Nové technologie a procesy tisku pro CAD a GIS

CAD tiskárna není jen železo

Pevná versus proměnlivá kapka

Zásadní rozdíl lze spatřit v tom, že tiskové hlavy termální tiskové technologie je nutno vždy považovat za spotřební materiál s jasně definovanou životností. Pokud kalkulujeme náklady na výtisk, potom cena nákupu tiskových hlav musí být do ceny započítána. Životnost může být velmi různá a záleží na tom, pro jaké materiály a pro jaký výkon je tisková hlava konstruována. Například u menších stolních tiskáren je dokonce řešena tak, že je nedílnou součástí tiskového zásobníku a k její výměně dojde v okamžiku, kdy je inkoust vypotřebován. Výrobci z ekonomických důvodů používají technologie, které jsou na daný objem zásobníku stavěny pouze s určitou rezervou životnosti. Většinou se životnost těchto hlav pohybuje v řádech desítek, maximálně stovek mililitrů. Tiskové hlavy výkonných plotrů a velkoformátových tiskáren jsou konstruovány jako samostatné oddělené jednotky hlavy a zásobníku, jejich životnost je daleko vyšší. Většinou vydrží i několik výměn zásobníku inkoustu, jejich objem se pohybuje od 40 ml až do 400 ml inkoustu. Celkově lze potom dosáhnout životnosti v jednotkách stovek mililitrů až litru inkoustu. Mnohé z nich jsou vybaveny měřícími čipy, které tiskovou hlavu prostě po určitém definovaném objemu nebo počtu vytištěných bodů odstaví.
Piezo inkoustová tisková technologie používá dnes ve většině případů takové komponenty, které garantují velmi vysoké životnosti a v případech konstrukcí označených jako permanentní tiskové hlavy se jejich životnost rovná životnosti celé tiskárny. Po celou dobu provozu tiskárny není nutné tyto tiskové hlavy měnit, což přináší úsporu nákladů na tisk i úsporu času oproti termální technologii, kde je výměna spojena také s následnou kalibrací.

Thermal versus Piezo

Výše uvedená fakta vychází z podstaty rozdílného způsobu, kterým se vypuzuje inkoustové barvivo z tiskové hlavy na médium. Termální nebo BubleJet tiskové hlavy používají k tomuto procesu speciální termo tělíska (odtud také označení termál), která se v tiskové trysce dokáží po přivedení elektrického impulzu velmi rychle ohřát a opět ochladit. Frekvence tohoto procesu dosahuje v kmitočtu řádů kHz, jedná se tedy o velmi vysokou frekvenci. Zahřátím barviva v papiláře (trysce) vznikne malinká bublinka páry (odsud někdy používané označení bubble jet), dojde k rozepnutí kapaliny a tlak bublinky vypudí kapičku inkoustu z trysky. Hodnota ohřátí je vždy stejná, měnit lze pouze frekvenci. Proto i velikost kapky barviva je vždy stejná a hovoříme o tzv. konstantním tiskovém bodu. Pouze rozdílnou konstrukcí celé tiskové hlavy se mohou tyto velikosti u různých zařízení lišit.
Piezo elektrické tiskové hlavy používají k vypuzení inkoustu z trysky jiný princip, založený na principu průhybu piezo elementu, ke kterému dojde po přivedení elektrického signálu. Nedochází zde tedy k žádnému ohřevu a s tím i spojené postupné tvorbě kalusů a usazenin, vznikajících neustálým ohříváním. Právě tento fakt je jedním z důsledků, proč mají termální tiskové hlavy danou životnost nebo u nich může docházet k ucpání tiskových trysek. Navíc se topné elementy neustále se opakujícím procesem zahřívání opotřebovávají – odpařují, může dojít i k jejich přepálení a tím k závadě trysky. Piezo element žádným takovým opotřebováním nepodléhá. Navíc přináší možnost definovat, případně měnit velikost tiskové kapičky pomocí různě velkého napětí přivedeného do jednotlivých tiskových trysek. Podle velikosti se potom krystal prohne méně či více, tím nasaje a následně vypudí z trysky kapky o různé velikosti. Objem tiskových kapiček se obvykle pohybuje mezi 2 až 40 pl (pikolitry). Toho se s výhodou začalo využívat pro zvýšení kvality a produktivity tisku, ale především ke snížení nákladů na tisk. Pro názornost lze zjednodušená schémata obou technologií vidět na připojeném obrázku.


Obr.1 – Inkoustová tisková technologie Piezo využívá průhybu elementu po zavedení impulsu. Velikostí napětí lze řídit míru prohnutí a tím i různou velikost tiskové kapky. Termální technologie pracuje na principu prudkého ohřátí topného elementu. Vzniklá bublinka páry způsobí tlak, který vymrští kapku inkoustu na médium. Ohřev je vždy konstantní, tedy tiskový bod má vždy stejnou velikost.

Kvalita versus spotřeba

Jak lze i při základním osazení CMYK barevným módem dosáhnout zvýšení kvality? Tato možnost se týká právě piezo technologie a využívá již zmíněné proměnlivé velikosti tiskového bodu. Jak je znázorněno na připojených obrázcích, umožňuje tento způsob nejen dosáhnout lepších a jemných přechodů, ale také výrazně ovlivňuje spotřebu barviva použitého pro tisk.


Obr.2 – Rozdíl v systému skládání tiskových bodů při použití konstantní (u termální) a proměnlivé (u piezo) velikosti tiskového bodu. Překrývání (přetisk) může způsobit přesycení a kroucení média a má výrazný vliv na spotřebu barviva při tisku.

K dosažení precizní ostrosti hran vytištěné čáry je nutné termální technologií vždy přetiskovat předchozí body několika dalšími průjezdy vždy s příslušným posunem a tím eliminovat zakřivení rádiusu tiskových bodů na minimum. Pokud bychom toto nezajistili, dostaneme vytištěnou linku se zvlněnou nebo roztřepanou hranou. Vyšší počet průjezdů se sice rovná vyšší kvalitě tisku, ale také vyšší spotřebě barviva a nižší produktivitě, protože se čas potřebný k vytištění prodlužuje. Piezoelektrická technologie využívající proměnlivé velikosti tiskového bodu, označované jako Variable Dot print, má jiné možnosti. Dosáhne menším počtem průjezdů vyšší kvality tisku, při výrazně nižší spotřebě barviva. Navíc nedochází k přesycení potiskovaného média inkoustem, což se jinak nepříznivě projevuje zvlněním papíru při potisku větších plných barevných ploch. Uživatel je v takových případech nucen použít jedině kvalitní, povrchově upravované médium s vyšší gramáží, které nemusí být vždy pro určitou tiskovou aplikaci žádáno, nehledě na to, že je dražší. Jestliže porovnáme výtisk klasickou čtyřbarvou CMYK ze dvou zařízení, z nichž jedno tiskne pevnou velikostí bodu a druhé proměnlivým bodem, zjistíme, že skládání bodů s proměnlivou velikostí má vliv také na zvýšení kvality v plochách či barevných přechodech. Postupná změna velikosti kapky dokáže lidské oko oklamat tak, že se při pohledu jeví jako lepší výsledek v polotónech a barevných přechodech, bez nutnosti řešit to přidáváním dalších doplňkových barev. Pravdou je, že nemůžete od tohoto způsobu očekávat výstup rovnající se špičkovému osmibarevnému fotorealistickému tisku, nicméně pro oblast CAD/GIS a prezentační tisky 3D projektů naprosto plně postačuje. Méně znalý uživatel nemusí mít obavy z toho, že by se to celé muselo složitě definovat nebo nastavovat. Celou logiku, přepočet i způsob nejlepšího poskládání proměnlivých bodů s výsledkem maximálního výkonu i kvality má na starosti řídící jednotka plotru, případně RIP, tedy software pro vyřazení a převod datových formátů.

RIP pro CAD

Software pro zpracování, převod a vyřazení tisků již není doménou pouze grafických tisků. Velmi dlouho právě segment CAD tisků tomuto procesu odolával, ale v současné době by se názor na to, že RIP není pro oblast tisku projektů nebo výkresů vhodný, dal považovat za přežitek. Především to je proto, že v minulosti byla opomíjena část vektorových datových formátů, tedy soubory typu HP-GL, HP-GL/2, HP-RTL či oblíbené plotrovací výstupy typu .PLT, nesoucí ponejvíce vektorová data. Dnes jsou již stanice se softwarovými RIP aplikacemi velmi úspěšně v projekčních a konstrukčních společnostech nasazovány. Přinášejí výrazné rozšíření možností, nové funkce i zvýšení produkce a obslužnosti při tisku velkoformátové dokumentace. Umožňují plnohodnotnou práci na platformě nejen rastrových a PostScrip formátů, ale poradí si také právě s formáty vektorovými. Umožňují nejen jejich nahlížení, ale také funkce jako je vyřazení na arch za účelem úspory média, definování libovolného množství virtuálních tiskáren s různými nastaveními, přesné řízení a evidenci nákladů na uživatele nebo projekty, používání archivací, tisku z historie, automatické řazení tiskových zakázek na různá výstupní zařízení, či připojit libovolné množství velkoformátových plotrů i různých značek a výrobců. Toto vše přináší uživatelům jednotnou platformu zadávání tiskových zakázek s dokonalým přehledem a není nutno tak každému instalovat ovladače pro každé výstupní zařízení zvlášť. Značně se tímto způsobem urychlí zadávání zakázky s možností centrálního řízení či evidence. Své projekty a výkresy máte vždy plně pod kontrolou, můžete nahlížet na definice a parametry per v souborech případně je měnit, upravovat parametry měřítka, volit materiály, kvalitu tisku, rozlišení, vkládat poznámky pro obsluhu, tisknout návěští nesoucí údaje o projektu nebo dokumenty elektronicky razítkovat. Snad největším přínosem je potom fakt, že již zařazené a odeslané tisky máte stále pod plnou kontrolou s možností je přesměrovat, pozastavit (a upravit), upřednostnit nebo korektně zrušit. Tyto funkce jsou při přímém odesílání na tiskárny pomocí ovladače velmi problematicky proveditelné, v mnohých případech i nemožné.

Tečka za kvalitou – tisk ve vlnách

Jistě znáte onen problém pásování nebo pruhování při tisku plných ploch, související s jednotlivými průjezdy tiskových hlav nad médiem. Obvykle je nutno ponořit se do nastavení plotru a pokusit se změnou hodnot a následným testováním tento efekt minimalizovat. Někdy je třeba k dosažení požadovaného výstupu dokonce snížit frekvenci tisku, zvýšit počet průjezdů, nebo dokonce zvolit vyšší kvalitu tisku, případně tisknout na jiné médium. Tisková hlava nanáší inkoustové barvivo v jednotlivých průjezdech vždy v rovných pruzích. Nikdy není naneseno 100 % barviva (došlo by k přesycení média i rozpíjení barev), ale než je daná plocha dokončena, hlava nad ní přejede nejméně 2x, při vyšších kvalitách až 12x. Jak bylo uvedeno výše, vyšší počet průjezdů znamená vyšší kvalitu, ale o mnoho pomalejší tisk. Při nepřesném nastavení napojování těchto průjezdů, což velmi úzce souvisí i s typem použitého média (každé rozdílné médium by mělo být kalibrováno odlišně), jsou jednotlivé průjezdy v tisku znatelné a uživatelé je označují obvykle výrazem „pruhuje mi to“. Protože posun tiskového vozíku z jedné strany na druhou musí být vždy kolmý a vždy bude tedy rovný, zabýval se vývoj tiskových technologií tím, jak tento efekt minimalizovat, případně eliminovat. Řešení bylo nakonec, jako většina geniálních nápadů, jednoduché. Při svém pohybu netiskne hlava všemi tryskami najednou, ale do logiky řízení tisku byla přidána modulační vlna, která uměle rozbije původně rovný průjezd na jakousi tištěnou amplitudu. Pokud se podíváte na médium v průběhu tisku, nebo lépe – pokud tisk pozastavíte, uvidíte místo rovných pruhů jakési menší či větší vlnovky, místo rovných hran je zde jakýsi pilovitý průběh. Výsledný efekt nebo princip bych potom jednoduše přirovnal ke klasickému zipu (zde není myšlen komprimační formát ZIP, ale opravdu zip oděvní). Jednotlivé průjezdy v této podobě jsou do sebe jakoby zapínány svými protilehlými vlnami tak, že už místo jejich spojení okem nenajdete. Tmavší proužek, viditelný jako ono známé pruhování, je nedokonalost daná tím, že se nám při rovném průjezdu díky povrchovému napětí a vztlaku v kapalině vždy k sobě přitáhnou dvě sousední kapky. U výše popsaného způsobu nic takového nepostřehnete. U dnešním tiskáren již lze opět dle potřeb i typu tisku či materiálu tuto vlnu řídit nebo nastavovat. Obvykle to dělá RIP nebo tiskárna automaticky podle typu tisku, rozlišení a potiskovaného materiálu. Co tento způsob přinese uživateli plotru? Přínosů je několik a jsou poměrně významné:

• vyšší kvalitu bez nutnosti snížení rychlosti tisku,
• možnost potiskovat velmi kvalitně problematická média (fólie) vyšší rychlostí,
• při stejném, nebo dokonce nižším, rozlišení vyšší optickou kvalitu oproti klasickému způsobu tisku.

Například při tisku map nebo plošných tisků 3D projektů obdržíte výtisk rychleji, bez pruhování a ve vyšší kvalitě. Plochy i přechody v takové tiskové aplikaci jsou příjemně vyvážené, neprolínají se a zachovávají si i přesné rozlišení malých detailů.


Obr.3 – Vlevo tisk běžnou technologií s rovným průjezdem napojování, vpravo nová technologie tisku využívající „rozbití“ napojení formou vlny (InterWeaving).

Jedním z řešení, poskytujícím již dnes veškeré výše uvedené výhody nových technologií, je velkoformátový tiskový systém Xerox 7142 CAD, případně Xerox 7142 RIP. Právě na těchto systémech můžete realizovat své tiskové zakázky buď v oblasti CAD/GIS ve vysoké produktivitě díky technologii Variable Dot print, bez nebezpečí rozpíjení i na zcela obyčejný a tedy i levný papír nebo produkovat své 3D nebo fotografické projekty v libovolném datovém formátu, ve vysoké kvalitě a při velmi nízkých nákladech na potisk. Tiskárna používá klasický tiskový model CMYK, piezo tiskovou technologii s proměnlivou velikostí tiskového bodu, permanentní tiskové hlavy, a je možné ji instalovat přímo pod CAD aplikace, nebo pomocí Xerox RIP implementovat do stávajícího prostředí zákazníka. Aplikace jsou plně lokalizovány a pokud již nějakou jinou velkoformátovou tiskárnu provozujete, není problém ji do systému připojit. Podrobné informace o produktech a produktové řadě Xerox získáte u distributorů eD system nebo Tech Data Distribution, Xerox partnera v regionu, nebo přímo na centrále společnosti Xerox v České nebo Slovenské republice.
Obr.4 – Technologie Piezo s proměnlivou velikostí tiskového bodu u plotru Xerox 7142 používá navíc systém dvojitého uzavřeného oběhu barviva. Eliminuje zavzdušnění systému a umožňuje výměnu zásobníků barviva za plného provozu bez přerušení tisku.

XEROX CZECH REPUBLIC prodává na našem trhu publikační tiskové systémy, černobílé a plnobarevné multifunkční kopírovací stroje s faxy a tiskárnami, velkoformátové stroje a tiskárny, stejně jako software pro document management. Ke všem strojům dodává Xerox i spotřební materiál a poskytuje kompletní servis a údržbu. Do nabídky firmy rovněž patří celá škála služeb, od pronájmu strojů až po outsourcing, kterému se věnuje samostatná divize XGS (Xerox Global Services).

Obr.5 – RIP Xerox pro aplikace CAD/GIS umožňuje i náhledy vektorových souborů, jejich kontrolu, vyřazení na arch, nebo plně automatický dávkový tisk s výstupem na libovolnou velkoformátovou tiskárnu.