HP ThinkJet (Modell 2225): Erster thermischer Tintendrucker in Serie wird 40
Der 1. Februar 1984 war der Startschuss für den modernen Tintendruck. Vor genau vierzig Jahren stellte der amerikanische Computer-Konzern HP seinen ersten Tintendrucker vor und damit das erste Serienmodell überhaupt, welches auf einem thermischen Druckkopf basiert. Im Gegensatz zu den damals gängigen Nadeldruckern ermöglichte diese Technologie nicht nur deutlich leisere, sondern auch flinkere Geräte.
Piezo vs. Bubble Jet
Zwar hatte bereits 1977 der deutsche Industriekonzern Siemens mit dem "PT80i" einen ersten Tintendrucker vorgestellt, jedoch basierte dieses Modell auf der damals noch sehr aufwändigen und kostspieligen Piezo-Druckkopftechnik. Preislich lag das Gerät bei um die 10.000 DM.
Entwicklung seit 1977 von Canon, ab 1978 auch von HP
Während die Piezo-Technik (heute vorwiegend von Epson und Brother genutzt) auf Piezo-Kristalle setzt, die sich unter Spannung verformen und somit Tinte aus den Düsenkanälen herausschleudern, funktioniert ein thermischer Druckkopf mit kleinen Heizelementen, die Tinte kurzzeitig verdampfen lassen und mit dem entstehenden Überdruck aus den Düsen drücken. Durch die Kapillarkraft fließt Tinte selbstständig nach und das Ganze kann sich in Windeseile wiederholen.
Schematisch: Düse eines BubbleJet-Druckkopfs.Die Entwicklung begann bereits 1977, federführend vom japanischen Ingenieur Ichiro Endo (*2.1.1941), der nicht etwa für HP sondern für Canon in der Entwicklungsabteilung in Kawasaki an der Optimierung der Piezo-Technologie arbeitete. Überliefert wird, dass bei einem Versuchsaufbau versehentlich ein aufgeheizter Lötkolben an eine mit Tinte gefüllte Nadel kam und somit ein Tintentropfen ausgestoßen wurde, der auf den weißen Kittel von Endo gelangte - die Geburtsstunde der Technologie, die Canon seit dem mit "Bubble Jet" bezeichnet. Im Gegensatz zur aufwendigen Piezo-Technik, der damals noch recht lange Glasröhrchen zugrunde lagen, entwickelte Canon einen Kopf, der aus mehrschichtigem Dünnfilm auf einem Glassubstrat basierte - eine deutlich kostengünstigere Konstruktion. Erste Patente dazu wurden 1978 eingereicht und später auch bewilligt.
Erst ein Jahr nach Canon entwickelte der amerikanische Konzern HP, damals bekannt für Computer und Taschenrechner, unabhängig von Canon eine vergleichbare Technologie unter der Führung von Jon Vaught. Erst später bemerkte man, dass man nicht der Einzige war und der Wettbewerber Canon sogar einen Vorsprung und bereits wichtige Patente innehatte. Im Raum stand somit die Entscheidung, die weitere Entwicklung aufzugeben oder eine Einigung samt Informationsaustausch mit Canon einzugehen. Mit dem Anbieter also, der kurze Zeit später Laserdruckwerke für HP bauen würde und dem kalifornischen Unternehmen somit den Weg für die ewige Marktführerschaft geebnet hat.
Prototyp 1981 von Canon mit Zeilendruckkopf
Der Öffentlichkeit stellte Canon diese neue Drucktechnologie bereits am 15. Oktober 1981 in Japan vor. Gezeigt wurde auch bereits ein Prototyp des ersten "Canon Inkjet Printer" (interner Codename "Dog", zu Deutsch Hund) - und dieser hatte es in sich.
Dabei handelte es sich um einen ersten Kopierer, der bis zu 10 Seiten die Minute ausgeben konnte und daneben nicht etwa auf einem beweglichen, sondern auf einem starren Druckkopf in Zeilenbreite basierte. Zur Verwendung kamen insgesamt 1.680 Düsen in einer Reihe mit ungefähr A4-Breite und einer daraus resultierenden Auflösung von 150 dpi. Probleme gab es jedoch noch mit der Haltbarkeit der Düsen, insbesondere mit den Heizelementen.
Diese technologischen Herausforderungen führten jedoch dazu, dass es bis zur Marktreife noch einige Jahre dauern sollte.
Der HP ThinkJet (Modellnummer 2225)
Und genau hier kommt HP ins Spiel: Bereits im Februar 1984 brachten die Amerikaner den ersten Serien-Tintendrucker mit thermischem Kopf auf den Markt. Die Technologie wurde als "Thermal Ink Jet" vermarktet. Der erste seiner Art war dabei der "ThinkJet" (Modellnummer 2225) - ein S/W-Tintendrucker für Einzelblätter in A4 oder Endlosdruckpapier mit (abtrennbaren) Führungslöchern
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Der Einführungspreis betrug für einen Tintendrucker und die damaligen Verhältnisse ziemlich niedrige 495 Dollar. Inflationsbereinigt entspricht dies heutzutage in etwa einem Preis von um die 1.600 Euro. Während das Modell in den USA bereits im Februar erhältlich war, folgte die weltweite Verfügbarkeit erst im November 1984. Übrigens wurde der Prototyp bereits im August 1983 ausgewählten Partnern hinter verschlossenen Türen gezeigt.
Der für die damalige Zeit recht leise Drucker kam bevorzugt in Bibliotheken zum Einsatz.
Für unterschiedliche Einsatzzwecke kamen damals mehrere Varianten auf den Markt. Zum Start gab es die Modelle 2225A (HP-IB-Schnittstelle) für den Anschluss an einen Computer sowie der 2225B (HP-IL-Schnittstelle) für den Anschluss an Kleinstcomputer und Taschenrechner samt integrierter Batterie für den portablen Einsatz.
Später gab es weitere Modellversionen mit dem geläufigeren Parallelport sowie der RS232-Schnittstelle, die dem Drucker dann auch erst recht zum Durchbruch verhalfen.
Modellvarianten
- Modell 2225A: HP-IB-Schnittstelle
- Modell 2225B: HP-IL-Schnittstellen sowie Batteriebetrieb
- Modell 2225C: Parallelport (Centronics)
- Modell 2225D: Serielle Schnittstelle (RS232) sowie externe Batterie
- Modell 2225P: Parallelport (Centronics) sowie Akkubetrieb
Druckkopf mit Tinte
Anders als beim Canon-Prototypen setzte HP jedoch auf einen einfacheren und in der Produktion kostengünstigen Druckkopf mit lediglich 12 Düsen, der direkt mit der Tintenpatrone verklebt war. Der Austausch des Druckwerks bei jedem Patronenwechsel dürfte dabei auch ersten Haltbarkeitsproblemen entgegengekommen sein. Die Tintenpatronen (Füllmenge 3 Milliliter für rund 500 Druckseiten) sind übrigens noch immer unter der Bestellnummer 51604A für 20 bis 25 Euro zu haben.
Bei der Einführung gab es die Patrone einzeln (damalige Bestellnummer 92261A, rund 11 Dollar, heute rund 35 Euro) oder als 10er-Pack (92261B). Die erste Tintenrezeptur soll sich dabei nicht sonderlich gut mit dem damaligen Standardpapier vertragen haben und bedurfte für brauchbare Druckergebnisse speziell beschichtetem Papier von HP. Es gab auch Patronen mit roter, blauer und grüner Tinte - eingesetzt werden konnte jedoch immer nur eine gleichzeitig.
Schon damals waren die Tintenpatronen deutlich teurer als die notwendigen Farbbänder für Nadeldrucker oder Typenraddrucker.
Später hat HP diese Druckkopfpatronen übrigens auch für Druckwerke anderer Hersteller lizenziert. So kamen diese unter anderem bei druckenden Taschenrechnern von Canon mit baugleichen Patronen ("CJ-3A") oder auch bei Tintendrucker-Schreibmaschinen von Brother zum Einsatz.
Ähnliche, aber stark weiterentwickelte, Druckkopfpatronen findet man noch immer in aktuellen Einstiegsdruckern von HP und auch bei Canon. Hochwertige Büro- oder Fotodrucker verwenden in der Regel separate Druckköpfe mit mehr Düsen und separaten Tintenbehältern.
Drucktechnik
In Druckrichtung bot der ThinkJet eine native Auflösung von 96 dpi und hat dabei 12 Zeichen (Buchstaben, Symbole und Zahlen) je Zoll aufs Papier gedruckt. Die Kopfbreite ist entsprechend 1/8 Zoll. Moderne Tintendrucker bieten zumeist native 600 dpi und oftmals einen 1-Zoll-Druckkopf oder noch breiter.
Das Drucktempo betrug 150 Zeichen je Sekunde und war somit flinker als gängige Nadeldrucker dieser Klasse. In einem etwas langsameren Modus für höhere Druckqualität ließ sich die horizontale Druckauflösung auf 192 dpi verdoppeln.
Der Druckkopf-Wagen verwendete zur Tempooptimierung "Logic Seeking"*1 und bedruckte Papier bereits bidirektional - also sowohl bei der Bewegung von rechts nach links als auch andersherum.
Texte wurde in einer Matrix von 11 x 12 Punkten gedruckt und konnten in vier verschiedenen Stilen dargestellt werden. Einzelne Buchstaben konnten zudem ohne Zeitverlust fett oder unterstrichen dargestellt werden.
Weitere Informationen zum Drucker stellt HP in seinem virtuellen Museum zur Verfügung. Dazu gibt es auch eine Hörprobe des "flüsterleisen" Druckers, der für die heutige Einschätzung doch einen ziemlichen Krach gemacht hat, sowie die Originalbroschüre von 1984.
Ein "Jet" für den Schreibtisch oder das Büro
Übrigens war die Silbe "Jet" der Namenspatronen für eine ganze Reihe weiterer Druckerserien, die HP eingeführt hat und die noch immer aktuell sind.
Beim Tintendruck gab es zunächst den professionellen "PaintJet" als erstem Farbdrucker (1987) und dann 1988 den "DeskJet" als erstem HP-Tintendrucker mit 300 dpi für den Einsatz im privaten Bereich oder kleinen Unternehmen. Deutlich später folgte auch die "OfficeJet"-Bürotintendrucker-Serie.
Die wohl erfolgreichste Kooperation von HP folgte dann ab März 1984 mit der Vorstellung des ersten "LaserJet"-Druckers, dessen Druckwerk und Kartuschensystem von Canon stammt. Und auch zukünftig wird sich daran so schnell nichts ändern, wie man erst jüngst bekräftigt hat.
Und wann war Canon soweit?
Als Erster gestartet, aber doch erst ein Jahr später in die Serienreife ging Canon. "Erst" 1985 stellten die Japaner ihren ersten thermischen "Bubble Jet"-Drucker vor, der in den Verkauf gelangte. Der BJ-80 (BJ steht für "Bubble Jet") war dabei von den technischen Daten her dem HP überlegen. Zum Einsatz kamen immerhin 24 Düsen und eine fast doppelt so hohe Auflösung von 180 dpi.
Der empfohlene Verkaufspreis fiel mit knapp 600 US$ jedoch auch fast 20 Prozent höher aus, als beim HP ThinkJet.
Der Druckkopf war dabei fest verbaut und musste nicht mit jedem Patronenwechsel getauscht werden. Canon gab eine mittlere Zeit bis zum Ausfall von 200 Millionen Zeichen an, was in etwa 100.000 bedruckten Seiten entspricht.
Übrigens hat der Kamerakonzern bereits 1984 einen ersten Piezo-Farbdrucker auf den Markt gebracht: Der PJ-1080A - "PJ" steht dabei für "Piezo Jet". Das Innovative war nicht nur das 4-Farb-Druckwerk an sich, sondern auch, dass alles aus nur vier Düsen gedruckt wurde - eine je Farbe. Entsprechend langsam war dieser Farbdrucker, der von Canon gebaut, auch unter anderen Namen erschienen ist. Der PJ-1080A war auch einer von nur vier offiziell von Apples Lisa unterstützten Druckern überhaupt.
Die ersten Farbdrucker mit thermischen "Bubble Jet"-Druckköpfen hat Canon 1986 mit dem Modell BJC-440 vorgestellt. 1992 folgte dann der BJC-820 mit einer Auflösung von 300 dpi.
Und was war mit Epson, Lexmark und Brother?
Seit Ende der 1970er-Jahre setzte das wie Canon ebenfalls japanische Unternehmen Epson weitgehend auf Matrixdrucker (Nadeldrucker). In etwa zur gleichen Zeit tüftelte man jedoch ebenfalls an Technologien für den Tintendruck, blieb dabei jedoch stets beim Piezo-Prinzip. Ein erstes und recht kompaktes Gerät brachte man bereits im Oktober 1984 unter der Modellnummer "SQ-2000" (in Japan als IP-130K) mit 24 Düsen (Glasröhrchen) auf den Markt. Der entscheidende Entwicklungssprung gelang dann neun Jahre später mit der Einführung von Micro Piezo, was günstigere Druckwerke mit sich brachte.
Deutlich später als Canon, HP und Epson stieß IBM (spätere Ausgliederung zu Lexmark) im Oktober 1993 mit seinem ersten thermisch basierenden Tintendrucker ins Geschäft dazu. Beim "IBM ExecJet II 4076" handelte es sich dabei sogar schon um einen Farbdrucker. Ein Jahr zuvor hatte man mit dem "Color Jetprinter PS 4079" zwar bereits einen Tintendrucker im Sortiment, jedoch handelte es sich um einen umgelabelten Canon BJC-800. 2012 und somit nach gut 20 Jahren hat Lexmark den Markt mit Tintendruckern verlassen und konzentriert sich seitdem auf Laserdrucker.
Weitere Hersteller
Ebenfalls später, aber nachhaltig, stieg die aktuelle Nummer vier "Brother" ins Geschäft mit Tintendruckern ein. Gestartet ist man gleich mit dem Farb-Multifunktionsmodell MFC-7000FC. Seit jeher basiert der Tintendruck bei Brother auf Piezo-Technologie. Die aktuelle Generation bezeichnet Brother als "Maxidrive".
Weitere Tintendrucker boten unter anderem Kodak (thermisch), Ricoh (Piezo), Olivetti (1990 bis 2012 thermisch, basiert auf Canon), aber auch Xerox (thermisch) an.
Auswahl von Meilensteinen beim Tintendruck der verschiedenen Hersteller
- 1977: Siemens PT80i (Piezo, S/W)
- 10/1981: "Canon Ink-Jet-Printer", Prototyp (thermisch, Zeilenkopf, S/W)
- 02/1984: HP ThinkJet (thermisch, S/W)
- 10/1984: Epson SQ-2000/ IP-130K (Piezo, S/W)
- 1984: Canon PJ-1080A (Piezo, Farbe mit nur 4 Düsen)
- 1985: Canon BJ-80 (thermisch, S/W)
- 1986: Canon BJC-440 (thermisch, Farbe bis A2)
- 1987: HP PaintJet (thermisch, Farbe)
- 1988: HP DeskJet (thermisch, 300 dpi, S/W)
- 1991: HP DeskJet 500C (thermisch, Farbe)
- 1992: Canon BJC-820 (thermisch, Farbe)
- 03/1993: Epson Stylus 800 (Micro-Piezo, S/W)
- 10/1993: Lexmark / IBM ExecJet II 4076 (thermisch, S/W)
- 05/1994: Epson Stylus Color (Micro-Piezo, Farbe)
- 1997: Brother MFC-7000FC (Micro-Piezo, Farbe)
