Das Know-how des Druckens: Die neuen Laser-Papiere von HP

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1 Das Know-how des Druckens: Die neuen Laser-Papiere von HP Angesichts des hohen Qualitätsstandards, den Tintenstrahl- und Farblaserdrucker heute erreichen, entdecken immer mehr Unternehmen die Vorteile des Inhouse-Drucks. Präsentationen, Angebote, Broschüren und Marketingmaterialien in kleineren Auflagen lassen sich flexibel und in professioneller Qualität direkt drucken, ohne dass die Unternehmen dabei auf externe Dienstleister angewiesen sind. Ein Trend, der auch die Nachfrage nach Papieren mit verschiedenen Stärken und Oberflächen verstärkt, die einfach in der Handhabung sind und optimale Qualität der Ausdrucke gewährleisten. Mit der Entwicklung einer neuen, proprietären Laser-Papier-Beschichtungstechnik unterstützt HP die Unternehmen bei der Herstellung von Drucksachen in professioneller Qualität. Die Aufgabe Für den guten Eindruck der Ausdrucke werden geschäftliche Dokumente meist auf höherwertigen Papieren gedruckt: das heißt, Papiere mit einem Gewicht von 105 g/m² bis 220 g/m² oder mehr und einer matten, satinierten oder hochglänzenden Oberfläche. Solche Papiere sind für professionelle Druckereien in vielen hundert verschiedenen Qualitäten verfügbar. Allerdings sind sie meist für den Einsatz auf Offset- und Digitaldruckmaschinen oder anderen Produktionsmaschinen konzipiert und nicht auf die technischen Druckanforderungen von Desktop- und Netzwerk-Farblaserdruckern abgestimmt. In den letzten Jahren wurden zwar mehrere gestrichene Papiere im Bereich 120 g/m² für die Verarbeitung mit Laserdruckern eingeführt, sie erreichen aber häufig nicht die gewünschten Ergebnisse.

2 Je schwerer und glänzender ein Papier ist, desto schwieriger lässt es sich mit Laserdruckern einwandfrei bedrucken. Schwere und hochglänzende Papiere für den Farblaserdruck waren bislang technisch nur schwierig herzustellen. Die Nachfrage allerdings ist groß: Umfragen zufolge sind viele Unternehmen am Einsatz der schweren, glänzenden Papiere auf Farblaserdruckern interessiert, mit den bisher verfügbaren Produkten aber nicht zufrieden. Eine von HP entwickelte neue Beschichtungs-Technologie schafft jetzt Abhilfe. Die Lösung Das Ergebnis der neuen Technologie ist das gestrichene Laser- Papier von HP. Die exklusive Zusammensetzung des neuen Papiers besteht aus einem fünflagigen Aufbau (C2S für doppelseitigen Druck), bei dem die üblichen Probleme von schweren Hochglanzpapieren in Farblaserdruckern gelöst sind. Damit hat HP einige wichtige Fortschritte in verschiedenen Bereichen der Papiergestaltung erzielt, unter anderem im Hinblick auf Bildqualität, Blasenvermeidung, Papierlauf, Glanz-Stabilität und Erscheinungsbild einschließlich Helligkeit, Weißegrad, Sauberkeit und Gleichmäßigkeit des Glanzes. Die neuen Papiere liefern überragende Bildqualität und Laufeigenschaften auf HP Color LaserJet-Druckern sowie auf Geräten anderer Hersteller und sind damit die optimale Basis für professionellen Inhouse-Druck. Die ersten HP-Produkte auf der Grundlage der neuen Technologie:» HP Q6616A Superior Laser-Papier 160 glänzend, 150 Blatt» HP Q6614A Foto Laser-Papier 220 glänzend, 100 Blatt Eine kleine Entwicklungsgeschichte Laserdruck und die Anforderungen an das Papier Der Bedeutung des Papiers für den Druckvorgang wird meist nur wenig Aufmerksamkeit gewidmet, dabei beeinflusst es die Qualität der Druckergebnisse maßgeblich. Um die Bedeutung der neuen Entwicklung von HP vollkommen zu verstehen, ist es hilfreich, die Grundprinzipien des Laserdrucks, also des elektrofotografischen Verfahrens (EP-Verfahren) und die Rolle des Papiers beim EP-Druck zu betrachten. 1. Ladungsaufbau Die Primär- Ladungstrommel (Primary Charge Roller, PCR) erzeugt eine gleichmäßige negative elektrische Ladung auf der Oberfläche der organischen Belichtungstrommel (Organic Photo Conductor Drum, OPC). 2. Bilderzeugung Die Belichtungstrommel wird überall dort, wo sie vom Laserstrahl belichtet wird, entladen, so dass ein positiv (oder weniger stark negativ) geladenes, latentes Bild der OPC-Oberfläche entsteht. 3. Entwicklung Negativ geladene Tonerpartikel werden von dem vom Laser belichteten latenten Bild angezogen und erzeugen ein entwickeltes Bild. 4. Transfer Die Transferwalze überträgt eine positive Ladung auf das Papier, das daraufhin den negativ geladenen Toner von der Belichtungstrommel anzieht. 5. Abstreifen Überschüssiger Toner wird von der Belichtungstrommel abgestreift und landet in einem Abfallbehälter. 6. Fixieren Der Toner wird geschmolzen und fixiert, also fest mit dem Papier verbunden. Dieser Prozess macht deutlich, warum die präzise Abstimmung von Drucker, Toner und Papier für die optimale Druckqualität so wichtig ist. Im Vergleich zu Schwarzweiß- Laserdruckern kommen bei Farblaserdruckern noch einige Besonderheiten dazu:» Mechanische Komplexität verwendetes Material» Komplexität des EP-Prozesses, bei dem für jede Farbe (Cyan, Gelb, Magenta und Schwarz) ein eigenes Bild erzeugt werden muss» Neigung zu unerwünschten elektrostatischen Aufladungen im EP-Prozess» Komplexe chemische Zusammensetzung des Toners» Höhere Fixiertemperaturen Diese höhere Komplexität erschwert das Drucken auf schweren, glänzenden, gestrichenen Papieren und erhöht die Anforderungen an das Papier. Generell muss es für Laserdrucker folgende Voraussetzungen erfüllen:» Zuverlässiger Einsatz innerhalb eines großen Betriebstemperaturbereichs und noch wichtiger bei verschiedenen Luftfeuchtigkeiten» Präziser Lauf durch die Papierführung» Annehmen und Halten elektrischer Ladungen (Abbildung 1, Punkt 4)

3 » Beständigkeit gegenüber hohen Fixiertemperaturen (Abbildung 1, Punkt 6) Besonders die drei zuletzt genannten Punkte zeigen die kritischen Wechselwirkungen zwischen Papier und Drucksystem während des Druckvorganges auf. Wenn Papier Probleme macht Probleme mit dem Papier zeigen sich entweder in der Druckqualität (Wanderung der elektrischen Ladung, unerwünschter Tonerhintergrund und Tonerstreuung) oder beim Papierlauf (nicht eingezogene Blätter, gleichzeitiger Einzug mehrerer Blätter, Papierstau, Welligkeit, Schrägeinzug und Blasenbildung). Probleme, die bei schweren Hochglanzpapieren noch verstärkt auftreten können. Wenn vagabundierende Ladungen auf einem Blatt Papier Tonerpartikel binden, können sie zur Entstehung eines unerwünschten Tonerhintergrundes führen, wie in Abbildung 3 gezeigt. Abbildung 4 zeigt eine Tonerstreuung, die bei zu geringer Ladung entsteht; dies führt zu einer Überbelichtung entlang der Linien und damit zum Ausfransen des Toners. Diese Fehler werden durch einen ungeeigneten spezifischen Widerstand des Papiers noch verstärkt und treten wegen der glatten, reflektierenden Oberfläche besonders bei Hochglanzpapieren auf. Probleme mit der Druckqualität Papier besitzt elektrische Eigenschaften, die auf den EP-Druck abgestimmt und kontrolliert werden müssen. Die messbare elektrische Eigenschaft von Papier wird als Körper- und Oberflächenwiderstand bezeichnet. Während des Transferprozesses (Abbildung 1, Punkt 4) muss das Papier eine Ladung der richtigen Stärke annehmen und halten, damit der Toner ordnungsgemäß von der Belichtungstrommel übertragen und festgehalten wird. Nach erfolgtem Bildtransfer haftet der Toner durch eine geeignete elektrische Ladung lose an der Papieroberfläche (siehe rotes Oval in Abbildung 1). Dies ist eine potenziell instabile Phase des Druckprozesses, in der das Risiko von Fehldrucken am höchsten ist. Außer durch andere Faktoren, wie zum Beispiel unangemessene Druckgeschwindigkeit, führt ein zu hoher oder zu niedriger, das heißt nicht auf das System abgestimmter, spezifischer Widerstand des Papiers oft zu Fehlern. Abbildung 2 zeigt verschiedene Ausprägungen eines Fehlers, der als elektrische Ladungswanderung (auch: Paschenscher Durchbruch) bezeichnet wird. Während des Druckvorgangs bauen sich elektrostatische Ladungen auf: Zum Beispiel, wenn das Papier über Flächen hinweg gezogen wird, mit einer Ladung von einer Walzenoberfläche freigegeben wird (zum Beispiel der Transferwalze oder dem Riemen) oder welliges Papier durch den Papierweg transportiert wird. Eine Ladungswanderung tritt auf, wenn sich elektrostatische Ladungen aufbauen, instabil werden und wandern, wobei sie Toner mitnehmen. Diese Fehler treten normalerweise auf, wenn das Papier aus dem Transferprozess heraustransportiert wird und den Eingang des Fixierbereichs erreicht vorzugsweise bei geringer Luftfeuchtigkeit. Probleme beim Papierlauf Während des Druckvorgangs muss das Papier Blatt für Blatt herausgezogen und präzise und staufrei transportiert werden. Ein Vorgang, der durch Papiergewicht und -dicke, eventuelle Maßtoleranzen, die Oberflächenbeschaffenheit (Reibungskoeffzient) oder die Steifigkeit stark beeinflusst wird. Diese Papiereigenschaften werden durch die Art der im Grundpapier verwendeten Fasern (langfaserig/ kurzfaserig, Hartholz/Weichholz), durch die Ausrichtung der Fasern bei der Herstellung (Bogenbildung und Konsistenz) und durch ein eventuelles Kalandrieren (Satinieren) des Papiers, das heißt Pressen und Polieren, bestimmt. Beim abschließenden Schritt des Druckprozesses, dem Fixieren, muss der Toner vollständig mit dem Papier verbunden werden, um den Druck haltbar zu machen (Haftfähigkeit des Toners). Papiere mit größerer Masse erfordern mehr Heizenergie, damit der Toner dauerhaft hält. Das Fixiersystem muss so ausgelegt sein, dass es diesen Wärmeübergang auch bei schwerem Hochglanzpapier gewährleistet.

4 Beim Fixieren treibt die intensive Erwärmung die Feuchtigkeit aus dem Papier heraus (am Fixierelement können Temperaturen bis zu 195 C auftreten) Papier besteht zu drei bis fünf Prozent aus Wasser. Gestrichene Papiere weisen in der Regel eine geschlossene Beschichtungsstruktur auf, welche die beim Fixieren verdampfende Feuchtigkeit unter der Beschichtung einschließt (siehe Abbildung 5). Der dabei entstehende Überdruck führt zum Platzen der Papierfasern und zur Entstehung von Blasen unter der Beschichtung. Diese Blasen können stecknadelkopfgroß sein oder die Größe einer Münze erreichen, wie in Abbildung 6 gezeigt. Die neuen Laser-Papiere von HP Eine ganze Reihe von Fehlerquellen steht also dem problemlosen Einsatz von schweren Hochglanzpapieren beim Laserdruck entgegen. Grund genug für die Entwicklung neuer Laser-Papiere mit einer innovativen Beschichtungstechnik. Mit den neuen gestrichenen Spezialpapieren sollten die bereits beschriebenen Probleme gelöst werden und die gewohnte Druckzuverlässigkeit und Bildqualität auf HP Color LaserJets sowie die Kompatibilität mit HP Schwarzweiß- Laserdruckern und mit Farblaserdruckern und Kopiergeräten anderer Hersteller gewährleistet sein. Eine einzigartige Technologie Die meisten handelsüblichen, zweiseitig gestrichenen Papiere (C2S- Papiere) besitzen eine einzige Beschichtung auf jeder Seite. Die neue, exklusive Papierstruktur von HP basiert dagegen auf einer fünflagigen Struktur. Dieser Aufbau bietet ein hervorragendes Erscheinungsbild und ermöglicht den störungsfreien Druck hochwertiger Dokumente auf HP Color LaserJet-Druckern (siehe Abbildung 7). Die wissenschaftliche Forschung hinter der Neuentwicklung von HP gewährleistet hervorragende Ergebnisse in den folgenden Bereichen:» Bildqualität» Vermeidung der Blasenbildung» Störungsfreier Papierlauf» Stabiler Glanz (nach dem Fixieren)» Erscheinungsbild Bildqualität Wie bereits beschrieben, stellen Ladungswanderung, unerwünschte Hintergründe und Tonerstreuung Probleme dar, die bei der Bilderzeugung kontrolliert werden müssen. Den Chemikern von HP gelang es, durch die Kombination der Leitfähigkeit von Salzen mit einem speziellen organischen Lösungszusatz, den spezifischen Widerstand der Beschichtung des Laser- Papiers zu optimieren und damit die elektrostatischen Ladungen zu kontrollieren. Diese Zusammensetzung kontrolliert die Platzierung und Stabilität der Tonerpartikel auf dem Papier, um unter verschiedensten Umgebungsbedingungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit) kontinuierlich beste Druckqualität zu erzielen. Zusätzlich zur Steuerung der elektrostatischen Eigenschaften bietet die spezielle Zusammensetzung der Beschichtung eine gleichmäßige Glattheit und einen gleichmäßigen Glanz auf beiden Papierseiten. Vermeidung der Blasenbildung Um die Entstehung von Blasen zu vermeiden, konzentrierten sich die Entwickler von HP auf zwei Dinge: Erstens, die Optimierung der internen Bindungsstärke des Basispapiers durch die Veränderung der traditionellen Verwendung von Stärke, durch sorgfältige Auswahl der verwendeten anorganischen Pigmente und durch präzise Steuerung der Herstellungs- und Kalandrierungsprozesse. Dank der verbesserten internen Bindung kann das Papier den hohen Innendrücken beim Fixieren standhalten. Zweitens, und dies stellt möglicherweise die wichtigste Errungenschaft der neuen Technologie von HP dar, entwickelte HP eine mehrlagige offene Beschichtungsstruktur, die ein Entweichen der Feuchtigkeit beim Fixieren ermöglicht. Abbildung 5 zeigt eine typische

5 geschlossene Beschichtungsstruktur, welche die Blasenbildung begünstigt. Abbildung 8 verdeutlicht den poröseren Aufbau der speziellen HP Beschichtung. Durch sorgfältige Auswahl der Beschichtungsmaterialien (Form, Größe, chemische Zusammensetzung) und eine kontrollierte Verarbeitung kann HP diese offene Struktur durchgehend realisieren und einen optimalen Glanzgrad bis hin zum Hochglanz ohne Blasenbildung erzielen. Die Abbildungen 9 und 10 veranschaulichen die Besonderheit der exklusiven Beschichtung von HP. Das erste Bild zeigt einen typischen einlagigen Beschichtungsaufbau. Das zweite Bild zeigt bei der gleichen Vergrößerungseinstellung die besondere Form und Anordnung der verwendeten Materialien bei dem gestrichenen Laser-Papier von HP. Diese Zusammensetzung verhindert nicht nur die Blasenbildung, sondern unterstützt auch die Bildung einer außergewöhnlich glatten, glänzenden und gleichmäßigen Oberfläche, die eine hervorragende Druckqualität gewährleistet. Im gemeinsamen Test mit Produkten anderer Hersteller wies nur das neue Papier von HP unter verschiedensten Betriebsbedingungen keine Blasenbildung auf. die wenigsten Einzugsfehler, Mehrfacheinzüge oder Papierstaus) und sich in einem weiteren Bereich von Umgebungsbedingungen robuster verhielt als Wettbewerbsprodukte. Tatsächlich erreicht das neue HP Papier eine ähnlich hohe Zuverlässigkeit wie die von HP angebotenen branchenführenden leichteren Laserdruckpapiere. Um diese hervorragenden Laufeigenschaften auch auf den modernen Hochgeschwindigkeitsdruckern zu erzielen, statteten die Entwickler von HP das Basispapier mit einer besonderen Faserausbildung und -ausrichtung aus und sorgten durch geeignete Partikelgröße und Pigmentverteilung des Beschichtungsmaterials für eine einheitlich glatte Oberfläche. Zusätzlich wurde die Steifigkeit durch die ausgewogene Relation von Fasern und Beschichtung optimiert. Zur Kontrolle der Reibungseigenschaften von Papier auf Papier und des Papiers im Drucker entwickelten die Spezialisten von HP eine so genannte Integration Surface Modification -Struktur. Diese spezielle Formel ergibt ein branchenführendes Laufverhalten unter verschiedenen Umgebungsbedingungen und verhindert praktisch alle Papierstaus oder Einzugsfehler, die beim Bedrucken von schwerem Hochglanzpapier auftauchen können. Damit lassen sich professionell aussehende Schriftstücke auf schwerem Hochglanzpapier unter vielen Umgebungsbedingungen mit hoher Zuverlässigkeit herstellen. Stabiler Glanz Die Beeinträchtigung des Papierglanzes nach dem Fixieren ist ein übliches Problem bei vielen gestrichenen Laserdruckpapieren, die polymere Kunststoffe enthalten und sehr temperaturempfindlich sind. Wenn das Papier die Fixiereinheit durchläuft, werden die Polymere, die den Glanz der Beschichtung erzeugen, durch die Wärme der Fixierung verändert, so dass die Oberfläche nicht mehr einheitlich hochglänzend erscheint. Störungsfreier Papierlauf (zuverlässige Einzelblattzuführung) Die Kunden von HP arbeiten weltweit unter den verschiedensten klimatischen Bedingungen mit unterschiedlichen Temperaturen, Luftfeuchtigkeiten und saisonalen Schwankungen. Um hier gleichbleibende Qualität zu gewährleisten, ist eine robuste Auslegung des Papiers gefordert. Die Tests von HP haben gezeigt, dass das neue Papier auf HP Color LaserJets sowie auf Druckern anderer Hersteller die besten Laufeigenschaften aufweist (das heißt Die von HP entwickelte exklusive Formel steuert das Gewicht der Beschichtung sowie die Art und Menge der organischen und anorganischen Pigmente, die zur Erzeugung einer schönen Hochglanzoberfläche verwendet werden. Bei der Herstellung werden gestrichene Papiere oft durch hochgradig polierte Trommeln kalandert, die das Papier unter Druck setzen und den Glanz erzeugen. Die sorgfältig ausgewählten

6 Inhaltsstoffe der neuen HP Papiere bewahren den beim Kalandern erzeugten polierten Glanz und sind nicht empfindlich für die Wärme oder den Druck der Fixiereinheit. Erscheinungsbild Das auffälligste Merkmal der neuen HP Papiere ist ihr hervorragendes Erscheinungsbild mit folgenden Eigenschaften:» Helligkeit (Reflexionsvermögen) Mit einem Wert von 97 bietet das Papier einen hervorragenden Kontrast für satte, lebendige Farben für ausdrucksstarke Bilder» Weißegrad Die Farbe oder Schattierung wurde den von HP angebotenen Laser-Papieren angepasst, um ein einheitliches Erscheinungsbild in wichtigen geschäftlichen Dokumenten zu gewährleisten.» Sauberkeit Das Papier wird völlig ohne Verschmutzungen und mit sauberen Kanten hergestellt.» Einheitlicher Glanz Der hervorragende, gleichmäßige Glanz und die Glattheit auf beiden Seiten sind beeindruckend und sorgen für ein sehr hochwertiges Erscheinungsbild.» Haltbarkeit des Druckbildes (Haftfähigkeit des Toners) Ein maximaler Transfer und eine maximale Haftfähigkeit des Toners auf dem Papier wurde durch eine sorgfältige Abstimmung der Beschichtungsrezeptur erzielt, wodurch deren wesentliche Bestandteile chemisch und physikalisch optisch mit dem Toner reagieren. Zusätzlich sind die neuen gestrichenen Papiere von HP säure- und ligninfrei, um die Langlebigkeit wichtiger Schriftstücke zu optimieren. Diese Papiere erfüllen den ISO 9706-Standard für die Haltbarkeit von Papier.