Tinte & Toner
für gewerbliche Kunden

Wie funktionieren Tintenstrahldrucker?

Tintenstrahldrucker gehören zur Gruppe der Non-Impact-Drucker (berührungsloses Verfahren). Damit ist zu verstehen, dass es keiner Druckform bedarf, um ein Druckbild zu erzeugen. Im Gegensatz noch zu Zeiten ohne Computer und Druckern war der Gebrauch von Schreibmaschinen geläufig: hier bewirkte das Typenrad in Kombination mit einem Farbband, dass ein Buchstabe oder Zahl auf das Papier „angeschlagen“ wurde.

Die Industrie nutzt für das Bedrucken von Produkten selbst, aber auch für andere Medien wie Papier (z.B. Etiketten) oder Verpackungen (z. B. Kartons, Folien usw.) Drucker, die einen kontinuierlichen Tintenstrahl abgeben. Dies nennt sich „Continuous Ink Jet“ (kontinuierlicher Tintenstrahl), abgekürzt als „CIJ“.

Für den privaten Gebrauch und in Büros stehen Drucker zur Verfügung, welche nicht kontinuierlich, sondern nur dann Tinte abgeben sollen, wenn ein Ausdruck erwünscht ist. Dies nennt man „Drop on Demand“ (Tropfen bei Bedarf) oder kurz nur „DOD“. Hier setzen die Hersteller auf das thermoaktive Verfahren (BubbleJet) oder auf die piezo-elektronische Methode.

Der Thermoaktive Effekt (BubbleJet)

Die Tintenflüssigkeit wird mit einem Heizelement erhitzt, wodurch sich eine Dampfblase bildet. Das rasante Anwachsen der Blase ermöglicht es, dass die Tinte aus der Düse gepresst wird. Nach Abkühlung entsteht eine Volumenverringerung, der Druck im Inneren des Druckkopfes ist niedriger als außen, wodurch sich ein Unterdruck aufbaut. Durch diesen kann weitere Tinte zur Düse nachfließen.

Die Temperaturen, die bei diesem Verfahren an den Druckköpfen entstehen, sind sehr hoch und können je nach Fabrikat mehrere Hundert Grad Celsius erreichen. Eine allgemeine Angabe kann leider nicht gegeben werden, da jeder Hersteller seine eigenen Bauweisen hat und daher die entstehende bzw. benötigte Hitze variiert. Die Lebensdauer von Druckköpfen bei diesem Verfahren ist begrenzt. Die hohen Temperaturen erklären auch, weshalb wir raten, schon nach Ausdruck von einigen Seiten/Fotos dem Gerät eine kleine Verschnaufpause zum Abkühlen zu gönnen. Bitte missachten Sie nicht die Druckermeldung, wenn Tinte gewechselt werden sollte.

Vereinfachte Darstellung zur Veranschaulichung
    des thermoaktiven Effektes (Bubble-Jet-Effekt) bei Tintenstrahldruckern
Abb. 1 Thermoaktive Effekt (vereinfachte Darstellung)

Der Piezoelektrische Effekt

Der piezoelektrischer Effekt oder kurz: Piezoeffekt ist die Wechselwirkung von mechanischem Druck und elektrischer Spannung in Festkörpern.
Direkter Piezoeffekt: Bei Verformung bestimmter Materialien treten auf der Oberfläche elektrische Ladungen auf
Inverser ("umgekehrter") Piezoeffekt: Beim Anlegen einer elektrischen Spannung an bestimmten Materialien (meistens Kristalle bzw. Keramiken) verformen sich diese.

Den Brüder Jacques und Pierre Curie verdanken wir die Entdeckung des Piezoeffektes im Jahre 1880. Dabei erkannten sie bei Versuchen mit Turmalinkristallen, dass sich bei mechanischer Beanspruchung auf der Kristalloberfläche elektrische Ladungen entstehen, deren Menge sich proportional zur Beanspruchung verhält.

Uns begegnet der Piezo-Effekt nicht nur bei der Verwendung von Tintenpatronen, sondern auch in zahlreichen Anwendungen aus Wissenschaft und Technik. Nur einige Beispiele sind Hörgeräte, Oszillatoren Sensoren, Ultraschallgeräte, Tonabnehmer, Alarmanlagen usw.

In Tintenpatronen wird der inverse Piezo-Effekt genutzt. Keramikelemente werden unter elektrischer Spannung verformt, wodurch die Drucktinte durch die Düse gepresst werden kann. Die Menge der Tinte wird über elektrische Impulse exakt gesteuert.

Vereinfachte Darstellung zur
       Veranschaulichung des Piezoeffektes bei Tintenstrahldruckern
Abb. 2 Piezo-Effekt (vereinfachte Darstellung)