Laserdrucker

Der Laserdrucker ist ein elektronischer Drucker zur Produktion digitaler Ausdrucke und wurde erstmals 1971 von Gary Starkweather bei Xerox PARC konstruiert. Er gehört im Gegensatz zu Nadel- oder (älteren) Tintenstrahldruckern zu den sogenannten Seitendruckern und druckt somit immer eine komplette Seite auf einmal. Den Grundstein für die Entwicklung des Laserdruckers legte Chester Carlson mit der Erfindung des elektrofotografischen Prozesses 1938. Da die Belichtung und der Druck in einem Durchlauf erfolgen, muss zum Druck zuerst die komplette zu druckende Seite auf den Drucker übertragen werden. Dort wird durch einen Raster Image Processor (RIP) ein Rasterbild erzeugt, mit dem die Trommel belichtet wird.

Druckprinzip

Dem Laserdrucker liegt das Prinzip der Elektrofotografie zugrunde. Herzstück ist eine Bildtrommel mit einer fotoempfindlichen Halbleiter-Beschichtung. Diese Beschichtung wird zunächst durch die sogenannte Corona mit hoher Spannung aufgeladen. Die besondere Eigenschaft der Beschichtung besteht darin, dass sie an der Stelle die Ladung verliert, die mit Licht bestrahlt wird (Fotoleitung). Das Druck-Bild wird von einer Zeile aus Leuchtdioden (LED-Zeile, bei günstigen Geräten) oder einem Laserstrahl (bei höherwertigen Geräten) auf die Bildtrommel aufgebracht und erzeugt dort ein inverses Ladungsbild: An den Stellen, die bei der Belichtung Licht erhielten, bleibt im weiteren Verlauf durch elektrostatische Anziehung der Toner hängen und wird auf das Papier übertragen. Die negativ aufgeladene Trommel stößt die negativ aufgeladenen Tonerpartikel ab.

In der Fixiereinheit wird der Toner durch eine erhitzte Rolle (Hitze-Druck-Fixierung) fest mit dem Blatt verschmolzen. Bei einigen Geräten wird eine Blitzlichtfixierung verwendet, die den Vorteil hat, das Papier nicht so stark auszutrocknen. Dadurch können auch relativ wärmeempfindliche Materialien bedruckt werden.

Bei den einfachen LED-Druckern verliert die belichtete Stelle ihre Ladung vollständig. Der Drucker kann also nur Schwarz oder Weiß drucken. Grauabstufungen werden durch Rasterung analog zu Tintenstrahldruckern erreicht. Genauso wird mit weiteren Farben bei Farblaserdruckern verfahren. Bei hochwertigen LED-Druckern können inzwischen auch Graustufen gedruckt werden.

Hochwertige Laserdrucker, die meistens in Kopierern kombiniert sind, arbeiten nach dem Halbtonverfahren. Dort wird die Ladung auf der Trommel nicht in einem Schritt auf Null reduziert, sondern kann in Stufen (bis zu 256) abgeschwächt werden. Diese Drucker können auf eine Rasterung verzichten und werden als Vollfarbsystem bezeichnet. Erreicht wird diese Abschwächung entweder durch unterschiedliche Verweildauer des Lasers an einer Stelle oder durch Mehrfachüberstreichen der entsprechenden Stelle. Die Ergebnisse eines normalen Laserfarbdruckers können sich mit denen von Vollfarbsystemen nicht messen – letztere liegen aber auch preislich in völlig anderen Regionen (Faktor zehn und höher).

Die Leistungsbandbreite bei Laserdruckern reicht bei geschnittenem Papier bis zu etwa 200 Seiten pro Minute und bei Endlospapier bis etwa 1000 Seiten pro Minute.

Softwaretreiber

Das Druckwerk eines Laserdruckers kann nur mit speziellen Rasterdaten etwas anfangen. Diese werden durch den Raster Image Processor (RIP) erzeugt. Hierbei gibt es drei Ansätze diesen Vorgang umzusetzen:

Vor allem preisgünstige Drucker nutzen das Betriebssystem des ansteuernden Computers für die Erzeugung des Rasterbildes. Solche Geräte werden als GDI-Drucker bezeichnet und sind aufgrund des fehlenden Bild-Prozessors erheblich günstiger als Geräte mit eingebautem RIP. Der Nachteil der GDI-Methode besteht darin, dass die Drucker nur mit einem speziellen Gerätetreiber funktionieren, welcher vom Druckerhersteller geliefert wird. Viele dieser Drucker funktionieren daher nur mit populären Betriebssystemen, weil der Hersteller für Nischenlösungen keine Treiber bereitstellt.

Bei Geräten der Mittelklasse erfolgt das „Rippen“ im Drucker selbst – an ihn werden also keine Rasterdaten, sondern Dokumente in Seitenbeschreibungssprachen wie PCL, Postscript oder PDF geschickt. Die Aufbereitung übernimmt der Drucker selbst.

Bei vielen Großgeräten wird ein eigenständiger und vom Drucker getrennter RIP-Server von Sub-Herstellern (z.B. Fiery) verwendet. Er ist mit einer Hochgeschwindigkeitsverbindung direkt an die Belichtereinheit angeschlossen und verfügt über entsprechend viel Speicher. Das RIP einer einzigen DIN-A3-Seite bei CMYK benötigt rund 125 MB Speicher.

Qualität, Vor- und Nachteile gegenüber anderen Drucksystemen

Laserdrucker sind in der Qualität bei reinem Textausdruck (bei Farblaserdruckern auch farbigem Text) sowie bei Geschäftsgrafiken unerreicht. Lediglich einige Tintenstrahldrucker erreichen eine ähnliche Kantenschärfe und auf Spezialpapier eine vergleichbare Schwärzentiefe. Die wesentlichen Vorteile sind die Unempfindlichkeit gegenüber verschiedenen Papiersorten, und es gibt prinzipbedingt kein Ausbluten feiner Konturen, wie dies beim Tintenstrahldrucker oftmals zu beobachten ist. Auch ist der verwendete Toner beständig gegen Sonneneinstrahlung, was bei Tintenstrahldrucken nur mit Spezialtinte erreicht werden kann. Die Laser-Druckkosten sind erheblich niedriger, und die Lebenserwartung der Geräte ist höher als beispielsweise bei Tintenstrahldruckern. Einige Laserdrucker, die echte Laser und keine LED-Kämme verwenden, sind in der Lage, die Rasterauflösung zu verändern (z.B. von 300 dpi zu 400 dpi) und sind damit in der Lage, Druckdatenströme, die für unterschiedliche Druckauflösungen optimiert wurden, ohne Qualitätseinbußen zu drucken.

Weitere Vorteile des Laserdruckers sind:

1.) Wartungsfreiheit: Ein Laserdrucker kann lange Standzeiten überbrücken ohne dass eine Wartung nötig wäre (zum Vergleich: bei einem Tintenstrahldrucker vertrocknen die Düsen, bei Nadeldruckern vertrocknen die Farbbänder).

2.) Resistenz der Ausdrucke: Die Druckerfarbe ist nicht nur resistent gegen UV-Bestrahlung, wie bereits oben erwähnt, sie hält auch der Feuchtigkeit sehr gut stand. Wer viel für Unterwegs und den Außeneinsatz druckt, der sollte dafür einen Laserdrucker nehmen.

Nachteile sind bei der Druckqualität in Bezug auf Fotos zu beobachten. Handelsübliche Laserdrucker sind in den Bereichen Farbraum und Kontrastabstufungen einem guten Tintenstrahldrucker auf Spezialpapier unterlegen. Meistens fehlt den Bildern die Tiefenwirkung und die Farbechtheit, des weiteren ist bei günstigen Geräten eventuell eine leichte Rasterung sichtbar. Zwar sind die Ergebnisse eines Laserdruckers wischfest, jedoch nicht unbedingt gegen Abblättern (z. B. an Knickstellen) resistent. Dies gilt insbesondere für Vollfarbsysteme, bei denen der oftmals plastische Farbauftrag ebenfalls als Nachteil gewertet werden kann. Prinzipiell sind heutige Drucker noch nicht die erste Wahl für das Ausdrucken von Fotos. Wer etwas mehr Zeit hat und nicht auf sofortige Ergebnisse (wie bei der Wissenschaft üblich) angewiesen ist, der sollte die Fotos von einem professionellen Fotolabor ausarbeiten lassen. Dies ist in der Regel deutlich günstiger und bringt schönere Ergebnisse.

Wegen der hohen Qualität des Druckergebnisses von Farblaserdruckern wurde schon früh an Maßnahmen zur Vermeidung und Verfolgung von Dokumentenfälschungen gedacht. So bringen viele aktuelle Geräte ein unsichtbares Wasserzeichen, den Machine Identification Code, auf jedem Ausdruck an, um eine Rückverfolgung von Ausdrucken auf den einzelnen Laserdrucker zu ermöglichen.

Geschichte

Das Hauptproblem bei der Entwicklung von Laserdruckern war es, den Laserstrahl zu modulieren. Zur Zeit der ersten Laserdrucker gab es nur Gaslaser, die nicht in der benötigten Geschwindigkeit ein- und ausgeschaltet werden konnten. Spezielle Optiken, die mechanisch verschoben wurden, oder Piezo-Kristalle, die mittels angelegter Spannung das Licht abgelenkt haben, waren die einzige Möglichkeit, dieses Problem zu lösen.
Bei später üblichen Diodenlasern konnte dagegen die Strahlung sehr schnell moduliert werden, der Laserstrahl wurde mittels sich drehender Polygonspiegel zeilenweise über die Bildtrommel bewegt.
Heute werden dagegen feststehende LEDs oder LCS' zum Belichten verwendet. Die meisten der heute unter dem Namen Laserdrucker verfügbaren Systeme müssten daher eigentlich "LED-Drucker" heißen, Laser werden nur noch in Großgeräten eingesetzt.

Gesundheitsgefährdung

Technisch funktionieren Laserdrucker genau wie Kopierer mit sog. Trockentonern, die als schwarzes Farbpigment Ruß und bei bestimmten Sorten auch Schwermetalle wie Blei und Cadmium enthalten, mitunter also gesundheitsschädlich sein können. Tritt Toner aus, etwa bei unsachgemäßer Handhabung oder Schäden am Gerät, so können die enthaltenen Stoffe auf die Schleimhäute, insbesondere die der Atemwege, oder auf die Haut wirken. Laserdrucker sind aber prinzipiell nie ganz "sauber", das heißt dass ein Teil des Toners durch das Ventilationssystem, welches zur Kühlung der internen Komponenten unersetzlich ist, aus dem Drucker geschleudert wird. Es handelt sich um mikroskopische Teilchen die selbst gute Filtersysteme nicht vollständig aufnehmen können. In normalen Dosen ist dies für den Menschen nach aktuellem Wissensstand unbedenklich, wer viel druckt sollte aber über eine Lüftung nachdenken. Servicetechniker und Beschäftigte im Bereich Refill und Recycling sind naturgemäß den Schadstoffen im Besonderen ausgesetzt. Diese Personen sollten unbedingt Schutzmaßnahmen in Form von Atemschutz und Einweghandschuhen einsetzen, und niemals nach Berührung der Arbeitskleidung die "Jause" anfassen. Auch Privatleute sollten dies bedenken wenn sie selbst mit Toner hantieren. Wichtig: Tonerstaub darf generell nicht in die Umwelt gelangen.
Weiterhin wird bei Laserdruckern technisch bedingt Ozon freigesetzt. Das Aufbringen elektrischer Ladungen auf die Bildtrommel erfolgt mit sehr hohen elektrischen Feldstärken durch auf Hochspannung gelegte feine Platindrähte, die sogenannten Coronadrähte. Im Bereich hoher Feldstärken wird die Umgebungsluft ionisiert, wobei dann der Luftsauerstoff zu Ozon aufgespalten wird. Solche Geräte sollten daher, wenn sie häufig benutzt werden, in gut belüfteten Räumen stehen, über eine eigene Abluftführung oder über regelmäßig zu wechselnde Ozonfilter verfügen.
Bei Geräten mit niedrigen Druckgeschwindigkeiten werden seit Mitte der 1990er die Ladungen anstatt mit Coronadrähten mit Hilfe von gezackten Metallstreifen oder Kontaktrollern übertragen. Die benötigten Spannungen können soweit gesenkt werden, dass keine nennenswerte Luftionisation und damit auch keine deklarierungspflichtigen Ozonemissionen auftreten. Diese Geräte werden von den Herstellern als „ozonfrei“ angepriesen.

Siehe auch

Weblinks

Drucktechnik | Laser

Gourt Home::Gourt :: Laserdrucker