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Digitaldruck
Der Text wird via Spracherkennung oder Datenträgern wie ZIP-Drive, Jazz-Drive, Cartridge oder einer ISDN-Leitung dem Textprogramm (z.B. Word) übermittelt. Für seine Gestaltung bedient man sich der Layoutprogramme QuarkXPress, Corell Draw oder Page Maker. Zusätzlich bieten die Programme Illustrater oder Freehand die Möglichkeit der individuellen grafischen Gestaltung, wobei die Mouse als unterschiedlichstes Werkzeug (Stift, Pinsel, Airbrush etc.) Verwendung findet. Die Abtastung der Illustrationsvorlagen erfolgt über Flachbett- oder Trommelscanner in CCD- oder Multiplier-Technik, wobei die analogen Farbinformationen in Red, Green und Blue getrennt und skaliert werden.. Anschließend rechnet der Scanner diese Daten in druckfähige Cyan-, Yellow-, Magenta- und Key-Farben um und zerlegt sie in Pixel. Sämtliche vorstellbaren Bildverfremdungen, Modifizierungen, Manipulationen wie Farbveränderungen, Freistellungen, Einblendungen etc. sind mit dem Photoshop-Programm durchführbar. Diese gigantischen Informationsmengen (40 Mill. Zeichen für eine DIN-A4-Seite) werden dann komprimiert. Die so entwickelten Illustrationen werden nun im Layout-Programm zum Text plaziert. Für die Weiterverarbeitung müssen alle Bild- und Textdaten aufgrund der vielen unterschiedlichen Programmiersprachen schließlich noch mittels RiP’s (Raster image Processor) in druckfähige Postscript-Daten konvertiert werden. Über Computer (to print oder to press) werden nun die digitalen Daten der fertig layoutierten Drucksorte zur Digitaldruckmaschine geschickt und mittels Ink-Jet- oder Bubble-Jet-Verfahren der Systeme Indigo oder Xeikon vierfarbig gedruckt. Der gesamte Druckablauf (wie Farbgebung, Auflage, Mutation, Numerierung) ist also über PC prozeßgesteuert.
Prinzip
Nichtmechanischer Druck - Druckverfahren ohne feste Druckform
Non Impact Printing (NIP) – Direct Digital Printing (DDP) oder Computer to Print (Ct-PRINT)
Tintenstrahldruck (Inkjet-Druck)
Zeichen werden durch feine Düsen mit kleinen Tröpfchen einer schnell trocknenden Spezialtinte gezielt auf das Papier gespritzt.
Zwei unterschiedliche Verfahren, wie die Tinte aus der Düse getrieben wird:
Bubble Jet-Prinzip
Ein Heizelement erhitzt die Tinte, wodurch sich explosionsartig eine winzige Dampfblase bildet, die durch ihren Überdruck einen winzigen Tintentropfen aus der Düse presst.
Piezo-Technik
Den Düsenkanal umschließende Piezo-Keramikelemente ziehen sich unter elektrischer Spannung zusammen, wodurch im Tintenkanal eine Druckerhöhung entsteht, die zum Ausstoß des geschmolzenen heißen Tropfens der Wachstinte an der Düse führt. Diesetr vefestigt sich schlagarttig beim Auftreffen auf das Trägermaterial.
Thermodruck
Zum Drucken werden das Papier und ein Thermodruckkopf (Feld kleiner Heizwiderstände) aneinander vorbeibewegt.
Das wärmeempfindliche Spezialpapier, das auf Hitze reagiert, wird punktweise von einem Druckkopf erhitzt und so „drucklos“ geschwärzt.
Beim Thermodruck werden drei Drucktechniken unterschieden:
Thermodirektdruck
Mit einem Thermodruckkopf bzw. einer Thermoleiste wird direkt auf ein thermosensitives Spezialpapier gedruckt, welches sich bei Erhitzung schwärzt.
Verwendung für Faxgeräte, Druck von Kassenbons, Quittungen, Versandetiketten, Eintrittskarten, Preisschildern, Etiketten etc.
Thermotransferdruck
Eine spezielle, mit temperaturempfindlicher Farbe beschichtete Folie wird zwischen dem unbeschichteten Normalpapier und einem Thermodruckkopf hindurchgeführt, der Hunderte von computergesteuerten Heizelementen besitzt, die das Druckbild übertragen, indem der Kopf des angesteuerten Thermoelementes durch Stromimpulse erhitzt wird und dadurch die Wachsfarbenschicht der Folie schmilzt und auf das Papier oder Overhead-Folie überträgt.
Thermosublimationsdruck
Auf der Trägerfolie aufgebrachten Farbstoffe werden durch Zuführen von Wärme verdampft. Hierbei geht der Farbstoff direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über (Sublimation) und dringt in das zu bedruckende Material (Papier) ein oder schlägt sich darauf nieder (Kunststoff).
Verwendung: Ausdruck von digitalen Bildern in höchster Qualität, einem Farbfoto sehr ähnlich.
Elektrofotografie (Fotokopie, Xerografie oder Elektrofaksimileverfahren)
foto-elektrisches Druckverfahren zum Vervielfältigen von Dokumenten.
Dazu wird ein Fotoleiter mit dem optischen Abbild einer Vorlage belichtet, wodurch ein latentes Bild aus elektrischen Ladungen entsteht. An den geladenen Stellen bleibt Farbe in Form eines Toners haften, mit welcher anschließend eine Kopie der Vorlage gedruckt werden kann.
Druckprozess
Elektrostatische Aufladung:
Mit dünnen Edelstahl- oder Wolframdrähten wird mittels einer Spannung die aktive Schicht der Fotoleitertrommel mit einer negativ elektrostatischen Ladung aufgeladen. Die negativen Ionen sind im Dunkeln nicht leitfähig.
Belichtung:
Beim Fotokopierer wird nun die Vorlage im Fotokopierer mittels einer starken Lichtquelle (Halogenlampe) beleuchtet und auf der mit einer aktiven lichtempfindlichen, negativ elektrisch geladenen Schicht (Fotoleiter) der Trommel abgebildet, die die Eigenschaft besitzt, im Dunkeln elektrisch nichtleitend zu sein, bei Lichteinfall dagegen Stromleitung zuzulassen. Durch den Lichteinfall werden somit Ladungsträger erzeugt (innerer fotoelektrischer Effekt), die an den belichteten Stellen entladen und es entsteht ein latentes Bild aus ladungsfreien Zonen.
Entwicklung:
Einfärbung des Bildes mittels Flüssig- oder Trockentoner, dem zur berührungslosen Bildübertragung Eisenteilchen zugefügt sind, die sich positiv aufladen und aufgrund der elektrostatischen Anziehung angezogen und an den unbelichteten, also negativ geladenen Bildstellen der Fotoschicht haften bleiben und so das zuvor noch latente Bild sichtbar wird.
Toner-Transfer:
Das Tonerbild wird nun von der Trommel auf das zu bedruckende Papier (Kopierfolie) übertragen, indem dieses an einer zweiten Trommel, die stärker geladen ist, hindurchgeführt wird und an dieser Stelle den Toner anzieht.
Fixierung:
Um das Bild endgültig haltbar zu machen, wird es durch zwei geheizte Walzen geführt, wodurch die Tonerteilchen schmelzen und sich fest mit dem Bedruckstoff verbinden.
Reinigung: die verbliebene Ladung der Trommel muss vor dem nächsten Druckgang durch Vollbelichtung sowie mechanisches und elektrisches Abstreifen entfernt werden.
Funktionsschema der Bildtrommel
Laser-Druck (Elektrofotografischer, Xerographischer Druck)
Ihm liegt das Prinzip des elektrostatischen Elektrofotografieverfahrens (Xerox-Verfahren) zugrunde.
Laserdrucker sind Seitendrucker: die Druckinformation für eine Druckseite wird zunächst im Speicher des Druckers gepuffert und dann die ganze Seite komplett ausgegeben.
Druckprozess
Konditionierung des Fotoleiters:
Die Beschichtung der Bildtrommel wird zunächst elektrostatisch negativ aufgeladen.
Belichtung:
Ein Laserstrahl projiziert auf optischem Wege das Druckbild auf diese lichtempfindliche Schicht der Bildtrommel und entlädt an diesen Stellen die elektrostatisch aufgeladene Trommel, sie verlieren ihre Ladung. Durch diese Belichtung wird ein latentes Bild auf der Trommeloberfläche erzeugt.
Entwicklung:
Anschließend führt die Bildtrommel durch ein ebenfalls negativ aufgeladenes Tonerpulver. An den Stellen die der Laserstrahl entladen hat, haftet der Toner an den (neutralisierten) Stellen der Bildtrommel, an denen der Laserstrahl aufgetroffen ist.
Tonertransfer:
Der Trommel bewegt sich weiter und bringt den Tonerpulver in Kontakt mit dem zu bedruckenden positiv geladenen Papier, wodurch das Pulver auf das Papier überspringt.
Fixierung:
In der Fixiereinheit schmilzt das noch lose Pulver zwischen zwei aufgeheizten Walzen unter Druck und Wärme in das Papier ein und verklebt.
Vollentladung:
In der Reinigungsstation wird der restliche Toner abgestreift und die Trommel vollständig entladen.
Magnetografie
Das elektrostatische Bild wird auf einer Druckbildtrommel als Zwischenträger magnetisch aufgezeichnet.
Das magnetische Prinzip benötigt zur Bilderzeugung keine Lichtquelle und daher auch kein optisches System.
Druckprinzip
Magnetische Schreibköpfe sind für die Bebilderung der Oberfläche der Drucktrommel zuständig, indem sie über den Datenspeicher punktweise ein kleines magnetisches Feld auf der magnetisierbaren Schicht der Trommel als latenten Bildpunkt erzeugen.
Von diesen magnetisierten Stellen werden magnetische Tonerteilchen angezogen und bleiben haften.
Anschließend erfolgt die elektrostatische Tonerübertragung unter hohem Druck von der Drucktrommel auf das vorbeilaufende Papier. Damit dieser auch auf dem Papier bleibt, wird der Bedruckstoff von der Rückseite mittels Heizplatte vorgewärmt und fixiert. Zusätzlich werden die Farbpigmente durch Heizstrahlen auf dem Papier angeschmolzen.
Nach diesem Vorgang wird die magnetische Drucktrommel von den restlichen Tonerpartikeln mittels einer Reinigungseinheit gesäubert.
Ionographie
Bei der Ionografie ist keine zuvor erzeugte Ladungsumverteilung auf der Bebilderungsfläche notwendig. Die Erzeugung des Ladungsmusters erfolgt direkt mit der Bebilderungseinheit.
Druckprinzip
Vorbereitung:
Mit einem Ionenschreibkopf wird ein elektrostatisch latentes Ladungsbild erzeugt: Die Ionen der Bebilderung, d. h. positiv oder negativ geladene Atome oder Moleküle des Ladungsmusters, werden aus der Umgebungsatmosphäre in einer Fingerelektrode durch hochfrequente Hochspannung erzeugt. Jede dieser Ionenquellen kann ein Punkt von ca. 150 μm (für 300 dpi) bebildern. Sie ist in einem Array (Datenfeld) angeordnet.
Bebilderung:
Für die Bebilderung werden von Bebilderungseinheit Ionen direkt auf die Oberfläche des Bildträgers transportiert, wo vom Ionen-Schreibkopf ein Latentes (nicht sichtbares) elektrostatisches Druckbild direkt auf der beheizten, nichtleitenden, dielektrisch beschichteten Bildtrommel erzeugt wird.
Entwicklung:
In der Entwicklungseinheit lagern sich an dem latenten Bild leitfähige, magnetische Trocken- od. Flüssigtoner an.
Tonertransfer:
Für den anschließenden Farbübertrag wird das so entstandene Tonerbild nach vorangegangener Vorheizung des Papiers unter Druck einer Andruckwalze auf dem Bedruckstoff vorerst fixiert. Die endgültige berührungslose Fixierung erfolgt durch Wärmezufuhr mit einer Xenon-Blitzlampe, die den Toner kurzzeitig verflüssigt und mit dem Papier verschmilzt.
Reinigung:
Tonerrückstände der Trommeloberfläche werden mit Hilfe einer Rakel entfernt und der Löschkopf entladen.
Scanner (Abtaster)
Scanner tasten eine beliebige Vorlage punktweise ab.
Die Vorlage wird über ein optisches System auf eine Fotodiodenzeile oder einen CCD-Sensor abgebildet, der das eingelesene Punktraster-Bild an das DVS weiterleitet.
Sensortechnik
Belichten des Sensors:
Der CCD-Sensor (Charge Coupled Devices = "Ladungssammelnder Bauteil") ist das Herzstück eines jeden Scanners. Ein CCD-Sensor besteht aus einem geometrisch sehr exakten Raster von lichtempfindlichen Zellen (Pixeln). Bei Lichteinfall (Photonen) auf einer dieser Zellen, wird eine Ladung (Elektronen) in dieser Zelle aufgebaut. Je mehr Licht oder je länger Licht auf die Zelle fällt, desto größer wird die Ladung (Zahl der Elektronen), die sich in der Zelle sammelt. Die einzelnen Pixel berühren sich nicht direkt, sondern sind je nach Sensortyp voneinander durch Stege oder Potentialwälle getrennt. So wird einerseits verhindert, dass die Ladungsträger (Elektronen) von der einen Zelle in die andere überlaufen, zum andern sind diese Stege auch für das Auslesen des Zelleninhalts von Bedeutung. Folglich füllen die lichtempfindlichen Zellen nicht den ganzen Sensor, ein Teil der Sensorfläche wird als Transport- bzw. Sperrflächen genutzt.
Verschieben:
Nach der Belichtung der einzelnen Zellen werden die Ladungen aus den Pixelelementen nach dem sogenannten Eimerkettenprinzip mittels Schieberegister ausgelesen, indem der Inhalt einer Zelle einer benachbarten Zelle übergeben wird.
Die Ladungen werden anschließend zeilenweise in das horizontale Schieberegister gebracht.
Das horizontale Schieberegister wird entleert.
Nun wird die nächste Zeile in das horizontale Schieberegister auslesen.
3D-Drucker
Maschine, die dreidimensionale Werkstücke schichtweise aufbaut.
Der Aufbau erfolgt computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen (CAD). Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt.
Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken, Metalle und Beton.
Druck mit einem Werkstoff
Meist arbeiten 3D-Druckmaschinen nur mit einem Werkstoff oder einer Werkstoffmischung: Die wichtigsten Techniken sind: Das selektive Laserschmelzen und das Elektronenstrahlschmelzen für Metalle, das selektive Lasersintern für Polymere, Keramik und Metalle, die Stereolithografie und das Digital Light Processing für flüssige Kunstharze und das Polyjet-Modeling sowie das Fused Deposition Modeling für Kunststoffe und teilweise Kunstharze.
Multipler 3D-Druck
Simultanes Drucken von Kunststoffen in unterschiedlichen Härtegraden und Farben in einem Arbeitsgang durchführbar: kombiniertes Druckverfahren mit verschiedenen flüssigen Materialien, Objekte mit gummiähnlichen Flächen werden stoßresistent gemacht, Druck von einander durchdringende Teilen, von verbundene, aber drehbaren oder verschiebbaren Teilen in zwei Komponenten, von denen später eine, die nur vorübergehende Heftfunktion hat, etwa durch Wasser herausgelöst oder als loses Pulver aus Fugen geblasen wird
Anwendungsgebiete: Kunst und Design, Architektur, Modellbau, Maschinenbau, Automobilbau.
In Serienfertigung: Luft- und Raumfahrtindustrie, Medizin- und Zahntechnik, Verpackungsindustrie, Bioprinting