Die thermische Tintenstrahl-technologie

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Die thermische Tintenstrahltechnologie von Hewlett-Packard hat sich auf dem Markt als führende Technologie etabliert. Drucker nach diesem Prinzip sind schnell, haben eine hohe Druckqualltät und sind preiswert in Anschaffung und Unterhalt.
Hewlett-Packard hat ein sehr robustes System geschaffen, bei dem die Druckermechanik und die hochpräzisen Druckköpfe voneinander unabhängig sind. Der gesamte Druckkopf ist in den wechselbaren Tintenpatronen untergebracht. Diese werden mit der gleichen Fertigungstechnik hergestellt, mit der auch Mikrochips produziert werden. Die mikrolithografische Herstellungstechnik erlaubt eine wirtschaftliche Serienproduktion bei konstanter Qualität. Ausgangsmaterial ist ein runder monokristalliner Siliziumwafer. Aus diesem werden die nötigen Strukturen für den Tintentransport, die Tintendüsen und natürlich auch die elektrischen Verbindungen und Bauteile herausgeätzt. Wenn eine Patrone leer ist und gewechselt wird, erhält der Anwender automatisch einen neuen Druckkopf, so dass eine konstant hohe Druckqualität auch noch nach Jahren gewährleistet ist. Und das zu einem vergleichsweise niedrigen Preis.

[bearbeiten] Wie gelangt die Tinte aufs Papier?

Der Druckkopf fährt auf einem Transportschlitten horizontal über das Papier, das nach dem Drucken einer Zeile vorgeschoben wird. Dann wird die nächste Zeile gedruckt. Der Druckvorgang erfolgt berührungslos. Wo immer ein Druckpunkt gesetzt werden soll, wird ein winziger Tintentropfen aus einer der Düsen im Druckkopf abgegeben. Daher wird der Vorgang im übrigen auch ais „Drop-on-Demand“ (Tropfen bei Bedarf), im Unterschied zur Continuous-Flow-Technik, bezeichnet. Dies stellt sicher, dass nur soviel Tinte verbraucht wird wie tatsächlich zum Ausdrucken nötig ist. Im inneren jedoch laufen in der Zwischenzeit sehr komplexe Vorgänge ab.

Die Düse, aus der die Tinte herauskommt, ist eine winzige Kammer, an deren Boden sich ein Widerstand befindet, der bei Stromzufuhr heiß wird. Die Tinte, die dank der Kapillarkräfte aus dem Vorratsbehälter durch Kanäle zur Düsenkammer gelangt, wird dort in Sekundenbruchteilen auf gut 300 Grad erhitzt. Die am

Kammerboden entstehende Dampfblase drückt die restliche Tinte in der Kammer durch den Düsenschacht aus der Öffnung. An der Düsenöffnung, die dünner als ein halbes menschliches Haar ist, fällt die Dampfblase in sich zusammen. Dadurch werden Kräfte frei (Schockwellen), die den Tintentropfen mit einer Geschwindigkeit von rund 100 km/h abstoßen. Nachdem der Tintentropfen die Düse verlassen hat, entsteht in der Düsenkammer ein Unterdruck, der für das Nachfließen von Tinte aus dem Vorratsbehälter sorgt. Der Prozeß kann von neuem beginnen. Dieser Vorgang kann sich einige tausendmal in der Sekunde wiederholen.
Die Tropfenbildung und der Ausstoß werden heute in aufwendigen Computersimulationen untersucht. Damit ist eine ständige Weiterentwicklung des Vorgangs möglich. Wichtig ist das zum Beispiel im Hinblick auf die Dynamik des Prozesses. So bewegt sich ja während des Druckens der Druckkopf kontinuierlich weiter. Der Tropfen fliegt nicht entlang einer geradlinigen, sondem beschreibt eine genau berechnete bogenförmige Bahn in Richtung Papier. Diese technischen Parameter werden bei der Steuerung des Druckers berücksichtigt und der ganze Vorgang entsprechend optimiert. Auch der Größe der Tintentropfen gilt das Augenmerk der Entwickler. Obwohl schon heute winzig klein, mit einem Tintenvolumen von gerade einmal einem zehnmilliardstel Liter, werden die Tropfen weiter verkleinert. Das ermöglicht eine bessere Dosierung der Tintenmenge, indem man mehrere winzige Tropfen auf eine Stelle übereinander druckt. Diese von HP als Color Resolution Enhancement technology, kurz C-REt, in der DeskJet 800er-Reihe verwirklichte Technologie bildet in weiter verbesserter Form, als HP Photo Ret, auch die Basis für die hervorragende Qualität des HP DeskJet 694C Bilderdruckers und seiner Nachfolger.
Im praktischen Einsatz hat sich die thermische Tintenstrahltechnologie als so robust erwiesen, dass man sie auch in Großformatdruckern, die im dauernden professionellen Einsatz hart beansprucht werden, verwenden kann. Die HP DesignJet Großformatdrucker eröffnen den Anwender buchstäblich neue Dimensionen im Farbdruck, können sie doch Papierbahnen von nahezu unbegrenzter Länge bedrucken und das in fotorealistischer Qualität.