Для чего служит плоттер. Виды плоттеров: их отличия и характеристики, особенности выбора

Плоттер? Ответ на этот вопрос становится понятным, когда возникает необходимость распечатать различную информацию в большом формате. Обычному принтеру эта задача не под силу. Итак, плоттер - это устройство, предназначенное для вычерчивания с максимальной точностью схем, чертежей, карт и любой другой графики.

Плоттеры способны работать с бумагой большого формата, начиная с A0. По принципу работы устройство плоттера несколько отличается от принтера. Дело в том, что в стандартных принтерах красящий элемент остаётся неподвижным, а печать происходит за счёт передвижения бумаги. Система плоттера представляет собой перо, которое движется по поверхности бумаги согласно заданной программой траектории. Благодаря такой особенности некоторые отдельные модификации плоттерных устройств позволяют наносить графику не только на бумагу, но и на винил, ткань, плёнку и другие подобные материалы. По своей функциональности и особенностям устройства плоттеры могут быть разных видов.

Что такое плоттер планшетный

Это устройство может создать изображение практически на

Любом материале, который закрепляется на специально предназначенном столе. Печатающий элемент в виде головки, который во время нанесения изображения перемещается в двухмерной проекции, устанавливается сверху. Планшетный плоттер, головка которого находится в фиксированном состоянии, а нанесение изображения происходит за счет перемещения стола, имеет существенный минус: носитель по своему формату не должен превышать размеры стола.

Что такое плоттер перьевой

Перьевой плоттер - это устройство для воспроизведения изображения в высоком разрешении с отличной цветопередачей. Относится к разновидности графопостроителей, работающих по векторному принципу. В основе устройства используется элемент, который называется по длительности эксплуатации различают одноразового и многократного использования. Перо фиксируется в пазах специально предназначенного держателя, который, в свою очередь, осуществляет его перемещение по поверхности носителя.

Что такое плоттер карандашно-перьевой

В таких плоттерах для нанесения изображения используется обыкновенный карандашный грифель. В процессе своей работы карандашно-перьевой плоттер не требует дополнительного контроля и управления. Грифель по мере своего расходования автоматически выдвигается из держателя, что создаёт дополнительные удобства при нанесении большого количества изображений. В перьевом аналоге этот процесс более проблематичен, поскольку при засорении канала, подающего краситель, приходится останавливать печать и устранять неполадку. Карандаш отлично рисует на бумаге довольно качественные изображения различных видов. К тому же при необходимости некоторые элементы полученного чертежа можно подкорректировать ластиком.

Что такое плоттер струйный

Струйные плоттеры наносят изображение с помощью специального чернила, которое в виде капелек подаётся из сопла и наносится на поверхность носителя. В последнее время нашёл широкое применение "пузырьковый" метод Чернила наносятся с помощью микроскопических форсунок. Они в количестве нескольких сотен расположены в конструкции одноразового использования. Чернила быстро нагреваются (до 10 мкс) с помощью терморезистора от электроимпульса, вследствие этого образуется пузырёк. Он создаёт под действием которой чернила выходят из форсунки. После отключения подачи импульса образовавшийся пузырёк исчезает, а температура терморезистора быстро понижается.

Это не далеко не полный перечень существующих плоттеров. Есть еще электростатические, прямого вывода, лазерные, режущие, сольвентные. Каждый подбирается по своим техническим характеристикам и способу печати для конкретных задач.

Плоттер используется для массовой передачи графики и дизайна в печатном формате. Этот инструмент используется для печати больших и малых изображений, фотографий или произведений искусства. Барабан имеет ролик, который движется вокруг для передачи изображения на бумагу. Принтер печатает цветными карандашами и ручками, как чертежи.

Струйный

Есть свои преимущества и недостатки в использовании струйного плоттера. Некоторые из преимуществ включают скорость печати, автоматическая очистку печатающей головки и возможность автоматического выравнивания. Принтеры такого типа печатают в большом количестве, и они похожи на обычные струйные принтеры. Струйный плоттер имеет двигатель, который позволяет работать быстрее. Изображения и текст, при этом получаются четкими, чистыми и профессиональными. Хотя у них есть много преимуществ они не лишены недостатков. Замена картриджей может быть дорогостоящим и утечка чернил возможна, несмотря на функцию очистки принтера. В связи с коротким сроком службы принтера, аппарат может потребовать замены или ремонта внутренних компонентов.

Термальный

Принтеры, которые производят изображения с высоким количеством и используют тип принтера, который работает так же, факсимильный аппарат. Термальные принтеры производят печатную продукцию, которая имеет более высокое качество, чем стандартный факс. Печатное оборудование может печатать до 2 дюймов в секунду с разрешением 400 точек на дюйм. Он работает полуавтоматически и может использовать различные размеры бумаги. Только термобумага используется для данного типа принтера. Основное преимущество использования термоплоттера является то, что качество и изображения сохраняются в течение длительного периода времени, если хранятся надлежащим образом.

Светодиодные

Светодиодные плоттеры используется предприятиями, которые занимаются репрографией. Широкоформатные принтеры, способны работать в течение всего дня для печати копий больших размеров и воспроизводить их быстро и в больших количествах. Устройство работает так же, как копировальные машины, где применяется свет для того, чтобы сделать копию изображения. Его качество печати гораздо выше, чем у струйных устройств. Светодиодные плоттеры могут также сканировать и копировать чем похожи на многофункциональные устройства. Так же, как для струйной печати, устройство также считается оборудованием для печати широкого формата. Этот тип является самым быстрым. Хотя светодиодные устройства стоят гораздо больше, чем другие принтеры, пользователь может компенсировать стоимость инструмента низкой стоимостью печати одной страницы.

Определение 1

Плоттер, графопостроитель – устройство для автоматического нанесения графической информации (рисунков, схем, сложных чертежей, карт и др.) с большой точностью на бумагу размером до $A0$ или кальке.

Рисунок 1.

Принцип работы

Плоттеры создают изображения с помощью пера (пишущего блока).

Связь плоттера с ПК осуществляется с помощью последовательного порта, параллельного порта, $SCSI$-интерфейса и Ethernet. У некоторых моделей плоттеров есть встроенный буфер (от $1$ Мб).

Принцип работы первых плоттеров заключался в передвижении бумаги с помощью ролика, что обеспечивало координату $X$, а $Y$ обеспечивало движение пера.

Позже плоттеры управлялись вычислительной машиной и имели шариковое перо для рисования. При таком подходе стала доступна повышенная точность позиционирования пера и соответственно точность самого рисунка, который наносился на бумагу. Модернизированные плоттеры были дополнены специальным кассетным держателем, который можно было компоновать перьями разной толщины и цветов.

Замечание 1

В конце $1970$-х гг. фирмами Hewlett Packard и Tektronix были разработаны планшетные графопостроители с размерами стандартного рабочего стола. В $1980$-х гг. была представлена меньшая по размерам и более лёгкая модель $HP$ $7470$, которая для перемещения бумаги использовала инновационную технологию «зернистого колеса». Эти графопостроители бытового назначения стали популярными в бизнес-приложениях. С развитием компьютерной техники плоттеры с пером практически исчезли из обихода.

Типы плоттеров

Существует несколько классификаций плоттеров, по одной из которых их разделяют на:

• перьевые, струйные и электростатические;
• рулонные и планшетные;
• векторные и растровые.

Плоттеры можно классифицировать по следующим параметрам:

• по способу формирования чертежа делятся на плоттеры с произвольным сканированием и растровые;
• по способу перемещения носителя – на планшетные, барабанные и смешанные (фрикционные, с абразивной головкой);
• по используемому инструменту (типу чертёжной головки) – перьевые, фотопостроители, со скрайбирующей головкой, с фрезерной головкой.

Планшетные плоттеры

Носитель в планшетных плоттерах неподвижно закреплён на плоском столе. Закрепление может быть электростатическим, вакуумным, механическим за счёт притягивания прижимающих бумагу пластинок, к магнитам, которые вмонтированы в поверхность стола. Специальная бумага не требуется. Головка перемещается по двум перпендикулярным направлениям. Размер носителя не может быть больше размера планшета.

Рисунок 2.

В некоторых небольших плоттерах головка закреплена неподвижно, а стол с закреплённым на нём носителем перемещается.

Плоттеры с перемещающимся носителем

Существует три разновидности плоттеров с перемещающимся носителем:

• барабанные плоттеры , в которых носитель фиксированного размера закреплён на вращающемся барабане;
• фрикционные плоттеры , в которых носитель перемещается с помощью фрикционных роликов. Эти плоттеры (при равных размерах чертежа) имеют гораздо меньшие размеры, чем барабанные. Одна из новых разновидностей фрикционного плоттера, которая появилась благодаря технологическим достижениям в металлообработке, – плоттер с абразивной головкой, в которых валики привода бумаги являются стальными со специальной насечкой, которая не забивается волокнами бумаги;
• рулонные плоттеры подобны фрикционным, но используют специальный носитель с краевой перфорацией.

Рисунок 3.

Не зависимо от способа перемещения носителя, в системе привода плоттеров с произвольным сканированием используются шаговые двигатели, которые поворачиваются на фиксированный угол при подаче одного импульса, или исполнительная система с обратной связью, которая содержит двигатели привода и датчики положения. Перемещения с шаговыми двигателями обычно выполняются на $1$ шаг по одному из $8$ направлений.

Электростатические плоттеры

Электростатические плоттеры работают на безударном электрографическом растровом принципе. Под электростатической головкой, которая содержит $40–100$ иголок на $1$ см, перемещается специальная диэлектрическая бумага. В результате отрицательного напряжения, которое прикладывается к иголкам, диэлектрическая бумага заряжается и на ней создаётся скрытое изображение. На бумагу, после прохождения через бокс, в распыляется положительно заряженный тонер, частицы которого притягивают заряженные области. Для создания цветных изображений этот процесс повторяется для каждого из основных четырех цветов – голубого, пурпурного, жёлтого и чёрного.

Электростатические плоттеры в $10–20$ раз быстрее перьевых, но медленнее лазерных плоттеров. Скорость плоттеров составляет $500–1000$ линий в $1$ мин., работают с разрешением $200–400$ точек на дюйм. Используются для высококачественного цветного вывода для $CAD$-системы.

Фотографопостроители

Используются в очень точных построениях, трассировке печатных плат. К преимуществам относят низкую цену по сравнению с перьевыми плоттерами и более высокую скорость. К недостаткам относится необходимость использования специальных помещений (затемнённых фотолабораторий).

Производители

Струйные инженерные плоттеры выпускаются фирмами Hewlett-Packard, Canon, Epson, Encad.

Основными производителями плоттеров для наружной печати являются фирмы $XAAR$, Konica-Minolta и Spectra, которые не являются производителями другого оборудования.

Основные производители лазерных плоттеров – KIP, Ricoh, Oce, Xerox.

Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока).

Связь с компьютером графопостроители, как правило, осуществляют через последовательный , параллельный или

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 1970х представили планшетные плоттеры со стандартным размером с рабочий стол. В 1980х 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.

Типы графопостроителей

• рулонные и планшетные
• перьевые, струйные и электростатические
• векторные и растровые

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.

Планшетные графопостроители

В планшетных графопостроителях носитель неподвижно закреплён на плоском столе. Закрепление либо электростатическое, либо вакуумное, либо механическое за счёт притягивания прижимающих бумагу пластинок, к (электро)магнитам, 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.

Графопостроители с перемещающимся носителем

Имеются три разновидности графопостроителей с перемещающимся носителем:

• барабанные графопостроители, в которых носитель фиксированного размера укреплён на вращающемся барабане;
• фрикционные графопостроители, в которых носитель перемещается с помощью фрикционных роликов. Эти графопостроители (при равных размерах чертежа) много меньших габаритов, чем барабанные. Одна из новых разновидностей фрикционного графопостроителя, появившаяся благодаря технологическим достижениям в металлообработке - графопостроитель с т. н. абразивной головкой, в которых валики привода бумаги - стальные со специальной насечкой, не забивающейся волокнами бумаги;
• рулонные графопостроители, которые подобны фрикционным, но используют специальный носитель с краевой перфорацией.

Вне зависимости от способа перемещения носителя, система привода графопостроителей с произвольным сканированием использует либо шаговые двигатели, поворачивающиеся на фиксированный угол при подаче одного импульса, либо исполнительную систему с обратной связью, содержащую двигатели привода и датчики положения. Перемещения с шаговыми двигателями обычно выполняются на 1 шаг по одному из 8 направлений.

Поэтому требуется аппроксимация вычерчиваемой кривой штрихами основных направлений. Повышение точности аппроксимации достигается как уменьшением шага, так и путём увеличения числа направлений перемещения за счёт использования дополнительных пар моторов или за счёт изменения передаточного числа.

Электростатические графопостроители

Электростатические графопостроители работают на безударном электрографическом растровом принципе. Специальная диэлектрическая бумага перемещается под электростатической головкой, содержащей иголки с плотностью 40-100 на 1 см. К иголкам прикладывается отрицательное напряжение в результате чего диэлектрическая бумага заряжается и на ней создаётся скрытое изображение. Затем бумага проходит через бокс, в котором над ней распыляется положительно заряженный тонер. Заряженные области притягивают частицы тонера. В цветных системах этот процесс повторяется для каждого их основных субтрактивных цветов - голубого, пурпурного и жёлтого, а также чёрного.

Задача вывода информации, представленной в графической форме, возникла одновременно с появлением ЭВМ, компьютеров, и ее решение - одна из основных целей вычислительных средств, применяемых в системах автоматизации проектирования (САПР). Устройства, выполняющие функции вывода графической информации на бумажные и некоторые другие типы носителей, называются графопостроителями или плоттерами (от англисйкого plotter) - термин, который, как и многие другие транслитерированные англоязычные термины, вытеснил свой русскоязычный аналог. В эпоху индустрии плоттер стал отражением профессионального подхода к делу от больших организацией.

Перьевые плоттеры

Перьевые плоттеры - это электромеханические устройства векторного типа, и на ПП традиционно выводят графические изображения различные векторные программные системы наподобие AutoCAD. ПП создают изображение с помощью пишущих элементов, обобщенно называемых перьями, хотя имеется несколько видов таких элементов, отличающихся друг от друга используемым видом жидкого красителя. Различают одноразовые и многоразовые (допускающие перезарядку) пишущие элементы. 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 фрикционным. Перемещения выполняются с помощью 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 автоматически отрезать от рулона лист необходимого размера, что определило их доминирование на рынке больших ПП (ПП формата A3 обычно планшетные).

Карандашно-перьевые плоттеры

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 истачивании. 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:

• карандашный грифель 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 легко приобрести, значительно экономя расходные материалы.

Все остальные типы плоттеров образуют изображения на носителе информации, используя различные физические процессы, в частности прибегая к дискретному (растровому) способу его создания.

Струйные плоттеры (СП, ink-jet plotter)

Струйная технология была описана выше, здесь же отметим лишь, что приемлемая цена, высокое качество и большие возможности делают струйные плоттеры серьезным конкурентом перьевых устройств. Спрос на струйные плоттеры со стороны пользователей, работающих с настольными издательскими системами и САПР, 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) несколько ограничивает их применение. Один из самых дешевых вариантов доступных частному лицу или малой компании, но имеет довольно дорогую стоимость на расходные материалы

Электростатические плоттеры (ЭП, electrostatic 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 подаче на тончайшие электроды записывающей головки высоковольтных импульсов.

Когда бумага проходит через проявляющий узел с жидким намагниченным тонером, частицы тонера притягиваются к заряженным участкам 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 относительно высокая стоимость.

Для достижения максимальной эффективности ЭП обычно работают в качестве сетевых устройств, для этого снабжены адаптерами сетевого интерфейса.

Немаловажны также высокая устойчивость изображения к воздействию ультрафиолетовых лучей и невысокая стоимость электростатической бумаги (на уровне высококачественной типографской). ЭП применяют при высокой степени автоматизации проектных работ в крупных организациях и в геоинформационных системах (ГИС).

Плоттеры прямого вывода изображения

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 тнд), однако только монохромным.

Сейчас цены на термобумагу снижаются, недостатки, в прошлом присущие ей (чувствительность к изменениям температуры окружающей среды и низкая контрастность изображения), устранены, а типы термоносителей включают в себя стандартную белую бумагу, кальку и полиэфирную пленку. Качество этих носителей удовлетворяет самым строгим архивным требованиям.

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 5-20 мкм, лента (например, лавсановая), обращенная к бумаге красящим слоем, выполненным на восковой основе с низкой (менее 200 °С) 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 проход наносится один цвет, и изображение получается за четыре прохода. Таким образом, на каждый лист цветного изображения затрачивается в 4 раза больше красящей ленты, чем на лист монохромного.

Лазерные и светодиодные плоттеры (ЛП, laser/led plotter)

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

Некоторое время назад создание скрытого изображения на барабане осуществлялось исключительно с помощью 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.

Чтобы избежать сложностей с оптикой и сделать систему проще, легче и надежнее, перешли к применению линеек точечных полупроводниковых светодиодов (light-emitting diode - LED).

Область их применения: сложный технический дизайн, архитектура, картография и другое, то есть, везде, где требования к производительности и качеству результатов высоки, но наличие цвета не требуется.