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Die Frage nach der Dicke des Papiers

Bei einem optimalen Alignment spielt der Kopfandruck eine untergeordnete Rolle für die Qualität des Ausdrucks. Auch verringern sich dann Probleme wie ein ausblutender Druck, bei dem die Restenergie des Kopfes zum unerwünschten Schwärzen nachfolgender Linien führt. Die notwendige Druckenergie ist minimal, somit sind kürzere Zykluszeiten und höhere Druckgeschwindigkeiten möglich.

Ebenfalls angepasst werden muss der Durchmesser der Walze an den mechanischen Aufbau und das zu verarbeitende Papier. Typische Durchmesser liegen zwischen 5 bis 20 mm und die Shore-Härte des Walzenmaterials befindet sich bei 50 Shore A. Für beste Druckergebnisse empfiehlt es sich auch, die Walze mit einem Schrittmotor anzutreiben und die Schrittauflösung des Motors genau an die des Druckkopfes anzugleichen.

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Daraus folgt, dass es letztlich für ein Druckwerksystem mit einem Flat-Head-Druckkopf eine optimale Papiersorte oder zumindest eine optimale Papierdicke gibt. Flat-Head-Druckköpfe weisen durch ihren Aufbau eine natürliche Beschränkung des Antriebswalzendurchmessers und auch der Papierdicke auf. Üblicherweise ist hier der Einsatz von Papierdicken von 50 bis maximal 250 µm je nach Kopftyp möglich.

Der Markt erfordert aber zunehmend ein breiteres Band von zugelassen Papierdicken. Das Problem ist, dass für die Hersteller die Entwicklung neuer Produkte besonders zeit- und kostenaufwändig ist. Um unabhängig von der Walzengeometrie zu sein, bieten sich Near-Edge- oder True-Edge-Köpfe an. Sie sind allerdings aufgrund ihres Aufbaus mit der Thermozeile an der Druckkopfkante schwieriger herzustellen.

Wie der Thermodrucker angesteuert wird

Beim Drucken wird das Thermopapier von einem Thermodruckkopf an den zu bedruckenden Stellen aufgeheizt. Dieser Druckkopf besteht aus einer Gruppe kleiner Heizwiderstände. Bestromt man ein Heizelement eines Thermodruckkopfes um die Zeit t, so erhöht sich seine Temperatur gemäß der Funktion T = T0 * (1 - e(-k*t)).

Für einen schnellen Druck sitzt die Arbeitstemperatur zum Schwärzen eines Punktes im Bereich der größten Steigung, also wo die Temperaturänderungen am größten sind. Die Heizzeit muss genau kontrolliert werden. Wird nach dem Heizen das Heizelement wieder für die Zeit t ausgeschaltet, so sinkt die Temperatur (T_druck * e(-k*t)) nicht schnell wieder auf die Ursprungstemperatur, sondern es verbleibt eine Restwärme.

Je nach Druckkopf können das 20 bis 40 Prozent der maximalen Heiztemperatur sein, nachdem die ursprüngliche Heizzeit t vergangen ist. Selbst nach 3t oder 4t ist noch eine Restwärme enthalten (Bild 2). Wird das Heizelement für t eingeschaltet, so erreicht es in erster Näherung eine um die Restwärme höhere Temperatur. Bei Wiederholung akkumuliert sich die Temperatur stetig. Ein zunächst unschönes Druckbild ist die Folge oder gar die Zerstörung des Druckkopfes.

Für ein gutes Druckbild sollte nach einer Heizphase eine doppelt so lange Abkühlphase folgen. Für einen schnelleren Druck sind lange Abkühlphasen ungeeignet. Abhilfe schafft die History Control. Ist ein Heizpunkt bereits warm (entsprechend seiner History), so benötigt es für den folgenden Heizvorgang weniger Energie und damit eine kürzere Heizzeit. Einige Dots einer Dotlinie werden geheizt und sie verfügen gegenüber der nächsten Dotlinie über eine Restwärme.

In der folgenden Dotlinie werden bereits heiße und kalte Dots geheizt. Davor werden alle zu heizenden Dots auf warm vorgewärmt. Dann haben alles Dots eine gleichmäßige Temperatur. Erst dann wird die neue Dotlinie mit der jetzt kürzeren Aktivierungszeit bestromt. Das Phänomen einer akkumulierten Temperatur wird somit nahezu eliminiert. Hochgeschwindigkeits-Druckköpfe sind mit einer integrierten Dot-Hostory-Control-Logik ausgestattet, um Druckgeschwindigkeiten bis zu 1,5 m/s zu erreichen.

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