Höhenprofil einer Fläche mit Mulden und Erhebungen, eine Skala zeigt Höhen von 1,48 bis 4,00 Mikrometer an.

Druckbild von Laserdruckern hochaufgelöst untersucht

Laserdrucker erreichen auf Papier ein für das Auge scharfes Druckbild. Doch eine genauere Untersuchung zeigt, dass sich der Toner mit seinen Pigmenten sehr unregelmäßig verteilt. Wissenschaftler der Universität Jyväskylä in Finnland analysierten diese Topografie des Tonerdrucks mit drei verschiedenen Messmethoden. Anhand der so gewonnenen hochaufgelösten und dreidimensionalen Bilder könnten nun Papier und Toner besser aufeinander abgestimmt werden. Wie die Forscher in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Journal of Applied Physics“ berichten, könnte damit die Effizienz dieses Druckverfahrens erhöht werden.

„Mit diesen Analysen können wir besser verstehen, wie etwa hoch glänzende oder matte Oberflächen bedruckt werden sollten“, erklärt Markko Myllys vom Nanoscience Center der Universität Jyväskylä. Myllys und seine Kollegen druckten einfarbig schwarze Areale auf verschiedene Papiersorten. Diese bedruckten Flächen röntgten sie mit einem kleinen Tomografen, vergleichbar mit den Computertomografen in Krankenhäusern. Zusätzlich tasteten sie die Oberfläche mit einem Laser ab, um aus den Reflexionen ein Höhenprofil des bedruckten Bereiches ermitteln zu können. Abschließend verdampften sie mit intensiven Laserpulsen den Toner an einigen Stellen, um die Dicke der Tonerschicht zu bestimmen.

Mit den Messdaten aus allen drei Methoden konnten Myllys und Kollegen ein hochaufgelöstes 3D-Bild des Druckbildes berechnen. Dabei zeigte sich, dass die Dicke der Tonerschichten zwischen einem und vier Mikrometer schwankten. Verantwortlich dafür war die unregelmäßige Struktur des Papiers: In mikroskopisch kleinen Mulden sammelte sich mehr Toner als auf den ebenso kleinen Erhebungen.

Die Kombination der drei Messmethoden legte die Basis für die bisher genaueste Analyse von Druckbildern eines Laserdruckers. In der Ebene erreichten die Forscher eine räumliche Auflösung von einem Mikrometer, für die Dicke der Tonerschichten sogar von nur 70 Nanometern. Mit diesen Daten wäre es möglich, für jede Papiersorte die minimale Menge an Toner zu ermitteln, die für ein scharfes Druckbild nötig wäre. Effizientere und vor allem günstigere Druckprozesse wären so mit verfügbarer Laserdruck-Technologie möglich.