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I primi cenni storici di una penna a serbatoio si hanno intorno al 953 in Egitto, ma la storia della penna da stilo può risalire ad anni precedenti, era descritto il meccanismo sui disegni di Leonardo da Vinci, che pare abbia anche idealizzato ed usato per realizzare i suoi lavori.
Nel 1600 circa, Daniel Schwenter descrive una penna fatta con due penne d'oca, una serviva da serbatoio per l'inchiostro che si trovava all'interno dell'altra.
L'inchiostro veniva trattenuta nella penna che fungeva da serbatoio, dal sughero, che tramite un foro passava al pennino.
Purtroppo ad oggi non ci risulta nessun esemplare di questo tipo.
Fu Scheller a sviluppare un prototipo in bronzo e corno. Si passa, quindi, al 1809 quando
viene brevettato un prototipo di quello che in futuro evolverà nella penna a sfera.
Ma
solo con l'invenzione di uno studente romeno, Petrache Poenaru del 1827, che il governo francese brevettò la penna stilografica.
Dal 1850 aumentarono sia i brevetti di penne stilografiche, che la produzione; ed in seguito solo grazie a tre innovazioni chiave, la penna stilografica divenne uno strumento ampiamente diffuso per la scrittura. Queste invenzioni furono il pennino dorato con la punta in iridio, l'ebanite e l'inchiostro a flusso libero.
Nel 1870 venne creata da Duncan MacKinnon, una penna stilografica con un tubolare cavo ed un filo che serviva da valvola; la maggiorparte delle volte queste penne stilo, venivano usate per la realizzazione di bozzetti e disegni tecnici.
Anche durante questi anni si cerca di modificare la penna, utilizzando altri meccanismi ma senza ottonere successi, o almeno fino al 1883, che si dice sia la data di nascita della penna stilografica moderna.... con l'invenzione dell'alimentatore multicanale di Lewis Edson Waterman. Fu effettivamente il modello più funzionante ed affidabile. Anche se precedentemente ideata, l'importanza vera e propria era data da questa nuova invenzione.
In questo periodo le penne stilografiche erano ricaricate svitando una sezione del fusto o del supporto ed inserendo l'inchiostro con un contagocce, ma il sistema era sempre ancora troppo lento per non parlare della fuoriuscita dell'inchiostro, quindi si dovette ricercare una risoluzione a questo problema.
Ecco quindi i primi sistemi di caricamento, costituiti dal contagocce; il blocco alimentatore-pennino poteva essere tolto per caricare la penna, oppure retrocedere con un meccanismo elicoidale contenuto nella penna (si tratta delle penne "rientranti"). Nel 1901 viene commercializzata la prima penna con caricamento automatico, creata da Roy Conklin. Denominato crescent filler, che rimase sul mercato fino agni anni venti; intanto nel 1912 viene ideato un nuovo sistema che avrà un enorme successo nel mercato, lanciato da Walter A. Sheaffer, il quale realizzò la prima stilografica dotata di sistema a levetta laterale, in cui la compressione del gommino avviene agendo su una levetta, appunto, che disturba molto meno l'estetica ed è più semplice da usare del crescent filler.
Successivamente si introdusse anche il sistema button filler, o caricamento a pulsante di fondo, in cui la compressione avviene tramite un pulsante che agisce sulla barretta metallica (è un meccanismo che tuttora alcune aziende stanno ancora adottando), anche se presente più complicazioni sia perchè è meno efficente, sia perchè richiede un certo sforzo, ha avuto molto successo.
In Europa intorno 1929 la Pelikan realizzò il rivoluzionario caricamento a stantuffo l'unico rivale della cartuccia di plastica, anch'essa realizzata da una ditta francese, una filiale della Waterman.