Der grosse Tintenstrahl-Workshop

- Teil 1

Hallo und Willkommen in unseren mehrteiligen Drucker-Workshop, indem wir uns rund um das Thema der Tintenstrahldrucker kümmern werden. Wir werden uns mit den Vor- und Nachteilen des Tintendruckes befassen und genau auf die unterschiedlichen Verfahren eingehen. In den letzteren Teilen sehen wir dann unter die "Motorhaube" der verschiedenen Druckerhersteller.

1. Grundlagen der Tintenstrahltechnologie
Im Laufe der Tintenstrahltechnik entwickeln die Hersteller auch heute noch zum größten Teil auf die alte Technik, welche die Firma Canon im Jahre 1981 in einer Weltpremiere der Bubble-Jet-Technologie vorgestellt hat. Auflösungen von 1200dpi beherrschen bereits die preisgünstigsten Tintenstrahldrucker für deutlich unter 100,- Euro. Die alte Technologie wurde ständig optimiert, so dass mit den aktuellen Druckern hochauflösende Fotos gestochen scharf und in erstklassiger Qualität ausgedruckt werden. Auch der Textdruck erinnert längst nicht mehr an die frühen Anfangszeiten. Selbst die günstigen Einstiegsdruckermodelle bieten laserscharfen Textdruck. Auch die Tinten selbst wurden immer weiter entwickelt. Zunächst durch Pigmentierungen, um brillantere und sehr gut deckende Farben zu ermöglichen. Auch das Verlaufen der Farben wurde gestoppt und die bedruckte Seite kommt bereits trocken aus dem Drucker. Gerade in der letzten Zeit haben die Tintenentwickler daran gearbeitet, dass die Ausdrucke nicht mehr verblassen und zum Teil nun über Jahre ihre Farben behalten. Zunächst war dann vom fotorealistischen Ausdrucken die Rede, dann über die Fotoqualität bis heute zu echten möglichen Fotoausdrucken. Auch der Preis der verbrauchten Tinten spielt eine große Rolle. Zuerst brachte Canon seinerzeit mit der Single-Ink-Technik ein System heraus, indem jede einezelne Farbe getrennt auswechselbar war. Aus Kostengründen verzichtete Canon dann eine Weile darauf, bis man sich mittlerweile wieder auf dieses ökonomischere Verfahren besann.

2. Viel Druck, aber nur zwei Techniken
Im Tintendruckbereich gibt es lediglich zwei unterschiedliche Verfahren, um die Tinte auf das Papier zu bekommen. Die gängiste Technik ist die von Canon entwickelte Bubble-Jet-Technik, die eine thermische Technologie unterstützt. Zu dieser Technik fand ein Mitarbeiter Canons mehr zufällig, als ihm sein Lötkolben herunterfiel und dabei die heisse Spitze auf einen Füllfederhalter fiel. Dadurch wurde ein Tropfen aus dem Füller geschossen. So war der Weg geebnet zu den meisten heute verkauften Tintenstrahlern.

Das zweite Verfahren ist der piezoelektrische Druck, der lediglich von der Firma Epson und einigen wenigen Herstellern verwendet wird.

Durch zusätzliche kleine Tricks besonders, um heutigen Fotodruck zu ermöglichen können unterschiedliche Tröpfchengrößen auf das Papier geschleudert werden. Auch mehr Farben kommen mittlerweile immer häufiger zum Einsatz.

3. Thermischer Tintenstrahldruck
Wie schon erwähnt ist das am häufigsten verwendete Verfahren aktueller Tintenstrahler der thermische Tintenstrahldruck, der zumeist als "Bubble-Jet"-Technologie bezeichnet wird. So setzen die Tintendrucker von Hewlett-Packard, Canon und Lexmark auf das thermische Tintendruckverfahren. Auch die meisten weniger bekannten Hersteller verwenden dieses Verfahren in Ihren Druckern, Faxgeräten usw.

Für die schwarze Tinte wird ein Druckkopf aus einer Reihe von bis zu vierhundert Düsen verwendet. Einige Druckermodelle verwenden sogar für jede weitere Farbe soviel Düsen. Jede einzelne Druckdüse ist mit einem Heizelement ausgestattet, dass im Betrieb auf mehrere hundert Grad erhitzt werden kann. Dadurch wird die Tinte in einem winzigen Bruchteil einer Sekunde erhitzt und es entsteht dadurch ein regelrechte Dampfblase, sowie ein Überdruck in der Druckdüse. Dann wird der Tintentropfen durch die Düse auf das Papier geschossen. Heutige Druckermodelle schiessen mit Frequenzen von 18KHz und erreichen dabei Tropfenzahlen von über sieben Millionen Tintentropfen in jeder Sekunde alleine mit den drei Druckfarben. Manches aktuelle Druckermodell wird sogar mit zwei Heizelementen ausgestattet, wodurch unterschiedlich große Tröpfchengrößen möglich sind und das Druckbild noch detailreicher wird.

Die thermische Technik hat einen entscheidenden Nachteil. Durch die extremen millionenfachen Temperaturwechsel verschleißen die thermischen Elemente und müssen nach einiger Zeit ersetzt werden. Darum werden meistens mit den Tintenpatronen auch gleich die Druckköpfe mit ausgewechselt, die dann mit der Farbkartusche eine Einheit bilden. Leider sind dadurch die Verbrauchskosten auch höher. Bei Druckern, wo Druckkopf und Tintentanks getrennt sind, müssen die Druckköpfe nach einer bestimmten Seitenzahl ausgetauscht werden. Bei einigen Druckermodellen werden elektronisch die ausgedruckten Seiten gezählt und akustisch oder per Software auf einen nötigen Wechsel hingewiesen.

4. Piezo Tintenstrahldruck
Die Firma Epson ging mit ihrer Piezo-Technologie den anderen wichtigen Weg der sonst nur noch von sehr wenigen Herstellern verwendet wird. In den Druckköpfen beim piezoelektrischen Tintenstrahldruck werden Piezo-Elemente durch elektrische Spannung verformt. Dadurch wird dann der Druckstoß erzeugt und der Tintentropfen wird aus der Druckdüse geschossen. Die Spannung wird wieder ausgeschaltet und das Piezo-Element kehrt in seine Ausgangsform zurück.

Das zweite wichtige Verfahren, das von Epson und wenigen anderen Herstellern verwendet wird, ist der piezoelektrischer Tintenstrahldruck. Piezo-Elemente sind aus Feuerzeugen bekannt, wo sie durch plötzliche Kompression eine hohe Spannung erzeugen, die den Zündfunken ergibt. In einem Druckkopf wird das Prinzip umgekehrt. Durch eine angelegte Spannung verformt sich das Piezo-Element. Dadurch wird ein Druckstoß erzeugt, der den Tintentropfen aus der Düse ausstößt. Wird die Spannung ausgeschaltet, kehrt das Piezo-Element in seine Ausgangsform zurück. Damit nicht weitere kleine Tropfen unkontrolliert aus der Düse heraustreten können, wird das Piezo-Element durch negative Spannung in die entgegengesetzte Richtung verformt, was die Tinte an der Düsenöffnung leicht zurückzieht. Ein Vorteil der Piezotechnik liegt darin, dass man durch unterschiedliche Spannungen an den Piezo-Elementen auch unterschiedlich große Tröpfchengrößen erzeugen kann. Ein Grund dafür, warum Epson lange Zeit immer einen leichten Vorsprung bei fotorealistischen Ausdrucken hatte. Ein weiterer Vorteil ist die eigentlich verschleißfreie Technik der Druckköpfe gegenüber dem thermischen Verfahren. So werden die Druckköpfe fest im Drucker verbaut und arbeiten dort ein Druckerleben lang. Allerdings hat sich dieser Vorteil auch schon manches mal zum Nachteil umgekehrt, wenn dann doch mal ein Druckkopf zu früh defekt war, musste der komplette Drucker entsorgt werden, während bei der Konkurrenz lediglich der Druckkopf ausgetauscht werden konnte. Auch die Schussfrequenzen liegen bei der Piezotechnologie mit 20 bis 30 KHz höher, als beim thermischen Verfahren.

Verpasst nicht den nächsten Teil, idem wir uns mit der Auflösung und anderen Feinheiten befassen werden.

Allseits guten Druck wünscht Euch
Euer HIGGINS
Cord Hagen