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Druckertechnologien - Teil 1

Tinte contra Toner

| Autor: Klaus Länger

Neuer Lebensraum: Nicht nur Tintenfische, auch Tintendrucker sollen ihr Revier ausweiten. Bei den Druckern in Richtung Firmeneinsatz.
Neuer Lebensraum: Nicht nur Tintenfische, auch Tintendrucker sollen ihr Revier ausweiten. Bei den Druckern in Richtung Firmeneinsatz. (Bild: Richard Carey - Fotolia.com)

Auch im Büro macht der Tintendruck dem vorherrschenden Laser zunehmend Konkurrenz. Wir stellen die Drucktechnologien vor und geben Epson sowie Brother die Gelegenheit zu Statements.

Lange Zeit war die Aufgabenverteilung klar: Tintendrucker oder –MFPs waren primär bei Heimanwendern im Einsatz oder als „persönlicher“ Drucker am Schreibtisch in der Firma. Sie waren gut bei Farb- und Fotodruck oder für Dokumente, bei denen es auf die Haltbarkeit weniger ankam. Bei den Druckkosten pro Seite waren Tintendrucker mit ihren teuren Tintenpatronen den Laserdruckern klar unterlegen. Dafür waren die Geräte verhältnismäßig günstig.

Laser waren bei hohem Druckaufkommen gefragt und wenn es um qualitativ hochwertigen Textdruck ankam. Weitere Pluspunkte waren die hohe Druckgeschwindigkeit und niedrige Seitenpreise. Auf der Sollseite standen dafür eine hohe Leistungsaufnahme der Drucker und Probleme durch Ozon- sowie Feinstaub-Belastung.

Viele dieser Stärken und Schwächen scheinen erst einmal konzeptionell bedingt zu sein, also durch das Druckverfahren determiniert. Daher muss erst einmal geklärt werden, wie Tinten- und Laserdrucker Texte und Bilder zu Papier bringen.

Tintendrucker: Bubblejet oder Piezo

Bei Tintendruckern für Heimanwender und Büro gibt es im Prinzip zwei verschiedene Verfahren, die Tinte aus dem Druckkopf auf das Papier zu befördern: Die Bubblejet- und die Piezo-Technologie. Beide zählen zu den Drop-on-Demand-Verfahren, bei denen das Druckbild aus einzelnen Tintentropfen aufgebaut wird, die nur dann den Druckkopf verlassen, wenn sie benötigt werden.

Beim Bubblejet-Verfahren wird die Tinte in den einzelnen Kammern des Druckkopfes durch ein Heizelement erhitzt. Die dabei entstehende winzige Dampfblase presst einen mikroskopisch kleinen Tintentropfen aus der Düse des Druckkopfes. Ein Druckkopf besteht aus mehreren Hundert Düsen pro Farbe.

Während bei vielen günstigen Druckern für Heimanwender der Druckkopf Teil der Tintenpatrone ist und mit dieser gewechselt wird, arbeiten Bubblejet-Business-Drucker in der Regel mit festen Köpfen und jeweils einem Tintentank pro Farbe. Mit dem Bubblejet-Verfahren arbeiten HP, ­Canon und teilweise auch Brother.

Piezo-Druckköpfe befördern die Tintentröpfchen durch mechanischen Druck auf aus dem Druckkopf auf das Papier. Der Druck wird durch ein Keramikelement erzeugt, dass sich durch den piezoelektrischen Effekt verformt, sobald elektrische Spannung angelegt wird. Hinter der Piezo-Technologie steht vor allem Epson, aber auch Brother verwendet keramische Druckköpfe.

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Die Düsendichte bei der Precisioncore-Technologie von Epson ist bis zu dreimal höher als bei herkömmlichen Piezo-Druckköpfen. Der Abstand zwischen den Düsen beträgt 84,7 Mikrometer.
Die Düsendichte bei der Precisioncore-Technologie von Epson ist bis zu dreimal höher als bei herkömmlichen Piezo-Druckköpfen. Der Abstand zwischen den Düsen beträgt 84,7 Mikrometer. (Bild: Epson)

Precisioncore nennt Epson seine aktuelle Generation der Piezo-Druckköpfe. Die Micro-TFP-Chips sind mikroelektromagnetische Systeme (MEMS) mit mikroskopisch kleinen Piezo-Hochleistungsauslösern und hochpräzisen Tintenkanälen. Auf einer Breite von 1,33 Zoll bringt Epson bei einem Micro-TFP-Chip insgesamt 800 Düsen in zwei Reihen unter. Die Auslöser können bis zu 50.000 Tintentropfen pro Sekunde abfeuern. Das Volumen der Tropfen liegt dabei zwischen 1,5 und 32,5 Picoliter, also Billionstel Liter.

Laserdrucker: Spiegelkabinett

Bei Laserdruckern werden Buchstaben und Bilder ebenfalls aus einem Raster aufgebaut, das aus winzigen Tonerpartikeln ­besteht, die thermisch auf der Papieroberfläche fixiert werden. Für den Druck wird ein Laserstrahl durch einen rotierenden Spiegel auf eine negativ geladene, mit einem Photoleiter beschichtet Bildtrommel gelenkt. Die elektrostatische Aufladung übernimmt ein Koronadraht oder inzwischen meist eine Ladungswalze. Letztere hat den Vorteil, dass kaum Ozon entsteht. An den Stellen der Trommel, die vom Laserstrahl belichtet werden, wird die Ladung reduziert oder aufgehoben. Das sind dann die Stellen, an denen der negativ geladene Toner haften bleibt. Die Bildtrommel überträgt dann das aus Tonerpartikeln entstandene Rasterbild entweder direkt oder über eine Transferwalze beziehungsweise ein Transferband auf das Papier. Das Papier wird anschließend in die Fixiereinheit bewegt. Dieses wird dort auf etwa 180 Grad aufgeheizt. Der Toner schmilzt und verbindet sich mit der Oberfläche des Papiers.

Bei einem Laserdrucker wird ein Laserstrahl durch einen rotierenden achteckigen Spiegel und eine breite Linse auf die Bildtrommel gelenkt.
Bei einem Laserdrucker wird ein Laserstrahl durch einen rotierenden achteckigen Spiegel und eine breite Linse auf die Bildtrommel gelenkt. (Bild: laser printer deflector / Bild: sciencestockphotos.com / BY 4.0)

Der auf dem Papier haftende Toner sorgt prinzipiell für ein klareres Druckbild als bei Tintendruckern. Dort zieht die Tinte in das Papier ein, die Konturen der Druckpunkte fransen aus. Allerdings hat die Entwicklung sehr schnell trocknender pigmentierter Tinte dazu geführt, dass die Druckqualität bei Text auf für Tintendrucker ausgelegtem Papier fast genauso gut wie bei Lasern ist. Auch Duplexdruck und die Beständigkeit der Ausdrucke stellen bei Business-Ink-Druckern kein Problem mehr dar.

Auch Laser werden sparsamer

Auf der anderen Seite hat auch die Entwicklung bei den Laserdruckern keine Pause ­gemacht. Moderner Toner besteht aus kleineren und regelmäßiger geformten Partikeln, die bereits bei niedrigerer Temperatur schmelzen. So kommen aktuelle Laserdrucker nicht nur mit weniger Toner aus, sondern sie benötigen auch weniger Energie. Denn ein Großteil der Leistungsaufnahme geht auf das Konto der Fixiereinheit. Die ist inzwischen meist so aufgebaut, dass sie schneller aufgeheizt werden kann. Das beschleunigt auch den Druck der ersten Seite. Wenn es nicht ganz so schnell gehen muss, können moderne Laserdrucker durch Drosselung der Geschwindigkeit ­erheblich Energie sparen.

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