Referat Typenunterscheidung der Ausgabegeräte - Thermosublimationsplotter

Inhaltsverzeichnis

Allgemeines

Typenunterscheidung der Ausgabegeräte

2.1.) vektororientierte Ausgabegeräte

2.1.1.) Stiftplotter

2.1.2.) Schneideplotter

2.1.3.) Mikrofilmzeichner

2.2.) rasterorientierte Ausgabegeräte

2.2.1.) Tintenstrahlplotter

2.2.2.) Thermische Plotter

2.2.3.) Thermotransferplotter

2.2.4.) Elektrostatplotter

Thermosublimationsplotter

Laser- und LED-Plotter

Zeichnungsträger

5.1.) Plotterpapier opack

5.2.) Transparentpapier

5.3.) Clearprint-Paper

5.4.) Mattierte Polyesterfolie

5.5.) Spezialfolie glatt

Zeichenwerkzeuge

6.1.) Universelle Tintenschreiber

6.2.) Tintenkugelschreiber

6.3.) Gasdruckminen

1. Allgemeines:

Seit ihrer Einführung vor rund 35 Jahren sind die Stiftplotter so erfolgreich gewesen, dass nun Millionen davon überall in der Welt in Gebrauch sind. Die Vorfahren heutiger numerisch gesteuerter Zeichenmaschinen waren beispielsweise aufzeichnende Barometer, Seismographen und ähnliche Analogschreiber.

Damals, wie heute sind Plotter sind echte Zeichenmaschinen. Mittels einer Mechanik wird ein Stifthalter in x- und y-Richtung über ein Blatt Papier befördert. An den Stellen, wo gezeichnet werden soll, wird der Stift abgesetzt und der Kopf schreibt die zu zeichnende Linie. Dieses System ist vektororientiert und eignet sich hervorragend für Konstruktionszeichnungen. Die Verwendung von verschiedenen Farben ist bei den meisten Plottern möglich. Beim Farbwechsel wird dabei einfach ein anderer Plotterstift aus einer Stifttrommel oder Halterung genommen. Die Farben werden demnach hintereinander gedruckt, um einen häufigen Stiftwechsel zu vermeiden.

2. Grundsätzlich unterscheidet man zwei Arten von Ausgabegeräten:

vektororientierte Ausgabegeräte wie:

2.1.1.) Stiftplotter

2.1.2.) Schneideplotter

2.1.3.) Mikrofilmzeichner

rasterorientierte Ausgabegeräte wie

2.2.1.) Tintenstrahlplotter

2.2.2.) Thermische Plotter

2.2.3.) Thermotransferplotter

2.2.4.) Elektrostatplotter

2.1.) vektororientierte Ausgabegeräte:

2.1.1.) Stiftplotter:

Hier einige Eigenschaften eines Stiftplotters:

5 bis 10 Zeichnungen pro Tag

hohe Ausgabequalität für Linienformationen

Einschränkungen bei Flächenfüllungen

geringe Farbenvielfalt (keine Mischfarben)

niedriger Preis

Stiftplotter erstellen eine Zeichnung, indem Vektordaten direkt über einen Stift oder ein Gravurwerkzeug auf das Ausgabemedium übertragen werden. Es werden bei der Ausgabe immer Vektordaten, also Linien, angegeben, so müssen Symbole und Texte in Vektorzüge zerlegt werden. Dieser Vorgang wird durch die Software oder entsprechende Firmware des Ausgabegeräts geleistet.

Stiftplotter verfügen in der Regel über ein Stiftkarussel, das mit Stiften unterschiedlicher Farbe und Strichstärke belegt werden kann. Die Zuordnung zwischen der farbigen Darstellung am Bildschirm und der Ausgabe auf dem Plotter wird über Vergabe der Stiftnummer realisiert.

Probleme ergeben sich, wenn Stifte währen des Zeichnens leer werden oder verstopfen. Auch ist die Geschwindigkeit, mit der ein Stift auf dem Medium bewegt werden kann, begrenzt. Ein häufiger Stiftwechsel wird ebenfalls die Ausgabe verlangsamen. Durch die Verwendung von Vektor- und Stiftsortierverfahren als Firmware des Gerätes kann die Ausgabe jedoch beschleunigt werden.

Dem Nachteil der niederen Geschwindigkeit stehen die hohe Qualität der linienhaften Wiedergabe und der niedrige Preis gegenüber.

Grundsätzlich unterscheidet man heute vier verschiedene Arten von Stiftplottern.

Flachbandplotter

Moderne Hochleistungsplotter zeichnen schnell und dabei äußerst genau. Eine Abwandlung des klassischen Trommelplotters ist der Flachbandplotter. Der Zeichnungsträger wird also auf ein Band aus Kunststoff zwischen einer Führungstrommel und einer tiefer gelegenen Walze bewegt. Flachbandplotter sind wie Trommelplotter kompakt und benötigen aufgrund ihrer Bauweise wenig Platz. Sie stützen sich auf eine Technik, die die wesentlichen Merkmale von Tisch- und Trommelbauweise beinhaltet. Flachbandplotter ermöglichen die freie Wahl des Formates und der Art der Zeichnungsträger. Als Zeichnungsträger finden nur Einzelblätter Verwendung. Der Zeichnungsträger ist auf dem Band mittels selbstklebender Streifen beliebig positionierbar. Die Zeichnungsfläche ergibt sich auf Länge und Breite des eingesetzten Kunststoffbandes. Parallel zur Trommelachse läuft der Werkzeugträger für die Aufnahme der Zeichenwerkzeuge (Y-Achse). Er befindet sich auf der Oberseite der Trommel. In der Regel können bis zu vier Stifte eingesetzt werden.

Trommelplotter

Beim Trommelplotter wird der Kopf in x-Richtung bewegt, und die y-Richtung übernimmt ein Walzensystem, welches das Papier in y-Richtung unter dem Kopf bzw. Stift bewegt. Im Gegensatz zum Flachbettplotter ermöglicht der Trommelplotter auch bei größeren Ausgabeformaten eine kompakte Bauweise.

Tischplotter

Elektromechanische Plotter nach dem Vektorverfahren werden in unterschiedlichen Bauarten angeboten. Die älteste Bauweise ist der Tischplotter. Hier wird der Zeichnungsträger auf einer waagrechten Fläche festgehalten und der Zeichenstift in der x- und y-Richtung durch voneinander unabhängige Antriebsmotoren bewegt. Die Art und Weise, wie das Papier auf der waagrechten Arbeitsfläche befestigt ist, rührt noch von den Zeichenbrettern her. Bei Tischmodellen in DIN A4- oder DIN A3-Format wurde der Zeichnungsträger entweder mit Tesafilm festgeklebt oder mit dünn magnetischen Haftstreifen auf dem mit Blechstreifen hinterlegten Zeichenbrett befestigt. Ein wenig aufwendiger ist die elektrostatische Papierhalterung. Hier wird durch das Anlegen einer hohen Gleichspannung, die zur Ausbildung eines elektrischen Kraftfeldes führt, das Papier oder die Folie auf dem Plotter festgehalten.

Reibungsplotter

Reibungsplotter stellen eine relativ neuartige Antriebsart dar. Kernstücke der neuen Stiftplottertechnologie ist der "microgrip" Antrieb, der aus zwei rotierenden, quarzsandbeschichteten Antriebswalzen besteht und von Schrittmotoren bewegt wird. Diese Walzen drücken den Zeichnungsträger (Formatpapier) gegen eine Hartgummi-Andruckrolle. Die Enden des Zeichnungsträgers hängen frei herunter. Beim Bewegen der Antriebsrollen drücken Quarzsandpartikel eine Spur in das Papier oder Folienmaterial. Diese mit dem bloßen Auge nicht sichtbare Spur sorgt während des gesamten Plotvorgangs für eine ausgesprochen exakte Führung.

2.1.2.) Schneideplotter:

In der Funktionsweise sind sie gleich wie ein Stiftplotter, nur speziell auf das Schneiden von Folien und ähnlichem ausgerichtet. Es wird nur die Folie, die auf dem Trägermaterial klebt, vom Messer geschnitten. Diese Art wird meist für die Herstellung von Buchstaben und Vorlagen verwendet. Diese werden vom Träger später abgelöst und aufgeklebt. Hauptsächlich

werden bei Schneideplottern zwei Arten von Schneidewerkzeugen verwendet:

Schleppmesser: kleine Klingen an der Spitze eines kugelgelagerten Rundstabs

tangential gesteuerte Messer: Spitze immer senkrecht über dem angesteuerten Schnittpunkt

2.1.3.) Mikrofilmzeichner

Hier einige Eigenschaften des Mikrofilmzeichners:

hohe Ausgabegeschwindigkeit

nur Schwarz-Weiß-Druck möglich

Rückvergrößerungsgerät notwendig

Die Ausgabe auf Mikrofilm (COM-Plotter) basiert ebenfalls auf Vektordaten. Das Strichbild kann über eine Kathodenstrahlröhre ausgegeben und mittels Mikrofilmkamera erfaßt werden oder direkt durch einen Laserstrahl geschrieben werden. Einsatzmöglichkeiten für die so erzeugten Mikrofilme finden sich beispielsweise im stationären und mobilen Einsatz in Versorgungsunternehmen. Für die Rückvergütung und Betrachtung müssen spezielle Wiedergabegeräte zur Verfügung stehen. Vorteile der Mikrofilmerstellung sind in der platzsparenden Archivierung und in den geringen Vervielfältigungskosten bei großen Stückzahlen zu sehen.

rasterorientierte Ausgabegeräte siehe nächste Seite

2.2.) rasterorientierte Ausgabegeräte:

2.2.1.) Tintenstrahlplotter

Im Folgenden einige wichtige Eigenschaften:

druckt ca. 20 Seiten pro Tag

gute Qualität

günstige Anschaffungskosten

beste Ergebnisse erfordern Spezialpapier

Bei Tintenstrahlausgabegeräten wird die Zeichnung rasterartig aus einzelnen Tintentropfen zusammengesetzt (Bubble Jet-Prinzip). Ein Tintenbehälter speist einzelne Düsen des Druckkopfs. Am hinteren Ende jeder Düse befindet sich ein Heizelement, das durch einen Stromimpuls soviel Hitze freisetzt, daß die Tinte sofort verdampft, aus der Düse austritt und auf das Medium trifft. In Ruheposition wird bei modernen Geräten der Druckkopf automatisch gereinigt.

Tintenstrahlplotter arbeiten schneller als Stiftplotter, insbesondere bei Flächenfüllungen, und bieten eine hohe Vielfalt an Farben, Stricharten, -breiten und Mustern.

Aufgrund des niedrigen Preises in Kombination mit steigender Qualität ist dieser Plottertyp in den vergangenen Jahren immer interessanter geworden. Bei hohem Zeichnungsaufkommen sind die hohen Kosten für Tinte und dem beschichtetem Spezialpapier nicht zu unterschätzen.

2.2.2.) Thermische Plotter

Einige wichtige Eigenschaften der thermischen Plotter

20 bis 50 Zeich nunge pro Tag

kaum Bedienereingriffe nötig

Spezialpapier erforderlich

Thermische Plotter kommen ohne Tinte und Toner aus, denn der gesamte Zeichnungsvorgang spielt sich auf dem Spezialpapier selbst ab. Der Druckkopf wird für die Ausgabe erwärmt und erzeugt lokal eine Schwärzung auf dem Medium, das zuvor entsprechend chemisch behandelt wurde. Für die Ausgabe kann zudem noch eine weitere Farbe erzeugt werden (rot oder blau). Ein Vorzug dieses Ausgabeverfahrens sind die Anwenderfreundlichkeit und der geringe Wartungsaufwand.

Erzeugte Zeichnungen stellen in den meisten Fällen kein endgültiges Produkt dar, das intern und extern weitergeleitet und auf Dauer genutzt werden soll. Das Papier für diese Technologie ist auch später hitzeempfindlich und ist, was Kratzer und Falten betrifft, sehr empfindlich. Gegebenenfalls muß eine weitere Ausgabe auf einem anderen Ausgabegerät erfolgen.

2.2.3.) Thermotransferplotter

Hier wieder einige typische Eigenschaften eines Thermotransferplotters

20 bis 40 Zeichnungen pro Tag

besonders gute Farbausgabe

Größen bis DIN A1

Bei Thermotransferverfahren werden die drei subtraktiven Grundfarben Gelb, Magenta und Cyan durch Thermoelemente von einer Farbfolie auf Papier übertragen. Der Thermokopf ist so breit wie das maximal bedruckbare Papierformat und besteht aus Tausenden von Heizelementen. Für einen Farbpunkt wird ein Heizelement erwärmt, dadurch das Tinten-Wachs-Gemisch von der Farbfolie gelöst und auf das Papier übertragen wird. Aus den drei Grundfarben werden durch Ditheringverfahren (Auffüllen einer Matrix aus z.B. 4 x 4 Punkten mit unterschiedlichen Grundfarben, um dem Auge einen bestimmten Farb- oder Grauton vorzutäuschen) bis zu 4096 Farbnuancen erzeugt. Das gesamte Bild setzt sich dann aus einer Vielzahl derartiger Punkte zusammen. Für die Erstellung einer Farbausgabe muß das Ausgabemedium drei- bis viermal (wenn Schwarz gesondert aufgebracht wird) am Druckkopf vorbeigeführt werden. Um Farbsäume zu vermeiden, muß die Transportmechanik entsprechend genau arbeiten.

2.2.4.) Elektrostatplotter

Es folgen wieder ein par Eigenschaften eines solchen Elektrostatplotters

25 bis 60 Zeichnungen pro Tag

sehr gute Qualität

Spezialzeichenpapier ist erforderlich

für Zeichnungen größerer Ausmaße

ziemlich hohe Wärmeentwicklung

hohe Anschaffungskosten

hohe Pflege- und Wartungskosten

Fortsetzung siehe nächste Seite

Bei Elektrostatplottern wird durch Elektroden ein dielektrisches Ausgabemedium zeilenweise positiv aufgeladen. An diesen Stellen setzen sich Tonerteilchen fest, die durch Hitze eine Fixierung erfahren. Farbige Ausgaben können erfolgen, indem dieser Vorgang für die verschiedenen Grundfarben Gelb, Magenta und Cyan wiederholt vorgenommen wird. Eine präzise Transportsteuerung ist hierbei besonders wichtig, da nach dem ersten Arbeitsgang das Medium durch den Toner befeuchtet ist.

Elektrostatplotter sind gegen Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen sehr empfindlich, so dass sie in entsprechend klimatisierten Räumen betrieben werden müssen.

3. Thermosublimationsplotter

Das Thermosublimationsverfahren basiert auf dem Thermotransferverfahren. Der Unterschied besteht darin, dass die einzelnen Heizelemente in 256 Temperaturstufen beheizt werden. Je nach Temperatur werden unterschiedliche viele Farbpigmente aus dem Tinten-Wachs-Gemisch auf das Papier übertragen. Ein auf diesem Prinzip aufbauendes Ausgabegerät ist also in der Lage, jede Grundfarbe in 256 Tönen darstellen zu können. Somit können aus den drei Grundfarben 16,7 Millionen Farben gedruckt werden. Die Ausgabe erfolgt im Continous-Tone-Verfahren; auch bei starker Vergrößerung ist als keine Punkt- oder Rasterstruktur erkennbar. Das Ergebnis einer solchen Ausgabe sind photorealistische Bilder. Diesen Vorteilen stehen die hohen Kosten für Anschaffung und Betrieb gegenüber.

4. Laser- und LED-Plotter

Hier ein par wichtige Anmerkungen zu den Laser- und LED-Plottern

auch als Drucker verwendbar

für hohes Zeichenaufkommen (30 Zeichnungen pro Tag und mehr )

schnelle Ausgabe

hohe Genauigkeit

Die Technologie von Laser und LED gestützten Ausgabegeräten ist aus dem Druckerbereich bekannt und bewährt. Für die Zeichnungsausgabe stehen auch großformatige Maschinen (bis A0 und Auflösung 400 dpi) zur Verfügung. Für die Farbausgabe werden jedoch derzeit nur Formate bis DIN A3 unterstützt. Die verschiedenen Farbauszüge werden dabei nacheinander auf eine Fototrommel geschrieben, die das jeweils benötigte Tonerpulver (Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz) der Reihe nach auf das Papier bringt. Am Ende erfolgt wie bei Schwarz-Weiß-Laserdruckern üblich eine Fixierung des aufgetragenen Farbpulvers durch Hitze. Verarbeitet werden können Normalpapier und Folien.

5. Zeichnungsträger

Es gibt mehrere Möglichkeiten, eine Zeichnung auf einen Träger zu bringen. Die Unterscheidung ist nach dem Maschinentyp und nach dem Trägermaterial für die Zeichnung zu treffen.

Die Wahl der geeigneten Zeichenmittel hängt ganz allgemein von einer Reihe von Faktoren ab:

Aufbewahrungsdauer

Art und Menge der benötigten Kopien

nachträgliche Anderungen

Genauigkeitsanforderungen

Linienqualität und Farbe

5.1. Plotterpapier opak

Eigenschaften: Standardplotterpapier mit einem Flächengewicht von 60 g/m² bis   95 g/m², für mittlere bis hohe Zeichengeschwindigkeit.

Bezeichenbar mit: Tintenschreiber, Tintenkugelschreiber, Gasdruckminen und Zeichenspitzen mit Tusche oder Tinte.

Anwendung: Testzeichnung, Schnellplots, (Endzeichnungen nur bedingt)

5.2. Transparentpapier

Eigenschaften: Naturhochtransparent mit einem Flächengewicht von 70/75 g/m² und 90/95 g/m², kontrastreiche Zeichnungen bei mittlerer bis hoher Zeichengeschwindigkeit.

Bezeichenbar mit: Zeichenspitze mit Tusche, (Tintenkugelschreiber)

Anwendung: Tuschezeichnung höchster Präzision, Werkstattzeichnung

5.3. Clearprint-Paper

Eigenschaften: 100% Baumwollfaser mit einem Flächengewicht von 80 g/m², gute Dimensionsbeständigkeit; altert, vergilbt und knittert nicht; hitzebeständig, radierfest.

Bezeichenbar mit: Zeichenspitzen mit Tusche, Tintenkugelschreiber und Gasdruckminen

Anwendung: Endzeichnungen mit Tusche und Tinte, hauptsächlich in der Kfz- und Flugzeugindustrie.

Fortsetzung Zeichnungsträger siehe nächste Seite

5.4. Mattierte Polyesterfolie

Eigenschaften: Beidseitig mattierte Polyesterfolie 0,1 mm, sehr gute Dimensionsstabilität und mechanische Festigkeit, kontrastreiche Zeichnungen bei hoher Zeichengeschwindigkeit

Bezeichenbar mit: Gasdruckminen und Zeichenspitzen mit Tusche

Anwendung: Tuschezeichnung höchster Präzision, Leiterplattenlayouts, Kartographie

5.5. Spezialfolie glatt

Eigenschaften: Spezialfolie für non-permanente und permanente Tinten, Format  DIN A4, 0,1 mm

Bezeichenbar mit: Tintenkugelschreiber, Zeichenspitzen

Anwendung: Erstellung von Overheadfolien, Geschäfts- und Präsentationsgrafik

6. Zeichenwerkzeuge

Zeichnungen und Grafiken werden in Industrie, Verwaltung und Forschung zunehmend mit automatischen Zeichenmaschinen erstellt. Die hierbei verwendeten Zeichenwerkzeuge wie Tintenschreiber, Tintenkugelschreiber, Gasdruckminen oder auch  Tuschezeichnungsspitzen bestimmen wesentlich die Ausgabequalität solcher Plottersysteme.

6.1. Universelle Tintenschreiber

Weit verbreiteter und wichtigster Plotterstift ist der Tintenschreiber. Im Aufbau ähnelt dieser Stift handelsüblichen Faserschreibern. Unterschiede gibt es jedoch schon bei      der Schreibspitze. Sie besteht heute längst nicht mehr aus einem Faserbündel, sondern aus widerstandsfähigen und formstabilerem Kunststoffmaterial. Tintenschreiber mit Kunststoffspitzen finden ihren Einsatz vorwiegend in »Low-Cost-Plottern«, da sie relativ preiswert sind. Sie kosten je nach Plottertyp ca. 30,- bis 60,- Schilling. Diese Schreiber können nicht nachgefüllt werden; daher reiht man sie auch unter den Begriff »Einweg-Zeichensätze« ein. Für einen guten Tintenfluß ist eine Auflagekraft von ca. 0,2 N bis 0,3 N erforderlich.

Fortsetzung Zeichenwerkzeuge siehe nächste Seite

6.2. Tintenkugelschreiber

Die Tintenkugelschreiber sind wegen der hohen Farbbrillanz für Testzeichnungen und Grafiken sehr beliebt. Sie können bis zu einer Zeichengeschwindigkeit von etwa 40 bis 50 cm/s eingesetzt werden. Hierfür ist eine Auflagekraft von ca. 0,7 N erforderlich, die allerdings nur bei sehr komfortablen Plottern der oberen Preiskategorie aufgebracht wird. Bei dieser Art von Tintenkugelschreiber überträgt die in einem Kunststoffkugelbett gefaßte Rubin- oder Hartmetallkugel die wäßrige Tinte auf das Plotterpapier. Der Preis liegt zwischen 40,- und 70,- Schilling.

6.3. Gasdruckminen

Gasdruckminen erzielen je nach Auflagekraft und Oberflächengüte des Zeichnungsträgers eine Abstrichlänge von 4000 m bis 10000 m. Nicht verwunderlich, daß diese Schreibgeräte teurer sind als Tintenschreiber. Sie liegen bei ca. 100 Schilling. Da die Schreibpaste unter permanentem Druck steht, könnten (sofern der Plotter so schnell ist) diese Stifte eine Zeichengeschwindigkeit von 100cm/s erreichen. Für den optimalen Einsatz ist ein Auflagedruck von 1,5 N erforderlich.