Laserdrucker - Geschichte und Funktionsweise

Die Geschichte

Das technische Grundprinzip des Laserdrucks wurde schon 1938 von einem Mann namens Chester Carlson erfunden und zum Patent angemeldet. Carlsons Verfahren war allerdings sehr umständlich und nutzte mehrere geladene Platten. Die Xerographie, das Verfahren mit elektrisch geladenen Rollen und Riemen über elektromagnetische Effekte ein Bild aus Tonerpulver aufs Blatt zu übertragen und das Pulver danach mittels Erhitzen zu fixieren, wurde erst von Xerox 1960 zum Patent angemeldet und kommerziell vermarktet. Damals arbeiteten die Geräte allerdings noch analog und rein optisch über ein System aus Spiegeln und Linsen, und der Funktionsumfang beschränkte sich auf das Kopieren einer Vorlage.

Im Jahr 1969 erfand Gary Starkweather, ein Forscher bei Xerox, dann das Laserdruck-Verfahren, zwei Jahre später präsentierte er einen ersten funktionierenden Prototypen. Beim Laserdruck entfällt die optische Abtastung der Vorlage, und das Bild wird von einem Computer gesteuert digital mit einem fokussierten Laser und Spiegeln als elektrische Ladung zeilenweise direkt auf die Druckertrommel gezeichnet.

Der erste kommerzielle Laserdrucker war 1976 der IBM 3800, der allerdings ein riesiges Drucksystem für große Druckaufträge an Versandetiketten und Lieferscheinen war. Den ersten Laserdrucker für den Einsatz in Büros, den Star 8010, brachte wiederum Xerox in Kombination mit dem hauseigenen Computer Xerox Star für 17.000 US-Dollar 1981 auf den Markt. Der Xerox Star diente übrigens auch Steve Jobs und Bill Gates als Inspiration für ihre Betriebssysteme MacOS und Windows.

Da der ebenfalls 1981 vorgestellte PC allerdings erst danach seinen Siegeszug durch die Büros antrat, konnte erst Hewlett Packard 1984 mit dem in Kooperation mit Canon gebauten 3500 US-Dollar teuren und PC-kompatiblen LaserJet 8ppm den ersten großen kommerziellen Erfolg mit Laserdruckern für sich verbuchen. Danach ging alles sehr schnell und Brother, IBM, Apple und andere drängten ebenfalls mit Laserdruckern in den neu geschaffenen Markt. In Windeseile verdrängten Laserdrucker die bis dahin gängigen Nadel- und Typenraddrucker.

Obwohl der Farb-Laserdruck letztendlich nur wenig mehr als eine vierfache Variante des Schwarzweiß-Verfahrens in den Farben Cyan, Magenta, Yellow und Schwarz ist, dauerte es bis 1993, dass QMS (inzwischen Teil von Konica Minolta) den ersten Farb-Laserdrucker auf den Markt brachte, den 12.500 US-Dollar teuren ColorScript Laser 1000. Den ersten größeren kommerziellen Erfolg feierte jedoch erst Apple zwei Jahre später mit dem 7.000 US-Dollar teuren Color Laser Printer 12/600PS - ebenfalls wieder mit einem Druckwerk von Canon. Analoge Farbkopierer gab es schon seit 1973 Xerox den ersten Farbkopierer auf den Markt brachte. Das Hauptproblem, warum die Entwicklung des Farb-Laserdrucks so lange dauerte war, dass die einzelnen Farben absolut präzise und passgenau nacheinander aufs gleiche Blatt (oder einen Riemen) übertragen werden mussten.

Die Funktionsweise

Das Druckwerk eines Laserdruckers besteht aus der Bildentwicklungs- und der Fixiereinheit. Die Bildentwicklungseinheit, bestehend aus Entwicklereinheit, Fotoleitertrommel, PCR-Roller, Magnetroller, Laser, Doctor Blade, Transfer-Roller und Abstreifer, bringt den Toner aufs Blatt, die Fixiereinheit fixiert das Bild aus losem Tonerpulver dann auf dem Blatt.

Die Entwicklereinheit

Die Entwicklereinheit, die oftmals, aber nicht immer vollständig in der Laserkartusche enthalten ist, überträgt das Tonerpulver auf die geladene Bildtrommel.

Die Fotoleitertrommel

Auch Druckertrommel, Imaging Kit, OPC-Drum, Drum Unit, Trommeleinheit oder Bildtrommel genannt. Eine meist grün oder blau beschichtete Rolle, die das zentrale Bauteil bei der Bildentwicklung ist: Hier entsteht das Bild, das ein paar Stationen später (siehe unten) aufs Papier übertragen wird.

Der PCR-Roller

Auch Koronawalze genannt lädt diese Walze die gesamte Fotoleitertrommel mit Elektronen auf und wird dann vom Laserstrahl an bestimmten Stellen wieder entladen. Früher erledigte diese Aufgabe der sogenannte Koronadraht.

Der Laser

In den Anfangstagen kamen hier klobige Gaslaser zum Einsatz, heutzutage nur noch Laserdioden. Der Laserstrahl wandert über einen rotierenden Spiegel zeilenweise über die Fotoleitertrommel und wird dabei an- und ausgeschaltet. Wo der Laser auftrifft, entlädt sich die Fotoleitertrommel. Dadurch wird ein noch unsichtbares Negativ des zu druckenden Bildes aus negativen elektrischen Ladungen auf die Fotoleitertrommel gezeichnet.

Der Magnetroller

Der Magnetroller überträgt den Toner vom Toner-Reservoir auf die Fotoleitertrommel. Dabei ziehen nur die Teile der Rolle den Toner an, die noch ihre Ladung haben und vom Laser nicht entladen wurden.

Die Doctor-Blade

Die Doctor Blade streift den Toner, den die Magnetrolle aufnimmt auf eine bestimmte Dicke ab und bestimmt so die Dicke der Tonerschicht. Zusätzlich lädt sie den Toner durch Reibung triboelektrisch positiv auf, so dass er von den noch negativ geladenen Bereichen auf der Fotoleitertrommel angezogen wird.

Der Transfer-Roller

Auch Ladewalze genannt ist die Aufgabe dieser mit einer Schaumgummischicht überzogenen Rolle das Papier fest gegen die Fotoleitertrommel zu drücken. Dabei wird das Papier gleichzeitig elektrisch aufgeladen, damit die Tonerpartikel von der Fotoleitertrommel aufs Papier überspringen und darauf bis zur Fixierung haften bleiben. Diese Arbeit wurde in früheren Druckern ebenfalls von einem Koronadraht übernommen (siehe PCR-Roller).

Der Abstreifer

Nachdem das Papier mit dem Bild aus geladenem Tonerpulver darauf die Entwicklungseinheit in Richtung Fixiereinheit verlassen hat, wird der an der Fotoleitertrommel verbliebene Toner vom Abstreifer (auch Wiper Blade genannt) entfernt und im Resttonerbehälter abgelagert. Der Abstreifer ist eines der am schnellsten verschleißenden Teile im Druckwerk eines Laserdruckers. Nach dem Abstreifer kommt schon wieder der PCR-Roller, und der ganze Vorgang beginnt von neuem./p>

Die Fixiereinheit

Die einzige Aufgabe der Fixiereinheit (Auch Fuser, Heiz- oder Presswalze genannt) ist es, das Bild aus Tonerpulver durch Erhitzen aufs Papier zu "backen". Nachdem das Papier aus der Fixiereinheit kommt ist der Druck fertig.

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