Tintenstrahldrucker – Technologie und Arbeitsweise

Tintenstrahldrucker gehören zu den am meisten verbreiteten Druckern im privaten Umfeld. Viel ist inzwischen von der ursprünglichen Technologie jedoch nicht geblieben. Allerdings enthalten heutige Tintenpatronen und Drucker immer noch ursprüngliche Technologie.

Die Basistechnologie beim Tintenstrahldrucker

Im Großen und Ganzen druckt ein Tintenstrahldrucker, indem kleinste Tintentröpfchen von einem Druckkopf auf das Medium (in der Regel Papier) geschossen werden. Am Druckkopf ist die Tintenpatrone untergebracht, welche die Tinte in sich birgt. Ebendiese wird zeilenweise über das Medium bewegt. Am Druckkopf befinden sich außergewöhnlich genaue Einspritzventile, die die Art der Färbemittel und die Quantität der Abgabe vorschreiben. In gegenwärtigen Druckern werden mittlerweile größtenteils zwei Sorten von Druckköpfen benützt: mit piezo-elektrischen und Thermo-
Druckverfahrensweisen.

Thermische Druckverfahren

Wie gerade erörtert, werden die Kolorite hochgradig in Schwung gebracht und unter Einsatz der Düsen des Druckkopfes auf das Papier geschossen. Ein Druck wird umso gründlicher, je winziger die Tintentröpfchen sind. Große Tintentröpfchen lassen das Bild in erster Linie in den Umrisslinien schwammiger erscheinen. Für das Drucktempo ist die Menge der Einspritzventile wie auch die Injektorschnelligkeit der grundlegende Umstand. Zeitgerechte Drucker haben zum Teil über 500 Einspritzventile am Druckkopf – eine hochgradige Reifung seit den Geburtsstunden der Tintenstrahldrucker, in welchen teilweise weniger als 20 Einspritzdüsen am Druckkopf für das Auftragen der Kolorite sorgten. Begleitend verringerte sich die Größe der Tintentropfen um den
Koeffizienten 30.

Was hat das nunmehr mit thermischer Technologie zu tun? Bei thermischen Tintendruckern wird das Färbemittel durch Kompression auf das Papierblatt gedrückt. Diese Verdichtung wird durch massives Erwärmen der Tinte in dem Injektor sichergestellt. In Bruchteilen einer Sekunde erhitzt das Einspritzventil das Färbemittel auf etliche 100 Grad. Die dadurch in Erscheinung tretende Luftblase quetscht die Tinte durch den Injektor auf das Papier. Die Farbe bringt damit eine Geschwindigkeit von mehr als 50km/h hervor. Das Abkühlen der verdunsteten Kolorite in dem Injektor generiert einen Unterdruck, der frische Farbe nachströmen lässt, welche folglich wieder anhand einer kurzen Strombelastung verdampft wird. Ein vollständiger solcher Zyklus läuft in weniger als achtzig Millisekunden ab. Thermische Verfahren werden vor allem in HP Tintenpatronen verwendet.

Piezo Drucktechnologien

Unterschiedlich gestaltet es sich bei der Piezo Technik. Erste Techniken zu diesem Zweck wurden in den siebziger Jahren von Siemens in der Struktur des ersten Druckkopfes gestaltet. Das Piezo Verfahren ist ausschließlich auf mechanische Vorgänge ohne die Anwendung von Temperatur beschränkt. Piezokristalle garantieren hier (anstatt der Temperatur) für den nötigen Druck in den Druckerkopfdüsen. Sobald diese Kristalle unter Strom stehen, deformieren sie sich.

Da diese Kristalle ebenso wie eine Scheibe geformt sind, biegen sie sich unter Zuhilfenahme von dem Einfluss von Spannung. Diese Wölbung kreiert die nötige Komprimierung, um die Tinte auf das Papierblatt zu pressen und frische Tinte aus der Tintenpatrone zu saugen. Piezodruckköpfe sind klar fixer als thermische: Nur knapp fünf Millisekunden währt das Verformen des Kristalls, was die Druckköpfe wahrnehmbar leistungsfähiger macht. Die Erzeugung ist jedoch deutlich kostenintensiver: Der Kostenaufwand von einer Piezoscheibe pro Einspritzdüse erhöht die Kosten für diese Druckerköpfe enorm.

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