Wie funktioniert der Inkjet-Druck?

Der Inkjet-Druck ist vielen Heimnutzern eines Tintenstrahldruckers bereits ein Begriff. Aber beim industriellen Inkjet-Druck ist die Technologie weit ausgefeilter. Dieser Artikel soll helfen, Licht ins Dunkel dieses – noch relativ neuen – Verfahrens zu bringen.

Was ist überhaupt Inkjet-Druck?

Von Inkjet-Druck spricht man dann, wenn einzelne Farbtropfen auf ein Druckmaterial gespritzt werden und dort das Druckbild erzeugen. Seit den 1980er-Jahren ist die Technologie vielen Nutzern bekannt, da viele Heimgeräte auf Tintenstrahltechnologie

basieren. Der Inkjet-Druck geschieht berührungslos, deshalb spricht man hier auch von einem Non-Impact-Verfahren. Je kleiner nun die Tintenmenge pro Tropfen ist, desto kleiner ist auch der entstehende Farbpunkt und desto höher die erzielte Auflösung. Dementsprechend ist die minimale Größe der Tröpfchen entscheidend dafür, wie gut der Drucker Bilddetails und feine Konturen darstellen kann. Deshalb haben moderne Tintenstrahldrucker Tröpfchen im Picoliter-Bereich (1 Picoliter ist ein Millionstel eines Milliliters)

Inkjet-Technologien: extrem vielfältig

Ganz besonders wichtig ist im Inkjet-Druck die exakte und immer wieder reproduzierbare Herstellung dieser Tröpfchen. Das funktioniert heute über eine Reihe von verschiedenen technischen Verfahren und die dabei verwendeten Technologien sind sehr unterschiedlich. Im industriellen Bereich werden dazu sogenannte Continuous-Inkjet-Technologien verwendet. Ein Tintenstrahl wird mithilfe von sich schnell verformenden Piezokristallen in einen Strahl von einzelnen Tröpfchen verwandelt. Nicht benötigte Tröpfchen werden bereits im Tintenkopf wieder gesammelt und wiederverwertet. Über Elektroden werden die fertigen Tintentröpfchen elektrisch geladen und zu ihrem endgültigen Aufprallpunkt am Bedruckstoff gelenkt.

In vielen anderen Bereichen werden sogenannte Drop-on-Demand-Verfahren benutzt, die einzelne Tröpfchen erzeugen. Bei Thermoverfahren wird dabei die Tinte im Druckkopf erhitzt und durch die entstehende Dampfblase werden einzelne Tröpfchen ausgestoßen. Bei der Piezo-Technologie wird der Tintenstrahl mithilfe sich schnell verformender Piezokristalle in kleinen Tröpfchen ausgestoßen. Im Detail gibt es natürlich je nach Hersteller noch viele verschiedene Feinheiten.

Tinten: Die Farben für den Inkjet-Druck

Die Inkjet-Tinten sind technisch gesehen zunächst ganz einfach in einer Flüssigkeit aufgelöste Farbe. Je nach verwendeten Farbteilchen und Flüssigkeit entstehen aber Tinten mit völlig unterschiedlichen Eigenschaften. Die Farbe kann dabei auf Farbstoffen oder Pigmentteilchen basieren, die jeweils unterschiedliche Vorteile bieten.

Farbstofftinte (Dye-Tinte): Hier wird der Farbstoff in der Tintenflüssigkeit aufgelöst. Diese Tinte ist einfach in der Herstellung, bietet hohe Farbbrillanz und Kontraste und verursacht kein Verstopfen der Tintendüsen. Sie wird gern im Foto- und Grafikdruck verwendet. Der Nachteil ist die geringe Lichtbeständigkeit und – je nach Verfahren – die Wasserlöslichkeit der fertigen Drucke, die sie ungeeignet für den Außenbereich macht.

Pigmenttinte

Die Farbigkeit entsteht hier durch in der Tintenflüssigkeit schwebende Farbpigmente (die einige Mikrometer groß sind). Das ermöglicht exaktere Druckergebnisse, die nicht ausbluten, lichtechte Farben und schnellere Trocknung. Seit vielen Jahren kombinieren Hersteller auch beide Methoden, um die Vorteile der beiden Verfahren zu verstärken. Auf Basis der eingesetzten Trägerflüssigkeit unterscheiden wir

  • wasserbasierte Tinten
  • Tinten auf Lösemittelbasis
  • UV-härtende Tinten.

Wasserbasierte Tinte verwendet in Wasser gelöste Farbstoffe. Aufgrund der Wasserlöslichkeit der Bestandteile sind

die fertigen Drucke natürlich nicht so wasserbeständig. Beim Druck mit wasserbasierter Tinte auf Papier empfiehlt sich, spezielle Papiere einzusetzen. Solche Inkjet-Papiere kosten zwar mehr, können aber andere Kosten reduzieren (Energie, Tintenverbrauch, Art

der Tinte, Durchlaufzeit). Und sie bieten mehr Farbdichte und einen größeren Farbraum im Ergebnis, sodass die Druckqualität steigt.

Latex-Tinten: eine Sonderform der wasserbasierten Tinten

Diese Tinten sind zunächst wasserbasiert, enthalten aber auch ein Bindemittel („Latex“), das durch thermische Vernetzung aushärtet, indem es im Drucker erhitzt wird. Damit wird die gedruckte Tinte in einem bestimmten Umfang auf dem Bedruckstoff verankert und ist auch für Außenanwendungen geeignet. Umweltfreundlichkeit und Unbedenklichkeit für die Gesundheit machen Latex-Tinte für viele Bereiche attraktiv. Der Nachteil ist allerding die eingeschränkte Materialauswahl, weil die Tinte nicht auf allen Materialien haftet.

Lösemittelbasierte Tinte (Solvent-Tinten)

Diese Tinten verwenden in Lösemitteln aufgelöste Farbstoffe oder Pigmente. Solche Tinten erzielen gute und langlebige Ergebnisse, haben jedoch je nach den eingesetzten Lösemitteln mitunter ernste Umweltauswirkungen. Tinten mit geringeren Umwelteinflüssen bezeichnet man auch als Eco-Solvent-Tinten.

UV-härtende Tinte: eine Sonderform der lösemittelbasierten Tinte

Das sind Tinten auf Pigmentbasis, die durch den Einfluss von UV-Licht sofort durchtrocknen. Die fertig ausgehärtete Farbe ist beständig gegen Wasser und Verblassen. In vielen Fällen ist auch keine Vorbehandlung der Druckmaterialien mehr notwendig. Der Nachteil: Bei der Verarbeitung von UV-Tinten sind entsprechende Sicherheitsmaßnahmen einzuhalten, sie dürfen nicht direkt mit der Haut in Berührung kommen.

Inkjet-Drucke auf Papier: Beim Recycling aufpassen!

Beim Recycling ist es wichtig, dass die Tintenpartikel wieder vom Bedruckstoff getrennt werden können. Farbstofftinte zeigt hier deutlich schlechtere Recycling-Ergebnisse, ein Blatt mit Farbstofftinte kann der sprichwörtliche rote Socken in der Waschmaschine sein, der das Recyclingprodukt einfärbt.

 

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