Die Geschichte des Laserdruckers

von | Jul 10, 2014 | Allgemein

Der Laserdrucker ist ein Drucker zur Produktion von Ausdrucken auf Papier oder Folien im Elektrofotografieverfahren. Laserdrucker zählen zu den Seitendruckern, da Belichtung und Druck der ganzen Seite in einem Durchlauf erfolgen. Im allgemeinen Sprachgebrauch werden auch LED-Drucker und LED-Plotter meist als Laserdrucker bezeichnet, weil das Funktionsprinzip sehr ähnlich ist.

Laserdrucker: (1) Drucker-Controller; (2) Bildtrommel; (3) Toner; (4) Papiereinzugswalzen; (5) Fixiereinheit

Geschichte

Der Physiker Chester F. Carlson (1906-1968) meldete im Jahre 1937 die Elektrophotographie zum Patent an. Diese Erfindung war ein Grundstein des heutigen Laserdruckers unter Ausnutzung elektrischer Ladung. Carlson war zu jener Zeit in der Patentabteilung einer Elektrofirma tätig und fertigte manuell Kopien von Patentanmeldungen. Es gab bis dato noch kein maschinelles Vervielfältigungs-Verfahren. Der Tüftler und Bastler machte sich ans Werk und schaffte es am 22. Oktober 1938 mit Hilfe des Physikers Otto Kornei die erste Fotokopie mit Bärlappsporen auf einer Glasplatte anzufertigen. Der heutige Laserdrucker basiert auf demselben Prinzip.

Carlson hatte anfangs Schwierigkeiten seine Erfindung zu vermarkten. Unternehmen wie IBM oder General Electric zeigten sich skeptisch und desinteressiert. Im Jahre 1944 konnte er seine Idee jedoch am Batelle Memorial Institute in Ohio verkaufen. Ihm wurden 3000 US-Dollar zur Verfügung gestellt, um seine Idee in die Tat umzusetzen. 1950 kam schließlich der erste Trockenkopierer von der Firma Haloid auf den Markt (Modell A). Als das Geschäft zu laufen begann, änderte man aus marketingstrategischen Gründen den Produkt- und Firmennamen. So wurde aus der Elektrofotographie die Xerographie. Der Firmenname wurde in Haloid Xerox Inc. umgeändert, ab 1961 hieß sie nur noch Xerox.

1953 produzierte Bob Gundlach, der Erfinder des ersten Xerox-Kopierers, die ersten Vollfarbdrucke in seinem Labor. 1959 meldete Xerox das erste Farbpatent an. Mit dem Modell Xerox 914 waren bereits 6 Kopien pro Minute möglich. Man konnte dieses Gerät nicht kaufen, sondern nur mieten. So konnte sich das Unternehmen Xerox Corp. über einen langen Zeitraum eine gute Einnahmequelle sichern.

Im Jahre 1970 eröffnete Xerox das Palo Alto Research Center (PARC). Der dort angestellte Ingenieur Gary Starkweather entwickelte das erste Laserdruckgerät. Ihm gelang es, Laserstrahlen zu modulieren und so ein Druckbild herzustellen. Der erste Laserdrucker arbeitete nach der ROS-Technik (raster output scanner) und konnte 500 Punkte pro inch (dpi) drucken. Durch die Zusammenarbeit hervorragender Techniker gelang 1973 die Herstellung eines kleinen PCs (Xerox Alto), der mit einer Maus, einer grafischen Oberfläche und dem ersten kommerziell verwendbaren Laserdrucker (EARS, Ethernet-Alto research character generator scanning laser output terminal) ausgestattet war. Mit EARS war es möglich, in einer Auflösung von 384 dpi zu drucken. Im selben Jahr führte Xerox den Farbkopierer Xerox 6500 ein.

In den 1960er und 1970er Jahren erledigten Nadel- und Typenraddrucker den Großteil der Druckaufträge. Ein hochwertiger Laserdrucker kostete zwischen 100.000 und 350.000 US-Dollar. Im Mai 1984 kam der erste HP LaserJet auf den Markt. Er kostete nur noch 3495 US-Dollar und erfüllte sämtliche gestellte Anforderungen, in Bezug auf die Geschwindigkeit, Flexibilität und Druckqualität.

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 ablenkten, waren die einzige Möglichkeit, diese Aufgabe zu erfüllen. Bei den später üblichen Diodenlasern konnte dagegen der Lichtstrom sehr schnell moduliert werden.

Druckprinzip

Tonerkassette eines Schwarzweiß-Laserdruckers

Arbeitsweise eines Laserdruckers

Eindimensionaler Laserscanner aus einem Laserdrucker:
(1) Laserdiode, (2) Kollimator- und Fokussierlinsen, (3) Glaskörper zur Linearitätskorrektur, (4) Polygonspiegel mit Motor, (5) Motortreiber / -steuer-IC

Dem Laserdrucker liegt das Prinzip der Elektrofotografie (Xerox-Verfahren) zugrunde. Herzstück ist eine mit einem Photoleiter beschichtete Bildtrommel oder Endlosband.

Konditionierung des Photoleiters

Die Beschichtung der Bildtrommel wird zunächst elektrostatisch negativ aufgeladen; entweder mittels einer Ladekorona (ein dünner, nahe der Trommel angebrachter Draht, der unter hohe Spannung gesetzt wird und eine Koronaentladung erzeugt) oder mittels Ladungswalzen. Letzteres hat gegenüber der Ladekorona den Vorteil, dass kaum noch Ozon produziert wird, weil die hochspannungsführende Walze direkt in Kontakt mit der Bildtrommel steht und daher keine Ionisierung der Umgebungsluft stattfindet.

Belichtung

Die Ladung auf dem Photoleiter wird nun durch Belichtung an den Stellen gelöscht, an denen später Toner auf die Trommel aufgetragen werden soll: an den belichteten Stellen wird er leitend und verliert dadurch seine Ladung. Zur Belichtung wird ein Laserstrahl über einen rotierenden Spiegel (Laserscanner) zeilenweise auf die Trommel gelenkt und dabei rasterartig an- und ausgeschaltet.

Grauabstufungen werden bei einfachen Laserdruckern durch Halbtonrasterung erreicht. Entsprechend wird mit weiteren Farben bei einfachen Farblaserdruckern verfahren. Höherwertige Laserdrucker realisieren im Vollfarbsystem höhere Auflösungen. Bei ihnen wird die Ladung auf der Trommel nicht in einem Schritt auf Null reduziert, sondern sie kann in Stufen (bis zu 256) abgeschwächt werden. Erreicht wird die Abschwächung entweder durch unterschiedliche Verweildauer des Lasers an einer Stelle oder durch Mehrfachbelichten der entsprechenden Stelle.

Entwicklung

Der Photoleiter dreht sich weiter und wird in der Entwicklereinheit in unmittelbare Nähe des Toners gebracht. Der Toner ist durch den Kunstharzanteil negativ geladen und haftet nur an den (neutralisierten) Stellen der Bildtrommel, an denen der Laserstrahl aufgetroffen ist.

Tonertransfer

Der Photoleiter bewegt sich weiter und bringt den Toner in Kontakt entweder direkt mit dem zu bedruckenden Medium (Papier) oder zunächst mit einer Transferwalze oder einem Transferband.

Beim Mehrfarbdruck werden bei älteren Laserdruckern nacheinander alle Tonerfarben auf das Transfermedium aufgebracht. Um registerhaltig zu bleiben, also die einzelnen Farbauszüge nicht gegeneinander zu versetzen, muss hier besonders präzise positioniert werden. Die Übertragung auf das Papier erfolgt anschließend in einem Schritt für alle vier Farben. Alternativ zum Transfermedium werden auch elektrostatisch vorgeladene Papiertransportbänder (Electrostatic Transport Belt) verwendet, auf denen das Papier wie festgeklebt positioniert werden kann. Bei neueren Geräten besteht der Farb-Laserdrucker aus vier einzelnen Druckwerken (für jede Farbe ein Werk), und das Papier durchläuft alle vier Druckwerke nacheinander. Hier ist eine noch genauere Positionierung des Papiers notwendig. Dieses Druckverfahren bietet aber den Vorteil, dass kontinuierlich gearbeitet werden kann. Während bei alten Geräten mit Transferband das Band immer nur mit einer Farbe beschichtet werden konnte (die vier Tonerkartuschen befinden sich in einer Revolver-Trommel und werden nacheinander zum Einsatz gebracht, so dass das Transferband vier Umläufe benötigt, um eine Seite zu vervollständigen), arbeiten moderne Drucker mit vier einzelnen Farbeinheiten, von denen die Toner auf ein Zwischenband (ITB – Intermediate Transfer Belt) übertragen werden. Durch die vier getrennten Druckwerke kann im ersten Druckwerk bereits die Folgeseite belichtet werden, während das letzte Druckwerk noch damit beschäftigt ist, die vorhergehende Seite zu belichten. Dadurch erreichen sie im Farbdruck die gleiche Seitenleistung (Druckseiten je Minute) wie im Monochrom-Druck. Bei alten Geräten mit Revolver-Trommel verringert sich beim Farbdruck die Seitenleistung auf 25 % im Vergleich zum Monochrom-Druck.

Der Toner wird anschließend dazu gebracht, vom Zwischenband auf das Papier überzuspringen, indem auf der Rückseite des Papiers mittels einer Transferrolle eine starke elektrische Ladung angelegt wird, die der Ladung des Toners entgegengesetzt ist.

Fixierung

Das Papier bewegt sich weiter zur Fixiereinheit und diese besteht im Wesentlichen aus zwei Walzen, die eine besondere Beschichtung tragen (meist Teflon oder Silikongummi). Mindestens eine der Walzen ist hohl und hat einen Heizstab im Inneren, der die Walze auf rund 180 °C (± 10 °C, je nach verwendetem Medium) aufheizt. Beim Durchlaufen des Blattes schmilzt der Toner und verklebt mit dem Papier. Dafür, dass möglichst wenig Toner an den Heizwalzen haften bleibt, sorgt einerseits die Beschichtung, andererseits wiederum eine entsprechende leichte elektrostatische Aufladung der Walzen, die den Toner abstoßen (obere Walze) bzw. anziehen (untere Walze, jenseits des Papiers). Der dennoch auf den Heizwalzen verbleibende Toner wird bei höherwertigen Geräten durch Reinigungswalzen oder ein Reinigungsvlies entfernt. Bei früheren Systemen kam eine Nassfixierung zum Einsatz, bei der die Heizung über austauschbare Kartuschen mit Silikonöl versorgt wird, welches die ebenfalls vom Benutzer zu tauschenden Reinigungswalzen benetzt. Je nach konstruktivem Aufwand der Fixiereinheiten liegen die Standzeiten im Bereich zwischen 40.000 und 400.000 Druckseiten.

Zur Energieeinsparung wird in modernen Fixierungen nur noch eine Walze verwendet, die durch eine Induktionsheizung erhitzt wird. Auf der Gegenseite wird ein antihaft-beschichtetes Band verwendet, das um einen Zylinder rotiert und nicht aufgeheizt werden muss. Durch diese Konstruktion kann die Fixierung in kürzerer Zeit auf die notwendige Fixiertemperatur aufgewärmt werden und kann nach Gebrauch schneller wieder abgesenkt werden, bis die nächste Seite gedruckt werden soll.

Daneben gibt es aufwändigere Fixierverfahren, die bei einer niedrigeren Fixiertemperatur arbeiten (nur ca. 70 °C), dafür aber einen höheren Druck aufbauen. Das Verfahren ist konstruktiv aufwändiger und so teuer, dass es für Heimanwender-Drucker nicht geeignet ist. Es hat aber den Vorteil, dass wärmeempfindlichere Medien bedruckt werden können. Ferner ist bei niedrigeren Temperaturen die Gefahr geringer, dass schädliche Emissionen aus den Kunststoffharzen des Toners oder dem Papier selbst austreten.

Vollentladung

Bei der weiteren Drehung der Trommel wird der verbleibende Resttoner von der Trommel mittels Abstreifern, sogenannte Wiperblades, abgestreift. Bei aufwändigeren Konstruktionen wird dieser Resttoner in einem Resttonerbehälter gesammelt, der gegen einen neuen, leeren Behälter ausgetauscht werden kann (der volle Resttonerbehälter kann über den Hersteller entsorgt werden). Bei kleineren Geräten mit integrierten Toner-Trommel-Kartuschen wird der Resttoner in eine kleine Kammer gestreift, deren Inhalt mit der verbrauchten Kartusche entsorgt wird. Die Grenze zwischen Kleingeräten ohne Resttonerauffangbehälter und Hochvolumendrucker mit Resttonerentsorgung verschiebt sich sowohl.

Quelle:www.Wikipedia.de

Geschichte des Tintenstrahldruckers

von | Jul 10, 2014 | Allgemein

Die Geschichte des Tintenstrahldruckers begann in den 1960er Jahren. Der Teletype Inktronic wurde zwischen 1963 und 1970 vom US-amerikanischen Unternehmen Teletype Corporation entwickelt. Er gilt als erster Tintenstrahldrucker der Welt. Er war jedoch kein Drucker im klassischen Sinn, sondern ein Fernschreiber mit integrierter Tastatur, der als Ein-/Ausgabegerät für Großrechner fungierte. Die Druckleistung war der Zeit entsprechend noch gering. Es gelang den Entwicklern nicht, die Tinte präzise auf das Papier zu befördern. Dies führte zu verschiedenen Problemen, so verschmutzte der Drucker viel zu schnell. Daraus folgte mangelhafte Druckqualität. Das Gerät war zu groß, um eine private Nutzung vorauszusehen.

Die ersten funktionsfähigen Tintenstrahl-Druckgeräte wurden Anfang der 1970er von IBM auf den Markt gebracht. Sie druckten im Permanentbetrieb (Continuous drop) und waren nur für den Einsatz in der Industrie zu gebrauchen. Das Verfahren des kontinuierlichen Tintenstrahls wird in verbesserter Form jedoch bis heute bei einigen Tintenstrahldruckern angewandt. Letztendlich waren es die heute weltbekannten Konzerne HP und Canon, denen die technische Umsetzung gelang. Im Jahr 1979 reichten beide beinahe gleichzeitig das Patent ein.

Einer der ersten Tintenstrahldrucker für den Endkundenmarkt war der HP ThinkJet aus dem Jahr 1984. Im selben Jahr kam der erste Piezo-Drucker auf den Markt, der Epson SQ 2000. 1987 brachte der HP PaintJet Farbe ins Büro. 1988 erschien schließlich der erste Tintenstrahldrucker für den Massenmarkt, der HP Deskjet mit einer Druckgeschwindigkeit von bis zu 2 Seiten/min und einer Grafikauflösung von 300 Punkte/Zoll.

Nachdem um das Jahr 2000 die ersten Drucker erschienen, die mit Zusatzfarben wie Rot, Blau, Grün und Orange fotorealistische Ausdrucke in besserer Qualität als konventionelle Fotopapiere ermöglichten, begann die Zeit der Fotodrucker für die Papier-Formate DIN A4 und später A3. Zahlreiche Papierhersteller entwickelten Produkte für den Markt der Tintenstrahl-Fotopapiere. Bis zum Ende der 2000er Jahre hat sich der Markt stabilisiert und etabliert. Es gibt nun einerseits einfache Geräte für DIN A4-Formate, die höchstens noch Hellcyan und Hellmagenta als Foto-spezifische Tinten aufweisen. Zusatzfunktionen wie Direktdruck von Mobiltelefonen und Speicherkarten, Scanner, Kopierer und Fax können diese

Grundgeräte ergänzen. Andererseits wurden Großformatdrucker und -plotter mit Maximalformaten von größer als A3 entwickelt, die mit zusätzlichen Tintenkombinationen und -zusammensetzungen für Berufsfotografen und Druckanstalten angeboten werden. Ein qualitativ hochwertiger Fotodruck von Amateur- und Gelegenheitsfotografen findet seither kaum noch statt.

Technik

Innereien eines Tintenstrahldruckers (1) Drucker Controller, steuert die beiden Motoren; (2) Papierblatt antreibende Walze; (3) Tintenpatronen; (4) Druckköpfe; (5) bedrucktes Papier

Zum Bedrucken muss ein Drucker im Wesentlichen zwei Bewegungen ausführen: die Querbewegung des Druckkopfes und die Vertikalbewegung des Druckpapiers. Die Bewegung des Druckkopfes erfolgt auf Schienen mittels eines Zahnriemens und eines Gleichstrom- oder Schrittmotors. Zur hochgenauen, zum Datenstrom des Druckkopfes synchronen Bewegung des Druckwagens trägt dieser einen optischen Inkrementalgeber, der ein mit Strichen versehenes, feststehendes Band abtastet. Schrittmotoren müssen dazu im Mikroschritt-Modus arbeiten, da deren Schrittauflösung bzw. -genauigkeit bei weitem nicht für die erforderliche Auflösung ausreicht. Die das Papierblatt antreibende Walze wird mit einem weiteren Motor angetrieben. Ist das ein Schrittmotor, kann auf einen weiteren Inkrementalgeber verzichtet werden.

Die neuere Memjet-Technologie (MEM = microelectric mechanical) vereinigt den Tintenstrahldruck mit einem Seitendrucker, indem ein unbeweglicher Druckkopf in Seitenbreite (DIN A5 bis DIN A0) mit entsprechend vielen Düsen (74.400 bei DIN A4)[5] in hoher Qualität (2400 dpi) und Geschwindigkeit (60 Seiten DIN-A4-Farbdrucke pro Minute) ohne Vorwärmung druckt.[6]

Drucker besitzen einen eigenen Zeichensatz, der das Drucken mit geringer zum Drucker zu übertragender Datenmenge gestattet. Beim heute üblichen Anschluss über USB sind jedoch als Bitmap pixelweise übertragene große Datenmengen kein Problem, so dass Zeichen und Grafiken gleichermaßen bereits im Druckertreiber des steuernden Computers in eine Bitmap umgewandelt werden. Damit lassen sich die wesentlich umfangreicheren Zeichensätze der auf dem PC installierten Software nutzen.

Zum Bestimmen der Positionen, an denen die einzelnen Tröpfchen auf das Papier gespritzt werden, wird ein Raster Image Processor verwendet, der mittels Dithering und Farbseparation (bei Farbdruckern) die Bildpunkte eines auszudruckenden Bilds in Druckzellen (Dithercells oder bei Graustufendruck „Halbtonzellen“) umwandelt, also in Gruppen von Tintenpunkten im Druckbild, die durch Überlagerung und Zusammenstellung der Tröpfchen hinsichtlich Anzahl, Farbe, gegebenenfalls Größe und Anordnung die Farbe und Helligkeit der Bildpunkte möglichst exakt wiedergeben. Die von einem Drucker erreichbare, tatsächliche Auflösung von Bildpunkten (bestimmt als ppi, points per inch) hängt damit von der Positionierauflösung der einzelnen Tröpfchen (z. B. als dpi, dots per inch, angegeben) und der Größe der Druckzellen ab. So hat beispielsweise ein Drucker mit einer Nominalauflösung von 5000 dpi bei einer Druckzellengröße von 5×5 Druckbildpunkten eine Auflösung der Bildpunkte von 1000 ppi. Beim sogenannten Dithering mit Fehler-Diffusion werden keine Dithercells gebildet, sondern das Bild zeilenweise analysiert und in der Software für jeden Punkt ein Quantisierungsfehler berechnet, der auf die benachbarten Bildpunkte verteilt wird.[7] Die Prozesse, mit denen die Umrechnung von Bildern in Tintentröpfchenmuster auf dem Medium erfolgt, trägt wesentlich zur Qualität des Drucks bei und gehört zum Know-How der Druckerhersteller.

Quelle:www.Wikipedia.de

Was sind Setup-Patronen und wozu braucht man sie?

von | Jul 8, 2014 | Allgemein, Patronentipps

epson-t18Was sind Setup-Patronen?

Setup-Patronen kennt man ebenfalls unter den Bezeichnungen Starterpatronen oder Initialisierungspatronen. Es handelt sich hierbei um Patronen, welche ausschließlich dem Lieferumfang des Druckers beiliegen und deutlich mit “Setup” gekennzeichnet sind. Setup-Patronen sind im Einzelhandel nicht erhältlich.

Um den Drucker erstmals einzurichten, ist es zwingend erforderlich, dass man die dafür im Lieferumfang beigelegten Setup-Patronen verwendet. Sie sind speziell für die Druckerinitialisierung konzipiert und kalibrieren die Füllstandanzeige, damit diese korrekt funktioniert. Setzen Sie keine Setup-Patronen bei der Ersteinrichtung ein, wird es zu einer Fehlermeldung kommen.364-satz

Inbetriebnahme der Drucker ohne die Setup Tintenpatronen nicht möglich

Wer im Internet die genannten Drucker bestellt, der bekommt sie in einigen Fällen ohne die originalen Setup Tintenpatronen geliefert. Das ist deshalb fatal, weil sich die Drucker nicht ohne die Einrichtung mit Hilfe der Setup Tintenpatronen in Betrieb nehmen lassen. Die Setup Patronen sind laut Hersteller auch dafür zuständig, die Füllstandsanzeige der Firmware zu kalibrieren. Sie lassen sich immer nur für ein spezielles Druckermodell verwenden. Das heißt, dass sie auch innerhalb der einzelnen Baureihen nicht austauschbar sind. Sind die Setup Tintenpatronen aufgebraucht, können sie durch ein komplettes Set mit originalen Druckerpatronen oder passenden Kompatiblen Druckerpatronen ersetzt werden.

Quelle:www.tintenalarm.de