Drucker-Technik

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Nadeldruckertechnik

Laserdruckertechnik

Tintenstrahldruckertechnik

Plottertechnik

Thermodruckertechnik

 

 

TTY-Schnittstelle

 

 

 

 

 

NADELDRUCKER

 

Technik

 

Beim Druckvorgang schlagen einzeln angesteuerte Nadeln (8, 9, 12, 18, 24 oder 48 Stück) auf ein Farbband zwischen Papier und Druckkop, wodurch die Bildpunkte abgebildet werden, aus denen sich die Zeichen zusammensetzen. Je höher die Anzahl der Nadeln ist, desto enger können die Punkte gesetzt werden und desto besser wird das Druckbild. Mit dieser Technik erreicht man je nach Typ und Druckqualität eine Druckgeschwindigkeit von bis zu 1000 Zeichen pro Sekunde. Jedoch verringert sich die Qualität der Durchschläge mit einer höheren Nadelanzahl. Daher werden bei Anwendungen mit bis zu 6 Durchschlägen oft noch 9-Nadel-Drucker eingesetzt.

 

Druckmodi

Draft

Im Draft-Modus (engl. Entwurfsmodus) wird der Druckkopf mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Die Nadeln werden dabei in einer groben Matrix zeilenweise angesteuert. Das Schriftbild ist dadurch nur zweckmäßig lesbar. Oft wird hierbei eine Schriftart mit einem Raster von nur 8x9 Punkten verwendet, auch wenn der Drucker über 24 oder gar noch mehr Nadeln verfügt. Die Geschwindigkeit des Ausdrucks ist dadurch jedoch sehr hoch. Typisch sind ca. 200-400 CPS.

NLQ

Der NLQ-Modus (Near Letter Quality, zu deutsch nahezu Korrespondenzqualität) wird bei einem Nadeldrucker verwendet, um die Druckauflösung zu verbessern. Der Druckkopf fährt dabei nur mit halber Geschwindigkeit, was eine Verdopplung der waagerechten Auflösung bedeutet. Er druckt alle Zeichen der Zeile. Am Ende der Zeile erfolgt ein Zeilenvorschub um ½ Nadeldurchmesser und die Zeile wird erneut gedruckt. Somit sind die Zwischenräume des Druckbildes nun ebenfalls aufgefüllt (Senkrechte Auflösung). Ein Ausdruck benötigt in diesem Modus bis zu viermal mehr Zeit. Eine mögliche Optimierung bietet hier das bidirektionale Druckverfahren.

LQ

Im LQ-Modus (Letter Quality) entspricht das Druckbild einer mit klassischen Verfahren hergestellten Seite, eben „Korrespondenzqualität“. Diese wurde früher zunächst nur von Schreibmaschinen erreicht, deren Qualität sich bis heute durch den Einsatz von Karbonbändern im Vergleich zu ehemals manuell mit Typen angeschlagenen Seidenbändern ebenfalls deutlich verbessert hatte. Heute erreichen handelsübliche Laserdrucker mit Leichtigkeit eine solche Druckqualität. Mit einem Nadeldrucker wird diese Qualität mit einer sehr hohen Horizontalauflösung durch sehr schnelles und präzises Ansteuern der Nadeln erreicht. Man kann vereinfacht sagen: Je höher die Druckgeschwindigkeit, umso niedriger die Druckqualität.

 

Nadelanzahl

 

Die ersten Nadeldrucker konnten nur mit 8 Nadeln arbeiten. Hiermit war der Druck von Buchstaben mit Unterlängen (z.B. „g“ oder „j“) nur bedingt möglich. Es wurden die Standardzeichensätze aus den Computerterminals auch in der Software der Drucker verwendet. Diese hatten eine 8x8-Matrix. Auch unterstrichener Text war ein Problem. Erst mit der neunten Nadel wurden echte Unterlängen möglich. Das Modell von Commodore hat sogar nur 7 vertikale Punkte welche direkt angesteuert werden können. Bis zu 12 Nadeln befinden sich in einer einzigen vertikalen Reihe. Ein Druckkopf mit 18 Nadeln hat zwei zueinander versetzte Reihen mit jeweils 9 Nadeln, ein Drucker mit 24 Nadeln hat je 12 Nadeln in einer Reihe. Der Versatz der zweiten Reihe verdoppelt die vertikale Auflösung.

 

Farbe und Grafik

 

Nadeldrucker können je nach Typ sowohl Text als auch Grafiken monochrom und in Farbe drucken. Das Farbband besteht hierzu aus den Farben Blaugrün, Purpur, Gelb und Schwarz, siehe auch: subtraktive Farbmischung, welche in Spuren auf dem Band nebeneinander angeordnet sind. Der Drucker kann durch vertikales Verschieben des Farbbandes auf die entsprechende Spur die jeweilige Farbe auswählen. Zur Darstellung eines Matrixpunktes in einer bestimmten Farbe muss die Nadel entsprechend nacheinander mit der jeweiligen Farbbandauswahl an der gleichen Stelle angesteuert werden. Von den Grundfarben abweichende Mischfarbtöne sind nur unter Verwendung eines Diffusionsmusters darstellbar. Aufgrund der durch die Technologie bedingten mangelnden Auflösung und der unzureichenden Wiederholgenauigkeit erreichen Nadeldrucker mit dieser Methode bei weitem nicht die Farbtreue eines Tintenstrahldruckers

 

Heutige Verwendung

 

Während Typenraddrucker kaum noch Verwendung finden, findet man den ebenso zuverlässigen und robusten Nadeldrucker noch häufig in Firmen, Arztpraxen und in Banken und Sparkassen im Kassengeschäft. Nadeldrucker werden auch in Fahrscheinentwertern, Kaufhauskassen und Parkautomaten verwendet, da sie wenig Wartung erfordern und die Ausdrucke beständig sind. Für diese Einsatzgebiete werden allerdings auch sehr häufig Thermodrucker verwendet, weil bei diesen Geräten das Verbrauchsmaterial Farbband nicht mehr notwendig ist. Des Weiteren werden Nadeldrucker wegen ihrer Robustheit in staubigen Werkshallen oder auf Baustellen eingesetzt. Der weitaus häufigste Einsatzbereich auch heute noch sind sogenannte Protokolldrucker in großen Firmen oder in Systemen mit hohen Sicherheitsanforderungen. Die einzelnen Protokolle z. B. von Schaltzuständen in Schaltanlagen werden nicht nur digital gesichert, sondern auch gegen nachträgliche Veränderung immun als sofortiger Ausdruck.

 

Vorteile:

 

1. Drucken mit Durchschlägen möglich
2. jede Art von Papier bedruckbar
3. geringe Verbrauchskosten (Farbband)
4. wartungsarm
5. dokumentenecht
6. kann Endlospapier bearbeiten
7. wasserfester Ausdruck

Selbstverständlich haben Nadeldrucker auch Nachteile, diese werden jedoch von den Anwendern aus o.g. Gründen gerne akzeptiert.

 

 

 

LASERDRUCKER

 

Laserdrucker

 

Der Laserdrucker ist ein Drucker zur Produktion von Ausdrucken auf Papier oder Folien im Laserbelichtungs- und Tonerpartikel-Druckverfahren. Laserdrucker gehören im Gegensatz zu Nadel- oder Tintenstrahldruckern zu den Seitendruckern. Belichtung und Druck erfolgen in einem Durchlauf. Im allgemeinen Sprachgebrauch werden auch LED-Drucker meist als Laserdrucker bezeichnet, weil das Funktionsprinzip sehr ähnlich ist. Im Großformat-Bereich wird ebenfalls oft vom Laserplotter gesprochen, obwohl es sich bei allen derzeit verbreiteten Geräten tatsächlich um LED-Plotter handelt.

 

Geschichte

 

Der Physiker Chester F. Carlson (1906-1968) meldete im Jahre 1937 die Elektrophotographie zum Patent an. Diese Erfindung war ein Grundstein des heutigen Laserdruckers unter Ausnutzung positiver und negativer elektrischer Ladung. Carlson war zu jener Zeit in der Patentabteilung einer Elektrofirma tätig und fertigte manuell Kopien von Patentanmeldungen. Es gab bis dato noch kein maschinelles Vervielfältigungs-Verfahren. Der Tüftler und Bastler machte sich ans Werk und schaffte es am 22. Oktober 1938 mit Hilfe des Physikers Otto Kornei die erste Fotokopie mit Bärlappsporen auf einer Glasplatte anzufertigen. Der heutige Laserdrucker basiert auf demselben Prinzip. Carlson hatte anfangs Schwierigkeiten seine Erfindung zu vermarkten. Unternehmen wie IBM oder General Electric zeigten sich skeptisch und desinteressiert. Im Jahre 1944 konnte er seine Idee jedoch am Batelle Memorial Institute in Ohio verkaufen. Ihm wurden 3000 US-Dollar zur Verfügung gestellt, um seine Idee in die Tat umzusetzen. 1950 kam schließlich der erste Trockenkopierer von der Firma Haloid auf den Markt (Modell A). Als das Geschäft zu laufen begann, änderte man aus marketingstrategischen Gründen den Produkt- und Firmennamen. So wurde aus der Elektrofotographie die Xerographie. Der Firmenname wurde in Haloid Xerox Inc. umgeändert, ab 1961 hieß sie nur noch Xerox. 1953 produzierte Bob Gundlach, der Erfinder des ersten Xerox-Kopierers, die ersten Vollfarbdrucke in seinem Labor. 1959 meldete Xerox das erste Farbpatent an. Mit dem Modell Xerox 914 waren bereits 6 Kopien pro Minute möglich. Man konnte dieses Gerät nicht kaufen, sondern nur mieten. So konnte sich das Unternehmen Xerox Corp. über einen langen Zeitraum eine gute Einnahmequelle sichern. Im Jahre 1970 eröffnete Xerox das Palo Alto Research Center (PARC). Der dort angestellte Ingenieur Gary Starkweather entwickelte das erste Laserdruckgerät. Ihm gelang es, Laserstrahlen zu modulieren und so ein Druckbild herzustellen. Der erste Laserdrucker arbeitete nach der ROS-Technik (raster output scanner) und konnte 500 Punkte pro inch (dpi) drucken. Durch die Zusammenarbeit hervorragender Techniker gelang 1973 die Herstellung eines kleinen PCs (Xerox Alto), der mit einer Maus, einer grafischen Oberfläche und dem ersten kommerziell verwendbaren Laserdrucker (EARS, Ethernet-Alto research character generator scanning laser output terminal) ausgestattet war. Mit EARS war es möglich, in einer Auflösung von 384 dpi zu drucken. Im selben Jahr führte Xerox den Farbkopierer Xerox 6500 ein. In den 1960er und 1970er Jahren erledigten Nadel- und Typenraddrucker den Großteil der Druckaufträge. Ein hochwertiger Laserdrucker kostete zwischen 100.000 und 350.000 US-Dollar. Von 1975–1985 wurde bei Xerox Pasadena die Farblaser-Xerographie entwickelt. Bei dieser Technologie wurden RGB-Bilder mittels elektronischer Farbkorrektur mit CMYK-Toner wiedergegeben. Durch den xenographischen Farbhalbtondruck konnten stabile Farben erzielt werden. Im Mai 1984 kam der erste HP LaserJet auf den Markt. Er kostete „nur“ noch 3495 US-Dollar und erfüllte sämtliche gestellte Anforderungen, in Bezug auf die Geschwindigkeit, Flexibilität und Druckqualität. Das Hauptproblem bei der Entwicklung von Laserdruckern war es, den Laserstrahl zu modulieren. Zur Zeit der ersten Laserdrucker gab es nur Gaslaser, die nicht in der benötigten Geschwindigkeit ein- und ausgeschaltet werden konnten. Spezielle Optiken, die mechanisch verschoben wurden, oder Piezo-Kristalle, die mittels angelegter Spannung das Licht ablenkten, waren die einzige Möglichkeit, diese Aufgabe zu erfüllen. Bei den später üblichen Diodenlasern konnte dagegen der Lichtstrom sehr schnell moduliert werden.

 

Druckprinzip

 

Dem Laserdrucker liegt das Prinzip der Elektrofotografie (Xerox-Verfahren) zugrunde. Herzstück ist eine mit einem Photoleiter beschichtete Bildtrommel oder Endlosband. Konditionierung des Photoleiters Die Beschichtung der Bildtrommel wird zunächst elektrostatisch negativ aufgeladen; entweder mittels einer Ladekorona (ein dünner, nahe der Trommel angebrachter Draht, der unter hohe Spannung gesetzt wird und eine Koronaentladung erzeugt) oder mittels Ladungswalzen. Letzteres hat gegenüber der Ladekorona den Vorteil, dass kaum noch Ozon produziert wird, weil die hochspannungsführende Walze direkt in Kontakt mit der Bildtrommel steht und daher keine Ionisierung der Umgebungsluft stattfindet.

Belichtung

Die Ladung auf dem Photoleiter wird nun durch Belichtung an den Stellen gelöscht, an denen später Toner auf die Trommel aufgetragen werden soll: an den belichteten Stellen wird er leitend und verliert dadurch seine Ladung. Zur Belichtung wird ein Laserstrahl über einen rotierenden Spiegel (Laserscanner) zeilenweise auf die Trommel gelenkt und dabei rasterartig an- und ausgeschaltet.Grauabstufungen werden bei einfachen Laserdruckern durch Halbtonrasterung erreicht. Entsprechend wird mit weiteren Farben bei einfachen Farblaserdruckern verfahren. Höherwertige Laserdrucker realisieren im Vollfarbsystem höhere Auflösungen. Bei ihnen wird die Ladung auf der Trommel nicht in einem Schritt auf Null reduziert, sondern sie kann in Stufen (bis zu 256) abgeschwächt werden. Erreicht wird die Abschwächung entweder durch unterschiedliche Verweildauer des Lasers an einer Stelle oder durch Mehrfachbelichten der entsprechenden Stelle.

Entwicklung

Der Photoleiter dreht sich weiter und wird in der Entwicklereinheit in unmittelbare Nähe des Toners gebracht. Der Toner ist durch den Kunstharzanteil negativ geladen und haftet nur an den (neutralisierten) Stellen der Bildtrommel, an denen der Laserstrahl aufgetroffen ist.

Tonertransfer

Der Photoleiter bewegt sich weiter und bringt den Toner in Kontakt entweder direkt mit dem zu bedruckenden Medium (Papier) oder zunächst mit einer Transferwalze oder einem Transferband. Beim Mehrfarbdruck werden bei älteren Laserdruckern nacheinander alle Tonerfarben auf das Transfermedium aufgebracht. Um registerhaltig zu bleiben, also die einzelnen Farbauszüge nicht gegeneinander zu versetzen, muss hier besonders präzise positioniert werden. Die Übertragung auf das Papier erfolgt anschließend in einem Schritt für alle vier Farben. Alternativ zum Transfermedium werden auch elektrostatisch vorgeladene Papiertransportbänder (Electrostatic Transport Belt) verwendet, auf denen das Papier wie festgeklebt positioniert werden kann. Bei neueren Geräten besteht der Farb-Laserdrucker aus vier einzelnen Druckwerken (für jede Farbe ein Werk), und das Papier durchläuft alle vier Druckwerke nacheinander. Hier ist eine noch genauere Positionierung des Papiers notwendig. Dieses Druckverfahren bietet aber den Vorteil, dass kontinuierlich gearbeitet werden kann. Während bei alten Geräten mit Transfer-Band das Band immer nur mit einer Farbe beschichtet werden konnte (die vier Tonerkartuschen befinden sich in einer Revolver-Trommel und werden nacheinander zum Einsatz gebracht, so dass das Transfer-Band vier Umläufe benötigt, um eine Seite zu vervollständigen), können neuere Geräte mit vier getrennten Druckwerken bereits im ersten Druckwerk die Folgeseite drucken, während das letzte Druckwerk noch damit beschäftigt ist, die vorhergehende Seite zu drucken. Dadurch erreichen sie im Farbdruck die gleiche Seitenleistung (Druckseiten je Minute) wie im Monochrom-Druck. Bei alten Geräten mit Transfer-Band verringert sich beim Farbdruck die Seitenleistung auf 25 % im Vergleich zum

Monochrom-Druck.

Der Toner wird dazu gebracht, auf das Papier überzuspringen, indem auf der Rückseite des Papiers mittels einer Transferrolle eine starke elektrische Ladung angelegt wird, die der Ladung des Toners entgegengesetzt ist.

Fixierung

Das Papier bewegt sich weiter zur Fixiereinheit und diese besteht im Wesentlichen aus zwei Walzen, die eine besondere Beschichtung tragen (meist Teflon oder Silikongummi). Mindestens eine der Walzen ist hohl und hat einen Heizstab im Inneren, der die Walze auf rund 180 °C (± 10 °C, je nach verwendetem Medium) aufheizt. Beim Durchlaufen des Blattes schmilzt der Toner und verklebt mit dem Papier. Dafür, dass möglichst wenig Toner an den Heizwalzen haften bleibt, sorgt einerseits die Beschichtung, andererseits wiederum eine entsprechende leichte elektrostatische Aufladung der Walzen, die den Toner abstoßen (obere Walze) bzw. anziehen (untere Walze, jenseits des Papiers). Der dennoch auf den Heizwalzen verbleibende Toner wird bei höherwertigen Geräten durch Reinigungswalzen oder ein Reinigungsvlies entfernt. Teilweise kommt eine Nassfixierung zum Einsatz, bei der die Heizung über austauschbare Kartuschen mit Silikonöl versorgt wird, welches die ebenfalls vom Benutzer zu tauschenden Reinigungswalzen benetzt. Je nach konstruktivem Aufwand der Fixiereinheiten liegen die Standzeiten im Bereich zwischen 40.000 und 400.000 Druckseiten. Daneben gibt es aufwändigere Fixierverfahren, die bei einer niedrigeren Fixiertemperatur arbeiten (nur ca. 70 °C), dafür aber einen höheren Druck aufbauen. Das Verfahren ist konstruktiv aufwändiger und so teuer, dass es für Heimanwender-Drucker nicht geeignet ist. Es hat aber den Vorteil, dass wärmeempfindlichere Medien bedruckt werden können. Ferner ist bei niedrigeren Temperaturen die Gefahr geringer, dass schädliche Emissionen aus den Kunststoffharzen des Toners oder dem Papier selbst austreten.

Vollentladung

Bei der weiteren Drehung der Trommel wird der verbleibende Resttoner von der Trommel mittels Abstreifern, sogenannte Wiperblades, abgestreift. Bei aufwändigeren Konstruktionen wird dieser Resttoner in einem Resttonerbehälter gesammelt, der gegen einen neuen, leeren Behälter ausgetauscht werden kann (der volle Resttonerbehälter kann über den Hersteller entsorgt werden). Bei kleineren Geräten mit integrierten Toner-Trommel-Kartuschen wird der Resttoner in eine kleine Kammer gestreift, deren Inhalt mit der verbrauchten Kartusche entsorgt wird. Die Grenze zwischen Kleingeräten ohne Resttonerauffangbehälter und Hochvolumendrucker mit Resttonerentsorgung verschiebt sich sowohl durch die allgemein steigenden Druckleistungen als auch durch die technische Entwicklung.

 

 

 

TINTENSTRAHLDRUCKER

 

Tintenstrahldrucker sind Matrixdrucker, bei denen durch den gezielten Abschuss oder das Ablenken kleiner Tintentröpfchen ein Druckbild erzeugt wird. Sie gehören zur Gruppe der Non-Impact-Drucker.

Man unterscheidet zwei Geräteklassen:

CIJ (Continuous Ink Jet, also Geräte mit kontinuierlichem Tintenstrahl) DOD (Drop On Demand, d. h., Geräte, die einzelne Tropfen verschießen)

 

Geschichte des Tintenstrahldruckers

 

Die Geschichte des Tintenstrahldruckers begann in den 1960er-Jahren. Der Teletype Inktronic wurde zwischen 1963 und 1970 vom US-amerikanischen Unternehmen Teletype Corporation entwickelt. Er gilt als erster Tintenstrahldrucker der Welt; war dabei jedoch kein Drucker im klassischen Sinn, sondern ein Fernschreiber mit integrierter Tastatur, der als Ein-/Ausgabegerät für Großrechner fungierte. Die Druckleistung ließ sehr zu wünschen übrig. Es gelang den Entwicklern nicht, die Tinte präzise auf das Papier zu befördern. Diese Tatsache führte zu verschiedenen Problemen, unter anderem verschmutzte der Drucker viel zu schnell. Das führte zu einer mangelhaften Druckqualität. Des Weiteren war das Gerät so groß, dass eine private Nutzung von vornherein ausgeschlossen werden konnte. Die ersten funktionsfähigen Tintenstrahl-Druckgeräte wurden Anfang der 1970er von IBM auf den Markt gebracht. Sie druckten im Permanentbetrieb (Continuous drop) und waren deshalb nur für den Einsatz in der Industrie zu gebrauchen. Das Verfahren des kontinuierlichen Tintenstrahls wird in verbesserter Form jedoch bis heute bei einigen Tintenstrahldruckern angewandt. Letztendlich waren es die heute weltbekannten Konzerne HP und Canon, denen die technische Umsetzung gelang. Im Jahr 1979 reichten beide beinahe zeitgleich das Patent ein. Einer der ersten Tintenstrahldrucker für den Endkundenmarkt war der HP ThinkJet aus dem Jahr 1984. Im selben Jahr kam der erste Piezo-Drucker auf den Markt, der Epson SQ 2000. 1987 brachte der HP PaintJet Farbe ins Büro. 1990 erschien schließlich der erste Tintenstrahldrucker für den Massenmarkt, der HP Deskjet 500 mit einer Druckgeschwindigkeit von bis zu 3 Seiten/min und einer Grafikauflösung von 300 Punkte/Zoll. Nachdem zum Jahrtausendwechsel die ersten Drucker erschienen, die mit Zusatzfarben wie Rot, Blau, Grün und Orange fotorealistische Ausdrucke in besserer Qualität als konventionelle Fotopapiere ermöglichten, brach ein Boom an Fotodruckern für die Papier-Formate DIN A4 und später A3 aus. Auch zahlreiche Papierhersteller versuchten im Markt für Tintenstrahl-Fotopapiere Fuß zu fassen. Am Ende des Jahrzehnts ist dieser Boom weitgehend abgeklungen. Der Markt spaltet sich in einerseits einfache Geräte für DIN A4-Formate, die höchstens noch Hellcyan und Hellmagenta als Foto-spezifische Tinten aufweisen, aber oft Zusatzfunktionen wie Direktdruck von Mobiltelefonen und Speicherkarten, Scanner, Kopierer und Fax haben und andererseits Großformatdrucker und -plotter ab Maximalformaten von A3+, die immer ausgeklügeltere Tintenkombinationen und -zusammensetzungen aufweisen und sich an Berufsfotografen und Druckanstalten richten. Qualitativ hochwertiger Fotodruck von Amateur- und Gelegenheitsfotografen findet kaum noch statt.

 

CIJ-Drucker (Continuous Ink Jet, Tintenstrahldrucker)

 

CIJ-Drucker werden nur in der Industrie eingesetzt, dort aber in verschiedenen Bereichen (z. B. Rubbellose, Haltbarkeitsdatum, EAN-Code, Adressierung, Personalisierung usw.). Technologische Fortschritte erschließen zunehmend weitere Einsatzgebiete, beispielsweise im Bereich des Digitaldrucks, wo beispielsweise Kodak Mitte 2009 eine auf CIJ-Technik basierende Druckmaschine für Schwarz/Weiß (Prosper S10)[1] mit Schmuckfarben und Mitte 2010 zusätzlich Vierfarbdruck (Prosper 5000 XL)[2] herausbrachte.

Verfahren

In beiden Fällen (Ein- und Mehrstrahler) tritt der Tintenstrahl über eine Düse aus dem Druckkopf aus. Dieser Strahl wird über einen piezoelektrischen Wandler, der sich hinter der Düse befindet, moduliert, so dass ein gleichmäßiger Zerfall (Rayleigh’scher Tropfenzerfall) in einzelne Tropfen erreicht wird. Über eine Ladeelektrode werden die so gebildeten Tropfen nun mehr oder weniger stark elektrostatisch aufgeladen. Die 10 bis 40 m/s schnellen Tropfen durchfliegen anschließend eine größere Ablenkelektrode, wo sie – abhängig von ihrer spezifischen elektrischen Ladung – seitlich abgelenkt werden. Je nach Gerätetyp gelangen nun die geladenen bzw. die ungeladenen Tropfen auf das Substrat/Produkt. Nicht benötigte Tropfen werden bereits am Druckkopf wieder aufgefangen und erneut dem Tintenkreislauf zugeführt. Unterschieden wird hier noch zwischen Binary-Deflecting-Verfahren und Multi-Deflecting-Verfahren. Bei ersterem kommt der Tropfen entweder auf den Bedruckstoff oder er wird in einen Tropfenfänger abgelenkt. Beim Multi-Deflecting-Verfahren können die Tropfen durch unterschiedliche Ladungszustände unterschiedlich abgelenkt werden. Auf diese Weise ist es möglich, über eine Düse eine breitere Zeile zu drucken. Die Breite der Zeile ist abhängig vom Abstand der Düse zum Substrat, wodurch ein höherer Abstand die Auflösung vermindert.

 

DOD-Drucker (Drop on Demand, Tintendrucker)

 

Diese Art von Druckern findet man sowohl in der Industrie als auch im Büro- und Heimbereich. Im Gegensatz zu CIJ-Druckern verlässt hier nur der Tintentropfen die Düse, der tatsächlich gebraucht wird. Die Geräte werden zusätzlich danach unterschieden, mit welcher Technik die Tintentropfen ausgestoßen werden. Der Einsatzbereich ist sehr groß und reicht von Personalisierung über den Heim-/Büro-Bereich bis zum Druck von Passbildern. Je nach Tinte kann man damit auch elektrische Schaltungen drucken oder sogar 3D-Modelle z. B. für Rapid Prototyping erzeugen. Anstatt Tinte werden auch Wachs, langkettige Polymere oder heiße, flüssige Lote verwendet.

Verfahren

Je nach DOD-Typ wird die Tinte auf unterschiedliche Art aus der Düse getrieben:

BubbleJet-Drucker erzeugen winzige Tintentropfen mit Hilfe eines Heizelements, welches das Wasser in der Tinte erhitzt. Dabei bildet sich explosionsartig eine winzige Dampfblase, die durch ihren Druck einen Tintentropfen aus der Düse presst. Dabei kommen zwei Systeme zum Einsatz: Lexmark und HP bei der Deskjet-Reihe setzen auf flache Düsenelemente, die im Wesentlichen aus zwei Platten bestehen. Die dem Papier zugewandte enthält eine winzige Düsenbohrung und die Dampfblase bildet sich gegenüber dieser Bohrung (Sideshooter). Das Verfahren ist sehr einfach herzustellen und ist deswegen preiswert, hat aber den Nachteil einer begrenzten Lebensdauer der Druckköpfe. Es wird bei allen Wechseldruckköpfen verwendet. Canon arbeitet bei seinen Druckern mit einer Bubble-Jet-Technik, bei der sich die Düsen im rechten Winkel zu den Heizelementen befinden (Edgeshooter). Das Verfahren ist dem Piezo-Verfahren sehr ähnlich, nur dass der Auspressdruck nicht durch ein piezoelektrisches Element, sondern durch eine Dampfblase erzeugt wird. Das einzelne Heizelement arbeitet mit einer Frequenz bis 10 kHz. Der Druckkopf der Kodak Tintenstrahldrucker arbeitet bei bis zu 24 kHz. Hersteller sind z. B. Canon, Lexmark und Hewlett-Packard (DeskJet-Reihe).

Piezo-Drucker nutzen den Piezoelektrischen Effekt, durch den sich Keramikelemente unter elektrischer Spannung verformen, um Drucktinte durch eine feine Düse zu pressen. Die Tinte bildet Tropfen, deren Volumen sich über die Größe des angelegten elektrischen Impulses steuern lässt. Die Arbeitsfrequenz eines Piezokristalls reicht bis zu 23 kHz. Hersteller ist z. B. Epson und war Siemens ab 1977 mit dem Siemens PT80i.

Bei Druckventil-Druckern sind einzelne Ventile an den Düsen angebracht, die sich öffnen, wenn ein Tropfen die Düse verlassen soll. Diese Technik wird nur industriell oder als Kunstobjekt eingesetzt.

 

Reinigung

 

Allen DOD-Druckköpfen ist die Eigenschaft gemeinsam, dass sie mit der Zeit eintrocknen, wenn sie nicht genutzt werden. Um das zu verhindern, sind die Tinten nicht sehr schnelltrocknend und die meisten Drucker fahren einen Reinigungszyklus vor dem ersten Ausdruck: die Tinte wird üblicherweise in einen nur zu diesem Zweck bereitgestellten Schwamm gespritzt. Eine weitere Maßnahme ist, den Druckkopf an einer speziellen Stelle luftdicht zu parken, so dass die Tinte in den Düsen nicht eintrocknen kann. Das ist vergleichbar mit dem Aufsetzen einer Kappe auf den Tintenfüller, wenn er nicht benutzt wird. Viele Druckermodelle führen diese Reinigung automatisch in bestimmten Zeitabständen durch (häufiger, wenn der Druckkopf von der Patrone getrennt ist). Die Reinigung kann aber bei Bedarf auch manuell gestartet werden. Durch die Reinigung wird in der Regel viel Tinte verbraucht, was bei den aktuellen Preisen für Tintenpatronen einen Teil der Druckkosten ausmacht, vor allem dann, wenn nur selten und wenig gedruckt wird. Je nach Druckermodell und Größe der Tintenpatrone kann die Patrone nach 40 bis 100 Reinigungen leer sein. Manche Druckermodelle führen immer dann eine Reinigung durch, wenn sie vom Strom getrennt wurden, das trifft hauptsächlich auf Epson-Drucker mit getrennten Patronen zu. Solche Druckermodelle sollten daher nicht an einer schaltbaren Steckerleiste angeschlossen werden, um unnötige Reinigungen zu vermeiden und damit Tinte zu sparen.[4] Die durch Abschalten gesparten Stromkosten sind deutlich geringer als die Kosten für die Tintenpatronen, vor allem, wenn die Steckerleiste oft ein- und ausgeschaltet wird.

 

Technik

 

Zum Bedrucken muss ein Drucker im Wesentlichen zwei Bewegungen ausführen: die Querbewegung des Druckkopfes und die Vertikalbewegung der Papierseite. Die Bewegung des Druckkopfes erfolgt auf Schienen mittels eines Zahnriemens und eines Gleichstrom- oder Schrittmotores. Zur hochgenauen, zum Datenstrom des Druckkopfes synchronen Bewegung des Druckwagens trägt dieser einen optischen Inkrementalgeber, der ein mit Strichen versehenes, feststehendes Band abtastet. Schrittmotoren müssen dazu im Mikroschritt-Modus arbeiten, da deren Schrittauflösung bzw. -genauigkeit bei weitem nicht für die erforderliche Auflösung ausreicht. Die das Papierblatt antreibende Walze wird mit einem weiteren Motor angetrieben. Ist das ein Schrittmotor, kann auf einen weiteren Inkrementalgeber verzichtet werden. Die neuartigen Memjet-Technologie (MEM = micro elechtro mechanical) vereinigt den Tintenstrahldruck mit einem Seitendrucker, indem ein unbeweglicher Druckkopf in Seitenbreite (DIN A5-Blatt bis DIN A0) mit entsprechend vielen Düsen (74.400 bei DIN A4)[5] in hoher Qualität (2.400 dpi) und Geschwindigkeit (60 Seiten DIN A4-Farbdrucke pro Minute) ohne Vorwärmung druckt.[6]. Drucker besitzen einen eigenen Zeichensatz, der das Drucken mit geringer zum Drucker zu übertragender Datenmenge gestattet. Beim heute üblichen Anschluss über USB sind jedoch als Bitmap pixelweise übertragene große Datenmengen kein Problem, so dass Zeichen und Grafiken gleichermaßen bereits im Druckertreiber des steuernden PC in ein Bitmap umgewandelt werden. Damit lassen sich die wesentlich umfangreicheren Zeichensätze der auf dem PC installierten Software nutzen. Zum Bestimmen der Positionen, an denen die einzelnen Tröpfchen auf das Papier gespritzt werden, wird ein Raster Image Processor verwendet, der mittels u.a. Dithering und Farbseparation (bei Farbdruckern) die Bildpunkte eines auszudruckenden Bildes in Druckzellen (Dithercells, bzw. bei Graustufendruck "Halbtonzellen") umwandelt, also Gruppen von Tintenpunkten im Druckbild, welche durch Überlagerung und Zusammenstellung der Tröpfchen hinsichtlich Anzahl, Farbe, ggfs. Größe und Anordnung die Farbe und Helligkeit der Bildpunkte möglichst exakt wiedergeben. Die von einem Drucker erreichbare, tatsächliche Auflösung von Bildpunkten (bestimmt z. B. als ppi, points per inch) hängt damit von der Positionierauflösung der einzelnen Tröpfchen (z. B. als dpi, dots per inch, angegeben) und der Größe der Druckzellen ab. So hat beispielsweise ein Drucker mit einer Nominalauflösung von 5000 dpi bei einer Druckzellengröße von 5x5 Druckbildpunkten eine Auflösung der Bildpunkte von 1000 ppi. Beim sogenannten Dithering mit Fehler-Diffusion werden keine Dithercells gebildet, sondern das Bild zeilenweise analysiert und für jeden Punkt ein Quantisierungsfehler berechnet, der auf die benachbarten Bildpunkte verteilt wird.[7] Die Prozesse, mit denen die Umrechnung von Bildern in Tintentröpfchenmuster auf dem Medium erfolgt, trägt maßgeblich zur Qualität des Drucks bei und gehört zum spezifischen Know-How der Druckerhersteller.

 

Tinte

 

Grundsätzlich lassen sich die bei Druckprozessen verwendeten Tinten in zwei Kategorien einteilen. Zum einen werden Farbstofftinten verwendet, die ihre Farbigkeit durch in der Tintenflüssigkeit gelöste Farbstoffmoleküle erlangen. Zum anderen werden Pigmenttinten eingesetzt, deren Farbigkeit durch in der Tintenflüssigkeit schwebende Pigmentpartikel zustande kommen. Farbstofftinten sind einfacher zu formulieren, da sich keine Präzipitate von Pigmenten ablagern können. Zudem bieten sie in der Regel einen größeren Farbraum und sind unproblematischer bei glatten Papieren. Pigmenttinten sind demgegenüber länger haltbar (d. h. sie bleichen langsamer auf dem Papier aus), gestatten einen kräftigeren Farbauftrag und sind wasser-/wischfester. Viele Entwicklungen der Hersteller zielen darauf ab, die Vorteile der jeweiligen Tintentypen miteinander zu kombinieren. Die in Tinten(strahl)druckern verwendete Tinte wird bei den meisten Herstellern auf Wasserbasis hergestellt und ist mit Additiven versetzt, die das zu schnelle Eintrocknen und insbesondere das Durchtrocknen in der Düse verhindern, so dass die Selbstreinigung des Druckers eine Chance hat, verstopfte Düsen wieder in Gang zu bringen. Da zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit der Ausdrucke Eiweiße hinzugegeben werden, haben diese Tinten im flüssigen Zustand eine begrenzte Lebensdauer. Weitere Zusätze zur Verbesserung der Lichtechtheit und der Leuchtkraft werden herstellerspezifisch zugegeben.

Grundfarben

Um farbig drucken zu können, verwendet ein Tinten(strahl)drucker Tinten in den Farben Cyan, Magenta, Gelb und der Schlüsselfarbe Schwarz (CMYK). Bei Pigmenttinten werden am häufigsten die Pigmente Kupferphthalocyanin (Cyan, Pigmentblau 15:3 oder 15:4), Chinacridon (Magenta, PR122, PV19 (gelblicher) oder PR202 (noch gelblicher)), und Pigmentgelb (Gelb, PY74, PY180, PY120, PY175 oder PY155) verwendet.[11] Durch Übereinander- und enges Nebeneinanderdrucken lassen sich aus diesen Grundfarben der Anschein fast aller Farben, sogar Schwarz erzeugen. Allerdings ist es praktisch unmöglich, die exakten Komplementärfarben, also Rot, Grün und Blau, in einer so kräftigen Farbigkeit darzustellen wie bei Verwendung spezieller Farbstoffe in diesen Farben. Das ist der Grund dafür, dass CMY-Tintenstrahldrucker gerade bei diesen Farben Probleme haben, dieselbe Leuchtkraft zu erzeugen wie Computermonitore, die diese Farben zur Bilddarstellung verwenden. Dasselbe gilt umgekehrt für Computermonitore, die Schwächen bei der Wiedergabe von Gelb, Cyan, und Magenta zeigen. Auch schwarz ist schwierig zu erreichen; in der Regel ist nur ein Dunkelbraun möglich. Deshalb besitzen fast alle Tinten(strahl)drucker einen zusätzlichen Tank mit schwarzer Tinte. Einige Modelle verfügen über Zusatzfarben, um die Qualität, insbesondere beim Fotodruck, weiter zu steigern.

Kontrastschwarz

Tinten unterscheiden sich von Tuschen dadurch, dass sie nicht pigmentiert sind. Einige Drucker bieten eine zweite Schwarzpatrone mit pigmentiertem Schwarz, das auf Normalpapier Schwärzungen zulässt, die an Laserdrucker heranreichen. Da dieses Schwarz jedoch nicht für den Fotodruck geeignet ist, wird eine zweite Schwarzpatrone eingesetzt. Es existieren auch Tintenstrahldrucker, die ausschließlich mit pigmentierter Tinte arbeiten. Dabei zeigte sich, dass die Verkleinerung der Pigmentpartikel zu einer Vergrößerung des darstellbaren Farbraums führt.

Photo-Cyan, Photo-Magenta, Grau

Prinzipbedingt kommt es bei hellen Cyan-, Magenta- und Grautönen zu einem unerwünschten Grieseln (die Pixel werden in weiteren Abständen gesetzt). Mit den beiden Zusatzfarben Hellcyan und Hellmagenta werden diese Probleme vermieden (wird auch als CcMmYK-Farbmodell bezeichnet). Die Verwendung einer Grautinte gestattet zudem eine feinere Abstufung von Grautönen bei Schwarzweiß-Fotos. Ein alternativer Ansatz, das Problem bei der Wiedergabe heller Farben zu lösen, besteht in der Bereitstellung von Düsen, die Tröpfchen unterschiedlicher Größe ausstoßen können[13], ähnlich wie beim Druckraster.

Rot, Grün, Blau, Orange

Einige Drucker arbeiten zusätzlich mit den Grundfarben der additiven Farbmischung, da diese sich am Rande und zum Teil außerhalb des CMYK-Farbraumes befinden. Dieser Ansatz stammt ebenfalls aus dem Bereich des Offset-Drucks, wo Pantone ein Hexachrome genanntes Verfahren entwickelt hat. Die Farben der anderen Tinten müssen eventuell entsprechend angepasst werden, um den gewünschten größeren Farbraum durch die Mischung auf dem Papier zu erzielen. So schlägt z. B. das Epson-Patent US 787 1467 zusätzlich zu den oben genannten PR 122 und PB 15:4 Pigmenten Grün (PG 36) und Orange (PO 64) vor, und verwendet, statt der oben angegeben Gelbpigmente, PY 213, wodurch eine Mischung verschiedener Gelbpigmente vermieden werden kann.

Klar-Tinte

Einige Drucker verwenden zusätzlich eine klare Tinte zur Herstellung einer zusätzlichen Deckschicht auf dem Papier. Diese verbessert den Glanz[12], insbesondere bei Pigmenttinten (z. B. Kodak Easyshare oder Epson R800).

Tinte für CIJ-Drucker

Tinten für CIJ-Drucker verfügen über besondere physikalische Eigenschaften. So müssen sie zum Beispiel elektrisch leitend sein, um im Tintentunnel abgelenkt werden zu können. Überwiegend werden CIJ-Tinten in die Komponenten eines Konzentrats und des dazugehörigen Verdünners getrennt und im Gerät gemischt. Durch den Einsatz unterschiedlicher Rezepturen und Verdünnungsmittel (z. B. Wasser, Ethanol, Methanol, MEK) sind diese Tinten in ihren Trocknungszeiten und Haftungseigenschaften sehr universell. Spezielle CIJ-Tinten sind UV-härtend, thermochromatisch (d. h. die Farbe schlägt bei Temperatureinwirkung kontrolliert um), fett- und öldurchdringend oder werden erst unter spezieller Beleuchtung sichtbar.

Darstellbare Farben

In einem Test [14] wurde unter der Annahme, dass das menschliche Auge 2,4 Mio. Farben unterscheiden kann, ein Vergleich verschiedener Drucker mit Zusatztinten durchgeführt. Dabei ergab sich, dass die mit CMYK sowie Hellmagenta, Hellcyan, Hellgrau, Rot, Grün und Blau druckenden Canon imagePROGRAF iPF 5100 und Hewlett Packard Designjet Z3100, und der mit CMYK, Hellmagenta, Hellcyan, Hellgrau, Orange und Grün druckende Epson Stylus Pro 7900 jeweils etwa 800.000 unterscheidbare Farben drucken konnten. Reiner CMYK-Offsetdruck nach ISO 2846 oder ISO 12647 erreicht demgegenüber ca. 400.000 unterscheidbare Farben (zum Vergleich: Adobe RGB ca. 1.300.000, neuere "Wide-Gamut"- LCD-Monitore mit LED-Hintergrundbeleuchtung 1.500.000)

 

Übersicht über Tintensysteme und Markenbezeichnungen

 

Nachfolgend werden gängige Tintensysteme kurz beschrieben und Produktbezeichnungen der Hersteller angegeben. Verwendete Abkürzungen: C: Cyan; c: Hell- oder Photocyan; M: Magenta; m: Hell- oder Photomagenta; Y: Gelb; K: Schwarz bzw. Photoschwarz; k: Weiteres bzw. Matt-Schwarz; L: Grau(light); l: Hellgrau; R: Rot; G: Grün; B: Blau; O: Orange; P: Schutzlack/Glanzoptimierer.

Epson

Claria: Farbstoffbasierte Tinte; CcMmYK-Farbsystem mit Einzeltintentanks.[15], eingeführt 2006.

DURABrite: CMYK-Pigmenttinte mit Einzeltanks; erste Pigmentbasierte Farb-Tinte von einem Druckerhersteller, eingeführt 2001.

Ultrachrome Hi-Gloss: Pigmentbasierte Tinte von Epson, eingeführt 2002, zunächst mit CMYKLlk im R2100.

Ultrachrome Hi-Gloss 2: 2004 im R800 zu CMYKkRBP (also mit R, B und P) modifizierte Variante von Ultrachrome. Auch als CMYKkROP erhältlich.

Ultrachrome K3: CcMmYKLlk. Pigmenttinte mit harzummantelten Pigmentpartikeln. Durch drei Photoschwarzabstufungen (deshalb "K3") differenziertere Grau- und Helligkeitswiedergabe. Einzeltintentanks, eingeführt 2006.

Ultrachrome K3 "Vivid Magenta": Wie K3, jedoch mit anderen Magentapigmenten mit stärkerer Sättigung.

Ultrachrome K3 HDR: wie K3 "Vivid Magenta", jedoch zusätzlich R und O.

Canon

BCI-6: Tintensystem (noch ohne spezifischen Markennamen, Typbezeichnung der Tintenkartuschen). Erstes farbstoffbasiertes Tintensystem von Canon speziell für den Fotodruck, zunächst CcMmYK, später ergänzt um R und danach R + G.

Chromalife100: farbstoffbasiert, eingeführt 2005, bezeichnet eine Kombination aus Druckkopf, Tinte und Papier. Verlängerte Lebensdauer; erhältlich mit 4, 5, und 8-Tintendruckern.

Chromalife100+: gegenüber Chromalife100 verbesserte Rotwiedergabe, spezielle Schwarztinte, erhältlich sowohl für Drucker mit Einzeltanks als auch Kombidruckköpfen. Eingeführt 2008.

Pixma 4-Tintensystem: inoffizielle Bezeichnung für ein CMYk-Farbsystem bei einfacheren Druckern; es werden nur CMY für den Fotodruck verwendet; Einzel- und Kombipatronen (CMY + k)-Varianten existieren.

Lucia: Pigmentbasierte Tinten.

Lucia EX: Weiterentwicklung von Lucia II, mit CcMmYKLlRGBk 12-Farbsystem; nach Angaben von Canon mit um 20 % erweitertem Farbraum, der Adobe RGB sehr ähnelt.

Hewlett Packard

Vivera: Seit ca. 2004 Bezeichnung aller HP-Tinten, sowohl Farbstoff- als auch Pigmenttinten. Die Pigmenttinten (eingeführt 2006) sind polymergekapselt und beinhalten ein besonders dunkles Schwarz, das die Darstellung von Grautönen ohne eingemischte Farbtinten gestattet. Das Farbsystem ist CcMmYKLk.[21] Bei Farbstofftinten verwendet HP oft Kombipatronen (z. B. Typ 110) für CMY,[22] die mit Photopatronen und Graupatronen ergänzt werden, z. B. Typen 99(cmK)+95/97(CMY)+100/102(KLl), Typen 101(cmB)+95/97(CMY)+100/102(KLl) (mit Blauer Tinte), oder Typen 57(CMY)+58(cmK).[23][24] Andere Drucker verwenden Einzeltinten, zumeist CcMmYK (z. B. Serie 02).

Kodak

Kodacolor Technologie: Begriff, unter dem verschiedene Technologien zusammengefasst werden. Die Tinte ist pigmentbasiert, ("nanopigmentiert" durch ein feineres Zermahlen der Pigmentpartikel), CMYKkP-Farbsystem, mit zwei Tanks (k und CMYKP, Reihe 10); eingeführt 2007. 2010 wurde ein vereinfachtes System mit K + CMY-Tanks (Reihe 30) eingeführt.

Lexmark

Kodacolor Technologie: Ähnlich wie bei Kodak eine Bezeichnung für die gesamte Tintenstrahltechnologie, mit Druckköpfen, die im Drucker verbleiben; CMYK-Einzeltintentanks mit Farbstofftinte; eingeführt 2009.

 

Spezialpapiere

 

Ihre wahre Leistungsfähigkeit entfalten Tintenstrahldrucker erst auf Spezialpapieren, die sich insbesondere in der Saugfähigkeit der Oberfläche unterscheiden. Bei Normalpapier dringt die Tinte in das Papier ein und breitet sich dort zu einem Fleck aus, der wesentlich größer als der eigentliche Tintentropfen wird und je nach Textur der Papierfasern stark von der gewünschten Kreisform abweicht. Das führt zu unscharfen Abgrenzungen, Verlaufen der verschiedenen Farben ineinander und generell zu einem „matschigen“ Druckbild. Spezialpapiere hingegen bestehen in der Regel aus einem Trägerstoff, der aus Papier oder bei höherwertigen „Papieren“ auch aus Kunststoff bestehen kann, und einer speziellen Haftschicht. Diese Schicht verhindert vorrangig das Auseinanderlaufen des Tintentropfens und garantiert damit eine deutlich höhere Detailauflösung und Farbtrennung. Außerdem sorgt die Schicht für kräftigere Farben, je nach Art für einen Matt- oder Glanzeffekt und teilweise sogar für längere Farbstabilität der Tinten. Mit modernen Spezialpapieren in Verbindung mit hochwertigen Tintenstrahldruckern und Tinten lassen sich fotoähnliche „Abzüge“ herstellen, die in vielen Aspekten (Detailauflösung, Farbraum) dem klassischen, chemischen Fotoabzug ebenbürtig sind. So lassen sich Fotos im Heimbereich ausdrucken, so dass beispielsweise Fotos einer Digitalkamera sofort als Ausdruck hergestellt werden können. Nachteile dieser Technik sind der gegenüber ausbelichteten Fotos höhere Preis, die je nach Tinte unzulängliche Lichtechtheit (insbesondere bei Einfluss von Tageslicht mit hohem Blau-, Violett- und Ultraviolettanteil) und die Artefaktbildung durch das Raster des Druckverfahrens. Zum Herstellen von Tageslichtprojektor-Folien werden speziell beschichtete Folien angeboten, die sich auch mit Tintenstrahldruckern verarbeiten lassen.

 

Vorteile gegenüber anderen Verfahren

 

Der größte Vorteil des Tintenstrahldruckers ist der vergleichsweise einfache Aufbau der Geräte und die damit verbundenen niedrigen Herstellungskosten. In den letzten Jahren erreichen die Ergebnisse – zumindest auf Spezialpapieren – eine Qualität, welche andere Verfahren nur selten oder mit hohen Kosten erreichen. So sind heute einfache Laserdrucker, die Hauptkonkurrenten der Tintenstrahldrucker, kaum schneller, auf beschichtetem Papier ist der Unterschied im Schriftbild kaum noch wahrnehmbar. Die hochwertige Ausgabe digitaler Daten mittels Ausbelichtung ist bzgl. der Materialkosten zwar sehr günstig, allerdings sind die Geräte aufgrund der hohen Anschaffungspreise nur für größere Unternehmen rentabel. Einige Tintenstrahldrucker erreichen beachtliche Farbräume – lediglich Vollfarbsysteme und Thermosublimationsdrucker bieten größere Farbräume; erstere sind in der Anschaffung für den privaten Einsatz unerschwinglich, letztere in den Verbrauchskosten höher. Auch haben Tintenstrahldrucker den Vorteil, dass sie im Gegensatz zum Laserdrucker keinen Feinstaub produzieren, und somit die Gefahr durch den Betrieb zu erkranken geringer bis – bei normaler Tinte – nicht vorhanden ist.

 

Nachteile gegenüber anderen Verfahren

 

Tintenstrahldrucker sind empfindlich gegenüber dem zu bedruckenden Medium, viele Tinten sind nicht dokumentenecht bzw. archivfest (wasserlöslich, chemische Langzeitveränderungen) und bleichen insbesondere bei Einfluss kurzwelliger Lichtanteile (Tageslicht) erheblich stärker aus als bei anderen Verfahren, sind also nicht lichtecht. Bei Laserdruckern können dagegen lichtechte Farbpigmente verwendet werden. Die höchste Qualität wird nur auf relativ teuren Spezialpapieren erreicht und führt zu Seitenpreisen von in Einzelfällen mehr als einem Euro pro DIN-A4-Seite. Damit liegen die reinen Druckkosten im Schwarzweißdruck etwa dreimal, im Farbdruck zwischen vier- und zehnmal so hoch wie bei einem Laserdrucker. Des Weiteren neigen die Systeme zum Eintrocknen und die Markentinten der Druckerhersteller sind teuer. Tintenstrahldrucker sind für Massendrucke nicht geeignet, weil sie zu langsam sind. Je nach Auflagenstärke ist das Laser-, Offset- oder Tiefdruckverfahren das geeignetste.

 

Nachfüllen von Tintenpatronen

 

Ein wesentlicher Teil der beim Druck anfallenden Kosten kommt von den Verbrauchsmaterialien (Tinte/Toner, etc.). Daher gibt es für alle gängigen Druckerhersteller Anbieter kompatibler Verbrauchsmaterialien. Trotz der Maßnahmen seitens der Druckerhersteller, wie z.B. chiffrierter Erkennungschips auf den Patronen, sind fast alle Tintentypen von Drittanbietern erhältlich. Die Qualität von kompatiblen Verbrauchsmaterial kann sehr unterschiedlich sein, gute Qualität bieten Unternehmen, die Norm ISO 9001 & 14001 zertifiziert sind. Oft haben kompatible Druckerpatronen mehr Inhalt und einen deutlich niedrigeren Preis. Meist ist die Ersparnis so groß, dass man innerhalb kurzer Zeit schon das Geld für einen neuen Drucker heraus hat. Deshalb sollte die Entscheidung für den Endanwender leicht sein. Auch Tests unabhängiger Zeitschriften und Labore zeigen, dass es viele annehmbare alternative Verbrauchsmaterialien für Drucker gibt. Druckerpatronen mit Druckkopf oder Trommel können den Drucker nicht zerstören, weil der Druckkopf bzw. bei Laserdruckern die Trommel nicht im Drucker ist, sondern an der Patrone. Bei Druckerpatronen ohne Druckkopf oder Trommel können diese durch nicht so geeignete Tinte oder Toner den Drucker zwar verkleben oder verschmutzen, aber bis dahin hat man meist schon so viel gespart, dass es für mehrere neue Drucker reicht. Am meisten Geld spart man, wenn man sich die Mühe macht die Tintenpatronen selber nachzufüllen, hierfür gibt es sehr gute ausführliche Anleitungen in den fachspezifischen Foren. Die verbreitete Vorstellung, dass durch das Benutzen von Druckertinte von Drittanbietern die Garantie oder die Gewährleistung für den Drucker verloren gehe, ist zumindest nach deutschem Recht falsch. Weder die gesetzliche Gewährleistung noch die Herstellergarantie hängen von der verwendeten Tinte ab. Nur wenn Händler beziehungsweise Druckeranbieter nachweisen können, dass ein Schaden tatsächlich durch Fremdtinte verursacht wurde, können sie eine Reparatur auf Gewährleistung beziehungsweise Garantie ablehnen. Aufgrund von möglichen Farbverschiebungen bei Tinten von Drittanbietern empfiehlt es sich, zumindest für den Fotoausdruck für jede verwendete Alternativtinten/Papier-Kombination ein ICC-Profil zu beschaffen oder zu erstellen. Abseits der Verwendung von Fremdtinten bieten nachfüllbare Patronen auch die Möglichkeit Originaltinte aus größeren Gebinden, wie sie z.B. für Plotter angeboten werden, zu verwenden. So schwankt z.B. bei Epson Ultrachrome Tinte der Listenpreis je ml um einen Faktor von fast 3, je nachdem ob die Tinte in Patronen mit 11 ml oder 700 ml erworben wird.

 

Nischenprodukte mit Tintendruckwerk

 

Eine nur kurzzeitig mit mäßigem Erfolg auf dem Markt vertretene Form der Schreibmaschine waren die letzten Brother-Modelle der 700er- und 800er-Serien mit Tintendruckwerk und integriertem Textsystem. Sie nutzten bereits die hochauflösenden Möglichkeiten des Tintendrucks für Schriften (mehrere Schriftarten mit Skalierung) und Grafik mit schwarzer und je nach Modell auch farbiger Tinte. Ihre Leistungsfähigkeit blieb allerdings hinter denen moderner PCs zurück, und als fertig konfigurierte Systeme waren sie nicht erweiterungsfähig. Sie waren nur wenige Jahre Anfang bis Mitte der 1990er Jahre erhältlich. Tintendruckwerke sind weiterhin in einigen wenigen Registrierkassen, Kommissioniergeräten oder weiteren Nischensegmenten in Industrie und Handel enthalten und stehen dort in direkter Konkurrenz hauptsächlich zu den sehr robusten und farbechten Nadeldruckern oder dem billigeren und kompakten Thermodruck für Spezialpapier.

 

 

 

PLOTTER

 

Ein Plotter (von engl. plot = zeichnen), im Deutschen auch als Kurvenschreiber bezeichnet, ist ein Ausgabegerät, das Funktionsgraphen, technische Zeichnungen und andere Vektorgrafiken auf verschiedenen Materialien darstellt. Sie gehören zu den wenigen Geräten, die unmittelbar Vektorgrafiken wiedergeben, ohne sie vorher in eine Rastergrafik umzurechnen. Ihre Vorläufer waren die in der Messtechnik verwendeten X-Y-Schreiber. Seit den 1990er Jahren wurden Plotter in den meisten Bereichen durch Großformatdrucker ersetzt, die aber auch heute noch überwiegend als Plotter bezeichnet werden.

 

Stiftplotter

 

Der Stiftplotter ist für Darstellungen auf Papier, in der Regel DIN A3 bis A0, ausgelegt. Dazu benutzt er einen Tuschestift, der auf einem Wagen angebracht ist. Dieser Wagen gleitet über eine Schiene, die entweder über die gesamte Papierbreite verschoben werden kann (Flachbettplotter), oder aber fix montiert ist, während das Papier über eine Walze verschoben wird (Rollenplotter). Die meisten Plotter arbeiten mit Tuschestiften verschiedener Strichbreiten, die in einem Magazin untergebracht sind und bei Bedarf automatisch am Wagen angebracht werden. Beide Mechanismen erlauben eine schnelle Darstellung von Vektorgrafiken wie einfachen Linien und Kreisen sowie allerdings recht schmucklosen Schriftzügen. Stiftplotter finden nur noch selten Anwendung. Sie sind durch Laser- oder Tintenstrahldrucker entsprechender Größe abgelöst worden, die vor dem Drucken die Vektorgrafik in eine Rastergrafik umrechnen. Manche Stiftplotter lassen sich zu einem Schneideplotter umbauen.

 

Schneidplotter

 

Der Schneidplotter ist ein Plotter, bei dem ein Messer statt der Stifte eingesetzt wird. Dabei werden die Konturen der Vektorgrafiken in eine Beschriftungsfolie geschnitten, ohne das Trägerpapier zu beschädigen. Es gibt hierbei hauptsächlich zwei Gerätearten mit unterschiedlichen Konzepten des Schneidekopfes: Schleppmesser und Tangentialmesser. Bei einem Schleppmesser befindet sich die Schneidenspitze nicht in der Achsenmitte. Plottet man nun die gewünschten Konturen, wird das Messer hinterher gezogen (geschleppt) oder der Messerkopf wird abgesenkt und die Folie wird bewegt. Die Steuerung des Plotters muss nun, um ein sauberes Schnittergebnis zu garantieren, den Versatz der Messerspitze bei der Plotbahnberechnung mit einkalkulieren. Der Vorteil der Schleppmessertechnik liegt in der einfacheren Bauweise des Schneidekopfes und den damit verbundenen geringeren Gerätepreisen, als auch in der höheren Plotgeschwindigkeit, da das Schneidemesser in spitzen Winkeln nicht angehoben werden muss. Schneidplotter mit tangential gesteuerten Messern besitzen einen wesentlich aufwendigeren Schneidekopf. Ein eigener Motor führt das Messer in jeder Kurve im entsprechenden Winkel mit. In spitzen Winkeln wird das Messer angehoben, gedreht und wieder abgesetzt. Dies dauert zwar nur wenige zehntel Sekunden, aber in der Summe verlängert sich dadurch die Plotzeit. Der große Vorteil des Tangentialmessers liegt in vielfältigeren Einsatzgebieten. Die Messer lassen mehr Spielraum bei der Gestaltung der Schneidengeometrie zu, so dass stärkere und dickere Materialien wesentlich genauer verarbeitet werden können, als das mit Schleppmessern der Fall ist. Allerdings kann hier ein anderer Effekt zum Tragen kommen, welcher bei Plottern mit Schleppmessertechnik keine Rolle spielt: die Laufgenauigkeit. Objekte werden oftmals von der Plotsoftware so berechnet, dass die Folie möglichst wenig vor und zurück gefahren werden muss. Die Folie lässt sich nicht so exakt transportieren (Schlupf), wie es beim Schneidekopf der Fall ist. Als Konsequenz werden oftmals Motivformen „angeschnitten“, (speziell bei einer Serienwiederholung desselben Motivs) und nicht als ein Schnitt ausgeführt. Da Tangentialplotter bei spitzen Winkeln ohnehin das Messer heben müssen, optimiert die Steuerungssoftware meist genau hier den Folientransport hinein. Bei der späteren Rückkehr zu der Schnittstrecke kann der Aufsetzpunkt oft nicht optimal wieder getroffen werden. Schneidplotter werden verwendet um Logos oder Schriftzüge darzustellen. Nach manuellem Entfernen der überflüssigen Folienteile (entgittern) können diese Logos oder Schriften auf der Flexfolie auf andere Gegenstände aufgebracht werden. Bei Schneidplottern kann in der Regel ebenfalls ein Stifthalter eingesetzt werden, so dass auch dieser als Einfarb-Stiftplotter eingesetzt werden kann. Schneidplotter werden vor allem für den Bereich der Außenwerbung (Fahrzeugbeschriftungen, Werbeschilderbeschriftung usw.) eingesetzt.

 

Laserplotter

 

Der Laserplotter ist eine Erweiterung des Schneidplotters. Das Messer des Schneidplotters wird durch eine Optik ersetzt, welche einen Laserstrahl auf das zu bearbeitende Material lenkt. Der Laserstrahl selbst wird in der Regel auf der Rückseite des Geräts erzeugt. Vorteil des Laserschneiders ist, dass der Schnitt belastungsfrei für das Material durchgeführt wird, und somit auch sehr feine Konturen geschnitten werden können. Zusätzlich erlaubt der Laserplotter die Lasergravur von Materialien wie Holz, Leder oder auch eloxiertem Aluminium. Der Vorteil der Lasergravur besteht in der Dauerhaftigkeit und Haltbarkeit. Üblicherweise werden in diesen Systemen CO2-Laser eingesetzt, wobei auch einige Versionen mit YAG-Lasern erhältlich sind.

 

Photoplotter

 

Der Photoplotter, auch Lichtzeichenanlage, enthält einen Lichtkopf, mit dem auf Film gezeichnet wird. Sie sind als Flachbettplotter oder als Trommelplotter ausgeführt. Nach dem Entwickeln kann der Film als Kopiervorlage verwendet werden. Ein Anwendungsbeispiel ist die Leiterplattenherstellung, die das häufigste Nutzungsgebiet des Photoplotters ist. Beim Trommelplotter ist der Film auf einer rotierenden Walze, der Trommel, befestigt, während er beim Flachbettplotter auf einer planen Fläche aufliegt.

 

Funktionsweise und Anwendung von HP-GL und HP-GL/2

 

Angesteuert wird ein Plotter meist von spezieller CAD-Software. Zum Ansteuern der Plotter hat sich zunächst die von Hewlett Packard entwickelte Druckersprache HP-GL auch bei anderen Herstellern durchgesetzt. Heute wird bei modenen Geräten HP-GL/2 als eine Weiterentwicklung von HP-GL verwendet. Eine wichtige Neuerung ist hier die Möglichkeit, Strichstärken (und andere Linienattribute) durch die Software festzulegen. Da HP-GL für Stiftplotter entwickelt wurde, gab es keine Befehle um die Strichstärken zu definieren, denn diese waren durch die Stifte festgelegt. Der Anwender musste das Stiftkarussell entsprechend seinen Wünschen bestücken. Obwohl es nicht dafür geschaffen wurde, entwickelte sich HP-GL wegen seiner Einfachheit zum Datenaustauschformat für Vektorgrafiken. Die meisten CAD-Programme unterstützen den Export im HP-GL-Format. Der Import von HP-GL-Dateien als Grafik ist in OpenOffice.org möglich.

 

Weitere Varianten

 

Seit einigen Jahren gibt es ebenfalls Plotter, die nach dem Prinzip des Laserdruckers aufgebaut sind, jedoch meistens LED-Technologie verwenden und deswegen auch LED-Plotter genannt werden. Vorreiter dieser Technik, die derzeit Druckgeschwindigkeiten von bis zu 15 Metern pro Minute (monochrom) erlaubt, sind neben der Erfinderfirma Xerox vor allem die Firmen Océ und KIP. Jüngst stellte KIP den ersten Großformat-Farbplotter auf LED-Technologie vor.

 

 

 

THERMODRUCKER

 

Bei einem Thermodruck-Verfahren wird das gewünschte Druckergebnis „drucklos“ durch punktuelle Hitzeerzeugung statt durch mechanischen Anschlag oder Anpressdruck erreicht.

 

Technik

 

Zum Drucken wird das Papier (oder ein anderes Medium) und ein Thermodruckkopf oder eine -zeile, der bzw. die aus einem Feld kleiner Heizwiderstände besteht, aneinander vorbeibewegt. Diese Baugruppe wird von den Herstellern auch als Thermokamm bezeichnet. Vor allem in der Medizin werden deshalb einfache Thermodirektdrucker, die in medizinischen Messgeräten integriert sind, synonym auch als Thermokammdrucker bezeichnet.[1] Durch genügend hohe Wärmeableitung wird eine ausreichend kleine thermische Zeitkonstante dieser Heizelemente erreicht, um eine Papierbahn bei fortlaufender Bewegung mit hoher Auflösung bedrucken zu können. Die Druckdichte wird hier sowohl in Dots Per Inch (dpi) als auch gelegentlich in Dot Per Millimeter (dpm) angegeben. Übliche Druckdichten sind 6, 8, 12 oder 24 dpm (entsprechend 150, 200, 300 oder 600 dpi), es existieren jedoch noch feinere. Die Druckköpfe sind empfindlich gegen Verschmutzung vor allem durch metallhaltigen Staub, dessen Ablagerungen einen Kurzschluss zwischen den Thermowiderständen herbeiführen können. Einen bedeutenden Beitrag zur Erfindung und Erforschung des Thermodrucks leistete Rolf Gerstenberger mit seiner Dissertation "Untersuchungen zum Thermodruck unter besonderer Berücksichtigung des Aufzeichnungsmaterials" (TU Dresden 1974)[2] sowie seiner dortigen Forschungsarbeit in den 1970er Jahren. Bei den Thermodruckern gibt es im Wesentlichen drei Drucktechniken:

 

Thermodirektdruck

 

Mit einem Thermodruckkopf bzw. einer Thermoleiste wird dabei direkt auf ein thermosensitives Spezialpapier gedruckt, welches sich bei Erhitzung schwärzt. Die Ausdrucke sind meist einfarbig; Graustufen werden in der Regel gerastert, da sie sich durch Temperatursteuerung nur unzureichend abstufen lassen. Selten wird auch dichromatisches Papier mit zwei verschiedenen Farben unterschiedlicher Temperaturempfindlichkeit verwendet. Die ersten Thermo(direkt)drucker wurden für preisgünstige Faxgeräte eingesetzt. Zu den heutigen Anwendungsbereichen gehören daneben der Druck von Kassenbons, Quittungen, Versandetiketten, Parkscheinen, Eintritts- und Fahrkarten, wissenschaftlichen und medizinischen Untersuchungsprotokollen, Barcodeauszeichnungen, Preisschildern (z.B. bei Selbstbedienungs-Obst- und -Gemüsewaagen) und vielen Arten von Etiketten. Im Privatbereich kommen Thermodrucker nur noch in preiswerten Faxgeräten zur Anwendung, waren früher jedoch als Drucker für Homecomputer oder Taschenrechner weiter verbreitet. Klassisches Thermopapier ist unter anderem licht- und temperaturempfindlich. Daher verlangen Finanzämter in verschiedenen Ländern dauerhafte Kopien von Thermodruckkaufbelegen. Bei Auswahl geeigneter Thermopapiere sind bei licht- und hitzegeschützter Lagerung die Ausdrucke jedoch auch nach vielen Jahren noch lesbar. Heutiges Papier zeigt außerdem deutlich verbesserte Resistenz gegen Umwelteinflüsse. Dies wird zum Teil durch Aufbringen einer Schutzschicht (Topcoat), aber auch durch verbesserte Rezepturen erreicht. Der Thermodirektdruck hat den Vorteil, dass er ohne weitere Verbrauchsmaterialien wie z. B. Farbbänder auskommt. Da der Drucker nur wenige bewegliche Teile hat, ist seine Lebensdauer erheblich höher als die von z. B. Nadeldruckern und Tintenstrahldruckern. Außerdem kommen Geräte für den Papierrolleneinsatz, vom Nachfüllen der Papierrolle abgesehen, zuverlässig ohne jegliche Wartung aus. Dadurch ist auch der annähernd vandalismussichere und wetterfeste Einsatz im Außenbereich möglich. Außerdem sind so sehr kompakte Bauformen möglich. Im Thermokopierer braucht die Vorlage sogar nur mit einer starken Lampe bestrahlt werden. Die dunklen Farbflächen erhitzen sich stärker und werden so beim direkten Kontakt mit Thermopapier auf selbigem abgebildet. Spezielle Thermodirektdrucker können auch für den Thermotransferdruck (s. u.) verwendet werden.

 

Thermotransferdruck

 

Beim Thermotransferdruck wird eine spezielle, mit temperaturempfindlicher Farbe beschichtete Folie zwischen dem Papier und einem Thermodruckkopf hindurch geführt, der Hunderte von computergesteuerten Heizelementen besitzt, die das Druckbild übertragen. Wird ein Heizelement angesteuert und dessen Kopf erhitzt, schmilzt in der Folie die Farbschicht und wird auf das Papier übertragen. Ihre glatte Oberfläche sorgt für einen exakten Farbaufdruck und erzielt eine präzise Druckqualität. Diese Art Druck ist leicht durch einen höheren Oberflächenglanz als bei den meisten anderen Druckverfahren erkennbar. Während beim Thermodirektdruck Graustufen in schlechter Qualität möglich sind, können Halbtöne im Transferdruck generell nur gerastert auf das Papier übertragen werden, da sich die Farbe immer nur vollständig von der Folie lösen lässt. Da sämtliche Druckausgaben auf der verbrauchten Thermotransferfolie dauerhaft lesbar bleiben, besteht für sicherheitskritische Anwendungen bei Banken, Industrie und Behörden ein konkretes Datensicherheitsrisiko. Das Druckmedium braucht bei diesem Verfahren nicht unbedingt (Normal-)Papier zu sein. Es muss lediglich die Folie und die Temperatur auf das zu bedruckende Medium abgestimmt werden, dann können auch bestimmte Kunststoffoberflächen bedruckt werden. Eingesetzt wird ein Thermotransferdrucker oft zum Druck von dauerhaften Etiketten, die beispielsweise auf lang haltbaren Gütern zur Teilekennzeichnung mit Seriennummern aufgebracht werden und die gesamte Lebensdauer dieses Teiles überdauern sollen.

 

Thermosublimationsdruck

 

Ein ähnliches Verfahren ist der Thermosublimationsdruck. Der Unterschied liegt darin, dass die auf der Trägerfolie aufgebrachten Farbstoffe durch Zuführen von Wärme verdampft werden. Hierbei geht der Farbstoff direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über (Sublimation). Der gasförmige Farbstoff dringt in das zu bedruckende Material (Papier) ein oder schlägt sich darauf nieder (Kunststoff). In Abhängigkeit von der jedem Druckpunkt zugeführten Energiemenge wird auch die Menge der zu übertragenden Farbe (bis zu 64 Abstufungen pro Farbe) gesteuert, wodurch eine hohe Farbauflösung erreicht wird und brillante Farben entstehen. Nachteile sind jedoch die langsame Druckgeschwindigkeit bei hohen Kosten, da je Druckvorgang immer nur eine Farbe zur gleichen Zeit aufgebracht werden kann. In vielen Fällen muss das Druckbild im letzten Durchgang mit einer transparenten Schutzschicht abgedeckt werden, um die nötige Haltbarkeit und Abriebfestigkeit zu erreichen. Da das Verfahren besonders für den Ausdruck von digitalen Bildern benutzt wird, muss je (Farb-)Pixel bis zu vier Mal dieselbe Druckposition präzise angesteuert werden, um mit den üblichen vier Standarddruckfarben (Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz) den gewünschten Farbton zu erzeugen. Weil die vier Farben getrennt voneinander und periodisch nacheinander auf der Farbträgerfolie in jeweils genau gleichen Abständen zur Verfügung stehen wird, meist nach erfolgtem Einfarbausdruck einer Druckzeile (oder -bereich – definiert so den Farbversatz), die Trägerfolie zur nächsten Farbe transportiert und der Vorgang mit dieser wiederholt, bis alle vier erfolgt sind. Die Druckergebnisse sind von höchster Qualität und einem Farbfoto sehr ähnlich. Anwendungsgebiete waren in der Frühzeit der Digitalfotografie vor allem Fotostudios, heute werden sie wegen der hervorragenden Druckqualität bei gleichzeitig kompakter und preiswerter Bauweise hauptsächlich noch für die private Verwendung eingesetzt und weichen hier zunehmend der preiswerteren Tintenstrahltechnik. Einige Geräte können direkt (über Bluetooth oder Infrarotschnittstelle) an Digitalkameras angeschlossen und als mobile Drucklösung unterwegs verwendet werden.

 

Einschränkungen

 

Durch das Aufheizen und Abkühlen der Heizelemente ist die (Rand-)Schärfe in Druckrichtung – im Vergleich zur Querrichtung – deutlich reduziert. Insbesondere Barcodes sollten deshalb immer so angeordnet werden, dass die Balken längs zur Druckrichtung ausgegeben werden. Hierbei besteht jedoch wiederum das Risiko, dass bei einem oder mehreren defekten Heizelementen weiße Linien (Fehlstellen) parallel zur Richtung der Barcode-Linien entstehen, die den Barcode ebenfalls unbrauchbar machen. Viele Thermo- und Thermotransferdrucker sind besonders auf den Druck von Barcodes vorbereitet. Die meisten Modelle können über eine eigene Druckersprache (z. B. ZPL bei Zebra, Easyplug bei Avery Dennison, JScript bei cab oder TPCL bei Toshiba) angesprochen werden. Die Befehlssätze enthalten spezielle Kommandos zum Drucken von Barcodes. Vielen ist diese Art Thermodrucker auch als „Barcodedrucker“ geläufig. Die Druckauflösung kann bei manchen Modellen ziemlich unsymmetrisch sein. Das Auflösungsvermögen quer zur Druckrichtung ist durch die Dichte der Heizelemente begrenzt, in Druckrichtung kann die Auflösung jedoch durch die Druckgeschwindigkeit und die Dynamik beim Aufheizen der einzelnen Elemente beeinflusst werden. So sind Auflösungen von 300×600dpi oder 200×120dpi nicht unüblich.

 

 

 

TTY-Schnittstelle

 

Die TTY-Schnittstelle ist die älteste serielle Schnittstelle und wurde ursprünglich zur Verbindung von Fernschreibern entwickelt. Von der englischen Bezeichnung für Fernschreiber (Teletype) erhielt sie auch ihren Namen. Da im Ruhezustand ein konstanter Gleichstrom von 20 mA fließt, wird die Schnittstelle oft auch als 20-mA-Stromschnittstelle bezeichnet.

 

Spezifikation

 

Bei der asymmetrischen Signalverbindung wird die Datenübertragung, im Gegensatz zur RS-232, nicht spannungsgesteuert, sondern mit einem eingeprägten Linienstrom (typ. 20 mA für High, 0 mA für Low) betrieben. Dadurch wirkt sich der Längsspannungsverlust auf der Datenleitung nicht wesentlich aus, so dass Kabellängen bis zu einigen Kilometern möglich sind.Störsignale und Überkopplungen machen sich bei TTY nur gering bemerkbar. Deshalb kann mit kleinen Signalamplituden gearbeitet werden (z. B. 3,5 V). Die Signale werden in der Regel über schnelle Daten-Optokoppler eingespeist und entnommen. Dadurch ist eine galvanische Trennung zwischen den verbundenen Geräten gewährleistet, so dass über TTY-Schnittstellen eine Datenübertragung ohne elektrische Schutzmaßnahmen möglich ist.Nachteil der sicheren Übertragung ist die niedrige Datenrate. Die maximale Datenübertragungsrate beträgt 115,2 kBaud, meist wird jedoch mit 9,6 kBaud oder 19,2 kBaud übertragen. Innerhalb jeder Stromschleife darf lediglich ein angeschlossenes Gerät den erforderlichen Schleifenstrom von 20 mA liefern. Dieses Gerät bezeichnet man als aktiv, das andere als passiv. Die Stromschnittstelle ist bis jetzt nicht genormt, wird aber weltweit einheitlich gehandhabt. In der DIN 66258 Teil 1 (Entwurf) "Schnittstellen und Steuerungsverfahren für die Datenübermittlung für klinisch-chemischen Bereich" ist die Schnittstelle näher beschrieben.

 

Druckerbetrieb an TTY

 

TTY wurde im Maschinenbau auch zum Anschluss und Betrieb von sog. Protokolldruckern an Maschinensteuerungen verwendet. Typisch dafür sind alte Nadeldrucker. Als Anschluss sind hier die eigentlich für die Verbindung von seriell betriebenen Druckern an RS232 üblichen 25 D-Sub-Stecker (DB25) zu finden, so dass undokumentierte TTY-Schnittstellen leicht mit RS232-Schnittstellen verwechselt werden können, da sie sich äußerlich nicht unterscheiden lassen. Anhand der Pinbelegung lassen sie sich aber insoweit identifizieren, da i.a. bei einer TTY die beiden Pinpaare Pin 17 (TTY-TXD OUT) und Pin 24 (TTY-TXD RETURN) bzw. Pin 25 (TTY-RXD IN) und Pin 23 (TTY-RXD RETURN) belegt sind, die bei einer (asynchron verwendeten) RS232 nicht belegt werden. Gleichzeitig bleiben bei der TTY-Kontaktierung die üblicherweise für die Datenkommunikation via RS 232 benutzten Pins frei. Allerdings kann es aber auch sein, dass 25 D-SUB Anschlüsse existieren, die umschaltbar für Betrieb an RS232 und TTY aufgebaut sind, was deren Erkennung erschwert. Ein Beispiel dafür ist die in den 1980er Jahren vom Hersteller EPSON für einige seiner damaligen Drucker (z.B. Epson RX-80) angebotene Erweiterungsplatine in den Ausführungen "32kb Serial Interface C82302" bzw. "...C82303". Starkes Indiz für eine TTY-Kontaktierung ist aber auch bei solch gemischter Kontaktierung die Belegung bei einem RS232-Anschluss nicht benutzter Pins.

 

TTY-Konverter

 

Die ehemalige Nutzung der TTY-Schnittstelle für Protokolldrucker führt zum Problem des Ersatzes seit langem nicht mehr erhältlicher Hardware bei Druckerdefekten. Zum Teil werden daher baugleiche, gebrauchte Drucker auf Vorhalt zum Ersatz oder als Teilespender erworben. Eine weniger bekannte Lösung zur Migration auf aktuelle Druckerhardware stellt die kombinierte Verwendung sog. Druckkonverter für serielle Anwendung mit einem TTY-auf RS232-Konverter dar.

 

Verwendung

 

TTY wurde früher für den Betrieb von Fernschreibern, dem Morsefunkverkehr sowie RTTY (Radio-Amateur-Funkfernschreiben) genutzt. Die Siemens-SPS der älteren Baureihe S5 sind mit einer TTY-Schnittstelle als Programmierschnittstelle ausgestattet. Diese sind immer noch in vielen Industriebetrieben im Einsatz. Vereinzelt ist sie auch bei Labor- und Analysegeräten älterer Bauart zum Anschluss von Protokolldruckern zu finden. Aktuell wird die TTY-Schnittstelle praktisch nur noch für den Datenaustausch zwischen elektronischen Waagen, industriellen Großanzeige-Displays und Protokolldruckern verwendet, die möglichst dauerhafte Verbindungen voraussetzen.