Druckkopfentwicklung führt zu mehr Print-Qualität

Rob Fletcher beleuchtet die jüngsten Entwicklungen bei der Druckköpfen der bekanntesten Hersteller.

Hersteller investieren viel Geld in Forschung und Entwicklung ihrer Druckköpfe. Das Ziel ist natürlich, die Ausgabequalität der Maschinen zu verbessern. Rob Fletcher hat sich aufgemacht, um zu erfahren, wie einige der führenden Marken der Branche das Thema Druckköpfe weiterentwickeln.

Man kann es ganz einfach ausdrücken: Druckköpfe sind die wohl wichtigsten Bestandteile eines Druckers. Man kann massiv in Materialien und Farben investieren, aber wenn die Druckköpfe der Maschine nicht auf dem neuesten Stand sind, stehen die Chancen gut, dass das Endergebnis nicht optimal ist.

Wie viel Wahrheit hinter dieser Aussage steckt, kann man leicht ermessen, wenn man sich bewusst macht, welche Summen die Hersteller für die Entwicklung von Druckköpfen bereitstellen. Die Nutzung von Digitaldruckern wächst weiterhin kräftig. Auf den Herstellern lastet deshalb ein enormer Druck, neue Technologien zu entwickeln, die Druckdienstleistern (PSPs) dabei helfen, sich von den Mitbewerbern abzuheben.

Für diesen Artikel kommen einige der führenden Marken der Branche zu Wort. Es geht darum, herauszufinden, wo diese in Bezug auf die Entwicklung von Druckköpfen stehen,  und wie sie diese zum Nutzen der gesamten Branche verbessern und weiterentwickeln.

Das Herz des Druckers

Epson ist einer der führenden Namen im Digitaldruck, das Unternehmen treibt die Entwicklung in diesem Markt stark voran. Paul Restarick, Pre-Sales-Technikspezialist bei Epson UK, berichtet, dass das Unternehmen viel Zeit für Druckköpfe aufwendet und sie als einen der wichtigsten Bestandteile eines Druckers sieht.

Bildunterschrift: Epson setzt in allen seinen Druckköpfen auf die Piezo-Technologie. Im Bild: Der neue Epson SC-T5100, der kürzlich in die T-Serie erweiterte.

„Der Druckkopf ist das Herz eines Druckers und zusammen mit der Tinte höchstwahrscheinlich der wichtigste Aspekt der Maschine“, so Restarick. „Die Qualität des verwendeten Druckkopfes hat einen Einfluss auf die Punktgröße, die Genauigkeit bei der Punktplatzierung, außerdem auf die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit des Produkts. Alle diese Faktoren müssen stimmen, damit Farbgenauigkeit und gleichmäßige Qualität letztendlich auch bei der Endausgabe gewährleistet sind.“

Epson setzt in allen seinen Druckköpfen auf die Piezo-Technologie in. Laut Restarick erzeugt diese Technologie wenig bis gar keine Wärme. Das verlängert die Lebensdauer des Produkts – Piezo-Druckköpfe sind kein Verbrauchsmaterial. Weil die Piezo-Technologie wenig bis gar keine Wärme erzeugt, kann man sie mit ganz verschiedener Tintenchemie einsetzen, das ist ein großer Vorteil. Denn Wärme kann etwa Dye-Sub, UV-härtende und DTG-Tinten negativ beeinflussen.

„Weil wir in der Lage sind, einen so wichtigen Bestandteil eines Druckers wie den Druckkopf zu entwickeln und herzustellen, können wir sicherstellen, dass der Druckkopf für die Anwendung geeignet ist, für die er benötigt wird“, so Restarick. „Wir sind nicht auf das zugekaufte Produkt eines Drittanbieters angewiesen.“

Epson verfügt über drei wichtige Technologien, die bei der Montage und Herstellung der Druckköpfe zum Einsatz kommen: Dünnfilm-Piezo, MEMS und Ultrapräzisionsmontage. Das, so Restarick, garantiere, dass die Druckköpfe nicht einfach nachgemacht werden können.

„Die gesamte Druckkopfherstellung von Epson erfolgt in unseren eigenen Fabriken in Japan. Die Köpfe mit MEMS-Technologie werden von Epson-Robotern montiert“, erklärt er. „Durch den Einsatz von Robotern in der Montage können wir die Anzahl der Mitarbeiter im Fertigungsbereich reduzieren. Da der Mensch die wichtigste Partikelquelle ist, ist die Partikelbelastung nun vernachlässigbar.“

„Die hergestellten Druckerbausteine müssen nicht international versandt werden. Sie sind dadurch keinem Kontaminationsrisiko ausgesetzt, so dass Qualität und Gleichförmigkeit erhalten bleiben. Epson wird weiterhin in das Design und die Herstellung von Druckköpfen investieren, um eine höhere Genauigkeit, Effizienz, Benutzerfreundlichkeit und Zuverlässigkeit zu erreichen.“

Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit, Druckqualität

Ein weiterer führender Name in der Entwicklung von Druckköpfen ist HP. Das Unternehmen verfügt über eine Reihe verschiedener Druckköpfe in seinem Großformatdruckerprogramm, außerdem eigenen Tintenformulierungen.

Thom Brown, Manager Supplies Acceleration Großformat bei HP, stimmt Restarick von Epson zu, dass Druckköpfe der Schlüssel zur Ausgabequalität sind. „Ein A1-Poster kann bis zu 1,1 Milliarden Tropfen Tinte enthalten. Der Druckkopf eines Geräts ist neben der Tinte eine der wichtigsten Komponenten des Systems“, sagt er.

„Er muss nicht nur mikroskopisch kleine Tintentropfen erzeugen und diese auf die Seite bringen. Sondern ist auch für die Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Druckqualität des Druckers verantwortlich – letztlich sogar letztendlich das gesamte Druckerlebnis.

Und er fährt fort: „Druckköpfe nutzen sehr innovative Technologien. Manche Modelle, wie etwa der HP PageWide XL-Druckkopf, geben pro Sekunde bis zu vier Milliarden Tropfen aus. Ein qualitativ hochwertiger und korrekt konstruierter Druckkopf bietet hohe Zuverlässigkeit bei minimaler Tintentropfenvariabilität überall auf dem Druckkopf. Die Tintentropfengröße und -form bleibt über seine gesamte Lebensdauer vorhersagbar.“

HP Druckköpfe basieren alle auf der Thermal Inkjet Technology von HP. Diese nutzt ausschließlich Wärme, um Tinte zu aktivieren und zu verteilen. In einigen HP-Druckköpfen kann eine einzelne Düse bis zu 36.000 Mal pro Sekunde einen Tintentropfen abfeuern.

In Anbetracht der Tatsache, dass ein einziger HP-Druckkopf Hunderte, manchmal Tausende von Düsen enthält, leistet die HP Thermal Inkjet Technology eine wirklich ‚erstaunliche’ Leistung, indem sie Milliarden und Abermilliarden von gleichförmigen, mikroskopisch kleinen Tintentropfen liefert, aus denen die Bilder zusammengesetzt sind.“

HP hat in Bezug auf Innovation ebenfalls viel zu erzählen. Im vergangenen Jahr hat das Unternehmen seine High Definition Düsenarchitektur (HDNA) auf den Markt gebracht. Das bedeutet, dass die Druckköpfe nun mit doppelt so vielen Düsen wie bisher auf dem gleichen Raum bestückt sind: Die Auflösung beträgt nun echte 2.400 Düsen pro Zoll.

Brown: „Dies ermöglicht einen schnelleren Druck, ohne dass die Bildqualität beeinträchtigt wird. Da nicht jedes Bild die doppelte Auflösung erfordert, kann HP diese Neuerung dafür nutzen, manchen Düsen eine längere Pause zwischen den einzelnen Tröpfchen zu geben. Dieser clevere Schachzug verlängert die Lebensdauer des Druckkopfes und ermöglicht eine robustere Fehlerkorrektur. Denn benachbarte Düsen können für eine Düse übernehmen, die nicht richtig funktioniert.

Das „Dual Drop Weight“ ist eine weitere HP-Neuheit – damit sind Druckköpfe in der Lage, Tintentropfen in verschiedenen Größen zu liefern. Brown vergleicht das mit einem großen und einem kleinen Pinsel beim Anstreichen einer Wand: Das Gesamtbild profitiert davon, dass unterschiedliche Pinselstärken, bzw. Tintentröpfchen, zur Verfügung stehen. Die großen Tropfen ermöglichen gleichmäßige Flächen und schnelle Druckmodi, mit den kleinen Tropfen kann man das Bild schärfer darstellen. 

In der neuen HP Latex R-Serie gibt es eine weitere Druckkopfinnovation: Die Auslassöffnung der Düse ist nicht mehr rund. Das ermöglicht eine verbesserte Kontrolle des Tropfens. Nach Brown ist das Ergebnis eine verbesserte Bildqualität, denn die Tropfen und ihre Fallrichtung sind dadurch gleichförmiger.

Unverzichtbare Komponente in Druckern

Graham Kennedy, Leiter des digitalen Akzidenz-  und Produktionsdrucks bei Ricoh Europe, stimmt seinen Vorrednern zu: Auch er hält hochproduktive Druckköpfe für eine „wesentliche Komponente zur Aufrechterhaltung des Betriebs eines Systems.“

Kennedy fügte hinzu: "Die Druckköpfe müssen einen konstanten und zuverlässigen Ausstoß von der Bildung des Tropfens bis zu seiner exakten Positionierung ermöglichen. Systemintegratoren suchen dabei nach robusten Architekturen, die sowohl Langlebigkeit als auch Zuverlässigkeit gewährleisten. Nur so ist eine überzeugende Rendite möglich.“

Ricoh bietet eine breite Palette von Druckköpfen an, die jeweils für bestimmte Arten von Druckmaschinen ausgelegt sind. Sie unterscheiden sich deshalb in puncto Geschwindigkeit, Tropfengröße und nativer Auflösung. Trotzdem kann man sie mit vielen verschiedenen Tinten einsetzen. Kennedy weist auch auf die "robuste Edelstahlkonstruktion" von Ricoh hin, die die Zuverlässigkeit erhöht, selbst dann, wenn der Kopf aufsitzt oder mit dem Papier in Konflikt gerät.
Bildunterschrift: Die Druckköpfe von Ricoh sind jeweils für bestimmte Arten von Druckmaschinen ausgelegt. Sie unterscheiden sich in Geschwindigkeit, Tropfengröße und nativer Auflösung. Im Bild: die neue Ricoh Pro C7200sl digitale Vollfarb-Bogendruckmaschine, die im Juli auf den Markt gekommen ist.

Kennedy: „Unsere lokalen technischen Experten unterstützt unsere Kunden dabei, ihre Entwicklungsaktivitäten zu beschleunigen und auch kritische Time-to-Market-Ziele zu erreichen. Unsere Hilfe erstreckt sich auf die Optimierung des Strahls, die Tropfencharakterisierung, Materialkompatibilität und Wellenformoptimierung, um nur ein paar zu nennen.“

Er fährt fort: „Ricoh setzt weiterhin auf Innovationen in der Druckkopftechnologie, indem wir unser Angebot noch attraktiver machen. Beispielsweise hat Ricoh erst kürzlich verschiedene Tröpfchengrößen, Tintenrückführung und Düsen mit Zweifach-Löchern eingeführt, um den Anforderungen des Marktes gerecht zu werden.“  

Der Bedarf an hochwertigen Druckköpfen ist da

Konica Minolta ist eine weitere führende Marke, die sich der Entwicklung des Digitaldruckmarktes verschrieben hat. Kan Igarshi, der das Inkjet-Komponentengeschäft des Unternehmens in Europa und Amerika leitet, sagte, dass der Hersteller sich seit jeher darauf konzentriert habe, seinen Kunden eine zuverlässige, einfach zu bedienende und robuste Technologie anzubieten.

Igarshi führt aus: „Wir bringen einen Druckkopf in der Regel mit einem industriellen Anspruch auf den Markt. ‚Industriell’ heißt für uns in diesem Zusammenhang, dass Anwendungen gefragt sind, die derzeit im konventionellen Druck gedruckt werden. Oder dass es um einen ganz anderen Ansatz geht, der sich so nur mit Inkjet-Technologie verwirklichen lässt.“

Er führt aus: „In beiden Fällen muss die Inkjet-Technologie schnell, zuverlässig und entsprechend robust sein. Nur so setzt der Markt die Inkjet-Technologie ein, um seine Herausforderungen im Geschäftsleben zu bewältigen."

Bildunterschrift: Kan Igarshi, der bei Konica Minolta das Inkjet-Komponentengeschäft in Europa und Amerika leitet, ist der Ansicht, dass eine Inkjet-Technologie schnell, zuverlässig und robust genug sein muss. Im Bild: die Konica Minolta Bizhub C1085.

Laut Igarshi hat Konica Minolta ein Portfolio aufgebaut, dass es Kunden ermöglicht, die Anzahl der Düsen, die Tropfengröße, die Frequenz und die Art der Tinte zu wählen. Für alle Köpfe kann dennoch dieselbe Ansteuerung verwendet werden. Die jedes Kopftyps ist gleich, so dass Kunden, so Igarshi, „die Leistung des Druckers mit weniger Entwicklungsaufwand verbessern können.“

Konica Minolta hat kürzlich Panasonic Precision Device gekauft und will damit seine Druckkopfentwicklung vorantreiben. Igarshi erklärt, das Unternehmen habe sich damit das technische Wissen, die Produktionsstätte, die Patente und Know-how zur Thin Film PZT-Technologie gesichert.

Igarshi fügte hinzu: "Mit diesem Kauf wird Konica Minolta in die Lage versetzt, einen Thin Film-PZT-Druckkopf zu entwickeln, der generell eine höhere Auflösung und eine kleine Tröpfchengröße ermöglicht.“

Die Botschaft scheint klar: in der Entwicklung von Druckköpfen darf man noch so einiges erwarten. Die Top-Player im Digitaldruck investieren viel Geld und jede Menge Ressourcen. Denn sie wollen ihre Drucklösungen voranbringen. Dies ist natürlich eine gute Nachricht für alle diejenigen Digitaldruckereien, die nach Wegen suchen, um dem Wettbewerb einen Schritt voraus zu sein und gleichzeitig die Qualität ihrer eigenen Produktion zu verbessern.