Druckertechnik: LED versus Laser
Robust und präzise
Leuchtdioden - kurz LEDs - ersetzen in immer mehr Technikbereichen herkömmliche Lichtquellen. Was viele nicht wissen: Die kleinen Leuchten kommen heute sogar beim Drucken zum Einsatz - und dies mit einem Resultat, das in vieler Hinsicht klassische Laserdrucker übertrifft und sogar Forscher beeindruckt. Der Beitrag erklärt die prinzipiellen Unterschiede der beiden konkurrierenden Techniken für Toner-basierende Drucksysteme - ein Plädoyer für den Einsatz von LEDs in Printern.
Seit einigen Jahren strahlen viele Ampeln an Straßenkreuzungen, Bremslichter an Autos und
Blaulichter an Polizei- und Rettungsfahrzeugen so hell, dass sie der Beobachter ohne Probleme auch
dann noch erkennt, wenn er gleichzeitig direkt von der Sonne geblendet wird. Der Grund dafür sind
LEDs (Light Emitting Diodes). Die winzigen Leuchtmittel sind in jüngster Vergangenheit in der
Herstellung deutlich günstiger und in der Lichtausbeute besser geworden, sodass sie längst nicht
mehr nur für die Anzeige billiger Radiowecker oder Armbanduhren zum Einsatz kommen. Immer mehr
Hersteller, die für ihre Produkte Leuchtmittel in irgendeiner Art und Weise verwenden, setzen auf
LEDs. Gründe dafür gibt es viele: LEDs verbrauchen wenig Strom, reagieren direkter als
beispielsweise Glüh- oder Halogenlampen, sind hell und vor allem robust. Stöße, Schmutz und Staub
können eine LED nicht beeinträchtigen.
Die Technik ist so vielversprechend und damit zukunftsträchtig, dass Druckerhersteller wie
beispielsweise Oki Printing Solutions seit einigen Jahren LEDs für ihre Toner-basierenden
Drucksysteme verwenden. LED-Drucker funktionieren prinzipiell genauso wie Laserdrucker, haben aber
einige entscheidende Unterschiede und damit Vorteile vorzuweisen. Ein Laserdrucker benötigt
beispielsweise eine Reihe beweglicher Teile. Das Prinzip: Ein Laserstrahl wird auf eine Bildtrommel
gelenkt. Die Bildtrommel lädt sich dabei elektrostatisch auf, zieht daher Toner-Pulver an und walzt
dieses auf ein Blatt Papier. Mittels Hitze wird das Pulver dann auf dem Papier fixiert – fertig ist
der Ausdruck. Das Problem sind die vielen beweglichen Teile. Um den Laserstrahl genau auf die
richtige Stelle der Walze projizieren zu können, ist ein Spiegel benötigt, der permanent rotiert.
Dieser lenkt den Laserstrahl dabei zeilenweise auf die Walze. Die beweglichen Teile jedoch machen
Laserdrucker anfälliger, empfindlicher gegen Erschütterungen und unpräziser als LED-Drucker, die
ohne sie auskommen.
Belichtungseinheit und Bauweise
Gerade die Belichtungseinheiten fallen bei Laserdruckern buchstäblich ins Gewicht – sie sind
sperrig und schwer. LED-Drucker hingegen benötigen keinen Laser, keine Spiegel und keine Linsen:
Die Belichtungseinheiten befinden sich in Form einer schmalen LED-Leiste direkt am Toner. Beim
Farbdruck hat dies zusätzlich den Vorteil, dass vier separate Toner inklusive Belichtungseinheit in
einer Reihe nebeneinander platzsparend angeordnet sind und sich bei Bedarf mit nur einem Handgriff
austauschen lassen. Diese kompakte Bauweise macht es heute möglich, LED-Drucker im Vergleich zu
Laserdruckern um bis zu 35 Prozent kleiner zu konzipieren. Ein A3-LED-Gerät nimmt gerade einmal die
Fläche eines A4-Laserdruckers ein, ist damit eine ganze Papiergröße kleiner und kann dennoch große
Papierformate verarbeiten. Dabei ist es gleichgültig, ob es sich um einen Farbdrucker oder ein
monochromes Gerät handelt.
Die kompakte Bauweise bietet noch mehr Vorteile: Neben der geringen Stellfläche ermöglicht
die schlanke LED-Technik einen geraden Papiereinzug – die so genannte Single-Pass-Technik. Damit
können Medien den Drucker vollständig gerade durchlaufen, ohne über Rollensysteme innerhalb des
Druckers umgelenkt werden zu müssen. Auf diese Weise erhöht sich die Medienflexibilität erheblich:
Visitenkarten, dickes Papier, Broschüren und sogar über ein Meter lange Werbebanner lassen sich so
problemlos auch mit Tischgeräten unterer Preiskategorien erstellen.
Geschwindigkeit und Druckqualität
Ein häufiges Verkaufsargument vieler Druckerhersteller ist die Druckgeschwindigkeit – je
schneller, desto besser. Dabei übersehen viele Anwender, dass die maximale Druckgeschwindigkeit
gerade bei Laserdruckern nicht immer der tatsächlichen entspricht. So arbeiten Laserdrucksysteme
mit steigender Auflösung langsamer, da das Gerät für die vielen Bildpunkte immer nur einen
Laserstrahl zur Verfügung hat. LED-Systeme drucken hingegen immer mit Höchstgeschwindigkeit.
Gleichgültig, wie hoch die für den Ausdruck eingestellte Auflösung ist, LED-Drucker verfügen über
jeweils eine LED pro Bildpunkt und können daher mit einer konstanten Geschwindigkeit von derzeit
bis zu 30 Seiten pro Minute (ppm) in Farbe aufwarten.
Auch die Druckqualität von LED-Druckern unterscheidet sich aufgrund des technisch
vorteilhaften Prinzips teils erheblich von der eines Laserdruckers. Zunächst sind LEDs allgemein
mit einer hohen Lebensdauer gesegnet. Diese ist mitunter so hoch, dass sie den gesamten Drucker in
der Regel überdauern. Nicht zuletzt deshalb können Hersteller wie beispielsweise Oki fünf Jahre
Garantie auf die Belichtungseinheit von LED-Druckern gewähren.
Außerdem können LED-Drucker präziser arbeiten als ihre Laser-Kollegen. Grundsätzlich gilt die
Faustregel: Pro Pixel verwenden die Geräte eine eigene, separat steuerbare Lichtquelle. Bei einer
Auflösung von 600 Bildpunkten pro Zoll (dpi) verwendet ein LED-Drucker demnach 600 nebeneinander
angeordnete LEDs. Ein Laserdrucker hingegen verwendet für alle Bildpunkte ein und dieselbe
Lichtquelle, die – wie erwähnt – ein kompliziertes System von Spiegeln und Linsen umleitet.
LED-Geräte können darüber hinaus bis zu zweimal kleinere Bildpunkte drucken als laserbasierende
Systeme, was sich wiederum auf die Qualität der Ausdrucke auswirken kann. Daher stellen auch
Fotodrucke mit LED-Farbdruckern kein Problem dar.
Forschung: Biochips "drucken"
Die hohe Auflösung und Präzision des LED-Druckverfahrens hat bereits die Forschung auf den
Plan gerufen. Am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung sowie am Deutschen
Krebsforschungszentrum wird seit wenigen Jahren mit LED-Technik von Oki an neuen Methoden zur
Krankheitsdiagnostik und neuen medizinischen Wirkstoffen geforscht. Für die Forscher war die
Präzision des LED-Druckverfahrens geradezu bestechend, um es für den so genannten Peptiddruck zu
verwenden, bei dem winzig kleine Bruchstücke von Eiweißmolekülen auf Glas gedruckt werden. Diese
Methode funktioniert "Toner" zum Forschungsinstrument um: Der von den Forschern eingesetzte
LED-Drucker verfügt über 20 LED-Lichtleisten und Toner-Kartuschen, die statt dem üblichen
Toner-Material Proteine enthalten. Diese werden auf einer Fläche von nur 22 µm Durchmesser
punktgenau auf einen Probenträger aus Glas übereinander gedruckt, damit sie miteinander reagieren
können. Das Ergebnis sind so genannte Biochips. Die Kosten für das Verfahren zur Herstellung dieser
Biochips konnten laut Fraunhofer-Institut mit dem LED-Druckverfahren auf ein Hundertstel senken
lassen.
Heiko Thomsen ist Product Marketing Manager bei Oki Systems Deutschland.
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