Zu der Gruppe der Matrixdrucker zählen sowohl Nadeldrucker als auch Tintenstrahl- und Laserdrucker, da sie das Druckbild aus Punkten zusammensetzen. Ein Matrixdrucker erzeugt das Druckbild durch Setzen von einzelnen kleinen Bildpunkten. Zum Drucken benutzt der Matrixdrucker im Falle des Nadel- und Tintenstrahldruckers einen Druckkopf auf einem beweglichen Schlitten, der horizontal über das Papier bewegt wird. Dieser Druckkopf hat, im Gegensatz zum Druckkopf eines Laserdruckers, mehrere Stahlnadeln oder Tintendüsen, die durch einen Elektromagneten bewegt werden und somit das Papier Punkt für Punkt bedrucken. Auf diese Weise wird also das Druckbild Stück für Stück zusammengesetzt. Beim Nadeldrucker schlagen die angesteuerten Nadeln durch ein Farbband auf das Papier und erzeugen somit einzelne Bildpunkte auf dem Medium. Der Matrixdrucker ist daher nicht auf einen fest eingestellten Zeichensatz beschränkt, sondern kann jede beliebige Schrift und Grafik ausdrucken.
Beim Matrixdrucker muss jeder einzelne Bildpunkt angesteuert werden, wodurch natürlich auch die Menge an Daten steigt, die der Computer bereitstellen und übertragen muss. Da man aber in der Praxis davon ausgehen kann, dass überwiegend Texte und weniger Grafiken ausgedruckt werden, haben Matrixdrucker üblicherweise vorgespeicherte Schriftsätze zur Verfügung. In diesem Fall muss dem Drucker nur mitgeteilt werden, welchen Schriftsatz er verwenden und welches Zeichen er daraus drucken soll. Die letztendliche Ausarbeitung des Zeichens wird dann vom Matrixdrucker erledigt.
Mit dem Matrixdrucker ist es auch möglich, effektiv farbige Ausdrucke zu erstellen. Dazu hat der Drucker neben der Farbe Schwarz noch die drei Druckgrundfarben Cyan, Magenta und Gelb, aus denen mittels subtraktiver Farbmischung fast alle anderen Farben gemischt werden können. Früher war jedoch die Druckqualität ein gravierender Nachteil, denn bei Ausdrucken von 9-Nadel-Druckern waren einzelne Bildpunkte erkennbar.
Nadeldrucker
Nadeldrucker gehören wie ihre Vorgänger, die Typenraddrucker, zu den Impact-Druckern. Nadeldrucker sind eine Art von Matrixdrucker, die statt ganzen Buchstaben nur Segmente durch Nadeln auf das Medium bringen. Die Nadeln, die einzeln angesteuert werden, schlagen durch ein Farbband auf das Papier. Die Segmente fügen sich dann optisch zu Buchstaben zusammen. Als Medium wird dabei oft ein sogenanntes Endlospapier verwendet. Ein entscheidender Vorteil von Nadeldruckern gegenüber anderen Druckern ist die Möglichkeit, Durchschläge beziehungsweise Kopien in einem Arbeitsgang anzufertigen. Deshalb sind Nadeldrucker auch noch heute in vielen Arztpraxen oder Firmen anzufinden. Mit Nadeldruckern lassen sich auch einfache monochrome Grafiken drucken. Ein Nachteil von Nadeldruckern ist allerdings, dass sie beim Druckvorgang starken Lärm verursachen.
Nadeldrucker werden außerdem in Fahrscheinentwertern, Kaufhauskassen und Parkautomaten verwendet, da sie wenig Wartung brauchen und die Ausdrucke beständig sind. Für dieselben Einsatzgebiete werden allerdings auch sehr häufig Thermodrucker verwendet, da bei diesen Druckern kein Verbrauchsmaterial (Farbband) mehr notwendig ist. Der häufigste Einsatzbereich von Nadeldruckern ist auch heute noch als sogenannte Protokolldrucker in großen Firmen oder in Systemen mit hohen Sicherheitsanforderungen. Die einzelnen Protokolle, wie beispielsweise von Schaltzuständen in Schaltanlagen, werden nicht nur digital, sondern auch gegen nachträgliche Veränderung als sofortiger Ausdruck, gesichert.
Geschichte des Nadeldruckers
Nadeldrucker waren in den 80er Jahren im Heimbereich und in Kleinbüros weit verbreitet, wurden aber später durch Tintenstrahl- und Laserdrucker verdrängt. Die ersten Nadeldrucker arbeiteten nur mit 8 Nadeln, deshalb war der Druck von Buchstaben mit Unterlängen (zum Beispiel „g“ oder „j“) und der Druck von unterstrichenem Text nur bedingt möglich. Die Standardzeichensätze aus den Computerterminals wurden damals auch in der Software der Nadeldrucker verwendet, die eine 8x8-Matrix hatten. Erst mit 9-Nadel-Druckern wurde der Ausdruck von echten Unterlängen möglich. Bei Druckern mit bis zu 12 Nadeln befinden sich diese 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. Dieser Versatz der zweiten Reihe verdoppelt die vertikale Auflösung. Heute sind Nadeldrucker immer noch vereinzelt in Arztpraxen und in öffentlichen Verkehrsmitteln als Fahrkartendrucker anzutreffen. Insgesamt sind sie aufgrund ihres enormen Geräuschpegels und ihrer geringen Auflösung nicht mehr zeitgemäß.
Typenraddrucker
Vorgänger der Nadeldrucker waren die sogenannten Typenraddrucker. Diese Drucker funktionierten ähnlich wie eine Typenradschreibmaschine und gehörten ebenfalls zur Gruppe der Impact-Drucker. Die Buchstaben wurden vom Typenraddrucker erzeugt, indem ein Hammer die Typen eines drehbaren Typenrads durch ein Farbband gegen das Papier schlug. Der Hammer wurde von einem Permanentmagneten angetrieben, der sich in einem Elektromagneten befand. Die Typenräder konnten ausgewechselt werden und verfügten meist über mehrere verschiedene Schriftarten. Die Druckgeschwindigkeit dieser Drucker lag in der Regel bei 15–30 Zeichen pro Sekunde. Bessere Typenraddrucker erreichten aber auch weitaus höhere Geschwindigkeiten von bis zu 80 Zeichen pro Sekunde. Das Schriftbild der Ausdrucke war von sehr guter Qualität, für Grafiken war der Typenraddrucker jedoch nur bedingt geeignet. Typenraddrucker wurden vor allem in den 80er Jahren für die Korrespondenz eingesetzt. Bei Firmen und Behörden wurden die robusten Typenraddrucker noch bis in die 90er Jahre zur massenhaften Bedruckung von Formularen verwendet. Heute haben Typenraddrucker keine Bedeutung mehr, da sie nur sehr langsam drucken.
Drucktechnik des Nadeldruckers
Beim Druckvorgang schlagen einzeln angesteuerte Nadeln auf ein Farbband zwischen dem Medium und dem Druckkopf. Dadurch werden die Bildpunkte abgebildet, aus denen sich dann die Zeichen zusammensetzen. Die Anzahl der Nadeln ist von Drucker zu Drucker verschieden (8, 9, 12, 18, 24 oder 48 Stück). Je höher die Anzahl der Nadeln ist, desto enger können die einzelnen Bildpunkte gesetzt werden und desto besser wird dann das Druckbild. Mit dieser Drucktechnik erreicht man je nach Nadeldrucker-Typ und Druckqualität eine Druckgeschwindigkeit von bis zu 1000 Zeichen pro Sekunde. Allerdings verringert sich die Qualität der Durchschläge (Kopien) mit einer höheren Nadelanzahl, deshalb werden bei Ausdrucken mit bis zu sechs Durchschlägen meistens noch 9-Nadel-Drucker eingesetzt.
Im Entwurfsmodus (Draft-Modus) wird der Druckkopf mit hoher Geschwindigkeit bewegt und die Nadeln werden dabei in einer groben Matrix zeilenweise angesteuert. Das Schriftbild ist dadurch lediglich zweckmäßig lesbar. Oft wird eine Schriftart mit einem Raster von nur 8x9 Punkten verwendet, auch wenn der Drucker über 24 oder gar noch mehr Nadeln verfügt, da die Geschwindigkeit des Ausdrucks dadurch sehr hoch ist. Typisch sind ungefähr 200 bis 400 Zeichen pro Sekunde.
Im Nahezu-Korrespondenzqualität-Modus (NLQ-Modus, Near Letter Quality Modus) kann die Druckauflösung eines Nadeldruckers verbessert werden. Der Druckkopf fährt dabei nur mit halber Geschwindigkeit, was eine Verdopplung der horizontalen Auflösung zur Folge hat. Der Druckkopf druckt alle Zeichen der Zeile, am Ende der Zeile erfolgt ein Vorschub der Zeilen um einen halben Nadeldurchmesser und die Zeile wird erneut gedruckt, damit die Zwischenräume des Druckbildes ebenfalls aufgefüllt werden (senkrechte Auflösung). Ein Ausdruck benötigt jedoch in diesem Modus bis zu viermal mehr Zeit. Eine mögliche Optimierung bietet hier das bidirektionale Druckverfahren, eine Methode, bei der das Druckwerk sowohl bei der Hin- als auch bei der Rückbewegung Zeichen zu Papier bringt. Der Ausdruck kann dadurch beinahe doppelt so schnell erfolgen wie beim unidirektionalen Druck. Der Nachteil besteht jedoch oft in einem vertikalen Versatz zwischen den beiden Zeilen, die mit einer unterschiedlichen Druckrichtung erzeugt wurden.
Im Korrespondenzqualität-Modus (LQ-Modus, Letter Quality Modus) entspricht der Ausdruck einer mit klassischen Verfahren hergestellten Seite, und hat daher also Korrespondenzqualität, was früher nur von Schreibmaschinen erreicht wurde, deren Qualität sich bis heute durch die Verwendung von Karbonbändern im Vergleich zu ehemals manuell mit Typen angeschlagenen Seidenbändern ebenfalls deutlich verbessert hat. Heute erreichen handelsübliche Laserstrahldrucker und Tintenstrahldrucker ohne Probleme eine solche Druckqualität. Mit einem Nadeldrucker kann dieselbe Qualität mit einer sehr hohen Horizontalauflösung durch sehr schnelles und präzises Ansteuern der Nadeln erreicht werden. Das bedeutet, je höher die Druckgeschwindigkeit eines Nadeldruckers, umso niedriger ist jedoch seine Druckqualität.
Verbrauchsmaterial für Nadeldrucker
Nadeldrucker zeichnen sich durch ihre geringen Verbrauchskosten aus. Die einzigen Verbrauchsmaterialien sind das Farbband und das zu bedruckende Medium. Mit Nadeldruckern kann jede beliebige Art von Papier, auch Endlospapier, bedruckt werden.
Farbband
Das Farbband ist ein Träger von Druckfarbe und wird hauptsächlich in Impact-Druckern, Schreib- und Rechenmaschinen mit Druckwerk eingesetzt. Heute sind Farbbänder ein Nischenprodukt für diese Geräte, die mittlerweile weitgehend durch PC-Systeme mit Tintenstrahl- oder Laserdrucker abgelöst wurden.
Die Farbbänder können entweder offen zwischen zwei einzelnen Spulen oder in einer Kassetteneinheit montiert sein. Bei offener Montage muss nur eine einzelne Spule, die mit einem neuen Farbband gefüllt ist, nachgekauft werden. Der Anfang des neuen Farbbandes muss dann in die verbliebene leere Spule eingehakt und danach vorsichtig in die mechanischen Führungsprofile eingefädelt werden. Am Ende des Farbbandes wird ein automatischer Richtungswechsel geschaltet, damit das Farbband in die Gegenrichtung läuft.
Bei moderneren Nadeldruckern werden Farbbandkassetten verwendet, welche bereits die benötigten Spulen enthalten. Diese Farbbandkassetten werden als Einheit ohne manuelles Einfädeln gewechselt und sind in vielen unterschiedlichen Formaten erhältlich. Die Kassetten sind für Nadeldrucker in längerer Bauform für eine vollständige Zeilenlänge erhältlich und werden zusammen mit der Rückführung des Druckwerks gespult. Heute sind für ältere Nadeldrucker entweder gar keine oder nur mehr Farbbänder in einer Farbe verfügbar, da der Markt immer kleiner wird und nicht mehr alle Modellreihen unterstützt werden.
Endlospapier
Endlospapier, oder sogenanntes Tabellierpapier, wird überwiegend von Impact-Druckern (Zeilendruckern), aber auch von modernen Endlos-Laserdruckern verwendet. Endlospapier kann an beiden Rändern Führungslöcher aufweisen, in welche die Stachelräder beziehungsweise Stachelbänder des sogenannten Traktors zum Transport des Papiers einfädeln. Bei modernen Laserdruckern wird der kontinuierliche Vorschub des Papiers durch Andruckwalzen gewährleistet, da keine Stockung des Papiers beim Druckvorgang erforderlich ist. Die einzelnen Blätter des Endlospapiers sind mit einem gelochten Falz verbunden und durchlaufen den Drucker so scheinbar endlos. Das Papier liegt gefaltet als Stapel meist unter dem Drucker. Üblicherweise werden Papier-Kartons mit 2000 Blatt Inhalt und einem Papiergewicht von 80 g/m², mit Durchschlägen meistens mit 500 oder 1000 Blatt bei nur 60 bis 70 g/m² geliefert. Spezielle Ausführungen von Endlospapier, wie beispielsweise Formularsatz, bestehen aus bis zu sieben Lagen selbstdurchschreibenden Papiers, die nur an den Führungsrändern verbunden sind und nach dem Abtrennen der Lochungen einzelne Durchschläge ergeben. Auch bedruckbare Kärtchen und Klebeetiketten auf endlosem Trägerpapier sind im Handel erhältlich. Die vorgedruckten farbigen Formulare und das weiße Standardmaterial für Hochleistungslaserdrucker werden üblicherweise in Rollen geliefert. Durchschläge sind hier allerdings nicht möglich.
Endlospapier hat den Vorteil, dass die benötigte Papiertransport-Mechanik des Druckers im Vergleich zum Einzelblatt-Einzug sehr einfach gestaltet werden kann. Insbesondere Zugtraktoren bieten einen zuverlässigen Transport des Papiers, der beim unbeaufsichtigten Protokolldruck unbedingt nötig ist. Nachteile des Endlospapiers sind jedoch das aufwändige Trennen der Seiten voneinander und die dadurch entstandenen rauen Kanten des Blatt Papiers. Außerdem ist ein Endlospapier im DIN A4 Format etwas höher als eine normale DIN A4 Seite, somit hätte eine Seite 72 Zeilen, deshalb lässt man üblicherweise je drei Kopf- und Fußzeilen frei.
Vor- und Nachteile von Nadeldruckern
Mit Nadeldruckern kann jede beliebige Art von Papier, auch Endlospapier, bedruckt werden. Die Ausdrucke sind wasserfest, weisen eine hohe Lebensdauer auf und sind dokumentenecht. Mit Nadeldruckern ist ein zeilenweiser Druck, Drucken mit Endlosschleifen und Drucken mit Durchschlägen möglich. Des Weiteren zeichnen sich Nadeldrucker durch ihre Wartungsarmut und ihre geringen Verbrauchskosten aus. Das einzige Verbrauchsmaterial ist das Farbband. Nachteile des Nadeldruckers sind die hohe Lärmbelästigung beim Drucken, die geringe Druckgeschwindigkeit, die schlechte Farbwiedergabe und die wechselnde Druckqualität, die vom Zustand des Farbbandes abhängig ist. Außerdem können nicht alle Zeichen und Grafiken gedruckt und keine Folien bedruckt werden und bei Dauerbetrieb des Druckers kommt es zur Wärmeentwicklung am Druckkopf. Ein weiterer sehr großer Nachteil ist, dass der Anschaffungspreis für Nadeldrucker aufgrund der geringen Fertigungszahlen mittlerweile sehr hoch ist.
Farbausdruck und Druck von Grafiken
Je nach Druckertyp können Nadeldrucker sowohl Text als auch Grafiken monochrom und in Farbe ausdrucken. Das Farbband besteht aus Farben des CMYK-Modells: Blaugrün (Cyan), Purpur (Magenta), Gelb (Yellow) und Schwarz (Key). Diese Farben sind in Spuren nebeneinander auf dem Farbband angeordnet. Der Nadeldrucker kann durch vertikales Verschieben des Farbbandes auf die entsprechende Spur die jeweilige Farbe auswählen. Zur Darstellung eines Bildpunktes in einer bestimmten Farbe muss die Nadel entsprechend nacheinander mit der jeweiligen Farbbandauswahl an der gleichen Stelle angesteuert werden. Bei der Verwendung eines Diffusionsmusters können auch abweichende Mischfarbtöne gedruckt werden. Nadeldrucker erreichen mit dieser Methode jedoch aufgrund der durch die Technologie bedingten mangelnden Auflösung und der unzureichenden Wiederholgenauigkeit nicht die Farbtreue eines Tintenstrahldruckers.
Einen Überblick zu weiteren Drucktechniken finden Sie hier:
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