Tröpfchen für Tröpfchen

Was man am Computer schreibt, will man meist auch drucken. Dazu werden heute vor allem Tintenstrahldrucker eingesetzt, insbesondere von kleinen Unternehmen, von Freiberuflern und ebenso von privaten Anwendern.

Bewährte Technik

Bei dieser am weitesten verbreiteten Technologie gibt es im Druckkopf keine bewegten Teile, hier wird die Tinte selbst in einem kleinen Röhrchen erhitzt, die Dampfblase explodiert buchstäblich und schleudert ein winziges Tröpfchen Farbe auf das Papier.

Der Legende nach wurde diese Technologie durch Zufall in einem Labor - erfunden: Ein Techniker hantierte mit einer Injektionsspritze, die er zum Füllen von Tintenbehältern benützt hatte, und legte sie - unabsichtlich - neben einem heißen Lötkolben. Und jedes Mal, wenn die Injektionsnadel in Kontakt mit der heißen Lötspitze kam, spritzte ein kleiner Tropfen Tinte aus der Nadel - ohne dass jemand auf den Kolben der Spritze drückte.

Diese Beobachtung war angebluich die Grundlage für das Prinzip der heutigen Drucker: Tinte durch punktuelles Erhitzen der Farbe auf das Papier zu transportieren - eine winzige "Dampfmaschine", bei der die flüssige Tinte selbst sowohl den Kolben (das Farbtröpfchen) als auch Antriebsmedium (die Dampfblase) darstellte.

Seit damals wurden viele gewaltige Verbesserungen erzielt: die Düsen wurden immer kleiner, die Auflösung immer höher und auch die Farbmenge eines einzelnen Tröpfchens wurde immer weniger. Heute wird die Tintenmenge der Farbtröpfchen bereits in Picolitern gemessen; ein Picoliter ist "ein Tausendstel von einem Tausendstel von einem Tausendstel von einem Kubikzentimeter" oder - etwas leichter vorstellbar - ein Würfel mit einem Zehntelmillimeter Größe.

Piezo statt Hitze

Parallel zu dieser thermischen Technologie hat Epson ein anderes Verfahren entwickelt, das ohne Wärme funktioniert. Hier erzeugt ein Stapel von Piezo-Elementen die Bewegung, sie werden durch elektrische Spannung angesteuert und ändern dadurch ein wenig ihre Form.

Insbesondere für hitzeempfindliche Medien (Overhead-Projektor-Folie) ist diese "kühle" Technologie ideal, denn einige Druckmedien vertragen keine Hitze und sind damit z.B. für Laserdrucker ungeeignet (wegen der Hitze bei der Fixierung des Toners).

High-Tech-Produkt Tinte

Vor allem der Tinte galt ein großer Teil der Entwicklungsarbeit der letzten Jahre. Sie ist längst kein "gefärbtes Wasser" mehr, sondern ein High-Tech-Produkt; ein komplizierter Materialmix, der in seinen Eigenschaften immer genauer an die Wünsche der Anwender angepasst wird.

Dabei gewährleisten Pigmente (feste Farbstoffe) stabile Farben, mit denen die Bilder über Jahrzehnte ihre Leuchtkraft behalten, und spezielle Zusatzstoffe trocknen schnell an und bilden eine Schutzschicht, die diese Pigmente vor UV-Licht und mechanischer Beschädigung (z.B. Verwischen) bewahrt.

Bei Farbbildern ist auch die Lichtbeständigkeit der Tinte ein Kriterium, ein Ausdruck soll nicht schon nach wenigen Jahren verblassen, auch wenn das Bild an der Wand hängt. Fast alle namhaften Hersteller garantiert bei ihren Tinten, dass diese Bilder Jahrzehnte ohne Farbverfälschung "durchhalten" - und das ist immerhin länger, als ein herkömmliches Foto hält. Hier ist die Farbbeständigkeit sowohl gegen sichtbares Licht wie auch gegen UV-Strahlung das wesentliche Kriterium.

Neues in Sicht

In Vorbereitung ist bei Lexmark zur Zeit ein Fotodrucker mit integriertem CD-Brenner. Damit ist ab Herbst 2005 auch das Archivieren der Bilder kein Problem mehr - auch für jene Anwender, die keinen PC besitzen. Wahlweise können die Bilder von der Kamera, vom Speicherchip oder vom USB-Stick auf die CD gebrannt werden, und ebenso kann das Gerät die Bilder von allen diesen Quellen ausdrucken.

Ebenfalls im Kommen sind bei Lexmark "kleine, clevere Geräte, die nicht von der Technologie, sondern vom Lifestyle bestimmt werden". Man arbeitet hier mit Designern zusammen, die auch schon Produkte für Apple gestaltet haben. Und man beabsichtigt, in Kürze das kleinste "All-in-One"-Gerät überhaupt vorzustellen.

Qualitätskriterium Papier

Vor allem beim Fotodruck wird generell auch auf das Zusammenspiel von Druckerpapier und Tinte geachtet, denn mit einem falschen Papier wie etwa einem gewöhnlichen Kopierpapier werden auch die besten Bilder stets flau und glanzlos wirken.

Bei Lexmark wird dieser Effekt allerdings bei einigen Modellen durch einen speziellen Papier-Sensor verringert. Der erkennt die eingelegte Papiersorte anhand ihres Reflexionsvermögens und wählt dementsprechend den jeweils optimalen Treiber aus. Dann wird das Bild bei Normalpapier zumindest mit jenen Parametern gedruckt, die für dieses Papier das bestmögliche Ergebnis liefern.

Übrigens bietet Canon ein Set von doppelseitig verwendbarem Fotopapier an; damit kann man endlich ein Fotoalbum ohne die leeren Rückseiten drucken und nutzt jedes Blatt beidseitig.

Fotos für Jedermann

Aber trotzdem ist der Fotodruck für moderne Drucker ein unverzichtbares Feature. Auch wenn das Gerät "eigentlich" für den PC angeschafft wird, so soll es doch zumindest gelegentlich auch Fotos drucken können - so ist es zumindest der Wille der Käufer.

Die Hersteller kommen diesem Wunsch gerne entgegen: "Office-Drucker" bieten heute samt und sonders Fotodruck in einer zumindest zufriedenstellenden Qualität. Trotzdem sucht der Hobbyfotograf in der Regel nach einem anderen Gerätetyp, mit dem er nicht an den PC gefesselt ist. Und das ist er:

Der Urlaubs-Zweitdrucker

Relativ neu sind bei allen Herstellern diese "kleinen" Fotodrucker, die in jede Handtasche passen und für eine Bildgröße von maximal 10 x 15 ausgelegt sind. Sie bieten exzellente Foto-Qualität, aber ihr markantester Vorteil ist ihre geringe Größe. Der Anwender kann sie überallhin mitnehmen, einige Modelle lassen sich auch mit 12 Volt im Auto betreiben.

Damit kann man beispielsweise im Urlaub seine ganz persönliche Postkarte ausdrucken und an die Lieben nach Hause schicken - ohne PC, einfach direkt von der Chipkarte beziehungsweise via Kabel von der Kamera. Dabei sind sogar Farbkorrekturen möglich (etwa "rote Augen") und das Drucken von Bildausschnitten.

Um die leidigen Druckkosten in den Griff zu bekommen und zugleich die Bildqualität sicherzustellen, bieten die Hersteller vielfach ein günstiges "Verbrauchspaket" zum Fixpreis an. Darin sind sowohl die Tintentanks als auch das spezielle Druckerpapier für eine bestimmte Anzahl von Blättern enthalten. Damit kommt ein Bild in der Größe 10 x 15 cm auf etwa 29 bis 35 Cent.

Ein zweites boomendes Segment sind "All-in-One"-Geräte, die insbesondere in Kleinfirmen und bei Selbständigen immer häufiger eingesetzt werden. Sie bieten um vergleichsweise wenig Geld alle Funktionen eines Scanners, eines Druckers und eines Kopierers (und manchmal auch eines Faxgerätes) in einem Gehäuse - und das alles in Farbe.

Künftige Trends

Die kommende Entwicklung geht nicht mehr in Richtung höhere Auflösung, hier ist der Stand der Technik mit meist 4.800 dpi und einem oder zwei Picoliter Tröpfchengröße an einem Punkt, an dem keine weitere Verbesserung mehr sinnvoll scheint.

Laufende Entwicklungen gelten deshalb vor allem der Druckgeschwindigkeit, sowie dem größeren Farbraum. Hierzu führt der Weg über eine steigende Anzahl von Tintentanks. So werden nun bis zu acht Tanks verwendet, zu den üblichen Farben (Cyan, Margenta - jeweils in zwei Abstufungen - sowie Gelb und Schwarz) kommen nun auch Rot und Grün hinzu. Rot wird vor allem für die bessere Wiedergabe der Hauttöne gebraucht, Grün für den natürlicheren Farbton von Pflanzen, Bäumen, Gras, etc.

Geforscht wird derzeit vor allem in folgenden Bereichen:

• Mehr Tempo: die nächsten Druckergenerationen werden deutlich schneller sein.
• Es wird versucht, die Druckkosten weiter zu drücken, das einzelne Foto soll noch billiger werden.
• Intelligentere Drucker: die Geräte werden noch mehr Features beherrschen und noch mehr Möglichkeiten zur Bildgestaltung bieten als heutige Geräte - insbesondere ohne PC.

Beste Zukunftsaussichten

Der Tintenstrahldrucker wird in den nächsten Jahren auf keinen Fall überflüssig werden, er hat vor allem zwei Bereiche, in denen er unschlagbar ist: erstens werden die Multifunktionsgeräte - Scanner, Drucker und Kopierer (und oft auch noch ein Faxgerät) in einem Gehäuse - immer beliebter, und diese Geräte sind in farbtüchtiger Ausführung zu vernünftigen Preisen derzeit nur in Tintenstrahl-Technologie möglich. Der zweite Boom-Bereich sind die Fotodrucker. Hier erhoffen sich die Hersteller dank der zunehmenden Zahl von Digitalkameras die eindrucksvollsten Zuwachsraten.

Fazit

Auch nach mehr als einem Jahrzehnt hat die Tintenstrahl-Technologie noch lange nicht ausgedient - im Gegenteil, sie ist sogar im Begriff, sich weitere, bisher ungenützte Anwendungsgebiete zu erobern.

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Christine Donner, Direktorin Imaging & Printing Group, HP Österreich

Im Jahr 1979 wurde in den Labors von HP die Inkjet-Technologie erfunden. Seitdem investieren wir mehr als eine Milliarde Dollar jährlich und außerdem enorme personelle Ressourcen in die Verbesserung und Weiterentwicklung unserer Tintenstrahlprodukte. Die HP Wissenschaftler erforschen tagtäglich die Grundlagen für neue Technologien, die bessere, schnellere und auch völlig neue Druckmöglichkeiten erschließen. Ich glaube, das ist einer der wichtigsten Gründe, warum HP Marktführer im Bereich Tintenstrahldruck geworden ist: Wir setzen bei der Entwicklung auf eigene Forschung und können somit auf eigene Ideen zurückgreifen. Unsere HP Wissenschaftler gehören nicht nur zur Weltspitze in ihrem Forschungsgebiet - sie sind auch allesamt engagierte, neugierige Menschen. Das ist die wichtigste Voraussetzung, um sich den technologisch hochkomplizierten Herausforderungen erfolgreich stellen zu können und am Ende ein Produkt auf den Markt zu bringen, das neue Maßstäbe setzt.

Unser Ehrgeiz ist es nicht nur, die besten Produkte zu entwickeln, sondern sogar Geräte auf den Markt zu bringen, die die Welt so vorher noch nicht gesehen hat. Das war bei unserem ersten Inkjet-Drucker so - dem ThinkJet aus dem Jahr 1984 - und das geschieht heute noch - wie beim HP Photosmart 8750, dem ersten 9-Farb-Tintendrucker der Welt. Der Aufwand, der für die meisten unsichtbar hinter solchen Entwicklungen steht, ist enorm. Aber er lohnt sich - wie der Siegeszug der Tintenstrahldrucker uns jeden Tag aufs Neue beweist.

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Auch heute wird noch intensiv geforscht und entwickelt, hier ein kurzer Blick hinter die Kulissen.

Eine Technologie, mit der schon bald extrem schnelle Tintenstrahldrucker möglich sein könnten, ist das "Page Wide Array": eine fix montierte Zeile von Düsen quer über das ganze Blatt. Damit wäre der bewegliche Druckkopf überflüssig, jede Zeile könnte damit in Sekundenbruchteilen "in einem Stück" gedruckt werden, ohne warten zu müssen, bis der Druckkopf endlich "vorbeikommt".

Damit wäre ein Drucktempo möglich, von dem heutige Tintenstrahler höchstens träumen können: etwa der Druck von einer Seite in weniger als einer Sekunde. Das High-Volume-Drucke (beispielsweise bei "Print on Demand") wären dann auch auf Inkjet-Basis möglich. Auf diesem Gebiet wird unter anderem von HP gerade intensiv geforscht und entwickelt; diese Technologie könnte uns somit bereits in wenigen Jahren zur Verfügung stehen.

HP entwickelte sogar einmal einen "3D-Drucker". Dieses Gerät druckte mit einer speziellen Tinte, die nach dem Druck aushärtete und mit der man - Schicht auf Schicht gedruckt - plastische, dreidimensionale Modelle erstellen konnte. Das Gerät ging allerdings nie in die Serie. Von HP gibt es auch eine eigene Schwarzweiß-Patrone, die extra für den Druck hochwertiger Schwarzweiß-Fotos entwickelt wurde; Damit bewegt man sich, was die Bildqualität betrifft, mitten im Profi-Bereich: Ausdrucke mit dieser Patrone haben schon Auszeichnungen gewonnen und sie liefert mit allen gängigen Fotodruckern eine Bildqualität, die von auch Profi-Fotografen regelmäßig als "sorgfältig im Fotolabor ausgearbeitetes Foto" bewertet wird.

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Hier konnte Epson im letzten Jahr einen eindrucksvollen Erfolg vermelden: Da wurde ein 40 Zoll großes OLED (Organic LED) Display vorgestellt. Und dieses Display wurde nicht auf konventionelle Weise gefertigt, sondern von einem Inkjet-Drucker gedruckt. Im Augenblick arbeitet Epson daran, diese OLED-Herstellung für die Massenfertigung mittels Drucker fit zu machen.

Auch die Oberflächenbeschichtung in der Nanotechnologie ist hier ein Thema, z.B. für den Lotus-Effekt, der eine permanent saubere Oberfläche bewirkt.

All dies sind völlig neue Anwendungsgebiete für die Piezo-Tintenstrahltechnologie, die ja - anders als die vielfach genutzte thermische Technologie - die Tinte keiner Hitzeeinwirkung aussetzt. Und beispielsweise bei den OLEDs handelt es sich um organische Materialien, die durch Erhitzung zerstört würden; hier ist das Piezo-Verfahren die einzig mögliche Wahl.

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Um die Fotos direkt von der Digitalkamera weg drucken zu können, gibt es den herstellerübergreifenden PictBridge Standard.

Dazu werden die mit dem PictBridge-Logo versehenen Drucker und Digitalkameras über ein USB-Kabel verbunden. Die Fotos können nun direkt ausgedruckt werden, ohne Umweg über einen Computer. Auch Slots für Speicherkarten am Drucker sind dadurch unnötig.

PictBridge prüft die Funktionen des Druckers und ermöglicht den Zugriff auf die folgenden Funktionen über das Kamerahandy:

• Festlegen des Druckformats: Papier- und Fotoformat können festgelegt werden - z.B. auch auf dem Kamerahandy. So können Sie etwa sechs Fotos in Visitenkartengröße auf einem einzigen A4-Blatt ausdrucken.
• Drucken mehrerer Exemplare: Diese Funktion ist besonders praktisch, wenn Sie ein Foto mehrmals ausdrucken möchten.
• Drucken auf Seitenposition: Damit können Sie mehrere verschiedene Fotos auf einem einzigen Blatt ausdrucken.

Der PictBridge Standard schreibt grundsätzlich nur einen Teil der Funktionen als "notwendige" Funktionen vor. Diesen Teil muss jedes PictBridge-fähige Gerät unterstützen. Daneben sind aber auch "empfohlene", "optionale" und "herstellerspezifische" Funktionen beschrieben, die nicht von jedem Gerät zur Verfügung gestellt werden müssen wie z.B. die Wahl des Papiertyps; sie gehört zu den "optionalen" Funktionen. Daraus ergibt sich, dass nur jene Funktionen benutzt werden können, die gemeinsam von beiden Geräten unterstützt werden. Kauft man ein Gerät, findet man weder auf den Verpackungen noch auf den Logos einen Hinweis welche Funktionen des PictBridge-Standards unterstützt werden und welche nicht. Dann hilft meist nur ein Blick in das Handbuch beider Geräte oder Ausprobieren.

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Manchen Anwendern kann wirklich nicht geholfen werden. Ein paar Beispiele zum Schmunzeln von Epson.

• Eine nicht ganz alltägliche Anfrage war, ob die Tinte essbar wäre. Damals wollte ein cleverer Konditor Geburtstagstorten per Tintenstrahler bedrucken - etwa mit dem Bild des Jubilars oder einem besonderen Glückwunsch. Zwar sind diese Tinten generell nicht giftig, aber sie sind einfach nicht als Lebensmittel gedacht.
• Ein anderer Anwender fragte nach einer Tinte, die man im Ofen brennen konnte; er wollte seine Keramikprodukte nicht mehr bemalen, sondern einfach und schnell mit PC und Drucker verzieren.
• Ein Tätowierer wollte seine Tattoos offenbar per Drucker ausgeben, anstatt sie auf herkömmliche Weise in die Haut zu sticheln.
• Und ein Handwerker hatte selbst eine Goldfarbe für den Ink-Jet entwickelt und wollte damit drucken. Allerdings waren die einzelnen Goldpartikel viel zu groß, um durch die Düsen der Druckköpfe zu passen.