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Die Geschichte der Druckerpatronen

Jährlich werden geschätzt 150.000.000 Druckerpatronen verkauft und gebraucht - ob beruflich oder privat. Druckertinte zählt zu den teuersten Flüssigkeiten der Welt und wird teurer gehandelt als Öl. Was würden wir nur ohne die Druckerpatrone machen? Richtig, alles mit der Hand schreiben, wie in guten alten Zeiten, in denen es noch keine Druckerpatronen gab und es nur den Druckereien vorbehalten war, mittels Tinte und Druckplatten, Texte zu vervielfältigen und auf Papier zu bringen.

Die Geschichte der Druckerpatronen

Abbildung Tintenpatronen kompatibelWie alles andere, was im Laufe der Zeit Veränderungen und Verbesserungen erlebt hat, hat sich auch die Druckindustrie immer weiter entwickelt. Aus einfach hergestellter Tinte wurde im Laufe der letzten Jahrzehnte/Jahrhunderte durch fortschreitende Technik die uns allen bekannte Druckertinte entwickelt. Mit Einführung der Drucker und den dazugehörigen Patronen an Arbeitsplätzen und im privaten Bereich, wurde es jedermann möglich, Informationen, Briefe, Bilder und vieles mehr für sich selbst auszudrucken und zweckmäßig zu verwenden.

Dieses erleichtert uns den Alltag ungemein, denn stellen Sie sich mal vor, Sie müssten weiterhin alles per Hand schreiben z.B. Firmenbriefe, Dokumentationen oder Präsentationen - das würde Sie Unmengen an Zeit kosten. Ebenso, wenn Sie jedes Mal in eine Druckerei gehen müssten, um z.B. Vervielfältigungen Ihrer Präsentationen anfertigen zu lassen. Unsere Großeltern haben noch diese Möglichkeiten angewendet, aber heutzutage sind wir doch lieber unabhängiger und drucken unsere benötigten Papiere direkt zu Hause aus.

Aber woraus genau bestehen Druckerpatronen und wie sind sie entstanden?

Die heutige Druckerpatrone bestehen aus einem Gehäuse das die Druckerdüsen und Tinte vereint und in der Regel auch wieder befüllbar ist, was bis zu 80% der Druckkosten senken kann. Die Druckerdüsen befördern die Tinte in Millionen kleiner Tröpfchen direkt auf das Papier, so dass sich die von uns geforderten Bilder und Texte bilden. Das was heute nur wenige Sekunden dauert, bedurfte damals viel mehr Arbeit und war auch ursprünglich nur der Industrie vorbehalten. Je nach Hersteller enthalten die Patronen auch noch ein Schwämmchen, welches Auslaufen der Tinte verhindern soll sowie diverse Kammern, um die Tinte effektiv ausnutzen zu können. Einige der Hersteller haben ihre Patronen auch mit kleinen Chips versehen.

Die ursprünglichen Druckfarben bestehen aus Farbmitteln (Pigmente oder Farbstoffe), Bindemitteln (Harze), organischen Lösungsmitteln und Hilfsstoffen, die für die Trocknung, den Glanz und die Oberflächenhärtung sorgen. Diese Farben werden mit Hilfe einer Druckform auf das Papier übertragen und bilden dort eine Schicht, die dann die gewünschten Texte und Bilder darstellt. Um langlebige Ausdrucke erstellen zu können, sind nur die besonders farbstarken Pigmente und Ruße für den Einsatz als schwarze Druckfarbe brauchbar. Die spezielle weiße Farbe wird aus Titandioxid hergestellt, dem bekannten Deckweiß. Da es verschiedene Druckverfahren gibt, bestehen die Druckfarben immer aus anderen unterschiedlichen Zusammenstellungen der oben genannten Bestandteile.

Angewandte Bindemittel und Hilfsstoffe für Drucke:

  • im Buch und Offsetdruck werden Harze, trocknende Öle sowie nichttrocknende Pflanzen- und Mineralöle verwendet
  • im Tief- und Siebdruck werden hauptsächlich Harze und Lösemittel eingesetzt, ebenso im Flexodruck
  • für fast alle Druckverfahren werden heutzutage jedoch strahlenhärtende Bindemittel verwendet, um einen langlebigen, dokumentenechten Druck zu erzeugen.

Um die Geschichte der Druckerpatrone erläutern zu können, müssen wir auch ein wenig auf die Geschichte des Druckers eingehen, denn ohne Drucker, gäbe es auch nicht die Druckpatrone. Zur genauen Herstellung der Patronen können wir leider nicht viel schreiben, da die Zusammensetzungen von Farben, Inhaltsstoffen sowie Gehäusen von Hersteller zu Hersteller stark variiert. Aber die historische Seite können wir etwas in Augenschein nehmen.

Von Tinte, Tintenstrahldrucker und der ausgereiften Druckerpatrone

Die Tinte gab es bereits im alten Ägypten und wurde um 3000 v. Chr., in China um 2600 v. Chr. verwendet um Briefe zu verfassen. Die ursprüngliche schwarze Tinte wurde lange Zeit aus Ruß und Gummiwasser hergestellt, später wurde die Eisengallustinte erfunden, die als besonders beständig galt und teilweise auch noch heute verwendet wird, da sie dokumentenecht und langlebig ist.

Im Laufe der Geschichte wurden immer weitere Rezepturen zur Gewinnung von nachhaltiger Tinte entwickelt. Auch wurde im 19. Jahrhundert eine Vielzahl von Farbstoffen entdeckt, die dank der modernen Chemie die Möglichkeiten zum Schreiben und Malen boten. Um dem Verblassen und Auswaschen der wasserlöslichen Farben entgegenzuwirken, wurden nach und nach immer mehr Richtlinien für die Zusammensetzung von Tinten eingeführt, die dafür sorgten, dass permanente Dokumente auch länger lesbar blieben.

So entstanden auch Tinten mit löslichen Farbmitteln, auf Wasserbasis sowie die bereits erwähnte Eisengallustinte. Später kamen dann auch lösungsmittelbasierte Tinten sowie Tinten mit unlöslichen Farbmitteln und Pigmenten auf den Markt, diese wurden je nach Verwendungszweck immer weiter entwickelt und waren somit ein wertvoller Fortschritt für die Druckerindustrie.

Bis zu der Erfindung des Buchdruckes war die Erschaffung und handschriftliche Vervielfältigung von Dokumenten und Büchern (Manuskripten) einer kleinen Zahl von Spezialisten und gebildeten Mönchen vorbehalten. Wissen konnte damals nur in mühseliger Arbeit an auserlesene und gutgestellte Bürger weitergegeben werden. Die ersten gedruckten Werke gab es bereits im 8. Jahrhundert in Ostasien und auch im Mittelalter, den jedoch fundamentalen, geschichtlichen Einschnitt schaffte erst Johannes Gutenberg im 15. Jahrhundert. Er erfand den modernen Buchdruck mit auswechselbaren Lettern in einer Druckerpresse.

Abbildung Druckerpatrone kompatibelSomit war es nun möglich Wissen, Nachrichten und Meinungen kostengünstig und relativ schnell zu verbreiten. Die ersten Drucke wurden damals auch noch unter dem Begriff "schwarze Kunst" geschaffen. Damals war es jedoch noch richtige Arbeit die Druckerfarbe auf das Papier zu bekommen. Erst musste die Farbe angemischt und auf einem Stein verteilt werden. Dann wurde die Farbe mit einem Druckerballen von dem Stein aufgenommen und auf der Druckform verrieben, dies musste jedoch mit Fingerspitzengefühl erfolgen, damit sich die einzelnen Typen nicht aus dem Satz herauslösen konnten. Auch das Papier musste bereits einen Tag vorher vorbereitet werden, damit es die Druckerfarbe auch gut und langanhaltend annehmen konnte. Diese Technik wurde im Laufe der Jahre immer weiter entwickelt, so dass auch Farb- und Bilddrucke möglich wurden.

Die Technik zur Übertragung der Druckfarbe vom Stein zum Papier, kann sogar heutzutage noch wage in den heutigen Druckerpatronen wiedergefunden werden. Die meisten Druckpatronen enthalten eine kleine schwammartige Kontaktfläche im Inneren, die die Druckerfarbe an den Druckkopf weitergibt, der diese dann auf das Papier befördert. Diese Form des Druckens, die von Johannes Gutenberg erfunden wurde, wurde noch größtenteils bis 1930 für den Buchdruck angewandt, bevor neuere Techniken den Markt eroberten. Zunächst wurde 1938 der erste Fotokopierer entwickelt, der ebenfalls mit schwarzer Druckerfarbe noch günstiger Vervielfältigungen jeglicher Art von Medien erlaubte. Wie bereits durch die Geschichte des Druckers bekannt, wurde der ersten Tintenstrahldrucker Mitte der 1960er Jahre entwickelt und somit auch die erste Druckerpatrone, die die Tinte auf das Papier befördern sollte. Jedoch gelang es den Erfindern noch nicht so ganz, die Tinte präzise mit Hilfe von kleinen Düsen auf das Papier zu befördern, so dass es immer wieder zu Problemen kam und den Drucker zu schnell verschmutzten sowie die Qualität der Drucke nicht akzeptabel war.

Durch die Erfindung von automatisierten Systemen wie dem Tintenstrahldrucker wurden auch Tinten notwendig, die spezielle Eigenschaften wie freie Mischbarkeit (um unterschiedliche Farbtöne erzeugen zu können) und extrem schnelle Trocknungszeiten vereinen. Diese Entwicklung bedurfte einiger Jahre zwischen 1960 und 1987, bis es zufriedenstellende Modelle mit entsprechenden Rezepturen gab, die beständig waren. Erst als die Firma IBM Anfang der 70er Jahre schließlich den ersten Tintendrucker mit Druck im Permanentbetrieb für die Industrie entwickelte, ging es mit der dazugehörigen Tintenpatrone voran.

Die Drucker für den Privatgebrauch wurden erst einige Jahre später durch die Unternehmen Canon und HP hergestellt, die auch zeitgleich eigene Zusammensetzungen der Druckerfarbe herstellten um diese direkt mit ihren Druckern vertreiben zu können. Die ersten Druckpatronen für den privaten Gebrauch bestanden nur aus schwarzer Tinte und wurden somit in erster Linie nur für Texte verwendet. Erst in den Jahren um 2000 herum, erschienen die ersten Farbdrucker und somit wurden auch die ersten Farbpatronen entwickelt, die aus den Grundfarben Cyan, Magenta und Gelb bestanden und mit Schwarz kombiniert wurden, um nunmehr auch Bilder ausdrucken zu können. Diese neuen Farben wurden in erster Linie auf Wasserbasis hergestellt und zudem mit Eiweißen versetzt um eine Dauerhaftigkeit der Ausdrucke zu sichern.

Leider bewirkte die Zugabe von diesem Bindemittel auch eine geringere Lebensdauer der Tinte im flüssigen Zustand. Viele der Druckfarben bestehen aus der widerstandsfähigen Farbpigmenten, die dem Ausdruck den nötigen Kontrast geben, jedoch hinterließen diese anfangs auch noch Ablagerungen auf dem Papier. Auch hier war noch Verbesserungspotential in Sicht.

Wie man sieht, gibt es die Druckerfarbe schon seit Jahrhunderten und auch die Techniken, um die Druckerfarbe auf das Papier zu befördern hat sich stark verändert und macht es uns heutzutage viel leichter, Geschriebenes auf Papier zu bringen und in kurzer Zeit zu verbreiten.

Die moderne Tinte in Druckerpatronen

Durch viele Veränderungen der Technik, Zusammensetzung und Herstellung ist die heutige Tinte in den neuen Druckern keine Druckfarbe im damals üblich hergestellten Sinne mehr. Die alte Bezeichnung "Druckerschwärze" für die ursprünglich verwendete schwarze Tinte des Buchdrucks, wird dementsprechend heutzutage auch nicht mehr verwendet. Die neuen Drucktinten enthalten aber trotzdem weiterhin noch Farbmittel, Bindemittel und Hilfsstoffe um ein optimales Druckergebnis zu erzielen.

Die typische Schichtdicke der heutigen Druckerfarben beträgt 1- 8 µm und ist somit sehr dünn. Heute ist eine breite Palette an Tinten für verschiedene Einsatzmöglichkeiten erhältlich. Wie Studien belegen stieg der Verkauf von Druckerpatronen in den letzten Jahren erheblich an. Würden sämtliche verbrauchte Druckerpatronen von nur einem Jahr hintereinanderlegt werden, so ergäben sie zusammen eine Strecke von mehr als 225.000 Kilometern. Dies würde bedeuten, fünfeinhalb Mal könnte man die Patronen um den Äquator herumlegen. Es wurden bereits 2011 schon Milliarden-Umsätze durch den Verkauf von Druckfarben erzielt und die Tendenz ist steigend. Der Druckfarbenmarkt wächst derzeit um 2-3 % pro Jahr.

Wie sieht die Zukunft der Druckerpatronen aus?

Abbildung Refill DruckerpatroneImmer mehr Verbraucher weichen von den Originalen Druckerpatronen ab, sofern die Hersteller der Drucker dies noch möglich machen. Denn der Trend geht eindeutig immer weiter in Richtung kompatibler Patronen anderer Firmen oder Refill- Patronen. Diese Ausweichmöglichkeit senkt die Druckkosten bis zu 80% und wird somit immer populärer. Außerdem sind Refill-Patronen auch für die Umwelt besser, denn jedes Jahr werden ca. 120.000.000 Millionen leerer Original-Druckerpatronen entsorgt.

In China werden bereits jetzt schon die ersten Prototypen der neuen Generation an Druckerpatronen getestet - Patronen die nur mit Leitungswasser befüllt werden und mit Hilfe eines Spezialpapieres Texte und Bilder sichtbar machen. Die Forscher der Jillin Universität haben ein Papier entwickelt, dass aus vier Schichten besteht und diverse chemische Substanzen und Farbstoffe enthält. Nur die unterste Schicht ist Papier, die anderen bestehen aus den genannten Farbstoffen und Substanzen.

Diese neuartige Kombination aktiviert die enthaltenden Farbstoffe, sobald es mit Wasser in Kontakt kommt und lässt so die Worte oder Bilder auf dem Papier erscheinen. Sobald man das Papier erwärmt, verschwindet das Gedruckte wieder und das Papier ist erneut benutzbar. Diese Form der Wiederverwertung ist bis zu zehn mal möglich. Leider sind die chinesischen Forscher noch nicht so weit, dass sie einen dauerhaft haltbaren Farbstoff entwickeln konnte, der im trockenen Zustand farblos ist und erst in Kontakt mit Wasser sichtbar wird. Die bisherigen Tests konnten noch nicht überzeugen, da der Farbstoff nur max. 22 Stunden hält und dann verblasst, was für Verträge, Aufzeichnungen und dergleichen nicht  besonders geeignet ist.

Die Entwicklung dieses Spezialpapieres wäre aber für die Umwelt in Zukunft eine große Erleichterung und würde auch die Druckkosten, durch Einsparen der teuren Druckerpatronen sowie Papier, auf ein Minimum senken. Bis diese Technik so weit ausgereift ist, dass sie auch auf dem Weltmarkt vertrieben werden kann, wird es noch einige Zeit dauern. Die Druckkosten können jedoch bereits jetzt schon erheblich gesenkt werden, wenn statt der Original-Hersteller-Patronen die wesentlich günstigeren kompatiblen Patronen gekauft werden oder Refill-Patronen. Hier finden Sie den Druckerpatronen Preisvergleich.
 

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