Wer weiß schon genau, was sich hinter dem Begriff „Xerografie“ verbirgt? Dabei handelt es sich um das Kopieren, das auch als Elektrofotografie bezeichnet wird. Die Technik dahinter ist simpel.
Xerografie: Die Kurzfassung
Die Xerografie wird auch als Elektrofotografie bezeichnet, es handelt sich dabei um das Kopieren. Genauer gesagt geht es um das Druckverfahren, das auf der Technik der Elektrofotografie beruht und mit dessen Hilfe Dokumente mehrfach in identischer Form ausgegeben werden. Das Verfahren funktioniert ganz einfach: Es wird ein Fotoleiter eingesetzt, der eine Vorlage belichtet und dabei ein optisches Abbild erstellt.
Die Tonerfarbe bleibt dort haften, wo die geladenen Stellen des Fotoleiters liegen, sie wird dann auf Papier gebracht. Dieses einfache Druckverfahren wird auch im Copyshop in Hamburg bei der Firma Reproplan genutzt. Dort nutzt man die Technik des digitalen Kopierens, bei dem zwei getrennte Einheiten verwendet werden. Eine dieser Einheiten stellt der Scanner dar, die andere das Druckwerk.
Beide Einheiten befinden sich in einem Gehäuse, sodass es nicht erkennbar ist, dass es sich um zwei Einheiten handelt. Der Scanner muss die Vorlage digitalisieren, die erfassten Daten werden nun gespeichert. Dafür hat das Gerät einen eigenen RAM-Speicher oder eine Festplatte integriert.
Das Bild der Vorlage kann nun elektronisch an das Druckwerk weitergegeben werden und wird dort erstellt. Der Nutzer hält die Kopie in den Händen.
Video: Die Sendung mit der Maus – Fotokopierer (Sachgeschichten) 1999
Genau wissen, wie’s geht: So funktioniert die Xerographie
Nicht nur die Erfindung der Xerographie ist spannend, sondern zu den wichtigen Themen gehört auch, wie die Elektrofotografie eigentlich im Detail funktioniert. Wichtig zu wissen: Die Technik des Kopierens nutzt heute immer noch die gleichen Grundlagen wie zu Beginn der Entwicklung.
Die Kopiergeräte haben sich aber inzwischen verändert und ihre Entwicklung ist weitergegangen. So stehen heute auch moderne Laserdrucker zur Verfügung, die die Digitaldaten aufnehmen, verarbeiten und weiterleiten.
So funktioniert die Xerographie:
- Aufladen
Im ersten Schritt erfolgt die elektrostatische Aufladung einer Selenplatte. Selen ist ein Halbleiter und wirkt im Dunkeln als Isolator und im Hellen als Leiter. Moderne Kopierer verwenden heute allerdings keine Selenplatte mehr, sondern rotierende Trommeln, die mit Selen beschichtet sind. Ein sogenannter Korotrondraht lädt die Platte auf, wobei eine Spannung von ca. 7000 Volt erreicht wird. Wird die Platte bei Dunkelheit aufgeladen, hält sie die Ladung sehr lange. - Belichtung
Nun erfolgt die Projektion des Originals auf die Selenplatte, was durch ein optisches System möglich wird. Das Original besitzt helle Stellen, die das Licht reflektieren, damit werden nur diese hellen Stellen entladen. Die Ablichtung des Originals ist nun auf der Selenplatte zu finden, auch wenn sie für das menschliche Auge noch nicht sichtbar ist. Diese Ablichtung besteht in positiven Ladungen. - Entwicklung des Bildes
Die Xerographie nutzt zur Entwicklung des Bildes einen Träger, auf dem Tonerfarbe haftet. Dieser Träger kann aus Stahl- oder Glaskügelchen bestehen, teilweise wird auch Quarzsand verwendet. Die Kügelchen aus Glas oder Stahl sind mit einer dünnen Schicht aus Kunststoff überzogen. Der verwendete Toner lässt sich unter Einwirkung von Hitze verformen, der Fachmann spricht hier von der Thermoplastizität des Toners. Träger und Tonerfarbe werden gemischt, damit entsteht eine gewisse Reibung. Beide Komponenten laden sich nun auf: Der Träger wird positiv, der Toner negativ aufgeladen. Der Entwickler wird über die Selenplatte verstreut, wobei diese Platte noch stärker geladen ist. Der Toner bleibt daraufhin an den geladenen Stellen haften, die im vorigen Schritt als positive Ladungen aufgebracht worden sind. Der Vorgang des Anhaftens wird in der Fachsprache als Kaskadieren bezeichnet. Nun ist das Bild bereits zu sehen, jedoch noch nicht fixiert. Auf der Selenplatte liegt mehr oder weniger eine Staubschicht, die noch befestigt werden muss. - Übertragung
Nun muss der Toner auf das Papier übertragen werden, damit tatsächlich eine sichtbare Kopie des Originals entstehen kann. Die Selenplatte wird erneut Korotron verwendet, nur dass dieses Mal nicht die Selenplatte aufgeladen wird, sondern das verwendete Papier. Die Aufladung ist so stark, dass der Toner von der Selenplatte gelöst wird. Nun kann das Papier den Toner aufnehmen, welcher allerdings noch fixiert werden muss. Das Bild kann immer noch verwischen. - Fixierung
Die Thermoplastizität des Toners bewirkt, dass dieser beim Erhitzten des Papiers weich wird und eine Verschmelzung mit dem Papier eingeht. Die Kopie ist erstellt und kann jetzt nicht mehr verwischt werden. - Reinigung
Im letzten Schritt erfolgt die Reinigung der Selenplatte von den Resten des Toners. Damit der nächste Kopiervorgang gestartet werden kann, ist das Reinigen wichtig. Andernfalls würden Schatten auf der vorigen Kopie zurückbleiben. Die Selenplatte wird dafür mit einem Korotrondraht entladen, außerdem kommt eine weiche Bürste zum Einsatz, die die letzten Reste des Toners entfernt.
Zu wissen, wie das Druckverfahren funktioniert, ist eine Sache. Doch woher kommt die Xerographie? Wer hat sie erfunden? (#01)
Interessante Themen rund um die Xerographie: So entstand die Elektrofotografie
Zu wissen, wie das Druckverfahren funktioniert, ist eine Sache. Doch woher kommt die Xerographie? Wer hat sie erfunden?
Der Ursprung der Xerographie geht auf einen Patentanwalt zurück, der immer wieder Dokumente vervielfältigen musste. Dies war er bald leid, immerhin musste alles mit der Hand abgeschrieben werden. Die Technik der Xerographie wurde schon bald weltberühmt, heute jedoch hat sie mit den Problemen der Digitalisierung zu kämpfen.
Die Anzahl der Kopierer in den Büros nimmt mehr und mehr ab, doch die Technologie selbst wird im modernen Laserdrucker immer noch verwendet. Dieser setzt auf Digitaldaten, die von einem Computer aus gesendet werden. Doch zurück zu den Anfängen.
In den 1930er Jahren wurden die ersten Versuche zur Xerographie unternommen, im Jahr 1949 wurde durch Xerox der erste Kopierer der Welt vorgestellt. Er trug den Namen „Model A“. Damals allerdings hieß das Unternehmen noch Haloid. Damals ging es darum, der Welt einen wirklich großen Dienst zu erweisen und das mühselige Abschreiben von Dokumenten überflüssig werden zu lassen.
Heute werden Digitaldaten um die ganze Welt verschickt, alles wird mehr und mehr papierlos erledigt. Mobile Endgeräte lassen Kopien überflüssig werden, denn die benötigten Daten sind von überall auf der Welt jederzeit zugänglich und müssen nicht mehr als tatsächliches Dokument ausgedruckt und abgelegt werden. Das konnte Chester Carlson natürlich nicht wissen, als er mit der Entwicklung der Xerographie begann.
Man schrieb den 22. Oktober 1938, als die Geschichte der Xerographie begann und Chester Carlson, der als Physiker und Patentanwalt in Amerika tätig war, diese Technik entwickelte. Bei dem Verfahren wurden Schriftzeichen erstmalig kopiert, wofür die Gesetze der Elektrostatik ausgenutzt wurden. Das Wort „Xerographie“, das diese Erfindung fortan beschreiben sollte, setzten sich aus „xeros“ und „graphein“ zusammen. Das bedeutet so viel wie „trocken schreiben“.
Man schrieb den 22. Oktober 1938, als die Geschichte der Xerographie begann und Chester Carlson, der als Physiker und Patentanwalt in Amerika tätig war, diese Technik entwickelte.(#03)
Die erste Kopie erhielt das Datum dieses denkwürdigen Tages, noch heute ist darauf zu lesen: „10-22-38 ASTORIA“. Damit war der Grundstein für die Weiterentwicklung moderner Druckverfahren gelegt. Heute sind schon rund vier Trillionen Seiten kopiert worden, wobei dies natürlich nur eine etwaige Hochrechnung darstellt.
Genau lässt sich die Zahl der kopierten Seiten schließlich nicht erfassen. Allein in 2011 wurden mehr als drei Billionen Seiten ausgedruckt, wofür die Digitaldaten der Laserdrucker ausgewertet worden sind. Allerdings sank in Europa und Nordamerika schon zu diesem Zeitpunkt das Druckvolumen beträchtlich und es wurden rund fünf Prozent weniger Seiten kopiert als noch im Jahr zuvor.
Carlsons Traum war es, es sich einfacher zu machen und eine Maschine zu erfinden, die auf Knopfdruck seine Dokumente vervielfältigte. Dafür beschäftigte er sich mit allen Themen, die auch nur im Entferntesten mit der Xerographie zu tun hatten, und fand heraus, wie die Technik am besten funktioniert.
Allerdings stießen seine Forschungen nicht überall auf Gegenliebe, denn seine Nachbarn fanden die Experimente mit Schwefel, die Carlson in seiner Küche durchführte, nicht akzeptabel. Der ständige Geruch nach faulen Eiern ärgerte sie sehr. Hätten sie gewusst, welchen Siegeszug dieses Druckverfahren hinlegen würde, wären sie vielleicht toleranter gewesen!
Carlson experimentierte dennoch weiter und zog seinen Assistenten Otto Kornei zurate. Dieser schrieb den ersten Schriftzug auf einen Objektträger aus Glas und legte ihn auf eine Zinkplatte. Diese wiederum war von einer Schicht aus Schwefel überzogen. Die Oberfläche der Platte hatte Kornei sehr kräftig mit einem weichen Tuch bearbeitet und so erreicht, dass eine elektrostatische Ladung vorlag.
Video: Xerographie
Die Entwicklung der Xerographie geht weiter
Noch war das Druckverfahren der Xerographie nicht vollkommen, der Durchbruch zog sich noch hin, zumal andere Themen die Weiterentwicklung überlagerten. Der Zweite Weltkrieg verhinderte, dass sich jemand ernsthaft dafür interessierte.
Erst 1949 kam das erste wirklich nutzbare Gerät auf den Markt, wobei die ersten Kopien noch in mehreren Schritten vorgenommen werden mussten und einige Minuten Zeit in Anspruch nahmen. Kein Vergleich zum heutigen Laserdrucker, der die Digitaldaten binnen kürzester Zeit verarbeitet und eine Kopie auswirft!
Rund zwei Jahre lang hatte Carlson mit einem relativen Desinteresse zu kämpfen, ehe der Nutzen der neuen Technik erkannt wurde. Heute gilt die Xerographie als eine der größten Erfindungen der Menschheit und vor allem als größte Erfindung nach der Fotografie. Etwa zehn Jahre später wurde der Xerox 914 auf den Markt gebracht, der Kopierer, der fast vollständig automatisiert arbeitete und seine Kopien zuverlässig erstellt.
Er brauchte nur eine Minute und konnte in dieser Zeit bis zu sieben Kopien erstellen! Carlson schrieb einmal, dass er mit seiner Erfindung zwei Fliegen mit einer Klappe hatte schlagen wollen. Er wollte der Welt etwas Gutes tun – sich aber auch!
Später stieß der Kopierer wieder auf Probleme und so waren Copy Shops im Ostblock lange Zeit verboten. Der Grund waren die herrschenden Diktatoren, die Angst davor hatten, dass mit Kopien ein ähnliches „Unheil“ angerichtet werden könnte wie schon früher mit Beginn des Buchdrucks. Die Menschen können besser informiert werden!
Die Opposition sollte daran gehindert werden, den Kopierer zur Information des „kleinen Mannes“ zu nutzen und so blieb der Kopierer nur öffentlichen Behörden vorbehalten. Das sieht heute natürlich völlig anders aus, wobei der „Kopierer als Werkzeug für eine Revolution“ längst ausgedient hat.
Die Sozialen Medien können diese Aufgabe weitaus schneller und effektiver verrichten und haben den Kopierer zumindest aus diesem Job in den Ruhestand geschickt. Doch auch anderswo wird er seltener und so könnte eine der größten Errungenschaften der Menschen bald in der Vergangenheit versinken.
Bildnachweis:©Shutterstock-Titelbild: _ ArtOfPhotos -#01: Tatiana Buravleva -#02: Sylvie Bouchard
