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Wie funktioniert eigentlich ein Tintenstrahldrucker - Teil 2 / 2

Im zweiten Teil unserer kleinen Einführung in die Funktionsweise von Tintenstrahldruckern befassen wir uns damit, wie ein Bild durch einen Drucker mit Druckerpatronen aufgebaut wird, warum variable Tinten Tröpfchengrößen von Vorteil sind und wie diese erzeugt werden und werfen noch einen kurzen Blick auf das Prinzip der Druckauflösung.

Der Aufbau eines Bildes

Vergrößerung eines Bildausschnitts

Die meisten Drucker arbeiten mit den Grundfarben Cyan, Magenta und Gelb. Um aus diesen Grundfarben ein Bild aufzubauen, müssen alle weiteren Farben durch Mischung erreicht werden. Hierzu werden die verschiedenen Farbtröpfchen in einem Raster angeordnet und in unterschiedlicher Menge auf das Medium aufgetragen. Durch die geringe Größe der Tröpfchen und den Effekt der optischen Farbmischung erkennt der Betrachter nicht die einzelnen Tröpfchen, sowie deren Farbe, sondern nur die resultierende Farbe, die aus der Mischung der einzelnen Grundfarben entsteht.

Die Erzeugung variabel großer Tintentröpfchen

Wie in Teil 1 schon beschrieben sind heutzutage 5 pl große Tröpfchen zu erreichen. Diese haben den Vorteil, dass sehr feine Farbabstufungen und eine hoher Detailgrad erreicht werden können. Soll jedoch eine große, einfarbige Fläche gedruckt werden, dann sind kleine Tröpfchen sehr unvorteilhaft, da der Druck eine längere Zeit als nötig in Anspruch nehmen würde. Aus diesem Grund sind größere Tröpfchengrößen wünschenswert, um einfarbige Flächen schnell drucken zu können.

Obwohl sich diese Problemstellung einfach anhört, ist sie dennoch mit einem erheblichen Mehraufwand verbunden. Solche Modulationsverfahren werden zurzeit z.B. von Canon und Epson in den teureren Druckermodellen genutzt.

Epson nennt das Verfahren zur Abgabe variabler Tröpfchengrößen „Variable Size Droplet Technology“. Um den Piezokristall mehr oder weniger zu verformen wird die Spannung länger bzw. kürzer an den Kristall angelegt. Je mehr sich der Kristall verformt, Desto mehr Druck wird auch in der Tintenkammer aufgebaut, was die Ausgabe eines größeren Tropfens zur Folge hat. Der Epson Stylus Color 980 arbeitet beispielsweise mit sechs verschiedenen Tröpfchengrößen, die von 40 bis hinab zu 3 Picoliter reichen.

Bei Canon nennt man die Technik zur Ausgabe variabler Tröpfchengrößen „Drop Modulation“. Die Druckköpfe besitzen in diesem Fall nicht nur ein Heizelement pro Düse, sondern gleich zwei. Soll ein kleiner Tropfen abgegeben werden, so wird nur an eines dieser Heizelemente eine Spannung angelegt. Die entstehende Dampfblase ist kleiner und drückt somit auch weniger Tinte aus der Düse. Sollen größere Tropfen erzeugt werden, werden beide Heizelemente aktiviert. Dies hat zur Folge, dass eine größere Dampfblase erzeugt und somit auch mehr Tinte aus der Düse gedrückt wird. Die Druckerpatronen sind bei dieser Technik reine Tintentanks, da die Druckköpfe hier zu kompliziert sind um sie als Einwegdruckköpfe auszuführen.

Das Prinzip der Druckauflösung

Wenn Sie sich einen neuen Drucker anschaffen wollen, dann liefern Ihnen die Hersteller meistens eine Angabe zur maximalen Druckauflösung. Diese wird in Punkten pro Zoll (1 Zoll = 2,54 cm) angegeben (kurz dpi). Diese Angabe zeigt also an, wie viele Tintentropfen der Drucker in einer Zeile der Länge 2,54 cm maximal und im günstigsten Fall positionieren kann. Drucker erzeugen aber ein zweidimensionales Bild. Sie können also nicht nur von links nach rechts, sondern auch von oben nach unten drucken. Aus diesem Grund werden meistens zwei Werte, die horizontale und die vertikale Auflösung) angegeben. Die vertikale Auflösung ist meist kleiner als die horizontale, da sie nicht nur von der Anordnung der Düsen im Druckkopf, sondern auch von der Präzision des Papiervorschubs abhängt. Wenn nur ein einzelner Wert angegeben ist, ist oftmals die Auflösung für beide Richtungen identisch. Dennoch sollten Sie vorsichtig sein, da teilweise die vertikale (und meistens kleinere) Auflösung auch einfach unterschlagen wird.

Besitzt ein Drucker laut Hersteller eine Auflösung von z.B. 1.440 x 720 dpi, so bezeichnet dies nur die theoretische bzw. ggf. unter Laborbedingungen erreichbare Auflösung. Rein rechnerisch wären das  auf einer Fläche von einem Quadratzoll 1.036.800 Tropfen. Zu beachten ist hierbei aber folgendes: Selbst wenn die abgegebenen Tröpfchen nur aus 3 Picolitern bestehen, nimmt jeder einzelne Tropfen immer noch eine Fläche von ca. 0,03 Quadratmillimetern ein. Auf ein Quadratzoll passen aber nicht mal 750.000 Punkte dieser Größe.

Das Problem hierbei ist, dass der Druckkopf zwar in der Theorie und ggf. sogar in der Praxis die angegebene Anzahl an Tropfen abgeben kann, diese sich aber überlappen und nicht mehr einzeln darstellbar sind.

Vergleich zwischen lückenbehafteten Punkten und überlagernden PunktenJe nach dem verwendeten Medium tritt dieser Effekt stärker oder schwächer auf. Normales, saugstarkes Papier mit einer rauen Oberfläche stellt die einzelnen Bildpunkte wesentlich größer und gröber dar, als beschichtetes Spezialpapier.

Dennoch: Jeder gedruckte Punkt auf dem Papier ist annähernd rund. Würde man also einfach nur Punkte nebeneinander drucken, würden die weißen Zwischenräume des Papiers nicht bedeckt. Die Farbwiedergabe würde verfälscht und große Flächen wären nicht mehr sauber darstellbar. Aus diesem Grund überlappen sich die einzelnen Druckpunkte. Der Druckkopf gibt also mehr Tröpfchen ab, als auf dem Papier einzeln darstellbar sind. Dementsprechend ist es auch nicht korrekt, dass eine hohe Auflösung auf Normalpapier nutzlos ist.

Zusätzlich gibt die maximale Auflösung Aufschluss auf die Feinheit des Rasters. Diese wiederum ist die Grundlage für die Darstellung von „Mischfarben“. Denn je feiner das Raster ist, desto besser lassen sich auch Farbübergänge und saubere Konturen erzeugen.

Wir vom Tintenmarkt hoffen, dass wir Ihnen mit dieser Einführung in die Welt des Tintenstrahldrucks einen kleinen Einblick in das Gebiet liefern konnten und wünschen Ihnen weiterhin viel Spaß auf unserer Seite.

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