Плоттер

Плоттер — это устройство для автоматического вывода изображений (графиков, чертежей, схем, карт) на носитель большого формата, как правило, на бумагу или плёнку. В отличие от принтера, который формирует изображение построчно, плоттер (графопостроитель) создаёт рисунок с помощью перемещения пишущего узла (пера, карандаша, фломастера) или путём сканирования изображения по одной из координат (в струйных и лазерных плоттерах). Основная область применения плоттеров — системы автоматизированного проектирования (САПР), геоинформационные системы (ГИС), архитектура, строительство и картография, где требуется вывод на листы форматов A1, A0 и более.

История

Ранние графопостроители

Первые плоттеры появились в 1950-х годах как устройства для вывода данных с электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Одним из первых коммерческих графопостроителей стал CalComp 565 (1959 год), выпущенный компанией California Computer Products (CalComp). Он использовал перьевой механизм и мог чертить на бумаге шириной до 30 дюймов. Управление осуществлялось с помощью перфоленты или магнитной ленты.

В 1960-х годах плоттеры стали незаменимыми в авиастроении, судостроении и автомобилестроении, где требовалось создавать сложные чертежи. В СССР первые графопостроители разрабатывались для нужд оборонной промышленности. Например, плоттер ЕС-7051 (серийно выпускался с 1970-х годов) был предназначен для работы с ЭВМ серии ЕС (Единая система ЭВМ) и использовал перьевую головку.

Эволюция технологий

В 1970-х годах появились планшетные плоттеры (flatbed), где бумага закреплялась на неподвижной плоскости, а пишущий узел перемещался по двум осям. В 1980-х годах с развитием микропроцессоров и снижением стоимости электроники плоттеры стали доступнее, а их точность возросла.

В 1990-х годах перьевые плоттеры начали вытесняться струйными и лазерными аналогами, которые обеспечивали более высокую скорость и качество печати, а также позволяли выводить полноцветные изображения. К началу 2000-х годов струйные плоттеры практически полностью вытеснили перьевые в коммерческом секторе, однако в некоторых специализированных областях (например, для резки плёнки) перьевые механизмы продолжают использоваться.

Классификация

Плоттеры классифицируются по нескольким признакам: способу формирования изображения, конструкции, типу пишущего узла и формату носителя.

По способу формирования изображения

• Векторные (перьевые) плоттеры: изображение строится из линий, проводимых пишущим узлом (пером, капиллярным фломастером, рапидографом). Используются для черчения, вывода контурных карт, схем. Отличаются высокой точностью, но низкой скоростью и неспособностью выводить полутона.
• Растровые плоттеры: изображение формируется из точек (пикселей), как в обычных принтерах. К ним относятся:
• Струйные плоттеры: используют жидкие чернила, которые наносятся на носитель через микроскопические сопла. Обеспечивают высокое качество цветной печати, широко применяются в рекламе и дизайне.
• Лазерные (светодиодные) плоттеры: используют тонер и технологию электрофотографии. Обеспечивают высокую скорость и стойкость отпечатков, но обычно монохромны (чёрно-белые). Применяются для печати технической документации.
• Термоплоттеры: используют термочувствительную бумагу или термоперенос. Встречаются реже, в основном в специализированных приложениях (например, для вывода карт).

По конструкции и типу подачи носителя

• Планшетные (flatbed): бумага или другой носитель неподвижно закрепляется на плоской поверхности (столе). Пишущая головка перемещается по двум координатам (X и Y). Обеспечивают максимальную точность, подходят для жёстких материалов (пластик, картон, фанера). Размеры планшетов могут достигать нескольких метров.
• Рулонные (roll-fed): носитель подаётся с рулона, а пишущая головка перемещается только по одной оси (X), в то время как носитель движется по другой оси (Y). Это наиболее распространённый тип для струйных и лазерных плоттеров. Позволяет печатать на листах большой длины (до десятков метров).
• Фрикционные (трение): носитель перемещается с помощью фрикционных роликов. Простая и дешёвая конструкция, но менее точная, чем у планшетных.
• Барабанные: носитель закрепляется на вращающемся барабане. Используются для высокоскоростной печати на больших объёмах.

По формату

• Широкоформатные: для печати на листах формата A1 (594×841 мм) и A0 (841×1189 мм), а также на рулонах шириной до 1,5–2 метров.
• Сверхширокоформатные: для печати на рулонах шириной более 2 метров (до 5 метров). Используются в наружной рекламе (баннеры, плакаты).

Устройство и принцип работы

Основные компоненты любого плоттера:

1. Механизм подачи носителя: система роликов, валов или прижимных пластин, обеспечивающая перемещение бумаги или другого материала.
2. Пишущий узел (головка): для перьевых плоттеров — это держатель с пером; для струйных — печатающая головка с соплами; для лазерных — лазерный сканер и блок тонера.
3. Система позиционирования: сервоприводы и энкодеры, обеспечивающие точное перемещение головки и носителя. Точность позиционирования у современных плоттеров достигает 0,01 мм.
4. Контроллер (плата управления): принимает данные от компьютера через интерфейс (USB, Ethernet, Wi-Fi) и преобразует их в команды для двигателей.
5. Система сушки (для струйных): вентиляторы или нагреватели для ускорения высыхания чернил.

Принцип работы перьевого плоттера

Управляющая программа (драйвер) преобразует векторные данные (например, из файла DXF или HPGL) в последовательность команд: «опустить перо», «поднять перо», «переместиться в точку X,Y». Перо перемещается по бумаге, оставляя линию. Цвет и толщина линии определяются установленным пером.

Принцип работы струйного плоттера

Данные растрируются — разбиваются на точки. Печатающая головка, содержащая множество микроскопических сопел (дюзы), выбрасывает капли чернил на носитель. Для получения разных цветов используется смешение базовых цветов (Cyan, Magenta, Yellow, Black — CMYK). Точность дозирования чернил и скорость печати зависят от технологии (пьезоэлектрическая или термоструйная).

Применение

• Системы автоматизированного проектирования (САПР): вывод чертежей, схем, планов зданий и сооружений. Используются в архитектуре, машиностроении, приборостроении.
• Геоинформационные системы (ГИС): печать топографических, кадастровых, навигационных карт, планов местности.
• Реклама и полиграфия: печать наружной рекламы (баннеры, перетяжки, сити-форматы), интерьерной печати (постеры, фотокартины), широкоформатных наклеек.
• Текстильная промышленность: печать на ткани (прямая печать или сублимация).
• Производство: печать трафаретов, масок для пайки, выкроек, схем раскроя.
• Образование и наука: вывод графиков, диаграмм, результатов экспериментов.

Примеры моделей и производителей

• Hewlett-Packard (HP): один из лидеров рынка. Модели серий DesignJet (для САПР и ГИС) и Latex (для рекламы). (Компания HP не признана в РФ экстремистской или нежелательной).
• Canon: модели серий imagePROGRAF (широкоформатные струйные плоттеры для дизайна и рекламы).
• Epson: модели серий SureColor (для фотопечати и рекламы).
• Roland DG: плоттеры для резки и печати (принтеры-каттеры), широко используются в рекламном производстве.
• Mimaki: японский производитель, известный своими струйными плоттерами для текстиля и рекламы.
• Graphtec: японский производитель режущих плоттеров (каттеров), используемых для вырезания контуров из плёнки.

Интересные факты

• Первый плоттер в мире (CalComp 565) весил около 200 кг и стоил десятки тысяч долларов.
• Язык управления плоттерами HP-GL (Hewlett-Packard Graphics Language) стал стандартом де-факто для векторных устройств вывода на протяжении десятилетий.
• В СССР плоттеры называли «графопостроителями» и «координатографами». Наиболее известные модели: ЕС-7051, ЕС-7052, «Планар», «Синтез».
• Современные струйные плоттеры могут печатать на материалах толщиной до 1–2 см (например, на пенокартоне или пластике).
• Режущие плоттеры (каттеры) не печатают, а вырезают контуры из плёнки, бумаги или картона с помощью ножа.

Источники

1. ГОСТ 2.001-2013. Единая система конструкторской документации. Общие положения.
2. Техническая документация производителей плоттеров (HP, Canon, Epson, Roland).
3. История развития вычислительной техники / под ред. В. В. Шилова. — М.: Наука, 2004.
4. Статья «Графопостроитель» в Большой советской энциклопедии. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1969–1978.
5. Материалы сайта «Музей компьютеров» (computer-museum.ru) — раздел о периферийных устройствах ЭВМ.