Drucker

Zur Ausgabe von Texten und Grafiken auf Papier, Folie oder Klebeetiketten sind Drucker erforderlich. Zu den wichtigsten Druckertypen zählen heute Nadel-, Tintenstrahl- und Laserdrucker sowie Thermotransfer-, Thermosublimations- und Phase-Change-Drucker. Da im Druckbereich die Farbdarstellung immer mehr an Bedeutung gewinnt und Drucker fast aller Technologien in Farbversionen erhältlich oder optional aufrüstbar sind, werden zunächst einige Grundlagen erläutert, die allen Farbdruckern gemeinsam sind. Die dann folgenden Abschnitte, in denen sowohl auf die Druckverfahren als auch auf die Vor- und Nachteile der einzelnen Technologien eingegangen wird, sollen helfen, aus der Vielzahl der Möglichkeiten das richtige Gerät auszuwählen.

Im Geschäftsumfeld hält Farbe mehr und mehr Einzug und wird bevorzugt für Geschäftsgrafiken, Diagramme, Tabellen oder Präsentationsfolien eingesetzt, da diese Dokumente damit nachhaltig an Aussagekraft gewinnen. Untersuchungen haben ergeben, dass durch die Verwendung von Farbe die Leserschaft einer Publikation um bis zu 40% vergrössert werden kann. Das Verständnis wird sogar um 73% verbessert.

Grundsätzlich sollte bei der Auswahl eines Druckers, ob es sich nun um einen monochromen oder einen Farbdrucker handelt, nicht allein der Anschaffungspreis ausschlaggebend sein. Vielmehr sollten auch die laufenden Kosten für Verbrauchsmaterialien berücksichtigt werden, da diese - je nach Drucktechnologie, Art und Anzahl der erzeugten Drucke - in der Lebensspanne eines Druckers vielfach höher sein können als die Kosten des Druckers selbst. Bei der Errechnung der im Folgenden erwähnten Druckkosten pro Seite wurde der Anschaffungspreis für den jeweiligen Farbträger (z. B. Druckkopfpatrone oder Tonercartridge) ins Verhältnis gesetzt zu der vom Hersteller zugesicherten möglichen Anzahl von Ausdrucken. Die Kosten für Papier bzw. Spezialpapier wurden (soweit möglich) von den reinen Druckkosten pro Seite getrennt, um auch einen Vergleich zwischen den verschiedenen Technologien zu ermöglichen. Als Anschaffungspreise für die jeweiligen Farbträger wurden die Katalogpreise verwendet. Da sich Preise für Drucker-Verbrauchsmaterialien jedoch häufig ändern, sind diese Angaben lediglich als Richtwerte zu verstehen.

Farbdrucker

Unabhängig von Drucktechnologie oder Farbträger entstehen Farbausdrucke immer mit Farbträgern in den Mischfarben Cyan, Magenta und Gelb. Schwarz kann entweder als vierte Farbe vorhanden sein oder aber aus den anderen drei Farben zusammengemischt werden. Das aus den drei Mischfarben erzeugte Schwarz erreicht allerdings nicht denselben intensiven Ton wie ein separat vorhandenes Schwarz. Der transtec Katalog wird z. B. im Offsetdruck mit genau diesen vier Farben hergestellt. Farbdrucker, die nicht wie Sublimationsdrucker in der Lage sind, Halbtöne mit fliessenden Farbabstufungen und -übergängen zu erzeugen, simulieren Zwischentöne über das Dithering-Verfahren. Durch dieses Verfahren werden Druckpunkte aus den Farben Cyan, Magenta, Gelb und ggf. Schwarz innerhalb einer Zelle (z. B. 6 x 6 Punkte) so verteilt, dass für das menschliche Auge ein bestimmter Farbton erzeugt wird. Soll z. B. die Farbe Violett gedruckt werden, werden abwechselnd Farbpunkte in Magenta und Cyan gesetzt. Je mehr verschiedenfarbige Punkte in einer Zelle abgedruckt werden müssen, um einen bestimmten Zwischenton darzustellen, desto geringer wird die für das menschliche Auge sichtbare Auflösung.

Tintenstrahldrucker

Bei Tintenstrahldruckern haben sich zwei Drucktechniken durchgesetzt: Das Bubble-Jet-Verfahren und das Drop-on-Demand-Verfahren. Beim Bubble-Jet-Verfahren befindet sich vor jeder Druckdüse der Druckkopfpatrone ein eingebautes Heizelement, das die in der Düse befindliche Tinte innerhalb sehr kurzer Zeit stark erhitzt. Während nun ein Teil der Tinte durch die Erhitzung verdampft, wird der andere Teil in Tropfenform auf das Papier geschossen. Der Nachteil dieses Druckverfahrens besteht im Verschleiss, den der Druckvorgang mit sich bringt: Nach einiger Zeit fallen einzelne Heizelemente aus und die Qualität der Ausdrucke verschlechtert sich entsprechend.
Diesem Nachteil wirkt das Drop-on-Demand-Verfahren entgegen. Hier übernehmen sog. Piezo-Elemente die Rolle der Heizeinheiten. Der piezoelektrische Effekt bewirkt, dass sich bestimmte Kristalle durch das Anlegen einer elektrischen Spannung verformen. Beim Druckvorgang wird also elektrische Spannung an das Piezo-Element der Düse angelegt, das sich dann schlagartig verformt. Hierbei wird die Düse stark zusammengepresst und der in der Düse befindliche Tintentropfen auf das Papier geschleudert. Eine Druckkopfpatrone von Hewlett-Packard für die DeskJet-Serie verfügt z. B. über 48 Düsen, die über die Steuerelektronik des Druckers angesteuert werden.
Die Vorteile von Tintenstrahldruckern liegen hauptsächlich in einem günstigen Anschaffungspreis, hoher Schriftqualität, Grafikfähigkeit und einer niedrigen Geräuschentwicklung. Diese Eigenschaften machen sie zu idealen Ausgabegeräten für kleine und mittlere Druckaufkommen. Interessant sind Tintenstrahldrucker auch für Anwender, die Farbausdrucke erstellen möchten, da Farbtintenstrahldrucker im Anschaffungspreis eine preisgünstige Alternative zu Farbdruckern anderer Technologien darstellen.
Der Nachteil dieser Geräte besteht darin, dass das verwendete Druckmedium grossen Einfluss auf die Qualität des Ausdruckes hat. Für qualitativ hochwertige Ausdrucke wird daher die Verwendung von meist teurem, speziell beschichtetem Papier und von Spezialfolie empfohlen. Die Ausdrucke sind zudem nicht licht- und wasserecht. Da Tintenstrahldrucker bei hoher Seitenfärbung aufgrund der Kosten für die Verbrauchsmaterialien schnell unrentabel werden, eignen sie sich eher für Bereiche, in denen keine volle Seitendeckung gefordert ist. Legt man einerseits den Anschaffungspreis für eine Druckkopfpatrone und andererseits die vom Hersteller angegebene Anzahl druckbarer Seiten zugrunde, so belaufen sich die reinen Druckkosten pro Seite für einen Schwarz/Weissausdruck auf ungefähr EUR 0,03/ SFr. 0,05 (bei ca. 5% Flächendeckung, was einer vollen Textseite entspricht) zuzüglich der Kosten für Spezialpapier, wenn ein qualitativ sehr hochwertiger Ausdruck gefordert wird.
Der anfallende Restmüll in Form von leeren Tintenpatronen kann heute an diverse Recyclingfirmen geschickt werden, die das Leergut, manchmal sogar gegen eine kleine Prämie, zurücknehmen.

Thermotransferdrucker

Das Thermotransfer-Prinzip basiert auf dem Abschmelzen einzelner Druckpunkte von einer mit Wachsfarbstoff beschichteten Polyesterfolie. Dieser Vorgang erfolgt durch eine Vielzahl an Heizelementen, die horizontal in einer Druckzeile angeordnet sind. Als Farbträger können monochrome (Schwarz), dreifarbige (Cyan, Magenta, Gelb) oder vierfarbige (Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz) Thermotransferrollen eingesetzt werden. Jede Rolle setzt sich aus seitengrossen Segmenten der einzelnen Farben zusammen. Um eine einzelne Seite zu bedrucken, befördert die Mechanik des Druckers zunächst die erste Mischfarbe (z. B. Cyan) nach vorne. Nun wird jeder einzelne Druckpunkt, dessen Farbe Cyan beinhaltet, gesetzt. Ist die erste Farbe Cyan komplett abgerollt, wiederholt sich derselbe Vorgang mit den anderen Farben.

Die Vorteile dieser Drucktechnologie liegen in einer brillanten, stark abdeckenden Farbpalette. Die mit diesem Verfahren erzeugten Dokumente sind licht- und wasserecht. Ein Nachteil besteht darin, dass die Thermotransferrollen nicht bedarfsgerecht verbraucht werden: Die Druckmechanik rollt für jede zu bedruckende Seite die Wachsfolie mit allen Farben ab, egal, ob sie alle benötigt werden oder nicht. Die Druckkosten hängen somit nicht vom Füllungsgrad der Seite ab. Für eine DIN-A4-Seite belaufen sie sich auf etwa EUR 0,6/ SFr. 1,10 (3-Farbrolle) zuzüglich der Kosten für Spezialpapier, die bei ca. EUR 0,13/ SFr. 0,25 für eine DIN-A4-Seite liegen. Es empfiehlt sich daher, Farbthermotransferdrucker nur in Bereichen einzusetzen, in denen eine möglichst hohe Seitendeckung gefordert ist. Hier liegen die Kosten der Verbrauchsmaterialien dann unter den entsprechenden Kosten von Farbtintenstrahldruckern. Bedruckt werden können ausschliesslich Spezialfolie und Thermotransferpapier sowie hochwertiges Normalpapier, das jedoch vor dem eigentlichen Druck durch das Auftragen einer Trägerschicht die Eigenschaften von Thermotransferpapier erhalten muss. Diese, auf speziellen Dreifarb-Transferrollen zusätzlich enthaltene, transparente Zwischenschicht gleicht die rauhe Oberflächenstruktur von normalem Laserpapier aus und bildet eine glatte Oberfläche und harte Haftfläche für die Wachsfarbe.

Thermosublimationsdrucker

Mit Sublimationsdruckern lassen sich fotorealistische Ausdrucke erzeugen. Ähnlich der Thermotransfertechnologie arbeitet auch das Sublimationsverfahren mit einer Trägerfolie in den vier Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz, von der die Farbe mit Hilfe von Heizelementen abgeschmolzen wird. Das Wachs wird so stark erhitzt, dass es gasförmig in Spezialpapier hineindiffundiert. Sublimation bedeutet aus physikalischer Sicht das Überspringen eines Aggregatzustandes, hier wird der flüssige Zustand übersprungen.

Jedes einzelne Heizelement im Druckkopf kann 256 unterschiedliche Temperaturen erzeugen. Die von der Trägerfolie abgeschmolzene Farbe wird umso intensiver übertragen, je höher die Temperatur des Heizelementes ist. Daher kann jede Farbe in bis zu 256 Intensitätsstufen abgedruckt werden. Sublimationsdrucker erreichen eine echte Farbauflösung von 300 x 300 Punkten pro Zoll, da Halbtöne nicht aus einer Zelle mit einzelnen Punkten erzeugt werden müssen, sondern durch Verschmelzen der Farben im Papier erreicht werden.

Der Vorteil dieses Druckverfahrens liegt in der hohen Qualität der erzeugten Farbausdrucke. Als Nachteile sind die hohen Kosten für Spezialpapier und Farbrollen und die damit verbundenen hohen Kosten pro Seite zu erwähnen. Sie belaufen sich auf etwa EUR 2,0/ SFr. 3,50 pro Seite zuzüglich ca. EUR 0,6/ SFr.1,10 für Spezialpapier in DIN-A4-Grösse. Da wie beim Thermotransferverfahren der Verbrauch der Farbrollen nicht bedarfsgerecht erfolgt, sondern für jede zu bedruckende Seite Trägerfolien in allen Grundfarben abgerollt werden, sollte diese Technologie ebenfalls nur für Bereiche mit hoher Seitendeckung eingesetzt werden.

Phase-Change-Drucker

Die Bezeichnung dieses Druckverfahrens ist darauf zurückzuführen, dass die Farbträger während des Druckvorganges mehrmals ihren Aggregatzustand ändern. Häufig wird auch synonym die Bezeichnung Solid-Ink-Drucker oder Festtintendrucker verwendet. Als Farbträger dienen bei diesem Druckverfahren vier feste Farbstifte in den Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz. Beim Druckvorgang sorgen Heizelemente dafür, dass von diesen Farbstiften jeweils eine kleine Menge Tinte in einen Vorratsbehälter abgeschmolzen und dort bei einer Temperatur von ca. 90 Grad Celsius in flüssigem Zustand gehalten wird. Die in diesem Vorratsbehälter befindliche flüssige Tinte wird nach demselben Verfahren wie bei den Tintenstrahldruckern auf das Druckmedium gesprüht. Beim Auftreffen der Tinte auf Papier oder Folie erkaltet diese sofort und geht wieder in den festen Aggregatzustand über.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Technologie ist die verbrauchsorientierte Abnutzung der Farbträger. Weiterhin ist für den Druck kein Spezialpapier erforderlich, es können unterschiedliche Papierarten bedruckt werden. Dieses Druckverfahren eignet sich daher insbesondere für Anwender, die verschiedene Papierarten mit unterschiedlicher Seitenfärbung bedrucken möchten. Die Druckkosten belaufen sich auf ungefähr EUR 0,6/ SFr. 1,00 pro DIN-A4-Seite (90g/qm, 30% Füllungsgrad). Die maximalen Druckkosten für eine DIN-A4-Seite (90g/qm, 100% Füllungsgrad) können etwa EUR 1,6/ SFr. 2,80 betragen.

Laserdrucker

Laserdrucker arbeiten nach elektrofotografischem Verfahren: Beim Druckvorgang wird zuerst die im Drucker befindliche Bildtrommel elektrisch geladen. Anschliessend überträgt ein über ein Spiegelsystem geleiteter Laserstrahl zeilenweise das Druckbild auf die Trommel. Für jeden Zeilenpunkt, der nicht gesetzt werden soll, schaltet der Drucker den Laserstrahl ab. Am Auftreffpunkt des Laserstrahls wird die elektrische Ladung der Bildtrommel neutralisiert. An diesen neutralisierten Punkten nimmt die Trommel im weiteren Verlauf des Druckvorganges den Toner auf, der dann auf das Papier übertragen und durch Hitze und hohen Andruck fixiert wird.
Dieses Verfahren trifft sowohl für monochrome als auch für Farblaserdrucker zu. Nur wird bei den angebotenen Farblaserdruckern der gesamte Vorgang einmal für jede Mischfarbe wiederholt. Allerdings läuft nicht das zu bedruckende Papier viermal durch das Gerät, sondern ein spezielles Band, auf dem die zu druckende Seite aufgezeichnet wird. Von der Druckertrommel wird dieses Druckbild in einem einzigen Arbeitsgang auf Papier oder Folie übertragen.

Einige Hersteller haben Verfahren entwickelt, die durch steuerbare Punktgrössen oder variable Punktpositionierung das Druckbild deutlich verbessern. HP beispielsweise nennt sein Verfahren Resolution Enhancement Technology (RET). Dieses eingebaute Feature kann softwareunabhängig durch die Optimierung der Punktgrösse und deren Positionierung im Verhältnis zu den benachbarten Punkten besser gerundete Kurven, schärfere Linien/Kanten und glattere Übergänge erzeugen.

Der Vorteil von Laserdruckern liegt vor allem in der hohen Druckqualität und Grafikfähigkeit sowie der geringen Geräuschentwicklung beim Druckvorgang. Da ihr Anschaffungspreis über dem von Tintenstrahldruckern liegt, werden Laserdrucker vor allem für höhere Druckaufkommen empfohlen. Auf dem Markt erhältlich sind Laserdrucker mit Druckgeschwindigkeiten von vier bis 40 Seiten pro Minute. Die Kosten für Verbrauchsmaterialien liegen bei Laserdruckern mit hohem Druckvolumen unter den Vergleichswerten für Tintenstrahldrucker. Beachtet werden sollte, dass bei vielen Geräten mit der leeren Tonercartridge automatisch auch die Bildtrommel ausgetauscht wird. Dies resultiert in einem stets sauberen Schriftbild, erhöht jedoch den Anschaffungspreis der Tonercartridge. Wird einerseits der Anschaffungspreis für die Tonercartridge mit Bildtrommel und andererseits die vom Hersteller angegebene Anzahl möglicher Druckseiten pro Kassette berücksichtigt, so ergeben sich reine Druckkosten von ca. EUR 0,015/ SFr. 0,03 (zuzüglich Papierkosten) pro Seite. Der Wert bezieht sich auf eine Flächendeckung von 5%, was einer voll bedruckten Textseite entspricht. Aus diesen Angaben wird deutlich, dass für grössere Druckvolumina auf jeden Fall ein Drucker mit hohem Durchsatz angeschafft werden sollte.
Nachteile von Laserdruckern sind die hauptsächlich beim Betrieb älterer Geräte entstehenden relativ hohen Ozonwerte und die umweltbelastende Entsorgung der Belichtungseinheiten und Tonerkassetten. Neue Laserdruckermodelle emittieren weit weniger Ozon, bei manchen Geräten ist der Ozonausstoss kaum oder gar nicht mehr messbar.

Wie die Tintenpatronen können auch leere Tonerkassetten an diverse Recyclingfirmen geschickt werden, die das Leergut, oft sogar gegen eine kleine Prämie, zurücknehmen. Dadurch können die Anwender zum aktiven Umweltschutz beitragen.

Matrixdrucker

Matrix- oder Nadeldrucker drucken durch einen mit Nadeln bestückten, auf einer Schiene befestigten Druckkopf. Dieser Druckkopf wird mit Hilfe der Schiene horizontal über das Farbband bewegt, das zwischen Papier und Druckkopf gespannt ist. Die einzelnen Nadeln hämmern nun auf das Farbband und hinterlassen damit einen Abdruck auf dem Papier. Die Anzahl der Nadeln hat entscheidenden Einfluss auf die Druckqualität: Schriftbild und Grafikfähigkeit bei 24-Nadeldruckern sind deutlich besser als bei 9-Nadeldruckern.

Mit einigen Modellen können auch Farbausdrucke erzeugt werden. Sie arbeiten mit einem Farbband, das über vier Farbstreifen verfügt.

Der Vorteil von Matrixdruckern liegt in einem relativ niedrigen Anschaffungspreis und geringen laufenden Kosten für Verbrauchsmaterialien. Sie können in einem Druckvorgang mehrere Durchschläge verarbeiten und Endlospapier bedrucken. Daher werden diese Geräte heute hauptsächlich für das Bedrucken von Etiketten oder Formularen mit mehreren Durchschlägen sowie den Ausdruck von Listen eingesetzt. Der Nachteil von Matrixdruckern liegt vor allem in der hohen Geräuschentwicklung und der geringen Druckqualität bei einer niedrigen Anzahl von Nadeln sowie der langsamen Druckgeschwindigkeit im Letter-Quality-Modus (Schönschrift-Modus).

Druckerprotokolle

Synonym zu dem Begriff Druckerprotokoll wird häufig auch das Wort Druckersprache benutzt. Die meisten Laserdrucker beherrschen die Protokolle HP PCL und/oder PostScript . PostScript ist eine druckerunabhängige Seitenbeschreibungssprache, bei der ein Schrifttyp (Font) durch mathematische Kurven (Bezier-Kurven) definiert ist. Wegen ihrer hohen Leistungsfähigkeit und der flexiblen Befehlsstruktur wird in vielen Bereichen mit PostScript gearbeitet.

HP PCL (Printer Communication Language) ist eine von Hewlett-Packard entwickelte Steuersprache für Drucker, die auch von zahlreichen anderen Herstellern genutzt wird. HP PCL 6 ist eine Weiterentwicklung von HP PCL 5 und zu dieser abwärtskompatibel. Neuerungen in PCL 6 sind beschleunigtes Drucken vor allem komplexer Grafiken, verbesserte Druckqualität sowie erhöhter Netzdurchsatz durch Verwendung kleinerer und kompakterer Befehle. Deutliche Leistungssteigerungen sind vor allem unter Microsoft Windows zu erwarten, da die neuen PCL 6 Befehle das Graphical Direct Interface (GDI) unterstützen. Einige Geräte beherrschen auch die Plottersprache HP-GL (Hewlett Packard Graphics Language). Das in HP PCL 5 integrierte Protokoll HP-GL/2 ist eine Weiterentwicklung von HP-GL und zu diesem nicht abwärtskompatibel.

Eine Implementierung der Plottersprache HP-GL oder HP-GL/2 auf Laserdruckern hat den Vorteil, dass Plotterkommandos vom Laserdrucker aufbereitet und in eine entsprechende Grafikdarstellung überführt werden können. Der Austausch eines Plotters gegen einen HP-GL- oder HP-GL/2-fähigen Laserdrucker kann deshalb völlig problemlos und ohne Treiberanpassungen vorgenommen werden. Die Ausgabe von Grafiken, die auf einem Plotter technisch bedingt lange dauern, kann so mit einem Laserdrucker sekundenschnell realisiert werden. Dabei muss jedoch auf Farbdarstellung verzichtet werden.