Что такое плоттер? 

ПЛОТТЕР, или графопостроитель, — широкоформатное устройство для вывода на бумагу широкоформатных изображений — чертежей, графиков и т. п.

Графопострои́тель (от греч. γράφω), пло́ттер — устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке.

Принцип действия плоттера такой же, как и у струйного принтера.

Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока).

Связь с компьютером графопостроители, как правило, осуществляют через последовательный, параллельный, SCSI-интерфейс и Ethernet (в последнем случае подключение к конкретному компьютеру не требуется, плоттер имеет собственный IP-адрес и, будучи включенным, доступен всем машинам в локальной сети). Некоторые модели графопостроителей оснащаются встроенным буфером (1 Мбайт и более).

Первые плоттеры (например Calcomp 565 из 1959) работали на принципе передвижения бумаги с помощью ролика, обеспечивая тем самым координату X, а Y обеспечивалась движением пера. Другой подход (воплощённый в Computervision’s Interact I, первая CAD система) представлял собой модернизированный пантограф, управляемый вычислительной машиной и имеющий шариковое перо в качестве рисующего элемента. Недостаток этого метода заключался в том, что требовалось пространство, соответствующее расчерчиваемой области. Но достоинством этого метода, вытекающим из его недостатка, является легко повышаемая точность позиционирования пера и соответственно точность самого рисунка, наносимого на бумагу. Позже это устройство было дополнено специальным кассетным держателем, который мог компоноваться перьями разной толщины и цвета.

Hewlett Packard и Tektronix в конце 1970-х представили планшетные плоттеры со стандартным размером с рабочий стол. В 1980-х была выпущена меньшая по размерам и более лёгкая модель HP 7470, использующая инновационную технологию «зернистого колеса» для перемещения бумаги. Эти небольшие плоттеры бытового назначения стали популярны в деловых приложениях. Но из-за их низкой производительности они были практически бесполезны для печати общего назначения. С широким распространением струйных и лазерных принтеров с высокой разрешающей способностью, удешевлением компьютерной памяти и скоростью обработки растровых цветных изображений, графопостроители с пером практически исчезли из обихода.

Назначение графопостроителей — высококачественное документирование чертёжно-графической информации.

Графопостроители можно классифицировать следующим образом:

● по способу формирования чертежа — с произвольным сканированием и растровые;

● по способу перемещения носителя — планшетные, барабанные и смешанные (фрикционные, с абразивной головкой).

● по используемому инструменту (типу чертёжной головки) — перьевые, фотопостроители, со скрайбирующей головкой, с фрезерной головкой.

Также плоттерами называют широкоформатные принтеры и каттеры. Это не совсем корректно, однако де-факто уже является стандартом.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПЛОТТЕРОВ.

Тип носителя (media type) напрямую влияет на эксплуатационные расходы: чем дороже и "экзотичнее" носитель, тем они выше. Максимальный размер листа (max media size) при использовании нарезанных заранее или максимальная ширина листа носителя (max media width) при использовании рулонного носителя больше фактических соответственно размера рабочего поля носителя (image size) или ширины рабочего поля (image width), т.е. пространства, где плоттер рисует, на размер полей по краям листа (border, margins) из-за необходимости его перемещения в процессе создания изображения.

Формат листа (drawing size) определяет максимальный стандартный формат, который может быть вписан в размер рабочего поля. Длина носителя (media length) для рулонных плоттеров зависит от его толщины (чем тоньше носитель, тем он длиннее), так как допустимый диаметр рулона ограничен. Иногда можно встретить параметр - максимальная толщина носителя (max media thickness). Понятно, что малая толщина носителя сужает возможности использовании плоттера.

Плоттеры:

● Планшетные плоттеры

● Перьевые плоттеры

● Струйные плоттеры

● Электростатические плоттеры

● Плоттеры прямого вывода изображения

● Плоттеры на основе термопередачи

● Лазерные плоттеры

● Режущие плоттеры

● Сольвентные пллоттеры

1.ПЛАНШЕТНЫЕ ПЛОТТЕРЫ.

В планшетных плоттерах носитель неподвижно закреплён на плоском столе. Закрепление либо электростатическое, либо вакуумное, либо механическое за счёт притягивания прижимающих бумагу пластинок, к электромагнитам, вмонтированным в поверхность стола. Специальной бумаги не требуется. Головка перемещается по двум перпендикулярным направлениям. Размер носителя ограничен размером планшета.

В некоторых устройствах небольших размеров головка закреплена неподвижно, а перемещается стол с закреплённым на нём носителем, как это сделано во фрезерных станках с числовым программным управлением.

2.ПЕРЬЕВЫЕ ПЛОТТЕРЫ (ПП, pen plotter).

Перьевые плоттеры - это электромеханические устройства векторного типа, и на ПП традиционно выводят графические изображения, различные векторные, программные системы типа AutoCAD. ПП создают изображение при помощи пишущих элементов, обобщенно называемых перьями, хотя имеется несколько видов таких элементов, отличающихся друг от друга используемым видом жидкого красителя. Пишущие элементы бывают одноразовые и многоразовые (допускающие перезарядку). Перо крепится в держателе пишущего узла, который имеет одну или две степени свободы перемещения.

Существует два типа ПП: планшетные, в которых бумага неподвижна, а перо перемещается по всей плоскости изображения, и барабанные (или рулонные), в которых перо перемещается вдоль одной оси координат, а бумага вдоль другой за счет захвата транспортным валом, обычно врикционным. Перемещения выполняются при помощи шаговых (в подавляющем большинстве плоттеров) или линейных электродвигателей, создающих довольно большой шум. Хотя точность вывода информации барабанными плоттерами несколько ниже, чем планшетными, она удовлетворяет требованиям большинства задач. Эти плоттеры более компактны и могут отрезать от рулона лист необходимого размера автоматически, что определило их доминирование на рынке больших ПП (ПП формата А3 обычно планшетные). Отличительной особенностью ПП являются высокое качество получаемого изображения и хорошая цветопередача при использовании цветных пишущих элементов. К сожалению, скорость вывода информации в ПП невысока, несмотря на все более быструю механику и попытки оптимизации процедуры рисования; существует и проблема подбора пары носитель - чернила.

Карандашно-перьевые плоттеры (КПП, pen/pencil) - разновидность перьевых - отличаются возможностью установки специализированного пишущего узла с цанговым механизмом для использования обычных карандашных грифелей, который обеспечивает постоянное усилие нажима грифеля на бумагу и его автоподачу при стачивании. В результате не требуется постоянно следить за процессом вывода информации, как при эксплуатации ПП, в которых может засоряться канал истечения красителя.

Дополнительные преимущества карандашной технологии:  "Краситель" карандашных грифелей не высыхает, и карандаш пишет на любой скорости (при использовании жидких красителей необходимо учитывать время их вытекания из пера и время высыхания).  Карандаш позволяет рисовать на любых бумажных носителях, в том числе и не очень высокого качества; при этом изображения качественны, дают хорошие оттиски при копировании, и в то же время их можно корректировать ластиком.

 Грифели просто купить, значительно экономя на расходных материалах. ПП и КПП особенно привлекательны для тех, кому важнее качество, нежели количество изображений, и кто имеет скромный бюджет. Все остальные типы плоттеров образуют изображения на носителе информации, используя различные физические процессы, в частности прибегая к дискретному (растровому) способу его создания.

 3. СТРУЙНЫЕ ПЛОТТЕРЫ (СП, ink-jet plotter).

Струйная технология создания изображения известна с 70-х годов, но истинный ее прорыв на рынке стал возможен только с разработкой фирмой Canon технологии создания реактивного пузырька (Bubblejet) - направленного распыления чернил на бумагу при помощи сотен мельчайших форсунок одноразовой печатающей головки. Hewlett-Packard также владеет рядом важных патентов в этой области. Путем обмена лицензиями эти две компании получили подавляющее преимущество над конкурентами. Каждой форсунке соответствует свой микроскопический нагревательный элемент (терморезистор), который мгновенно (за 7-10 мкс) нагревается под воздействием электрического импульса. Чернила закипают, и пары создают пузырек, который выталкивает из форсунки каплю чернил. Когда импульс кончается, терморезистор столь же быстро остывает, а пузырек исчезает.

Важной конструктивной особенностью такого печатающего устройства является простая конструкция форсунок. Причем, кроме низкой стоимости изготовления, есть еще ряд других преимуществ:

Высокая надежность каждой форсунки, что упрощает конструкцию и, следовательно, уменьшает размер печатающего узла, так как не надо обеспечивать возможность замены форсунок.

Форсунки можно располагать очень близко друг к другу, а это увеличивает разрешение печати.

Отсутствие какого-либо звука при работе печатающей головки.

Печатающие головки могут быть "цветными" и иметь соответствующее число групп форсунок. Для создания полноценного изображения используется стандартная для полиграфии цветовая схема CMYK, использующая четыре цвета: Cyan - голубой, Magenta - пурпурный, Yellow - желтый и Black - черный. Сложные цвета образуются смешением основных, причем получение оттенков различных цветов достигается путем сгущения или разрежения точек соответствующего цвета в фрагменте изображения (аналогичный способ используется при получении различных оттенков "серого" при выводе монохромных изображений).

Струйная технология имеет ряд достоинств. Сюда можно отнести простоту реализации, высокое разрешение, низкую потребляемую мощность и относительно высокую скорость печати. Приемлемая цена, высокое качество и большие возможности делают СП серьезным конкурентом перьевых устройств. Спрос на СП со стороны работающих с настольными издательскими системами и пользователей систем автоматизированного проектирования, выпускающих сложные чертежи формата А0, растет, однако невысокая скорость вывода графической информации и выцветание со временем полученного цветного изображения без принятия специальных мер (использования ламинирования или специальной "самоламинирующейся" бумаги) ограничивает их применение. Там, где требуется получение очень большого числа чертежей в течение небольшого времени лучше применять лазерные плоттеры.

 4. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ПЛОТТЕРЫ (ЭП, eleсtrostatic plotter).

Электростатическая технология основывается на создании скрытого электрического изображения (потенциального рельефа) на поверхности носителя - специальной электростатической бумаги, рабочая поверхность которой покрыта тонким слоем диэлектрика, а основа пропитана гидрофильными солями для обеспечения требуемых влажности и электропроводности. Потенциальный рельеф формируется при осаждении на поверхность диэлектрика свободных зарядов, образующихся при возбуждении тончайших электродов записывающей головки высоковольтными импульсами напряжения.

Когда бумага проходит через проявляющий узел с жидким намагниченным тонером, частицы тонера оседают на заряженных участках бумаги. Полная цветовая гамма получается за четыре цикла создания скрытого изображения и прохода носителя через четыре проявляющих узла с соответствующими тонерами.

Электростатические плоттеры можно было бы считать идеальными устройствами, если бы не необходимость поддержания стабильных температуры и влажности в помещении, необходимость тщательного обслуживания и их высокая стоимость, в связи с чем ЭП приобретают пользователи, имеющие оправданно высокие требования к производительности и качеству. Для достижения максимальной эффективности ЭП обычно работают как сетевые устройства, для чего снабжены адаптерами сетевого интерфейса. Немаловажны также высокая устойчивость изображения к воздействию ультрафиолетовых лучей и невысокая (на уровне стоимости высококачественной типографской) стоимость электростатической бумаги. ЭП применяют при высокой степени автоматизации проектных работ в солидных организациях и в геоинформационных системах (ГИС).

Электростатические графопостроители быстрее перьевых графопостроителей, но медленнее лазерных печатающих устройств. Их скорость составляет от 500 до 1000 линий, наносимых на бумагу в 1 мин. Они работают с разрешением 200—400 точек на дюйм. Электростатические графопостроители необходимы, если требуется высококачественный цветной вывод  для CAD-системы. Такой графопостроитель в 10-20 раз быстрее перьевого. Среди лидеров на рынке этих устройств фирмы Versatec, Calcomp и Benson. Эти графопостроители весьма дорогие их цена 30-150 тысяч долларов.

5. ПЛОТТЕРЫ ПРЯМОГО ВЫВОДА ИЗОБРАЖЕНИЯ (ППВИ, direct imaging plotter).

Изображение в ППВИ создается на специальной термобумаге (бумаге, пропитанной теплочувствительным веществом) длинной (на всю ширину плоттера) "гребенкой" миниатюрных нагревателей. Термобумага, которая обычно подается с рулона, движется вдоль "гребенки" и меняет цвет в местах нагрева. Изображение получается высококачественным (разрешение до 800 dpi (dots per inch - точка/дюйм)), но, увы, только монохромным. Сейчас цены на термобумагу снизились, недостатки, когда-то присущие ей (чувствительность к изменениям температуры окружающей среды и низкая контрастность изображения), устранены, а типы термоносителей включают в себя стандартную белую бумагу, кальку и даже полиэфирную пленку. Качество этих носителей удовлетворяет самым строгим архивным требованиям.

Учитывая их высокую надежность, производительность (может достигать 50 листов формата А0 в день) и низкие эксплуатационные затраты, плоттеры ПВИ применяют в крупных проектных организациях для вывода проверочных копий. В связи с этим в их стандартную конфигурацию входит сетевой адаптер. Технические характеристики ППВИ соответствуют требованиям прикладных задач инженерного проектирования, архитектуры, строительства, городского планирования и электросхематехники.

 6. ПЛОТТЕРЫ НА ОСНОВЕ ТЕРМОПЕРЕДАЧИ (ПТП, thermal transfer plotter).

Отличие этих плоттеров от ППВИ состоит в том, что в них между термонагревателями и бумагой (или прозрачной пленкой!) размещается "донорный цветоноситель" - тонкая, толщиной 5-10 мкм, лента (например, лавсановая), обращенная к бумаге красящим слоем, выполненным на восковой основе с низкой (менее 100 С⁰) температурой плавления. На донорной ленте последовательно нанесены области каждого из основных цветов размером, соответствующим листу используемого формата. В процессе вывода информации бумажный лист с наложенной на него донорной лентой проходит под печатающей головкой, которая состоит из тысяч мельчайших нагревательных элементов. Воск в местах нагрева расплавляется, и пигмент остается на листе. За один проход наносится один цвет. Все изображение получается за четыре прохода.

Таким образом, на каждый лист цветного изображения затрачивается в четыре раза больше красящей ленты, чем на лист монохромного. Ввиду дороговизны каждого отпечатка эти плоттеры используются в составе средств автоматизированного проектирования для высококачественного вывода объектов трехмерного моделирования, в системах картографии, где требуется высокое качество воспроизведения цветов, и рекламными агентствами для вывода цветных плакатов и транспарантов для красочных презентаций.

7. ЛАЗЕРНЫЕ (светодиодные) плоттеры (ЛП, laser/led plotter).

Эти плоттеры базируются на электрографической технологии, в основу которой положены физические процессы внутреннего фотоэффекта в светочувствительных полупроводниковых слоях селеносодержащих материалов и силовое воздействие электростатического поля. Промежуточный носитель изображения (вращающийся селеновый барабан) в темноте может быть заряжен до потенциала в сотни вольт. Луч света снимает этот заряд, создавая скрытое электростатическое изображение, которое притягивает намагниченный мелкодисперсный тонер, переносимый затем механическим путем на бумагу. После этого бумага с нанесенным тонером проходит через нагреватель, в результате чего частицы тонера запекаются, создавая изображение.

Некоторое время назад создание скрытого изображения на барабане осуществлялось исключительно при помощи лазера. Для управления перемещением лазерного луча служила сложная система вращающихся зеркальных многогранников или призм или линз. Вследствие этого плоттеры, использующие лазеры, боятся тряски и ударов, которые могут сбить настройку. Избежать сложностей с оптикой и сделать систему проще, легче и надежнее позволило применение линеек точечных полупроводниковых светодиодов (light-emitting diode - LED), которые и дали имя новому типу устройств (LED-плоттеры) вместо сложных лазерных систем, позволило избежать ряда сложностей в эксплуатации. Общий принцип создания изображения сохранился, однако вместо зеркал используется линейка светоизлучающих диодов. LED-плоттеры относятся к классу растровых, каждой точке строки изображения соответствует свой светодиод. Отказ от оптического управления сделал систему проще, легче и надежнее, т.к. все светодиоды жестко закреплены.

 Лазерные и LED-плоттеры ввиду высокого быстродействия (лист фор- мата А1 выводится менее чем за полминуты) удобно использовать как сетевые устройства, и они имеют в стандартной комплектации адаптер сетевого интерфейса. Не менее важно и то, что эти плоттеры могут работать на обычной бумаге, что сокращает эксплуатационные затраты. LED-плоттеры становятся все более популярными, хотя по стоимости сравнимы с монохромными электростатическими.

Область их применения: сложный технический дизайн, архитектура, картография и другое, т.е. везде, где требования к производительности и качеству результатов высоки, но наличие цвета не требуется. Время от времени предрекается появление цветных лазерных плоттеров, но пока еще это слишком дорого.

8. РЕЖУЩИЙ ПЛОТТЕР (каттер/cutter)

Режущий плоттер (каттер) – это плоттер, который позволяет прорезать до подложки, высекать, перфорировать, резать насквозь материал вдоль контура изображения из различных материалов, например, из самоклеящейся пленки.

Резка называется «плоттерной» из-за того, что этот процесс производит специальный высокоточный аппарат – плоттер. Слово «плоттер» или же графопостроитель произошло от греческого γράφω- пишу, рисую. И обозначает устройство для автоматического рисования. Тогда широкоформатный принтер тоже является плоттерной машиной. И это слово не совсем подходит для оборудования, которое не рисует, а вырезает по контуру. Правильнее будет называть резку не плоттерной, а каттерной, от английского слова cutter - резчик, скульптор, гравер. Но, к сожалению, это слово в России не прижилось и процесс вырезания чаще называется плоттерной резкой.

9. СОЛЬВЕНТНЫЕ ПЛОТТЕРЫ

 Сольвентные плоттеры сочетают в себе всю функциональность струйных плоттеров и долговечность отпечатков, характерных для технологии сольвентной печати. Сольвентные плоттеры незаменимы при изготовлении наружной рекламы, например, виниловых самоклеющихся пленок, баннеров и многого другого. Продукция, отпечатанная на сольвентном плоттере, устойчива к климатическим воздействиям – она не выгорает и не размывается.

 Внешне рекламная продукция, отпечатанная на сольвентном плоттере, выглядит значительно ярче офсета, что высоко ценится рекламистами.