Was ist eigentlich ein Inkjet Drucker?

Epson Inkjet DruckerSo selbstverständlich wie der Füller im Federmäppchen ist heute der Inkjet Drucker (Tintenstrahldrucker) auf dem Schreibtisch. Ob Texte, Grafiken oder Fotos, ob Schwarz-Weiß oder Farbe – täglich wird eine unüberschaubare Menge an Druckaufträgen über Inkjet Drucker aller Preis- und Leistungsklassen abgewickelt. Millionen Tintenpatronen werden täglich verbraucht, Tinten in allen Farben werden auf die unterschiedlichsten Bedruckstoffe aufgetragen. Dabei produziert so mancher Inkjet Drucker eine Qualität, die sich auf den ersten Blick kaum mehr von den Erzeugnissen einer professionellen Druckerei unterscheiden lässt.

Inkjet Drucker mit Tintenstrahl

Alles begann – wie so oft – in Amerika: In den quietschbunten 60er-Jahren konstruierten Ingenieure der Firma Teletype Corporation, eigentlich auf die Produktion von Fernschreibern spezialisiert, ein vielversprechendes Gerät, das heute gemeinhin als erster Inkjet Drucker der Welt betrachtet wird. Mit dem Einlösen der vielen Versprechungen haperte es allerdings von Anfang an, denn der neu entwickelte Tintendrucker – der eigentlich gar keiner war, sondern vielmehr ein Fernschreiber mit eingebauter Tastatur – litt unter zahlreichen Kinderkrankheiten. Klobige Tintenpatronen und ein Gehäuse von gewaltigen Ausmaßen machten ihn vollkommen untauglich für jeden privaten Nutzer; außerdem gelang es seinen Erfindern nicht, die Tinten sauber auf die gewünschte Stelle zu bringen. Kurz, die Druckqualität war schlecht, die Druckerpatronen teuer, der Inkjet selbst viel zu schnell verschmutzt. Genügend vorangeschritten war die Produktreife der Inkjet Drucker erst in den 70er-Jahren; den PC-Pionieren der Firma IBM gelang die Konstruktion der ersten Inkjet Drucker in Serienreife. Weil diese Tintendrucker allerdings nur im Dauerbetrieb drucken konnten, eigneten sie sich ausschließlich für den Einsatz in der Industrie. Das lange Warten der Heimanwender fand erst Mitte der 80er-Jahre ein Ende, als der heutige Weltkonzern HP den ersten Inkjet Drucker für Endbenutzer auf den Markt brachte. Ab sofort standen Tintenpatronen auf den Einkaufszetteln vieler PC-Enthusiasten, und der Kampf um die besten Tinten begann. Inkjet Drucker waren plötzlich gefragt, und Druckerpatronen ersetzten mehr und mehr die rasch ausleiernden Farbbänder der Schreibmaschinen.

Auch wenn zwischen den zarten Anfängen in den späten 60ern und dem ersten wirklich markttauglichen Gerät der 80er-Jahre erhebliche Unterschiede festzustellen sind, ist eines allen Modellen gemein: Ohne Tinten geht auch nichts in Druck. Hatte der erste Inkjet-Drucker noch erhebliche Probleme mit der präzisen Steuerung des Tintenstrahls, wurde diese Hürde bei späteren Geräten durch zwei unterschiedliche Techniken mit jeweils eigenen Vor- und Nachteilen überwunden. Mindestens ebenso bedeutsam war der Schritt vom CIJ- zum DOD-Drucker. CIJ ist ein Akronym für Countinous Ink Jet, das bedeutet »fortlaufender Tintenstrahl« und bezeichnet den eigentlichen Inkjetdrucker, der ununterbrochen Tinte (eben als Strahl) abgibt und deshalb nur für industrielle Zwecke geeignet ist. Unter DOD-Druckern (DOD steht für Drop on Demand, zu Deutsch »Tropfen nach Bedarf«) versteht man die Geräte, wie sie heute flächendeckend in Gebrauch sind, die Inkjet Drucker (ohne Strahl!), die Tinte nur dann tropfenweise abgeben, wenn sie auch wirklich benötigt wird. Dieser feine sprachliche Unterschied ist allerdings weitgehend verloren gegangen, in der Praxis werden heute auch Drucker, die keinen Tintenstrahl, sondern nur Tintentropfen abgeben, als Inkjet Drucker bezeichnet. Wie bereits angedeutet, haben sich zwei Druckverfahren bei Inkjetdruckern durchgesetzt: das thermische Modell »BubbleJet« und das mechanische Modell »Piezo«.

Dampf gegen Strom

Bei den sehr verbreiteten »BubbleJet-Druckern« werden die einzelnen Tintentropfen aus den Düsen des Druckkopfes gepresst mittels einer explodierenden Dampfblase (englisch bubble = »Blase«), verursacht durch das Erhitzen des der Tinte beigemischten Lösungsmittels oder Wassers. Dieses Druckverfahren ist günstig in der Herstellung, leidet aber unter hohem Verschleiß, weswegen die Druckköpfe fester Teil der Tintenpatronen sind und immer mit diesen ausgetauscht werden. Eine Ausnahme von dieser Regel stellen die Inkjet Drucker von Canon dar, bei deren Technik die Düsen in besserem Abstand zu den Heizelementen stehen und von diesen daher deutlich weniger strapaziert werden.

Einen etwas anderen Ansatz bieten die sogenannten »Piezo-Drucker«, die, der Name verrät es, auf den Piezoelektrischen Effekt setzen und die Tintentropfen mittels elektrischer Ladung aufgeblähten Keramikpartikeln auf den Bedruckstoff (meistens Papier) schießen. Weil beim Piezo-Druck Druckköpfe und Druckerpatronen getrennt sind, erhöht sich der Wartungsaufwand; der Drucker muss häufiger gereinigt werden. Dafür halten die fest installierten Druckköpfe aber ein Leben lang und das Gerät wird im Unterhalt günstiger. Weil der Verformungsvorgang schneller von statten geht als das Erzeugen der Dampfblase, sind Piezo-Drucker in der Regel erheblich schneller als ihre thermische Konkurrenz. Zum ersten Mal eingesetzt wurde der Piezo-Druck übrigens 1977 in einem Gerät von Siemens, für seinen Durchbruch sorgten die erfolgreichen Modelle von Epson, die beinahe zeitgleich mit den ersten thermischen Druckern von HP auf den Markt kamen.

Klecksen verboten: Jedes Tintentröpfchen hat seinen Platz

Tintenpatronen für HP Inkjet Drucker

Für beide vorgestellten Druckverfahren gilt: Präzision ist entscheidend. Jedes einzelne der mikroskopisch kleinen Tröpfchen muss auf exakt die richtige Stelle des Bedruckstoffes treffen, wenn der Druck in hoher Qualität gelingen soll. Durchschnittlich 400 Düsen kommen bei einem modernen thermischen Inkjet Drucker zum Einsatz, der erste Inkjet Drucker für Privatnutzer von 1984 musste sich noch mit kümmerlichen 12 Düsen begnügen. Heutige Inkjet Drucker sind so ausgereift, dass sie mehrere Millionen Tröpfchen pro Minute ausstoßen können! Bei dieser Geschwindigkeit läge es nahe, wieder von einem Tintenstrahl zu sprechen, trotzdem handelt es sich technisch gesehen nach wie vor um eine Kaskade einzelner Tropfen, die in kaum vorstellbarer Geschwindigkeit nacheinander »abgeschossen« werden. Damit hier nichts verwischt, müssen Druckerpatronen und Bedruckstoff sorgfältig aufeinander abgestimmt sein; nahezu Druckerhersteller bieten deshalb auch eigenes Spezialpapier für ihre Hardware an.

Fotorealismus mit einem Inkjetdrucker

Waren die ersten Inkjet Drucker noch vergleichsweise simple Modelle, die mit lediglich einer Farbpatrone auskamen, in der sich die drei Grundfarben Cyan, Magenta und Yellow befanden, die zusammen mit der zusätzlichen schwarzen Patrone alle Farbtöne mehr schlecht als recht zusammenmischten, können moderne Inkjet Drucker mit zusätzlichen farbigen Tintenpatronen aufwarten. Durch ausgeklügelte Mischtechniken können auf dem richtigen Papier inzwischen hochdetaillierte und farbechte Fotodrucke erstellt werden, die auch professionellen Ansprüchen genügen. Nicht nur das Auge, sondern auch der Magen wird heute von Inkjetdruckern bedient: Druckerpatronen mit essbarer Tinte und spezielles Oblatenpapier erlauben es jetzt sogar, Leckereien auszudrucken – wie wäre es mit einer schmackhaften Grußkarte zu Weihnachten? Zumindest Besitzer eines Inkjet Drucker von Canon könnten sich diesen Wunsch erfüllen – falls sie denn Appetit haben auf selbst gedruckte Kekse.