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Neuartiger Farbtoner senkt Druckkosten auf 5 Cent pro A4-Seite :
EA-Polymertoner bringt den digitalen Farbdruck auf Offset-Niveau.
Emulsion Aggregation Technology heißt das neue Produktionsverfahren für künftige Toner. Die sehr kleinen und präzise aufzutragenden organischen Farbpartikel erzielen eine Bildqualität, die dem Offset sehr nahe kommt. Für den angeschlagenen Xerox-Konzern könnte diese Technologie der Wendepunkt werden.
Die Idee des chemical milling wurde bereits vor zehn Jahren im Xerox Research Centre of Canada (XRCC) geboren, als eine Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von Dr. Rafik O. Loutfy gemeinsam mit Fuji Xerox in Japan nach einem wirtschaftlicheren Konzept zur Herstellung besonders kleiner Tonerkartuschen suchte. Die jetzt entwickelte EA-Technologie, die am 25. Juli 2001 auf einer internationalen Pressekonferenz am XRCC in Mississauga, Ontario vorgestellt wurde, nutzt ein kontrolliert ablaufendes chemisches Verfahren, um Tonerpartikel jeder gewünschten Form und Größe zu erzeugen.
Feinere, gleichmäßig geformte Partikel haben konstante Farbeigenschaften
Ungewöhnlich ist an dem Verfahren, dass es den herkömmlichen Herstellungsweg durch Zermahlen gröberer Strukturen umkehrt. Bei den dazu erforderlichen mehrfachen Mahlgängen werden die Strukturen rein mechanisch zerstört: die daraus resultierende Größenverteilung der Tonerteilchen und damit deren colorimetrische Eigenschaften sind ziemlich zufällig, Außerdem kostet das mechanische Zerkleinern sehr viel Energie. Die Produktionskosten wachsen exponentiell mit abnehmender Partikelgröße.
Im EA-Verfahren entstehen die Partikel dagegen durch die schichtweise Anlagerung von monomeren Molekülen in einer gelartigen Emulsion aus Wasser und einem pigmentierten Latex-Polymer: sie wachsen nach dem Zwiebelschalenprinzip, Schicht um Schicht. Das physikalische Problem dabei ist der kontrollierte Abbau der elektrischen Doppelschicht, die die Partikelaggregation in der Emulsion verhindert.
Wenn diese wegen ihrer angestrebten Rauheit als oberflächenkontrolliert bezeichneten Tonerpartikel ihre Zielgröße erreicht haben, werden sie aus der Emulsion herausgenommen. Durch den präzise über Temperatur, pH-Wert und Zeit steuerbaren Prozess ist die statistische Form- und Korngrößenverteilung der EA-Toner um den Kernbereich von 4 bis 5 µ sehr viel schmaler, als bei zermahlenem Toner mit doppelt so großem Korn. Im Unterschied zum alternativen Verfahren der Suspensions-Polymerisation ist auch die Partikelform fast beliebig steuerbar.
Oberflächenkontrollierter Toner kommt mit 1/3 der bisherigen Farbschicht aus.
Die neuartigen EA-Partikel sind nur ungefähr halb so groß wie die herkömmlicher Toner. Durch die neue Größe und einheitlich runde Form der Partikel ist ein gleichmäßiger, effizienter und dabei um 30-40 % sparsamerer Farbauftrag möglich. Das Druckergebnis stellt Feinheiten, Verläufe und Abstufungen von Halbtönen und Farben sowie komplizierte Muster auch auf rauhen Papieren weitaus akkurater dar als traditionell erstellte Toner. Die verschiedenfarbigen Toner haben auch ein identisches und kaum von Umweltbedingungen abhängiges Ladungskompensationsverhalten, drucken also immer gleich. Daher erreicht das mit der EA-Technologie erzielte Druckergebnis nahezu das des Offsetdrucks.
Durch die bessere Farbhaftung und Druckgenauigkeit entsteht auch weit weniger Ausschuss. Da die Schmelztemperatur der organischen Polymerpartikel deutlich niedriger als bei konventionellen Tonern ist, kann die Fixierung bei geringeren Temperaturen und damit energiesparender und maschinenschonender erfolgen. Für eine gleichmäßige Deckung genügt bereits ein 2 µ dicke Schicht des fixierten Toners: bisherige Toner benötigen dazu 8 µ. Natürlich sinken auch die Druckkosten, weil geringere Mengen eines billigeren Toners verbraucht werden, und der mechanische Maschinenverschleiß durch die viel „runderen“ und weicheren Partikel ist geringer. Ganz entscheidend ist auch, dass der Einsatz von Silikonöl als Trennmittel bei der Fixierung mit dem neuen Toner praktisch überflüssig wird.
Die Farbseite kostet bald nur noch 10 Pfennig.
Dr. Rafik Loutfy, der Leiter des XRCC, ist überzeugt, dass „die EA-Technologie die letzte Barriere für eine breite Akzeptanz des digitalen Farbdrucks abbauen wird“. Die Kosten für den Druck einer Farbseite werden dank des EA-Polymertoners mittelfristig auf das Niveau des S/W-Drucks (fünf Cent je Seite) sinken.
Die neue Tonergeneration mit EA-Technologie wird ab 2002 europaweit für ausgewählte Xerox- und Fuji Xerox-Produkte erhältlich sein. Einige Fuji Xerox-Produkte werden die neue Technik sogar bereits Ende dieses Jahres einsetzen.
Das Xerox Research Centre of Canada ist für die gesamte Materialforschung bei Xerox verantwortlich. Seit seiner Gründung 1974 haben die 120 Wissenschaftler und Ingenieure über 700 Patente angemeldet und mehr als 800 wissenschaftliche Arbeiten veröffentlicht.
Hergestellt wird der EA-Toner vermutlich bei Fuji Xerox Imaging Materials in Japan in einem erst im Oktober 2000 eröffneten Werk. Es steht zu erwarten, dass auch andere Drucker- und Kopierer-Hersteller diesen neuen Toner dort einkaufen werden.
Roland Dreyer
Meilensteine des digitalen Farbdrucks
Mit der ersten Fotokopie in Vollfarbe, die in den frühen 50er Jahren in den Xerox Forschungslabors entstand, begann eine beispiellose technische Entwicklung, zu der Xerox maßgeblich beigetragen hat. Hier die historischen Schritte:
1953: Bob Gundlach, ein überaus produktiver Xerox-Erfinder, stellt in seinem Labor die ersten xerografischen Vollfarbdrucke her
1959: Xerox meldet das erste Farbpatent an. Am 9. Oktober 1962 wird es unter der Bezeichnung "Xerographic Color Reproduction, No. 3.057.720, vom amerikanischen Patentamt erteilt. Die Erfinder sind Richard E. Hayford und Carl B. Kaiser.
1961: Der Zeichentrickfilm 101 Dalmatiner von Walt Disney feiert Premiere. In seiner Produktion werden mit Hilfe einer Xerox-Kamera (Modell D) und einem speziellen Druckverfahren mit Zehnfarben-Tonern handgezeichnete Einzelbilder für die Bewegungsphasen der Zeichentrickfiguren in Farbe auf Kunststofffolien übertragen. Dieses Verfahren wurde für alle Disney-Zeichentrickfilme von 101 Dalmatiner bis Kleine Meerjungfrau eingesetzt und wird bis heute noch zur Gestaltung von Zeichentrickszenen für Sammler verwendet.
1973: Xerox stellt den Farbkopierer 6500 vor. Der weltweit erste Normalpapier-Farbkopierer ermöglicht die Herstellung von dreifarbigen Kopien bei einer Leistung von fünf Seiten pro Minute.
1975: Am 16. April zwingt ein Antitrust-Erlass in den USA Xerox zur kostenlosen Freigabe seiner Lizenzen in der Toner- und Kopierertechnologie für zehn Jahre.
1975 bis 1985: Xerox Pasadena entwickelt die Farblaser-Xerografie. Eine elektronische Farbkorrektur ermöglicht die Reproduktion von RGB-Bildern mit CMYK-Tinten. Das Xerografie-Druckverfahren für Halbtonfarben wird entwickelt, um eine bessere Farbtreue zu erzielen.
1978: Der Computerdrucker 6500 Color Graphics basiert auf Galvano-Scanning und bietet Vollfarbdrucke für Anwendungen in größeren Unternehmen oder Bildungseinrichtungen.
Tektronix, das im Jahr 2000 von Xerox übernommen wurde, führt das HLS-System als Farbskala für sein Farbterminal 4027 ein. HLS ist der erste Industriestandard, der die Farbtechnologie von Computerbildschirmen definiert.
1980: Mit dem Xerox 350 Color Slide System lassen sich Farbkopien von 35-mm-Dias erstellen. Als Grundlage dient die Technik des Farbkopierers 6500.
1982: Ein fehlgeschlagenes Experiment zur chromatografischen Farbdiffusion am Palo Alto Research Center von Xerox führte zur einmaligen Farbe Smaragdgrün.
1983: Tektronix stellt seinen ersten Farbdrucker vor, mit dem Screenshots von Farbraster-Bildschirmen gedruckt werden können. Der neue Farbdrucker/-kopierer 4691 arbeitet mit einer druckluftunterstützten Technologie, die Drop-on-Demand Inkjet genannt wird.
1983: Der elektrostatische Drucker ECP 42 von Versatec ermöglicht großformatige Digitaldrucke in Farbe (Versatec gehört seit 1975 zu Xerox).
1984: Tektronix führt den Farbdrucker/-kopierer 4692 ein, der mit einer für die damaligen Verhältnisse enormen Geschwindigkeit von einer Seite pro Minute druckt.
1986: Der Farbkopierer 1005 von Xerox druckt fünf Farbkopien pro Minute und ermöglicht sowohl Verkleinerungen als auch Vergrößerungen.
1989 bis 1996: Das Xerox Palo Alto Research Center (PARC) und dessen Spinout-Unternehmen dpiX entwickeln hochauflösende LCD-Bildschirme (active matrix liquid crystal display). Mit der weltweit höchsten Auflösung erzielen die Entwickler bei Monitoren, die auf LC-Technologien basieren, eine papierähnliche Lesbarkeit.
1989: Mit TekColor von Tektronix erhalten Anwender ein geräteunabhängiges System zur Auswahl und Überprüfung von Farben. Ursprünglich als elektrostatische Plotter für Engineering-Anwendungen entwickelt, eröffnen die Großformat-Farbdrucker der Serie 8900 neue Marktchancen für den Druck von Postern, Bannern und Plakaten in Kleinauflagen. Tektronix stellt das erste Modell der Produktfamilie Phaser vor.
1990: Mit Phaser PX bringt Tektronix den ersten netzwerkfähigen Farbdrucker auf den Markt, der Multi-Plattform-Umgebungen unterstützt.
1991: Der Highlight Color Laser Printer 4850hc ist der erste Laserdrucker, der die Farbe Schwarz und eine weitere Farbe (Highlight Color) in einem Arbeitsgang druckt. Mit einer Geschwindigkeit von 50 Seiten pro Minute können Rechnungen, Direct Mails und Newsletters durch eine Zusatzfarbe aufgewertet werden. 1993 folgt eine leistungsstärkere Version mit 92 Drucken pro Minute.
Phaser III ist der erste Farbdrucker, der die Festtinten-Technologie für Normalpapier nutzt. Er ist zugleich der erste Farbdrucker, der serienmäßig mit PostScript 2 von Adobe ausgestattet ist.
Als Ergebnis gemeinsamer Entwicklungsarbeiten von Xerox und Fuji Xerox wird der digitale Farbkopierer 5775 vorgestellt, bei dem die Bedienelemente erstmals in einem Touchscreen zusammengefasst sind.
1992: Der Farblaserdrucker 4700 druckt 7,5 Seiten pro Minute in Vollfarbe und verfügt über einen vollständig digitalen Dokumentenspeicher.
1993: Die digitalen Farbkopierer/-drucker 5760 und 5765 der MajestiK-Serie arbeiten mit einem 7-Micrometer-Toner und eröffnen neue Anwendungen in der Druck- und Publishing-Industrie. Der Seitenpreis liegt zwischen 1,30 und 1,50 US-Dollar. Das Nachfolgemodell Regal 5790 wird 1995 vorgestellt.
1995: Mit dem Druckermodell Phaser 340 führt Tektronix eine neue Plattform für Festtinten-Farbdrucker ein. Kernstück der Entwicklung ist eine neue Trommeltransfer-Technologie.
1996: Die DocuColor 40 druckt 40 Seiten pro Minute und setzt erstmals die Tandem-Engine-Technologie und die Single-Pass-Verarbeitung ein.
Neben einer echten Auflösung von 1200 dpi bietet der Phaser 550 die erste Druckverwaltung für Farbausdrucke über das Internet. Der Phaser 350 ist der erste Festtinten-Farbdrucker mit einer Geschwindigkeit von sechs Seiten pro Minute. Erstmals erhalten Anwender die Farbe Schwarz gratis.
1997: Die DocuColor 70 mit Rollenzuführung schafft 70 Briefbögen pro Minute. 1998 folgt die DocuColor 100 mit 100 Drucken/Minute und im Jahr 2000 stellt Xerox das digitale Produktionsdrucksystem 130 CSX vor.
1998: Die Phaser-Modelle 740 und 740L unterbieten die Preisschwelle von 2.000 US-Dollar für Farblaserdrucker. Der Phaser 780 und die DocuColor 4 LP (Einführung 1999) stellen preislich eine Alternative zu Farbkopierern mit Lasertechnik dar. Ihre Druckleistung beträgt vier Farb- oder 16 Schwarzweiß-Seiten pro Minute.
1999: DocuColor 12 und Document Centre 50 erreichen mit der Transferband-Technologie eine Druckleistung von zwölf Farb- oder 50 Schwarzweiß-Seiten pro Minute.
2000: Xerox kauft die Tektronix Color Printing and Imaging Division einschließlich Festtinten-Technologie und Phaser-Produktfamilie. Die DocuColor DI, eine Serie digitaler Offsetdrucker mit der DI-Technologie von Presstek, liefern direkte Bildverarbeitung mit einem Durchsatz von 400 Seiten pro Minute und einer digitalen Offsetbildqualität.
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