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gulli:lexikon » Elektrofotografie
gulli:lexikon - Alle Begriffe der Untergrund-SzeneTipp: Benutze die Suche, um weitere Begriffe im gulli:lexikon nachzuschlagen. Bild:Vollfarbsystem.jpg Einblick in einen Vollfarb-Laserkopierer Die Elektrofotografie (auch Elektro-Faksimileverfahren, kurz Elektrofaxverfahren) erzeugt durch eine Abbildung bzw. Belichtung eines Fotoleiters mit dem optischen Abbild einer Vorlage (z. B. ein Dokument) ein latentes Bild aus elektrischen Ladungen, welches nachfolgend dazu benutzt wird, selektiv einen Toner aufzutragen (Entwicklung) und ein Abbild (Kopie) der Vorlage, beispielsweise auf Papier, zu erzeugen. Man unterscheidet direkte und indirekte sowie nasse und trockene Elektrofotografie. Die Nassverfahren nutzen als Entwickler eine Suspension aus einem aliphatischen Lösungsmittel mit geringer Dielektrizitätskonstante und dem Toner (siehe auch Nassabzugverfahren), während das Trockenverfahren ein Pulver verwendet.
Die Xerografie ist ein Verfahren zur Trockenkopie von meist einfarbigen Papiervorlagen (z. B. Akten), das in allen heute gängigen Kopiergeräten und Laserdruckern eingesetzt wird. Die Ergebnisse sind denen der Tintenstrahldrucker oder Verfahren mit Thermopapier (Thermokopierer, Thermodrucker) hinsichtlich Auflösung, Lichtechtheit und Beständigkeit überlegen. In Folgenden wird die Xerografie (trockene, indirekte Elektrofotografie) beschrieben. GeschichteEiner der Vorgänger des Kopiergeräts ist der Schapyrograph. Die Elektrofotografie jedoch ist ein von dem Amerikaner Chester F. Carlson (* 1906; † 1968) zusammen mit seinem Assistenten Otto Kornei erfundenes Kopierverfahren. Das Patent wurde am 27. Oktober 1937 angemeldet. Der erste erfolgreiche Versuch fand am 22. Oktober 1938 unter Zuhilfenahme einer mit einem Tuch elektrisch aufgeladenen Metallplatte, Schwefelpuder, staubfeinen Bärlappsporen und einer Wachsplatte statt. Auf der ersten Fotokopie (Trockenkopie) stand 10.–22.-38 ASTORIA. Das war das Tagesdatum der ersten Fotokopie, der 22. Oktober 1938. Dennoch kaufte die Haloid Company das Patent erst 1947 und brachte 1949 den ersten kommerziellen Kopierer auf den Markt. 1961 wurde die Haloid Company auf den Namen Xerox umbenannt. In Deutschland wurde die Lizenz an die Englische Rank Group gegeben, daraus wurde die Firma Rank Xerox. Der Name Xerox Machine hat sich zumindest in den englischsprachigen Ländern als Begriffsmonopol durchgesetzt. Die Anfänge des Kopierens (mit aktuellen Informationen) sind auch sehr gut auf der Xerox-Website erklärt [1]. FunktionsweiseBild:Xerographic photocopy process de.svg Funktionsschema der Bildtrommel Bild:Elektrofotografie Prozess.png Prozessschritte des elektrofotografischen Druckprozesses Bild:Entwicklerwalze gelb.jpg Entwicklerwalze Gelb (Zweikomponententoner) Das zentrale Element bei der Xerografie ist die Trommel oder das flexible Band (auch Masterband genannt), das mit einer lichtempfindlichen Beschichtung versehen ist, im Folgenden aktive Schicht oder Photoleiter genannt. Sie besitzt die Eigenschaft, im Dunkeln elektrisch nichtleitend zu sein, bei Lichteinfall dagegen Stromleitung zuzulassen. Bis ca. 1975 verwendete man amorphes Selen, heute werden amorphe organische Halbleiter, amorphes Silicium oder ArsenTriSelenid (<math>As_2 Se_3 </math>) verwendet. Der Prozess funktioniert wie folgt:
Bild:Transfertrommel.jpg Transfertrommel
Die Anforderungen an die aktive Schicht der Trommel sind recht hoch: Sie muss eine geringe Dunkelleitfähigkeit zusammen mit einer hohen Lichtempfindlichkeit aufweisen. Bei der Belichtung muss sie kurzzeitig im Bereich geringer lateraler Abstände eine hohe Leitfähigkeit aufweisen, sonst ginge die Auflösung bzw. Schärfe verloren. Sie muss mechanisch stabil sein und die Einflüsse von Ultraviolettstrahlung und Ionen bzw. Radikalen ertragen. Die Lebensdauer einer solchen Trommel ist begrenzt. Die Hersteller bemühen sich jedoch, Angaben für die ungefähre Anzahl der möglichen Abzüge zu machen. Die Werte liegen zwischen 15.000 und 25.000 Abzügen für preisgünstige, und bei mehreren 100.000 für hochwertige Bürogeräte. Bei Produktionsanlagen wie sie zum Beispiel Telekommunikationsfirmen zum Drucken ihrer Rechnungen verwenden, bei denen die Drucker im 24 h Betrieb eingesetzt werden, werden Wechselintervalle für die Photoleiter von bis zu 2 Millionen Abzügen erreicht. DauerhaftigkeitXerographien sind im Gegensatz zu Tintenstrahl- oder Thermodrucken sehr dauerhaft und vor allem lichtecht. Der Toner haftet jedoch nur oberflächlich und kann wieder vom Träger entfernt werden. Manchmal geschieht dies im Lauf der Jahre von selbst. Der Toner kann sich auch an Knickstellen ablösen. Inzwischen gibt es Polymertoner mit feineren und gleichmäßiger geformten Partikeln. Dieser platzt an den Falzkanten nicht mehr ab. Grenzen des VerfahrensAufgrund der optischen Abtastung der Vorlage ist die Abbildungsqualität und die Auflösung des Zeilensensors bzw. der Trommel entscheidend für die Auflösung.
Im Bereich von Grauwerten mit unter 10 % Farbdeckung zeigen selbst hochwertige Geräte Schwächen in Form von Rauschen oder sogenannten Schmutzeffekten.
Die Homogenität, die Graduierung sowie die Farbtreue sind in den letzten Jahren verbessert worden, anderen Reproduktionsverfahren jedoch unterlegen. Bei Digitalisierung ist es möglich, Halbtonbilder so aufzubereiten, dass wie bei anderen Druckverfahren feinstrukturierte Flächen gedruckt werden. So können auf Kosten der Auflösung Flächen mit geringer Farbdeckung sicherer gelingen. GesundheitsgefährdungXerox-Kopiergeräte benutzen ebenso wie Laserdrucker Trockentoner, der ein schwarzes Farbpigment Ruß und bei bestimmten Sorten Schwermetalle wie Blei und Cadmium enthält, mithin also gesundheitsschädlich sein kann. Das Problem besteht hierbei nicht nur in der Tonerzusammensetzung, sondern in seiner (erwünschten) Feinheit. Das Tonerpulver hat zwar Partikelgrößen oberhalb des lungengängigen Feinstaubes, lagert sich jedoch dennoch in den Bronchien ab, da es nicht so einfach wieder durch Abhusten entfernt werden kann: Toner verändert bereits bei Körpertemperatur seinen Zustand und verklebt unter Umständen mit den Schleimhäuten. Tonerschadstoffe können damit dauerhaft und direkt auf die Schleimhäute, insbesondere der Atemwege oder auf die Haut wirken. Toner wird nicht nur eingeatmet, sondern durch Kontaminationen auch unbeabsichtigt geschluckt. Besonders Beschäftigte im Bereich des Service, Refill und Recycling sind naturgemäß über lange Zeit den Schadstoffen ausgesetzt. Die zur Ladungserzeugung eingesetzten Koronaentladungen (Corona-Draht) erzeugen Ozon: Im Bereich der hohen Feldstärken wird die Umgebungsluft ionisiert, wobei u. a. Ozon entsteht. Ozon ist gesundheitsschädlich und erzeugt seinerseits ebenfalls schädliche freie Radikale aus anderen Stoffen. Die meisten solchen Geräte besitzen jedoch Ozonfilter aus Aktivkohle, welche einen großen Teil der Schadstoffe entfernen. Komplett ozonfrei arbeiten Druckwerke, die die Bildtrommel mit Hilfe einer Ladungsrolle laden. Die Ladungsrolle steht in direktem Kontakt zur Bildtrommel, es ist keine Koronaentladung erforderlich und somit entsteht kein Ozon. Kopieren von Urkunden oder GeldscheinenDas Anfertigen von Kopien bestimmter Urkunden oder gültiger Geldscheine ist bei Strafandrohung verboten. Die Hersteller haben teilweise Funktionen implementiert, die solche Kopien unterbinden oder erschweren. Nachdem die Bilddaten für den Druck aufbereitet wurden (RIP), werden diese noch einmal auf bestimmte Muster hin untersucht, wie sie nur auf Geldscheinen oder bestimmten Urkunden verwendet werden. Wird ein solches Muster entdeckt, dann gibt es verschiedene Möglichkeiten zu reagieren. Viele Geräte drucken anstatt der Kopie eine schwarze Fläche, verfälschen die Farben oder überziehen das Dokument mit dem deutlichen Aufdruck „Kopie“. Andere Geräte täuschen einen Gerätefehler vor und verlangen nach dem Kundendienst. Eindeutige Identifizierbarkeit (Zuordnung jeder Kopie zum benutzten Kopiergerät)Einige Hersteller von Kopiergeräten hinterlegen elektronische Kennungen (z. B. den Machine Identification Code) auf den Kopien. Dies geschieht beispielsweise, indem ein definiertes Bitmuster weiträumig verteilt in der Farbe Gelb bei Farbgeräten und bei Schwarz-Weiß-Geräten als schwache Tönung auf den Träger aufgebracht wird. ZuverlässigkeitFotokopiergeräte sind sehr zuverlässig, jedoch nicht wartungsfrei. Aufgrund des feinen Tonerpulvers ist ein Großteil der Ausfälle auch heute noch auf Verschmutzungen zurückzuführen. Technisch bedingt sind die Geräte nicht vollständig hermetisch abgeschlossen, so dass sich oft Tonerpulver auf der Belichtereinheit niederschlägt. Das Transportsystem eines Kopierers besteht aus Gummi-Walzen, welche altern können und dann entweder regeneriert oder ausgetauscht werden. Analoge und digitale KopiertechnikKopierer können in Analoge und digitale Kopierer eingeteilt werden. Bis ungefähr Mitte der 1980er Jahre wurden ausschließlich analoge Kopierer hergestellt. Seit Mitte der 1980er Jahre werden immer mehr digitale Kopierer entwickelt, der analoge Kopierer ist etwa seit dem Jahr 2000 von digitalen Kopierern verdrängt worden; analoge Kopierer werden inzwischen nicht mehr hergestellt. In analogen Kopierern erfolgt die Entwicklung der Trommel direkt vom Original über ein Objektiv und Spiegel, das Abbild der Vorlage wird optisch auf die Trommel abgebildet. Die Belichtung und Entwicklung laufen synchron in einem Gerät. Der digitale Kopierer besteht dagegen aus zwei getrennten Einheiten, dem Scanner und dem Druckwerk. In der Regel werden diese Einheiten jedoch wie bei einem analogen Kopierer in einem Gerät untergebracht. Bei einem digitalen Kopierer wird die Vorlage mit dem Scanner digitalisiert und in einem Speicher (RAM oder auch Festplatte) zwischengespeichert. Das hier gespeicherte Bild der Vorlage wird anschließend elektronisch an das Druckwerk (Laserdruckwerk) übertragen und ausgedruckt. Ein Vorteil der Digitaltechnik liegt darin, dass Seiten aus dem Zwischenspeicher mehrfach kopiert werden können, ohne dass die Vorlage erneut belichtet werden muss. Zudem können neben dem reinen Kopieren zusätzliche Funktionen wie Drucken, Faxen, Scannen und das elektronische Versenden der Vorlagen per E-Mail oder in Netzwerkverzeichnisse angeboten werden. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit der Zwischenbearbeitung einer Kopie im Gerät. Die hierbei am häufigsten eingesetzte Funktion ist die Kantenschärfung für Schriften, die das bei analogen Systeme bekannte Problem der Randunschärfen eliminiert und insbesondere bei Schriftstücken eine erhebliche Verbesserung der Qualität bedeutet. Der wichtigste Vorteil ist jedoch die kompaktere und preisgünstigere Bauweise, da keine Optiken, Blenden und Spiegel im verschmutzungsgefährdeten Bereich zwischen Belichtereinheit und Trommel sein müssen. Die Abtastung muss überdies nicht zeitsynchron zur Entwicklung laufen. Die digitale Kopiertechnik kann Halbtonwiedergaben sicherer machen, indem statt einer Fläche mikroskopisch kleine Strukturen gedruckt werden. Dies sowie die möglicherweise nicht ausreichend genaue Digitalisierung und die Kantenschärfung kann bei Halbtonvorlagen unerwünscht bzw. störend sein. Zusatzfunktionen von KopierernJe hochwertiger ein Kopierer ist, desto mehr Zusatz-Komponenten werden in der Regel mitgeliefert. Bei anderen Modellen können sie oftmals als Option erworben werden:
Literatur
Weblinks
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