DPMA - Erfinderaktivitäten 2006/2007

Druckköpfe auf dem Schlitten. Die Tintenzufuhr erfolgt
über Schläuche und Pumpsysteme aus Tintentanks, die
wegen ihres großen Volumens und ihrer entsprechend
hohen Masse stationär („off-axis“) in speziellen
Aufnahmeeinheiten einzeln austauschbar am Drucker
angebracht sind.
Dieser Artikel beschränkt sich auf die auf einem Schlitten
angeordneten, austauschbaren Druckerpatronen. Einige
der hier bei der Tintenspeicherung und der
Tintenzuführung auftretenden Probleme sowie Lösungen
dazu werden aufgezeigt. Dabei soll auch kurz auf
Anordnungen zum Wiederbefüllen von Druckerpatronen
eingegangen werden. Viele Druckerpatronen sind
inzwischen mit Speicherchips versehen. Was die damit
ausgestatteten Druckerpatronen leisten, sowie der
Datenaustausch zwischen Druckersteuerung und Patrone,
wird am Ende behandelt.
2. Grundlagen
Allen Tintenversorgungssystemen gemeinsam ist die
Forderung, dass fortwährend flüssige Tinte mit einem
vorgegeben Unterdruck den Tintenstrahldüsen zugeführt
und das Auslecken von Tinte aus den Düsen sowie das
Vordringen von Luft dorthin vermieden werden muss.
Wie funktioniert der Tintenstrahldruck? Tintenstrahl oder
auch „Ink-Jet“ genannt ist der Sammelbegriff für eine
Drucktechnik, bei der kleine Tintenmengen einem
Reservoir entnommen, in winzige Einzeltröpfchen (von 5
bis 100 Picoliter) umgewandelt und durch eine
physikalisch aufgebrachte Krafteinwirkung durch die Luft
auf ein Druckmedium (Papier, Folie, Textilbahn,
Verpackungsmaterial) transportiert werden, wo die
Gesamtheit der Einzeltröpfchen dann ein Druckbild
(Einzelbuchstaben, Text, Grafik, Farbbilder etc.) ergeben
[1].
Die meisten heute verwendeten Tintenstrahldrucker
arbeiten nach dem „on demand“ Prinzip, d. h. „auf
Anforderung“: auf ein Signal der Druckersteuerung hin
wird ein Ausstoßenergie-Erzeugungselement im Druckkopf
angesteuert, das dann ein Tintentröpfchen abschießt.
Figur 3 zeigt die Ausstoßschritte bei Verwendung eines
Heizwiderstands zur Erzeugung der Ausstoßenergie in
einem von der Firma Canon entwickelten Thermo-
Druckkopf.
Figur 3: Ausstoß eines Tintentröpfchens A: Anfangs-
/Ruhestellung; B: der Heizwiderstand 2 wird bestromt; C:
Dampfblase 40 und der Tintenmeniskus an der Ausstoßöffnung
18 erreichen ihr maximales Volumen; D: die Dampfblase 40
kollabiert plötzlich, der Tropfen 45 reißt ab und wird ausgestoßen
– frische Tinte wird nachgeführt (aus DE 697 27 731 T2).
Weit verbreitet sind auch Druckköpfe, bei denen
piezoelektrische Wandler den Tropfenausstoß bewirken.
Zur Herstellung der Druckköpfe werden heute die in der
Halbleiterfertigung üblichen Produktionsverfahren genutzt.
Dies ermöglicht eine preiswerte Massenfertigung und die
Herstellung von Druckköpfen mit einer Vielzahl von
Ausstoßöffnungen (ungefähr 30 bis 300), d. h. mit einer
hohen Auflösung (300 bis 3600 dpi = dots per inch)
3. Rückblick
Schon vor nahezu 30 Jahren gab es Tintenstrahl-Drucker
mit Tintenvorratsbehältern, die bereits mehr konnten, als
nur Tinte zu speichern. Eine Tintenschreibeinrichtung aus
dieser Zeit für Büro-, Daten oder Fernschreibmaschinen
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