In den letzten Jahren haben sich Tintenstrahldrucker mit rasanter Geschwindigkeit zu vielseitig einsetzbaren Geräten entwickelt. Sie bieten laserscharfen Textdruck und Fotoqualität bei Bildern. Jeder Druckerhersteller nimmt für sich die beste Qualität in Anspruch und mit jeder Gerätegeneration werden neue Qualitätsgrenzen gesprengt. Die Bezeichnungen der Hersteller steigerten sich dabei von fotorealistischer Druckqualität über Fotoqualität bis hin zur heutigen "echten" Fotoqualität. Für den Anwender ist nur wichtig, dass die Qualität der Ausdrucke tatsächlich besser wird, bei möglichst sinkenden Preisen für Drucker, Tinten und Papier.
Der Tintendruckermarkt wird von zwei Verfahren dominiert: dem thermischen sowie dem piezoelektrischen Druck. Bei beiden ist nicht die Auflösung das allein selig machende Qualitätskriterium. Insbesondere zur Verbesserung der Fotoausgabe arbeiten die Hersteller mit zahlreichen technischen Kniffen wie variabler Tröpfchengröße und Sechsfarbdruck.
Thermischer Tintenstrahldruck
Das am häufigsten verwendete Verfahren aktueller Tintenstrahler ist der thermische Tintenstrahldruck, der zumeist als "Bubblejet"-Technologie bezeichnet wird. So setzen die Tintendrucker von Hewlett-Packard, Canon und Lexmark auf das thermische Tintendruckverfahren.
Für schwarze Tinte besteht der Druckkopf aus einer Reihe von bis zu 400 Düsen. Je nach Konzept verfügen aktuelle Geräte über ebenso viele Düsen für jede Farbe. Jede der Druckdüsen ist mit einem Heizelement ausgestattet, das bei Betrieb mehrere Hundert Grad heiß wird. Die Tinte wird im Bruchteil einer Sekunde erhitzt, es entsteht eine Dampfblase und ein Überdruck in der Druckdüse, der einen Tintentropfen durch die Düse auf das Papier schleudert.
Aktuelle Drucker arbeiten dabei mit Schussfrequenzen von bis zu 18 KHz, und erreichen Tropfenzahlen von bis zu 7,3 Millionen Tintentropfen pro Sekunde alleine mit den drei Druckfarben. Durch zwei Heizelemente pro Druckdüse ist es möglich, unterschiedlich große Tropfen zu erzeugen.
Durch die Belastung der millionenfachen Temperaturwechsel verschleißen die thermischen Elemente im Laufe der Zeit. Bevor sie ausfallen, müssen die Druckköpfe ausgetauscht werden. Das geschieht automatisch mit dem Wechsel der Tintenkartusche, wenn Druckkopf und Kartusche eine Einheit sind. Bei Druckern, die getrennte Druckköpfe und Farbpatronen aufweisen, ist der Druckkopfwechsel nach einer gewissen Seitenzahl fällig. Bei den HP Druckern 2000C und 2500C fällt dieser Austausch beispielsweise nach 24.000 Seiten an.
Piezo Tintenstrahldruck
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 für den nächsten Tintentropfen der Bogen der Tintenflüssigkeit bereits gespannt ist und nach Abschießen des vorangegangen Tintentropfens keine kleinen Satellitentropfen austreten, macht man sich den Meniskus-Effekt zu Nutze. Hierbei wird eine negative Spannung an das Piezo-Element angelegt, wodurch sich das Element in die andere Richtung verformt und die Tinte an der Öffnung der Düse leicht zurückzieht.
Bei der Piezo-Technik wird die Tropfengröße durch unterschiedliche Spannungen an den Elementen eingestellt. Anders als beim thermischen Verfahren, sind die Druckköpfe keinem Verschleiß ausgesetzt und verbleiben für die gesamte Lebensdauer des Druckers im Gerät. Die Schussfrequenzen liegen bei aktuellen Geräten in Bereichen von 20 bis 30 KHz.
Auflösung
Ein zentraler Begriff bei Druckern ist die so genannte Auflösung, zum Beispiel 1200x600 dpi. Dieser Wert gibt an, wie viele Tropfen der Druckkopf pro Flächeneinheit theoretisch aufbringen kann. Je mehr, desto genauer können Text oder Bilddetails dargestellt werden, desto besser ist der Ausdruck. Bei dem genannten Beispiel sind es pro Druckfarbe 720.000 Tropfen, die auf einem Quadrat-Zoll Platz finden. Da ein Zoll 2,54 Zentimeter entspricht, kommt man so auf 111.628 Tropfen, die auf einem Quadratzentimeter Papier landen können.
Einer der beiden Auflösungswerte, die horizontale Auflösung in Bewegungsrichtung des Druckkopfes, hängt von der so genannten Schussfrequenz der Druckdüsen ab, sowie von der Bewegungsgeschwindigkeit des Druckkopfes. Der zweite Wert, die vertikale Auflösung, ergibt sich aus der Positioniergenauigkeit beim Papiervorschub.
Wie oft der Druckkopf über das Papier fahren muss, um eine Fläche mit einer bestimmten Auflösung zu füllen, wird dabei von der Anzahl der Druckdüsen und deren Abstand zueinander bestimmt. Bei Auflösungen mit zwei unterschiedlichen Werten entspricht der höhere der horizontalen Auflösung. Die Feuergeschwindigkeit der Druckköpfe ist einfacher beherrschbar als der Papiervorschub mit Mikrometergenauigkeit.
Scharfer Text und echte Fotos
Viele Tropfen allein machen noch keinen guten Ausdruck, höchste Präzision ist bei der Platzierung der Druckpunkte gefragt. Auch möglichst kleine Tintentropfen sind Grundbedingungen für gute Ausdrucke, und verschiedene Tropfengrößen sind nützlich, um beispielsweise größere Flächen mit wenigen, dafür aber größeren Tropfen schneller zu bedrucken.
Bei den Tinten ist ein pigmentiertes Schwarz am besten für scharfen Textdruck geeignet. Pigmentierte Tinte verhindert den so genannten Blooming -Effekt.
Für farbigen Druck verwenden die meisten Geräte Tinten ohne Pigmente in den Farben Zyan (Türkis), Magenta (ein kräftiges Rosa) und Gelb. Für helle Farben werden zwischen den Farbpunkten weiße Flächen freigelassen. Bei besonders hellen Farbtönen fallen aber die wenigen, dann noch verbleibenden Farbpunkte unangenehm auf und stechen dem Betrachter förmlich ins Auge. Um dem zu begegnen, verwenden Fotodrucker zu den üblichen vier Druckfarben zwei weitere, ein helles Zyan und ein helles Magenta. So können helle Flächen, beispielsweise bei Hauttönen, mit vielen optisch unauffälligen Punkten gedruckt werden.
Für gute Druckergebnisse ist wichtig, die Tinte in mehreren Durchgängen aufzutragen. So wird verhindert, dass die Tropfen ineinander verlaufen. Die aufgetragene Flüssigkeit kann ins Papier einsinken und die nächsten Tropfen landen wieder auf trockenem und aufnahmefähigem Untergrund.
Tinte und Papier
Ein Bild auf unterschiedlichen Papieren ist einmal leuchtend bunt, einmal flau und matt. Text ist mitunter grau und verschwommen, anstatt knackig scharf. Eine Ursache ist, dass Papier bis zu 80 Prozent der aufgetragenen Tinte in die Tiefe des Blattes wegsaugt. Die Farbe wirkt für den Betrachter umso matter, je tiefer die Tinte in das Blatt eindringt. Dem wirkt pigmentierte Tinte entgegen, deren Farbpigmente bleiben auf der Oberfläche des Blattes. Eine weitere Maßnahme ist eine Beschichtung des Papiers, die die Farbstoffe an der Oberfläche hält.
Ein weiteres Problem ist, dass Papier nur begrenzt Flüssigkeit aufnehmen kann. Die Tropfen breiten sich entlang der Papierfasern aus, nebeneinander liegende Tropfen verlaufen. Schließlich wellt sich das Papier durch zu viel aufgetragene Tinte und wird auch nach der Trocknung nicht mehr völlig glatt.
Um dem Verlaufen entgegenzuwirken, kommen besonders schnell trocknende Tinten zum Einsatz. Auch Spezialpapiere mit einer besonders gleichmäßiger und glatter Oberfläche verbessern die Druckqualität. Diese halten genügend Farbe für ein leuchtendes Bild an der Oberfläche, gleichzeitig saugen sie die restliche Flüssigkeit schnell auf. So kann nichts mehr auf der Oberfläche herumschwimmen, das verlaufen könnte.
Beständigkeit der Qualität
Nicht zuletzt ist auch die Beständigkeit der Farben ein Kriterium für die Druckqualität. Die einzelnen Farben verändern sich abhängig von folgenden Faktoren: UV-Licht, Lagerungs-Temperatur, Feuchtigkeit, Ozongehalt und Sauerstoffgehalt.
Man spricht dabei vom Verblassen. Lange Zeit wurde das Thema Beständigkeit von den Druckerherstellern stiefmütterlich behandelt. In jüngster Zeit setzen die Hersteller jedoch vermehrt auf Tintenrezepturen, die eine längere Beständigkeit garantieren sollen.
Technologie - Canon
Canon verwendet ein thermisches Tintenstrahl-Druckverfahren. Die Druckköpfe sind modular aufgebaut und die Tintentanks können unabhängig vom Druckkopf gewechselt werden. Seit 1999 bietet Canon auch wieder Drucker mit einzeln austauschbaren Farbbehältern an. Leider ist ein kompletter Satz teurer als Tintenpatronen anderer Hersteller, in denen alle drei Farben gemeinsam enthalten sind. Den Vorteil der besseren Ausnutzung der Tinten spielt Canon also nur halbherzig aus.
Canon verwendet schwarze Tinte mit und farbige ohne Pigmente . Die Fotodrucker sind mit einer besonderen Technik ausgestattet, P-Pop genannt. Dabei wird vor dem eigentlichen Druck eine farblose Flüssigkeit auf das Papier aufgetragen, die verhindert, dass die Tinte vom Papier aufgesaugt wird.
Bei den neuen Modellen verbessert Canon die Druckqualität durch die Verwendung verschieden großer Tintentropfen. Sie werden durch zwei Heizelemente in jeder Druckdüse erzeugt. Ein Heizelement alleine erzeugt einen kleinen, beide zusammen einen großen Tropfen.
Technologie - Epson
Epson verwendet im Gegensatz zu den anderen Herstellern des Massenmarktes die Piezotechnik. Da die Druckköpfe permanent im Gerät bleiben, muss bei Epson-Druckern nur Tinte nachgekauft werden.
Die Drucker von Epson besitzen wirkungsvolle Reinigungsmechanismen, die auch langfristig Ablagerungen am Druckkopf verhindern. Auch löst die Tinte angetrocknete Reste wieder auf. Beim Gelegenheitsdruck mit kleinem Auftragsvolumen verbraucht Epson aber verhältnismäßig viel Tinte für Reinigungszwecke.
Epson verbessert die Qualität der Ausdrucke durch so genannte Ultra Micro-Dots. Die Tintentropfen sind mit drei Picolitern momentan die kleinsten im Tintendruckermarkt. Epson setzt ebenfalls auf unterschiedliche Tropfengrößen, die durch unterschiedlich starke Auslenkung der Piezo-Elemente erzeugt werden.
Technologie - Hewlett-Packard
Hewlett-Packard arbeitet mit einem thermischen Verfahren und in den meisten Modellen mit zwei Tintenkartuschen: eine für die schwarze, eine für die farbigen Tinten. Der Druckkopf ist untrennbar mit dem Tintentank verbunden und wird bei jedem Tintenwechsel getauscht. Nur die Tinten der teueren Profi-Drucker C2000 und C2500 sind einzeln zu wechseln.
Hewlett-Packard verwendet keine unterschiedlichen Tröpfchengrößen, sondern eine PhotoRET genannte Technik, die inzwischen in der dritten Generation zum Einsatz kommt. Der Grundgedanke bei PhotoRET III ist es, mehrere Tintentropfen auf dem selben Punkt aufzubringen, und so eine größere Anzahl von Farben darstellen zu können, als mit anderen Verfahren, die Tinten nicht auf diese Weise mischen. Bei den neuesten Geräten der 900er-Reihe sind das laut Hewlett-Packard bis zu 29 Tropfen pro Druckpunkt.
Technologie - Lexmark
Lexmark, als jüngster Anbieter von Tintenstrahldruckern, betrat erst vor wenigen Jahren diesen Markt und hat es geschafft, den Anschluss an die drei führenden Hersteller zu finden. Auch Lexmark verwendet thermische Drucktechnologie mit untrennbar verbundenen Tinte-Druckkopf-Kartuschen. Einen großen Schritt vorwärts tat der Hersteller vor etwa zwei Jahren mit der Einführung einer eigenen Technologie zur Herstellung der Druckdüsen. Sowohl die Öffnungen für den Austritt der Tinte als auch die Tintenkanäle wurden erstmals mit Laserstrahlen aus einem Kunststoff-Folie geschnitten. Damit erreichte Lexmark eine Auflösung von 1200x1200 dpi, wobei die neuen, besonders feinen Druckköpfe selbst schon eine Dichte von 600 dpi aufweisen. Der Druckkopf der schwarzen Tintenkartusche besitzt 208 Düsen, der farbige 192. (mje)