Sharp Metallpapierdrucker

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Bild 1: Das "schwere" Modell
(aus einem CS-824)
Bild 2: Das "leichte" Modell (aus einem CS-2151)

Die in einigen Sharp-Modellen eingebauten Metallpapierdrucker tragen, jedenfalls in meinen Exemplaren, weder eine Herstellerbezeichnung noch eine Modellbezeichnung, so dass ich diese Druckwerke erst einmal unter diesem Titel führe. Die fehlenden Angaben sind zumindest ein Indiz dafür, dass sie von Sharp selbst gebaut wurden.

Es gibt mindestens zwei recht verschiedene Modelle, eine ältere, "schwere" Ausführung, die sich z.B. im CS-824 findet, und eine neuere und leichtere Ausführung, die sich z.B. im CS-2151 findet. Beide Drucker funktionieren nach dem gleichen Prinzip und benötigen die gleiche Papierbreite (58 mm), haben aber nur wenige Bauteile gemeinsam. Ein wesentlicher Unterschied ist, dass der Rahmen der "schweren" Ausführung ein Gussteil ist, während der der "leichten" Ausführung aus dünnen Bleichen besteht.

Druckwerke dieser Art waren nicht sehr verbreitet und auch bei Sharp ab 1975 unüblich – ab diesem Zeitpunkt gebaute Rechner haben Abwälzdrucker oder Trommeldrucker, wobei zumindest letztere auch schon parallel zum Metallpapierdruckwerk im Angebot waren. Anderswo hat es diese Drucker noch bis in die 1980er Jahre gegeben. Der bekannteste war wohl der Sinclair ZX Printer aus dem Jahr 1981. Auch der im gleichen Jahr erschienene Casio FP-10, ein Drucker für programmierbare Taschenrechner und Pocketcomputer, arbeitet nach diesem Prinzip.

Bemerkenswerte Rechner mit dem "leichten" Metallpapierdruckwerk sind die riesigen, programmierbaren Modelle PC-2600 und PC-3600. Auch deren Vorgänger, die Modelle CS-363P, CS-364P und CS-365P, haben einen Metallpapierdrucker, der ein eigenes, vom Rechner abnehmbares Gerät zu sein scheint. Ich kann aber aus dem mir vorliegenden Bildern nicht sagen, ob in diesem CE-201 genannten Gerät eines der beiden in diesem Artikel behandelten Druckwerke enthalten ist. Wenn, dann ist es die "schwere" Variante.

Funktionsweise

Bild 3: Die Unterseite
Bild 4: Das Getriebe für den Papiervorschub
Bild 5: Der Drucker von vorne. Man erkennt den massiven Zahnriemen für den Druckkopf.
Bild 6: Der Druckkopf. Die Funken springen aus den abisolierten Enden des "Flachbandkabels"
Bild 7: Der Magnet rotiert einmal pro Druckzeile und teilt dies der Logik über einen Reed-Schalter mit.
Bild 8: Der für den Drucker zuständige Teil der Hauptplatine des CS-2151

Grundsätzliches

Grundsätzlich basiert die auch "Elektro-Erosionsdrucker" genannte Technik darauf, dass mit Hilfe elektrischer Funken kleine Löcher in mit einer Aluminiumbeschichtung versehenes Papier gebrannt werden, wobei eine darunterliegende, schwarz gefärbte Schicht freigelegt wird. Mechanisch ist so ein Drucker deshalb relativ einfach aufgebaut, ähnlich wie ein Thermodrucker, und man könnte so ein Gerät deshalb sehr kompakt bauen. Das war aber Anfang der 1970er Jahre anscheinend noch kein Thema, denn sogar das im Folgenden beschriebene "leichte" Modell ist ohne Papierrolle 12 cm breit, 14 cm tief und 7 cm hoch und wiegt 650 g, und von Feinmechanik kann dabei keine Rede sein.

Der ausschlaggebender Vorteil dieses Drucksystems war wahrscheinlich die geringe Geräuschentwicklung. Sein Hauptnachteil ist – wie bei Thermodruckern – das erforderliche Spezialpapier; ein weiterer Nachteil könnte eine prinzipbedingt kaum vermeidbare Tendenz zu Funkstörungen sein. Abgesehen davon ist das Druckbild verglichen mit dem eines Trommel- oder Abwälzdruckers nicht besonders schön und nicht sehr kontrastreich; es erinnert an preiswerte Heimcomputer-Drucker von Anfang der 1980er Jahre mit halb verbrauchtem Farbband.

Technische Details

Während die Mechanik der verschiedenen Abwälzdrucker und anderer moderner Druckwerke nur schwer durchschaubar ist, kann man die der Metallpapierdrucker ganz gut nachvollziehen. Ich zeige dies am Beispiel des "leichten" Modells.

Auf Bild 3, das den Drucker von unten zeigt, erkennt man den Elektromotor, der über ein Zahnradpaar die mittlere Welle antreibt, die wiederum den Treibriemen für den Druckkopf bewegt.

Direkt auf der Motorachse sitzt eine Lochscheibe, die über eine rechts davon erkennbare Lichtschrankeneinheit abgetastet wird. Da kein anderes Bauteil vorhanden ist, das diesem Zweck dienen könnte, haben wir es hier sehr wahrscheinlich mit der Takterzeugung für die Spannungsimpulse zu tun.

Das große Zahnrad auf der noch einmal in der Drehzahl reduzierten Welle ganz links dreht sich genau einmal pro Druckzeile. Es bildet eine Einheit mit einem Schneckenrad und einer in axialer Richtung wirkenden Nockenscheibe. Ersteres hat nur eine Windung mit variabler Steigung und sorgt über das in Bild 4 gezeigte Getriebe für den Papiervorschub.

Die Kopplung zwischen Druckkopfantrieb und Papiervorschub ist der Grund, warum sich der Druckkopf auch beim Betätigen der Papiervorschubtaste hin- und herbewegt. Das rechte der beiden in Bild 4 sichtbaren Zahnräder kann über den Papierlösehebel verschoben werden, so dass die Verbindung zwischen Antrieb und Papiertrommel getrennt ist und man das Papier damit auch bei stromlosem Gerät herausziehen kann.

Der in Bild 5 gezeigte Zahnriemen für den Druckkopf erinnert an die Raupenkette eines Spielzeugbaggers und wirkt verglichen mit den wesentlich längeren und auch "hektischer" bewegten Riemen moderner Drucker reichlich überdimensioniert.

Der Druckkopf wird nicht nur einfach von diesem Riemen hin und her gezogen, sondern ist so daran befestigt, dass die Hin- und Zurückbewegung ausgeführt wird, ohne die Drehrichtung des Motors zu verändern! Diese umlaufende Befestigung erklärt auch die Zahnlücken in den beiden Rädern, um die der Riemen läuft, und die ich auf den ersten Blick für eine Beschädigung gehalten habe.

Bild 6 zeigt das Herzstück des Druckkopfs: Während dieses Teil bei einem modernen Tintenstrahldrucker eine Wissenschaft für sich ist, besteht er hier im Grunde nur aus einem geeignet gebogenen siebenadrigen Flachbandkabel, dessen Adern an den Enden auf etwa 2 mm abisoliert sind.

Die Mechanik sorgt dafür, dass der Druckkopf angehoben wird, wenn er sich nach links bewegt (sonst würden sich sich die schräg angeordneten Kabelenden verkanten und umbiegen). Gedruckt wird also während der Bewegung nach rechts. Zuständig für das Anheben ist die metallene Schiene unterhalb des Riemens. Sie wird über die oben erwähnte Nockenscheibe nach außen gedrückt; der Stift, über den dies geschieht, befindet sich in der in Bild 3 erkennbaren Kunststoffbuchse unterhalb des Nockenrads. Das Bild zeigt den Zustand bei angehobenem Kopf, der dem Ruhezustand entspricht.

Bild 7 zeigt einen auf der Nockenradachse sitzenden, also einmal pro Druckzeile rotierenden Magneten, der einen Reed-Kontakt ansteuert und vermutlich zur Erkennung eines definierten Grundzustands notwendig ist.

Soweit die Mechanik. Die Druckereinheit selbst verfügt, wie in Rechenmaschinen üblich, über keinerlei Elektronik; sämtliche Kabel führen direkt zur Rechnerplatine. Bild 8 zeigt den zuständigen Teil der Platine eines Sharp CS-2151. Die sieben Pixel einer Spalte spiegeln sich in Widerständen und Transistoren wieder, die in Siebener-Gruppen angeordnet sind.

Der Anschlußstecker des Druckwerks ist 24-polig, wovon aber nur 17 Kontakte belegt sind. Sieben Kabel führen direkt zum Druckkopf, außerdem gibt es die beiden Pole für den Druckermotor, vier für die Lichtschranke und zwei für den Reed-Kontakt. Ein Kabel führt an eine kleine Rolle, die Kontakt zur leitenden Oberfläche des Metallpapiers hat – der Gegenpol zu den Druckkopfelektroden. Der Zweck des 17. Kabels ist etwas unklar; es scheint ebenfalls Kontakt mit dem Papier zu haben und könnte als Sensor dienen, ob überhaupt Papier eingelegt ist.

Der große Transistor mit Kühlkörper ist ohne Umwege zwischen die Netzteilplatine und den Elektromotor des Druckwerks geschaltet. Die Rückleitung vom Motor sowie die vom Metallpapier liegen gemeinsam auf Masse.

Die sieben Pixel werden über die rechts vom Kühlkörper erkennbaren Widerstände, die darunterliegenden Transistoren und das kleine IC (TM4358P) angesteuert. ICs des gleichen Typs dienen im CS-2151 (und auch in anderen Rechnern) als Treiberbausteine für die VF-Anzeige.

Die notwendige Spannung für das „Brennen“ wird ebenso wie die für den Motor direkt von der Netzteilplatine geliefert; wie hoch sie ist, habe ich noch nicht versucht zu messen.

Unterschiede

Abgesehen davon, dass das "schwere" Modell sich im mechanischen Aufbau unterscheidet, hat es auch eine Funktionalität, die man beim "leichten" Modell nicht findet: Klappt man die transparente Papierführung zurück, wird erstens der Druckkopf mechanisch angehoben und zweitens über einen Mikroschalter (in Bild 1 oberhalb der grünen Kontaktleiste erkennbar) ein elektrischer Kontakt geschlossen (oder geöffnet?). Das erklärt zumindest eines der zusätzlichen Anschlusskabel, aber ob und wie der Rechner auf diesen Kontakt reagiert, habe ich noch nicht herausgefunden.

Auch der Papierlöseknopf funktioniert anders. Beim "leichten" Modell wird wie gesagt nur der Antrieb ausgekuppelt, so dass man das Papier von Hand ziehen kann, ohne dass sich mehr als die Drucktrommel mitdrehen muss, aber beim "schweren" Modell ist es komplizierter. Leider kann man die Mechanik dort nicht genauer betrachten, ohne das Druckwerk zu zerlegen, weil das Gerät eine Bodenplatte hat, die Teil des Rahmens ist.

Eingebaut in

schwere Ausführung:

  • CE-201 (???)
  • CS-823 (sehr wahrscheinlich, aber nicht bestätigt)
  • CS-824
  • CS-824S (sehr wahrscheinlich, aber nicht bestätigt)

leichte Ausführung:

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