Computerhardware: Drucker: Tintendrucker

Druckverfahren

Grundprinzip

Wie heißt es richtig: Tintendrucker oder Tintenstrahldrucker?

Die ersten Drucker in den 60er Jahren waren tatsächlich Tintenstrahldrucker. Aus einer Düse kommt ein kontinuierlicher Tintenstrahl. Hinter der Düse wird der Strahl in Tröpfchen zerhackt und die Tröpfchen werden elektrisch aufgeladen. Mit Ablenkelektroden wird jedes einzelne Tröpfchen auf die gewünschte Stelle geschossen (so ähnlich wie der Elektronenstrahl im Röhrenfernseher). Nicht benötigte Tropfen werden in einen Auffangtrichter gelenkt und in den Tintenbehälter ­zurückgeführt. Der Vorzug dieser Technik ist die hohe Treffgenauigkeit auch bei variablem Abstand, z. B. beim Beschriften gekrümmter Flächen. Derartige CIJ-Drucker (Continuous Ink Jet) werden auch heute noch für spezielle Industrieanwendungen eingesetzt, z. B. für das Bedrucken von Waren mit Strichcode und Haltbarkeitsdatum.

Für den Büro- und Heimbereich gibt es DOD-Drucker (Drop on Demand, dt. „Tropfen auf Anforderung“). Sie heißen „Tintendrucker“. Während die CIJ-Drucker nur eine Düse haben (bzw. für jede Grundfarbe eine), haben die DOD-Drucker zahlreiche, übereinanderliegende Düsen. Ein Druckkopf bewegt sich waagerecht über das Blatt und schießt mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 40 m/s (144 km/h) mikroskopische Tintentropfen auf das Papier. Wenn die Zeile vollständig ist, wird das Papier weitertransportiert. Es gibt zwei Methoden, die Tintentropfen auf das Papier zu schießen:

• Beim „Bubble-Jet-Verfahren“ wird eine kleine Tintenmenge explosionsartig verdampft. Der entstehende Dampf schleudert einen Tropfen aus der Düse heraus.
• Der piezoelektrische Effekt wird genutzt. Durch Anlegen einer Spannung verformt sich eine Düsenkammer und schleudert den Tropfen heraus.

Die ersten Tintendrucker haben Tropfen von 200 Picoliter verschossen (Durchmesser etwa 0,07 mm). Eine möglichst hohe Auflösung ermöglicht saubere Konturen und bessere Farbübergänge, deshalb erzeugen moderne Drucker Mikrotröpfchen von 1 Picolitern (Durchmesser etwa 0,001 mm). Moderne Drucker können Tropfen variabler Größe erzeugen. Mit großen Tropfen geht das Drucken großer einfarbiger Flächen deutlich schneller, die kleinsten Tropfen werden für feine Strukturen oder Gesichter verwendet. Moderne Geräte haben 48 bis 512 Düsen pro Farbe und verschießen aus jeder Düse bis zu 30000 Tröpfchen pro Sekunde.

Die ersten Tintendrucker verwendeten nur schwarze Farbe. Heute drucken fast alle Drucker in Farbe. Aus drei Farben (cyan, magenta, yellow) lässt sich jeder Farbton mischen. Eine vierte Patrone enthält die schwarze Tinte. Weil Schwarz am meisten gebraucht wird, hat die schwarze Patrone oft größere Abmessungen. In manchen hochwertigen Fotodruckern gibt es eine oder mehrere zusätzliche Farben: Pigment-Schwarz oder auch Hell-Cyan und Hell-magenta sowie Grau, Klar-Lack bis hin zu Grün samt entweder Orange oder Blau und Rot, um Gesichter und andere helle oder kräftige Töne naturgetreuer drucken zu können.

Extrem billige Drucker verzichten auf die schwarze Patrone und mischen Schwarz aus den drei Grundfarben zusammen. Allerdings ergibt das ein etwas bräunliches Schwarz und es erhöht die Kosten beim Schwarzdruck auf das Dreifache.

Anforderungen an die Tinte

Die Druckertinte muss zahlreiche sich widersprechende Anforderungen erfüllen.

1. Wenn Wasser verdampft, bleibt Kalkstein zurück - sehr lästig und schwer zu entfernen. Was meinen Sie wohl, wie viele Rückstände zurückbleiben, wenn schwarze Tinte statt klarem Wasser verdampft wird? Die nachströmende Tinte muss diese Rückstände blitzschnell auflösen, damit die Düse nicht verkalkt. Aktuelle Druckermodelle verschießen bis zu 30.000 Tintentropfen pro Sekunde. Dadurch bleibt nicht viel Zeit zum Auflösen der Rückstände.
2. Die Geschwindigkeit chemischer Prozesse hängt sehr stark von der Temperatur ab. Der Drucker muss bei wenigen Plusgraden ebenso funktionieren wie im Hochsommer, auch wenn der Druckkopf durch längeres Drucken zusätzlich aufgeheizt ist.
3. Das nächste Problem ist die Eindringtiefe. Wenn der Tintentropfen auf das Papier trifft, muss er ein wenig in das Papier eindringen – aber nicht zu tief: Tinte, die in größere Tiefe vordringt, ist vergeudet, und außerdem sieht dann das Papier auf der Rückseite nicht mehr weiß aus. Papier mit geringer Saugfähigkeit bringt die besten Ergebnisse, aber auch bei preiswerterem Papier muss der Drucker eine akzeptable Qualität abliefern können.
4. Eine weitere Schwierigkeit ist die richtige Durchmischung der Tropfen. Die Tintentropfen folgen in einer bestimmten Reihenfolge: Die kräftige Farbe zuunterst, also zuerst blau, dann folgt magenta, und gelb kommt obenauf. Einerseits müssen die drei Farbtröpfchen lange genug flüssig bleiben, um sich zu vermischen. Andererseits müssen sie schon angetrocknet sein, wenn der benachbarte Pixel gedruckt wird, damit scharfe Kanten nicht verwischen.
5. Die Trockendauer der Tinte ist ebenfalls wichtig. Bei einer Druckleistung von 20 Seiten pro Minute braucht der Drucker drei Sekunden pro Seite. Wenn die Seiten nicht voll sind, folgen sie noch schneller aufeinander. Die Tinte muss schnell genug trocknen, damit das gerade gedruckte Blatt nicht die Tinte auf dem vorhergehenden Blatt verwischt, wenn es in die Ablage fällt. Außerdem möchte man das Blatt sofort nach dem Druck anfassen können.
6. Die Tinte sollte in den Düsen nicht zu schnell eintrocknen, wenn der Drucker einige Tage nicht benutzt wird.
7. Allzu dünnflüssige Tinten sind nachteilig. Der Hersteller muss den Feuchtigkeitsgehalt der Tinte soweit wie möglich reduzieren, sonst wellt sich bei großflächigen Bildmotiven das Papier. Macht er andererseits die Tinte zu trocken, verstopfen die Düsen. Billigtinten sind durchschnittlich „flüssiger“, um Verstopfungen zu vermeiden. Dadurch verschmutzt der zur Reinigung der Düsen verwendete „Filz“ viel schneller, und die Tinte beginnt den Drucker zu verschmutzen.
8. Bereits 0,001% Verunreinigungen können die Düsen des Druckkopfes verstopfen.

Bei so vielen widersprüchlichen Anforderungen ist die Tinte für jeden Druckertyp eine aufwendig entwickelte Spezialmischung. In der Firma HP arbeiten bis zu 100 Chemiker an der Entwicklung neuer Tinten.

Die meisten Drucker verwenden Farbstofftinten, bei denen die Farbstoffe in Wasser gelöst sind. Mit diesen Tinten erhält man leuchtende Farben, doch die Ausdrucke sind licht- und wasserempfindlich. Pigmenttinten sind gegen Wasser und Licht unempfindlich, doch die Qualität ist meist weniger gut.

Papier

Auf normalem Kopiererpapier verlaufen die Tröpfchen entlang der Papierfasern. Auf Spezialpapieren mit saugfähiger Oberfläche (High Glossy Foto Paper) trocknet Farbstofftinte schneller und verläuft nicht. Achtung! Für Pigmenttinte braucht man Fotopapier mit mikroporöser Oberfläche, um beste Qualität zu erreichen. Pigmenttinte auf High Glossy Foto Paper trocknet nicht und verwischt. Einige Drucker haben für Farbstoff- und Pigmenttinte je eine Patrone, um auf unterschiedlichen Papieren drucken zu können.

Druckkosten

Wie wird der Verbrauch ermittelt?

Für die Ermittlung des Verbrauchs von schwarzer Tinte wird ein typischer Geschäftsbrief gedruckt, der standardisierte „Dr.-Grauert-Brief“. Bei Tintendruckern fallen dafür zwei bis fünf Cent pro Seite an. Für Farbdrucke wird der Verbrauch nach der Norm ISO/IEC24711 ermittelt. Es werden fünf standardisierte Testseiten gedruckt, bis die erste Patrone leer ist. Teilt man die „Reichweite“ (die Seitenzahl, bis die Patrone leer ist) durch den Preis der Patrone, erhält man die Kosten pro Seite und kann Druckermodelle vergleichen.

Allerdings können Ihre Druckkosten völlig anders sein. Die verwendeten Testseiten sind nicht vollflächig bedruckt und teils schwarz, teils farbig. Eine Textseite mit Logo und ein paar farbigen Verzierungen verbraucht deutlich weniger Farbe als die Norm. Ein vollflächiges Motiv kommt Sie sehr teuer. Ein Foto von 10 x 15 cm kostet zwischen 10 bis 40 Cent auf dem eigenen Drucker, für gutes Fotopapier muss man weitere 10 Cent pro Blatt aufwenden. Im Fotolabor, bei Aldi oder im Internet gibt es Fotos schon für sieben Cent. Wenn Sie oft in Farbe drucken, sollten Sie das Druckvolumen für die nächsten drei Jahre abschätzen und kalkulieren, ob Sie vielleicht hunderte bis tausend Euro sparen können, indem Sie in die Anschaffung eines hochwertigen Druckers investieren.

Der Stromverbrauch

Tintendrucker brauchen während des Druckens viel weniger Strom als Laserdrucker. Zudem ist der Drucker nur einen kleinen Teil des Tages mit Drucken beschäftigt. Drucker der Mittel- und Oberklasse haben eine Schlummerfunktion: In den Druckpausen wird die Elektronik abgeschaltet.

Ältere sowie preiswerte Drucker brauchen auch im Standby viel Strom. Ein Verbrauch von 20 Watt kostet im Laufe eines Jahres etwa 30 Euro. Das ist vermutlich immer noch weniger als ein Satz Tintenpatronen, so dass es auch bei solchen Druckern lohnen kann, sie eingeschaltet zu lassen. Gute Drucker brauchen nur ein bis zwei Watt, was maximal drei Euro Energiekosten im Jahr verursacht. Einen solchen Drucker sollte man nie ausschalten! Allerdings steigt der Strombedarf deutlich, wenn WLAN am Drucker aktiviert ist.

Wie kommen die großen Unterschiede zustande? Jedes Netzteil hat auch im Leerlauf noch einen Eigenbedarf, der meist bei 10% bis 25% seiner Nennleistung liegt. Energieeffiziente Drucker haben deshalb zwei Netzteile. Ein kleines Stand-By-Netzteil liefert gerade genug Strom, um feststellen zu können, ob der Anwender eine Taste drückt oder ob Daten vom PC eintreffen. Nur dann wird das große Netzteil zugeschaltet, um den Rest der Elektronik und die Motoren mit Strom zu versorgen.

Hinsichtlich der Energieeffizienz sind Drucker mit Steckernetzteilen am ungünstigsten. Selbst wenn der Drucker im Ruhezustand ist, laufen viele dieser Netzteile mit voller Power, und sie werden richtig heiß dabei.

Schalten Sie den Drucker nicht aus!

„Warum sind meine Farbpatronen leer, ich habe doch nur Schwarz gedruckt?“ Das ist eine oft gestellte Frage.

Wenn der Drucker nicht benutzt wird, beginnt die Tinte in den Düsen ganz langsam einzutrocknen. Weil die Druckerelektronik nach dem Einschalten nicht „wissen“ kann, wie lange der Drucker ausgeschaltet gewesen ist und wie weit die Tinte inzwischen eingetrocknet ist, werden nach jedem Einschalten die Düsen prophylaktisch gereinigt. Bei der Reinigung wird so viel Tinte verbraucht wie für den Druck einiger Seiten. Je nach Druckermodell und Größe der Tintenpatrone kann die Patrone schon nach 40 bis 100 Reinigungen leer sein. ie verheerendsten Kosten erzielen Sie, wenn Sie nur selten drucken und den Drucker nach jeder Seite ausschalten, um Strom zu sparen. Für die meisten Drucker gilt: Schalten Sie einen Tintendrucker nur dann aus, wenn Sie mehrere Tage oder Wochen nicht drucken werden! Manche Drucker haben deshalb gar keinen Ausschalter.

Bevor Sie eine Entscheidung treffen, ist es am Vernünftigsten, den Energiebedarf des Druckers zu ermitteln: Aus dem Datenblatt oder durch eigene Messung. Ein Jahr hat 8760 Stunden. Bei einem Energiepreis von 0,30 Euro/kWh kostet Sie jedes Watt 3,60 Euro pro Jahr.

Wichtig: Tinte in einem lange nicht benutzten Drucker trocknet ein. Je nach Bauart wird der teure Permanentdruckkopf oder „nur“ die Patrone unbrauchbar. Daher sollte man jeden Monat eine kleine Seite unter Verwendung aller Farben drucken. Der Druck der Windows-Testseite sollte genügen, um das Eintrocknen zu verhindern.

Reparaturen

Wenn der Drucker streikt, sind oft nur eine Lichtschranke, ein Sensor oder Kontakte mit Papierfetzen oder Staub blockiert. Vielleicht gelingt die Reinigung mit Pressluft. Beim Hersteller oder in einer Vertragswerkstatt kostet eine Reparatur typischerweise hundert Euro und mehr. Nach Ablauf der Garantie lohnt das nur, wenn der Anschaffungspreis über 300 Euro gelegen hat. Wenn Sie großes Glück haben, finden Sie als Nachfolger ein Druckermodell, das Ihren restlichen Vorrat an Druckerpatronen verwenden kann.

Warum haben billige Drucker so hohe Folgekosten?

Bessere Drucker haben einen hochwertigen „Permanent-Druckkopf“. Diese High-Tech-Druckköpfe beherrschen tintensparende Technologien, wie beispielsweise „Mikrotröpfchen“. Ein Permanent-Druckkopf ist das Herzstück des Druckers und als Ersatzteil derart teuer, dass sich der Austausch eines defekten Permanentkopfes in der Regel nicht lohnt. Die Tinte befindet sich in vergleichsweise einfachen, austauschbaren Behältern und ist deshalb relativ preiswert.

Billige Drucker haben meist keinen fest eingebauten Druckkopf, sondern der Druckkopf ist Teil der austauschbaren Tintenpatrone. Das macht die Tintenpatrone teurer und das Grundgerät billiger. Mitunter kostet das komplette Gerät nur 20 Euro mehr als ein Satz Tintenpatronen. Wirtschaftlich sinnvoll ist ein Billigdrucker nur bei einem Druckaufkommen von wenigen hundert Seiten pro Jahr.

Bei preiswerten Druckern stecken die drei Grundfarben oft in einer gemeinsamen Kombifarbpatrone. Wenn Sie die Patrone wechseln müssen, weil die erste der Farben verbraucht ist, bleibt die Resttinte der beiden anderen Farben ungenutzt. Das ist besonders ärgerlich, wenn eine Farbe deutlich häufiger als die anderen benutzt wird. Viele hochwertige Drucker haben für jede Grundfarbe einen separaten Tintenbehälter. Dadurch kann jede Farbe bis zum letzten Tropfen ausgenutzt werden. Schwarze Patronen gibt es oft mit doppelter Kapazität, was die Druckkosten noch weiter senkt.

Fremdtinte

Es scheint, dass nur Parfüm noch teurer ist als Druckertinte, pro Milliliter gerechnet. Einige namhafte Hersteller produzieren sogenannte „kompatible“ Tintenpatronen, die deutlich billiger als die Originalpatronen sind. Druckqualität, Wischfestigkeit und Lichtechtheit reichen zwar nicht an die Originaltinte heran, doch für den Alltagsgebrauch reicht die Qualität aus. Beachten Sie aber, dass bei Verwendung von Fremdtinte die Garantie erlöscht - das steht in jedem Druckerhandbuch. Wenn Sie Originaltinte wollen, sollten Sie das beim Kauf bzw. bei der Bestellung ausdrücklich angeben.

Manche Druckköpfe sind mit einem Elektronikchip ausgestattet, um den Tintenverbrauch zu registrieren. Ein Nachbau würde Patente der Hersteller verletzen. Dann bleibt das Nachfüllen als einzige Möglichkeit. Leere Patronen und Druckköpfe kann man in einer „Tintentankstelle“ nachfüllen lassen. Mitunter wird mit dünnflüssigen „Universal-Tinten“ aufgefüllt, was die Gefahr von Verschmutzung und Beschädigung des Druckers erhöht. Zudem sind die Tintenpatronen bezüglich ihrer Lebensdauer nicht für eine mehrmalige Verwendung konzipiert.

Rundschreiben eines Druckerherstellers an Fachhändler

Sehr geehrter Servicepartner, Es werden zunehmend „kompatible“ Verbrauchsmaterialien angeboten und eingesetzt. Bei unseren Tintenstrahl-Geräten führt das sehr häufig zur Zerstörung des Druckkopfes (Fehler Nr. ...). Die Ursache liegt in einer chemischen Reaktion zwischen der Fremdtinte und dem Druckkopf. Wir weisen nochmals ausdrücklich darauf hin, dass wir den Einsatz von kompatiblen Verbrauchsmaterialien ... weder empfehlen noch freigegeben haben. Dennoch stellen wir vermehrt fest, dass Gewährleistungs-/ Garantieansprüche gestellt werden, obwohl nachweislich nicht von uns zugelassenes Verbrauchsmaterial verwandt worden ist. Der Gesetzgeber schließt bei Einsatz von nicht empfohlenen / freigegebenen Verbrauchsmaterialien Gewährleistungsansprüche gegen den Gerätehersteller aus, da ein Mangel im Sinne des § 434 BGB nicht vorliegt. In diesen Fällen liegt gemäß § 439 Abs. 2 BGB auch kein Grund für einen Aufwendungsersatz vor. Auch in unseren Garantiebestimmungen wird der Einsatz von nicht zugelassenen Verbrauchsmaterialien ... ausgeschlossen. Bitte, bedenken Sie auch, dass der Kunde ab dem 7. Monat nach Kaufdatum den Beweis führen muss, dass der Mangel bereits bei Übergabe vorhanden war. Sollten Sie Geräte zu uns einsenden in welchen kein Mangel im Sinne des § 434 vorliegt, müssen wir Sie deshalb ... für den uns entstehenden Prüfungsaufwand mit € 30,00 belasten.

Wenn eine Patrone nicht funktioniert, muss der Händler sie nach dem Sachmängelrecht austauschen. Die Verantwortung für eventuelle Folgeschäden an Ihrem Drucker übernehmen die Verkäufer der kompatiblen Tinten und Nachfülltinten in keinem Fall. Eine defekte, angefangene Patrone muss der Verkäufer ebenfalls austauschen, eine Geldrückgabe muss er aber nicht anbieten. Oftmals lohnt sich bei den niedrigen Preisen eine Rückgabe oder Rücksendung nicht, deshalb werfen viele Leute defekte Patronen einfach weg.

Im professionellen Umfeld wird nicht nachgefüllt. Der Arbeitszeitaufwand ist zu hoch, und eine gleichmäßige Farbqualität ist nicht zu erreichen. Originaltinten bekommen bei herstellerneutralen Tests fast immer eine deutlich bessere Bewertung, was Qualität und lange Haltbarkeit betrifft. Für viele Dokumente (Finanzen u. a.) ist eine Lesbarkeit von mindestens zehn Jahren wichtig. Wenn der Finanzbeamte die Dokumente nicht mehr lesen kann, wird er die Steuer schätzen.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, Kosten zu senken:

• Wie alt ist Ihr Drucker? Neuere Modelle verschießen Mikrotröpfchen und sparen damit teils erheblich an Tinte.
• Wenn Sie nicht nur gelegentlich in Farbe drucken, sollten Sie einen Drucker kaufen, der für jede Farbe eine separate Patrone besitzt.
• Manche Drucker ermöglichen es, wahlweise kleine Patronen oder Großraumpatronen einzusetzen. Eine XL-Patrone kostet größenordnungsmäßig das Doppelte und hält viermal so lange wie eine normale.
• Bei HP gibt es „Instant Ink“ Drucker mit einem Tinten-Abo. Man kann pro Monat 50, 100 oder 300 Seiten für 2,99, 4,99 oder 9,99 Euro abonnieren. Kündigung oder Abowechsel ist monatlich möglich. Zu wenig gedruckte Seiten werden in den nächsten Monat mitgenommen. Der Drucker meldet den Tintenstand über Internet, HP schickt rechtzeitig neue Tinte und frankierten Rückumschlag für die alte Patrone. Bei erhöhtem Bedarf oder wenn man kein Abo wünscht, kann man die Patronen im Handel kaufen.

Tankdrucker

Eine Alternative sind die relativ neuen Ecotank-Tintendrucker mit riesigen fest installierten Tintentanks. Die Tinte im Epson „Ecotank ET-2750“ beispielsweise reicht für 6500 Farbseiten, bei einem „durchschnittlichen Verbrauch“ sind das drei Jahre, dann erst muss man nachtanken! Nachfülltinte kostet 10 Euro. Ein Farbseite kostet 0,52 Cent, eine monochrome Seite unschlagbare 0,21 Cent. Allerdings kostet der Drucker 350 Euro, das günstigere Modell ET2600 (ohne Duplexdruckeinheit) 250 Euro.

Canon hat den Multifunktionsdrucker Pixma G6050 für etwa 300 Euro im Angebot. Tinte kostet 0,43 Cent pro Farbseite, schwarze Tinte kostet 0,23 Cent pro Seite (Herstellerangaben) und reicht für 18000 Seiten. Die Druckqualität ist sehr gut. Sogar eine Duplexeinheit ist vorhanden. Der Multifunktionsdrucker G650 für etwa 300 Euro hat außer Cyan, Yellow, Magenta und Schwarz zusätzlich rote und graue Tinte, um beim Fotodruck die Farben zu verbessern.

HP bietet den Multifunktionsdrucker Smart Tank Plus 655 für 349 Euro an und erreicht damit Seitenpreise von 0,23 Cent monochrom und 0,41 Cent pro Farbseite. Das Modell ohne Dokumenteneinzug und ohne Fax kostet 249 Euro.

Ratschlag für Ihre Entscheidung

Einige der billigsten Drucker sind kaum teurer als ein Satz Tintenpatronen. Allerdings handelt es sich bei den beigelegten Patronen mitunter um nur teilweise gefüllte „Economy-Patronen“, die nur für wenige Ausdrucke reichen. So kann der Drucker günstiger angeboten werden. Wer nur selten eine Seite druckt, ist mit einem billigen Drucker möglicherweise gut bedient. Billige Drucker werden allerdings über den Tintenpreis subventioniert und verursachen sehr hohe Folgekosten, wenn das Druckaufkommen steigt.

Weil bei Nachfülltinte immer ein gewisses Risiko besteht, den Drucker zu ruinieren, sollte man stets die mögliche Ersparnis mit den Anschaffungskosten des Druckers vergleichen. Ruiniert man einen billigen Drucker, ist der Verlust gering. Man kauft eben den nächsten billigen Drucker, obwohl dieses Wegwerf-Verfahren leider äußerst umweltschädlich und längerfristig betrachtet auch unwirtschaftlich ist.

Wer sich einen teureren, technologisch hochwertigen Drucker oder ein Kombigerät (Drucker, Scanner, Fax) mit einem Anschaffungspreis von 150 € leisten kann, hat wesentlich niedrigere Druckkosten, selbst bei Verwendung von Originaltinte.

Wer viel druckt (etwa ab 200 Seiten pro Monat), sollte einen Laserdrucker als zweiten Drucker kaufen und den Tintendrucker nur noch für anspruchsvolle Farbdrucke verwenden.

Preiswerte Laser-Farbdrucker gibt es übrigens bereits in der Preislage unter 100 Euro. Berücksichtigen Sie aber, dass Farblaserdrucker für den Druck von hochwertigen Fotos kaum geeignet sind.

Quellen