Tintendrucksysteme – Funktionsprinzipien

Der Tintenstrahldrucker gehört zu der Klasse der Non-Impact-Drucker, d.h. der Ausdruck findet berührungslos (keine Druckform => direkt auf das Papier) statt. Tintenstrahldrucker spritzen die Druckfarbe durch schmale Düsen als kleinste Bildpunkte auf das Druckmedium. Der Tintenstrahldrucker ist als Schwarz-Weiß- und Farbdrucker verfügbar. Wie die anderen Farbdrucker auch, arbeitet er auf der Basis des CMYK-Farbmodells. Die einzelnen Farbpunkte können mit unterschiedlicher Intensität gedruckt werden. Darüber hinaus können sie die Größe des Tintentröpfchens innerhalb bestimmter Grenzen variieren.

Es werden zwei Verfahren wie die Tinte auf das Papier gesprizt wird unterschieden. Zu diesen zwei Geräteklassen von Tintenstrahldruckern gehören:

  • Continuous-Ink-Jet (Geräte mit kontinuierlichem Tintenstrahl)
  • Impuls-Jet-Verfahren (Drop On Demand, Geräte die einzelne Tropfen verschießen)

Continiuous-Jet-Verfahren (Continuous – Flow)

Anwendung:
  • Herstellung von Barcodes und Nummern
  • Adressierung und Personalisierung
  • Superbreite Large Format DruckerTintenstrahldrucker
  • Anspruchsvoller Proof
Merkmale:   
  • Kontinuierliche Tropfenbildung
  • Druckköpfe basieren auf Piezotechnologie
Vorteile:
  • Schnelles Drucken
  • Personalisierung => keine feste Druckform
Nachteile
  • Durch den hohen Tintenverbrauch sehr teuer => deshalb kaum mehr im Einsatz
Funktionsweise:
  1. Die Tinte wird vom Tintenbehälter von der Hochdruckpumpe zur Düse transportiert.oie_2782343r1bcBI7Y5
  2. Piezoelektrischer Effekt: Piezoelemente sind aus einem bestimmten Material wie z. B. Quarz, Turmalin. Diese erzeugen wenn sie zusammen-gedrückt werden eine Spannung. Beim Continiuous-Jet-Verfahren wird der umgekehrte Piezoeffekt benötigt. Das heißt, dass eine Spannung auf das Piezoelement gegben wird, was zur Folge hat, dass sich das Piezoelement verformt. (siehe Bild)
  3. Durch den Piezoelektrischen Schwinger werden in einem konstanten Strahl Tintentröpfchen aus der Düse geschleudert.
  4. Die gebildeten Tropfen fliegen durch die Ladungselektrode und werden dort je nach Bebilderungssignal aufgeladen oder nicht.
  5. Die geladenen Tropfen werden im nachfolgenden Hochspannungsfeld abgelenkt, die ungeladenen Tropfen landen auf dem Bedruckstoff und erzeugen das Druckbild.
  6. Die nicht benötigte Tinte wird gefiltert und gelangt durch die Tintenrückführung zurück in den Tintenbehälter.

Inkjet-Verfahren

Die Frequenz liegt zwischen 300 und 600 kHz, das entspricht etwa 300.000 bis 600.000 Tropfen pro Sekunde. Durch diese Technik ist es möglich, Tropfengrößen mit einer Auflösung von zirka 1.200 dpi zu erreichen.

Impuls – Jet – Verfahren (Drop on Demand)

Drucker, die nach dieser Art und Weise drucken, arbeiten nach zwei unterschiedlichen physikalischen Prinzipien. Dabei wird zwischen dem Bubble-Jet und dem Piezo-Verfahren unterschieden. Anders als beim Continuous-Jet-Verfahren, bei dem der Tintenstrahl kontinuierlich ist, wird nur dann Tinte durch den Druckkopf geleitet, wenn tatsächlich ein Druckpunkt gesetzt werden soll.

Anwendung:
  • SOHO (=Small Office, Home Office)
  • Industrielles und funktionales Drucken
  • Werebedruck, großformatiges Drucken
Merkmale:
  • Tropfen werden nur bei Bedarf gebildet
  • Druckköpfe basieren auf verschiedenen Technologien
Vorteile:
  • Kleiner Tintenverbrauch
  • Personalisierung, schnelles Umformen

Das Prinzip ist bei beiden Verfahren das Gleiche:

Vor der Düse befindet sich eine Kammer, die mit Tinte gefüllt wird. Durch eine Volumen-verkleinerung dieser Kammer wird die Tinte durch die Düse ausgestoßen. Der Unterschied befindet sich in der Technik, mit der diese Volumenverkleinerung erreicht wird.

• Bubble-Jet-Verfahren

Das Bubble-Jet-Verfahren basiert auf der Entdeckung eines Technikers, dass Flüssigkeiten Blasen bilden, wenn sie mit einem heißen Gegenstand in Berührung kommen. Bei diesem Verfahren können je nach Gerätequalität 4.000 bis 8.000 Tropfen pro Sekunde erzeugt werden.

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  1. Das Bubble-Jet-Verfahren arbeitet mit winzigen Heizelementen. Wenn die Tinte erhitzt ist, bilden sich kleine Gasblasen – ähnlich wie auf dem Boden eines Topfes mit siedendem Wasser auf der Herdplatte.
  2. Bei zunehmender Erhitzung formiert sich in der Tinte eine so genannte „Super-Bubble“.
  3. In diesem Moment wird Tinte mit hohem Druck aus der Düsenmündung gepresst.
  4. Die Tinte löst sich von der Düsenmündung und bewegt sich in Tropfenform Richtung Papier.
  5. Das Heizelement wird abgeschaltet. Die Gasblase zieht sich innerhalb der Düsenkammer wieder zusammen.
  6. Die Blase ist vollständig in sich zusammengefallen und hat dabei durch den entstandenen Unterdruck frische Tinte nachgezogen. Der Vorgang startet von vorn.Bubble-jet
Hersteller sind z. B.:
  • HP
  • Canon
  • Lexmark
• Piezo-Verfahren

Beim Piezo-Verfahren befindet sich im Druckkopf ein kleiner Piezo-Kristall, der, wie oben beschrieben die Eigenschaft hat sich zu verformen, sobald eine elektrische Spannung vorliegt. Wird also Spannung am Kristall angelegt, drückt dieser gegen eine Membrane und der Tintentropfen wird durch den Druckimpuls über den Tintenkanal aus der Düse geschleudert. Nach Abschalten des Stromes kehrt der Piezo in seine ursprüngliche Größe zurück, der Düsenraum vergrößert sich und der dadurch entstehende Unterdruck saugt neue Tinte aus dem Vorratsbehälter. Dieser Vorgang läuft natürlich innerhalb kürzester Zeit ab, so dass mehr als 4.000 Tropfen pro Sekunde erzeugt werden können.

 Piezoverfahren

Hersteller sind z. B.:
  • Epson
  • Roland
  • Mimaki
  • Mutoh
  • Xerox

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