Расходные материалы для перьевых плоттеров (часть 1)

Сергей Антонов

Обзор проблем

На протяжении нескольких десятков лет господства перьевых (векторных) плоттеров в нашу страну было поставлено сотни тысяч таких устройств. Не отставали и наши доблестные производители аналогов (вернее "подобий") плоттеров. Вспомним хотя бы ржевских, витебских умельцев да и "младшего брата" - Предприятие графических периферийных устройств из болгарского города юмора Габрово, усердно поставлявшее на российские просторы микрографы П841. Но прогресс не стоит на месте, и сегодня струйные технологии стремительно вытесняют перьевые. Знаменательным событием стало решение одгого из законодателей плоттерной моды - фирмы Hewlett-Packard - прекратить производство перьевых плоттеров и соответственно расходных материалов к ним. Многие наши пользователи остались без комплектующих и расходных материалов для своих плоттеров, произведенных этой фирмой. Возможно, такое недвусмысленное подталкивание к переходу на струйные плоттеры оправдано для богатого Запада и Америки, но вряд ли на сегодняшний день приемлемо в России. И рад бы руководитель иной фирмы купить струйник, но зачастую ему с трудом хватает денег на поддержку имеющегося оборудования.

Не стоит забывать и об обьективных преимуществах перьевых плоттеров, о которых мы поговорим ниже. Как бы ни была популярна в России фирма Hewlett-Packard, это все же еще не последняя инстанция в плоттерном мире. Вспомним, что первый в мире плоттер был создан в 1959 году в американской аэрокосмической корпорации Lockheed Martin, в подразделении, которое теперь называется CalComp, оно и по сей день остается, по-видимому, наиболее авторитетным производителем средств представления графической информации в мире. Наряду с разнообразным набором струйных плоттеров CalComp и сегодня выпускает серию недорогих высококачественных перьевых устроиств DesignMate. Такие известные фирмы, как Summagraphics (плоттеры марки Houston Instrument), Graphtec, Mutoh, Oce Graphics (Schlumberger, Benson), Roland, Sekonic, Numonics и многие другие, продолжают выпуск и усовершенствование перьевых плоттеров, прекрасно осознавая их преимущества в мире плоттерных технологий.

Позволю себе напомнить основные достоинства перьевых (векторных) плоттеров:

  • низкая цена, оптимальное соотношение цена/производительность, что идеально соответствует потребностям небольших фирм и учебных заведений;
  • надежность, позволяющая работать без поломок многие годы (реально более десятка лет);
  • самая низкая стоимость расходных материалов по сравнению с другими типами плоттеров (струйными, лазерными);
  • высокое качество получаемых черно-белых и цветных изображений;
  • долговечность хранения носителей изображений;
  • максимальная скорость вывода малонасыщенных чертежей, так как скорость вывода информации у перьевых плоттеров зависит от суммарной длины линий на чертеже. Это качество особенно важно в машиностроении и везде, где не требуются многочисленные штриховки и заливки.

Таким образом, можно с уверенностью сказать, что применение перьевых плоттеров экономически выгодно.

Имеет значение также простота их использования по сравнению со струйными плоттерами, отлаженность конструкции и три десятилетия их существования. Например, фирма CalComp на свои перьевые плоттеры DesignMate дает наработку на отказ не менее 6000 часов! Это означает работу без поломок практически более десяти лет! Сегодня перьевой плоттер большого формата стоит дешевле двух тысяч долларов (самый дешевый черно-белый "струйник" обойдется в полтора раза дороже), причем фирмы-производители предоставляют полное сервисное и гарантийное обслуживание. На любом перьевом плоттере можно делать цветные чертежи.

Автор данной статьи занимается задачами САПР с 1982 года. За пятнадцать лет работы с плоттерами как только не пприходилось выкручиваться, чтобы получить высококачественный чертеж, и из чернил "Радуга" плоттерную тушь делать, и чертежи адаптеров создавать, по которым супертокарь дядя Вася потом вытачивал отличные переходники. Автор убедился, что качество чертежа (как жизнь Кощея Бессмертного) находится на конце иглы рапидографа для перьевого плоттера. Работая в Научно-техническом центре "Автоним", одним из главных направлений деятельности которого с 1991 года является поставка качественных расходных материалов для перьевых плоттеров, ежедневно приходится сталкиваться с типичными проблемами и вопросами пользователей. Удивительно, насколко плохо разбираютсся наши новые клиенты в расходных материалах, как мало они знают об аксессуарах, облегчающих работу и продлевающих жизнь пишущих элементов. Попытаемся восполнить этот пробел. В серии статей настоящего журнала мы расскажем об основных чертежных принадлежностях для графопостроителей. В основном речь пойдет о продукции германских фирм, поставляющих аксессуары для плоттеров, в частности фирмы MARSPLOT STAEDTLER. Надеюсь, данная информация поможет пользователям плоттеров получать более качественные чертежи и сэкономит их деньги: ведь грамотная эксплуатация аксессуаров может существенно продлить срок их работы. Сегодня на рынке представлен обширный выбор современных чертежных инструментов и аксессуаров для всех популярных моделей перьевых плоттеров. К ним относятся:

  • пишущие узлы многоразового использования;
  • рапидографы, заполненные тушью (типа Sprint Pen или Sure Plot);
  • фломастеры (фибровые, пластиковые, шариковые);
  • шариковые стержни с пастой под давлением газа;
  • адаптеры (их еще называют плунжерами или переходниками) для каждого типа плоттеров;
  • разнообразная тушь (черная, цветная, универсальная, специализированная);
  • чистящие устройства, чистящие жидкости;
  • установки ультразвуковой очистки;
  • широкий ассортимент плоттерной бумаги, пленки, кальки.

Kачество чертежей зависит от правильности установки силы давления пера, скорости черчения, ускорения, а также от используемой чертежной cреды. Опыт показывает, что важно найти оптимальную комбинацию трех основных параметров:

  • чертежной среды;
  • чертежного инструмента;
  • установок плоттера.

Кроме удобства и простоты использования плоттер должен обеспечивать скорость и качество вывода. Два последних требования иногда противоречат друг другу. Быстрота черчения складывается из скорости и ускорения пера. При закрашивании больших площадей (например, гистограмм, штриховок) и построении длинных прямых линий скорость перемещения пера является преобладающим фактором, в то время как ускорение будет наиболее важным для вывода диаграмм и графиков с множеством коротких кривых и небольших отдельных линий. Однако в некоторых случаях высокая скорость может привести к неравномерности ширины линий и, в конечном счете, к низкому качеству получаемой картинки. Итак, вопрос качества является комплексным, но в наибольшей степени он зависит от правильного подбора перьев и чертежных поверхностей. Пишущие узлы (многоразовые рапидографы)

Пишущие узлы (рис. 1) (ПУ), которые часто называют еще перьями или наконечниками, применяются для черчения тушью по бумаге, кальке, матированной и гладкой пленке. Они многоразовые, универсальные и подходят для любых перьевых плоттеров, но для каждого типа плоттеров необходим свой адаптер. Адаптеры продаются как вместе с плоттерами, так и отдельно. Пишущие узлы можно разделить на пять типов:


    1. стальные;
    2. из хромированной нержавеющей стали;
    3. карбид-вольфрамовые;
    4. карбид-вольфрамовые с крестообразным срезом;
    5. со вставкой из драгоценного камня.

Все пишущие узлы устойчивы как к нормальной туши, так и к цветной и к туши на базе растворителя.

В зависимости от своих потребностей и финансовых возможностей пользователь может выбрать пишущий узлел от самых дешевых стальных (менее 10 долл. за штуку) до суперуниверсальных со вставкой из рубина (до 50 долл. за штуку). Стальные пишущие узлы выпускаются с тремя значениями ширины линии письма: 0,35 (0,3) мм; 0,5 мм; 0,7 (0,8) мм. Фирмы-производители гарантируют постоянство ширины линии письма, эта величина может варьироваться в зависимости от чертежной поверхности, типа туши, скорости черчения и установленной силы нажима пера (поэтому мы даем вторые значения в скобках). Разумеется, если поменять скорость письма с 50 на 500 мм/сек, а вместо хорошо впитывающей бумаги использовать гладкую пленку, ширина линии изменится, но в пределах одного и того же чертежа она должна быть постоянной.

Приведем величины рекомендуемой силы нажима пера в зависимости от ширины линии письма:


    - для ширины линии 0,13 мм; 0,18 (0,1) мм; 0,25 (0,2) мм рекомендуется сила давления пера 0,2 - 0,3 мм;
    - для ширины линии 0,35 (0,3) мм; 0,4 мм; 0,5 мм; 0,6 мм; 0,7 (0,8) мм; 1,0 мм - сила нажима 0,4 мм.

Стальные пишущие узлы упакованы в пеналы и имеют ключ, облегчающий смену ПУ в адаптере. Ключ одновременно является колпачком, предохраняющим наконечник от засыхания туши при хранении пера. Стальные пишущие узлы хороши при работе по чертежной бумаге. Для них лучше применять универсальную тушь для черчения по бумаге, пленке и кальке - эта тушь хорошо ложится на чертежную поверхность в большом интервале скоростей от 50 до 300 мм/сек.

Пишущие узлы из хромированной стали (рис. 2) имеют уже 9 значений ширины линии - от 0,13 до 1,0 мм. Они обладают отличной устойчивостью на износ, хороши для черчения по бумаге и кальке, характтеризуются высокой точностью черчения. Упаковываются они обычно в пенал или в коробочку с шестигранным ключем (рис. 3). Пишущие узлы из хромированной стали рекомендуется использовать на скоростях до 300 мм/сек.

Более долговечны пишущие узлы с наконечником из карбида вольфрама; они особо устойчивы на износ, в том числе при работе по матовой пленке, что очень важно, так как поверхность матовой пленки действует как наждачная бумага. Эти перья легко отличить от стальных по позолоченной втулке, (рис.4). Они одинаково чертят по ватману, чертежной бумаге, кальке и при грамотной эксплуатации служат существенно дольше стальных пишущих узлов. И, что самое главное, они поддерживают скорости до 500 мм/сек.
А вот менее скоростные (до 150 мм/сек) карбид-вольфрамовые пишущие узлы с крестообразным срезом наконечника (рис. 5) специально рекомендуются для черчения трассировки печатных плат. Крестообразный разрез обеспечивает более интенсивное поступление туши, гарантирует четкие линии с высокой контрастностью. Эти пишущие узлы великолепно ведут себя на гладкой и матовой пленке, обеспечивая контролируемое давление вытекания туши.

Пишущие узлы со вставкой из драгоценного камня (рис.6) являются наиболее универсальными и обеспечивают наивысшее качество скольжения на всех чертежных поверхностях. Оптимальная скорость для них - около 200 мм/сек по бумаге и около 300 мм/сек по пленке. Стоимость такого пера достигает 50 долларов за штуку.

Многие пользователи во время очистки разбирают пишущие узлы. При этом необходимо помнить, что перья с малыми диаметрами (от 0,1 до 0,3 мм) разбирать рискованно, так как они имеют трубочку с тонкой проволочкой, которую потом очень трудно, не погнув, вставить обратно. Диаметр 0,5 мм в этом смысле является пограничным. Начиная с пишущих узлов с шириной линии письма 0,6 мм и выше, процедура разборки становится менее опасной.

Для промывки пишущих узлов лучше использовать специальные принадлежности. Например, устройство для промывки пишущих узлов (рис. 7), представляющее из себя резиновую грушу со специальными насадками и резьбой для вворачивания пишущего узла. С его помощью можно продувать пишущий узел и прокачивать через него чистящую жидкость, не разбирая ПУ.
Это незамысловатое устройство значительно продлевает жизнь пишущему узлу, его необходимо иметь каждому пользователю плоттера, внезависимости от количества выпускаемых чертежей; приобретение его непременно окупится, что проверено автором на личном опыте.
Часто приходится сталкиваться с ситуацией, когда, купив дорогой пишущий узел из карбида вольфрама, пользователь через неделю приходит за новым, хотя за такой срок ресурс пера выработать сложно. Оказывается, пишущий узел разбирали или неправильно хранили.
Грамотный же пользователь долго работает даже с самыми дешевыми стальными ПУ и получает качественные чертежи, исписывая наконечник до основания. Для всех пишущих узлов рекомендуется приобретать колпачки с двойной изоляцией, которые герметически закрывают конец трубочки наконечника и лобовую часть адаптера, что обеспечивает максимальную защиту от засыхания туши (рис. 8); необходимо закрываеть наконечник колпачком после каждого использования пишущего узла и во время перерывов. Такой колпачок существенно продлевает срок службы пера, обеспечивая максимальную защиту даже в жаркие летние дни. Все производители рекомендуют хранить наконечники в горизонтальном положении (рис. 9); однако автор осмелится предложить свой способ хранения рапидографов - дешевый, простой, а главное - проверенный на российских плоттерных дорогах. Необходимо взять любую закрываемую крышкой коробку или емкость и положить на дно толстый поролон или губку, хорошо впитывающую воду. В поролоне или губке предварительно делаем паяльником отверстия, в которые вертикально, пишущим узлом вверх, вставляются рапидографы. В предохраняющий колпачок перед закрыванием можно залить пару капель воды. Прочитав поролон водой, закрываем емкость крышкой - и перед нами прекрасное хранилище для пишущих узлов, рапидографов, фломастеров, спринт пенов, в котором постоянно поддерживается влажная атмосфера. При хранении наконечником вверх тушь стекает вниз в адаптер рапидографа, не позволяя тяжелым фракциям накапливаться в наконечнике. При таком способе хранения нет необходимости разбирать рапидограф и выливать остатки туши из адаптера.



Установка ультразвуковой очистки

Если вы хотите в полной мере оценить преимущества более дорогих пишущих узлов, если у вас много плоттеров или если вы делаете много чертежей, вам имеет смысл обратить внимание на установку ультразвуковой очистки (УЗО) рапидографов (рис.10). Она применяется для очистки загрязненных, засохших пишущих узлов графопостроителей, с ее помощью можно реанимировать пишущие узлы даже десятилетней давности. С этим устройством вам не придется разбирать пишущие узлы: достаточно налить в ванну ультразвуковой очистки простой воды, в зависимости от загрязненности пишущих узлов разбавить ее жидкостью для очистки и включить таймер. Существуют специальные чистящие жидкости для плоттерных аксессуаров, но в устройство ультразвуковой очистки можно добавлять любую моющую щелочную жидкость, кроме воспламеняющихся, то есть спиртовых и светлонефтяных. На последнее обстоятельство надо обращать особое внимание, так как под влиянием ультразвука происходит как бы расшатывание молекул и возможно воспламенение жидкости вплоть до взрыва. Для нормальной очистки вполне достаточно четверти часа; при сильной загрязненности частей пишущих узлов процедуру очистки можно повторить. Если загрязнение не слишком сильное, пишущий узел очищается и в простой воде. Ультразвуковая очистка великолепно чистит любые мелкие детали; вы сделаете прекрасный подарок жене, вернув ее золотым украшениям первозданный вид. УЗО значительно (в 5 - 7 раз) продлевает срок службы пишущих узлов, несложно вычислить срок окупаемости устройства, зная его стоимость (приблизительно 400 $), стоимость пишущих узлов (от 10 $ до 50 $) и средний расход пишущих узлов в ваших плоттерах. Посчитайте на досуге. По моей оценке, если в организации в год исписывается более 30 пишущих узлов, установка ультразвуковой очистки просто необходима по всем соображениям - выгодности, окупаемости, удобства работы. Прибор элегантен, имеет небольшие размеры - 20 x 10 x 14 см.
Отметим также следующие характеристики:


    - время очистки может быть установлено по таймеру - максимум до 1 часа. Устройство отключается автоматически, при этом прибор можно оставлять включенным в сеть;
    - обьем ванны равен 810 мл;
    - используемое напряжение: 220 - 240 В / 30 Ватт; рабочая частота: 35 КГерц;
    - одобрено и утверждено в соответствии с требованиями VDE (Ассоциации Немецкой Инженерии);
    - прибор экологически чист, утвержден СЕЕ по радио- и телезагрязнениям;
    - прибор сделан из устойчивой к растворителям нержавеющей стали.

Из существующих принадлежностей за уходом чертежных инструментов я бы еще отметил промывочный бачок, поставляемый с чистящим концентратом в виде порошка, разбавляемого водой. В народе это устройство называют "банька". Бачок имеет специальные "посадочные места" для пишущих узлов и рапидографов. Заливать туда можно не только чистящую жидкость, но и просто горячую воду. Плотно закрыв крышку и хорошенько взболтав содержимое бачка, как бармен взбалтывает в шейкере ингредиенты кокткйля, вы достигнете отличной очистки чертежного инструмента.

Чистящая жидкость (рис. 11) выпускается в флаконах емкостью 100, 250, 1000 мл. Обычно ее разбавляют водой в соотношении 1:1, но это соотношение может варьироваться в зависимости от загрязненности чертежного инструмента. В этом году в продаже появилась концентрированная чистящая жидкость, которую можно разбавлять в соотношении 1:10. В результате 100-мл флакон такой жидкости получается в 1,5 раза выгоднее чем литровая бутыль обычной (рис.12).



Тушь

Требования к плоттерной туши (рис. 13) всегда были довольно высокими. Сколько хороших пишущих узлов было загублено просроченной тушью! Осадок в виде хлопьев забивал тонкую трубочку наконечника, которую приходилось долго и мучительно очищать, причем без гарантии результата. Таким экономным пользователям можно только напомнить, что скупой платит дважды и что срок годности плоттерной туши равен одному году, в лучшем случае - двум. Для этого тушь надо хранить при комнатной прохладной температуреа вдали от нагревательных приборов и солнца. Сегодня на российский рынок поставляется широкий ассортимент цветной и черной туши. Например, серия туши MARSPLOT (Германия) удовлетворяет самым высоким требованиям в области плоттерного черчения. Вся тушь MARSPLOT дает достаточно контрастную линию, имеет отличную оптическую плотность и гарантирует высокую стойкость изображения к действию ультрафиолета, что обеспечивает практически неограниченный срок хранения чертежей. При выборе марки туши надо иметь в виду два важных параметра -скорость черчения и тип поверхности, по которой вы будете чертить, а также такие характеристики, как скорость высыхания туши, допустимое время держания наконечника без колпачка с двойной изоляцией, степень или глубину черноты линии. Плоттерная тушь обычно имеет стандартную упаковку - флакон объемом 23 мл с закручивающимся колпачком и специальным носиком, с помощью которого удобно заливать тушь в рапидограф (рис. 14). Наиболее популярна тушь 745-ой серии. Она универсальна, подходит для плоттерной бумаги, пленки и кальки, устойчива к касанию пальцами. Тушь артикул 745 М2-9 имеет глубоко черный цвет, время высыхания около 25 сек, время держания без колпачка максимум один час. Это одна из самых выгодных в финансовом отношении тушь, флакон объемом 23 мл стоит около пяти долларов. Цветная тушь этой серии имеет (красная, синяя, зеленая, фиолетовая, желтая, коричневая) позволяет получать прекрасные цветные чертежи на бумаге, кальке и матовой пленке. Время высыхания цветной туши около 30 сек., а время держания без предохранительного колпачка от одного до двух часов. Тушь 745-ой серии великолепно работает на скоростях до 300 мм/сек со всеми типами пишущих узлов - от стальных до ПУ со вставкой из драгкамня. Специализированную глубоко черную тушь 748 PL, рекомендуемую для работы по бумаге и кальке на скоростях от 50 мм/сек до 200 мм/сек, почему-то очень любят авиастроительные предприятия, хотя она стоит почти в два раза дороже туши 745 М2-9. Единственное объяснение автор находит в разной степени текучести туши и исторически сложившейся привычке, так как остальные параметры у этих типов туши одинаковы. Тушь 747Т-9 великолепно ложится на чертежные пленки, а вот узкоспециализированная ультрачерная тушь 747TL-9 на латексной основе незаменима при черчении трассировки печатных плат и для матовых чертежных пленок. Она имеет оптимальную непрозрачность и адгезию. Надо обратить внимание, что данную тушь можно держать без предохранительного колпачка не более пяти минут. Для черчения на больших скоростях (до 500 мм/сек) по матовой пленке и кальке карбид-вольфрамовыми пишущими узлами рекомендуется использовать тушь 748PLF, имеющую время высыхания около 20 сек. и время держания без колпачка максимум один час. С 1997 года стала поставляться новая черная тушь артикула 48523SAR-9 для работы по металлу и пластику стоимостью более 10 долларов за флакон. Для нее необходим специальный адаптер, устойчивый к разъедающему воздействию этйо туши. Опишем возможные неприятности, которые могут возникнуть при работе с пишущими узлами, вероятные причины их возникновения и способы борьбы с ними.


Линии слишком тонкие или ширина линии непостоянна.
Возможные причины:

    - установлена слишком большая скорость черчения;
    - установлена недостаточная сила нажима пера;
    - засорилась трубочка наконечника пишущего узла;
    - выбрана, не соответствующая данному перу чертежная поверхность.

Способы решения проблемы:

    - уменьшить скорость черчения;
    - увеличить силу давления пера на чертежную поверхность;
    - очистить или заменить пишущий узел;
    - заменить чертежную среду.


Линии получаются слишком толстые.
Возможные причины:

    - чертежная поверхность слишком грубая, шершавая, неровная;
    - установлена большая сила нажима пера.

Способы решения проблемы:

    - использовать более гладкую, ровную, лощеную плоттерную бумагу;
    - уменьшить силу давления пера на бумагу.


Линии получаются нечеткие, при черчении этом повреждается поверхность бумаги или пленки.
Возможные причины:

    - стерся наконечник пишущего узла;
    - повреждена трубочка наконечника;
    - выпал из наконечника драгоценный камень или карбид-вольфрамовая вставка.

Способы решения проблемы:

    - взять новый наконечник;
    - впредь не ронять на пол пишущие узлы.


Перо останавливается во время черчения (временно перестает чертить).
Возможные причины:

    - пишущий узел не до конца закручен в адаптер рапидографа;
    - неправильное храните рапидограф во время перерывов в работе;
    - неправильно сделаны установки плоттера или выбрана несоответствующая карусель.

Способы решения проблемы:

    - подкрутить пишущий узел в рапидографе;
    - во время перерывов надевать на пишущий узел предохранительный колпачок с двойной изоляцией и хранить в горизонтальном положении;
    - сделать установки в соответствии с рекомендациями руководства по эксплуатации плоттера.

Если перо не чертит только с самого начала работы, возможно, в карусели накопился густой осадок от туши, забивающий наконечник. Не забывайте время от времени чистить карусель. Если перо вообще не чертит, то вероятно, трубочка наконечника забита бумагой или частичками пленки; используйте тогда для очистки чистящие устройства, специиальную жидкость или ультразвуковую очистку.
Как уже говорилось выше, пишущие узлы соединяются с плоттером с помощью адаптеров. Подробное описание адаптеров для различных моделей плоттеров будет дано в следующих номерах журнала. Также мы продолжим рассказ о плоттерных аксессуарах (фломастерах, спринтах и т.д.)