Laserdrucker
Non-Impact-, Matrix-, Seitendrucker
Hier tritt jetzt eine kleine Vermischung auf. Laserdrucker und Kopierer arbeiten nach demselben Prinzip, so daß dieses Kapitel für beide Verfahren zutrifft.
Geschichte
"Das brauchen Sie sich nicht abzuschreiben, ich mache Ihnen schnell eine Kopie davon."
Dieser Satz geht uns heute so schnell von den Lippen, daß das Photokopieren eigentlich aus unseren (Büro-)Alltag nicht mehr wegzudenken ist.
Die heute so selbstverständliche Technologie nahm vor fast genau 60 Jahren ihren Anfang.
Damals saß Chester F. Carlson mal wieder in seiner Küche und hantierte mit Schwefel. Da seine Arbeit in einem Patentbüro einer kleinen Firma ihm so zuwider war – er verbrachte seinen Arbeitstag damit, Zeichnungen und Patenschriften zu kopieren, d. h. per Hand abzuschreiben – suchte er in seiner Freizeit nach einer Möglichkeit eines automatischen Kopiersystems. Nachdem aber Schwefel und Wasserstoff bekanntlich nach faulen Eiern stinken, beschwerten sich die Nachbarn über diese Belästigung, so daß Carlson sich bald ein eigenes Labor einrichten mußte, um seine Forschungen fortsetzen zu können.
| Im Glossar: |
| Carlson, Chester Floyd Toner LED |
Versuche, diese Erfindung zu vermarkten waren noch wenig erfolgreich. Alle Firmen, denen er dieses Verfahren anbot, darunter IBM und General Electric, hatten ein "enthusiastisches Fehlen von Interesse" daran, wie Carlson es nannte. Carlson ließ sich dieses Verfahren, das er damals Elektrophotographie nannte, jedoch patentieren. 1944 unterstützte ihn dann das Batelle Memorial Institute in Columbus, Ohio, mit einer Spende von 3.000 $, um seine Idee umzusetzen. Erst drei Jahre später war die Firma Haloid in Rochester, N.Y, bereit, Photokopierer in Serie zu bauen. Haloid stellte damals Photopapier und sonstiges Zubehör für die Photographie her.
1950 kam dann der erste kommerzielle Trockenkopierer auf den Markt, das Modell A. Von einfacher Bedienung konnte jedoch noch keine Rede sein: Für eine Kopie mußter der Benutzer 39 Arbeitsschritte ausführen.
Da die Bezeichnung "Elektrophotographie" jedoch für das Marketing nicht so geeignet war, schlug ein Professor der Ohio State University die Bezeichnung "Xerographie" vor, vom griech. "trocken" "schreiben". Die Fa. Haloid nannte sich dann ab 1958 Haloid Xerox Inc.
Einige Jahre später, 1959, kam dann der erste vollautomatische Kopierer auf den Markt, die Xerox 914. Diese machte damals schon selbständig 6 Kopien pro Minute auf Normalpapier. So zuverlässig wie heute war dieses Modell allerdings noch nicht: Bei einer Präsentation von zwei dieser Kopierer fing der eine Feuer …
Trotz allem hatte die Xerox 914 so einen Erfolg daß sich die Fa. Haloid 1961 in Xerox Corporation umbenannte.
Kaufen konnte man diesen Kopierer nicht. Man konnte ihn nur mieten. In der Grundmiete waren monatlich 2.000 Kopien enthalten, jede weitere Kopie kostete 4 Cent.
Chester F. Carlson, der aus bescheidenen Verhältnissen stammte, starb 1968 und hinterließ ein Vermögen von 150 Mio. Dollar. Und das alles nur, weil er seinen langweiligen Büroalltag etwas vereinfachen wollte.
Prinzip
Das Prinzip, nach dem Laserdrucker und auch Kopierer arbeiten, nennt sich Xerographie.
Dies ist ein Verfahren, bei dem ein Bild erzeugt wird, indem ein thermoplastisches Pulver – der Toner – von einem lichtempfindlichen Photorezeptor angezogen wird. Dieser Toner wird wiederum auf das Papier übertragen und das Tonerbild anschließend mit Hitze und Druck fixiert. Bei diesem Prozeß der Bildgebung dreht sich der als Trommel bzw. Band ausgeführte Photorezeptor und durchläuft die nachfolgend kurz erläuterte Folge von sieben Einzelschritten. Zur Erläuterung dient hier der Prozess bei einem Photokopierer, da dies das Ausgangsgerät war. Laserdrucker wurden erst später entwickelt. Auf den Unterschied gehe ich weiter unten noch ein.
Aufladung
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Zunächst bringt das sogenannte Koroton - ein Draht, an dem eine hohe Spannung anliegt - eine einheitliche elektrostatische Ladung auf die Oberfläche des Photorezeptors auf. Diese Übetragung mit Koronen wird allerdings mehr und mehr eingestellt. Bis zu einer Seitenleistung von ca. 45 Kopien pro Minute wird zur Ozon-Verringerung eine Transferrolle benutzt. Bei schnelleren Maschinen hat sich die Transferrolle allerdings noch nicht durchgesetzt; möglicherweise ist die mechanische Belastung zu hoch. |
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Bildgebung
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Dann wird das Bild der Originalvorlage auf den Photorezeptor projiziert. Eine Lampe (1) beleuchtet das Dokument (2). Das Bild wird von einem Spiegel (3) durch ein Objektiv (4) reflektiert und über einen weiteren Spiegel (5) auf den Photorezeptor projiziert. |
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Belichtung
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Die Ladung des Photorezeptors wird durch Licht neutralisiert. Während sich der Photorezeptor dreht, ist er dem von der Originalvorlage reflektierten Licht ausgesetzt; dadurch wird die Ladung auf der Oberfläche des Photorezeptors in den bildfreien Bereichen neutralisiert. Da von den Bildbereichen kein Licht reflektiert wird, bleiben die entsprechenden Bereiche auf der Trommel geladen. Aus diesem Prinzip ergibt sich auch das Problem der schlechten Kopienqualität bei Photos oder sehr fein gerasterten Drucken: Entweder fließt Ladung ab oder eben nicht. Es muß eine Entscheidung getroffen werden, ab welchem Helligkeitsgrad etwas als "weiß" oder "schwarz" zu gelten hat. Da diese Grenze aber fließend ist, ergeben sich beim Kopiere ungleichmäßig verteilte Grautöne, vieles ist zu dunkel, anderes zu hell. |
Entwicklung
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Der Toner wird mit Trägerkörnchen (Entwickler) gemischt, und erhält eine dem Photorezeptor entgegengesetzte Ladung. Diese Aufladung entsteht durch die Reibung zwischen unterschiedlichen Oberflächen. Wenn der Toner mit der Oberfläche des Photorezeptors in Kontakt kommt, wird er aufgrund der Ladung auf die Oberfläche gezogen, so daß ein Spiegelbild der Vorlage entsteht. |
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Übertragung
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Mit diesem elektrisch haftenden Tonerbild dreht sich der Photorezeptor, bis er mit einem Blatt Papier in Kontakt kommt. Dieses Blatt wird wiederum durch einen weiteren Korotrondraht aufgeladen, allerdings mit einer stärkeren Ladung als der Photorezeptor, sodaß die Tonerpartikel auf das Papier übertragen werden. |
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Fixierung
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Das Papier wird vom Photorezeptor gelöst und durchläuft zwei beschichtete Walzen, die die Tonerpartikel durch Aufbringen von Hitze und Druck miteinander verschmelzen und auf dem Papier fixieren. Damit der Toner nicht auf den Walzen haften bleibt, sind diese oft mit Teflon beschichtet und sind mit Silikonöl überzogen. |
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Reinigung
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Die verbleibende statische Aufladung wird dann von einem Reinigungskorotron abgeschwächt und der restliche Toner mit Hilfe eines Abstreifers bzw. einer Reinigungsbürste entfernt. Zum Abschluß wird der Photorezeptor durch die Lichtquelle vollständig neutralisiert. Anschließend ist die Oberfläche bereit, erneut die verschiedenen Schritte der Aufladung und Bildgebung zu durchlaufen. |
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Unterschied zum Laserdrucker und digitalem Kopierer
Bei Druckern ist ein wesentlicher Unterschied zu beachten: Es gibt keine Originalvorlage. Statt dessen wird der aufgeladene Photorezeptor Lichtimpulsen eines Laserstrahls oder von LEDs ausgesetzt, der von einem sich drehenden Spiegel über die Trommel bzw. das Band gelenkt wird. Welche Form von Lichtimpulsen das ist, hängt von dem jeweiligen Gerät und seiner technischen Ausstattung ab. Das kann die RGB LED Technik sein, es kann aber auch eine andere Technik wie beispielsweise Laser sein. Gerade bei Geräten von hoher Qualität wird hier in der Regel auf die neueste Technik zurückgegriffen und diese verwendet. Doch beim Kopiervorgang an sich spielt dies zumeist eine untergeordnete Rolle. Plazierung und Folge dieser Impulse werden durch Signale vorgegeben, die wiederum durch den elektronischen Transfer digitaler Daten – beispielsweise von einem Computer – gesteuert werden. Der grundsätzliche Ablauf des Aufbringens von Toner auf den Photorezeptor und das Papier sowie die abschließende Fixierung ist identisch mit dem des Kopierverfahrens.
Und wie arbeiten Farb-Laserdrucker und Farbkopierer?
Im Prinzip genauso. Der Unterschied besteht darin, daß für jede der vier Farben ein Druckvorgang notwendig ist. Wie ein farbiges Bild entsprechend aufgeteilt wird, beschreibe ich im Kapitel "Der Vierfarbdruck"
Vor- und Nachteile des Laserdruckes
Vorteile
- Hohe Druckqualität, vor allem bei Schrift und Grafik
- Hohe Seitenleistung (Seiten pro Minute)
- Geringe laufende Druckkosten
- geringe Umweltbelastung
- hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer
- Ausdrucke wasser- und wischfest
Nachteile
- hohe Anschaffungskosten
- Farblaser sind noch sehr teuer und sperrig
- bei gängigen Modellen keine Photoqualität beim Ausdruck möglich
Die Vorteile wiegen die Nachteile eines Laserdruckers also mehr als auf, sofern man größere Mengen druckt und dabei auf farbige Bilder verzichten kann. Für Textdokumente und einfache Diagramme, wie man sie im Berufsleben hauptsächlich benötigt, reicht er vollkommen aus. Zwar ist der Toner teurer als Tintenkartuschen für die günstigeren Tintenstrahldrucker, es lassen sich aber deutlich mehr Ausdrucke damit tätigen, die obendrein durch eine sehr gute Qualität überzeugen. Im Gegensatz zu Tinte verwischt Druckertoner nämlich nicht, wenn er mit Flüssigkeiten in Berührung kommt. Daher ist er hervorragend für diverse Beschriftungen im Außenbereich geeignet, zum Beispiel für Namens- oder Hinweisschilder, die auch bei Regen noch gut lesbar sein sollen. Selbst wenn das Papier aufweicht, kann man die Schrift eines Tonerausdrucks noch gut erkennen, während gewöhnliche Tinte schnell verläuft. Bei größeren Schriften fällt außerdem gleich auf den ersten Blick die bessere Qualität des Laserdruckers auf. Hier kann es bei Tintenstrahldruckern schnell zu kleinen Lücken oder schwächer gedruckten Stellen kommen, die nicht sonderlich ansehnlich sind.