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Bilder: Druckeronkel
Bild oben: Druckdüse in Ruhestellung, unten: Düse unter Spannung. (Druckeronkel)

Tintendrucker- so funktioniert es

Tintendrucker drucken zeilenweise indem sie viele kleine Tintentropfen auf das Papier schiessen:

auf der zu bedruckenden Stelle des Papiers wird ein winziger Tintentropfen aufgebracht, die durchschnittliche Tintenmenge pro Druckpunkt beträgt nur wenige Picoliter! Die Druckerdüse (üblicherweise hat jeder Druckkopf mehrere, teilweise über 100 Düsen!) ist im Ruhezustand mit Tinte gefüllt. Soll nun ein Punkt gedruckt werden, wird in der Düse ein Überdruck erzeugt. Durch diesen Überdruck wird die Tinte aus der Düse herausgeschleudert, landet auf dem Papier und sollte hier üblicherweise trocknen.

 

Die Tintentechnik hat sich seit ihren Anfängen extrem weiterentwickelt.

Hatte der erste HP-Tintendrucker Thinkjet in 1984 noch aus lediglich 12 Düsen 180 Picoliter pro Tropfen verspritz, so sind es bei aktuellen Druckern wie beispielsweise dem Canon PIXMA iP4000 Minitropfen von nur noch 2 Picolitern die dafür aus 1856 Düsen abgefeuert werden.

 

Für die Erzeugung des Überdrucks gibt es zwei Verfahren: Beim Bubble-Jet-Verfahren wird die Tinte erhitzt. Durch diese Erhitzung entsteht eine Dampfblase und die Tinte wird aus dem Druckkopf geschleudert. Das Piezo-Verfahren (Epson) hat statt dem Heizelement winzige Piezo-Kristalle, die sich beim Anlegen einer Spannung krümmen. Durch diese Krümmung wird der Raum in der Druckerdüse verkleinert und durch den dadurch entstehenden Überdruck wird die Tinte vorne hinausgepresst.

 Piezo-Druckköpfe halten theoretisch ein Druckerleben lang.
Während Thermische Tintendruckköpfe als Wegwerfprodukt meistens mit dem Druckkopf ausgetauscht werden sind Piezo-Druckköpfe in der Regel fest eingebaut.

 

Vorteil beim Thermischen Druckkopf: man hat mit jeder Patrone einen neuen Druckkopf, bei eingetrockneten Düsen ersetzt man einfach die Patrone.
Nachteil: die Tintenpatronen sind meistens teurer und die Wegwerfmentalität ist nicht gerade umweltfreundlich.
Mittlerweile gehen aber einige Hersteller dazu über, Druckköpfe und Patronen getrennt anzubieten, mit einem HP K550 habe ich mit einem Druckkopf über 30.000 Seiten gedruckt.

 

Vorteil der Piezo-Druckköpfe: da die Tinte nicht erhitzt wird kann man eine viel breitere Palette an Stoffen einsetzen. So ist z.B. die Verwendung von Lösungsmitteltinte und Spezialtinten möglich die bei anderen Tintendruckverfahren nicht möglich sind.
Nachteil bei Piezo-Druckern ist der fest eingebaute Druckkopf. Ist dieser defekt, dann ist das meistens ein Totalschaden, da gerade bei Consumer-Druckern die Reparatur teurer ist als ein neues Gerät. Oft gibt es auch Probleme mit Eintrocknen oder bei Verwendung von billiger kompatibler Tinte.

Und wie funktioniert das genau?

Bild: mit freundlicher Genehmigung Hewlett-Packard, Übersetz: Druckeronkel

Beispiel Thermischer Tintendrucker (Bubblejet)

Entstehung eines Tintentropfens in Zeitlupe:

- extreme Erhitzung der Tinte mit über 100°C/µsec erzeugen eine Dampfexplosion im Druckkopf

- es entsteht eine Tintenblase (ähnlich wie bei Wassertropfen auf der Herdplatte)

 

- Durch den Überdruck kollabiert die Tintenblase und der Tintentropfen wird ausgestossen

- Der Druckkopf wird mit neuer Tinte befüllt (mit dem Ausstoß der Tinte entsteht ein Unterdruck, durch den frische Tinte aus dem Vorratsbehälter nachgezogen wird)

Moderne Drucker haben teilweise über 100 solcher Kammern an einem Druckkopf.

 

Ich habe ein paar Drucker zerlegt, die Bilder finden Sie hier.

 

Achtung!

Drucken ohne Tinte - mit leeren oder verstopften Düsen - kann zur Zerstörung der Düsen führen. Die Tinte dient gleichzeitig auch zur Kühlung der Düsen.

 

Auflösung und Datenmenge

Bild: Druckkopf Canon S6300 incl. Tintentanks.
Bild: Druckkopf Canon S6300 incl. Tintentanks.

Wer schon einmal Fotos ausgedruckt hat, hat sich vielleicht gewundert, warum der Drucker so langsam arbeitet.

Einmal nachgerechnet, welche Datenmenge beim Foto-Druck entsteht, dürfte einiges klarer werden.

Normale Tintendrucker arbeiten mit 4 Farben (Cyan, Magenta, Yellow, Black = CMYK).Durch direktes Überdrucken sind noch die Farben rot, blau und grün druckbar und wenn keine Tinte aufs Papier kommt, haben wir noch die Papierfarbe, in der Regel weiß. Damit ergeben sich 8 Farben, die sich durch 3bit codieren lassen (2^3 = 8). Alle anderen Farben werden gerastert.

 

 

Bei einer Seite A4 mit 210x297mm, (großzügig den nicht bedruckbaren Rand abgezogen 200x280mm) ergeben sich damit folgende Datenmengen: 20x28(cm^2) entsprechen ca. 87inch^2 (1 inch = 2,54cm). Die Auflösung wird in dpi angegeben (Punkten pro Inch) Datenmenge= Fläche*horizontale Auflösung*vertikale Auflösung*Bit pro Pixel

<typolist>

 300dpi = 2,8MByte

600dpi = 11,2MByte

1200dpi = 44,8MByte

1440dpi = 64,5MByte

2800dpi = 244MByte

2880dpi = 258MByte

</typolist>

 

Die Auflösung wird bekanntlich sowohl längs als auch quer angegeben. Bei Verdoppelung der Auflösung haben wir daher die 4fache Datenmenge! Wenn wir jetzt noch die Geschwindigkeit der Schnittstellen betrachten (Parallel/USB ca. 1MByte/sec.), dann sieht man deutlich - bei 1440dpi benötigt alleine die Datenübertragung über eine Minute. Dazu kommen dann noch der Protokoll-Overhead und natürlich die Rechenzeit für die Datenaufbereitung im PC und im Drucker!

 

Artefakte - Unregelmäßigkeiten beim Druck

Schlechte Druckleistung kann viele Ursachen haben. Oft sind Schmutzpartikel oder Defekte die Ursache. Einige Probleme sind jedoch systembedingt und sollen hier aufgezeigt werden.

Welches Papier?

die Wahl des richtigen Papiers hat Entscheidenden Einfluss auf das Druckergebnis. Wir erklären die Unterschiede in den einzelnen Papiersorten.

Sehen Sie auf unserer Papierseite nach schauen Sie gleich direkt die Informationen zu Inkjet-Papier an.

 

Vorteile / Nachteile

+ Hohe Druckqualität auf gutem Papier,fotoähnlicher Druck auf Spezialpapier möglich.

+ gute Druckqualität bei Text und Grafik auf Normalpapier

+ geringe Umweltbelastung

+ günstige Druckerpreise

+ sehr leise beim Druck

 

- hohe Kosten des Verbrauchsmaterials (Tinte, Spezialpapier)

- nicht wasserfest, Lichtbeständigkeit nicht optimal

- Fotoqualität nur auf speziellem Foto-Papier

- niedrige Geschwindigkeit bei hoher Qualität

- verfliessende Tinte auf saugfähigerm Papier (Recycling-Papier)

 



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