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Tinten- versus Laser-Druck: So funktioniert es

Tinten- vs Laserdruck

Tintendruck

"Tintenstrahldruck" ist eigentlich die falsche Bezeichnung für das von kaufbaren Druckern genutzte Verfahren. Das ursprüngliche, nur industriell eingesetzte Tintenstrahlverfahren setzt auf einen kontinuierlichen Tintenstrahl, der nach Bedarf mechanisch abgelenkt statt abgeschaltet wird, wobei die Tinte des abgelenkten Strahl zurückfließt und wiederverwendet wird. Dieses Verfahren ist technisch zu aufwendig für Endverbraucher-Drucker, so dass bei diesen ausschließlich das sogenannte DOD (Drop-on-Demand) Verfahren zum Einsatz kommt, bei dem einzelne Tintentröpfchen gezielt aufs Blatt geschossen werden. Um die Tröpfchen aus der Düse zu schießen gibt es wiederum zwei unterschiedliche Ansätze, das Thermo-Verfahren (auch Bubblejet genannt) und die piezoelektrische Variante.

Thermo-Verfahren (Bubblejet)

Diese Technik verwenden Tintendrucker von Canon, Hewlett Packard, Lexmark und anderen. Erfunden haben sie ursprünglich unabhängig voneinander zeitgleich Canon und Hewlett Packard in den späten 70er Jahren. Die Tintentröpfchen werden hier mithilfe einer von einem Heizelement erzeugten Dampf-Blase aus der Düse geschossen. Die Tinte verdampft, dehnt sich aus und schießt den Tropfen aus der Düse, kurz darauf kollabiert die Blase wieder und das entstehende Vakuum zieht neue Tinte aus dem Tintentank nach.

Schematische Darstellung des thermoelektrischen Tintendrucks
So funktioniert ein Tintendrucker mit dem Thermodruck/Bubblejet-Verfahren

Piezo-Verfahren

Das Verfahren wurde entwickelt und zum Patent angemeldet von Epson, die bis heute auf die Technik setzen. Auch Brother baut Tintendrucker mit Piezo-Technik. Ein Piezo-Element (üblicherweise ein Kristall oder eine Keramik) ändert seine Form bei Anlegen von Spannung und biegt sich oder dehnt sich aus. Dieser Effekt wird genutzt, um die Tintenkammer, aus der der Tropfen geschossen werden soll, zu verkleinern und so den Tropfen aus der Düse zu pressen. Zieht das Piezo-Element sich wieder zusammen, vergrößert sich die Kammer wieder und es wird neue Tinte aus dem Tintentank gesaugt.

Piezo-Tintendruck Infografik
So funktioniert ein Tintendrucker mit dem Piezo-Verfahren

Unterschiede zwischen Piezo- und Thermo-Verfahren

Es gibt einige grundlegende Unterschiede zwischen beiden Verfahren. So hat das Piezo-Verfahren beispielsweise nicht mit Rückständen und Ablagerungen zu kämpfen, die durch das Verdampfen der Tinte wie beim Thermo-Verfahren entstehen. Da Piezo rein mechanisch arbeitet, kann die Zusammensetzung der Tinte beliebig sein. Thermo-taugliche Tinte muss explizit für optimale Verdampfung entwickelt werden, was das Spektrum der nutzbaren Tinte eingrenzt. Tinten für Tintendrucker im Thermo-Verfahren müssen beispielsweise immer Wasser enthalten für die Verdampfung. Auch Pigment-basierte Tinten sind mit Bubblejet-Druckern nur schwer zu drucken, weshalb der Großteil der Tinten dort Farbstoff-basiert sind.

Farbstoff-basierende Tinten bieten zwar sattere Farben, haben aber den Nachteil, dass sie -ohne spezielle Beimischungen oder Schutzschichten - nicht wasserfest oder lichtecht (ausbleichende Farben unter UV-Licht) sind, und sich damit nicht für eine Vielzahl von Einsatzzwecken (Archivierung, Außeneinsatz usw) eignen. Darüberhinaus liefern Farbstoff-Tinten auf normalem unbeschichtetem Kopierpapier nur sehr unbefriedigende Ergebnisse, da die Tinte hier tief ins Papier eindringt und die Druckpunkte ausfransen und verlaufen. Pigment-Tinte bleibt hingegen an der Oberfläche, während das Lösungsmittel, das als Trägerflüssigkeit dient, verdunstet.

Ein Piezo-basierender Tintendrucker kann auch durch die Variation der Spannung und die daraus resultierende unterschiedliche Ausdehnung des Piezo-Elements die Größe der Tintentröpfchen beliebig regeln, während ein Thermo-Druckkopf mehrere Heizelemente pro Kammer benötigt, die mehrere Dampfblasen erzeugen, um die Tropfengröße zu variieren (die Anzahl der Heizelemente pro Kammer bestimmt dabei die Anzahl der möglichen Tropfengrößen, die Größe kann also nicht beliebig variiert werden).

Das Thermoverfahren wiederum hat den Vorteil, dass die Druckköpfe wesentlich günstiger zu produzieren sind - aber eben auch schneller verdrecken und somit öfter gereinigt oder ersetzt werden müssen wegen der Ablagerungen beim Verdampfen.

Laserdruck

Der Laserdruck funktioniert vollkommen anders als der Tintendruck. Obwohl es sich bei beiden um "non-impact" Druckverfahren handelt (d.h. dass der Farbträger nicht mit mechanischer Kraft aufs Druckmedium gepresst wird, wie z.B. bei Typenrad- oder Nadeldruckern), könnten sie unterschiedlicher nicht sein. Während der Tintendrucker direkt zeilenweise flüssige Tinte aufs Blatt spritzt, baut der Laserdrucker zuerst das Bild aus trockenen Tonerpartikeln auf, bevor er es aufs Blatt überträgt und dort mittels Hitze fixiert,

Doch wie genau geht das vonstatten? Das zentrale Element im Laserdrucker ist die mit einem lichtempfindlichen Polymer beschichtete Druckertrommel (auch: als (OPC)-Drum, Bildtrommel oder Imaging Kit bezeichnet). Diese wird am Anfang des Rotationszyklusses von einer Ladungswalze (früher: Koronadraht) komplett elektrisch aufgeladen. Als nächstes kommt auch schon der Laser, der, horizontal von einem Spiegel abgelenkt, die Druckertrommel an den Stellen entlädt, an die keine Farbe hin soll und der somit zeilenweise ein unsichtbares Negativ des Bildes aus elektrischen Ladungen auf die Trommel zeichnet. Dann folgt die Magnetwalze, die den Toner aus dem Toner-Reservoir holt und ganz nah an die Druckertrommel bringt, so dass die Tonerpartikel an den noch geladenen Stellen auf diese überspringen können. Das nun sichtbare Bild aus Tonerpartikeln wird über den Transfer-Roller aufs Papier übertragen, indem das Papier elektrostatisch stärker als die Trommel aufgeladen wird. Auf dem Papier ist nun das Bild aus losem Tonerpulver. Dieses wird nun weitertransportiert in die Fixiereinheit (auch Fuser genannt), wo die Heizwalze mittels Hitze die Tonerpartikel aufs Blatt schmilzt, während die Presswalze dagegen drückt. Die Bild-Trommel hingegen wird vom Abstreifer (auch: Doctor Blade) von übriggebliebenenem Toner gereinigt, der überschüssige Toner landet im Resttonerbehälter, welcher von Zeit zu Zeit geleert werden muss. Die Druckertrommel ist hingegen für eine neue Umdrehung bereit, der Zyklus beginnt von vorn.

Laserdruck-Infografik
So funktioniert ein Laserdrucker

Unterschiede in der Praxis zwischen Laser- und Tintendruck

Vorteile des Laserdrucks (=Nachteile des Tintendrucks):

  • • Kein Spezialpapier nötig, bestmögliche Druck-Qualität schon auf normalem Kopierpapier

  • • Druckgeschwindigkeit ist höher, da kein Druckkopf horizontal übers Blatt bewegt werden muss

  • • Dokumentenechtheit: Ausdrucke sind trocken, wasserfest und bleichen nicht aus.

  • • Vorteile beim Schwarzweiss/Textdruck, satteres Schwarz, schärfere Kanten.

  • • Für hohes Druckaufkommen konstruiert, langlebiger, größere Papierfächer & Kartuschen, besser geeignet für Vieldrucker (ideal als Netzwerk-Etagendrucker!).

  • • In der Regel niedrigere Pro-Seiten-Kosten für Farbträger und Papier.

  • • Druckt trocken, d.h. kein Warten, dass der Ausdruck trocknet und kein Austrocknen von Tinte bei Nichtbenutzung

  • • Zumeist leiser im Betrieb, da kein Druckkopf übers Blatt hin- und herbewegt wird

  • • Reinigt sich selbst während des Druckvorgangs, keine Druckkopf-Reinigung durch den Anwender nötig

  • • Seltener Patronenwechsel nötig, da die Patronen für viel mehr Seiten (im Schnitt etwa 5x soviele) dimensioniert sind

Vorteile des Tintendrucks (=Nachteile des Laserdrucks):

  • • Günstigere Geräte, da mechanisch deutlich simpler und damit billiger herzustellen.

  • • Deutlich besserer Fotodruck, leuchtendere Farben.

  • • Perfekter Foliendruck (Laser-Foliendruck ist bei manchen Geräten möglich, wird aber -in Farbe- niemals so gut aussehen wie mit Tinte. Schwarzweiss/Textdruck ist hingegen besser, wenn der Laserdrucker Folien unterstützt.)

  • • Bedruckbarkeit von beliebigen Medien (z.B. CD/DVD/Bluray-Rohlinge, Papier-Übergrößen oder Kartons).

  • • Weniger Wartungskosten/aufwand, da mechanisch simpler und es somit weniger Verschleißteile gibt

  • • Leichter selbst wiederzubefüllen (mit Spritze)

  • • Fotodruck mit Spezialtinten und mehr als vier Farben möglich.



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