Noodzaak is misschien de moeder van de uitvinding, maar frustratie voedt het vuur - althans dat was het geval voor Lewis Waterman. Waterman was een verzekeringsmakelaar in New York City in 1883 en maakte zich klaar om een van zijn beste contracten te ondertekenen. Hij kocht een nieuwe vulpen ter ere van de gelegenheid. Toen, met het contract op de tafel en de pen in de hand van de klant, weigerde de pen te schrijven. Erger nog, het lekte eigenlijk op het kostbare document.
Geschrokken rende Waterman terug naar zijn kantoor voor een ander contract, maar een concurrerende makelaar sloot de deal in de tussentijd. Vastbesloten nooit meer zo'n vernedering te ondergaan, begon Waterman zijn eigen vulpennen te maken in de werkplaats van zijn broer.
Schrijfinstrumenten die zijn ontworpen om hun eigen inkt te vervoeren, bestonden in principe al meer dan 100 jaar voordat Waterman zich toelegde op het verbeteren van het concept.
De eerste uitvinders hebben de ogenschijnlijke natuurlijke inktreserve opgemerkt in het holle kanaal van een vogelveer. Ze probeerden een soortgelijk effect te produceren, door een door de mens gemaakte pen te maken die meer inkt zou bevatten en niet constant in een inktpot moest dompelen. Maar een veer is geen pen, en het vullen van een lang dun reservoir van hard rubber met inkt en het plakken van een metalen penpunt aan de onderkant was niet genoeg om een glad schrijfinstrument te produceren.
De oudste bekende vulpen - die er vandaag nog steeds is - werd ontworpen door M. Bion, een Fransman, in 1702. Peregrin Williamson, een schoenmaker in Baltimore, ontving het eerste Amerikaanse patent voor een dergelijke pen in 1809. John Scheffer ontving een Brits patent in 1819 voor een half ganzenveer, een metalen pen die hij in massaproductie probeerde te maken. John Jacob Parker patenteerde de eerste zelfvullende vulpen in 1831. De meeste hiervan werden geplaagd door inktvlekken zoals die van Waterman, en andere fouten maakten ze onpraktisch en moeilijk te verkopen.
De vroegste 19e-eeuwse pennen gebruikten een pipet om het reservoir te vullen. Tegen 1915 waren de meeste pennen overgeschakeld naar zelfvullende zachte en flexibele rubberen zakken - om deze pennen opnieuw te vullen, werden de reservoirs platgedrukt door een interne plaat, waarna de penpunt van de pen in een fles met inkt werd geplaatst en de druk op de interne plaat werd losgelaten zodat de inktzak vol zou raken en een nieuwe voorraad inkt opzoog.
Waterman gebruikte het capillariteitsprincipe om zijn eerste pen te maken. Het gebruikte lucht om een gelijkmatige en gelijkmatige inktstroom te veroorzaken. Zijn idee was om een luchtgat in de punt en drie groeven in het toevoermechanisme toe te voegen. Hij doopte zijn pen "de Regelmatige" en versierde deze met houten accenten, waar hij in 1884 patent voor kreeg.
Waterman verkocht zijn handgemaakte pennen uit de achterkant van een sigarenwinkel in zijn eerste jaar van operatie. Hij garandeerde de pennen voor vijf jaar en adverteerde in een trendy tijdschrift, De beoordeling van beoordeling. Bestellingen begonnen binnen te filteren. Tegen 1899 had hij een fabriek in Montreal geopend en bood hij een verscheidenheid aan ontwerpen aan.
Waterman stierf in 1901 en zijn neef, Frank D. Waterman, bracht het bedrijf naar het buitenland en verhoogde de omzet tot 350.000 pennen per jaar. Het Verdrag van Versailles werd ondertekend met behulp van een massief gouden Waterman-pen, ver verwijderd van de dag dat Lewis Waterman zijn belangrijke contract verloor vanwege een lekkende vulpen.
William Purvis uit Philadelphia bedacht en patenteerde verbeteringen aan de vulpen in 1890. Zijn doel was om een "duurzamere, goedkope en betere pen in de zak te maken." Purvis bracht een elastische buis tussen de penpunt en het inktreservoir in die een zuigactie gebruikte om overtollige inkt terug te voeren naar het inktreservoir, waardoor gemorste inkt werd verminderd en de levensduur van de inkt werd verlengd.
Purvis vond ook twee machines uit voor het maken van papieren zakken die hij verkocht aan de Union Paper Bag Company uit New York, evenals een zakbevestiging, een zelfinktende handstempel en verschillende apparaten voor elektrische spoorwegen. Zijn eerste papieren zakkenmachine, waarvoor hij een patent ontving, creëerde zakken van het onderste zaktype in een verbeterd volume en met een grotere automatisering dan eerdere machines.
De verschillende manieren waarop reservoirs werden gevuld, bleken een van de meest concurrerende gebieden in de vulpenindustrie te zijn. In de loop der jaren zijn verschillende patenten verleend voor zelfvullende vulpenontwerpen:
Vroege inkten zorgden ervoor dat stalen penpunten snel corrodeerden en gouden penpunten hielden de corrosie vast. Iridium dat op het puntje van de punt werd gebruikt, verving uiteindelijk goud omdat goud te zacht was.
De meeste eigenaren hadden hun initialen op de clip gegraveerd. Het duurde ongeveer vier maanden om een nieuw schrijfinstrument in te breken omdat de penpunt was ontworpen om te buigen wanneer er druk op werd uitgeoefend, waardoor de schrijver de breedte van de schrijflijnen kon variëren. Elke punt versleten, passend bij de schrijfstijl van elke eigenaar. Om deze reden leenden mensen hun vulpennen aan niemand.
Een inktcartridge die rond 1950 werd geïntroduceerd, was een wegwerpbare, voorgevulde plastic of glazen cartridge die is ontworpen voor schone en eenvoudige plaatsing. Het was meteen een succes, maar de introductie van balpennen overschaduwde de uitvinding van de cartridge en opgedroogde zaken voor de vulpenindustrie. Vulpennen worden tegenwoordig verkocht als klassieke schrijfinstrumenten en de originele pennen zijn erg hete verzamelobjecten geworden.