Tintenstrahldruck

Der Tintenstrahldruck ist eine Art des Computerdrucks , bei dem ein digitales Bild erzeugt wird , indem feinste Tintentröpfchen auf verschiedene Substrate wie Papier, Kunststoff, Holz und Metall gesprüht werden.

Das Konzept des Tintenstrahldrucks entstand im 20. Jahrhundert, die Technologie wurde jedoch Anfang der 1950er-Jahre erstmals umfassend weiterentwickelt. Während seiner Tätigkeit bei Canon in Japan schlug Ichiro Endo die Idee eines „Bubble Jet“-Druckers vor, während Jon Vaught bei Hewlett-Packard (HP) etwa zur gleichen Zeit eine ähnliche Idee entwickelte. ^{[ 1 ]} Ende der 1970er-Jahre wurden Tintenstrahldrucker entwickelt, die digitale, computergenerierte Bilder wiedergeben konnten, hauptsächlich von Epson , HP und Canon. Auf dem weltweiten Verbrauchermarkt entfällt der Großteil der Verkäufe von Tintenstrahldruckern auf vier Hersteller: Canon, HP, Epson und Brother . ^{[ 2 ]}

1982 entwickelte Robert Howard die Idee für ein kleines Farbdrucksystem, das mithilfe von Piezos Tintentropfen erzeugte. Er gründete das Unternehmen RH (Robert Howard) Research (im Februar 1984 umbenannt in Howtek, Inc.) und entwickelte die revolutionäre Technologie, die zum Pixelmaster-Farbdrucker mit Festtinte ^{[ 3 ]} auf Basis der Thermojet-Technologie führte. Diese Technologie basiert auf einem röhrenförmigen Einzeldüsen-Tropfengenerator mit akustischen Wellen, der ursprünglich 1972 von Steven Zoltan mit einer Glasdüse erfunden und 1984 von den Howtek-Ingenieuren mit einer Tefzel-Formdüse zur Eliminierung unerwünschter Flüssigkeitsfrequenzen verbessert wurde.

Der aufstrebende Markt für Tintenstrahl-Materialabscheidung nutzt ebenfalls Tintenstrahltechnologien, typischerweise Druckköpfe mit piezoelektrischen Kristallen, um Materialien direkt auf Substrate abzuscheiden.

Die Technologie wurde erweitert und die „Tinte“ kann nun auch Lötpaste bei der Leiterplattenbestückung oder lebende Zellen ^{[ 4 ]} zur Herstellung von Biosensoren und für das Tissue Engineering ^{[ 5 ]} enthalten .

Bilder, die mit Tintenstrahldruckern erstellt werden, werden mitunter unter Markennamen wie Digigraph , Iris Prints , Giclée und Cromalin vertrieben . ^{[ 6 ]} Tintenstrahlgedruckte Kunstdrucke werden häufig unter solchen Markennamen verkauft, um ein qualitativ hochwertigeres Produkt zu suggerieren und eine Assoziation mit dem alltäglichen Druck zu vermeiden.

Die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten bewirkt, dass sich ein Strahl in Tröpfchen auflöst. Optimale Tröpfchengrößen von 0,10 mm (0,004 Zoll) erfordern eine Tintenstrahldüse mit einem Durchmesser von etwa 0,076 mm (0,003 Zoll). Flüssigkeiten mit Oberflächenspannung können auf Wasser-, Wachs- oder Ölbasis sein, aber auch geschmolzene Metalllegierungen. Die meisten Tröpfchen lassen sich elektrisch aufladen. Moderne Tintenstrahldrucker verwenden hauptsächlich zwei Technologien: kontinuierliches Tintenstrahlen (CIJ) und tropfenweises Tintenstrahlen (DOD). Beim kontinuierlichen Tintenstrahlen wird die Flüssigkeit unter Druck in einem kontinuierlichen Strahl abgegeben. Beim tropfenweisen Tintenstrahlen wird die Flüssigkeit tropfenweise aus der Düse ausgestoßen. Dies kann mechanisch durch Drücken oder elektrisch erfolgen. Eine hohe elektrische Ladung kann Tröpfchen aus der Düse ziehen, Schallwellen können Flüssigkeit aus der Düse drücken oder eine Volumenausdehnung der Kammer kann einen Tröpfchen ausstoßen. Das kontinuierliche Tintenstrahlen ist mindestens seit 1929 bekannt. ^{[ 7 ]} Das tropfenweise Tintenstrahlen wurde erst in den 1920er Jahren entdeckt.

Das Continuous-Inkjet- Verfahren (CIJ) wird kommerziell zur Kennzeichnung und Codierung von Produkten und Verpackungen mit Mindesthaltbarkeitsdaten, Chargen- und Losnummern sowie weiteren Produktinformationen eingesetzt. 1867 patentierte Lord Kelvin den Siphonrekorder , der Telegrafensignale als kontinuierliche Spur auf Papier aufzeichnete. Hierfür wurde eine Tintenstrahldüse verwendet, deren Strahl von einer Magnetspule abgelenkt wurde. Die ersten kommerziellen Geräte (medizinische Streifenschreiber ) wurden 1951 von Siemens eingeführt ^{[ 8 ]} und basierten auf dem Patent US2566443 von Rune Elmqvist vom 4. September 1951.

Bei der CIJ-Technologie (Concept-Injection Jet) fördert eine Hochdruckpumpe flüssige Tinte aus einem Reservoir durch den Pistolenkörper und eine mikroskopische Düse (üblicherweise 0,076 mm Durchmesser). Durch die Plateau-Rayleigh-Instabilität entsteht ein kontinuierlicher Tintenstrahl . Ein piezoelektrischer Kristall erzeugt im Pistolenkörper eine akustische Welle, die den Tintenstrahl in regelmäßigen Abständen in einzelne Tropfen zerteilt: Pro Sekunde können 64.000 bis 165.000 unregelmäßig geformte Tintentropfen erzeugt werden. ^{[ 9 ]} Die Tintentropfen werden während ihrer Entstehung einem elektrostatischen Feld ausgesetzt, das entweder durch eine Ladeelektrode oder durch ein Magnetfeld erzeugt wird. Die Feldstärke variiert je nach gewünschter Tropfenablenkung. Dies führt zu einer kontrollierten Ablenkung jedes einzelnen Tropfens durch elektrostatische Ladung. Geladene Tropfen können durch einen oder mehrere ungeladene „Schutztropfen“ voneinander getrennt sein, um die elektrostatische Abstoßung zwischen benachbarten Tropfen zu minimieren.

Die Tröpfchen durchlaufen ein weiteres elektrostatisches oder magnetisches Feld und werden mittels elektrostatischer Ablenkplatten oder eines magnetischen Flussfelds auf das Trägermaterial (Substrat) gelenkt (abgelenkt). Alternativ werden sie abgelenkt und gelangen in eine Auffangrinne zur Wiederverwendung. Stärker geladene Tröpfchen werden stärker abgelenkt. Nur ein kleiner Teil der Tröpfchen wird zum Drucken verwendet, der Großteil wird recycelt.

CIJ ist eine der ältesten (1951) und ausgereiftesten Tintenstrahltechnologien. Das Drop-on-Demand-Verfahren wurde erst später entwickelt. ^{[ 10 ]} Die Hauptvorteile von CIJ sind die sehr hohe Geschwindigkeit (≈20 m/s) der Tintentröpfchen, die einen relativ großen Abstand zwischen Druckkopf und Substrat ermöglicht, und die sehr hohe Tropfenausstoßfrequenz, die sehr hohe Druckgeschwindigkeiten erlaubt. Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung von Düsenverstopfungen, da die Düse permanent in Betrieb ist. Dadurch können flüchtige Lösungsmittel wie Ketone und Alkohole eingesetzt werden, wodurch die Tinte gut mit dem Substrat verbunden wird und schnell trocknet. ^{[ 9 ]} Das Tintensystem erfordert eine aktive Lösungsmittelregulierung, um die Verdunstung während der Flugzeit (Zeit zwischen Düsenausstoß und Rückführung in die Tintenrinne) und beim Entlüften zu kompensieren. Dabei wird Luft, die zusammen mit den nicht benötigten Tropfen in die Tintenrinne gelangt, aus dem Reservoir abgeführt. Die Viskosität wird überwacht und ein Lösungsmittel (oder eine Lösungsmittelmischung) hinzugefügt, um Lösungsmittelverluste auszugleichen.

In den späten 1950er Jahren erfreuten sich erhitzte Wachstinten in Verbindung mit CIJ-Technologien großer Beliebtheit. 1971 meldete Johannes F. Gottwald das Patent US3596285A für einen Flüssigmetall-Recorder an, der geschmolzene Metalltinte mithilfe eines Magnetfelds zur Herstellung geformter Symbole für Beschilderungen nutzte. Dies war möglicherweise das erste 3D-Metallobjekt, das mithilfe eines Magnetkernspeichers als Datenquelle für jedes einzelne Symbol gedruckt wurde.

Es gibt viele Möglichkeiten, einen Drop-on-Demand-Tintenstrahldrucker (DOD) herzustellen. Gängige Verfahren sind thermisches und piezoelektrisches DOD, um die Tropfenfrequenz zu erhöhen. ^{[ 11 ]} DOD kann mit einer einzelnen Düse oder mit Tausenden von Düsen erfolgen. ^{[ 12 ]} Ein DOD-Verfahren nutzt Software, die die Druckköpfe anweist, zwischen null und acht Tintentropfen pro Punkt nur dort aufzutragen, wo sie benötigt werden. Die Bandbreite an Tintenstrahlflüssigkeiten hat sich erweitert und umfasst nun Pasten, Epoxidharze, Schmelztinten, biologische Flüssigkeiten usw. DOD ist sehr beliebt und hat eine interessante Geschichte. Mechanisches DOD war der erste Prozess, gefolgt von elektrischen Verfahren, einschließlich piezoelektrischer Bauelemente, und schließlich thermischen Verfahren oder Wärmeausdehnungsverfahren.

Thermischer DOD-Druck

Die meisten Tintenstrahldrucker für Endverbraucher, darunter die von Canon (FINE-Kartuschensystem, siehe Foto), Hewlett-Packard und Lexmark , nutzen das thermische Tintenstrahlverfahren. ^{[ 13 ]} Die Idee, winzige Tintentropfen mithilfe von Wärme zu bewegen, wurde etwa zeitgleich unabhängig voneinander von zwei Gruppen entwickelt: John Vaught und ein Team der Hewlett-Packard-Niederlassung in Corvallis sowie der Canon-Ingenieur Ichiro Endo. Endos Team versuchte 1977 zunächst, den piezoelektrischen Effekt zu nutzen, um Tinte aus der Düse zu befördern. Dabei stellten sie fest, dass Tinte aus einer Spritze herausspritzte, als diese versehentlich mit einem Lötkolben erhitzt wurde . Vaughts Arbeit begann Ende 1978 mit einem Projekt zur Entwicklung eines schnellen und kostengünstigen Druckverfahrens. Das Team bei HP fand heraus, dass Dünnschichtwiderstände genügend Wärme erzeugen konnten, um einen Tintentropfen auszulösen. Zwei Jahre später erfuhren die Teams von HP und Canon voneinander. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

Thermischer Tintenstrahldruck

Beim Thermotintenstrahldruck bestehen die Druckpatronen aus einer Reihe winziger Kammern, die jeweils ein Heizelement enthalten und mittels Fotolithografie hergestellt werden . Um einen Tropfen aus jeder Kammer auszustoßen, wird ein Stromimpuls durch das Heizelement geleitet . Dies führt zu einer schnellen Verdampfung der Tinte in der Kammer und zur Bildung einer Blase ^{[ 16 ]} . Dadurch entsteht ein starker Druckanstieg, der einen Tintentropfen auf das Papier schleudert (daher Canons Markenname „ Bubble Jet “). Frühe Thermodruckköpfe erreichten lediglich 600–700 dpi ^{[ 13 ]} , doch Verbesserungen von HP erhöhten die Auslösefrequenz auf 8–12  kHz pro Kammer und bis zum Jahr 2000 sogar auf bis zu 18 kHz bei einem Tropfenvolumen von 5 Pikolitern. Thermodruckköpfe sind nicht so leistungsstark wie Piezo-Druckköpfe oder Continuous-Inkjet-Druckköpfe, daher ist der Abstand zwischen Druckkopf und Papier entscheidend. Die Oberflächenspannung der Tinte sowie die Kondensation und die daraus resultierende Kontraktion der Dampfblase ziehen eine weitere Tintenladung durch einen schmalen Kanal, der mit einem Tintenreservoir verbunden ist, in die Kammer. Die verwendeten Tinten sind üblicherweise wasserbasiert und verwenden Pigmente oder Farbstoffe . Die Tinten müssen eine flüchtige Komponente enthalten, um die Dampfblase zu bilden; andernfalls kann kein Tropfenausstoß erfolgen. Da keine speziellen Materialien benötigt werden, ist der Druckkopf im Allgemeinen kostengünstiger herzustellen als bei anderen Tintenstrahltechnologien.

Piezoelektrischer DOD-Druck

Piezoelemente sind elektrisch polarisierte Keramikbauteile, ähnlich wie ein Magnet. Die meisten kommerziellen und industriellen Tintenstrahldrucker sowie einige Consumer-Drucker (z. B. von Epson (siehe Foto) und Brother Industries ) verwenden anstelle eines Heizelements ein piezoelektrisches Material in einer mit Tinte gefüllten Kammer hinter jeder Düse. Beim Anlegen einer Spannung ändert das piezoelektrische Material seine Form und erzeugt einen Druckimpuls in der Flüssigkeit, der einen Tintentropfen aus der Düse ausstößt. Einzeldüsen-Röhrentintenstrahldrucker sind im Prinzip Flüssigkeitsresonatoren, in denen die Tropfen durch Schallwellen ausgestoßen werden. Das Patent von 1972 bezeichnete sie als „Squeeze Tube Inkjets“, später stellte sich jedoch heraus, dass es sich um akustische Tintenstrahldrucker handelt. Piezoelektrische (auch Piezo-)Tintenstrahldrucker ermöglichen eine größere Tintenvielfalt als thermische Tintenstrahldrucker, da keine flüchtige Komponente benötigt wird und keine Probleme mit Tintenrückständen auftreten. Allerdings sind die Druckköpfe aufgrund des verwendeten piezoelektrischen Materials (üblicherweise PZT, Bleizirkonattitanat ) teurer in der Herstellung. Die Tintenpatronen können jedoch vom Druckkopf getrennt und bei Bedarf einzeln ausgetauscht werden. Piezo-Druckköpfe bieten somit das Potenzial für niedrigere Betriebskosten. Sie sollen bei vergleichbaren Tropfenvolumina höhere Ausstoßraten als thermische Druckköpfe erreichen. ^{[ 13 ]}

Piezo-Tintenstrahl

Die Piezo-Tintenstrahltechnologie wird häufig in Produktionslinien zur Produktkennzeichnung eingesetzt. Beispielsweise wird mit dieser Technik oft das Verfallsdatum auf Produkte aufgebracht; dabei ist der Druckkopf stationär, während das Produkt vorbeifährt. Diese Anwendung erfordert einen relativ großen Abstand zwischen Druckkopf und Substrat, bietet aber auch eine hohe Druckgeschwindigkeit, eine lange Lebensdauer und niedrige Betriebskosten .

Thermoplast / 3D-Druck

In den 1970er Jahren waren die ersten Tinten für das US-Verteidigungsministerium (DOD) wasserbasiert, und von der Verwendung bei höheren Temperaturen wurde abgeraten. Ende der 1970er Jahre wurden in den Tintenstrahldruckern von Silonics (1975), Siemens (1977) sowie Epson und Exxon (1980er Jahre) Tinten auf Wachs- und Ölbasis verwendet. ^{[ 13 ]} 1984 entdeckte das kleine Unternehmen Howtek, Inc. ^{[ 3 ]} , dass sich feste Tintenmaterialien ^{[ 13 ]} (Thermoplaste) bei 125 °C (257 °F) verarbeiten lassen, indem die piezoelektrische Polung während des Druckvorgangs aufrechterhalten wird. 1986 brachte Howtek den Festtintenstrahldrucker Pixelmaster auf den Markt, der den Weg für den Druck dreidimensionaler Kunststofftinten ebnete und 1992 zum 3D-Patent US5136515A führte. Dieses Patent wurde von den ersten drei großen 3D-Druckerherstellern (Sanders Prototype, Inc., Stratasys und 3D Systems ) lizenziert.

Braillemaster

Ende der 1980er Jahre brachte Howtek den Braillemaster auf den Markt, einen Drucker, der mit vier Schichten fester Tinte pro Zeichen Dokumente in Braille-Schrift erstellte, die von blinden Menschen gelesen werden konnten.

Howtek

Solidscape, Inc. verwendet derzeit mit großem Erfolg thermoplastische Materialien und Einzeldüsen-Tintenstrahldrucker vom Typ Howtek (siehe Abbildung). Auch Ballistic Particle Manufacturing setzte Materialien und Tintenstrahldrucker vom Typ Howtek ein. ^{[ 17 ]} Diese Tintenstrahldrucker können bis zu 16.000 Tropfen pro Sekunde erzeugen und diese mit einer Geschwindigkeit von 2,7 Metern pro Sekunde ausstoßen. Ursprünglich nur für den Druck auf Standardpapier im Letter-Format konzipiert, können sie nun auch 3D-Modelle mit Hunderten von Schichten drucken.

Thermojet

Die thermoplastischen Tinten in piezoelektrischen Tintenstrahldruckern (von Howtek als Thermojet-Technologie bezeichnet) werden mitunter mit der thermischen Bubble-Jet-Technologie (Wärmeausdehnung) verwechselt, sind aber grundverschieden. Bubble-Jet-Tinten sind bei Raumtemperatur nicht fest und werden nicht erhitzt. Thermojet-Tinten benötigen 125 °C, um die Viskosität im Druckbereich zu reduzieren. Howtek stellte 1984 auf der Comdex in Las Vegas als erstes Unternehmen einen Tintenstrahl-Farbdrucker mit thermoplastischen Tinten vor ^{[ 13 ]} .

Die früheste Erwähnung einer kontinuierlichen Tintenstrahltinte (CIJ) findet sich im Patent US3596285A von 1971. Darin heißt es: „Die bevorzugte Tinte zeichnet sich durch Viskositäts- und Oberflächenspannungseigenschaften aus, die gewährleisten, dass die Flüssigkeit unter der Kraft, mit der sie sich in einem Strahl bewegt, über eine bestimmte Strecke hinweg stabil bleibt. Dies impliziert, dass der Druck, der bei der Strahlbildung auf die Tinte ausgeübt wird, ausreicht, um einen Strahl zu formen und ihm genügend Energie zu verleihen, um ihn trotz einwirkender Kräfte als kontinuierliche Flüssigkeitsmasse zu transportieren. Darüber hinaus sollten die Farbe der Tinte und die Farbe des Trägermaterials so aufeinander abgestimmt sein, dass ein guter optischer Kontrast zwischen den nachfolgenden Druckvorgängen entsteht. Die bevorzugte Tinte ist eine Schmelztinte . Das heißt, sie nimmt bei der Temperatur des Trägermaterials eine feste Phase und bei einer höheren Temperatur eine flüssige Phase an. Derzeit ist der Bereich handelsüblicher Tintenzusammensetzungen, die die Anforderungen der Erfindung erfüllen, nicht bekannt. Allerdings wurde mit einer leitfähigen Metalllegierung als Tinte ein zufriedenstellendes Druckergebnis gemäß der Erfindung erzielt. Diese ist bei Raumtemperatur extrem hart und haftet gut auf der Oberfläche des Trägermaterials.“

Das grundlegende Problem bei Tintenstrahltinten besteht in den widersprüchlichen Anforderungen an ein Farbmittel, das auf der Oberfläche haften bleibt, einerseits und andererseits, dass es schnell durch die Trägerflüssigkeit ausblutet. ^{[ 9 ]}

Desktop-Tintenstrahldrucker, wie sie in Büros und Privathaushalten verwendet werden, nutzen in der Regel wasserbasierte Tinte ^{[ 9 ],} die auf einer Mischung aus Wasser, Glykol und Farbstoffen oder Pigmenten basiert . Diese Tinten sind kostengünstig in der Herstellung, jedoch schwierig auf der Oberfläche von Medien zu kontrollieren, weshalb oft speziell beschichtete Medien erforderlich sind. HP-Tinten enthalten sulfonierten Polyazo-Schwarzfarbstoff (häufig zum Färben von Leder verwendet ), Nitrate und andere Verbindungen. ^{[ 9 ]} Wasserbasierte Tinten werden hauptsächlich in Druckern mit Thermotintenstrahlköpfen eingesetzt, da diese Köpfe Wasser für den Tintenausstoß benötigen.

Während wasserbasierte Tinten oft die größte Farbpalette und die lebendigsten Farben bieten, sind die meisten ohne spezielle Beschichtung oder Laminierung nach dem Druck nicht wasserfest. Farbstoffbasierte Tinten sind zwar in der Regel am günstigsten, verblassen aber schnell unter Lichteinwirkung oder Ozon. Pigmentbasierte wasserbasierte Tinten sind typischerweise teurer, bieten aber eine deutlich bessere Langzeitbeständigkeit und UV- Beständigkeit. Diese erhöhte Beständigkeit ist einer der Gründe, warum pigmentbasierte Tinten häufig in der Kunst und im Archivdruck eingesetzt werden. Tinten, die als „ archivfest “ vermarktet werden, sind in der Regel pigmentbasiert.

Einige professionelle Großformatdrucker verwenden wasserbasierte Tinten, aber die Mehrheit der heute im professionellen Einsatz befindlichen Drucker verwendet eine viel größere Auswahl an Tinten, von denen die meisten Piezo-Tintenstrahlköpfe und einen hohen Wartungsaufwand erfordern.

Lösungsmitteltinten

Hauptbestandteil dieser Tinten sind flüchtige organische Verbindungen (VOCs) , organische chemische Verbindungen mit hohem Dampfdruck . Die Farbe wird durch Pigmente anstelle von Farbstoffen erzielt, was eine ausgezeichnete Lichtechtheit gewährleistet. Der größte Vorteil von Lösemitteltinten liegt in ihrem vergleichsweise niedrigen Preis und der Möglichkeit, auf flexiblen, unbeschichteten Vinylsubstraten zu drucken , die für Fahrzeugbeschriftungen, Werbetafeln, Banner und Aufkleber verwendet werden. Zu den Nachteilen zählen die durch das Lösemittel entstehenden Dämpfe und die Notwendigkeit der Entsorgung des gebrauchten Lösemittels. Im Gegensatz zu den meisten wasserbasierten Tinten sind Drucke mit Lösemitteltinten in der Regel wasserfest und UV- beständig ( für den Außenbereich ) – ohne spezielle Überlackierung. ^{[ 9 ]} Die hohe Druckgeschwindigkeit vieler Lösemitteldrucker erfordert spezielle Trocknungsanlagen, üblicherweise eine Kombination aus Heizungen und Gebläsen. Das Substrat wird in der Regel unmittelbar vor und nach dem Farbauftrag durch die Druckköpfe erwärmt. Lösemittelfarben werden in zwei Unterkategorien unterteilt: Hartlösemittelfarben bieten die höchste Haltbarkeit ohne spezielle Überlackierungen, erfordern jedoch eine spezielle Belüftung des Druckbereichs, um die Einwirkung gesundheitsschädlicher Dämpfe zu vermeiden. Milde oder „Öko“-Lösemittelfarben hingegen sind zwar nicht so sicher wie wasserbasierte Farben, eignen sich aber für die Verwendung in geschlossenen Räumen ohne spezielle Belüftung. Milde Lösemittelfarben erfreuen sich in den letzten Jahren zunehmender Beliebtheit, da sich ihre Farbqualität und Haltbarkeit verbessert haben, während die Kosten deutlich gesunken sind.

UV-härtende Tinten

Diese Tinten bestehen hauptsächlich aus Acrylmonomeren mit einem Initiatorpaket. Nach dem Druckvorgang wird die Tinte durch starkes UV-Licht ausgehärtet . Dabei findet eine chemische Reaktion statt, bei der die Fotoinitiatoren die Tintenkomponenten zu einem Feststoff vernetzen. Typischerweise wird für den Aushärtungsprozess eine Quecksilberdampflampe mit Blende oder eine UV-LED verwendet. Aushärtungsprozesse mit hoher Leistung über kurze Zeiträume (Mikrosekunden) ermöglichen das Aushärten von Tinten auf wärmeempfindlichen Substraten. UV-Tinten verdunsten nicht, sondern härten durch diese chemische Reaktion aus. Es verdunstet oder wird kein Material abgetragen, sodass nahezu 100 % des aufgetragenen Volumens für die Farbgebung genutzt werden. Diese Reaktion verläuft sehr schnell und führt zu einer sofortigen Trocknung, wodurch die Grafik innerhalb weniger Sekunden vollständig ausgehärtet ist. Dies ermöglicht auch einen sehr schnellen Druckprozess. Durch diese sofortige chemische Reaktion dringen nach dem Verlassen des Druckers keine Lösungsmittel in das Substrat ein, was für hochwertige Druckergebnisse sorgt. ^{[ 18 ] [ 19 ]} Der Vorteil von UV-härtenden Tinten liegt darin, dass sie nach dem Aushärten sofort trocknen, auf einer Vielzahl unbeschichteter Untergründe aufgetragen werden können und ein sehr robustes Bild erzeugen. Zu den Nachteilen zählen der hohe Preis, der Bedarf an teuren Aushärtungsmodulen im Drucker und das beträchtliche Volumen der ausgehärteten Tinte, das zu einer leichten Reliefstruktur auf der Oberfläche führt. Trotz technologischer Verbesserungen neigen UV-härtende Tinten aufgrund ihres Volumens bei der Anwendung auf flexiblen Untergründen zu Rissen. Daher werden sie häufig in großen Flachbettdruckern eingesetzt, die direkt auf starre Substrate wie Kunststoff, Holz oder Aluminium drucken, wo Flexibilität keine Rolle spielt.

Farbsublimationstinten

Diese Tinten enthalten spezielle Sublimationsfarbstoffe und werden zum direkten oder indirekten Bedrucken von Textilien mit einem hohen Polyesteranteil verwendet . Durch Erhitzen sublimieren die Farbstoffe in die Fasern und erzeugen ein farbintensives und haltbares Bild.

Volltinte

Diese Tinten bestehen hauptsächlich aus wachsartigen Verbindungen , die über ihren Schmelzpunkt erhitzt werden, um das Drucken zu ermöglichen, und die beim Auftreffen auf das abgekühlte Substrat aushärten. Schmelztinten ^{[ 9 ]} werden typischerweise für Maskierungsverfahren eingesetzt und finden Anwendung im grafischen Druck. ^{[ 3 ] [ 20 ]} Die erste Schmelztinte wurde 1971 von Johannes F. Gottwald patentiert (US3596285A, Liquid Metal Recorder) und war für den Druck bestimmt. Im Patent heißt es: „Der Begriff ‚Drucken‘ ist hier nicht eng gefasst, sondern umfasst das Schreiben oder die Formulierung anderer Symbole oder Muster mit einer Tinte. Der Begriff Tinte umfasst nicht nur farbstoff- oder pigmenthaltige Materialien, sondern jede fließfähige Substanz oder Zusammensetzung, die sich zum Auftragen auf Oberflächen eignet, um durch Markierung Symbole, Zeichen oder Muster zu erzeugen. Die in diesem Prozess verwendeten Materialien können wiederverwendet werden. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Vergrößerung der Zeichengröße … im Hinblick auf den Materialbedarf für solch große und durchgehende Darstellungen.“

Bei der Konstruktion von Tintenstrahldruckköpfen gibt es zwei Hauptphilosophien: den feststehenden und den austauschbaren Druckkopf . Jede hat ihre eigenen Stärken und Schwächen.

Die Festkopf- Philosophie sieht einen fest eingebauten Druckkopf (oft auch als Gleitkopf bezeichnet ) vor, der für die gesamte Lebensdauer des Druckers ausgelegt ist. Da der Druckkopf nicht bei jedem Tintenverbrauch ausgetauscht werden muss, lassen sich die Verbrauchskosten senken und er arbeitet präziser als ein billiger Einwegkopf und benötigt in der Regel keine Kalibrierung. Wird ein Festkopf jedoch beschädigt, kann die Beschaffung eines Ersatzkopfes teuer werden, sofern der Aus- und Einbau überhaupt möglich ist. Lässt sich der Druckkopf nicht entfernen, muss der gesamte Drucker ersetzt werden.

Drucker mit festem Druckkopf sind zwar auch bei Consumer-Produkten erhältlich, finden sich aber häufiger bei industriellen High-End-Druckern und Großformatdruckern . Im Consumer-Bereich werden Drucker mit festem Druckkopf hauptsächlich von Epson und Canon hergestellt; allerdings verwenden auch viele neuere Modelle von Hewlett-Packard einen festen Druckkopf, beispielsweise der Officejet Pro 8620 und die Pagewide-Serie von HP. ^{[ 21 ]}

Das Prinzip des Einweg-Druckkopfs sieht vor, dass der Druckkopf Teil einer austauschbaren Tintenpatrone ist . Sobald eine Patrone leer ist, werden Patrone und Druckkopf komplett ersetzt. Dies erhöht zwar die Kosten für Verbrauchsmaterialien und erschwert die Herstellung eines hochpräzisen Druckkopfs zu einem vernünftigen Preis, hat aber auch den Vorteil, dass ein beschädigter oder verstopfter Druckkopf nur ein geringfügiges Problem darstellt: Der Benutzer kann einfach eine neue Patrone kaufen. Hewlett-Packard hat traditionell den Einweg-Druckkopf bevorzugt, ebenso wie Canon in seinen frühen Modellen. Diese Bauweise kann auch als Versuch der Druckerhersteller gesehen werden, den Austausch von Tintenpatronen durch Drittanbieter einzudämmen, da diese potenziellen Zulieferer nicht in der Lage sind, spezialisierte Druckköpfe herzustellen.

Es gibt eine Zwischenlösung: einen Einweg-Tintenbehälter, der mit einem Einweg-Druckkopf verbunden ist, der nur selten (etwa alle zehn Tintenbehälter) ausgetauscht wird. Die meisten Hochleistungs- Tintenstrahldrucker von Hewlett-Packard verwenden dieses System, wobei die Einweg-Druckköpfe bei Modellen mit geringerem Druckvolumen zum Einsatz kommen. Ein ähnliches Verfahren verfolgt Kodak , wo der für den dauerhaften Einsatz vorgesehene Druckkopf dennoch kostengünstig ist und vom Benutzer ausgetauscht werden kann. Canon verwendet mittlerweile (in den meisten Modellen) austauschbare Druckköpfe, die für die gesamte Lebensdauer des Druckers ausgelegt sind, aber bei Verstopfung vom Benutzer ersetzt werden können.

Die Hauptursache für Probleme beim Tintenstrahldruck ist das Eintrocknen der Tinte an den Düsen des Druckkopfs. Dadurch trocknen die Pigmente und Farbstoffe aus und bilden einen festen Block aus gehärteter Masse, der die mikroskopisch kleinen Tintenkanäle verstopft. Die meisten Drucker versuchen, dieses Eintrocknen zu verhindern, indem sie die Druckkopfdüsen mit einer Gummikappe abdecken, wenn der Drucker nicht in Gebrauch ist. Plötzliche Stromausfälle oder das Trennen des Druckers vom Stromnetz, bevor die Druckkopfkappen angebracht wurden, können dazu führen, dass der Druckkopf unverschlossen bleibt. Selbst mit einer Kappe ist die Abdichtung nicht perfekt, und über mehrere Wochen kann Feuchtigkeit (oder ein anderes Lösungsmittel) austreten, wodurch die Tinte eintrocknet und aushärtet. Sobald sich Tinte ansammelt und aushärtet, kann das Tropfenvolumen beeinträchtigt werden, die Tropfenflugbahn sich verändern oder die Düse kann die Tinte gar nicht mehr ausstoßen.

Um dem Austrocknen entgegenzuwirken, verfügen nahezu alle Tintenstrahldrucker über einen Mechanismus zur Nachbefeuchtung des Druckkopfs. Da üblicherweise kein separates, reines, tintenfreies Lösungsmittel zur Verfügung steht, wird die Tinte selbst zur Befeuchtung des Druckkopfs verwendet. Der Drucker versucht, alle Düsen gleichzeitig anzusteuern. Beim Ausstoßen der Tinte sickert ein Teil davon über den Druckkopf zu den trockenen Kanälen und weicht die ausgehärtete Tinte teilweise auf. Nach dem Sprühvorgang wird ein Gummiabstreifer über den Druckkopf geführt, um die Feuchtigkeit gleichmäßig zu verteilen. Anschließend werden alle Düsen erneut angesteuert, um eventuell vorhandene Tintenklumpen in den Kanälen zu entfernen.

Einige Drucker verwenden eine zusätzliche Luftansaugpumpe, die mithilfe der Gummikappenstation Tinte durch stark verstopfte Tintenpatronen saugt. Der Saugpumpenmechanismus wird häufig vom Papiereinzugsmotor angetrieben und ist mit dessen Wellenende verbunden. Die Pumpe schaltet sich nur ein, wenn sich die Welle rückwärts dreht, wodurch sich die Walzen während der Druckkopfreinigung umkehren. Aufgrund der Bauweise des Druckkopfs wird die Saugpumpe auch benötigt, um die Tintenkanäle in einem neuen Drucker zu befüllen und sie zwischen Tintenpatronenwechseln erneut zu befüllen.

Professionelle Großformat-Tintenstrahldrucker mit lösungsmittel- und UV-härtender Tinte verfügen in der Regel über einen manuellen Reinigungsmodus. Dieser ermöglicht es dem Bediener, die Druckköpfe und den Kappenmechanismus manuell zu reinigen sowie die Wischerblätter und andere Teile, die bei der automatischen Reinigung zum Einsatz kommen, auszutauschen. Die in diesen Druckern verwendeten Tintenmengen führen häufig zu Tintenüberschuss und damit zu Ablagerungen eingetrockneter Tinte an vielen Stellen, die von automatischen Reinigungsverfahren nicht entfernt werden können.

Die beim Reinigungsvorgang verbrauchte Tinte muss aufgefangen werden, um ein Auslaufen in den Drucker zu verhindern. Dieser Auffangbereich wird als Tintenauffangwanne bezeichnet . Bei Hewlett-Packard-Druckern handelt es sich dabei um eine offene Kunststoffwanne unterhalb der Reinigungs-/Wischstation. Bei Epson-Druckern befindet sich üblicherweise ein großes Absorptionskissen in einer Wanne unterhalb der Papierzufuhrplatte. Bei älteren Druckern bildet sich häufig ein Haufen eingetrockneter Tinte in der Tintenauffangwanne, der sich anhäufen und die Druckköpfe berühren kann, was zu Papierstaus führen kann. Einige größere professionelle Drucker, die mit Lösungsmitteltinten arbeiten, verfügen über einen austauschbaren Kunststoffbehälter zur Aufnahme von Resttinte und Lösungsmittel, der geleert oder ausgetauscht werden muss, sobald er voll ist.

Es gibt eine zweite Art der Tintenaustrocknung, die die meisten Drucker nicht verhindern können. Damit Tinte aus der Patrone austreten kann, muss Luft eindringen, um die entnommene Tinte zu verdrängen. Die Luft gelangt durch ein extrem langes, dünnes Labyrinthrohr von bis zu 10 cm Länge in den Tintenbehälter. Dieses Rohr ist lang und schmal, um die Verdunstung von Feuchtigkeit durch das Belüftungsrohr zu reduzieren. Dennoch findet eine gewisse Verdunstung statt, und schließlich trocknet die Tintenpatrone von innen heraus aus. Um diesem Problem entgegenzuwirken, das insbesondere bei professionellen, schnelltrocknenden Lösemitteltinten auftritt, enthalten viele Großformatdruckerpatronen die Tinte in einem luftdichten, zusammenfaltbaren Beutel, der keine Belüftung benötigt. Der Beutel schrumpft einfach, bis die Patrone leer ist.

Die häufigen Reinigungsvorgänge mancher Drucker können eine beträchtliche Menge Tinte verbrauchen und haben einen großen Einfluss auf die Ermittlung der Kosten pro Seite.

Verstopfte Düsen lassen sich durch Drucken eines Standardtestmusters auf die Seite erkennen. Es gibt einige Software-Lösungen, die Druckinformationen von einer verstopften Düse auf eine funktionierende Düse umleiten.

Tintenpatronen sind die traditionelle Methode, um Tinte zum Druckkopf zu transportieren. Tintenstrahldrucker mit kontinuierlichem Tintensystem (CISS) verbinden den Druckkopf entweder mit Tintenbehältern oder -packs mit hoher Kapazität oder füllen die integrierten Patronen über externe, per Schlauch angeschlossene Behälter auf – typischerweise eine nachträgliche Installation . Supertank-Drucker – eine Untergruppe der CISS-Drucker – verfügen über integrierte Tintenbehälter oder -packs mit hoher Kapazität und werden manuell mit Tintenflaschen befüllt. Werden Supertank-Tintensysteme mit Einweg-Druckkopftechnologie kombiniert, werden die verbrauchten Druckköpfe durch austauschbare Patronen ersetzt.

Im Vergleich zu früheren Farbdruckern für Endverbraucher bieten Tintenstrahldrucker zahlreiche Vorteile. Sie arbeiten leiser als Nadeldrucker oder Typenraddrucker . Dank höherer Auflösung ermöglichen sie feinere und detailreichere Ausdrucke. Tintenstrahldrucker für Endverbraucher mit Fotodruckqualität sind weit verbreitet.

Im Vergleich zu Technologien wie Thermowachs , Farbsublimation und Laserdruck bieten Tintenstrahldrucker den Vorteil einer praktisch nicht vorhandenen Aufwärmzeit und oft geringerer Seitenkosten. Kostengünstige Laserdrucker können jedoch niedrigere Seitenkosten aufweisen, zumindest bei Schwarzweißdrucken und möglicherweise auch bei Farbdrucken.

Für einige Tintenstrahldrucker sind Monochrom-Tintensätze entweder vom Druckerhersteller oder von Drittanbietern erhältlich. Diese ermöglichen es dem Tintenstrahldrucker, mit den traditionell in der Schwarzweißfotografie verwendeten silberbasierten Fotopapieren zu konkurrieren und bieten denselben Tonwertumfang: neutral, warm oder kalt. Beim Wechsel zwischen Farb- und Monochrom-Tintensätzen muss die alte Tinte mit einer Reinigungspatrone aus dem Druckkopf gespült werden . In der Regel ist spezielle Software oder zumindest ein angepasster Gerätetreiber erforderlich, um die unterschiedliche Farbzuordnung zu berücksichtigen .

Einige industrielle Tintenstrahldrucker ermöglichen heute sehr hohe Druckgeschwindigkeiten, Großformatdruck und vielfältige industrielle Anwendungen, von Beschilderungen, Textilien, optischen Medien ^{[ 22 ]} , Keramik und 3D-Druck bis hin zu biomedizinischen Anwendungen und leitfähigen Schaltungen. Zu den führenden Hardware-Herstellern und -Innovatoren weltweit zählen HP, Epson, Canon, Konica Minolta, Fujifilm, EFi, Durst, Brother, Roland DG, Mimaki, Mutoh und viele andere.

Viele „intelligente“ Tintenpatronen enthalten einen Mikrochip , der den geschätzten Tintenstand an den Drucker übermittelt. Dies kann dazu führen, dass der Drucker eine Fehlermeldung anzeigt oder fälschlicherweise meldet, die Patrone sei leer. In manchen Fällen können diese Meldungen ignoriert werden, einige Tintenstrahldrucker verweigern jedoch den Druck mit einer Patrone, die sich als leer meldet, um zu verhindern, dass Verbraucher die Patronen nachfüllen. Epson beispielsweise verbaut einen Chip, der den Druckvorgang unterbricht, sobald der Chip eine leere Patrone meldet. Ein Forscher, der dieses System umging, stellte jedoch fest, dass er in einem Fall bis zu 38 % mehr Seiten in guter Qualität drucken konnte, obwohl der Chip eine leere Patrone anzeigte. ^{[ 23 ]} Drittanbieter von Tinte verkaufen Tintenpatronen mit erheblichen Rabatten (mindestens 10–30 % unter den Preisen von Originalpatronen, manchmal bis zu 95 %, im Durchschnitt etwa 50 %) sowie Großpackungen Tinte und Nachfüllsets für Patronen zu noch niedrigeren Preisen. Viele „intelligente“ Tintenpatronen verschiedener Hersteller wurden durch Reverse Engineering analysiert . Mittlerweile ist es möglich, preiswerte Geräte zu kaufen, mit denen sich solche Kartuschen zuverlässig zurücksetzen lassen, sodass sie sich selbst als voll melden und viele Male wiederbefüllt werden können.

Die sehr engen Tintenstrahldüsen neigen zum Verstopfen. Die Tinte, die beim Reinigen verbraucht wird – entweder durch manuelle Reinigung oder, in vielen Fällen, automatisch durch den Drucker im Rahmen eines Reinigungsplans – kann einen erheblichen Anteil des gesamten Tintenverbrauchs ausmachen. Tintenstrahldruckkopfdüsen lassen sich mit speziellen Lösungsmitteln oder (bei wasserlöslichen Tinten) durch kurzes Einweichen in warmem destilliertem Wasser reinigen.

Die hohen Kosten von Original-Tintenpatronen (OEM) und die bewusst herbeigeführten Schwierigkeiten beim Nachfüllen wurden durch das Wachstum von Drittanbietern von Tinte abgemildert. Viele Druckerhersteller raten ihren Kunden von der Verwendung von Fremdtinte ab, da diese aufgrund ihrer abweichenden Zusammensetzung die Druckköpfe beschädigen, zu Leckagen führen und eine minderwertige Ausgabequalität (z. B. mit falschem Farbraum) erzeugen könne. Consumer Reports merkte an, dass einige Drittpatronen weniger Tinte enthalten als Originalpatronen und somit keine Kosteneinsparungen ermöglichen ^{[ 24 ],} während Wilhelm Imaging Research behauptet, dass die Lebensdauer von Ausdrucken durch Fremdtinte erheblich verkürzt werden könne ^{[ 25 ]} . Eine Studie aus dem April 2007 zeigte jedoch, dass Tester in einem Doppelblindtest die mit Fremdtinte erzielten Ergebnisse im Allgemeinen gegenüber der Originaltinte bevorzugten . Im Allgemeinen wurden Originaltinten umfangreichen Zuverlässigkeitstests hinsichtlich der Patronen- und Druckkopfmaterialien unterzogen, während die Forschungs- und Entwicklungsbemühungen zur Materialkompatibilität von Fremdtinte wahrscheinlich deutlich geringer ausfallen. Einige Tintenstrahldruckerhersteller haben versucht, das Wiederbefüllen von Patronen mit verschiedenen Methoden zu verhindern, unter anderem durch den Einbau von Chips in die Patronen, die protokollieren, wie viel die Patrone gedruckt hat, und die den Betrieb einer wiederbefüllten Patrone verhindern.

Die Garantie für einen Drucker erlischt möglicherweise, wenn der Drucker durch die Verwendung nicht zugelassener Verbrauchsmaterialien beschädigt wird. In den USA besagt der Magnuson-Moss Warranty Act , ein Bundesgesetz, dass Garantiegeber nicht vorschreiben dürfen, dass ausschließlich Markenprodukte verwendet werden, wie es manche Druckerhersteller suggerieren. Dies gilt jedoch nicht, wenn nicht zugelassene Artikel den Schaden verursachen.

Tintenstrahldrucke weisen je nach Qualität der verwendeten Tinten und des Papiers eine unterschiedliche Archivbeständigkeit auf. [ ^{26 ] Bei} minderwertigem Papier kann dieses aufgrund von Säureresten im unbehandelten Zellstoff vergilben und sich zersetzen ; im schlimmsten Fall können alte Ausdrucke beim Anfassen buchstäblich zu kleinen Partikeln zerfallen. Hochwertige Tintenstrahldrucke auf säurefreiem Papier sind genauso lange haltbar wie getippte oder handgeschriebene Dokumente auf demselben Papier.

Da die Tinte vieler günstiger Tintenstrahldrucker wasserlöslich ist, muss bei Tintenstrahldrucken äußerste Vorsicht geboten sein, um selbst kleinste Feuchtigkeitstropfen zu vermeiden, da diese zu starkem Verlaufen oder Verschmieren führen können. ^{[ 27 ]} Im Extremfall können sogar schwitzige Fingerspitzen bei heißem, feuchtem Wetter minderwertige Tinten zum Verschmieren bringen. Auch wasserbasierte Textmarker können Tintenstrahldrucke verwischen und die Spitze des Markers verfärben. Die Lebensdauer von Tintenstrahldrucken mit wasserbasierten Tinten ist im Allgemeinen kürzer (obwohl UV-beständige Tinten erhältlich sind) als die von Ausdrucken mit lösungsmittelbasierten Tinten. Für den Einsatz in wasserbasierten Druckern wurden jedoch sogenannte Archivtinten entwickelt, die eine längere Lebensdauer ermöglichen.

Neben dem Verschmieren kann auch das allmähliche Verblassen vieler Tinten mit der Zeit ein Problem darstellen. Die Lebensdauer der Ausdrucke hängt stark von der Qualität und Zusammensetzung der Tinte ab. Die ersten Tintenstrahldrucker, die für den Heimgebrauch und kleine Büros konzipiert waren, verwendeten Farbstofftinten. Selbst die besten Farbstofftinten sind nicht so haltbar wie Pigmenttinten, die heute für viele Tintenstrahldrucker erhältlich sind. Viele Tintenstrahldrucker verwenden mittlerweile Pigmenttinten, die sehr wasserbeständig sind; zumindest die schwarze Tinte ist oft pigmentbasiert. Harz- oder silikonbeschichtetes Fotopapier ist weit verbreitet und kostengünstig erhältlich und bietet vollständigen Schutz vor Wasser und mechanischem Abrieb für Farbstoff- und Pigmenttinten. Das Fotopapier selbst muss für Pigment- oder Farbstofftinten ausgelegt sein, da Pigmentpartikel zu groß sind, um die Schutzschicht von reinem Farbstofffotopapier zu durchdringen.

Hochwertige Tintenstrahldrucke werden oft als „ Giclée “-Drucke bezeichnet, um sie von weniger haltbaren und kostengünstigeren Drucken zu unterscheiden. Die Verwendung dieser Bezeichnung ist jedoch keine Qualitätsgarantie, und die verwendeten Tinten und Papiere müssen sorgfältig geprüft werden, bevor ein Archivar auf deren Langzeitbeständigkeit vertrauen kann.

Um die Haltbarkeit von Tintenstrahldrucken zu verlängern, ist besondere Aufmerksamkeit für die Tintenpatronen erforderlich. Eine Möglichkeit, die Tintenpatronen eines Tintenstrahldruckers zu schonen, besteht darin, die Temperatur des Druckers selbst konstant zu halten. Starke Temperaturschwankungen im Raum sind sehr schädlich für die Tintenpatronen. Der Benutzer sollte vermeiden, dass der Drucker zu heiß oder zu kalt wird, da die Patronen sonst austrocknen können. Für eine dauerhafte Druckerleistung sollte der Benutzer eine gleichmäßige und konstante Raumtemperatur gewährleisten.

Tintenstrahldrucker verwenden lösungsmittelbasierte Tinten mit deutlich kürzerer Haltbarkeit als Lasertoner, der praktisch unbegrenzt haltbar ist. Tintenstrahldrucker neigen bei unregelmäßiger Nutzung zum Verstopfen, während Laserdrucker deutlich unempfindlicher gegenüber gelegentlicher Nutzung sind. Tintenstrahldrucker benötigen regelmäßige Druckkopfreinigungen, die viel Tinte verbrauchen und die Druckkosten erhöhen, insbesondere bei längeren Nichtbenutzungszeiten.

Wenn ein Tintenstrahldruckkopf verstopft, sind in manchen Fällen Tintenlöser/Druckkopfreiniger von Drittanbietern sowie Ersatzköpfe erhältlich. Die Kosten dafür sind zwar oft günstiger als die einer Transfereinheit für einen Laserdrucker, Laserdrucker haben jedoch eine deutlich längere Lebensdauer zwischen den Wartungsintervallen. Viele Tintenstrahldrucker verfügen heutzutage über fest installierte Druckköpfe, die sich bei irreparabler Verstopfung nicht wirtschaftlich austauschen lassen, was den gesamten Drucker unbrauchbar macht. Tintenstrahldrucker mit Einweg-Druckköpfen sind hingegen in der Regel deutlich teurer pro Seite als Drucker mit fest installierten Druckköpfen. Laserdrucker hingegen haben keine Druckköpfe, die verstopfen oder häufig ausgetauscht werden müssen, und können üblicherweise deutlich mehr Seiten zwischen den Wartungsintervallen drucken.

Tintenstrahldrucker lieferten traditionell eine bessere Druckqualität als Farblaserdrucker beim Bedrucken von Fotomaterial. Beide Technologien haben sich im Laufe der Zeit deutlich verbessert, wobei die von Künstlern bevorzugten, hochwertigsten Giclée-Drucke im Wesentlichen einen speziellen, hochqualitativen Tintenstrahldrucker verwenden.

Ein gängiges Geschäftsmodell für Tintenstrahldrucker besteht darin, den Drucker selbst zum oder unter den Herstellungskosten zu verkaufen und gleichzeitig den Preis der (herstellereigenen) Tintenpatronen drastisch zu erhöhen (ein Gewinnmodell, das als „ Rasierklingen-Modell “ bezeichnet wird). Die meisten aktuellen Tintenstrahldrucker versuchen, diese Produktbindung durch wettbewerbswidrige Maßnahmen wie Mikrochips in den Patronen zu erzwingen, um die Verwendung von Fremd- oder wiederbefüllten Tintenpatronen zu verhindern. Die Mikrochips überwachen den Verbrauch und melden den verbleibenden Tintenstand an den Drucker. Einige Hersteller legen auch ein Verfallsdatum fest. Meldet der Chip, dass die Patrone leer (oder abgelaufen) ist, stoppt der Drucker den Druckvorgang. Selbst wenn die Patrone wiederbefüllt wird, signalisiert der Mikrochip dem Drucker, dass sie leer ist. Bei vielen Modellen (insbesondere von Canon) kann der Status „leer“ durch Eingabe eines Servicecodes (oder manchmal einfach durch erneutes Drücken der Starttaste) außer Kraft gesetzt werden. Für einige Drucker sind spezielle Schaltkreise erhältlich, die die verbleibende Tintenmenge auf das Maximum zurücksetzen. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

Einigen Herstellern, insbesondere Epson und Hewlett-Packard , wurde vorgeworfen, den Füllstand einer Tintenpatrone fälschlicherweise als niedrig anzuzeigen, obwohl noch erhebliche Mengen Tinte vorhanden sind. ^{[ 30 ] [ 31 ]} Eine Studie aus dem Jahr 2007 ergab, dass die meisten Drucker eine beträchtliche Menge Tinte verschwenden, wenn sie eine Patrone als leer melden. Bei Einzeltintenpatronen befanden sich im Durchschnitt noch 20 % der ursprünglichen Tintenmenge, wobei die tatsächlichen Werte je nach Druckermarke und -modell zwischen 9 % und 64 % der Gesamtkapazität schwankten. ^{[ 32 ]} Verschärft wird dieses Problem durch die Verwendung von Mehrfarbenpatronen, die fälschlicherweise als leer angezeigt werden, sobald eine Farbe zur Neige geht. Besonders ärgerlich für viele Nutzer sind Drucker, die den Druck von Dokumenten verweigern, die nur schwarze Tinte benötigen, nur weil eine oder mehrere Farbtintenpatronen leer sind.

In den letzten Jahren haben viele Verbraucher begonnen, die Geschäftspraktiken von Druckerherstellern in Frage zu stellen, beispielsweise die Preise von bis zu 8.000 US-Dollar pro Gallone (2.100 US-Dollar pro Liter) für Druckerpatronen. Alternativen sind günstigere Nachahmungen von Patronen durch Drittanbieter und das Wiederbefüllen von Patronen mithilfe von Nachfüllsets. Aufgrund der großen Preisunterschiede durch die Gewinnspannen der Originalhersteller (OEMs) bieten zahlreiche Unternehmen Tintenpatronen von Drittanbietern an. Die meisten Druckerhersteller raten vom Wiederbefüllen von Einwegpatronen oder der Verwendung von Nachahmungen ab, da die Verwendung ungeeigneter Tinten aufgrund von Viskositätsunterschieden zu schlechterer Bildqualität führen kann. Dies kann die Tintenmenge pro Tropfen und die Farbkonsistenz beeinflussen und den Druckkopf beschädigen. Trotzdem gewinnt die Verwendung alternativer Patronen und Tinten immer mehr an Beliebtheit und bedroht das Geschäftsmodell der Druckerhersteller. Druckerhersteller wie HP , Lexmark und Epson haben Patente und den DMCA ( Digital Millennium Copyright Act) genutzt , um Klagen gegen Drittanbieter einzureichen. ^{[ 33 ] [ 34 ]} In den USA wurde eine Sammelklage wegen Kartellverstößen gegen HP und die Büroartikelkette Staples eingereicht . Darin wird HP vorgeworfen, Staples 100 Millionen Dollar gezahlt zu haben, um den Verkauf von preiswerten Tintenpatronen von Drittanbietern zu verhindern. ^{[ 35 ]}

Im Fall Lexmark Int'l gegen Static Control Components entschied das US-Berufungsgericht für den sechsten Bezirk, dass die Umgehung dieser Technik nicht gegen den Digital Millennium Copyright Act (DMCA) verstößt . ^{[ 36 ]} Auch die Europäische Kommission stufte diese Praxis als wettbewerbswidrig ein: Sie wird bei neueren, in der Europäischen Union verkauften Modellen nicht mehr angewendet. ^{[ 37 ]} Patente, die die Struktur ihrer Patronen schützen, verhindern den Verkauf billiger Kopien. Bei einigen Druckermodellen (insbesondere von Canon) kann der herstellereigene Mikrochip entfernt und in eine kompatible Patrone eingesetzt werden, wodurch die Notwendigkeit der Mikrochip-Replikation (und das damit verbundene Risiko einer Strafverfolgung) vermieden wird. Andere Hersteller verbauen ihre Mikrochips tief im Inneren der Patrone, um dies zu verhindern.

2007 stieg Eastman Kodak mit einer eigenen Reihe von All-in-One-Druckern in den Tintenstrahldruckermarkt ein. Das Marketingmodell unterschied sich von der gängigen Praxis, Drucker mit Verlust zu verkaufen und hohe Gewinne mit Ersatzpatronen zu erzielen. Kodak versprach, dass Verbraucher durch die Verwendung der kostengünstigeren, mit firmeneigenen Pigmenten gefüllten Patronen bis zu 50 Prozent der Druckkosten sparen und gleichzeitig die potenziellen Probleme mit Fremdtinte vermeiden könnten. ^{[ 38 ]} Diese Strategie erwies sich als erfolglos, und Kodak zog sich 2012 aus dem Geschäft mit Tintenstrahldruckern für Endverbraucher zurück.

Eine neuere Entwicklung sind Supertank-Drucker mit integriertem, kontinuierlichem Tintensystem . Supertank-Drucker zeichnen sich durch ihre großen, fest installierten Tintentanks aus, die aus Tintenflaschen befüllt werden. Der Drucker selbst ist in der Regel deutlich teurer, die Tintenflaschen hingegen sind preiswert und enthalten genug Tinte für Tausende von Seiten. Supertank-Drucker werden üblicherweise mit vollen Tintenflaschen ausgeliefert, sodass bis zu zwei Jahre lang gedruckt werden kann, bevor die Tanks nachgefüllt werden müssen. Epson leistete Pionierarbeit auf diesem Gebiet mit der Einführung der EcoTank-Reihe, zunächst 2010 in Indonesien ^{[ 39 ]} und 2015 in Nordamerika ^{[ 40 ].} Das Supertank-Konzept erwies sich als kommerziell erfolgreich ^{[ 39 ]} , und Canon und HP brachten ihre eigenen Supertank-Drucker unter den Namen MegaTank (Canon) ^{[ 41 ]} bzw. Smart Tank (HP) auf den Markt.

Viele Hersteller versehen ihre Drucker und Patronen mit Regionalcodes , ähnlich denen von DVDs , damit Kunden sie nicht aus günstigeren Regionen importieren können. Der Regionalcode kann vom Kunden oder dem Kundendienst des Herstellers einige Male geändert werden, danach ist der Drucker jedoch wie ein RPC-2-DVD-Laufwerk regional gesperrt.

Eine Möglichkeit, die Regionscodierung von Druckern zu umgehen, besteht darin, leere Patronen aus der alten Region aufzubewahren und mit Tinte aus der neuen Region wiederzubefüllen. Wie bereits erwähnt, verfügen jedoch viele moderne Tintenpatronen über Chips und Sensoren, die ein unbeabsichtigtes Wiederbefüllen verhindern, was den Vorgang erschwert. Im Internet finden sich Anleitungen zum Wiederbefüllen für verschiedene Druckermodelle. Alternativ können Tintenpatronen aus der alten Region in die neue Region geliefert werden.

Einige Hersteller von regionscodierten Druckern bieten auch regionsfreie Drucker an, die speziell für Reisende entwickelt wurden.

Neben den weit verbreiteten kleinen Tintenstrahldruckern für Zuhause und Büro gibt es professionelle Tintenstrahldrucker, einige für den Druck im Standardformat und viele für den Großformatdruck. Standardformat bedeutet eine Druckbreite von ca. 22–94 cm (8,5–37 Zoll). Großformat bedeutet eine Druckbreite von 60 cm bis 5 m (24 Zoll bis 15 Fuß). Standarddrucker werden am häufigsten für den Druck großer Mengen an Geschäftskorrespondenz eingesetzt, bei der es nicht auf hochwertiges Layout und Farbwiedergabe ankommt. Insbesondere mit der Integration von variablen Datentechnologien spielen Standarddrucker eine wichtige Rolle bei Rechnungen, Etiketten und personalisierten Katalogen und Zeitungen. Großformatdrucker werden hauptsächlich für Werbegrafiken verwendet; seltener für den Druck von Konstruktionszeichnungen durch Architekten oder Ingenieure. Mittlerweile gibt es aber auch Tintenstrahldrucker für den digitalen Textildruck mit einer Breite von bis zu 162,5 cm (64 Zoll) und einer hohen Bildauflösung von 1440 × 720 dpi. ^{[ 42 ]}

Eine weitere Spezialanwendung für Tintenstrahldrucker ist die Erstellung von Farbproofs für digital erstellte Druckaufträge . Diese Drucker liefern eine präzise Farbwiedergabe des endgültigen Bildes (einen sogenannten Proof), der zeigt, wie das fertige Bild aussehen wird, wenn der Auftrag schließlich auf einer großvolumigen Druckmaschine, beispielsweise einer Vierfarben-Offsetdruckmaschine, produziert wird. Ein Beispiel hierfür ist der Iris-Drucker , dessen Druckergebnisse dem französischen Begriff „Giclée“ zugrunde liegen.

Der größte Anbieter ist Hewlett-Packard , der über 90 Prozent des Marktes für Drucker zum Drucken technischer Zeichnungen abdeckt. Zu den wichtigsten Produkten der Designjet- Serie gehören der Designjet 500/800, die Designjet T-Druckerserie (einschließlich T1100 und T610), der Designjet 1050 und der Designjet 4000/4500. Darüber hinaus bietet HP den Designjet 5500 an, einen Sechsfarbendrucker, der speziell für den Grafikdruck entwickelt wurde, sowie den neuen Designjet Z6100, das Flaggschiff der HP Designjet-Reihe mit einem Achtfarben-Pigmenttintensystem.

Epson , Kodak und Canon stellen ebenfalls Großformatdrucker her, die jedoch in deutlich geringeren Stückzahlen als Standarddrucker verkauft werden. Epson ist mit drei japanischen Unternehmen verbunden, die überwiegend Epson-Piezo-Druckköpfe und -Tinten verwenden: Mimaki , Roland und Mutoh .

Scitex Digital Printing entwickelte Hochgeschwindigkeits- Tintenstrahldrucker für variable Daten im Produktionsdruck, verkaufte jedoch 2005 die damit verbundenen profitablen Vermögenswerte an Kodak. Kodak vermarktet die Drucker heute als Kodak Versamark VJ1000, VT3000 und VX5000 Drucksysteme. Diese Rollendrucker erreichen Druckgeschwindigkeiten von bis zu 305 Metern pro Minute.

Professionelle Hochleistungs-Tintenstrahldrucker werden von verschiedenen Herstellern angeboten. Ihre Preise reichen von 35.000 US-Dollar bis zu 2 Millionen US-Dollar. Die Druckwagenbreiten variieren zwischen 1,4 und 5 Metern (54 bis 192 Zoll). Bei den Tintentechnologien lag der Fokus lange auf Lösemittel-, Eco-Lösemittel- und UV-härtenden Tinten, wobei in jüngster Zeit wasserbasierte Tinten immer beliebter werden. Hauptanwendungsgebiete dieser Drucker sind Außenwerbung für Werbetafeln, LKW-Seitenwände und -Planen, Gebäudebeschriftungen und Banner sowie Innenwerbung für POS-Displays, hinterleuchtete Displays, Ausstellungs- und Museumsgrafiken.

Zu den wichtigsten Anbietern von professionellen Großformat- und Hochleistungsdruckern gehören: EFI , ^{[ 43 ]} LexJet, Grapo, Inca, Durst, Océ , NUR (jetzt Teil von Hewlett-Packard ), Lüscher, VUTEk, Scitex Vision (jetzt Teil von Hewlett-Packard ), Mutoh , Mimaki, Roland DG, Seiko I Infotech, IQDEMY, Leggett and Platt, Agfa, Raster Printers, DGI und MacDermid ColorSpan (jetzt Teil von Hewlett-Packard ), swissqprint, SPGPrints (ehemals Stork Prints ), MS Printing Systems und Digital Media Warehouse.

SOHO-Multifunktions-Tintenstrahldrucker für den Fotodruck verwenden bis zu 6 verschiedene Tinten:

• Canon: Cyan, Gelb, Magenta, Schwarz, Pigmentschwarz, Grau. 1 pl Thermofolie. ^{[ 44 ]}
• Epson: Cyan, Gelb, Magenta, Hellcyan, Hellmagenta, Schwarz. 1,5 pl Piezo-Variabler Sensor. Auch mit A3-Papierdruck ^{[ 45 ]} oder Fax und Duplex-ADF. ^{[ 46 ]}

Tintenstrahldrucker für den professionellen Fotodruck verwenden bis zu zwölf verschiedene Tinten:

• Canon: Fotomagenta, Fotocyan, Gelb, Magenta, Cyan, Rot, Fotoschwarz, Mattschwarz, Grau sowie entweder Blau, Fotograu und ein Farboptimierer für Schwarzdichte und gleichmäßigen Glanz ^{[ 47 ]} oder Hellgrau, Dunkelgrau und ein Farboptimierer ^{[ 48 ]} oder Grün, Blau und Fotograu ^{[ 49 ]} . 4 pl thermisch.
• Epson (10 von 12 Farben): leuchtendes Magenta, Gelb, Cyan, Orange, Grün, leuchtendes Hellmagenta, Hellcyan, Hellschwarz, Mattschwarz oder Fotoschwarz, plus eine nicht umkehrbare Auswahl zwischen Hellgrau oder Violett (V nicht für Foto). ^{[ 50 ]} 3,5 pl Piezo-Variable.
• HP: Magenta, Gelb, Rot, Grün, Blau, Hellmagenta, Hellcyan, Grau, Hellgrau, Mattschwarz, Fotoschwarz und ein Glanzverstärker. 4 pl Wärmeleitpaste.

Sie können ein Bild mit 36 ​​Megapixeln auf randlosem A3-Fotopapier mit 444 ppi drucken . ^{[ 51 ]}

Ein Kompaktfotodrucker ist ein eigenständiger Tintenstrahldrucker, der für den Druck von Fotos im Format 10 x 15 cm oder 5 x 7,5 cm von Digitalkameras entwickelt wurde. Er funktioniert ohne Computer. Er wird auch als tragbarer Fotodrucker oder Schnappschussdrucker bezeichnet. Kompaktfotodrucker kamen kurz nach dem Aufkommen des Heimfotodrucks Anfang der 2000er-Jahre auf den Markt. Sie wurden als Alternative zur Fotoentwicklung oder zum Drucken mit einem herkömmlichen Tintenstrahlfotodrucker entwickelt.

Die meisten Kompaktfotodrucker können nur Bilder im Format 100 mm × 150 mm (4 × 6 Zoll) drucken. Aufgrund dieser Einschränkung sind sie nicht als Ersatz für herkömmliche Tintenstrahldrucker gedacht. Viele Hersteller werben mit den Kosten pro Seite für die auf ihren Geräten gedruckten Fotos. Dies soll Kunden theoretisch davon überzeugen, dass sie ihre Bilder genauso günstig selbst drucken können wie im Einzelhandel oder bei Online-Druckdiensten. Die meisten Kompaktfotodrucker haben ein ähnliches Design. Es handelt sich um kleine Geräte mit großen LCD-Bildschirmen , die das Betrachten und Bearbeiten von Fotos ermöglichen, ähnlich wie am Computer. Die Bearbeitungsoptionen sind in der Regel recht umfangreich und erlauben es dem Benutzer, Fotos zuzuschneiden, rote Augen zu entfernen, Farbeinstellungen anzupassen und weitere Funktionen zu nutzen. Kompaktfotodrucker bieten typischerweise eine Vielzahl von Anschlussmöglichkeiten, darunter USB und die meisten Speicherkartenformate .

Kompakte Fotodrucker werden derzeit von den meisten führenden Druckerherstellern wie Epson , Canon , HP , Lexmark und Kodak produziert . Obwohl ihre Beliebtheit in den letzten Jahren zugenommen hat, machen sie immer noch einen relativ kleinen Anteil des Tintenstrahldruckermarktes aus. Der LG Pocket Photo verwendet Zink- Thermopapier, in das chemische Substanzen eingebettet sind, wodurch das Bild durch die Hitze sichtbar wird. ^{[ 52 ]}

Das US- Patent 6,319,530 beschreibt ein „Verfahren zum Fotokopieren eines Bildes auf ein essbares Trägermaterial zur Dekoration von glasierten Backwaren“. Mit anderen Worten: Diese Erfindung ermöglicht es, ein lebensmittelechtes Farbfoto per Tintenstrahldruck auf die Oberfläche einer Geburtstagstorte zu drucken . Viele Bäckereien bieten mittlerweile solche Dekorationen an, die mit essbarer Tinte und speziellen Tintenstrahldruckern bedruckt werden können. Der Druck mit essbarer Tinte ist mit handelsüblichen Tintenstrahldruckern für den Heimgebrauch, wie beispielsweise Canon Bubble Jet-Druckern mit eingesetzten Tintenpatronen für essbare Tinte, und unter Verwendung von Reispapier oder Zuckergussfolien möglich.

Tintenstrahldrucker und ähnliche Technologien werden bei der Herstellung vieler mikroskopischer Objekte eingesetzt. Siehe Mikroelektromechanische Systeme .

Tintenstrahldrucker werden zur Herstellung von Leiterbahnen für Schaltkreise und Farbfiltern in LCD- und Plasma-Displays verwendet.

Tintenstrahldrucker, insbesondere Modelle von Dimatix (heute Teil von Fujifilm), Xennia Technology und Pixdro, sind in vielen Laboren weltweit weit verbreitet, um alternative Beschichtungsverfahren zu entwickeln, die den Verbrauch teurer, seltener oder problematischer Materialien reduzieren. Diese Drucker wurden bereits für den Druck von Polymeren, Makromolekülen, Quantenpunkten, metallischen Nanopartikeln und Kohlenstoffnanoröhren eingesetzt. Zu den Anwendungsgebieten solcher Druckverfahren zählen organische Dünnschichttransistoren, organische Leuchtdioden, organische Solarzellen und Sensoren. ^{[ 53 ] [ 54 ]}

Die Tintenstrahltechnologie findet Anwendung im aufstrebenden Gebiet des Bioprintings . Sie wird auch zur Herstellung von OLED- Displays verwendet. ^{[ 55 ]}

• Supertank-Drucker
• Edgeline-Druck
• Tintenstrahl-Solarzelle
• Tintenstrahltechnologie
• Tintenstrahltransfer
• Intelligente Verflechtungstechnologie
• ISO-Normen für Farbtintenstrahldrucker
• Laserdruck
• Memjet
• Mikrofluidik
• Gesellschaft für Bildwissenschaft und -technologie
• Tonejet
• UV-Fixierung
• Wasserstrahldrucker

• Hutchings, Ian M.; Martin, Graham D. (Hrsg.). (Dezember 2012). Tintenstrahltechnologie für die digitale Fertigung . Cambridge: Wiley. ISBN 978-0-470-68198-5Die

• Tintenstrahldruck , Informationsvideo der Universität Sheffield