Laserdruck - Laser printing

Drucker der HP LaserJet 4200 Serie, installiert auf der Papierzuführung mit hoher Kapazität

Laserdruck ist ein elektrostatisches Digitaldruckverfahren . Es erzeugt Text und Grafiken von hoher Qualität (und Fotos von mittlerer Qualität), indem ein Laserstrahl wiederholt hin und her über einen negativ geladenen Zylinder, der als "Trommel" bezeichnet wird, geleitet wird, um ein unterschiedlich geladenes Bild zu definieren. Die Trommel sammelt dann selektiv elektrisch geladene Pulvertinte ( Toner ) und überträgt das Bild auf Papier, das dann erhitzt wird, um den Text, die Bilder oder beides dauerhaft auf dem Papier zu verschmelzen. Wie bei digitalen Kopiergeräte , Laserdrucker verwenden ein xerographischen Druckverfahren. Laserdrucken unterscheidet sich von herkömmlicher Xerographie, wie sie in analogen Fotokopierern implementiert ist, dadurch, dass bei letzteren das Bild durch Reflektieren von Licht von einem vorhandenen Dokument auf die belichtete Trommel erzeugt wird.

In den 1970er Jahren bei Xerox PARC erfunden , wurden Laserdrucker für den Büro- und dann den Heimmarkt in den folgenden Jahren von IBM , Canon , Xerox, Apple , Hewlett-Packard und vielen anderen eingeführt. Im Laufe der Jahrzehnte haben Qualität und Geschwindigkeit mit sinkenden Preisen zugenommen, und die einst hochmodernen Druckgeräte sind heute allgegenwärtig.

Geschichte

Gary Starkweather (hier im Jahr 2009 zu sehen) erfand den Laserdrucker.

In den 1960er Jahren hatte die Xerox Corporation eine beherrschende Stellung auf dem Fotokopiermarkt . Im Jahr 1969 hatte Gary Starkweather , der in der Produktentwicklungsabteilung von Xerox arbeitete, die Idee, mit einem Laserstrahl ein Bild von dem, was kopiert werden sollte, direkt auf die Kopiertrommel zu "zeichnen". Nach dem Wechsel in das kürzlich gegründete Palo Alto Research Center (Xerox PARC) im Jahr 1971 passte Starkweather einen Xerox 7000-Kopierer an, um SLOT (Scanned Laser Output Terminal) herzustellen. 1972 arbeitete Starkweather mit Butler Lampson und Ronald Rider zusammen, um ein Steuerungssystem und einen Zeichengenerator hinzuzufügen, was zu einem Drucker namens EARS (Ethernet, Alto Research Zeichengenerator, Scanned Laser Output Terminal) führte – der später zum Xerox 9700 Laserdrucker wurde.

  • 1976: Die erste kommerzielle Implementierung eines Laserdruckers, der IBM 3800 , wird veröffentlicht. Es wurde für Rechenzentren entwickelt , wo es Zeilendrucker ersetzte , die an Großrechner angeschlossen waren . Der IBM 3800 wurde für den Massendruck auf Endlospapier eingesetzt und erreichte Geschwindigkeiten von 215 Seiten pro Minute (ppm) bei einer Auflösung von 240 Punkten pro Zoll (dpi). Über 8.000 dieser Drucker wurden verkauft.
  • 1977: Der Xerox 9700 wird auf den Markt gebracht. Im Gegensatz zum IBM 3800 sollte der Xerox 9700 keinen bestimmten bestehenden Drucker ersetzen; Allerdings wurde das Laden von Schriftarten nur eingeschränkt unterstützt . Die Xerox 9700 zeichnete sich durch das Drucken hochwertiger Dokumente auf Einzelblattpapier mit unterschiedlichem Inhalt (zB Versicherungspolicen) aus.
  • 1979: Inspiriert vom kommerziellen Erfolg der Xerox 9700 entwickelt das japanische Kamera- und Optikunternehmen Canon den Canon LBP-10, einen kostengünstigen Desktop-Laserdrucker. Canon begann dann mit der Arbeit an einer stark verbesserten Druckmaschine, dem Canon CX, was zum LBP-CX-Drucker führte. Da Canon keine Erfahrung im Verkauf an Computernutzer hatte, suchte Canon nach Partnerschaften mit drei Silicon Valley- Unternehmen: Diablo Data Systems (die das Angebot ablehnten), Hewlett-Packard (HP) und Apple Computer .
  • 1981: Der erste Laserdrucker für den Bürogebrauch , der Xerox Star 8010, kommt auf den Markt. Das System verwendete eine Desktop-Metapher , die bis zum Apple Macintosh im kommerziellen Verkauf unübertroffen war . Obwohl sie innovativ war, war die Star-Workstation ein unerschwinglich teures System ( 17.000 US-Dollar ), das nur für einen Bruchteil der Unternehmen und Institutionen, für die sie bestimmt war, erschwinglich war.
  • 1984: Der erste für den Massenmarkt bestimmte Laserdrucker, der HP LaserJet , wird auf den Markt gebracht ; es verwendet die Canon CX-Engine, die von HP-Software gesteuert wird. Dem LaserJet folgten schnell Drucker von Brother Industries , IBM und anderen. Maschinen der ersten Generation hatten große lichtempfindliche Trommeln, deren Umfang größer als die Länge des eingelegten Papiers war. Sobald Beschichtungen mit schnellerer Erholung entwickelt wurden, konnten die Trommeln das Papier mehrmals in einem Durchgang berühren und daher einen kleineren Durchmesser haben.
  • 1985: Apple führt den LaserWriter ein (ebenfalls auf der Canon CX-Engine basierend), verwendet aber die neu veröffentlichte Seitenbeschreibungssprache PostScript . Bis zu diesem Zeitpunkt verwendete jeder Hersteller seine eigene proprietäre Seitenbeschreibungssprache, was die unterstützende Software komplex und teuer machte. PostScript ermöglichte die Verwendung von Text, Schriftarten, Grafiken, Bildern und Farben weitgehend unabhängig von der Marke oder Auflösung des Druckers.
PageMaker , von Aldus für Macintosh und LaserWriter entwickelt, wurde ebenfalls 1985 veröffentlicht und die Kombination wurde für Desktop-Publishing sehr beliebt .

Laserdrucker brachten außergewöhnlich schnellen und qualitativ hochwertigen Textdruck in mehreren Schriftarten auf einer Seite in den Geschäfts- und Heimmarkt. Kein anderer handelsüblicher Drucker dieser Zeit konnte diese Kombination von Funktionen bieten.

Druckprozess

Schema eines Laserdruckers
Das Geräusch eines Laserdruckers

Ein Laserstrahl (typischerweise ein Aluminium - Gallium - Arsenid (AlGaAs) Halbleiterlaser , die rote Licht oder Infrarotlicht emittieren kann) projiziert ein Bild der Seite auf eine elektrisch geladenen gedruckt werden, Selen -beschichteten, rotierenden, zylindrische Trommel (oder, üblicherweise in nachfolgenden Versionen eine Trommel, die als organischer Fotoleiter aus N-Vinylcarbazol , einem organischen Monomer, bezeichnet wird ). Die Photoleitfähigkeit lässt die geladenen Elektronen von den belichteten Bereichen wegfallen. Pulverförmige Tintenpartikel ( Toner ) werden dann elektrostatisch von den geladenen Bereichen der Trommel angezogen, die nicht laserbestrahlt wurden. Die Trommel überträgt dann das Bild durch direkten Kontakt auf Papier (das durch die Maschine geführt wird). Schließlich wird das Papier an einen Finisher weitergeleitet, der den Toner, der das Bild darstellt, sofort auf dem Papier mit Wärme aufschmilzt.

Der Prozess umfasst normalerweise sieben Schritte, die in den folgenden Abschnitten beschrieben werden.

Rasterbildverarbeitung

Das zu druckende Dokument wird in einer Seitenbeschreibungssprache wie PostScript, Printer Command Language (PCL) oder Open XML Paper Specification (OpenXPS) codiert. Der Rasterbildprozessor (RIP) wandelt die Seitenbeschreibung in eine Bitmap um, die im Rasterspeicher des Druckers gespeichert wird. Jeder horizontale Punktstreifen auf der Seite wird als Rasterlinie oder Scanlinie bezeichnet .

Der Laserdruck unterscheidet sich von anderen Drucktechnologien dadurch, dass jede Seite immer in einem einzigen fortlaufenden Prozess ohne Pause in der Mitte gerendert wird, während andere Technologien wie Tintenstrahl alle paar Zeilen pausieren können. Um eine Pufferunterschreitung zu vermeiden (wo der Laser einen Punkt auf der Seite erreicht, bevor er dort die Punkte zum Zeichnen hat), benötigt ein Laserdrucker normalerweise genügend Rasterspeicher, um das Bitmap-Bild einer ganzen Seite aufzunehmen.

Die Speicheranforderungen steigen mit dem Quadrat der Punkte pro Zoll , sodass 600 dpi mindestens 4 Megabyte für Monochrom und 16 Megabyte für Farbe erfordert (immer noch bei 600 dpi). Zur voll grafische Ausgabe eine Seitenbeschreibungssprache, ein Minimum von 1 Megabyte Speicher benötigt wird , um unter Verwendung eines gesamten monochrome zu speichern Brief - oder A4 -groß Seite von Punkten bei 300 dpi. Bei 300 dpi gibt es 90.000 Punkte pro Quadratzoll (300 Punkte pro linearem Zoll). Ein typisches 8,5 × 11 Blatt Papier hat 0,25 Zoll (6,4 mm) Ränder, wodurch der bedruckbare Bereich auf 8,0 x 10,5 Zoll (200 mm × 270 mm) oder 84 Quadratzoll reduziert wird. 84 Quadratzoll × 90.000 Punkte pro Quadratzoll = 7.560.000 Punkte. 1 Megabyte = 1.048.576 Byte oder 8.388.608 Bit, was gerade groß genug ist, um die gesamte Seite bei 300 dpi zu halten, so dass etwa 100 Kilobyte für die Verwendung durch den Rasterbildprozessor übrig bleiben.

In einem Farbdrucker wird jede der vier CMYK- Tonerschichten als separate Bitmap gespeichert, und alle vier Schichten werden normalerweise vor dem Drucken vorverarbeitet, sodass für ein Vollfarb-Letter- oder A4-Format mindestens 4 Megabyte benötigt werden Seite mit 300 dpi.

In den 1980er Jahren waren Speicherchips noch sehr teuer, weshalb Laserdrucker der Einstiegsklasse in dieser Zeit immer mit vierstelligen unverbindlichen Preisempfehlungen in US-Dollar ankamen. Die Speicherpreise gingen später erheblich zurück, während schnelle Verbesserungen der Leistung von Personalcomputern und Peripheriekabeln die Entwicklung von Low-End-Laserdruckern ermöglichten, die die Rasterung auf den sendenden PC auslagern. Bei solchen Druckern rendert der Druckspooler des Betriebssystems die rohe Bitmap jeder Seite mit der Zielauflösung in den Systemspeicher des PCs und sendet diese Bitmap dann direkt an den Laser (auf Kosten der Verlangsamung aller anderen Programme auf dem sendenden PC). Das Aufkommen sogenannter "dummer" oder "host-basierter" Laserdrucker von NEC ermöglichte es, dass die Einzelhandelskosten von Low-End-600-dpi-Laserdruckern bis Anfang 1994 auf nur 700 US-Dollar und bis Anfang 1994 auf 600 US-Dollar gesenkt werden konnten Anfang 1995.

1200 dpi-Drucker sind seit 2008 auf dem heimischen Markt weit verbreitet. 2400 dpi-Hersteller von elektrofotografischen Druckplatten, im Wesentlichen Laserdrucker, die auf Plastikfolien drucken, sind ebenfalls erhältlich.

Aufladen

Aufbringen einer negativen Ladung auf die lichtempfindliche Trommel

In älteren Druckern, ein Koronadraht , die parallel zu der Trommel oder in neueren Druckern, eine Primärladungswalze, projiziert eine elektrostatische Ladung auf den Photorezeptor, eine umlaufenden lichtempfindliche Trommel oder ein Band (ansonsten die Fotoleitereinheit genannt), die in der Lage ist , hält eine elektrostatische Ladung auf seiner Oberfläche, während es im Dunkeln ist.

An die primäre Ladewalze wird eine Wechselstrom- Vorspannung angelegt, um jegliche Restladungen zu entfernen, die von vorherigen Bildern zurückgeblieben sind. Die Walze legt auch eine Gleichstromvorspannung an die Trommeloberfläche an, um ein gleichmäßiges negatives Potential zu gewährleisten.

Zahlreiche Patente beschreiben die lichtempfindliche Trommelbeschichtung als ein Silizium- "Sandwich" mit einer lichtaufladenden Schicht, einer Sperrschicht für Ladungsverluste sowie einer Oberflächenschicht. Eine Version verwendet amorphes Silizium, das Wasserstoff als Lichtempfangsschicht enthält, Bornitrid als Sperrschicht für Ladungsverluste sowie eine Oberflächenschicht aus dotiertem Silizium , insbesondere Silizium mit Sauerstoff oder Stickstoff, das bei ausreichender Konzentration dem maschinellen Bearbeiten von Siliziumnitrid ähnelt .

Aufdecken

Laserlicht neutralisiert selektiv die negative Ladung auf der Fotorezeptortrommel, um ein elektrostatisches Bild zu erzeugen
Lasereinheit von einem Dell P1500. Das weiße Sechseck ist der rotierende Scannerspiegel.

Ein Laserdrucker verwendet einen Laser, da Laser in der Lage sind, hochfokussierte, präzise und intensive Lichtstrahlen zu erzeugen, insbesondere über die kurzen Distanzen innerhalb eines Druckers. Der Laser ist auf einen rotierenden Polygonspiegel gerichtet , der den Lichtstrahl durch ein System von Linsen und Spiegeln auf die Fotorezeptortrommel richtet und Pixel mit einer Geschwindigkeit von bis zu 65 Millionen Mal pro Sekunde schreibt . Die Trommel dreht sich während des Sweeps weiter, und der Sweep-Winkel wird sehr leicht geneigt, um diese Bewegung auszugleichen. Der im Druckerspeicher gespeicherte Strom gerasterter Daten schaltet den Laser beim Abtasten schnell ein und aus.

Der Laserstrahl neutralisiert (oder kehrt) die Ladung auf der Oberfläche der Trommel um und hinterlässt ein elektrostatisches negatives Bild auf der Oberfläche der Trommel, das die negativ geladenen Tonerpartikel abstößt. Die vom Laser getroffenen Bereiche auf der Trommel sind jedoch kurzzeitig nicht aufgeladen, und der Toner, der im nächsten Schritt von der tonerbeschichteten Entwicklerwalze gegen die Trommel gedrückt wird, bewegt sich von der Gummioberfläche der Walze zu den aufgeladenen Teilen der Walze Oberfläche der Trommel.

Einige Nicht-Laserdrucker ( LED-Drucker ) verwenden ein Array von Leuchtdioden , die sich über die Breite der Seite erstrecken, um ein Bild zu erzeugen, anstatt einen Laser zu verwenden. „Aussetzen“ wird in manchen Dokumentationen auch als „Schreiben“ bezeichnet.

Entwicklung

Während sich die Trommeln drehen, wird Toner kontinuierlich in einer 15 µm dicken Schicht auf die Entwicklerwalze aufgetragen . Die Oberfläche des Photorezeptors mit dem latenten Bild wird der tonerbedeckten Entwicklerwalze ausgesetzt.

Toner besteht aus feinen Partikeln von trockenem Kunststoffpulver, gemischt mit Ruß oder Farbstoffen. Die Tonerpartikel erhalten eine negative Ladung innerhalb der Tonerkartusche , und wenn sie auf die Entwicklertrommel austreten, werden sie elektrostatisch vom latenten Bild des Photorezeptors (die Bereiche auf der Oberfläche der Trommel, die vom Laser getroffen wurden) angezogen. Da sich negative Ladungen gegenseitig abstoßen, haften die negativ geladenen Tonerpartikel nicht an der Trommel, wo die negative Ladung (die zuvor von der Ladewalze übertragen wurde) verbleibt.

Übertragen

Dann wird ein Blatt Papier unter die Fotorezeptortrommel gerollt, die mit einem Muster aus Tonerpartikeln genau an den Stellen beschichtet wurde, an denen der Laser sie kurz zuvor getroffen hat. Die Tonerpartikel ziehen sowohl die Trommel als auch das Papier sehr schwach an, aber die Bindung an die Trommel ist schwächer und die Partikel werden erneut übertragen, diesmal von der Trommeloberfläche auf die Papieroberfläche. Einige Geräte verwenden auch eine positiv geladene "Übertragungsrolle" auf der Rückseite des Papiers, um den negativ geladenen Toner von der Fotorezeptortrommel auf das Papier zu ziehen.

Verschmelzen

Toner wird mit Hitze und Druck auf Papier fixiert

Das Papier durchläuft Rollen in der Fixiereinheit, wo Temperaturen von bis zu 427 °C (801 °F) und Druck verwendet werden, um den Toner dauerhaft mit dem Papier zu verbinden. Eine Walze ist in der Regel ein Hohlrohr (Heizwalze) und die andere eine gummierte Walze (Druckwalze). In der Mitte des Hohlrohrs ist eine Wärmestrahlungslampe aufgehängt, deren Infrarotenergie die Walze von innen gleichmäßig erwärmt. Damit der Toner richtig haftet, muss die Fixierwalze gleichmäßig heiß sein.

Einige Drucker verwenden , um eine sehr dünne flexible Metallfolienrolle, so dass es weniger thermische Masse aufgeheizt werden und der Fixierer kann schneller erreichen Betriebstemperatur . Wenn sich das Papier langsamer durch die Fixiereinheit bewegt, hat der Toner mehr Kontaktzeit mit der Walze, und die Fixiereinheit kann bei einer niedrigeren Temperatur betrieben werden. Kleinere, kostengünstige Laserdrucker drucken aufgrund dieses energiesparenden Designs normalerweise langsamer als große Hochgeschwindigkeitsdrucker, bei denen das Papier mit sehr kurzer Kontaktzeit schneller durch eine Hochtemperaturfixiereinheit bewegt wird.

Reinigen und Aufladen

Vergrößerung der Ausgabe des Farblaserdruckers, die einzelne Tonerpartikel zeigt, die aus 4 Bildpunkten mit einem bläulichen Hintergrund bestehen

Wenn die Trommel eine Umdrehung abschließt, wird sie einer elektrisch neutralen Weichplastikklinge ausgesetzt, die verbleibenden Toner von der Fotorezeptortrommel entfernt und in einen Abfallbehälter abgibt. Eine Aufladerolle stellt dann eine gleichmäßige negative Ladung auf der Oberfläche der nun sauberen Trommel wieder her und bereitet sie darauf vor, erneut vom Laser getroffen zu werden.

Kontinuierlicher Druck

Wenn die Rasterbilderzeugung abgeschlossen ist, können alle Schritte des Druckprozesses in schneller Abfolge nacheinander erfolgen. Dies ermöglicht die Verwendung einer sehr kleinen und kompakten Einheit, bei der der Photorezeptor aufgeladen wird, sich um einige Grad dreht und abgetastet wird, um einige weitere Grad rotiert und entwickelt wird und so weiter. Der gesamte Vorgang kann abgeschlossen sein, bevor die Trommel eine Umdrehung vollendet hat.

Verschiedene Drucker implementieren diese Schritte auf unterschiedliche Weise. LED-Drucker verwenden eine lineare Anordnung von Leuchtdioden , um das Licht auf die Trommel zu "schreiben". Der Toner basiert entweder auf Wachs oder Kunststoff, so dass die Tonerpartikel schmelzen, wenn das Papier durch die Fixiereinheit läuft. Das Papier kann entgegengesetzt geladen sein oder nicht. Die Fixierstation kann ein Infrarotofen, eine beheizte Andruckrolle oder (bei einigen sehr schnellen, teuren Druckern) eine Xenon-Blitzlampe sein . Der Aufwärmprozess, den ein Laserdrucker durchläuft, wenn der Drucker zum ersten Mal mit Strom versorgt wird, besteht hauptsächlich darin, das Fixierelement zu erhitzen.

Störungen

Der Mechanismus im Inneren eines Laserdruckers ist etwas empfindlich und kann, wenn er einmal beschädigt ist, oft nicht repariert werden. Besonders die Trommel ist ein kritisches Bauteil: Sie darf nicht länger als ein paar Stunden dem Umgebungslicht ausgesetzt werden, da sie durch Licht ihre Ladung verliert und schließlich verschleißt. Alles, was den Betrieb des Lasers stört, wie z. B. zerrissenes Papier, kann den Laser daran hindern, einen Teil der Trommel zu entladen, wodurch diese Bereiche als weiße vertikale Streifen erscheinen. Wenn das neutrale Wischerblatt keinen Resttoner von der Trommeloberfläche entfernt, kann dieser Toner ein zweites Mal auf der Trommel zirkulieren und bei jeder Umdrehung Verschmierungen auf der gedruckten Seite verursachen. Wenn die Ladewalze beschädigt wird oder nicht genügend Leistung hat, kann es sein, dass sie die Oberfläche der Trommel nicht ausreichend negativ auflädt, wodurch die Trommel bei der nächsten Umdrehung überschüssigen Toner von der Entwicklerrolle aufnimmt und ein wiederholtes, aber blasseres Bild von die vorherige Revolution, um unten auf der Seite zu erscheinen.

Wenn die Tonerrakel nicht dafür sorgt, dass eine glatte, gleichmäßige Tonerschicht auf die Entwicklerwalze aufgetragen wird, kann der resultierende Ausdruck an Stellen, an denen die Klinge zu viel Toner abgekratzt hat, weiße Streifen davon aufweisen. Wenn die Klinge zulässt, dass zu viel Toner auf der Entwicklerwalze verbleibt, können sich die Tonerpartikel beim Drehen der Walze lösen, sich auf dem darunter liegenden Papier niederschlagen und während des Fixiervorgangs am Papier haften bleiben. Dies führt zu einer allgemeinen Verdunkelung der gedruckten Seite in breiten vertikalen Streifen mit sehr weichen Kanten.

Wenn die Temperatur der Fixierwalze nicht ausreichend hoch ist oder die Umgebungsfeuchtigkeit zu hoch ist, schmilzt der Toner nicht gut auf dem Papier auf und kann nach dem Drucken abblättern. Wenn die Fixiereinheit zu heiß ist, kann die Kunststoffkomponente des Toners verschmieren, wodurch der gedruckte Text nass oder verschmiert aussieht oder der geschmolzene Toner durch das Papier auf die Rückseite durchsickert.

Verschiedene Hersteller behaupten, dass ihre Toner speziell für ihre Drucker entwickelt wurden und dass andere Tonerformulierungen möglicherweise nicht den ursprünglichen Spezifikationen entsprechen, sowohl in Bezug auf die Tendenz, eine negative Ladung aufzunehmen, sich von der Entwicklerwalze in die entladenen Bereiche der Fotorezeptortrommel zu bewegen, mit dem Papier zu verschmelzen oder sich bei jeder Umdrehung sauber von der Trommel zu lösen.

Leistung

Wie bei den meisten elektronischen Geräten sind die Kosten für Laserdrucker im Laufe der Jahre erheblich gesunken. 1984 wurde der HP LaserJet für 3.500 US-Dollar verkauft, hatte selbst mit kleinen Grafiken mit niedriger Auflösung Probleme und wog 32 kg. In den späten 1990er Jahren waren monochrome Laserdrucker für den Heimgebrauch kostengünstig genug geworden, nachdem sie andere Drucktechnologien verdrängt hatten, obwohl Farbtintenstrahldrucker (siehe unten) immer noch Vorteile bei der Reproduktion in Fotoqualität hatten. Ab 2016 können Low-End-Schwarzweiß-Laserdrucker für weniger als 75 US-Dollar verkauft werden, und obwohl diese Drucker in der Regel keine integrierte Verarbeitung aufweisen und sich auf den Host-Computer verlassen, um ein Rasterbild zu erzeugen , übertreffen sie dennoch den LaserJet von 1984 in fast allen Situationen.

Die Geschwindigkeit des Laserdruckers kann stark variieren und hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der grafischen Intensität des verarbeiteten Auftrags. Die schnellsten Modelle können über 200 Schwarzweißseiten pro Minute (12.000 Seiten pro Stunde) drucken . Die schnellsten Farblaserdrucker können über 100 Seiten pro Minute (6000 Seiten pro Stunde) drucken. Laserdrucker mit sehr hoher Geschwindigkeit werden für Massensendungen von personalisierten Dokumenten wie Kreditkarten oder Stromrechnungen verwendet und konkurrieren bei einigen kommerziellen Anwendungen mit der Lithographie .

Die Kosten dieser Technologie hängen von einer Kombination von Faktoren ab, einschließlich der Kosten für Papier, Toner, Trommelaustausch sowie dem Austausch anderer Elemente wie der Fixiereinheit und der Transfereinheit. Drucker mit Weichplastiktrommeln können oft sehr hohe Betriebskosten haben, die sich erst bemerkbar machen, wenn die Trommel ausgetauscht werden muss.

Duplexdruck (Bedrucken auf beiden Seiten des Papiers) kann die Papierkosten halbieren und das Ablagevolumen reduzieren, wenn auch bei einer langsameren Seitendruckgeschwindigkeit aufgrund des längeren Papierwegs. Früher nur auf High-End-Druckern verfügbar, sind Duplexer heute in Bürodruckern der mittleren Preisklasse üblich, obwohl nicht alle Drucker eine Duplexeinheit aufnehmen können.

In einer kommerziellen Umgebung wie einem Büro wird es für Unternehmen immer üblicher, externe Software zu verwenden , die die Leistung und Effizienz von Laserdruckern am Arbeitsplatz erhöht. Die Software kann verwendet werden, um Regeln festzulegen, die vorschreiben, wie Mitarbeiter mit Druckern interagieren, z.

Farblaserdrucker

Fuji Xerox Farblaserdrucker C1110B

Farblaserdrucker verwenden farbigen Toner (Trockentinte), typischerweise Cyan , Magenta , Gelb und Schwarz ( CMYK ). Während Schwarzweißdrucker nur eine Laserscannerbaugruppe verwenden, haben Farbdrucker oft zwei oder mehr, oft eine für jede der vier Farben.

Der Farbdruck erhöht die Komplexität des Druckprozesses, da zwischen dem Drucken jeder Farbe sehr geringfügige Fehlausrichtungen auftreten können, die als Registrierungsfehler bekannt sind und unbeabsichtigte Farbsäume, Unschärfen oder Hell-/Dunkelstreifen entlang der Ränder von Farbbereichen verursachen. Um eine hohe Passergenauigkeit zu ermöglichen, verwenden einige Farblaserdrucker ein großes rotierendes Band, das als "Transferband" bezeichnet wird. Das Transferband läuft vor allen Tonerkartuschen vorbei und jede der Tonerschichten wird präzise auf das Band aufgetragen. Die kombinierten Schichten werden dann in einem einheitlichen Arbeitsgang auf das Papier aufgetragen.

Farbdrucker haben normalerweise höhere Kosten pro Seite als Schwarzweißdrucker, selbst wenn nur Schwarzweißseiten gedruckt werden.

Flüssige Elektrofotografie (LEP) ist ein ähnlicher Prozess, der in HP Indigo- Druckmaschinen verwendet wird, bei dem elektrostatisch aufgeladene Tinte anstelle von Toner verwendet wird und eine beheizte Übertragungswalze anstelle einer Fixiereinheit verwendet wird, die die geladenen Tintenpartikel schmilzt, bevor sie auf das Papier aufgetragen werden.

Farblasertransferdrucker

Farblaser-Transferdrucker sind für die Herstellung von Transfermedien ausgelegt, bei denen es sich um Transferblätter handelt, die zum Aufbringen mittels einer Heißpresse bestimmt sind . Diese Transfers werden normalerweise verwendet, um kundenspezifische T-Shirts oder kundenspezifische Logoprodukte mit Firmen- oder Teamlogos darauf herzustellen.

2-Komponenten Farblasertransfers sind Teil eines zweistufigen Prozesses, bei dem die Farblaserdrucker farbigen Toner (Trockentinte) verwenden, typischerweise Cyan , Magenta , Gelb und Schwarz ( CMYK ); neuere Drucker, die auf dunkle T-Shirts drucken, verwenden jedoch einen speziellen weißen Toner, der es ihnen ermöglicht, dunkle Kleidungsstücke oder dunkle Geschäftsprodukte zu übertragen.

Das CMYK-Farbdruckverfahren ermöglicht die originalgetreue Darstellung von Millionen von Farben durch das einzigartige Imaging-Verfahren.

Geschäftsmodellvergleich mit Tintenstrahldruckern

Ein ähnliches Geschäftsmodell verfolgen die Hersteller sowohl bei Low-Cost-Farblaserdruckern als auch bei Tintenstrahldruckern : Die Drucker werden günstig verkauft, während Ersatztoner und -tinten relativ teuer sind. Die durchschnittlichen Betriebskosten pro Seite eines Farblaserdruckers sind in der Regel etwas niedriger, obwohl sowohl der Laserdrucker als auch die Lasertonerpatrone höhere Vorabpreise haben, da Lasertonerpatronen im Verhältnis zu ihren Kosten viel mehr Blätter drucken als Tintenstrahlpatronen. Tintenstrahldrucker können besser Fotos und Farbaufzeichnungen drucken, und wenn man bedenkt, dass es Farblaserdrucker gibt, sind sie teurer.

Die Druckqualität von Farblasern wird durch ihre Auflösung (typischerweise 600–1200 dpi) und die Verwendung von nur vier Farbtonern begrenzt. Sie haben oft Probleme, große Bereiche derselben oder subtile Farbabstufungen zu drucken. Tintenstrahldrucker, die zum Drucken von Fotos entwickelt wurden, können Farbbilder von viel höherer Qualität erzeugen. Ein eingehender Vergleich von Tintenstrahl- und Laserdruckern legt nahe, dass Laserdrucker die ideale Wahl für einen hochwertigen Volumendrucker sind, während sich Tintenstrahldrucker eher auf Großformatdrucker und Haushaltsgeräte konzentrieren. Laserdrucker bieten präzisere Kanten und tiefgründige monochromatische Farben. Außerdem sind Farblaserdrucker viel schneller als Tintenstrahldrucker, obwohl sie im Allgemeinen größer und sperriger sind.

Fälschungsschutzmarken

Kleine gelbe Punkte auf weißem Papier, erzeugt von einem Farblaserdrucker, sind fast unsichtbar. (Klicken, um ein Bild mit höherer Auflösung zu sehen)

Viele moderne Farb - Laserdrucker markieren Ausdrucke durch eine nahezu unsichtbare Punktraster , zum Zwecke der Rückverfolgbarkeit. Die Punkte sind gelb und etwa 0,1 mm (0,0039 Zoll) groß, mit einem Raster von etwa 1 mm (0,039 Zoll). Dies ist angeblich das Ergebnis einer Vereinbarung zwischen der US - Regierung und Druckerherstellern , um Fälscher aufzuspüren . Die Punkte kodieren Daten wie Druckdatum, Uhrzeit und Druckerseriennummer in binär codierter Dezimalzahl auf jedem gedruckten Blatt Papier, wodurch Papierstücke vom Hersteller zurückverfolgt werden können, um den Kaufort und manchmal den Käufer zu identifizieren.

Interessenvertretungen für digitale Rechte wie die Electronic Frontier Foundation sind besorgt über diese Aufhebung der Privatsphäre und Anonymität derjenigen, die drucken.

Smart Chips in Tonerkartuschen

Ähnlich wie bei Tintenstrahldruckern können Tonerkartuschen intelligente Chips enthalten , die die Anzahl der damit bedruckbaren Seiten reduzieren (die Menge der verwendbaren Tinte oder des Toners in der Kartusche wird manchmal auf nur 50 % reduziert), um den Verkauf der Tonerkartuschen. Abgesehen davon, dass diese Technik für Druckerbenutzer teurer ist, erhöht diese Technik auch den Abfall und erhöht somit die Umweltbelastung. Bei diesen Tonerkartuschen (wie bei Tintenstrahlkartuschen) können Rücksetzgeräte verwendet werden, um die vom Smart-Chip festgelegte Begrenzung zu überschreiben. Außerdem wurden für einige Drucker Online-Anleitungen veröffentlicht, um zu zeigen, wie die gesamte Tinte in der Patrone verbraucht wird. Diese Chips bieten dem Endbenutzer keinen Vorteil – einige Laserdrucker verwendeten einen optischen Mechanismus, um die verbleibende Tonermenge in der Kartusche zu bestimmen, anstatt einen Chip zu verwenden, um die Anzahl der gedruckten Seiten elektrisch zu zählen, und die einzige Funktion des Chips war als alternative Methode, um die Nutzungsdauer der Patrone zu verkürzen.

Sicherheitsrisiken, Gesundheitsrisiken und Vorsichtsmaßnahmen

Tonerreinigung

Tonerpartikel haben elektrostatische Eigenschaften und können sich beim Reiben an anderen Partikeln, Gegenständen oder im Inneren von Transportsystemen und Vakuumschläuchen elektrostatisch aufladen. Statische Entladung von geladenen Tonerpartikeln kann brennbare Partikel in einem Staubsaugerbeutel entzünden oder eine kleine Staubexplosion verursachen, wenn genügend Toner in der Luft ist. Tonerpartikel sind so fein, dass sie von herkömmlichen Haushaltsstaubsauger-Filterbeuteln schlecht gefiltert werden und durch den Motor oder zurück in den Raum geblasen werden.

Wenn Toner in den Laserdrucker gelangt, ist für eine effektive Reinigung möglicherweise ein spezieller Staubsaugertyp mit elektrisch leitfähigem Schlauch und einem hocheffizienten ( HEPA ) Filter erforderlich. Diese Spezialwerkzeuge werden "ESD-safe" (Electrostatic Discharge-safe) oder "Toner-Vakuum" genannt.

Ozongefahren

Als normaler Teil des Druckprozesses können die hohen Spannungen im Inneren des Druckers eine Koronaentladung erzeugen, die eine kleine Menge ionisierten Sauerstoffs und Stickstoffs erzeugt, die zu Ozon und Stickoxiden reagieren . In größeren kommerziellen Druckern und Kopierern zersetzt ein Aktivkohlefilter im Abluftstrom diese schädlichen Gase, um eine Verschmutzung der Büroumgebung zu verhindern.

Bei kommerziellen Druckern entweicht jedoch ein Teil des Ozons dem Filterprozess, und Ozonfilter werden in den meisten kleineren Heimdruckern überhaupt nicht verwendet. Wenn ein Laserdrucker oder Kopierer über einen längeren Zeitraum in einem kleinen, schlecht belüfteten Raum betrieben wird, können sich diese Gase bis zu einer Menge ansammeln, bei der Ozongeruch oder Reizungen wahrnehmbar sind. Eine potenzielle Gesundheitsgefährdung ist im Extremfall theoretisch möglich.

Gesundheitsrisiken der Atemwege

Ein Video über Untersuchungen zu Druckeremissionen

Laut einer Studie aus dem Jahr 2012 in Queensland, Australien, emittieren einige Drucker Submikrometer- Partikel, von denen einige vermuten, dass sie mit Atemwegserkrankungen in Verbindung gebracht werden können. Von 63 Druckern, die in der Studie der Queensland University of Technology bewertet wurden , wurden 17 der stärksten Emitter von HP und einer von Toshiba hergestellt . Der untersuchte Maschinenbestand umfasste jedoch nur die bereits im Gebäude vorhandenen Maschinen und war somit herstellerspezifisch. Die Autoren stellten fest, dass die Partikelemissionen sogar zwischen den gleichen Maschinenmodellen erheblich variierten. Laut Professor Morawska von der Queensland University of Technology emittiert ein Drucker so viele Partikel wie eine brennende Zigarette:

Die gesundheitlichen Auswirkungen des Einatmens ultrafeiner Partikel hängen von der Partikelzusammensetzung ab, die Ergebnisse können jedoch von Atemwegsreizungen bis hin zu schwereren Erkrankungen wie Herz-Kreislauf- Problemen oder Krebs reichen .

Im Dezember 2011 überprüfte die australische Regierungsbehörde Safe Work Australia bestehende Forschungsergebnisse und kam zu dem Schluss, dass „keine epidemiologischen Studien gefunden wurden, die Laserdruckeremissionen direkt mit negativen Gesundheitsergebnissen in Verbindung bringen“ und dass mehrere Bewertungen zu dem Schluss kommen, dass „das Risiko einer direkten Toxizität und gesundheitlicher Auswirkungen durch die Exposition gegenüber Laserdruckeremissionen ist vernachlässigbar". Da sich die Emissionen als flüchtige oder halbflüchtige organische Verbindungen erwiesen haben, wird in der Überprüfung auch festgestellt, dass „es logischerweise zu erwarten wäre, dass mögliche gesundheitliche Auswirkungen eher auf die chemische Natur des Aerosols als auf den physikalischen Charakter des Aerosols zurückzuführen sind "Partikel", da es unwahrscheinlich ist, dass solche Emissionen als "Partikel" vorliegen oder bleiben, nachdem sie mit Atemwegsgewebe in Kontakt gekommen sind".

Die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung hat in einem Humanstudienprojekt die gesundheitlichen Auswirkungen von Tonerstäuben sowie von Kopier- und Druckzyklen untersucht. Freiwillige (23 Kontrollpersonen, 15 Exponierte und 14 Asthmatiker) wurden unter definierten Bedingungen in einer Expositionskammer gegenüber Laserdruckeremissionen exponiert. Die Ergebnisse der Studie, die auf einem breiten Spektrum von Prozessen und Probanden basieren, bestätigen nicht, dass die Exposition gegenüber hohen Emissionen von Laserdruckern einen nachweisbaren pathologischen Prozess auslöst, der zu den gemeldeten Erkrankungen führt.

Ein viel diskutierter Vorschlag zur Emissionsreduzierung von Laserdruckern ist die Nachrüstung mit Filtern. Diese werden mit Klebeband an den Lüftungsschlitzen des Druckers befestigt, um Partikelemissionen zu reduzieren. Alle Drucker verfügen jedoch über ein Papierausgabefach, das einen Auslass für Partikelemissionen darstellt. Papierausgabefächer können nicht mit Filtern versehen werden, daher ist es unmöglich, ihren Beitrag zu den Gesamtemissionen mit Nachrüstfiltern zu reduzieren.

Flugverbot

Nach dem Bombenanschlag auf Frachtflugzeuge im Jahr 2010 , bei dem Lieferungen von Laserdruckern mit mit Sprengstoff gefüllten Tonerkartuschen in separaten Frachtflugzeugen entdeckt wurden, verbot die US- Transportsicherheitsbehörde Passagieren auf der Durchreise, Toner- oder Tintenkartuschen mit einem Gewicht von über 1 Pfund (0,45 kg .) mitzuführen ) auf ankommenden Flügen, sowohl im Handgepäck als auch im aufgegebenen Gepäck. Das PC Magazine stellte fest, dass das Verbot die meisten Reisenden nicht beeinträchtigen würde, da die meisten Patronen das vorgeschriebene Gewicht nicht überschreiten.

Siehe auch

Verweise