написанных на бумаге. Дизайн был сначала запатентован Шмидтом из Германии, а затем разработан японской компанией Mitsubishi Pencil Company и назван Куру Тога под брендом Uni. [10] Этот тип карандаша больше всего подходит для азиатских языков, в которых на одну букву или слово приходится несколько штрихов, и где карандаш часто отрывается от бумаги. Этот механизм менее подходит для скорописи, используемой в западных сценариях. Еще одно недавнее движение с автоповоротом от Uni поворачивает поводок на 18 градусов за ход (или 20 ходов за полный оборот), что лучше подходит для западных сценариев.
Существуют механизмы защиты, которые не позволяют грифелю сломаться (в определенных пределах) при чрезмерном давлении во время письма. Механизм, используемый в системе DelGuard японской компанией Zebra, заставляет направляющую втулку выдвигаться наружу при приложении избыточного давления под углом. Когда на электрод оказывается избыточное вертикальное давление, он автоматически втягивается внутрь.
Механические карандаши более высокого класса часто имеют индикатор твердости грифеля , а иногда и выдвижную направляющую трубку. Это позволяет направляющей трубке свинца втягиваться обратно в корпус карандаша, что обеспечивает его защиту при хранении и транспортировке, а также делает его «безопасным в кармане».
Несмотря на название, стержни карандашей не содержат токсичный химический элемент свинец , а обычно изготавливаются из графита и глины или пластиковых полимеров. Недостатком механических грифелей является то, что они не такие прочные, как традиционные карандаши. Деревянный грифель карандаша прикреплен к внешнему деревянному корпусу, что обеспечивает большую защиту и прочность грифеля. Ситуация изменилась в 1962 году, когда Pentel выпустила новые механические карандаши диаметром 0,5 мм и 0,7 мм. Эти карандаши содержали новый тип грифеля, в состав которого вошли полимеры, которые действуют как связующее вещество и укрепляют грифель. Этот полимер заменил глину в грифелях механических карандашей и облегчил производителям производство грифелей меньшего диаметра. [11] [12]
По сравнению со стандартными карандашами механические карандаши имеют меньший диапазон типов маркировки, хотя существуют многочисленные вариации. Большинство механических карандашей можно заправлять заново, но некоторые недорогие модели предназначены для одноразового использования и выбрасываются, когда они пусты.
В механических карандашных механизмах используется стержень только одного диаметра. В некоторых карандашах, таких как Pentel Function 357, в одном корпусе размещено несколько механизмов, что обеспечивает диапазон толщины (в данном случае три: 0,3, 0,5 и 0,7 мм). Также существуют провода диаметром 1,00 мм, но они очень редки. (См. таблицу ниже.).
Доступны различные размеры грифелей для удовлетворения различных предпочтений и конструкций карандашей, как показано в таблице ниже. Наиболее распространенные размеры грифелей — 0,5 мм и 0,7 мм, ширина линий которых обеспечивает благоприятный баланс между точностью и прочностью. Менее распространенные размеры выводов могут варьироваться от 0,2 мм до 5,6 мм. Pentel также ранее продемонстрировала прототип карандаша диаметром 0,1 мм. [13] Карандаши с грифелями размером менее миллиметра обычно могут удерживать несколько грифелей одновременно, что снижает частоту заправки. Единственным исключением был Pentel 350 E, возможно, первый механический карандаш Pentel, [14] который мог удерживать только один стержень с грифелем 0,5 мм. Запасные провода можно купить в небольших тюбиках и вставлять в ствол по мере необходимости.
Значения в скобках в дюймах были найдены расчетным путем и округлены до трех знаков после запятой.
Однако диаметры не точны. Точный диаметр обычно немного больше. Японский стандарт JIS для механических грифелей карандашей гласит, что фактический диаметр грифеля «0,5 мм» (например) должен находиться в диапазоне от 0,55 мм до 0,58 мм.
Для проводов диаметром менее миллиметра стандартная длина цилиндрического стержня всех марок составляет 60 мм. Однако некоторые производители для некоторых марок выпускают провода длиной 75 мм.
Как и в случае с немеханическими карандашами, грифели механических карандашей доступны с различными показателями твердости , в зависимости от желаемого пользователем баланса между темнотой и долговечностью. Обычно используемый механический грифель карандаша идентичен по плотности, но не толщине, традиционному грилю HB (US#2) . Твердость зависит от соотношения полимера или смолы и графита в свинце. [16] Оно определяется по числовой шкале: чем выше число, тем тверже свинец. Как и стандартные деревянные карандаши, грифель различается по шкале. H означает твердость; поскольку они обычно более твердые и имеют светло-серый цвет. B означает черноту; они дают более темный цвет и обычно мягче. F означает штраф; по шкале оценок свинца он находится между H и HB. [17] По сравнению со стандартными карандашами, имеющими 24 класса грифеля, механический карандашный грифель имеет только 10 классов, от 4H до 4B. [18]
Механические карандаши с цветными стержнями встречаются реже, но существуют. Линейка продуктов Crayola Twistable включает два разных типа цветных карандашей (стираемые и нестираемые) с механическими механизмами подачи, которые подаются путем скручивания, но не имеют сменных стержней. Несколько компаний, таких как Pentel , Pilot и Uni-ball (Mitsubishi Pencil Co.), в настоящее время производят цветные сменные грифели ограниченного диапазона диаметров (0,5 мм, 0,7 мм или 2,0 мм) для своей продукции, а также «разнообразные пакеты», состоящие из грифелей разных цветов, для тех, кто хочет попробовать грифели разных цветов. Koh-i-Noor производит механические цветные карандаши со сменными стержнями диаметром 2,0, 3,15 и 5,6 мм. [19]
