Melden Sie sich hier an, um auf Kommentare und die Whitepaper-Datenbank zugreifen zu können.

Kein Log-In? Dann jetzt kostenlos registrieren.

Falls Sie Ihr Passwort vergessen haben, können Sie es hier per E-Mail anfordern.

Der Zugang zur Reseller Only!-Community ist registrierten Fachhändlern, Systemhäusern und Dienstleistern vorbehalten.

Registrieren Sie sich hier, um Zugang zu diesem Bereich zu beantragen. Die Freigabe Ihres Zugangs erfolgt nach Prüfung Ihrer Anmeldung durch die Redaktion.

12.04.1979 - 

Technologien für Hardcopygeräte:

Die Kosten charakterisieren das Aufzeichnungsverfahren

Bei der Bearbeitung von Texten und Daten durch den Menschen gewinnt deren Darstellung auf Bildschirmen immer mehr an Bedeutung. Die flüchtige Anzeige und die Speicherung der Information auf kleinstem Raum in visuell nicht lesbarer Form ist in Zukunft die einzige Möglichkeit, das ständig wachsende Volumen zu verarbeitender Information zu bewältigen. Trotzdem wird man nie ganz auf eine Dokumentation in gedruckter Form verzichten können, vor allem wenn die Information an Einzelpersonen und deren Mitwirkung verteilt werden muß.

Um die auf dem Bildschirm dargestellte Information auszudrucken, verwendet man sogenannte Hardcopy-Geräte, zu denen im Grund genommen auch die Ausgabedrucker von Rechenanlagen gehören.

Hinsichtlich der Anforderungen an das druckende Gerät kann man zwei Anwendungsfälle unterscheiden:

- Die Ausgabe von Text oder Daten, die elektrisch in codierter Form, also etwa im Internationalen Telegraphenalphabet Nr. 5 angeboten werden. Dafür sind alle sogenannten Datenterminals und Schnelldrucker verwendbar.

- Die Ausgabe von graphischen Darstellungen, deren Bildinhalt Elektrisch als Impulsfolge übermittelt wird. Hierzu verwendet man sogenannte Plotter, es sind aber auch alle Faksimilegeräte dazu geeignet.

Mechanische Typendrucker

Für die erste Anwendung werden sehr oft mechanische Typendrucker eingesetzt, von allem dort, wo ein repräsentatives Schriftbild gefordert wird, wie beispielsweise bei der Textverarbeitung. Bei diesen Druckern hat sich als Typenträger im letzten Jahrzehnt der bekannte Kugelkopf durchgesetzt, weil er sich für eine elektrisch gesteuerte Auswahl der abzudruckenden Type viel besser eignet als der bis dahin ausschließlich verwendete Typenhebel. In jüngster Zeit sind jedoch die sogenannten Scheibendrucker im Vormarsch, bei denen die Typen auf den Speichen einer Kunststoffscheibe mit kleinem Massenträgheitsmoment angeordnet sind.

Die Scheibe wird von einem kleinen Motor gedreht, bis sich die gewünschte Type vor der Druckstelle befindet. Ein elektromagnetisch betätigter Druckhammer schlägt dann die Type gegen das Papier. Voraussetzung für die Anwendbarkeit dieses seit langem bekannten Prinzips war ein glasfaserverstärkter Kunststoff, der gleichzeitig die Anforderungen an Abriebfestigkeit und Biegewechselfestigkeit erfüllt.

Bei mechanischen Typendruckern können die Auswahl der Typen und der Vorschub des Druckwerkes nicht gleichzeitig mit dem Abdruck ablaufen. Die Druckgeschwindigkeit ist deshalb auf etwa 40 Zeichen je Sekunde begrenzt. Dabei muß die Masse des Typenträgers so klein gehalten werden, daß auf ihm nicht mehr als etwa 100 verschiedene abdruckbare Zeichen untergebracht werden können.

Mechanische Rasterdrucker

Raster- oder Matrixdrucker haben diese Einschränkungen in Druckgeschwindigkeit und Zeichenvorrat nicht. Sie setzen die Schriftzeichen punktweise zusammen, wobei deren Form elektrisch gespeichert vorliegt. Die Auswahl der Zeichen reduziert die Druckgeschwindigkeit nicht. Es gibt sicher mehr als dreißig verschiedene Produkte dieser Art. Bei allen wird ein Druckkopf, der sieben bis zwölf Tauchanker- oder Klappankersysteme enthält, an der Schreibzeile entlangbewegt. Während dieser Vorschubbewegung schleudern die Magnete Drucknadeln gegen Farbband und Papier und erzeugen dort die Rasterpunkte. Die maximale Druckgeschwindigkeit liegt über 200 Zeichen je Sekunde. Die Nadeldruckköpfe enthalten viele bewegte mechanische Teile, erzeugen deshalb ein deutliches Betriebsgeräusch und haben eine begrenzte Lebensdauer. Der technische Aufwand für einen mechanischen Nadeldrucker ist höher als für einen Typendrucker, dabei ist die Schriftqualität geringer. Der Nadeldrucker hat neben der höheren Geschwindigkeit aber den Vorteil aller Rasterdrucker, daß im Rahmen der durch die Feinheit des Rasters gegebenen Auflösung auch graphische Darstellungen wiedergegeben werden können.

Nichtmechanische Druckverfahren

Die größten Nachteile mechanischer Drucker, nämlich Geräusch und Verschleiß, kann man durch Anwendung nichtmechanischer Druckverfahren vermeiden. Man muß dabei allerdings in Kauf nehmen, daß diese Verfahren grundsätzlich keine Durchschläge liefern. Eine Einschränkung, die allerdings durch die Fortschritte der Kopiertechnik immer mehr an Bedeutung verliert.

In den letzten zwanzig Jahren sind in Forschung und Entwicklung sehr große Anstrengungen unternommen worden, brauchbare nichtmechanische Druckverfahren zu finden. Einige vielversprechende Lösungen sind dabei erst nach der Präsentation eines scheinbar marktfähigen Produktes gescheitert oder auf unbedeutende Spezialanwendungen beschränkt geblieben. Es hat sich dabei gezeigt, daß es sehr schwierig ist, die stark durch Schriftqualität und Papierbeschaffenheit bestimmte Akzeptanz eines Verfahrens sowie dessen Betriebssicherheit im Feld vorherzusehen. Beide sind aber für den Erfolg des Produktes ausschlaggebend.

Nichtmechanische Druckverfahren sind schon wiederholt systematisch klassifiziert worden. Die Beurteilung ihrer Brauchbarkeit wird dadurch aber kaum erleichtert. Man muß dazu die wesentlichen Eigenschaften der Verfahren einzeln vergleichen. Wesentlich sind etwa der Energiebedarf des Verfahrens, der auf die erreichbare Aufzeichnungsgeschwindigkeit schließen läßt und die Papierkosten, die die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens stark beeinflussen können.

Verfahren, deren relative Papierkosten größer als 1 sind, benötigen Spezialpapiere. Die fotographische Aufzeichnung, die wegen der direkten optischen Übertragung vom Bildschirm mit wenig Aufwand zu realisieren ist, kann sich wegen der hohen Papierkosten und der umständlichen Entwicklungsprozedur bei Hardcopydruckern nicht durchsetzen.

Sehr weit verbreitet ist dagegen die Aufzeichnung auf elektrosensitivem Papier. Sie wird bei sehr vielen Faksimilegeräten und Fernkopierern eingesetzt. Der apparative Aufwand ist dabei sehr gering. Es werden nur eine oder mehrere Elektroden über ein Papier gezogen, das unter einer hellen Deckschicht schwarz ist. Liegen die Elektroden an Spannung fließt Strom durch das Papier. Dadurch verbrennt die Deckschicht und die darunterliegende schwarze Schicht wird sichtbar. Es gibt Spezialpapiere, bei denen die Schwärzung von der zugeführten Energie abhängig ist, so daß auch Grautöne wiedergegeben werden können Die Reaktionsgeschwindigkeit des Papiers erlaubt aber nur eine maximale Aufzeichnungsgeschwindigkeit von einigen tausend Punkten in der Sekunde.

Bei schnellen Faksimilegeräten wendet man deshalb das elektrographische Aufzeichnungsverfahren an, bei dem auf einem Papier mit isolierender Deckschicht durch Elektroden ein Ladungsbild erzeugt und in der bekannten Technik der Bürokopierer mit Tonerpulver eingefärbt und durch Wärme fixiert wird. Der Aufwand für diese Entwicklungseinrichtung ist dabei allerdings erheblich.

Für sehr einfache druckende Ausgabegeräte ist besonders das thermische Aufzeichnungsverfahren geeignet, bei dem wärmeempfindliches Papier durch Erwärmung mit kleinen Heizelementen punktweise geschwärzt wird. Durch die Anwendung der Dünnfilmtechnik ist es in jüngster Zeit in den USA gelungen, die Abmessungen der Heizelemente und deren Verdrahtung auf einem Substrat so zu reduzieren, daß die geringe Auflösung bisher bekannter Thermodrucker wesentlich verbessert werden konnte. Wegen der immer noch niedrigen Geschwindigkeit und des geringen Kontrastes der Aufzeichnung ist das Verfahren vor allem dort brauchbar, wo die Anforderungen nach hoher Zuverlässigkeit, einfachem Aufbau und kleinen Abmessungen im Vordergrund stehen. Wegen der Papierkosten ist das Verfahren für die Ausgabe größerer Datenmengen ungeeignet.

Hier kommen nur Verfahren in Frage die mit Normalpapier arbeiten. Die weitaus größte Schreibgeschwindigkeit von etwa 10 7 Punkten je Sekunde erreicht das xerographische Aufzeichnungsverfahren.

Das Gerät enthält eine Trommel mit photoleitfähiger Oberfläche wie die bekannten Bürokopierer. Die aufgeladene Trommel wird von einem Laserstrahl belichtet, der vertikal durch eine akustooptische Ablenkung horizontal durch einen Polygonspiegel abgelenkt, die zu beschreibende Zeile überstreichen kann. Durch die Belichtung entsteht auf der Trommel die Aufzeichnung als Ladungsbild. Sie wird mit Tonerpulver entwickelt, auf Normalpapier und durch und durch Erhitzen fixiert. Wegen der Leistung, der Abmessungen und der Kosten sind diese Geräte nur bei größeren Anlagen wirtschaftlich und nicht eigentlich als Hardcopygeräte zu bezeichnen.

Mit geringerem Aufwand kann man nichtmechanisch auf Normalpapier nur mit den verschiedenen Tintenstrahlverfahren aufzeichnen.

Seit mehr als zehn Jahren werden vor allem in der medizinischen Technik Linienschreiber benutzt, bei denen mit hohem Druck ein Tintenstrahl aus einer elektromagnetisch ablenkbaren Glasdüse gegen das Papier gespritzt wird. Um mit diesem System Schrift oder Graphik aufzeichnen zu können, muß man den Strahl, wenn er das Papier überstreicht, unterbrechen können. Prof. Hertz hat dafür die erste Lösung gefunden.

Er ordnet neben dem Strahl zwischen Schreibdüse und Papier eine Elektrode an. Im elektrischen Feld, das der Strahl durchläuft, werden die Tröpfchen aufgeladen. Ist das Feld stark genug, stoßen sich die Tröpfchen so stark ab, daß der Strahl zerstäubt und das Papier nicht erreicht. Die Anwendung dieses Verfahrens blieb bisher auf spezielle Einsatzfälle beschränkt. Einer ist der sogenannte Sicograph, der in der Elektromedizin eingesetzt wird. Hier erzeugen drei Systeme mit verschiedenfarbigen Tinten auf einer rotierenden Trommel, die das Papier trägt, ein farbiges Bild. Da die Tröpfchen sehr klein sind, kann man ähnlich wie beim Farbfernseher auch Mischfarben erzeugen.

Für die Aufzeichnung von alphanumerischen Schriftzeichen ist ein Hochdruckverfahren besser geeignet, bei dem der Tintenstrahl elektrostatisch abgelenkt werden kann. Die Tröpfchen werden je nach der gewünschten Ablenkung von einer Ladeelektrode mehr oder weniger stark geladen. Danach durchlaufen sie ein konstantes ablenkendes Feld. Soll ein Tröpfchen das Papier nicht erreichen, wird es auf eine vor dem Papier liegende Blende gelenkt und in den Tintenbehälter zurückgesaugt.

Mit diesem Verfahren kann man sehr kleine Tröpfchen mit einer Folge-Frequenz von 10 5 Tropfen je Sekunde erzeugen. Es liefert deshalb bei einer Schreibgeschwindigkeit von 100 Zeichen je Sekunde ein so gutes Schriftbild, daß es in einem Drucker für Textverarbeitungssysteme eingesetzt werden kann.

Bei allen Hochdruckverfahren gelangt nur ein kleiner Bruchteil der verspritzten Tinte auf das Papier, da im allgemeinen der Anteil der geschwärzten Fläche klein ist. Die übrige Tinte muß zurückgepumpt und gefiltert werden. Auch erfordert der hohe Tintendruck sehr kleine Düsenbohrungen (10 Ám). Die Systeme sind deshalb sehr empfindlich gegen Verunreinigung der Tinte.

Einfacher und robuster sind Tintenstrahlverfahren, bei denen die Tröpfchen durch elektrische Impulse einzeln abgerufen werden können. Ein so arbeitendes System kann direkt ein Nadeldrucksystem ersetzen. Hard- und Software des ansteuernden Systems können dabei unverändert bleiben.

Quellen-Literatur in der Reihenfolge der von Eißfeldt behandelten Thematik:

Humbs, R., Weinke, R.: Drucker des Fernschreibers 1000

Siemens Zeitschrift 50. Jahrgang Beiheft Peunkert, B., Senger, H.: Schreibstation PT 80

Siemens Zeitschrift 51. Jahrgang, Heft 4, April 77, S. 215-218

Rothgordt, U.: Elektrostatische Druckverfahren

Fachvortragsband Elektronische Textkommunikation; Springer-Verlag 1978, S. 250-258

Cozzens, R.: Thermo-Zeilendrucker mit hoher Auflösung bei Graphik-Darstellungen

Feinwerktechnik u. Meßtechnik 86. Jahrgang, Heft 6, S. 249-252

Fink, W., Graf, P.: Laser-Aufzeichnungsverfahren für nichtmechanische Schnelldrucker

4. Internationaler Kongreß für Reprographie und Information 1975, Fachvortragsband, 37-40, Hannover 1975

Kraus, H., Wiesmüller, S.: Sicograph Ausgabeterminal für flächenhafte Farbdarstellungen

data report 3/74 S. 20-22

Heinzl, J., Rosenstock, G.: Lautloser Tintendruck für Schreibstationen

Siemens Zeitschrift 51. Jahrgang (1977) S. 219-221