フラットベッド式 しき のプロッターの例 れい 。HP 9862A
ドラム式 しき のプロッターの例 れい 。Calcomp 565
インクジェット式 しき プロッターの例 れい
プロッター (英 えい : plotter ) は、コンピュータ の出力 しゅつりょく 機器 きき の一種 いっしゅ で、ベクター データ(線 せん を表現 ひょうげん したデータ)を基 もと に動作 どうさ するものこと。
この装置 そうち はもともとは、線 せん を表現 ひょうげん したデータを紙 かみ の上 うえ に(物理 ぶつり 的 てき な、インクの)線 せん として現実 げんじつ 化 か するにあたり、内部 ないぶ 的 てき には一旦 いったん 、点 てん の集 あつ まりのように扱 あつか い、「plot プロット」つまり、たとえば学生 がくせい がグラフ を手書 てが きする時 とき にX,Yの値 ね を一 いち 組 くみ ずつ求 もと めて点 てん をいくつも打 う ってそれを線 せん 的 てき に結 むす びつけてゆく行為 こうい (=plot)を何 なん 度 ど も繰 く り返 かえ して線 せん を出現 しゅつげん させるように、X,Yの値 ね を一 いち 組 くみ ずつ内部 ないぶ 的 てき に指示 しじ し線 せん 的 てき に結 むす びつけるようにペン先 さき の位置 いち を制御 せいぎょ する、という発想 はっそう でとらえられた装置 そうち なので「plotter」と名 な づけられた。台 だい の上 うえ に紙 かみ を固定 こてい して、X,Yの方向 ほうこう にペンが動 うご くタイプは、その特徴 とくちょう をふまえつつ分 わ かりやすいように「X-Yプロッタ」とも呼 よ ばれるようになった。当初 とうしょ はペンを装着 そうちゃく して用 もち いられたので「ペンプロッター」とも呼 よ ばれたが、その後 ご ペン以外 いがい の金属 きんぞく 刃 ば やインクジェットやレーザーを装着 そうちゃく するプロッターも登場 とうじょう したので、「ペンプロッター」はペンを装着 そうちゃく した特定 とくてい のタイプだけを指 さ すようになった。
かつては主 おも な用途 ようと は建築 けんちく の設計 せっけい や機械 きかい 設計 せっけい のために、CAD きゃど などで製図 せいず した図面 ずめん を出力 しゅつりょく することであった。設計 せっけい 図 ず というのは一般 いっぱん にかなり大 おお きな紙 かみ に描 えが くものなので、プロッターも大判 おおばん の用紙 ようし に出力 しゅつりょく できるものが一般 いっぱん 的 てき となり、それが(プリンター と比 くら べて)プロッターの長所 ちょうしょ のひとつであった。ただし、複数 ふくすう 色 しょく のペンを切 き り替 か えつつカラーの設計 せっけい 図 ず を出力 しゅつりょく できるプロッターもあったものの、「ペンで線 せん を引 ひ く」という方式 ほうしき なので、線 せん を組 く み合 あ わせた図形 ずけい しか印刷 いんさつ できず、面 めん の塗 ぬ りつぶしやグラデーション、自然 しぜん 画 が の印刷 いんさつ などができないという制約 せいやく 、弱点 じゃくてん はつきまとった。こうした特徴 とくちょう や制約 せいやく を踏 ふ まえてプロッターとプリンターは目的 もくてき や用途 ようと に応 おう じて使 つか い分 わ けられてきた歴史 れきし がある。
本稿 ほんこう では、広 ひろ くプロッター全般 ぜんぱん について述 の べる。
さまざまな分類 ぶんるい 方法 ほうほう がある。
ペンプロッタ / ペンレス・プロッタ に大別 たいべつ する方法 ほうほう もある。「ペンプロッタ」はペンを用 もち いるプロッタ。「ペンレス・プロッタ」とはペンを用 もち いないプロッタの中 なか でもインクジェット・感熱 かんねつ 式 しき ・静 せい 電 でん ・レーザ・LEDなどで紙 かみ に何 なに かを描 えが くもののことである。
上記 じょうき のペンレスタイプをさらに細分 さいぶん 化 か し「インクジェットプロッタ 」「感熱 かんねつ プロッタ 」「静 しずか 電 でん プロッタ 」「レーザープロッタ 」などと分類 ぶんるい する方法 ほうほう もある。
ラスタプロッタ はベクトルデータを点 てん の集合 しゅうごう に変換 へんかん させてビットマップデータを出力 しゅつりょく させるタイプ。
カッティングプロッタ はフィルムや紙 かみ やシート類 るい などをカットするために使 つか うプロッターであり、ペンの代 か わりに金属 きんぞく 刃 ば (カッターナイフ )が装着 そうちゃく されているものである。
また、フラットベッド タイプ / ドラム タイプ に大別 たいべつ する方法 ほうほう もある。フラットベッド方式 ほうしき はシートが台 だい の上 うえ に固定 こてい されヘッドが2次元 じげん 的 てき に移動 いどう するタイプであり、ドラム方式 ほうしき のほうはドラム状 じょう の部品 ぶひん が回転 かいてん しシートが前後 ぜんご に移動 いどう しヘッドは左右 さゆう にだけ動 うご くタイプである。ドラム方式 ほうしき はフラットベッド方式 ほうしき に比 くら べて設置 せっち 場所 ばしょ の床 ゆか 面積 めんせき が少 すく なめで済 す む、という特徴 とくちょう がある。
最初 さいしょ のプロッターは1953年 ねん にレミントンランド 社 しゃ によって発明 はつめい された。 UNIVAC コンピューターと組 く み合 あ わせて使用 しよう し、技術 ぎじゅつ 図面 ずめん を描 えが くのに使 つか われた[1] 。
メモリ が非常 ひじょう に高価 こうか で処理 しょり 能力 のうりょく が限 かぎ られていた時代 じだい には、高 こう 解像度 かいぞうど の大 おお きなベクターイメージを描 えが く最速 さいそく の効率 こうりつ 的 てき 手段 しゅだん だった。なお、ペンプロッターの描画 びょうが 能力 のうりょく は、可動 かどう 部 ぶ のサーボ機能 きのう に依存 いぞん する場合 ばあい が多 おお く、規模 きぼ によって使 つか い分 わ けられていた。
古 ふる くはプリンターは文字 もじ の印刷 いんさつ しかできず単 たん にテキストのデータをプリンターに送 おく るだけでページ出力 しゅつりょく を得 え られたのに対 たい して、プロッターのほうは線画 せんが を描 えが くため、「ペンを紙 かみ から持 も ち上 あ げる」、「ペンを紙 かみ に置 お く」、「ここからあそこまで直線 ちょくせん をひく」といった命令 めいれい でペンの動 うご きを一々 いちいち 制御 せいぎょ してやる必要 ひつよう があり、多 おお くの制御 せいぎょ 言語 げんご が開発 かいはつ された。特 とく に有名 ゆうめい なASCII ベースのプロッター制御 せいぎょ 言語 げんご として、ヒューレット・パッカード (HP) のHPGL 2と Houston Instruments のDMPL がある。例 たと えば "PA 3000,2000; PD" といったコマンドがあった[2] 。
FORTRAN やBASIC を使 つか っているプログラマは、一般 いっぱん にそういった制御 せいぎょ 言語 げんご を直接 ちょくせつ 使 つか うことはなく、Calcompライブラリなどのソフトウェアパッケージを使 つか うか、機種 きしゅ に依存 いぞん しないグラフィックスパッケージを利用 りよう した。例 たと えば、BASIC言語 げんご の拡張 かくちょう であるHPのAGL ライブラリ、DISSPLAのようなハイエンドパッケージがある。それらは機種 きしゅ ごとに異 こと なる座標 ざひょう の範囲 はんい に合 あ わせてスケール変換 へんかん したり、低 てい レベルなコマンドへの翻訳 ほんやく を行 おこな う。例 たと えば、HP 9830 でBASIC言語 げんご を使 つか って X*X をプロットする場合 ばあい 、次 つぎ のようなプログラムになる。
10 SCALE -1,1,1,1
20 FOR X =-1 to 1 STEP 0.1
30 PLOT X, X*X
40 NEXT X
50 PEN
60 END
1959年 ねん の Calcomp 565 のような初期 しょき のペンプロッターは、紙 かみ をローラーの上 うえ に置 お き、ローラーの回転 かいてん で紙 かみ を前後 ぜんご に動 うご かしてX軸 じく 方向 ほうこう の動 うご きとし、ペンはY軸 じく 方向 ほうこう にだけ動 うご かしていた。この場合 ばあい 、紙 かみ の両 りょう 端 はし には穴 あな が並 なら んでいて、ローラー両端 りょうたん のスプロケット で紙 かみ がずれないようにしている[3] 。
Computervision の Interact I という機種 きしゅ は、製図 せいず 用 よう パンタグラフ のような機構 きこう にボールペンを取 と り付 つ け、それを動 うご かす電動 でんどう 機 き をコンピュータで制御 せいぎょ する方式 ほうしき だった。動 うご きが遅 おそ いという欠点 けってん があり、紙 かみ を平 たい らに広 ひろ げて描 えが くため広 ひろ いスペースを必要 ひつよう としたが、デジタイザー を兼 か ねることができた。後 のち にペンを取 と り付 つ ける部分 ぶぶん が改良 かいりょう され、自動的 じどうてき に複数 ふくすう のペンを入 い れ替 か えて描画 びょうが できるようになった。それによって多色 たしょく 描画 びょうが が可能 かのう となった。
HPやテクトロニクス は小型 こがた のデスクトップサイズのフラットベッド型 がた プロッターを1960年代 ねんだい 末 まつ から1970年代 ねんだい にかけて発売 はつばい した。移動 いどう するバーにペンが取 と り付 つ けられていて、バーがX軸 じく 方向 ほうこう に動 うご き、ペンはバーに沿 そ ってY軸 じく 方向 ほうこう に動 うご くようになっている。バーに重 おも さがあるため、動 うご きは比較的 ひかくてき 遅 おそ かった。
1980年代 ねんだい 、HPは小型 こがた 軽量 けいりょう な HP 7470 を発売 はつばい [4] 。紙 かみ の端 はし を上下 じょうげ からホイールで挟 はさ んで前後 ぜんご に動 うご かす "grit wheel" 機構 きこう を採用 さいよう しており、20年 ねん ほど前 まえ のCalcompのプロッターのような穴 あな が不要 ふよう だった。両 りょう 端 はし をウレタンでコーティングされたローラーで挟 はさ むため、紙 かみ の両 りょう 端 はし に描画 びょうが されない余白 よはく が生 しょう じる。ペンは両 りょう 端 はし のホイールの間 あいだ を移動 いどう するカートリッジに設置 せっち される。このような小型 こがた プロッターはデスクトップ・グラフィックス用 よう としてビジネスでも研究 けんきゅう 室 しつ でも人気 にんき となったが、描画 びょうが 速度 そくど は相変 あいか わらず遅 おそ いため印刷 いんさつ 用途 ようと には不向 ふむ きだった。一 ひと つの用途 ようと として、グラフィックス・インテリジェント端末 たんまつ HP 2647 はプロッターを使 つか ってOHPシートに大 おお きな文字 もじ や図 ず を描 えが くことができた。これは Microsoft PowerPoint のようなプレゼンテーションソフトウェア の先祖 せんぞ に当 あ たる。インクジェットプリンター やレーザープリンター が高 こう 精細 せいさい な図 ず を印刷 いんさつ できるようになり、メモリもコンピュータも低 てい 価格 かかく となってラスターイメージを容易 ようい に生成 せいせい できるようになったため、ペンプロッターは存在 そんざい 価値 かち を失 うしな った。ただし、"grit wheel" 機構 きこう はインクジェット式 しき の大型 おおがた の工学 こうがく 用 よう プロッターに今 いま でも使 つか われている。
欧米 おうべい では、6色 しょく のペンを備 そな えた HP 7475 プロッター(1982年 ねん 製 せい )をスーパーマーケットのグリーティングカード 売 う り場 ば などに置 お き、好 す きな図柄 ずがら のカードを作 つく るというサービスが行 おこな われていた。
民生 みんせい 用 よう をターゲットとした製品 せいひん が開発 かいはつ されたこともあるが(日本 にっぽん ではローランド ディー. ジー. の「スケッチメイト」がある。対応 たいおう アプリケーションソフトウェアや、ペンと交換 こうかん できるカッターも用意 ようい されていて加工 かこう 物 ぶつ は薄 うす い対象 たいしょう に限 かぎ られたがカッティングプロッタにもなった)一般 いっぱん に広 ひろ く普及 ふきゅう するには至 いた らなかった。
2000年代 ねんだい に入 はい る頃 ころ には、ペンプロッターはほぼ廃 すた れ、大判 おおばん のインクジェットプリンター やLEDトナー式 しき のプリンターに取 と って代 か わられた。そのようなプリンターをプロッターと称 しょう することもあるが、基本 きほん 的 てき にラスターイメージ として印刷 いんさつ しており、本来 ほんらい のペンを機械 きかい 的 てき に動 うご かすというプロッターの定義 ていぎ とは異 こと なる。それでも現代 げんだい のプロッターもHPGL2のようなベクター言語 げんご を解釈 かいしゃく して印刷 いんさつ できるようになっている。これには、その言語 げんご がテキストのコマンドを使 つか って描画 びょうが 方法 ほうほう を効率 こうりつ 的 てき に指定 してい できる方法 ほうほう だからという面 めん もある。製図 せいず の図面 ずめん などはラスターイメージで保存 ほぞん するよりもHPGL2などで表 あらわ した方 ほう がずっとコンパクトになる。
しかし2010年代 ねんだい になると、再 ふたた びプロッターが脚光 きゃっこう を浴 あ びるようになった。プリンターしか見 み たことのない世代 せだい にとってのプロッターの目新 めあたら しさから、クラウドファンディングで独自 どくじ 開発 かいはつ のプロッターへの出資 しゅっし 者 しゃ を募集 ぼしゅう して、商品 しょうひん 化 か したケースもあった。レーザー刻印 こくいん ・レーザーカッター機能 きのう のついたペンプロッターが、3Dプリンターにより安価 あんか に製造 せいぞう 可能 かのう になったことが要因 よういん である。
さらに、プロッター開発 かいはつ は技術 ぎじゅつ 的 てき な難易 なんい 度 ど が低 ひく いこともあり、既存 きそん 商品 しょうひん のプロッターを模倣 もほう したり、コピー商品 しょうひん を制作 せいさく 販売 はんばい する中国 ちゅうごく 企業 きぎょう なども現 あらわ れるようになった。こうした中国 ちゅうごく 企業 きぎょう のプロッターは、3Dプリンターの普及 ふきゅう に伴 ともな い安価 あんか に製造 せいぞう され、セット化 か された部品 ぶひん を自分 じぶん で組 く み立 た てる方式 ほうしき にして低 てい 価格 かかく 化 か し、ネット通販 つうはん サイトで1.5~3万 まん 円 えん ほどで販売 はんばい されるようになった。こうしたことから一般 いっぱん 的 てき とは程遠 ほどとお いものの、プロッターを個人 こじん が利用 りよう するための環境 かんきょう は以前 いぜん よりも増 ふ えつつある。
ペンプロッター は、ペン などの器具 きぐ を紙 かみ の上 うえ で動 うご かして図 ず を描 えが く。つまり、プロッターが描 えが けるのは線画 せんが に限定 げんてい され、プリンター のようなビットマップ画像 がぞう は描 えが けない。ペンプロッターは文字 もじ も含 ふく めた複雑 ふくざつ な線画 せんが を描 えが けるが、ペンを機械 きかい で動 うご かしているため描画 びょうが 速度 そくど はプリンターに比 くら べるとかなり遅 おそ い。一般 いっぱん にある領域 りょういき を色 いろ で塗 ぬ りつぶすことはできず、一定 いってい 間隔 かんかく で何 なん 本 ほん も直線 ちょくせん を描 えが くハッチング で塗 ぬ りつぶしの代替 だいたい とする。
ペンプロッターは主 おも に製図 せいず やCAD きゃど 用途 ようと に使 つか われており、高 こう 精細 せいさい な図 ず を大判 おおばん の紙 かみ に描 えが けるというのが強 つよ みである。特別 とくべつ な用途 ようと としては、特殊 とくしゅ な紙 かみ にプロッターで描画 びょうが することで触覚 しょっかく で絵 え が感 かん じられるようにし、視覚 しかく 障害 しょうがい 者 しゃ がイメージを認識 にんしき できるようにするという用途 ようと がある。
プリンターとは異 こと なり、ペンプロッターの速度 そくど はページの印刷 いんさつ 速度 そくど ではなく、ペンの速度 そくど と加速度 かそくど で比較 ひかく される。ペンプロッターの速度 そくど は使用 しよう するペンの種類 しゅるい によっても制限 せいげん され、ペンの選択 せんたく も最終 さいしゅう 的 てき な速度 そくど を決 き める重要 じゅうよう な要因 よういん となっている。実際 じっさい 、最近 さいきん のペンプロッターには使用 しよう するペンの種類 しゅるい に合 あ わせて移動 いどう 速度 そくど を制限 せいげん するコマンドも用意 ようい されている。
プロッター用 よう のペンは様々 さまざま なものがあり、今 いま では量産 りょうさん されていないものも多 おお い。製図 せいず ペン のペン先 さき がよく使 つか われており、手書 てが き用 よう の製図 せいず ペンと部品 ぶひん が共通 きょうつう になっているため、新 あら たに入手 にゅうしゅ 可能 かのう である。HPの初期 しょき のプロッターは独自 どくじ のペンを使用 しよう していた。繊維 せんい 質 しつ のペン先 さき の場合 ばあい 、ペン先 さき の磨耗 まもう によって線 せん の幅 はば が変化 へんか していく。
2000年代 ねんだい 中 ちゅう ごろからアーティストやハッカーの間 あいだ でカスタマイズ可能 かのう な出力 しゅつりょく 機器 きき としてペンプロッターを見直 みなお す動 うご きがある[5] [6] 。紙 かみ にペンで線 せん をひくため、通常 つうじょう のデジタル技術 でじたるぎじゅつ での出力 しゅつりょく とは違 ちが った味 あじ わいがあることが理由 りゆう の一 ひと つとなっている。30年 ねん 前 まえ の古 ふる いペンプロッターであっても動作 どうさ するものが少 すく なくない。現代 げんだい の商用 しょうよう のグラフィックスソフトはペンプロッターを直接 ちょくせつ 駆動 くどう したりHPGLファイルを作成 さくせい したりできないものが多 おお いが、現代 げんだい のOS上 じょう でHPGLを扱 あつか えるソフトウェアパッケージも存在 そんざい する[7] [8] [9] 。
フラットベッド方式 ほうしき
近年 きんねん のプロッターでフラットベッド方式 ほうしき のものついて言 い えば、一般 いっぱん 的 てき には以下 いか のような部品 ぶひん で出来 でき ている。
ベッド、土台 どだい となる板 いた 状 じょう の部品 ぶひん
ヘッドがX軸 じく に沿 そ って移動 いどう することを可能 かのう にするためのレール状 じょう あるいはシャフト 状 じょう の部品 ぶひん
ヘッドがY軸 じく に沿 そ って移動 いどう することを可能 かのう にするためのレール状 じょう あるいはシャフト 状 じょう の部品 ぶひん
ステッピングモーター
ベルト
ヘッド部 ぶ
制御 せいぎょ 基盤 きばん
電源 でんげん 基盤 きばん
3Dプリンター (プロッターが基本 きほん 的 てき に2軸 じく で2次元 じげん の動作 どうさ をするのに対 たい して、軸 じく をひとつ足 た して3軸 じく 、3次元 じげん 的 てき に動作 どうさ するようにしたものが3Dプリンターである。制御 せいぎょ の根本 こんぽん 原理 げんり に大 おお きな違 ちが いは無 な い。)
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