Computerhardware: Laserdrucker

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Der Grundstein für die Entwicklung des Laserdruckers wurde 1938 mit der Erfindung des elektrofotografischen Prozesses gelegt. Der erste Laserdrucker wurde 1971 von Xerox konstruiert. Er gehört im Gegensatz zu Nadel- oder Tintendruckern zu den sogenannten Seitendruckern und druckt somit immer eine komplette Seite auf einmal. 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.

[Bearbeiten] Druckprinzip

Dem Laserdrucker liegt das Prinzip der Elektrofotografie zugrunde. Herzstück des Druckers ist eine Bildtrommel mit einer fotoempfindlichen Halbleiter-Beschichtung. Diese Beschichtung wird zunächst durch die sogenannte Corona gleichmäßig mit Hochspannung aufgeladen. Das Druck-Bild wird von einem Laserstrahl oder einer Zeile aus Leuchtdioden (LED-Zeile, bei günstigen Geräten) auf die Bildtrommel projiziert. An den Stellen, die mit Licht bestrahlt werden, verliert die Beschichtung ihre Ladung. Die unbelichteten Stellen bleiben geladen. Nun wird der Toner auf die Trommel aufgebracht. An den geladenen Stellen bleibt er kleben: Je stärker die Restladung, desto mehr bleibt kleben.

Nun wird die Bildtrommel auf das Papier abgerollt und der dabei Toner auf das Papier übertragen. Das Blatt wandert anschließend durch die Fixiereinheit, wo der Toner durch eine erhitzte Andruckrolle fest mit dem Blatt verschmolzen wird.

[Bearbeiten] Wie werden die Grautöne erzeugt?

Hochwertige Laserdrucker, die meistens mit Kopierern kombiniert sind, arbeiten nach dem Halbtonverfahren. Dabei wird die Ladung auf der Trommel in bis zu 256 Stufen variiert. Erreicht wird diese Abstufung entweder durch unterschiedliche Verweildauer des Lasers an einer Stelle oder durch das unterschiedlich oft erfolgende Überstreichen der entsprechenden Stelle.

Bei den einfachen 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. Dabei wird jeder Bildpunkt durch ein Raster aus 8 mal 8 Mikropunkten ersetzt. Um ein 50%iges Grau zu erzeugen, wird die Hälfte der Punkte geschwärzt, der Rest bleibt weiß, wie bei einem Schachbrett. Das Auge kann derart feine Punkte nicht einzeln erkennen und verschmilzt sie zu einem Gesamteindruck. Durch unterschiedlich hohen Anteil schwarzer Punkte sind 256 Graustufen möglich.

Durch die Rasterung verringert sich die Auflösung des Ausdrucks. Bei einem Drucker, der zu 2400 dpi (dot per inch, deutsch: Punkte pro Zoll) fähig ist, verringern sich die sichtbaren Punkte um ein Achtel auf 300 dpi. Wo Grautöne nicht benötigt werden (z. B. Text in schwarzer Farbe) können durch Kantenglättung schärfere Konturen erzielt werden.

Die Ergebnisse eines normalen Laserfarbdruckers können sich mit denen von Vollfarbsystemen nicht messen – letztere liegen aber auch preislich in völlig anderen Regionen (um den Faktor zehn und mehr teurer).

Handelsübliche Laserdrucker drucken etwa 15 bis 25 Seiten pro Minute, Geräte der Spitzenklasse drucken bei geschnittenem Papier bis zu etwa 200 Seiten pro Minute und bei Endlospapier bis etwa 1000 Seiten pro Minute.

[Bearbeiten] Softwaretreiber

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

• Preisgünstige Drucker nutzen meist das Betriebssystem des Computers für die Erzeugung des Rasterbildes. Solche Geräte werden als GDI-Drucker (Graphics Device Interface) 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 den gerade populären Betriebssystemen, weil der Hersteller für Nischenlösungen keine Treiber bereitstellt. Beim Umstieg auf ein neues Betriebssystem gibt es für alte Drucker möglicherweise keine Treiberunterstützung mehr.

• 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 farbigen DIN-A3-Seite benötigt rund 125 MB Speicher. Hat der Drucker nicht genug RAM, wird nach einer Fehlermeldung nur ein Teil der Seite gedruckt. Um das Dokument doch noch drucken zu können, verringert man die Auflösung von 600 dpi auf 300 oder 150 dpi (und bestellt eine Speichererweiterung, um bald wieder zur besseren Auflösung zurückkehren zu können).

[Bearbeiten] Qualität, Vor- und Nachteile gegenüber anderen Drucksystemen

Laserdrucker sind in der Qualität bei reinem Textausdruck (bei Farblaserdruckern auch bei farbigem Text) sowie bei Geschäftsgrafiken unerreicht. Nur wenige Tintenstrahldrucker erreichen eine ähnliche Kantenschärfe und auf Spezialpapier eine vergleichbare Schwärzentiefe. Die wesentlichen Vorteile eines Laserdruckers sind die Unempfindlichkeit gegenüber verschiedenen Papiersorten, und es gibt prinzipbedingt kein „Ausbluten“ feiner Konturen, wie dies bei Tintenstrahldruckern oftmals zu beobachten ist.

Weitere Vorteile des Laserdruckers sind:

1. Die Druckkosten sind meist erheblich niedriger, und die Lebenserwartung der Geräte ist viel höher als bei Tintenstrahldruckern.
2. 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.
3. Resistenz der Ausdrucke: Die Druckerfarbe ist nicht nur resistent gegen UV-Bestrahlung, sie hält auch der Feuchtigkeit sehr gut stand. Wer viel für Unterwegs und für den Außeneinsatz druckt, sollte dafür einen Laserdrucker nehmen.
4. Der Toner ist beständig gegen Sonneneinstrahlung, was bei Tintenstrahldrucken nur mit Spezialtinte erreicht werden kann.

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

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. Außerdem bleibt die Farbqualität aufgrund von Temperatur- und Feuchtigkeitsveränderungen nicht konstant. Laserdrucker arbeiten oft mit nicht-linearen Intensitätskurven, so dass dunkle Farbtöne zulaufen und helle Töne überstrahlt werden (das Dunkle wird noch dunkler, das Helle wird heller und Zwischentöne fehlen).

Wer etwas mehr Zeit hat und nicht auf sofortige Ergebnisse (wie bei der Wissenschaft üblich) angewiesen ist, der sollte die Fotos bei einem professionellen Fotolabor bestellen. Dies ist in der Regel deutlich günstiger und bringt schönere Ergebnisse.

[Bearbeiten] Gesundheitsgefährdung

[Bearbeiten] Toner

Technisch funktionieren Laserdrucker genau wie Kopierer mit sogenannten Trockentonern, die meist Ruß als schwarzes Farbpigment 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.

In normaler Dosierung ist dies für den Menschen nach aktuellem Wissensstand unbedenklich. ^[1] Wer viel druckt, sollte aber über eine Lüftung nachdenken. Servicetechniker sind den Schadstoffen besonders ausgesetzt, sie sollten unbedingt Atemschutz und Einweghandschuhe verwenden. Auch Privatleute sollten dies bedenken, wenn sie selbst mit Toner hantieren.

Die Tonerstaubkörner sind um Größenordnungen kleiner als der normale Hausstaub. Wenn Sie Toner verschüttet haben, greifen Sie keinesfalls zum Staubsauger! Die mikroskopischen Tonerteilchen bleiben in normalen Filtern nicht hängen und werden vom Staubsauger großräumig in der Umgebung verteilt! Es gibt Spezialstaubsauger mit Feinstfilter. Wenn man so einen nicht hat, kann man den Toner mit feuchten Reinigungstüchern aufnehmen. Wenn Toner auf die Kleidung gelangt, ausschütteln und mit viel kaltem Wasser spülen, eventuell Spülmittel zusetzen. Beachten Sie: Toner wird im Drucker durch Hitze fixiert. Den gleichen Effekt hat warmes Wasser: Es fixiert den Fleck für immer!

Wichtig: Tonerstaub darf generell nicht in die Umwelt gelangen. Leere Patronen sind Sondermüll! Leere Patronen werden von vielen Herstellern und manchen Händlern zurückgenommen.

[Bearbeiten] Ozon

Bei Laserdruckern wird technisch bedingt Ozon freigesetzt. Eventuell vorhandene Ozonfilter sollten regelmäßig gewechselt werden. Häufig benutzte Geräte sollten in gut belüfteten Räumen stehen. Eine eigene Abluftführung ist von Vorteil.

Bei Geräten mit niedrigen Druckgeschwindigkeiten werden seit Mitte der 1990er die Ladungen nicht mehr mit Coronadrähten, sondern mit gezackten Metallstreifen oder Kontaktrollern übertragen. Die benötigten Spannungen konnten dadurch gesenkt werden, dass nur noch geringe Luftionisation und damit auch wenig Ozonemissionen auftreten. Weil die Restemissionen nicht mehr deklarierungspflichtig sind, werden diese Geräte von den Herstellern als „ozonfrei“ angepriesen.

[Bearbeiten] Betriebskosten

Die Bildtrommel ist meist mit Selen beschichtet. Selen ist wenig widerstandsfähig und je nach Druckermodell nach 50.000 bis 200.000 Seiten abgenutzt. Deshalb ist nach etwa sechs- bis zehnmaligem Tonerwechsel (abhängig vom Druckermodell) eine neue Bildtrommel fällig. Eine Bildtrommel kostet typisch ein Drittel bis die Hälfte des Druckerpreises.

Nach Aussagen von Wartungstechnikern „stirbt“ allerdings ein erheblicher Teil von Bildtrommeln deutlich früher durch Büroklammern und andere kleine Gegenstände, die im Papierstapel enthalten sind. Das passiert besonders denjenigen Benutzern, welche einseitig bedrucktes Papier sammeln, um die Rückseiten für Konzeptausdrucke weiter zu verwenden. Im Bürostress passiert es immer wieder, dass die Blätter noch geklammert sind oder Aufkleber oder Korrekturstiftschichten und andere Verschmutzungen haben. Jeder solche Fall kann zu einem Papierstau führen oder die Trommel ruinieren. Wenn man bedenkt, dass eine neue Trommel so viel kostet wie mehrere zehntausend Blatt Papier, lohnt sich das Risiko einer Mehrfachverwendung nicht.

Es gibt zwei grundsätzliche Strategien für den Wechsel des Verbrauchsmaterials:

• Das Gerät enthält hochwertige, langlebige Baugruppen und gehört dadurch zu der teureren Kategorie. Die Bildtrommel ist langlebig. Nur die Tonerpatronen werden bei Bedarf ausgetauscht. Erst nach sechs- bis zehnmaligem Tonerwechsel (also etwa nach 50.000 Seiten oder mehr) muss erstmals die Bildtrommel gewechselt werden. Das Auswechseln ist möglicherweise nicht einfach, und billig ist die Bildtrommel auch nicht. Trotzdem erreicht man mit diesem Druckertyp die mit Abstand geringsten Kosten pro Seite und die höheren Seitenzahlen pro Minute.

• Mit der Begründung, den Tonerwechsel zu vereinfachen und die Wartungskosten zu verringern, werden Toner, Bildtrommel und Verschleißteile zu einer kompakten Baugruppe zusammengefasst. Wenn der Toner verbraucht ist, wird der „halbe Drucker“ gewechselt. Natürlich ist dieses „Austauschpaket“ erheblich teurer als es der Austausch nur einer Tonerpatrone wäre. Das „Restgerät“ enthält keine Verschleißteile und ist preiswert. Genau genommen wird der Anschaffungspreis über die Verbrauchsmaterialien subventioniert, wie wir das auch von den Tintendruckern kennen.

Kalkulieren Sie unbedingt Ihre Kosten mit dem Druckkostenrechner! Letztlich ist es eine Rechenaufgabe. So wie man beim Autokauf anhand der jährlich geplanten Kilometerzahl berechnet, ob sich ein teurerer Diesel lohnt oder nicht, sollte man auch beim Drucker nachrechnen. In Abhängigkeit vom Druckaufkommen kann eine Firma durch Anschaffung eines teureren Modells viele Tausend Euro Folgekosten sparen! Nur bei geringem Druckaufkommen ist der Kauf eines preiswerten Druckers möglicherweise sinnvoll.

[Bearbeiten] Fremdtoner

Auch für Laserdrucker gibt es Nachfülltoner. Was für Tinte gilt, ist im Prinzip auch für Toner richtig: Die Herstellergarantie erlischt. Wegen unterschiedlicher Druckverfahren sind die Toner aus unterschiedlichen Grundstoffen hergestellt. Kyocera-Toner im HP-Drucker (oder umgekehrt) benötigt maximal drei Minuten, um den Drucker in Schrott zu verwandeln. Auch in der Körnung gibt es Unterschiede. „Normaler“ Toner in einem Drucker, der „Microtoner“ benötigt, kann verheerend wirken. Da es keine Norm gibt, wie groß die Tonerteilchen im Microtoner sein müssen, kann der für den einen Drucker hergestellte Microtoner für einen anderen Drucker zu grob oder zu fein sein. Wenn man Fremdtoner verwendet, sollte man Tests in Fachzeitschriften beachten und einen der getesteten Toner kaufen.

Eine Statistik vom Epson-Service stellt fest, dass die meisten zur Reparatur eingesandten Laserdrucker nicht defekt, sondern durch Fremdtoner verschmutzt sind. Die Reinigung ist sehr aufwendig (der Drucker muss komplett zerlegt werden). Beim Epson-Service darf der Kunde wählen zwischen Reinigung, Rücksendung (ungereinigt, Kosten für Überprüfung und Versand entstehen) oder fachgerechter Entsorgung (kostenlos). ^[2]

[Bearbeiten] Druckauftrag abbrechen

Wie oft kommt es vor, dass man das falsche Dokument druckt oder das ganze lange Dokument druckt statt einiger ausgewählter Blätter. Manche Anwender schaltet in so einem Fall den Drucker einfach ab. Das führt aber in den meisten Fällen zu einem Papierstau. Den kann man sich ganz leicht ersparen, indem man die Papierschublade herauszieht und ein paar Sekunden wartet. Anschließend löscht man den Druckauftrag aus der Warteschlange.

Referenzen

1. ↑ Keine Gesundheitsgefahr durch Toner in Privathaushalten http://www.bundestag.de/aktuell/hib/2009/2009_065/03.html
2. ↑ Computerpartner 06/2006, S.17: 90% der eingesandten Drucker sind mit falschem Toner verschmutzt