Wie funktioniert der Kopierer?

Haben Sie sich jemals gefragt, wie Kopierer funktionieren?

Sie denken vielleicht, dass das Kopieren eines Dokuments wirklich einfach ist. Sie nehmen ein Dokument, legen es auf die Glasscheibe eines Fotokopierers, ein grünes Licht geht am Glas entlang. Nach einigen Sekunden wird eine identische Kopie des Dokuments, das Sie auf dem Bildschirm platziert haben, seitlich am Gerät angezeigt.

Aber haben Sie sich jemals gefragt, was unter dem Glas vor sich geht? Fotokopierer sind ziemlich komplexe Maschinenteile; Hier ist unsere sehr einfache Anleitung, wie ein Fotokopierer funktioniert.

Ein Kopierer beruht auf den Prinzipien der Elektrizität und der Fotoleitfähigkeit. Im Inneren des Geräts befindet sich ein lichtempfindlicher Fotorezeptor, der zuerst Tonerpartikel anzieht und dann auf Normalpapier überträgt, um eine Kopie eines Dokuments zu erstellen.

Wie funktioniert ein Kopierer?

Nachdem Sie Ihr Blatt Papier (die Masterkopie) auf die Glasscheibe des Kopierers gelegt und den großen grünen Knopf gedrückt haben, führt das Gerät mehrere Schritte aus, bevor Ihre Kopie herauskommt.

Kopierer arbeiten nach dem Prinzip ‚Gegensätze ziehen sich an‘. Toner ist ein Pulver, das verwendet wird, um den gedruckten Text und Bilder auf Papier zu erstellen. Das Pulver ist negativ geladen, und so wird es von etwas Positivem angezogen – dem Papier.

Die Trommel, die sich im Herzen eines Fotokopierers befindet, wird durch statische Elektrizität positiv geladen.

Ein Bild der Masterkopie wird mit einem Laser auf die Trommel übertragen. Die hellen Teile des Bildes (die weißen Bereiche auf einem Blatt Papier) verlieren ihre Ladung und werden negativer, und die schwarzen Bereiche des Bildes (wo sich der Text befindet) bleiben positiv geladen.

Der Toner (der von den positiven Bereichen angezogen wird) haftet an den schwarzen Bereichen des Bildes auf der Trommel. Für Farbkopien zieht die Trommel den Cyan-, Magenta-, Gelb- und Schwarztoner an. Aus diesen vier Farben kann ein breites Farbspektrum gebildet werden.

Der resultierende Toner auf der Trommel wird auf ein Blatt Papier übertragen, das eine höhere negative Ladung als die Trommel aufweist.

Der Toner wird geschmolzen und mittels Hitze- und Druckwalzen mit dem Papier verbunden. Dann kommt schließlich Ihr fotokopiertes Dokument aus dem Kopierer. Da Wärme verwendet wird, ist das Papier, das aus einem Kopierer kommt, warm.

Die Grundlagen

Das menschliche Ende der Erstellung einer Kopie beginnt mit ein paar grundlegenden Schritten:

• • Öffnen Sie den Kopiererdeckel

• • Legen Sie das zu kopierende Dokument verdeckt auf das Glas

• • Wählen Sie die gewünschten Optionen (Anzahl der Seiten, Vergrößerungen, heller / dunkler)

Drücken Sie die Starttaste

Was an dieser Stelle im Kopierer passiert, ist erstaunlich! Im Kern funktioniert ein Kopierer aufgrund eines grundlegenden physikalischen Prinzips: Entgegengesetzte Ladungen ziehen sich an.

Als Kind haben Sie wahrscheinlich mit statischer Elektrizität und Ballons gespielt. An einem trockenen Wintertag können Sie einen Ballon an Ihrem Pullover reiben und genügend statische Elektrizität im Ballon erzeugen, um eine spürbare Kraft zu erzeugen. Zum Beispiel zieht ein mit statischer Elektrizität geladener Ballon sehr leicht kleine Papierstücke oder Zuckerpartikel an.

Ein Kopierer verwendet ein ähnliches Verfahren.

In einem Kopierer befindet sich eine spezielle Trommel. Die Trommel wirkt sehr wie ein Ballon – Sie können es mit einer Form von statischer Elektrizität aufladen.

Im Inneren des Kopierers befindet sich auch ein sehr feines Schwarzpulver, das als Toner bekannt ist. Die Trommel, aufgeladen mit statischer Elektrizität, kann die Tonerpartikel anziehen.

Es gibt drei Dinge an der Trommel und dem Toner, die einen Kopierer seine Magie entfalten lassen:

• • Die Trommel kann selektiv aufgeladen werden, so dass nur Teile davon Toner anziehen. In einem Kopierer machen Sie ein „Bild“ – in statischer Elektrizität – auf der Oberfläche der Trommel. Wo das Originalblatt schwarz ist, erzeugen Sie statische Elektrizität auf der Trommel. Wo es weiß ist, tust du es nicht. Sie möchten, dass die weißen Bereiche des Originalblatts KEINEN Toner anziehen. Die Art und Weise, wie diese Selektivität in einem Kopierer erreicht wird, ist mit Licht – deshalb wird es Fotokopierer genannt!

• • Irgendwie muss der Toner auf die Trommel und dann auf ein Blatt Papier gelangen. Die Trommel zieht selektiv Toner an. Dann wird das Blatt Papier mit statischer Elektrizität aufgeladen und zieht den Toner von der Trommel.

• • Der Toner ist wärmeempfindlich, daher werden die losen Tonerpartikel mit Wärme am Papier befestigt (verschmolzen), sobald sie sich von der Trommel lösen.

Die Trommel oder das Band besteht aus photoleitfähigem Material. Hier sind die tatsächlichen Schritte zum Erstellen einer Fotokopie:

• • Die Oberfläche der Trommel wird aufgeladen.

• • Ein intensiver Lichtstrahl bewegt sich über das Papier, das Sie auf die Glasoberfläche des Kopierers gelegt haben. Licht wird von weißen Bereichen des Papiers reflektiert und trifft auf die Trommel darunter.

• • Wo immer ein Lichtphoton auftrifft, werden Elektronen von den photoleitenden Atomen in der Trommel emittiert und neutralisieren die positiven Ladungen darüber. Dunkle Bereiche auf dem Original (z. B. Bilder oder Text) reflektieren kein Licht auf die Trommel und hinterlassen Bereiche mit positiven Ladungen auf der Trommeloberfläche.

• • Negativ geladen, trocken, ein schwarzes Pigment namens Toner wird dann über die Oberfläche der Trommel verteilt, und die Pigmentpartikel haften an den verbleibenden positiven Ladungen.

• • Ein positiv geladenes Blatt Papier läuft dann über die Oberfläche der Trommel und zieht die Tonerperlen von ihr weg.

• • Das Papier wird dann erhitzt und gepresst, um das durch den Toner gebildete Bild mit der Papieroberfläche zu verschmelzen.

Teile eines Fotokopierers

Ein typischer Fotokopierer (auch beiläufig als ‚Xerox-Maschine‘ bezeichnet) besteht aus den folgenden Komponenten:

Eine Fotorezeptor-Trommel (oder -band), die von einer Schicht aus Halbleitermaterial wie Selen, Silizium oder Germanium bedeckt ist. Dies ist wohl der kritischste Teil der Maschine.

Ein Toner, der nur pigmentierte Flüssigkeit ist. Manchmal auch als ‚trockene Tinte‘ bezeichnet, ist ein Toner eine trockene Mischung aus feinen, negativ geladenen Kunststoffpartikeln und Farbstoffen, die das Duplikatbild auf einem Blatt Papier erzeugen.

Coronadrähte, die bei Hochspannung ein Feld positiver Ladung auf die Oberfläche der Fotorezeptortrommel und des Kopierpapiers übertragen.

Eine Lichtquelle und ein paar Linsen, die einen hellen Lichtstrahl auf das Originaldokument richten und eine Kopie des Bildes auf einen bestimmten Ort fokussieren.

Eine Fixiereinheit kann als ‚letzte‘ Hauptkomponente eines Fotokopierers angesehen werden, da eine Fixiereinheit das Tonerbild schmilzt und auf das Kopierpapier drückt und dem Duplikatbild den letzten Schliff verleiht, kurz bevor es aus der Maschine ausgeworfen wird.

So funktioniert der Prozess heute:

In jedem Kopierer und Laserdrucker befindet sich eine lichtempfindliche Oberfläche, die als Photorezeptor bezeichnet wird. Es besteht aus einer dünnen Schicht photoleitfähigen Materials, das auf ein flexibles Band oder eine Trommel aufgebracht wird. Der Photorezeptor ist im Dunkeln isolierend, wird aber leitend, wenn er Licht ausgesetzt wird. Es wird im Dunkeln aufgeladen, indem eine hohe Gleichspannung an benachbarte Drähte angelegt wird, die in der Nähe der Drähte ein intensives elektrisches Feld erzeugt, das die Luftmoleküle ionisieren lässt. Ionen der gleichen Polarität wie die Spannung an den Drähten lagern sich auf der Oberfläche des Photorezeptors ab und erzeugen ein elektrisches Feld darüber.

Aussetzen.

In einem digitalen Kopierer oder Drucker wird das Bild auf dem Photorezeptor mit einem abtastmodulierten Laser oder einem Leuchtdioden-Bildbalken belichtet. In älteren analogen Kopierern wird reflektiertes Licht von einem beleuchteten Bild auf den Photorezeptor projiziert. In beiden Fällen werden die dem Licht ausgesetzten Bereiche des Photorezeptors selektiv entladen, was zu einer Verringerung des elektrischen Feldes führt. Die dunkleren Bereiche behalten ihre Ladung.

Entwickeln.

Das pigmentierte Pulver, das zur Entwicklung des Bildes verwendet wird, wird Toner genannt. Tonerpartikel aus Farbstoff und Kunststoffharz haben präzise kontrollierte elektrostatische Eigenschaften und haben einen Durchmesser von etwa fünf bis 10 Mikrometern. Sie werden mit magnetisierten Trägerperlen vermischt und aufgeladen, die sie in die Entwicklungszone transportieren. Die Teilchen werden durch das Phänomen der Triboelektrizität (oft als statische Elektrizität bezeichnet) aufgeladen. Das dem Ladungsmuster des Bildes auf dem Photorezeptor zugeordnete elektrische Feld übt eine elektrostatische Kraft auf den geladenen Toner aus, der an dem Bild haftet. Ein Farbdokument wird von einem Drucker mit vier separaten xerografischen Einheiten erstellt, die separate Cyan-, Magenta-, Gelb- und Schwarzbilder erstellen und entwickeln. Die Überlagerung dieser Pulverbilder erzeugt vollfarbige Dokumente.

Übertragung.

Das Pulverbild wird vom Photorezeptor auf Papier übertragen, indem das Papier mit dem Toner in Kontakt gebracht wird und dann eine Ladung mit entgegengesetzter Polarität zu der des Toners aufgebracht wird. Die Ladung muss stark genug sein, um die Haftung des Pulvers am Photorezeptor zu überwinden. Eine zweite präzise gesteuerte Ladung löst das Papier, das nun das Bild enthält, vom Photorezeptor.

Sicherung.

Beim Fixiervorgang wird der Toner, der das Bild enthält, aufgeschmolzen und mit dem Papier verbunden. Dies wird erreicht, indem das Papier durch ein Walzenpaar geführt wird. Eine erhitzte Rolle schmilzt den Toner, der mit Hilfe des Drucks von der zweiten Rolle mit dem Papier verschmolzen wird.

Reinigen.

Die Tonerübertragung vom Fotorezeptor auf das Papier ist nicht zu 100 Prozent effizient, und Tonerreste müssen vor dem nächsten Druckzyklus vom Fotorezeptor entfernt werden. Die meisten Mittel- und Hochgeschwindigkeitskopierer und Drucker erreichen dies mit einem rotierenden Bürstenreiniger.

Die Xerographie ist ein einzigartiges Verfahren, das auf chemisches, elektrisches, mechanisches und Software-Know-how angewiesen ist. Das schnelle und wirtschaftliche Digitaldruckverfahren erzeugt problemlos entweder einen Druck oder Hunderte identischer Drucke in Schwarzweiß oder Farbe. Noch wichtiger ist, dass die Möglichkeit der variablen Bildgebung von Seite zu Seite mit Xerographie den On-Demand-Druck kompletter Dokumente wie Broschüren und Bücher ermöglicht. Ein solches On-Demand-Drucken kann Zeit sparen, Kosten senken und Dokumentenveralterung, Überschreitungen und Lagerhaltung beseitigen.

Grundprinzipien

Wenn Sie jemals neugierig waren, wie ein Fotokopierer Tinte auf all diese Kopien bringt, wären Sie überrascht zu erfahren, dass dies eine recht einfache Bedienung ist.

Das Design der meisten Fotokopierer basiert darauf, der Tinte (eigentlich einem Schwarzpulver namens Toner) und einer rollenden Trommel entgegengesetzte elektrische statische Aufladungen zu geben, um sie zueinander anzuziehen. Licht ist auch ein wichtiger Teil des Prozesses zur Erzeugung des Bildes auf der Trommel. Der letzte Prozess beinhaltet Wärme, um den Toner auf einem Blatt Papier zu fixieren.

Schritt 1 – Erstellen eines Bildes des Originaldokuments auf der Trommel

Der Vorgang beginnt, wenn das Dokument auf das Glas gelegt wird. Der Kopierer scannt die Oberfläche des Glases (das helle Licht). Das Licht prallt von den weißen Teilen des Originaldokuments ab und wird durch Spiegel auf die Trommel reflektiert, die eine positive elektrische Ladung erhalten hat.

Die Trommel ist von einer photorezeptiven Schicht oder einer speziellen Beschichtung umgeben, die Elektrizität leitet, wenn Licht darauf fällt. Wo das Licht fällt (die weißen Teile des Originaldokuments), leitet die Trommel und die elektrostatische Aufladung geht verloren. Wenn kein Licht vorhanden ist (die schwarzen Teile des Dokuments), leitet die Trommel nicht und behält ihre positive Ladung bei.

Auf der Oberfläche der Trommel wird ein Bild erzeugt, das jedoch aus positiv geladener statischer Elektrizität besteht. Ein Fotokopierer hat seinen Namen von dem Lichtprozess, der die Kopie des Bildes erzeugt.

Schritt 2 – Laden des Tonerpulvers und Übertragen auf die Trommel

Der Toner ist ein Schwarzpulver, das ebenfalls von der Maschine geladen wird. Diesmal ist die Ladung negativ. Der negative Toner wird aus der Patrone gezogen und von den positiven Teilen der Trommel angezogen, die den schwarzen Teilen des Originaldokuments entsprechen. Sie haben jetzt eine Trommel mit einem Bild aus schwarzem feinem Tonerpulver, das eine perfekte Nachbildung des Originaldokuments darstellt. Es muss nun auf das Papier übertragen werden.

Schritt 3 – Übertragen des Bildes auf ein Blatt Papier

Die Trommel rollt nun auf ein erhitztes Blatt Papier. Das Tonerpulver überträgt auf das Blatt mit der Hitze und wird in Platz geregelt, der passend ‚Festlegung‘ genannt wird. Wenn das Blatt Papier mit seinem fotokopierten Bild aus der Maschine rollt, fühlt es sich im letzten Teil des Prozesses immer noch warm an.

Was ist anders an digitalen Fotokopierern?

Kopierer, die so funktionieren, verwenden im Wesentlichen analoge Technologie: sie scannen ein Originaldokument und reproduzieren es – mit nichts weiter als Optik und statischer Elektrizität – als originalgetreue Kopie. Von 1949, als der erste Haloid Xerox-Kopierer in den Handel kam, bis Anfang der 1980er Jahre funktionierten alle Kopierer auf diese Weise. Alles änderte sich 1981, als Ricoh einen groben digitalen Fotokopierer patentierte. Die ersten digitalen Kopierer von Ricoh und später Canon wurden einige Jahre später in den Handel gebracht.

Heute sind analoge Kopierer im Wesentlichen Museumsstücke und die meisten Kopierer arbeiten digital: sie scannen ein Dokument mit einem Bildsensorchip (CCD oder CMOS), erstellen eine digitale Version (normalerweise eine JPG- oder TIFF-Datei) und drucken dieses digitale Bild dann auf die gleiche Weise wie einen Tintenstrahl- oder Laserdrucker. Da sie sehr hochauflösende digitale Bilder scannen, können sie mit der gleichen Auflösung wie ein High-End-Laserdrucker reproduzieren (um ein Vielfaches besser als ein analoger Kopierer). Sobald ein Dokument in digitaler Form vorliegt, ist es einfach, es um einen beliebigen Betrag zu vergrößern oder zu verkleinern. Digitale Kopierer produzieren auch „sauberere“ Kopien mit einer besseren Kontrolle der Bilddichte und des Kontrasts als analoge Kopierer.

Sie können sich einen digitalen Kopierer als kombinierten Scanner und Drucker vorstellen, der von einem eingebauten Computer koordiniert wird. und in der Tat funktionieren die beliebten All-in-One-Druck-, Scan-, Kopier- und Faxgeräte, die Sie für Heimbüros kaufen können, einfach so, mit separaten Scan-, Druck- und Faxmodulen „, die miteinander verbunden sind. Sie beginnen mit einem digitalen Bild (entweder einem gescannten Dokument, einem Fax über eine Telefonleitung oder etwas, das Sie über ein USB-Kabel oder eine drahtlose Verbindung (Wi-Fi Direct oder Bluetooth) von einem Computer erhalten haben), speichern es und drucken es dann aus. Einige digitale Maschinen erlauben eine begrenzte Bearbeitung von Dokumenten, bevor sie gedruckt werden. Bei einigen können Sie Dokumente zum späteren erneuten Drucken (ohne erneutes Scannen) auf einer integrierten Festplatte, einem Flash-Laufwerk oder einer SD-Karte speichern. Kopierer mit Speicher machen es auch viel einfacher, komplexe, mehrseitige Dokumente zu duplizieren, ohne dass eine der Seiten mehr als einmal gescannt werden muss.

Obwohl digitale Kopierer vielseitig, bequem und kostengünstig sind, bestehen einige Risiken bei der Verwendung in Büros oder anderen gemeinsam genutzten / öffentlichen Orten. Wenn sie über Festplatten verfügen, werden die von ihnen verarbeiteten Dokumente normalerweise dort gespeichert, was ein Sicherheitsrisiko darstellen kann: Selbst wenn Dokumente gelöscht werden, können wiederherstellbare Spuren zurückbleiben. Einige Kopierer verwenden Verschlüsselung, um dies zu umgehen, während andere sich bemühen, Dokumente gründlicher und sicherer von ihrer Festplatte zu löschen.

Gesundheit des Kopierers & Sicherheit

Wie bei jeder großen Maschine müssen bestimmte Gesundheits- und Sicherheitsvorkehrungen während der gesamten Lebensdauer des Kopierers beachtet werden. Wenn Sie die folgenden Tipps befolgen, können Sie die Lebensdauer und Effektivität Ihrer Maschine für die kommenden Jahre verlängern.

Lüftung

Sie sollten sicherstellen, dass Ihr Kopierer viel Platz hat und, wenn er an einer Wand anliegt, dass die Lüftungsschächte Platz zum Ausstoßen von Luft haben. Wenn der Kopierraum klein ist oder das Büro nicht besonders gut belüftet ist, empfehlen wir die Verwendung von elektrischen Ventilatoren, um eine kühle und gleichmäßige Temperatur zu halten.

Standort

Im Anschluss an die Belüftung sollten Sie auch sicherstellen, dass Ihr Kopierer in einer geeigneten Höhe aufgestellt ist. Dies bedeutet eine Höhe, die kein übermäßiges Biegen und Dehnen fördert, um das Papier einzulegen / zu wechseln oder fertige Drucke zu sammeln.

Lesen Sie das Handbuch

Wenn Sie einen neuen Kopierer installieren, sollten Sie Ihr Bestes tun, um diejenigen, die ihn regelmäßig verwenden, zu ermutigen, sich das Handbuch anzusehen und sich mit der sicheren Verwendung vertraut zu machen. Dies kann das Ablesen der von der Maschine ausgehenden Wärme, den Austausch von Lampen und Tonermaterial umfassen. Sie stellen auch sicher, dass die Verantwortlichen den Kopierer sauber und ordentlich halten, da Staub- und Schmutzansammlungen Probleme verursachen und die Lebensdauer des Kopierers verkürzen können.

Und da haben Sie es. Jetzt wissen Sie genau, wie ein Kopierer funktioniert und haben einen tollen Gesprächsstarter für Ihr nächstes Firmenevent!