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So funktioniert ein Laserdrucker (Xerographie)

Qualitätsbeauftragter von TONERDUMPING, Michael Schneider, stellt hier den Druckprozess in einem Laserdrucker vor.

Der Fotoleiter

Ein wichtiges Bauteil im Druckprozess ist der Fotoleiter. Der Fotoleiter besteht aus einem Aluminiumzylinder, auf dessen Oberfläche die sogenannte OPC-Schicht ( OPC = Organic Photo Conductor = Fotoleiter, Trommel ugs. ) aufgebracht ist.

Aufladen der OPC-Schicht

Die OPC-Schicht hat die Eigenschaft sich durch von außen zugeführte elektrische Ladung an der Oberfläche statisch aufladen zu lassen, um somit eine Sperrzone (es bleibt kein Toner haften) aufbauen zu können. An den Stellen, an denen eine Belichtung auf der Oberfläche stattfindet, wird diese Sperrzone unterbrochen. Dort entsteht ein elektrisch leitender Kanal zum Aluminiumzylinder.

Aufladen der OPC-Schicht

Das Aufladen der Oberfläche der OPC-Schicht geschieht mit Hilfe des Ladecorotrons. Das Ladecorotron besteht aus einem Metallrahmen, der an der Oberseite offen und an der Unterseite gitterförmig gestaltet ist. Im Inneren des Ladecorotrons befindet sich der ca. 60 my starke Ladecorotrondraht. Am Ladecorotrondraht liegt eine negativen Spannung von ca. 6.000 Volt an. Dadurch werden Elektronen frei, die durch das Gitter gesteuert, die Oberfläche der OPC-Schicht negativ aufladen. Das Gitter liegt an einer negativen Spannung von ca. 600 Volt, und dieses Potenzial wird auch auf der OPC-Oberfläche erreicht. Durch die Spannung am Gitter und dessen Form wird eine gleichmäßige Aufladung der OPC-Oberfläche erreicht.

Bei neueren Druckern erfolgt die Aufladung mit Hilfe einer Ladewalze (PCR = Primary Corona Roller).

Belichtung der OPC-Oberfläche

Nach der Aufladung erfolgt die Belichtung der OPC-Oberfläche. Durch die Belichtung werden in der negativ aufgeladenen OPC-Oberfläche an den belichteten Stellen leitende Kanäle zum Aluminiumzylinder geschaffen. Das dadurch entstandene Ladungsbild entspricht dem Spiegelbild des späteren Druckbildes. Die Belichtung bestimmt die Auflösung des Bildes. Derzeit arbeiten die meisten Drucker mit einer Standard-Auflösung von 600 * 600 dpi (dots pro inch), dass bedeutet, dass 600 Punkte pro inch in horizontaler- und vertikaler Richtung belichtet werden können.

Bei dem LASER-Belichtungsverfahren wird ein feststehender Laserstrahl über einen rotierenden Polygonspiegel (mehere Flächen an der Außenseite) durch ein Linsensystem auf die Fotoleiteroberfläche geleitet.

Durch den drehenden Fotoleiter und das Ein- und Ausschalten des Lasers in einem bestimmten Taktrhythmus, kann jeder Punkt der Fotoleiteroberfläche angesteuert werden. Dieses ist die aufwendigste, aber genaueste Art der Belichtung.

Die Entwicklung

Das durch die Belichtung entstandene unsichtbare Ladungsbild wird erst durch den Toner sichtbar gemacht. Der Toner befindet sich zunächst im Tonertank und wird von dort mit Hilfe einer rotierenden Entwicklerwalze zum Fotoleiter transportiert. Da sich im Toner Ferritanteile befinden, oder ihm beigemengt sind, wird der Toner durch den im Inneren der Entwicklerwalze meist feststehenden Magnetkern an die Entwicklerwalze gezogen, und kann dadurch transportiert werden.

Da die meisten Drucker nach diesem System arbeiten, wird die Entwicklerwalze auch als Magnetwalze bezeichnet.

Bei Tonern ohne Ferrite, also chemischen Tonern, erfolgt die Übertragung mit Hilfe einer Gummiwalze und der statischen Aufladung.

Ein sich über der Entwicklerwalze befindliches Doctorblade, welches einen kleinen Luftspalt freilässt, definiert die Tonermenge, die zum Fotoleiter transportiert wird. An der Entwicklerwalze liegt eine negative statische Spannung von ca. 600 Volt an. Damit wird der Toner an die Stellen übertragen, die vorher durch die Belichtung entladen wurden.

Der Transfer

Der auf dem Fotoleiter befindliche Toner wird in diesem Schritt auf das Papier übertragen (transferiert). Dies geschieht durch die positive statische Ladung von ca. 6.000 Volt, die am Transfercorotrondraht anliegt. Der Toner beinhaltet negative Ladungsstoffe und ist deshalb bestrebt sich zum positiveren Potenzial zu bewegen. Durch die hohe positive Ladung wird der Toner vom Fotoleiter abgezogen und auf das Papier gebracht. Die Druckersteuerung sorgt dafür, dass sich zu dem Zeitpunkt, wenn der Druck startet, auch das Papier zwischen dem Fotoleiter und dem Transfercorotron befindet.

Bei neuen Druckern ist das Transfercorotron durch eine Transferrolle ersetzt.

Die mechanische Reinigung

Da nicht alle Tonerpartikel gleich steuerbar sind, verbleibt immer eine kleine Restmenge an Toner auf dem Fotoleiter. Diese Restmenge wird auch als Resttoner bezeichnet. Damit dieser Resttoner beim nächsten Umlaufen des Fotoleiters keine Fehlerbilder erzeugen kann, muss die Fotoleiteroberfläche gereinigt werden. Dies geschieht mit einer Gummilippe, ähnlich der eines Scheibenwischers beim PKW. Diese Gummilippe ist Bestandteil des Reinigungsschabers, der den Resttoner von der Fotoleiteroberfläche abstreift.

Der Resttoner fällt dann in den Resttonerbehälter. Bei Systemen mit getrennten Komponenten ist der Resttonerbehälter meist ein separat im Drucker befindlicher Auffangbehälter. Der Resttoner wird mit Hilfe von Transportschnecken oder Zahnriemen zu ihm transportiert.

Die Fixierung

Der Toner wurde zwar nun auf das Papier übertragen, ist aber noch nicht wischfest, sondern er liegt lose auf dem Papier auf. Das Einschmelzen des Toners in das Papier erfolgt in der sogenannten Fixierstation im Drucker. Hier läuft das Papier durch zwei Walzen, die durch Federzug zusammengepresst werden. Die obere Walze, die sich auf der Tonerseite befindet bezeichnet man als Heizwalze. Sie besteht aus einem Aluminiumrohr mit einer Teflon- oder Siliconbeschichtung. In ihrem Inneren befindet sich eine Quarzlampe, die für die nötige Hitze zum Einschmelzen sorgt.

Die Andruckwalze, meist eine solide Silconwalze, drückt das Papier gegen die Heizwalze, damit der geschmolzene Toner in die Oberfläche des Papiers eindringen kann. Nun ist der Toner auf dem Papier fixiert und der Druck ist abgeschlossen.

Autor: Michael Schneider - letzte Aktualisierung: 2016-03-06 21:10:24

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