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Tintenstrahldrucker

Tintenstrahldrucker sind Matrixdrucker, bei denen durch den gezielten Abschuss oder das Ablenken kleiner Tintentröpfchen ein Druckbild erzeugt wird. Sie gehören zur Gruppe der Non-Impact-Drucker.

Vorteile des Tintenstrahldruckers

Der größte Vorteil des Tintenstrahldruckers ist der vergleichsweise einfache Aufbau der Geräte und die damit verbundenen niedrigen Herstellungskosten. In den letzten Jahren erreichen die Ergebnisse – zumindest auf Spezialpapieren – eine Qualität, die andere Verfahren nur selten oder mit hohen Kosten erreichen. Der Seitendurchsatz im Textdruck kommt bei Tintenstrahldruckern schon nah an den von Laserdruckern heran. Auf beschichtetem Papier ist der Unterschied im Schriftbild kaum noch wahrnehmbar. Die hochwertige Ausgabe digitaler Daten mittels Ausbelichtung ist bezüglich der Materialkosten zwar sehr günstig, allerdings sind die Geräte aufgrund der hohen Anschaffungspreise nur für größere Unternehmen rentabel.

Einige Tintenstrahldrucker erreichen beachtliche Farbräume – lediglich Vollfarbsysteme und Thermosublimationsdrucker bieten größere Farbräume, erstere sind in der Anschaffung für den privaten Einsatz unerschwinglich, letztere in den Verbrauchskosten höher.

Nachteile

Tintenstrahldrucker sind empfindlich gegenüber dem zu bedruckenden Medium, viele Tinten sind nicht dokumentenecht und nicht archivfest (wasserlöslich, chemische Langzeitveränderungen) und bleichen insbesondere bei Einfluss kurzwelliger Lichtanteile (Tageslicht) erheblich stärker aus als bei anderen Verfahren, sind also nicht lichtecht. Bei Laserdruckern können dagegen lichtechte Farbpigmente verwendet werden.

Die höchste Qualität wird nur auf relativ teuren Spezialpapieren erreicht und führt zu Seitenpreisen von in Einzelfällen mehr als einem Euro pro DIN-A4-Seite. Für die meisten Anwendungen ist herkömmliches Papier jedoch ausreichend und die Druckkosten liegen dann bei Schwarz-Weiß auf ähnlichem Niveau und bei Farbe eher niedriger als bei Farblaserdrucken. Mit reinen schwarz-weiß Laserdruckern sind jedoch erheblich niedrigere Druckkosten erreichbar.

Des Weiteren neigen die Tintenstrahlsystem wegen der Tinten zum Eintrocknen, sofern nicht regelmäßig gedruckt wird. Teurer Austausch von Tinte und / oder Druckköpfen ist die Folge.

Tintenstrahldrucker sind für Massendrucke nicht geeignet, weil sie in der Regel langsamer sind. Je nach Auflagenstärke ist das Laser-, Offset- oder Tiefdruckverfahren tauglicher.

Es lassen sich zwei Gerätegruppen unterscheiden.

- CIJ: Continuous Ink Jet, also Geräte mit kontinuierlichem Tintenstrahl
- DOD: Drop On Demand, d. h. einzelne Tropfen verschießende Geräte

CIJ-Drucker (Continuous Ink Jet, Tintenstrahldrucker)

CIJ-Drucker werden ausschließlich in der Industrie eingesetzt, und finden dort in verschiedenen Bereichen, wie Rubbellose, Haltbarkeitsdatum, EAN-Code, Adressierung, Personalisierung ihre Anwendung. Technologische Fortschritte erschließen weitere Einsatzgebiete im Digitaldruck, beispielsweise bot Kodak Mitte 2009 eine auf CIJ-Technik basierende Druckmaschine für Schwarz/Weiß (Prosper S10) mit Schmuckfarben und Mitte 2010 zusätzlich Vierfarbdruck (Prosper 5000 XL) herausbrachte.

→ Verfahren

In beiden Fällen (Ein- und Mehrstrahler) tritt der Tintenstrahl über eine Düse aus dem Druckkopf aus. Dieser Strahl wird über einen piezoelektrischen Wandler, der sich hinter der Düse befindet, moduliert, so dass ein gleichmäßiger Zerfall (Rayleigh’scher Tropfenzerfall) in einzelne Tropfen erreicht wird. Über eine Ladeelektrode werden die so gebildeten Tropfen nun mehr oder weniger stark elektrostatisch aufgeladen. Die 10 bis 40 m/s schnellen Tropfen durchfliegen anschließend eine größere Ablenkelektrode, wo sie – abhängig von ihrer spezifischen elektrischen Ladung – seitlich abgelenkt werden. Je nach Gerätetyp gelangen die geladenen oder die ungeladenen Tropfen auf das Substrat. Nicht benötigte Tropfen werden bereits am Druckkopf wieder aufgefangen und erneut dem Tintenkreislauf zugeführt. Unterschieden wird weiterhin zwischen Binary-Deflecting-Verfahren und Multi-Deflecting-Verfahren. Bei ersterem kommt der Tropfen entweder auf den Bedruckstoff oder er wird in einen Tropfenfänger abgelenkt. Beim Multi-Deflecting-Verfahren können die Tropfen durch unterschiedliche Ladungszustände unterschiedlich abgelenkt werden. Auf diese Weise ist es möglich, über eine Düse eine breitere Zeile zu drucken. Die Breite der Zeile ist abhängig vom Abstand der Düse zum Substrat, wodurch höherer Abstand die Auflösung vermindert.

DOD-Drucker (Drop on Demand, Tintendrucker)

Diese Art von Druckern findet man sowohl in der Industrie als auch im Büro- und Heimbereich. Im Gegensatz zu CIJ-Druckern verlässt hier nur der Tintentropfen die Düse, der tatsächlich gebraucht wird. Die Geräte werden zusätzlich danach unterschieden, mit welcher Technik die Tintentropfen ausgestoßen werden. Der Einsatzbereich ist sehr groß und reicht von Personalisierungsaufträgen über den Heim-/Büro-Bereich bis zum Druck von Passbildern.
Je nach Tinte werden auch elektrische Schaltungen gedruckt oder es lassen sich in 3D-Druckern dreidimensionale Modelle erzeugen, was ursprünglich für Rapid Prototyping nutzbar war. Statt der herkömmlichen Tinte lassen sich auch Wachs, langkettige Polymere oder heiße, flüssige Lote verwenden.

→ Verfahren

Je nach DOD-Typ wird die Tinte auf unterschiedliche Art aus der Düse getrieben.

BubbleJet-Drucker erzeugen winzige Tintentropfen mit Hilfe eines Heizelements, welches das Wasser oder Lösungsmittel in der Tinte erhitzt. Dabei bildet sich explosionsartig eine winzige Dampfblase, die durch ihren Druck einen Tintentropfen aus der Düse presst. Es kommen wiederum zwei Systeme zum Einsatz.

Lexmark und HP bei der Deskjet-Reihe setzen auf flache Düsenelemente, die im Wesentlichen aus zwei Platten bestehen. Die dem Papier zugewandte enthält eine winzige Düsenbohrung und die Dampfblase bildet sich gegenüber dieser Bohrung (Sideshooter). Das Verfahren ist sehr einfach herzustellen und ist deswegen preiswert, hat aber den Nachteil einer begrenzten Lebensdauer der Druckköpfe. Es wird bei allen Wechseldruckköpfen verwendet.

Canon arbeitet bei seinen Druckern mit einer Bubble-Jet-Technik, bei der sich die Düsen im rechten Winkel zu den Heizelementen befinden (Edgeshooter). Das Verfahren ist dem Piezo-Verfahren sehr ähnlich, nur dass der Auspressdruck nicht durch ein piezoelektrisches Element, sondern durch eine Dampfblase erzeugt wird. Das einzelne Heizelement arbeitet mit einer Frequenz bis 10 kHz. Der Druckkopf der Kodak Tintenstrahldrucker arbeitet bei bis zu 24 kHz. Hersteller sind Canon, Lexmark und Hewlett Packard / HP in der DeskJet-Reihe.

Piezo-Drucker nutzen den Piezoelektrischen Effekt zum Pressen der Drucktinte durch eine feine Düse, wobei sich Keramikelemente unter elektrischer Spannung verformen. Die Tinte bildet Tropfen, deren Volumen sich über die Größe des angelegten elektrischen Impulses steuern lässt. Die Arbeitsfrequenz eines Piezokristalls reicht bis zu 23 kHz. Hersteller sind Epson und war Siemens ab 1977 mit dem Siemens PT80i.

Bei Druckventil-Druckern sind einzelne Ventile an den Düsen angebracht, die sich öffnen, wenn ein Tropfen die Düse verlassen soll. Diese Technik wird auf Grund der Anforderungen nur industriell oder als Kunstobjekt eingesetzt.