Thermotransferdruck

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

Technik

Zum Drucken wird das Papier (oder ein anderes Medium) und ein Thermodruckkopf oder eine -zeile, der bzw. die aus einem Array kleiner Heizwiderstände besteht, aneinander vorbeibewegt. 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 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.

Bei den Thermodruckern gibt es im Wesentlichen drei Drucktechniken:

Thermodirektdruck

Thermodirektdrucker von Apple - Silentype (ab 1980)

Für preisgünstige Faxgeräte wurden die ersten Thermo(direkt)drucker eingesetzt. Sie kommen inzwischen außerdem noch als Bon-, Etiketten- oder Fahrkarten-Drucker zum Einsatz.

Mit einem Thermodruckkopf bzw. einer Thermoleiste wird dabei direkt auf ein thermosensitives Spezialpapier gedruckt, welches sich bei Erhitzung schwärzt. Die Ausdrucke sind Schwarzweiß, Graustufen werden in der Regel gerastert, da sie sich durch Temperatursteuerung nur unzureichend abstufen lassen. Selten wird auch dichromatisches Papier für zweifarbigen Ausdruck verwendet.

Klassisches Thermopapier ist licht- und temperaturempfindlich. Daher verlangen Finanzämter in verschiedenen Ländern dauerhafte Kopien von Thermodruck-Kaufbelegen. 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. Für einige Papiersorten garantieren die Hersteller 25 Jahre Haltbarkeit.

Da die Druckerkosten sehr gering sind, hohe Druckgeschwindigkeiten erreicht werden und äußerst kompakte (weil einfache) Bauformen möglich sind, wendet man Thermodirektdrucker z. B. für Preisetiketten, Kassenbelege, Eintrittskarten, Paketaufkleber, Kofferetiketten am Flughafen und ähnliche Zwecke an.

Spezielle Thermodirektdrucker können auch für den Thermotransferdruck (s. u.) verwendet werden.

Der Thermokopierer verwendete ebenfalls Thermokopierpapier, welches direkt mit der durch eine starke Lampe erhitzten Vorlage in Kontakt gebracht wird.

Thermotransferdruck

Das Bestreben nach einer sehr hohen Auflösung des Druckbildes führt zum verstärkten Einsatz von Thermotransfer-Drucksystemen. Beim Thermotransferdruck wird über dem Papier eine spezielle Farbfolie (es werden keine Gewebefarbbänder, sondern mit Farbe beschichtete Thermotransfer-Folien verwendet) unter 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 hervorragende 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.

Mit keinem anderen Druckverfahren ist eine solche Individualität hinsichtlich der Thermotransferfolien sowie der zu bedruckenden Materialien zu erreichen.

Vorteile:

• digitaler Druck (keine Druckplatten oder Klischees notwendig)
• sehr gute Druckauflösung (geeignet für 'high density' Barcodes)
• hoher Druckkontrast
• größere Druckzuverlässigkeit durch wenige mechanische Teile
• Druckkopf durch Farbband vom Kontakt mit dem zu bedruckenden Material geschützt
• Farbdruck möglich
• Farbbänder für anspruchsvolle Anwendung verfügbar
• große Auswahl an UL/CSA anerkannten Materialien und Farbbandkombinationen
• für Materialien ohne oder mit nicht ablösbarem sowie permanent haftendem Kleber

Nachteile:

• hohe Druckkosten durch nur einmalige Benutzbarkeit der Farbfolie
• Sicherheitskritische Verwendung nicht möglich
• Farbe kann sich durch mechanische Einwirkung teilweise vom Papier lösen

Einsatzbereiche:

• Barcode-, Typen- und Inventarschilder für den Innen- und Außeneinsatz
• Schilder für Produkte mit langer Haltbarkeit
• Schaltschrank- und Gerätekennzeichnung
• Schilder für Materialfluß und Inhaltskennzeichnung (auch Fleischkennzeichnung)
• Etiketten für Textilbereiche
• Warnhinweise

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 bedruckenden Materials (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. Es entstehen brillante Farben, Nachteile sind jedoch die langsame Druckgeschwindigkeit bei hohen Kosten, denn je Druckvorgang kann immer nur eine Farbe zur Zeit aufgebracht werden. 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 (Gelb, Magenta, Cyan 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. Thermo- und Thermotransferdrucker sind besonders auf den Druck von Barcodes vorbereitet. Die meisten Modelle können über eine eigene Druckersprache (z.B. ZPL bei Zebra oder TPCL bei TOSHIBA TEC) 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 horizontale Auflösungsvermögen 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.

Weblink

Wissenswertes zum Druck von Barcode, dpi-Auswahl, Etiketten-Handling, Ansteuerung