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Drucker

Tintenstrahldrucker


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Tintenstrahldrucker, auch Inkjet-Drucker genannt, arbeiten nach dem gleichen Matrixprinzip wie Nadeldrucker. Bei ihnen wird ein Zeichen jedoch nicht durch Nadeln und Farbband zu Papier gebracht, sondern mit flüssiger Tinte, die der Drucker durch feine Düsen auf das Papier spritzt. Der Vorteil gegenüber den Nadeldruckern ist, daß diese Drucker keinen Lärm erzeugen. Nur ein leises Rauschen ist zu vernehmen, wenn ein Tintenstrahldrucker in Aktion tritt. Selbstverständlich hat diese Druckgattung auch ihre Nachteile. Beispielsweise muß man bei der Papierwahl sehr sorgfältig sein: Ein zu grobes oder rauhes Papier hat zur Folge, daß die Tinte darauf verläuft und das an sich schöne, klare Schriftbild erheblich verschlechtert (Löschpapiereffekt). Ebenso bei zu glatten Papier, auf dem es passieren kann, daß die Tinte nur sehr langsam trocknet und daher leicht verwischt. Mit holzfreiem Kopierpapier oder Papier, dessen Oberfläche mit Talkum (Magnesium-Silikatverbindung) behandelt ist, werden die besten Ergebnisse erzielt. Einer der Hauptnachteile ist jedoch, daß ein Tintenstrahldrucker prinzipiell keine Durchschläge erzeugen kann. Da die meisten Tintenstrahler aber schneller als Nadeldrucker sind, können sie diesen Nachteil wieder wettmachen.
Die Qualität eines Tintenstrahldruckers ist von der Anzahl der Düsen abhängig. Die auf dem Markt befindlichen Geräte besitzen in der Regel zwischen 9 und 64 Düsen. Die maximale Auflösung eines Tintenstrahldruckers beträgt je nach Druckerbetriebssystem bis zu 1440 dpi (dots per inch). Viele Druckerhersteller bieten ihre Tintenstrahldrucker auch in farbiger Ausführung an. Hierbei sind mehrere Düsenreihen nebeneinander angeordnet und mit verschiedenfarbigen Tinten gefüllt. Dadurch können bis zu acht verschiedenen Grundfarben genutzt werden, durch Farbmischung (Rasterung und Übereinanderdruck) sind mehrere tausend Farbnuancen möglich.
Tintenstrahldrucker gibt es in verschiedenen technischen Ausführungen. So existieren Druckköpfe, die mit Hitze arbeiten (Bubble Jet) oder mit Druck (Piezo). Des weiteren gibt es noch Verfahren mit Festtinte, Flüssigwachs oder Graphitpatronen. Da die drei letzt genannten nicht so gebräuchlich sind sollen sie an dieser Stelle nicht weiter behandelt werden.

Das Bubble Jet-Prinzip
Von den im größeren Umfang eingesetzten Techniken, Tintentröpfchen auf das Papier zu bringen, ist das Bubble Jet-Verfahren das preiswerteste. Bei dieser Technik erhitzt ein Thermoelement in einer Röhre die darüberfließende Tinte. Es bildet sich explosionsartig ein kleines Gasbläschen, das durch seinen Überdruck ein winziges Tröpfchen aus der Düse abgibt.

Bei einigen Druckern wird der Tintenbehälter in den Druckkopf integriert und als ganzes Teil ausgewechselt, wenn der Tintenvorrat verbraucht ist. Mit Hilfe moderner Werkstofftechnik hat man heute trotz der hohen thermischen Belastung der Heizwiderstände eine höhere Lebensdauer erreicht. Deshalb gibt es bereits Bubble Jet-Druckköpfe, die im Drucker verbleiben und eine Lebensdauer von bis zu 200 Millionen Zeichen erreichen.
Das Bubble Jet-Verfahren hat aber auch Nachteile: Die Tröpfchen entstehen aus einer Wechselwirkung bzw. Umformung von Strom in Wärme und kinetischer Energie. Dadurch läßt sich die Größe des ausgestoßenen Tröpfchens nicht mehr zuverlässig steuern. Dementsprechend ist die Gefahr gegeben, daß die Dichte des Druckbildes schwankt, da die Tröpfchengröße nicht gezielt variierbar ist. Ein weiterer kritischer Punkt ist die erreichbare Geschwindigkeit: Das Gasbläschen muß schnell wieder zusammenfallen, bevor ein neues Tröpfchen gebildet werden kann. Die maximale Frequenz beträgt 2000 Hertz. Im Vergleich dazu ist die nachfolgend beschriebene Piezo-Technik erheblich schneller. Immerhin bringen es Tintenstrahler nach dem Bubble Jet-Prinzip auf Druckgeschwindigkeiten von etwa 200 cps (Draft-Qualität), wobei 24 Düsen benötigt werden. Für Schöndruck (LQ-Schrift) halbiert sich die Druckgeschwindigkeit.



Die Piezo-Technik
Das meistverwendete Verfahren, Tinte auf das Papier zu bringen, ist die Verwendung von Piezo-Keramik. Ein elektrischer Impuls verändert die Form eines Piezo Elements. Diese Formveränderung bewirkt ein Druckimpuls im Tintenkanal, der zum Ausstoß eines Tintentropfens an der Düse führt. Die Größe des herausgeschleuderten Tropfens läßt sich über den elektrischen Impuls direkt und sehr genau steuern.

Auch bei Piezo-Elementen zur Tropfenerzeugung gibt es verschiedene Varianten. Die meisten Hersteller verwenden Piezo-Röhrchen, die den Tintenkanal umschließen. Je nach Drucker sind 9, 12, 18, 24 oder mehr solcher Elemente in einem Druckkopf vorhanden.
Zwar ist dieses Verfahren in der Herstellung aufwendiger als bei Bubble Jet-Druckköpfen, doch wird man dafür mit der fast unbegrenzten Lebensdauer der Piezo-Druckköpfe belohnt. Daraus resultieren auch geringere Betriebskosten im Vergleich zum Bubble Jet-Verfahren.
Eine andere Variante der Piezo-Technik ist die Verwendung von Piezo-Scheibchen, da sich diese schneller ansteuern lassen als Röhrchen. Im Ruhezustand steht das Keramik-Scheibchen unter Spannung und ist nach unten gekrümmt. Sobald ein Druckimpuls kommt, fällt die Ladung ab, und das Plättchen entspannt sich nach oben, wobei Tinte angesaugt wird. Zum Ausstoß des Tröpfchens erhält das Piezo-Scheibchen einen Impuls, schnellt nach unten und erzeugt einen Druck in
Tintenkanal. Eine Verengung im Tintenkanal verhindert, daß die Tinte nach hinten entweicht. Folglich tritt das Tintentröpfchen zur Düse aus.
Diese Technik hat den Vorteil, daß sehr hohe Frequenzen (etwa 20000 Hertz) und hohe Druckgeschwindigkeiten (bis 600 cps) erreicht werden. Außerdem kann mit einem großen Tintenvorrat und mit kurzen Kapillaren gearbeitet werden. Der Druckkopf besteht aus Glas und ist damit praktisch verschleißfrei. Seine Lebensdauer beträgt zirka zwei Milliarden Punkte pro Düse. Die Konstruktion der Tintenkammer mit Piezo-Plättchen anstelle der üblichen Röhrchen gewährleistet kurze Kapillarwege und extrem hohe Geschwindigkeiten.

 
 




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