Drucker und PlotterDrucker und Plotter Inhaltsverzeichnis Seite 1 Drucker 4 1.1 Druckprinzipien 4 1.2 Typenraddrucker (bzw. Schreibmaschine) 4 1.3 Matrixdrucker 5 1.3.1 Nadeldrucker 5 1.3.1.1 9-Nadeldrucker 6 1.3.1.2 18-Nadeldrucker 6 1.3.1.2.1 18-Nadeldrucker mit versetztenNadelreihen 7 1.3.1.2.2 18-Nadeldrucker mit parallelen Nadelreihen 7 1.3.1.3 28-Nadeldrucker 7 1.3.1.4 24-Nadeldrucker 7 1.3.1.5 48-Nadeldrucker 8 1.3.1.6 Lautstärke bei Nadeldruckern 8 1.3.1.7 Farbe bei Nadeldruckern 9 1.3.2 Tintenstrahldrucker 9 1.3.3 Thermodrucker 9 1.4 Thermotransferdrucker 10 1.5 Laserdrucker 10 1.6 LCS- und LED Drucker 11 1.7 Einsatzgebiete der verschieden Drucktechnologien 12 1.8 Drucktechniken 12 1.8.1 Nadeldrucker 12 23861mis38jkf2z 1.8.1.1 Das Klappanker-Verfahren 12 1.8.1.2 Das Stored energy-Prinzip 12 1.8.2 Tintenstrahldrucker 13 1.8.2.1 Das Bubble Jet-Prinzip 13 1.8.2.2 Die Piezo-Technik 13 1.8.3 Laserdrucker 14 2 Plotter 16 2.1 Tischplotter 16 2.2 Trommelplotter 16 2.3 Flachbandplotter 17 2.4 Reibungsplotter 17 2.5 Zeichnungsträger 17 2.5.1 Plotterpapier opak 17 2.5.2 Transparentpapier 18 2.5.3 Clearprint-Paper 18 2.5.4 Mattierte Polyesterfolie 18 2.5.5 Spezialfolie glatt 18 2.6 Zeichenwerkzeuge 18 2.6.1 Universelle Tintenschreiber 18 2.6.2 Tintenkugelschreiber 19 2.6.3 Gasdruckminen 19 3 Druckerbetriebssysteme, Druckersprachen 20 3.1 TTY 20 3.2 ESC/P 20 3.3 NEC 21 3.4 IBM 21 3.5 HP PCL 22 3.6 HP-GL und HP-GL/2 23 3.7 PostScript 23 3.8 Übersicht 23 4 Schnittstellen 25 4.1 Serielle Schnittstelle 26 4.1.1 XON/XOFF 26 4.1.2 ETX/ACK 27 4.1.3 DTR 27 4.2 Centronics Schnittstelle 27 5 Quellenverzeichnis 28 1. Drucker Zur Charakterisierung eines Computers untersucht man dessen Hard- und Software. Um die verschiedenen Drucker in gewisse Kategorien einzuordnen, muß die Hardware von der Software getrennt werden. Unter der Druckerhardware versteht man den technischen Aufbau des Druckers: Funktionsprinzip, Papiertransport, Bedienung usw. Die Software ist in diesem Zusammenhang als das Druckerbetriebssystem zu verstehen. Es sorgt dafür, daß die vom Computer kommenden Daten korrekt interpretiert und verarbeitet werden. Das Druckerbetriebssystem umfaßt weiterhin die Steuerung sämtlicher mechanischer Komponenten.
1.1 Druckprinzipien Grundsätzlich unterscheidet man Zeilen- und Seitendrucker. Zeilendrucker geben, wie der Name schon vermuten läßt, den Text oder die Grafik Zeile für Zeile am Papier aus. die Seitendrucker produzieren dagegen fertige Druckseiten. Beispielsweise gibt ein Laserdrucker ein Blatt erst dann aus, wenn dieses vollständig beschrieben wurde. Zu den Zeilendruckern zählt man folgende Druckprinzipien:
Þ Typenraddrucker Þ Nadeldrucker Þ Tintenstrahldrucker Þ Thermodrucker
Unter die Kategorie Seitendrucker fallen:
Þ Laserdrucker Þ LED-, LCS- und Ionendrucker Þ Thermotransferdrucker Þ Satzbelichtungsmaschinen
Es gibt zwar noch weitere Drucktechniken (zum Beispiel Walzendrucker), diese kommen aber nur im Zusammenhang mit Großrechenanlagen vor.
1.2 Typenraddrucker (bzw. Schreibmaschine) Typenraddrucker bzw. an Computer anschließbare Schreibmaschinen sind heutzutage nur noch selten im Einsatz. Obwohl sie über ein ausgezeichnetes Schriftbild verfügen, das bisher von keinem anderen Drucker in puncto Qualität übertroffen wurde, überwiegen die Nachteile: langsame Geschwindigkeit, hohe Lautstärke und keine Grafikfähigkeiten. Selbst Laserdrucker haben im Vergleich zu Typenraddruckern noch ein etwas ausgefranstes Druckbild. Besonders wenn ein Typenraddrucker mit Karbonfarbband verwendet wird, ergibt sich ein tiefschwarzer, klarer und gestochen scharfer Ausdruck. (siehe A1/B1 (Anhang Seite 1, Bild 1)) Bei Typenraddruckern sind die anzuschlagenden Typen mit den jeweiligen Zeichen in einem Rad angeordnet. Soll nun ein bestimmter Buchstabe gedruckt werden, muß das Typenrad auf die richtige Position gedreht werden. Danach preßt ein Elektromagnet die Type auf das Papier (mit einem Farbband zwischen Blatt und Type). Durch diesen aufwendigen Vorgang und die verhältnismäßige träge Mechanik braucht es natürlich eine gewisse Zeit, bis das gewünschte Zeichen auf dem Papier erscheint. Die Geschwindigkeit von Typenraddruckern ist nur für Reinschriften ausreichend. Für lange Texte und Probeausdrucke sollte man auf ein anderes Druckprinzip zurückgreifen. Der gravierende Nachteil dieser Druckart ist jedoch, daß Typenraddrucker nicht in der Lage sind, Grafikzeichen oder verschiedene Schriftarten zu drucken. Will man zum Beispiel eine Textpassage durch Kursivschrift hervorheben, muß an der betreffenden Stelle das Typenrad von Hand gewechselt werden. Sollen dann noch andere Textattribute, wie Fettschrift oder Hoch- und Tiefstellung, hinzukommen, wird man länger damit beschäftigt sein, die Typenräder zu wechseln, als den Text in den Computer einzugeben. Der Vorteil, der viele Käufer dazu veranlaßt eine Typenraddrucker zu kaufen, ist seine Dokumentenechtheit. Mit diesen Druckern kann man Urkunden und Verträge drucken, die einer gerichtlichen Untersuchung standhalten. Es gibt zwar in letzter Zeit auch einige Laserdrucker, die das Prädikat der Dokumentenechtheit führen, dabei ist man aber an bestimmte Hersteller mit ihren Geräten und Zubehör gebunden. Für Vielschreiber (mehr als 2000 Seiten pro Monat) empfiehlt es sich nicht, einen Typenraddrucker zu erstehen.
1.3 Matrixdrucker Matrixdrucker zählen heute zur verbreitetsten Druckart. Durch ihre Funktionsweise sind sie sehr flexibel einsetzbar, angefangen vom einfachen Listing-Ausdruck bis hin zum Geschäftsbrief. Da ihre Ansteuerung im großen und ganzen standardisiert ist, werden sie von nahezu allen Programmen des Personal Computer-Marktes unterstützt. Bei den Matrixdruckern unterscheidet man drei Funktionsprinzipien:
Þ Nadeldrucker Þ Tintenstrahldrucker Þ Thermodrucker
Im Gegensatz zu den Typenraddruckern, bei denen der zu druckende Buchstabe auf der Type fest eingraviert und somit unveränderbar vorgegeben ist, werden bei den Matrixdruckern die einzelnen Zeichen aus vielen kleinen Punkten (einer sogenannten Matrix) zusammengesetzt. Für jeden Punkt kann man nun einzeln bestimmen, ob er am Papier erscheinen soll oder nicht. Durch die Größe der Matrix ist die Ausgabequalität und Auflösung der einzelnen Zeichen bestimmt. Je mehr Punkte in der Matrix vorhanden sind, desto besser ist die Qualität. (siehe A1/B2)
1.3.1 Nadeldrucker Unter den Matrixdruckern ist der Nadeldrucker das erfolgreichste Modell. Auf Grund seines günstigen Preises und seiner großen Flexibilität hat er sich sowohl im Heim- als auch im Bürobereich durchgesetzt. Im Druckkopf eines Nadeldruckers sind mehrere extrem dünne Nadel senkrecht übereinander angeordnet. Kleine Elektromagneten schieben die Nadeln nach vorne, die das Farbband auf das Papier drücken. Der große Vorteil der Nadeldrucker liegt in dem Umstand, daß Papier mit Durchschlägen bedruckt werden kann. Ein normaler Nadeldrucker schafft meistens drei Durchschläge (plus Original). Es gibt jedoch auch Nadeldrucker die zehn bis zwölf Durchschriften korrekt erzeugen. Deshalb sind Nadeldrucker für die Formularbearbeitung geradezu prädestiniert. Das Spektrum der Nadeldrucker reicht von 7-, 8-, und 9-Nadeldrucker über 18- und 24- bis hin zu 48-Nadeldrucker. Auch ein 28-Nadeldrucker, der ein Mittelding zwischen zwei verschiedener 18-Nadeldrucktechniken darstellt, ist erhältlich. Die 7- und 8-Nadler gehören noch zur ersten Druckergeneration und spiele heutzutage wegen ihrer geringen Ausgabequalität keine Rolle mehr.
1.3.1.1 9-Nadeldrucker Bei den 9-Nadeldruckern wird ein Zeichen in der sogenannten Draft-Qualität (EDV-Schrift) auf einer Matrix von 11 * 9 Punkten zusammengesetzt (siehe A1/B3). Diese Schrift läßt die einzelnen Punkte (Nadeldurchmesser 0,3 mm) noch deutlich erkennen, ist aber für Probe- oder Listingausdrucke ausreichend. Für gehobenere Ansprüche besitzen die meisten 9-Nadel-Geräte den sogenannten NLQ-Modus (NLQ: Near Letter Qualität = annähernd Korrespondenzqualität). Um diese Qualität zu erreichen, wird ein Zeichen aus 23 * 18 Punkten zusammengesetzt. Dabei verwenden die Drucker einen kleinen Trick: Der Druckkopf fährt mit der halben Geschwindigkeit am Papier vorbei und erreicht somit in der Horizontalen die doppelte Auflösung. Bei diesem Druckvorgang wird zuerst nur die erste, dritte, fünfte, ... und siebzehnte Reihe des Zeichens gedruckt. Am Ende der Zeile führt der Drucker einen Zeilenvorschub von nur einem halben Nadeldurchmesser (1/216 Zoll (1 Zoll = 25,4 mm)) aus. Anschließend wird dann die zweite vierte, sechste, ... und achtzehnte Reihe der Zeile gedruckt. Dadurch verschmelzen die einzelnen Punkte zu einem kompletten Zeichen. Der große Nachteil bei dieser Druckart ist jedoch, daß sich die Druckgeschwindigkeit auf ein Viertel reduziert (halbe Geschwindigkeit des Druckkopfs und zwei Durchgänge pro Zeile). Diese Schriftart ist aber für viele, besonders private Anwendungszwecke durchaus ausreichend. Darüber hinaus bieten Nadeldrucker in den meisten Fällen verschiedene Schriftkombinationen und -arten. Die Schriftbreite läßt sich von 5 bis 20 cpi (cpi: Characters Per Inch = Zeichen pro Zoll) variieren. Jede Schrift kann mit unterschiedlichen Schriftattributen versehen werden. Neben den verschiedenen Schriften besitzen alle Nadeldrucker auch Grafikfähigkeiten. Dadurch kann man Tabellen oder Diagramme leicht in den Text einfügen. 9-Nadeldrucker bringen die Grafik in einer Auflösung von 60 dpi bis 240 dpi (dpi: Dots per Inch = Punkt pro Zoll) in der Horizontalen und von 72 bis 216 dpi in der Vertikalen auf das Papier. Die 9-Nadeldrucker zählen zu den günstigsten Geräten auf dem Markt schaffen jedoch fast nie mehr als 250 cps (cps: Characters Per Second = Zeichen pro Sekunde).
1.3.1.2 18-Nadeldrucker Für einige Anwendungsgebiete ist ein 9-Nadeldrucker zu langsam. Teilweise wird ein schnellere NLQ-Schrift gewünscht, und manchmal verlangt man nach einer schnelleren Draft-Schrift. Die Konstrukteure entwickelten deshalb zwei verschieden Varianten eines 18-Nadeldruckers. (siehe A1/B4) 1.3.1.2.1 18-Nadeldrucker mit versetzten Nadelreihen Bei diesen Geräten sind im Druckkopf zwei Reihen von je 9 Nadeln angeordnet. Die zweite Reihe ist jedoch um einen halben Punkt nach unten versetzt. Auf diese Weise überlappen sich die Abdrücke der Nadeln. Dadurch ist ein 18-Nadeldrucker in der Lage, einen geschlossenen Senkrechten Strick in einem Durchgang auf das Papier zu bringen. So ergibt sich eine Geschwindigkeitssteigerung der NLQ-Schrift auf das vierfache (im Vergleich zu einem entsprechenden 9-Nadeldrucker): Es fällt der zweite Zeilendurchgang weg, und der Drucker erzeugt wegen der zweiten Reihe die doppelte horizontale Information. der Ausgabedurchsatz der Draft-Schrift erhöht sich bei dieser Drucktechnik nicht. (siehe A2/B1)
1.3.1.2.2 18-Nadeldrucker mit parallelen Nadelreihen Im Bürowesen müssen oft eine Menge von Formularen ausgefüllt werden. Dazu wird meistens nur die Draft-Schrift verwendet, da der Druckgeschwindigkeit mehr Bedeutung zugemessen wird als der Ausgabequalität. Deshalb wurde eine weitere Variante eines 18-Nadeldruckers entwickelt, die diesen hohen Geschwindigkeitsansprüchen genügen. dazu beherbergt der Druckkopf zwei Reihen zu je 9 Nadeln, wobei beide Reihen parallel angeordnet sind. Der Vorteil liegt darin, daß nun in Draft-Schrift bei gleicher Zeit die doppelte Menge an horizontaler Information gedruckt wird (siehe A2/B2). Bei der NLQ-Schrift ergibt sich gegenüber einem 9-Nadeldrucker lediglich eine Steigerung mit dem Faktor 2. Die typische Druckgeschwindigkeit bei diesen Druckern beträgt 1000cps.
1.3.1.3 28-Nadeldrucker Beide Versionen der 18-Nadeldrucker haben Ihre Vor- und Nachteile. Wünschenswert wäre ein Drucker, der nur die Vorteile vereint: sehr schnelle Draft- und NLQ-Schrift. Die Lösung liegt nahe: Man benötigt einen Druckkopf mit drei Reihen, wobei eine Reihe vertikal um einen halben Punkt versetzt ist. Ausgehend von dieser Idee, entwickelten die Konstrukteure von C.Itho einen 28-Nadeldrucker (siehe A2/B3). Dieser Drucker arbeitet immer mit zwei Nadelreihen. Je nachdem, in welchen Modus das Gerät betrieben wird, kommen zwei parallele oder zwei versetzte Nadelreihen zur Anwendung. Diese Drucker bieten auch die Möglichkeit den Papiertransport von der Rückseite (Endlospapier) und von der Vorderseite (Einzelblatt) zu betreiben. Das Papier wird hier nicht über eine Walze, sondern gerade durch den Drucker transportiert.
1.3.1.4 24-Nadeldrucker Ein anderer Trend der Druckentwicklung war die Verwendung von 24 Nadeln. 24-Nadeldrucker weisen gegenüber den 9- und 18-Nadeldruckern eine Geschwindigkeits und Qualitätssteigerung auf. Darüber hinaus sind sie kaum teurer als ihre Konkurrenzprodukte mit weniger Nadeln. Sie besitzen in ihrem Druckkopf zwei Reihen zu je 12 Nadeln, wobei die zweite Reihe um einen halben Punkt nach unten versetzt ist. Durch diesen Trick entfällt der zweimalige Druckvorgang und die halbe Geschwindigkeit des Druckkopfs der 9-Nadler. Da die einzelnen Nadeln auch im Durchmesser auf 0,2 mm verringert wurden (bei den 9- und 18-Nadeldruckern beträgt er 0,3 mm), ist gleichzeitig eine Auflösungssteigerung erreicht worden. Für das Formularwesen sind 9- und 18-Nadeldrucker jedoch besser geeignet als ein 24-Nadeldrucker, da die dickeren Nadel auch bis zum letzten Durchschlag deutliche Punkte erzeugen. Die zu druckenden Zeichen werden bei einem 24-Nadeldrucker aus einer 35 * 24 Punktmatrix zusammengesetzt (siehe A2/B4). Die einzelnen Buchstaben und Symbole können nun mit wesentlich mehr Feinheiten entworfen und gedruckt werden. Das gesamte Druckbild wirkt sauberer und feiner. Bei einem 24-Nadeldrucker spricht man nicht mehr von einer NLQ-Schrift, sondern von der sogenannten LQ-Schrift (LQ: Letter Quality = Korrespondenzqualität). Obwohl die LQ-Schrift durch ihre hohe Qualität überzeugt, entwickelten die Druckerkonstrukteure die SLQ-Schrift (SLQ: Super Letter Qualität = Gesteigerte Korrespondenzqualität). Die Größe des Minimalzeilenvorschubes beträgt dabei 1/360 Zoll, da die Drucknadeln einen Abstand von 1/180 Zoll (ausgehend vom Mittelpunkt der Nadeln) aufweisen. Es sind jedoch nicht alle 24-Nadeldrucker in der Lage, Texte in SLQ-Schrift auszugehen. In der Grafikauflösung wurde mit der neuen Druckergeneration ein gewaltiger Schritt nach vorne gemacht. sie konnte bei den meisten Geräten auf 360 * 360 dpi gesteigert werden. Einige Geräte erreichen nur 360 * 180 dpi oder 180 * 180 dpi, aber selbst diese Punktdichte ist in 90 Prozent der Anwendungsfälle ausreichend. Bei Grafiken mit 360 dpi sind mit dem bloßen Auge fast keine einzelnen Punkte oder die gefürchteten Treppenstufen zu erkennen. Es wurde schon erwähnt, daß durch die Verwendung von 24 Nadeln eine Geschwindigkeitssteigerung erzielt werden konnte. Bei 24-Nadeldrucker ist eine Geschwindigkeit von 200 bis 300 cps in Entwurfsqualität und 60 bis 120 cps in LQ normal. 9 Nadeldrucker sind im Gegensatz dazu mit 150 cps in EDV-Schrift und 50 cps in NLQ deutlich langsamer. Die schnellsten Geräte der neuen Gattung schaffen sogar eine Geschwindigkeit bis zu 400 cps.
1.3.1.5 48-Nadeldrucker Das Spitzenmodell der Nadeldruckerpalette stellt der Epson TLQ-4800 dar (TLQ: Top Letter Quality = höchste Korrespondenzqualität). Das Besondere des TLQ-4800 ist, daß er mit 48-Nadeln arbeitet, die einen Durchmesser von 0,17 mm besitzen. Dadurch kann er noch filigraner drucken als ein 24-Nadeldrucker. Dieser Drucker schafft in nur einen Zeilendurchgang die Auflösung 360 * 360 dpi. Damit ist er zwar besser als ein Laserdrucker (300 * 300 dpi), in der Praxis jedoch nicht. Der Durchmesser eines Laserstrahles ist erheblich dünner gegenüber den Drucknadeln. Deshalb erzeugt ein Laserdrucker etwas schärfere Kanten und feinere Linien als dieser Drucker. Ein Vorteil dieses Druckers ist jedoch, daß er bis zu drei Durchschläge drucken kann. Wenn das Schriftbild des 48- mit dem eines 24-Nadeldruckers verglichen wird, kann jedoch kein Unterschied entdeckt werden Der Unterschied besteht in der Geschwindigkeit. Während der 24-Nadeldrucker zwei Durchgänge pro Zeile benötigt, schafft der 48-Nadeldrucker die gleiche Qualität mit nur einem Durchgang (siehe A2/B5).
1.3.1.6 Lautstärke bei Nadeldruckern Der größte Nachteil der Nadeldrucker ist, daß sie während des Druckvorgangs ziemlich viel Lärm erzeugen. Die Ursache dafür ist, daß die Nadeln mit einem enormen Druck (vergleichbar mit dem Gewicht von 3000 übereinandergetürmten Elefanten) hämmern. 1.3.1.7 Farbe bei Nadeldruckern Durch die Verwendung eines Farbbandes mit mehreren Farbspuren können viele Nadeldrucker farbige Grafiken und Texte zu Papier bringen. Vorteilhaft am Nadelfarbdruck sind im Vergleich zu anderen Drucktechniken die geringen Seitenkosten und der niedrige Anschaffungspreis eines Farbnadeldruckers. Allerdings sind die Farben nicht so brillant, und die Auflösung ist geringer als bei Tintenstrahl- oder Thermotransferdruckern. 1.3.1.8 Auflösung von Nadeldruckern Je mehr Nadeln im Druckkopf vorhanden sind, desto höher ist die vertikale Auflösung nach einem Durchgang (siehe A3/B1).
1.3.2 Tintenstrahldrucker Tintenstrahldrucker, auch Inkjet-Drucker genannt, arbeiten nach dem gleichen Matrixprinzip wie Nadeldrucker. Bei ihnen wird ein Zeichen jedoch nicht durch Nadeln und Farbband zu Papier gebracht, sondern mit flüssiger Tinte, die der Drucker durch feine Düsen auf das Papier spritzt. Der Vorteil gegenüber den Nadeldruckern ist, daß diese Drucker keinen Lärm erzeugen. Nur ein leises Rauschen ist zu vernehmen, wenn ein Tintenstrahldrucker in Aktion tritt. Selbstverständlich hat diese Druckgattung auch ihre Nachteile. Beispielsweise muß man bei der Papierwahl sehr sorgfältig sein: Ein zu grobes oder rauhes Papier hat zur Folge, daß die Tinte darauf verläuft und das an sich schöne, klare Schriftbild erheblich verschlechtert (Löschpapiereffekt). Ebenso bei zu glatten Papier, auf dem es passieren kann, daß die Tinte nur sehr langsam trocknet und daher leicht verwischt. Mit holzfreien Kopierpapier oder Papier, dessen Oberfläche mit Talkum (Magnesium-Silikatverbindung) behandelt ist, werden die besten Ergebnisse erzielt. Einer der Hauptnachteile ist jedoch, daß ein Tintenstrahldrucker prinzipiell keine Durchschläge erzeugen kann. Da die meisten Tintenstrahler aber schneller als Nadeldrucker sind, können sie diesen Nachteil wieder wettmachen. Die Qualität eines Tintenstrahldruckers ist von der Anzahl der Düsen abhängig. Die am Markt befindlichen Geräte besitzen in der Regel zwischen 9 und 64 Düsen. Die maximale Auflösung eines Tintenstrahldruckers beträgt je nach Druckerbetriebssystem 300 bis 360 dpi. Viele Druckerhersteller bieten ihre Tintenstrahldrucker auch in farbiger Ausführung an. Hierbei sind mehrere Düsenreihen nebeneinander angeordnet und mit verschiedenfarbigen Tinten gefüllt. Dadurch können bis zu acht verschiedenen Grundfarben genutzt werden, durch Farbmischung (Rasterung und Übereinanderdruck) sind mehrere tausend Farbnuancen möglich (siehe A3/B2).
1.3.3 Thermodrucker Auch bei diesen Geräten findet das Matrixprinzip zur Zeichenerzeugung seine Verwendung. Dabei gibt es jedoch meistens keinen beweglichen Druckkopf mehr, sondern er ist eine Leiste in Papierbreite mit feinen Thermoelementen fest im Drucker angebracht. Diese Thermoelemente erwärmen sich durch Stromimpulse. Dadurch wird die Farbe des hitzeempfindlichen Farbbandes, das zwischen Papier und Druckleiste (oder Druckkopf bei älteren Modellen) vorbeigeführt wird, auf das Papier übertragen. Da die Farbe auf dem Papier nahezu verschmilzt, ergibt sich ein wachsartiger Überzug auf dem Papier mit sehr intensiver Färbung. Diese Art der Druckerzeugung wird vorwiegend für farbige Ausdrucke verwendet, wobei das Bild in vier Durchgängen entsteht. Die einzelnen Farbwerte werden in die vier Farben rot, gelb, blau und schwarz (auch cyan, magenta, gelb und schwarz) zerlegt und übereinander gedruckt. Dadurch verlängert sich zwar die Druckzeit um einiges, aber das Ergebnis mit seinen leuchtenden Farben ist mit keinem anderen vergleichbar. Da bei diesen Geräten der Farbbandverbrauch sehr groß ist, hat man sich etwas einfallen lassen, um gänzlich ohne auszukommen: Die Verwendung von hitzeempfindlichen Papier. Durch die Erwärmung der Druckelemente bilden sich mit der Berührung auf dem Papier kleine Punkte. Ausdrucke von Thermodruckern sind nicht dokumentecht, da man das Spezialpapier auch mit Heißluft schwärzen kann. Im Laufe der Zeit treten auch Verfärbungen auf.
1.4 Thermotransferdrucker Eine Weiterentwicklung der Thermodrucker sind die Thermotransferdrucker. Der Drucker schmilzt die Wachsfarben seitenweise von einer Folie mit quadratischen Thermoelementen, die durch Stromimpulse erhitzt werden, auf Papier oder Overhead-Folie ab. Da bei einem Thermotransferdrucker das Papier hin und her gleitet (nicht der Druckkopf), hängt die Ausgabequalität von der Präzision des Papiertransports ab. Pro Seite werden vier Schmelzvorgänge benötigt. Die Wiederholgenauigkeit ist immens wichtig, um einen exakten Übereinanderdruck der Grundfarben zu gewährleisten. Sonst können keine Mischfarben erzeugt werden. Daraus folgt auch, daß Thermotransferdrucker nicht immer bis zum Seitenrand drucken können. Eine Randbreite von zwei bis drei Zentimeter stellt keine Seltenheit dar. Jedoch besitzt das Druckprinzip auch seine Vorteile: Es benötigt im Gegensatz zu einem Laserdrucker kein kostspieliges und kompliziertes Spiegelsystem. Weiterhin besteht der Druckvorgang aus nur einem Arbeitsschritt (bei einem Laserdrucker sind es mehrere). Thermotransferdrucker sind hauptsächlich für Spezialanwendungen geeignet. Werden intensive Farben benötigt, gibt es keine Alternative für diese Geräte. Wegen der hohen Verbrauchskosten (15 bis 30 Schilling pro Seite) und dem meist sehr hohen Anschaffungspreis (Spitzengeräte kosten bis zu 250.000 Schilling und mehr) ist die Verbreitung dieses Druckertyps sehr beschränkt.
1.5 Laserdrucker Laserdrucker sind heutzutage der Inbegriff des qualitativ hochwertigen und schnellen Druckes. Durch das revolutionäre Druckprinzip wurde eine Ausgabequalität erreicht, die weit über der anderer Geräte liegt. Laserdrucker geben die bedruckten Blätter nur seitenweise aus. Erst wenn das Papier vollständig bedruckt ist, oder der Computer das Seitenende signalisiert, wird der Laserdrucker das aktuelle Blatt aus. Die dabei verwendete Funktionsweise verhält sich analog zu der von Fotokopierern. Ein Laserstrahl zeichnet auf optischem Wege das Druckbild auf die Bildtrommel des Laserdruckers. Anschließend überträgt diese Trommel ein schwarzes Pulver, den Toner, auf das Papier. Das noch lose Tonerpulver schmilzt die Fixiereinheit unter Druck und Wärme in das Papier ein. Bedingt durch die Hohe Positionsgenauigkeit und dem geringen Durchmesser des Laserstrahles wird die Auflösung 300 * 300 dpi erreicht. Weiterhin erhält man eine intensive Schwärzung, filigrane Linien und sehr scharfe Kanten. Kurz gesagt, ein Druckergebnis, das für fast alle Anwendungszwecke ausreichend ist. In einem Laserdrucker ist meist ein kompletter Computer mit einem schnellen Prozessor eingebaut, der die Bilder in seinem Speicher aufbaut. Gerade bei der professionellen Seitenbeschreibungssprache PostScript ist es wichtig, eine schnelle CPU mit viel Speicher in seinem Drucker zu haben. Eine Speicherkapazität von einem MByte ist fast schon die Mindestvoraussetzung. Für PostScript sollten es jedoch drei bis vier sein. Viele Laserdrucker unterstützen mehrere Druckersprachen, so daß sie für fast alle Anwendungsprogramme einzusetzen sind. Durch die sehr hohe Qualität ist ein Laserdrucker das ideale Gerät für das Büro und überall dort, wo ein hochwertiger und schneller Ausdruck sowie ein leises Arbeitsgeräusch gefordert ist. Gegenüber den ständig fallenden Anschaffungspreis sind die Unterhaltskosten jedoch verhältnismäßig hoch. Man muß mit zirka 30 bis 50 Groschen für Toner, Trommel, Papier und Druckerabnützung pro Seite rechnen. Zwar kann ein Laserdrucker keinen Durchschlag erzeugen, er gleicht dieses Manko aber durch seine hohe Druckgeschwindigkeit (mehr als sechs Seiten pro Minute) wieder aus. Leider besitzen nur wenige Laserdrucker das Prädikat der Dokumentenechtheit, wodurch Anwälte und Notare auf bestimmte Hersteller angewiesen sind. So tragen zum Beispiel alle Modelle der Firma Hewlett Packard dieses Prädikat. Die Ausdrucke gelten aber nur als dokumentecht, wenn die original HP-Tonerkassette und eine bestimmte Papiersorte verwendet wird. Im High-End-Bereich gibt es mittlerweile auch die ersten Farb-Laserdrucker, die prinzipiell genauso wie ein Schwarzweiß-Laserdrucker arbeiten. Allerdings wird die Trommel nacheinander mit den Grundfarben beschichtet. Auf diese Weise lassen sich theoretisch pro Farbe bis zu 256 Farbtöne darstellen. Zu den Vorteilen von Farb-Laserdruckern zählen die hohe Druckgeschwindigkeit. Dem gegenüber stehen die hohen Anschaffungskosten von 500.000 bis zu 1 Million Schilling für einen PostScript-fähigen Farb-Laserdrucker.
1.6 LCS- und LED Drucker Oft hört man die Bezeichnung LCS- und LED-Drucker. Auch dabei handelt es sich um Seitendrucker, nur besitzen diese statt einem Laserstrahl eine andere Lichtquelle. LCS-Drucker (LCS: Liquid Crystal Shuter = Flüssigkeitskristallgitter) besitzen eine Halogen-Lampenstab, dessen Länge genau der Breite der Bildtrommel entspricht. Vor diesem Lampenstab befindet sich eine LCS-Schiene, die durch punktweises Anlegen einer Spannung lichtdurchlässig gemacht wird. Diese Punkte, auch LCS-Einheiten genannt, liegen so dicht beieinander, daß eine Auflösung von 300 dpi erreicht wird. Ähnlich arbeiten LED-Drucker (LED: Light Emitting Diode = Leuchtdiode). Anstatt der LCS-Schiene besitzen LED-Drucker eine Leiste mit 300 Leuchtdioden (LEDs) pro Zoll, die durch Spannungen ein- und ausgeschalten werden. Ansonsten unterscheiden sich die LCS- und LED-Drucker von den Laserdruckern kaum. Durch die Verwendung alternativer Lichtquellen konnte man auf eine empfindliche mechanische und optische Bauteile, wie zum Beispiel den Polygonspiegel, verzichten. Diese Geräte sind daher wesentlich unempfindlicher und preisgünstiger als herkömmliche Laserdrucker.
1.7 Einsatzgebiete der verschieden Drucktechnologien
1.8 Drucktechniken 1.8.1 Nadeldrucker Nadeldrucker besitzen einen Druckkopf, in dem die winzigen Nadeln angeordnet sind. Beispielsweise enthält der Druckkopf eines 24-Nadeldruckers zwei versetzte Reihen zu je 12 Nadeln (siehe A3/B3). Die Nadeln werden durch Feder- und elektromagnetische Kräfte gegen das Papier gepreßt. Zwei verschiedene Techniken realisieren dieses Prinzip.
1.8.1.1 Das Klappanker-Verfahren Beim Klappanker-Verfahren (siehe A3/B4) wird eine Spule unter Strom gesetzt, die daraufhin ein Magnetfeld aufbaut und eine Seite des drehbar gelagerten Klappankers anzieht. Folglich schlägt die andere Seite des Klappankers auf die frei liegende Druckernadel, die dadurch gegen das Papier geschleudert wird. Auf diesem Weg wird eine Feder gespannt, welche die Nadel anschließend wieder in ihre Ruhestellung zurückschnellen läßt. Nach der Unterbrechung des Stromflusses durch die Spule fällt das Magnetfeld zusammen, und der Klappanker bewegt sich wieder in seine Ausgangsstellung zurück.
1.8.1.2 Das Stored energy-Prinzip Die Stored energy-Technik (gespeicherte Energie) sorgt für eine um ein Drittel erhöhte Geschwindigkeit gegenüber dem Klappanker-Verfahren. Weiterhin arbeiten Nadeldrucker mit Stored energy-Technik erheblich leiser und leben länger als herkömmliche Druckköpfe. Beim Stored energy-Prinzip (siehe A4/B1) wird eine Feder von einem Dauermagneten ständig gespannt gehalten. Wieder sorgt ein Stromimpuls durch eine Spule dafür, daß ein Magnetfeld aufgebaut wird. Das Spulenmagnetfeld kompensiert wegen seiner entgegengesetzten Polung das Feld des Dauermagneten. Da kurzzeitig an der Feder keine magnetischen Kräfte angreifen, schnellt die an der Feder angebrachte Drucknadel zum Papier. Sofort wird die Nadel wieder zurückgezogen, da der Dauermagnet in Folge des nun fehlenden Spulenfeldes wieder wirksam ist. Im Vergleich zum Klappanker-Verfahren arbeitet die Stored energy-Technik mit der Federenergie statt gegen sie. Dadurch läßt sich eine höhere Energieausbeute erzielen. Die Folge ist eine Steigerung der Druckfrequenz auf das Doppelte. Beim Klappanker-Verfahren sind maximal 1200 Nadelbewegungen pro Sekunde möglich. Die Grenzen beim Stored energy-Prinzip liegen um 2400 Nadelstiche pro Sekunde. Nur mit dem Stored energy-Prinzip ist es möglich, 24-Nadeldrucker zu konstruieren, die mehr als 100 cps in LQ-Qualität erreichen.
1.8.2 Tintenstrahldrucker Tintenstrahldrucker gibt es in verschiedenen technischen Ausführungen. So existieren Druckköpfe, die mit Hitze arbeiten (Bubble Jet), Drucker mit Wegwerf-Druckkopf und Verfahren mit Festtinte, Flüssigwachs oder Graphitpatronen. Drucker mit Festtinte arbeiten mit einem Tintenwachs, das erhitzt wird, bevor es durch eine Düse auf das Papier gelangt. Diese Drucktechnik hat den Vorteil der kontrastreichen Farbdarstellung auch auf rauhem oder extrem glatten Papier. Allerdings können die Tröpfchen wieder vom Papier abfallen, was dem Druckbild schadet. Außerdem benötigen solche Drucker eine Anwärmzeit. Sie müssen in der Regel ständig eingeschaltet bleiben, auch wenn nicht gedruckt wird. Sonst kann es nämlich zu Verstopfung der Düsen kommen. Ein anderes Verfahren, das noch nicht in der Großserie angewandt wird, schleudert mit Hilfe elektrostatischer Entladung geringe Graphitmengen aus einem Farbstoffröhrchen auf das Papier.
1.8.2.1 Das Bubble Jet-Prinzip Von den im größeren Umfang eingesetzten Techniken, Tintentröpfchen auf das Papier zu bringen, ist das Bubble Jet-Verfahren das preiswerteste. (siehe A4/B2). Bei dieser Technik erhitzt ein Thermoelement in einer Röhre die darüberfließende Tinte. Es bildet sich explosionsartig ein kleines Gasbläschen, das durch seinen Überdruck ein winziges Tröpfchen aus der Düse abgibt. Bei einigen Druckern wird der Tintenbehälter in den Druckkopf integriert und als ganzes Teil ausgewechselt, wenn der Tintenvorrat verbraucht ist. Mit Hilfe moderner Werkstofftechnik hat man heute das Problem im Griff, das sich durch die hohe Belastung der Heizwiderstände ergibt. Deshalb gibt es bereits Bubble Jet-Druckköpfe, die im Drucker verbleiben und eine Lebensdauer von bis zu 200 Millionen Zeichen erreichen. Das Bubble Jet-Verfahren hat aber auch Nachteile: Die Tröpfchen entstehen aus einer Wechselwirkung bzw. Umformung von Strom in Wärme und kinetischer Energie. Dadurch läßt sich die Größe des ausgestoßenen Tröpfchens nicht mehr zuverlässig steuern. Dementsprechend ist die Gefahr gegeben, daß die Dichte des Druckbildes schwankt, da die Tröpfchengröße nicht gezielt variierbar ist. Ein weiterer kritischer Punkt ist die erreichbare Geschwindigkeit: Das Gasbläschen muß schnell wieder zusammenfallen, bevor ein neues Tröpfchen gebildet werden kann. Die maximale Frequenz beträgt 2000 Hertz. Im Vergleich dazu ist die nachfolgend beschriebene Piezo-Technik erheblich schneller. Immerhin bringen es Tintenstrahler nach dem Bubble Jet-Prinzip auf Druckgeschwindigkeiten von etwa 200 cps (Draft-Qualität), wobei 24 Düsen benötigt werden. Für Schöndruck (LQ-Schrift) halbieren sich die Werte.
1.8.2.2 Die Piezo-Technik Das meistverwendete Verfahren, Tinte auf das Papier zu bringen, ist die Verwendung von Piezo-Keramik. Ein elektrischer Impuls verändert die Form eines Piezo Elements. Diese Formveränderung bewirkt eine Druckimpuls im Tintenkanal, der zum Ausstoß eine Tintentropfens an der Düse führt. Die Größe des herausgeschleuderten Tropfens läßt sich über den elektrischen Impuls direkt und sehr genau steuern. Auch bei Piezo-Elementen zur Tropfenerzeugung gibt es verschiedene Varianten. Die meisten Hersteller verwenden Piezo-Röhrchen, die den Tintenkanal umschließen (siehe A4/B3). Je nach Drucker sind 9, 12, 18, 24 oder mehr solcher Elemente in einem Druckkopf vorhanden. Zwar ist dieses Verfahren in der Herstellung aufwendiger als bei Bubble Jet-Druckköpfen, doch wird man dafür mit der fast unbegrenzten Lebensdauer der Piezo-Druckköpfe belohnt. Daraus resultieren auch geringere Betriebskosten im Vergleich zum Bubble Jet-Verfahren. Eine andere Variante der Piezo-Technik ist die Verwendung von Piezo-Scheibchen, da sich diese schneller ansteuern lassen als Röhrchen (siehe A4/B4). Im Ruhezustand steht das Keramik-Scheibchen unter Spannung und ist nach unten gekrümmt. Sobald ein Druckimpuls kommt, fällt die Ladung ab, und das Plättchen entspannt sich nach oben, wobei Tinte angesaugt wird. Zum Ausstoß der Tröpfchens erhält das Piezo-Scheibchen eine Impuls, schnellt nach unten und erzeugt einen Druck in Tintenkanal. Eine Verengung im Tintenkanal verhindert, daß die Tinte nach hinten entweicht. Folglich tritt das Tintentröpfchen zur Düse aus. Diese Technik hat den Vorteil, daß sehr hohe Frequenzen (etwa 20000 Hertz) und hohe Druckgeschwindigkeiten (bis 600 cps) erreicht werden. Außerdem kann mit einem großen Tintenvorrat und mit kurzen Kapillaren gearbeitet werden. Der Druckkopf besteht aus Glas und ist damit praktisch verschleißfrei. Seine Lebensdauer beträgt zirka zwei Milliarden Punkte pro Düse. Die Konstruktion der Tintenkammer mit Piezo-Plättchen anstelle der üblichen Röhrchen gewährleistet kurze Kapillarwege und extrem hohe Geschwindigkeiten.
1.8.3 Laserdrucker Laserdrucker arbeiten ähnlich wie Fotokopierer. Hauptbestandteil eines Laserdruckers ist eine Trommel, die mit einem lichtempfindlichen Material beschichtet ist. Ein fein gebündelter Laserstrahl wird über mehrere Umlenkspiegel auf die sich drehende Trommel projiziert. Der auftreffende Laserstrahl entlädt die elektrostatisch aufgeladene Trommel. Der Strahl wird über einen sich sehr schnell drehenden Polygonspiegel gleitet und dadurch waagrecht über die Trommel bewegt. So zeichnet der Laserstrahl das Druckbild Zeile für Zeile auf die Trommel. Anschließend führt der Laserdrucker die Bildtrommel durch ein ebenfalls negativ aufgeladenes Tonerpulver. An den Stellen die der Laserstrahl entladen hat, haftet der Toner auf der Trommel. Das Druckbild befindet sich in Form von Tonerpulver auf der Bildtrommel. Das zu bedruckende Papier lädt der Drucker Positiv auf und rollt es an der Trommel ab. Dadurch überträgt sich das Tonermaterial auf das Papier. Weil der Toner aber nur lose auf dem Papier aufliegt könnte man ihn noch mit der Hand verwischen. Deshalb wird das Blatt noch durch eine sogenannte Entwicklereinheit transportiert, worin es zwischen zwei aufgeheizten Walzen durch Druck und Wärme fixiert wird. Deshalb kommt das Papier immer warm aus einem Laserdrucker. Besonders interessant ist der Aufbau der Belichtungseinheit (siehe A5/B1). Der Laserstrahl wird entsprechend dem elektronischen Zeichensignal in der Laserdiode (1) erzeugt. Die zylindrische Linse (2) fokussiert ihn auf den ersten Spiegel (3), der ihn auf eine spährische Linse (4) richtet. Hier wird der Laserstrahl um etwa 5 Grad nach oben abgelenkt, bevor er auf den Polygonspiegel (5) trifft. Während sich der Polygonspiegel dreht, wird der Laserstrahl durch den zweiten breiten Spiegel (6) über eine Zeilenbreite geführt. Die Drehung des Polygonspiegels besorgt ein Präzisionsmotor. Eine zweite breite zylindrische Linse (7), eigentlich eine Linsenleitst, fokussiert die Laserstrahl-Signale auf die lichtempfindliche Fototrommel. Der Laserstrahl schreibt aber nicht nur die Lichtspur auf die Trommel, sondern geht über den weiteren Spiegel (8) und die zylindrische Linse (9) in die Glasfaserleitung (10), um später von einer Fotodiode in ein elektrisches Signal umgeformt zu werden. Dieses Signal diet zur Steuerung des Laserstrahls und des Polygonspiegels. Da dieses Belichtungssystem ziemlich kompiliziert und dessen Realisation auch kostspielig ist, wurden alternative Belichtungseinheiten entwickelt. Es entstanden die bereits besprochenen LCS- und LED-Drucker. 2 Plotter Seit ihrer Einführung vor rund 35 Jahren sind die Stiftplotter so erfolgreich gewesen, daß nun Millionen davon überall in der Welt in Gebrauch sind. Die Vorfahren |