Tecnologías de impresión digital: electrofotografía, inkjet y termografía

MÓDULO IMPRESIÓN DIGITAL

UT 2: TECNOLOGÍAS DE IMPRESIÓN DIGITAL

Profesor Juan Villafruela CURSO 24-25

MÉTODOS DE IMPRESIÓN DIGITAL O IMPRESIÓN SIN IMPACTO

La impresión digital abarca a todos los sistemas de impresión que utilizan datos digitales para producir el impreso, tambien denominada impresión sin Impacto (Non Impact technoligies) A todos los efectos es la lógica evolución de la impresión convencional a la que se le han reducido procesos, implementando nuevas técnicas y aplicando nuevas funciones. La referencia a impresión sin impacto que aparece en el título de este apartado es un concepto que procede de la traducción del término inglés "Non impact technologies" (NIP). Esta expresión se acuñó para diferenciar estas nuevas tecnologías de otras tecnologías de impresión digital, ya superadas, que creaban la imagen mediante el impacto de un elemento sobre una cinta, o similar, entintada de tal manera que esta quedaba transferida al soporte (el ejemplo más claro son las impresoras matriciales).

Electrofotografía

La electrofotografía fue inventada en 1938 por Chester Carlson. El sistema se basa en la diferenciación de las zonas de imagen y de las zonas de no imagen en una superficie conductora mediante la aplicación de cargas eléctricas. Tal diferenciación permite aplicar partículas con carga eléctrica (tóner) que se fijarán en las zonas de imagen, es decir, aquellas que presentarán carga opuesta. El resto de la superficie conductora o la zona de no imagen se dispondrá sin carga o con idéntica carga que el tóner, de manera que lo repelerá. Cargas opuestas se atraen y cargas iguales se rechazan. El siguiente paso consiste en transferir el tóner al soporte y fijarlo mediante calor. La implementación comercial de este desarrollo se debe a la compañía Halloid Corporation que más tarde pasaría a llamarse Xerox en honor a esta nueva técnica de impresión denominada "Xerografía" (del griego "Xero", seco, ya que el manchante, denominado comúnmente tóner, era un polvo seco a diferencia de las tintas que tienen un componente fluido). En la actualidad, la electrofotografía es uno de los métodos de impresión digital más utilizados y Xerox sigue siendo el principal desarrollador de esta tecnología (de tóner seco), aunque existen otros competidores en el mercado. Entre los competidores más destacados se halla Hewlett Packard (HP), que entre el año 2000 y 2001 adquirió el 100% de la compañía Indigo, fundada en 1977 por Benny Landa. Indigo lanzó en los primeros años de los 90 la E-Print 1000. Esta exitosa tecnología utiliza el mismo principio que la Xerografía, con la diferencia de que el tóner es líquido. La estrategia de marketing de Indigo para posicionarse en el mercado no era competir directamente con Xerox sino vender su producto como offset digital (dadas las reticencias de los impresores ante la tecnología digital) y en ningún caso utilizaron el concepto de tóner líquido sino el nuevo concepto de "Electroinks". El éxito de la tecnología de las prensas Indigo de HP es notorio, ocupando un lugar de privilegio en muchos sectores. El tóner líquido es más manejable, produce resoluciones mayores que se ven favorecidas por una tecnología de impresión basada en seis tintas, al añadir el verde y azul-violeta a las convencionales. CamScanner

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Ionografía

La ionografía es un sistema similar a la electrografía. Su desarrollo principal se realiza a partir de la década de los años 60, momento en que la compañía Delphax, uno de los principales líderes de esta tecnología, inicia el desarrollo de los primeros prototipos. La diferencia con la electrofotografía es que no es necesario cargar homogéneamente el elemento conductor como paso previo a la generación de la imagen latente mediante exposición. En este caso el proceso de carga eléctrica de la superficie y la exposición de las zonas a imprimir se realizan en paralelo. La exposición se realiza mediante una fuente de iones. Los iones son átomos o moléculas con carga positiva o negativa que se forman en la unidad de exposición mediante corriente eléctrica. Los manchantes empleados son toneres, al igual que en la electrofotografía y también se requiere limpiar la superficie de transferencia una vez que el tóner se han transferido al soporte. La transferencia y fijación del tóner en los soportes se efectúa mediante presión y calor. La ionografía es también conocida como impresión EBI (Electro Beam Ion), técnica, por cierto, que se emplea también en impresión litográfica (Ion Beam Lithography) para imprimir circuitos electrónicos y en pequeñas estructuras propias de la nanotecnología. La ionografía es una tecnología superada por las restantes tecnologías. La propia Delphax, principal impulsora, hace tiempo que le dio la espalda en favor de la impresión Inkjet. Su presencia actual es testimonial en el mercado de la etiqueta.

Magnetografía

La magnetografía se basa en las propiedades magnéticas de ciertos materiales para generar la impresión. La superficie de transferencia en esta tecnología es un tambor magnetizable en el cual se formará la imagen. Este tambor está constituido por varias capas (magnéticas y no magnéticas) con capacidad de soportar los cambios necesarios para la generación de la imagen latente (magnetizado-no magnetizado). La grabación de la imagen en este tambor se realiza mediante cabezales que magnetizan las áreas de imagen que a su vez atraparán el tóner. El tóner tiene la peculiaridad de ser magnético y, por lo tanto, se fijará en las áreas magnetizadas. Una vez impreso el tóner sobre el soporte, la imagen formada en el tambor debe ser limpiada y el tambor desmagnetizado. La fijación sobre el soporte puede realizarse mediante presión o calor o mediante luz Xenon que aporta la ventaja de calentar menos el soporte. Para que el tóner sea magnético debe portar partículas magnéticas, siendo por lo general de óxido de hierro. El problema asociado a esta tecnología es que el elemento magnético necesario en el tóner es opaco, por lo que no es posible conseguir una saturación adecuada de colores en la impresión multicolor. No se obtiene una saturación de color equivalente a la de otros sistemas de impresión y además se pueden generar cambios poco controlables en las superposiciones de colores, obteniéndose efectos no deseados: cambios de color, colores poco saturados y oscurecimiento de los colores superpuestos. Las empresas que tradicionalmente se han implicado más en el desarrollo y aplicación de esta tecnología son Nipson y Océ (ahora dentro de Canon). CS

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Océ desarrolló una tecnología de impresión multicolor parecida a la técnica desarrollada por los pintores puntillistas, en la cual los puntos de trama se imprimen unos junto a otros pero no unos encima de otros. En la actualidad su uso está restringido a unas pocas máquinas dentro de la oferta de Océ. En cuanto a Nipson, sigue ofertando en el mercado impresoras, por lo general a un color o con color añadido con la función de realce, para determinadas aplicaciones especializadas (etiquetado, por ejemplo), donde la rapidez de ejecución es importante, así como la seguridad. Nipson sigue teniendo una sólida presencia en el mercado. La tecnología magnetográfica obtiene buenas prestaciones en: etiquetado, print on demand, transaccional y documentos de seguridad.

Chorro de tinta o Inkjet

El Inkjet (chorro de tinta) es, junto con la electrofotografía, el sistema de impresión digital más extendido a nivel mundial. La impresión Inkjet es la auténtica tecnología "Computer to print", dado que las gotas de tinta son literalmente disparadas (inyectadas) contra el soporte. No es necesaria una superficie intermedia de transferencia. El disparo de las gotas se maneja electrónicamente en los inyectores a partir de los datos digitales. En este caso, las tintas son fluidas, "líquidas" y se secan mediante una combinación de absorción y evaporación. Actualmente, mediante la tecnología Inkjet se puede imprimir sobre cualquier tipo de soporte siempre que este se halle acondicionado. En realidad, no se podría imprimir sobre soportes poco o nada porosos, como los plásticos o algunos papeles estucados brillantes, por ejemplo. Los mejores soportes, al igual que con el resto de sistemas de impresión, son aquellos que se fabrican expresamente para esta tecnología. No obstante, es posible imprimir sobre determinados soportes no expresamente preparados para la tecnología Inkjet. En los departamentos de producción de los diarios es posible encontrar impresoras de chorro de tinta, debidamente ajustadas, realizando pruebas sobre el mismo papel prensa. Existen dos tecnologías principales de Inkjet:

• Inkjet de flujo continuo (continuous Inkjet)
• Inkjet de flujo bajo demanda (Dropo on Demand Inkjet)

Flujo continuo

En la tecnología de Inkjet de flujo continuo, las gotas de tinta son expulsadas mediante un sistema piezoeléctrico de forma continua, en un chorro único mientras el dispositivo está encendido. Para formar la imagen, las gotas que no son necesarias deben ser desviadas de nuevo hacia el depósito de tinta. La piezoelectricidad es una propiedad de determinados cristales de deformarse al aplicarles una corriente eléctrica. La deformación cesa cuando cesa la corriente eléctrica. Para desviar las gotas que deben volver al depósito, estas se cargan individualmente al inicio de su expulsión mediante un electrodo, de tal manera que al pasar por un deflector (mecanismo que genera un campo eléctrico), son influenciadas por este y, como consecuencia, desviadas hacia el colector para volver de nuevo a iniciar el proceso. Las gotas no cargadas siguen su camino hasta el soporte y son las encargadas, por lo tanto, de formar la imagen. CS 3 CamScanner

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Bajo demanda: térmico de burbuja, piezoeléctrico y electrostático

En el flujo bajo demanda las gotas solo se disparan si es requerida tinta (bajo demanda) para formar la imagen. El sistema de funcionamiento es línea a línea aunque lo común es que se impriman varias líneas a la vez. El cabezal de los inyectores va recorriendo una franja horizontal del trabajo e inyecta la tinta si esta es requerida por el trabajo. Existen diferentes tecnologías para realizar la inyección de tinta bajo demanda: por proceso térmico, por proceso piezoeléctrico y por proceso electrostático.

• Por proceso térmico. Se calienta la tinta hasta que vaporiza, de esta forma se produce una burbuja que reduce el volumen en el interior del inyector. Una cierta cantidad de tinta en forma de gota es expulsada del inyector debido a la presión del vapor de la mencionada burbuja y la consiguiente reducción de volumen de la cámara del inyector. Esta tecnología también recibe el nombre de "Buble Jet".
• Por proceso piezoeléctrico. En este caso, el cambio de volumen en la cavidad del inyector se produce a partir de un efecto piezoeléctrico en un material flexible, que obliga a expulsar la gota. La piezoelectricidad es una propiedad de determinados materiales, los cuales al ser sometidos a un campo eléctrico se deforman bajo la acción de fuerzas internas. El efecto producido es normalmente reversible, por lo que al dejar de someter los cristales a un voltaje exterior o campo eléctrico, recuperan su forma. Este efecto es necesario para la generación de la siguiente gota.
• Por proceso electrostático. Se genera un campo eléctrico entre el cabezal de impresión y el soporte de impresión y se va generando la imagen a través de alteraciones en el sistema inyector. Los cambios en el campo eléctrico se pueden provocar mediantes señales eléctricas o mediante energía térmica (aplicación de calor).

Termografía

Tecnología basada en la impresión por aplicación de calor. Existen diferentes tipos:

Impresión térmica directa

La impresión térmica directa genera la imagen mediante la aplicación de un cabezal caliente a un papel reactivo térmico. Los puntos donde se aplica el cabezal ennegrecen al aplicar el calor. Esta tecnología se utiliza en cajas registradoras y dispositivos similares.

Impresión térmica de transferencia

La impresión térmica indirecta utiliza los cabezales para calentar la tinta o substancia similar contenida en un elemento de transferencia. La tinta calentada se transferirá al soporte quedando fijada al bajar la temperatura. La transferencia puede ser por fusión (cambio de estado de sólido a líquido) o por sublimación (cambio de estado de sólido a gaseoso). En todos los casos esta tecnología está siendo superada, bien por el gasto de tinta que supone (solo se imprime una pequeña parte del área dispuesta), la necesidad de utilizar soportes CS CamScanner 4