Tinta sólida

La tinta sólida (también conocida como tinta termofusible) es un tipo de tinta que se utiliza en la impresión. La tinta sólida es un polímero ceroso a base de resina que debe fundirse antes de su uso, a diferencia de las tintas líquidas convencionales. La tecnología se utiliza con mayor frecuencia en entornos de gráficos e impresión de gran formato donde la intensidad del color y la rentabilidad son importantes.

Calentadores de tinta mostrando tinta fundida

La tecnología de tinta sólida utiliza barras de tinta sólida, crayones, perlas o material sólido granulado en lugar de la tinta fluida o el tóner en polvo que se utilizan habitualmente en las impresoras. Algunos tipos de impresoras de tinta sólida utilizan pequeñas esferas o discos de tinta sólida, que se almacenan en una tolva antes de ser transferidas al cabezal de impresión mediante un engranaje helicoidal o fundidas según sea necesario. Una vez que la tinta sólida se carga en la impresora, se funde y se utiliza para imprimir imágenes en papel o cualquier sustrato en un proceso que puede ser similar a la impresión offset o la impresión estándar.

Las impresoras de tinta sólida requieren cabezales de impresión calentados. La inyección de tinta continua (CIJ) inició la industria de la tinta sólida utilizando cera y tinta de aleación de metal de baja temperatura a fines de la década de 1960 y principios de la de 1970, antes de que se inventara la impresión por goteo según demanda (DOD). La DOD utiliza dispositivos piezoeléctricos (cerámica polarizada) y el calor altera la polarización. Howtek rompió la barrera de las altas temperaturas de la DOD con el diseño de la impresora de inyección de tinta DOD estilo Howtek en 1985. Esto permitió a los químicos expandir las tintas sólidas hacia una nueva dirección y condujo a una patente de impresión tridimensional de un ex empleado de Howtek que formó la empresa Visual Impact Corporation.

Debido a la forma en que las impresoras de tinta sólida aplican la tinta sobre la página, la calidad de impresión se considera precisa y exacta, con colores brillantes. Se pueden lograr resultados excelentes con papel de baja calidad, ya que la tinta sólida cubre el papel con una superficie brillante, casi opaca. Las impresoras de tinta sólida pueden imprimir en muchos tipos y grosores de papel diferentes. Son mucho menos sensibles a los cambios en el tipo de papel que las impresoras láser a color.

Como se utilizan bloques sólidos de tinta, se generan menos residuos que con las impresoras láser o de inyección de tinta, que producen cartuchos de tinta o tóner vacíos, además de los materiales de embalaje. Un bloque de tinta suelto no deja ningún cartucho residual después de consumirse, solo una bolsa o bandeja de plástico fina y aplastable y una caja de embalaje de cartón reciclable.

Las impresoras de tinta sólida tienen una ventaja sobre las impresoras de inyección de tinta en situaciones que implican un uso intermitente con largos períodos de inactividad. Esto se debe a que la tinta sólida derretida que luego se enfría y se solidifica nuevamente dentro de los conductos de suministro de tinta es una parte normal del funcionamiento de la impresora. Por lo tanto, esta tinta enfriada y solidificada no se seca. Y, mientras la impresora no está en funcionamiento, la cera solidificada ayuda a evitar que el oxígeno y la humedad interactúen con muchas partes internas de los componentes de suministro de tinta.

Los bloques de tinta sólida pueden fabricarse de manera que no sean tóxicos y sean seguros de manipular. En la década de 1990, el presidente de Tektronix comió un trozo de tinta sólida, derivada de aceites vegetales procesados de calidad alimentaria, para demostrar su seguridad. También se podría describir como el recubrimiento de las pastillas recetadas.

Boquillas de imprenta

Los contaminantes sólidos deben filtrarse, ya que la tinta puede obstruir las boquillas del cabezal de impresión cuando se utilizan tintas originales o compatibles. La obstrucción puede dañar el cabezal de impresión y reemplazarlo puede resultar costoso. Por este motivo, muchos fabricantes de tinta de terceros ofrecen una garantía y pagan el reemplazo de un cabezal de impresión dañado. Xerox también ofrece su propia garantía.

Cuando el dispositivo está frío, la primera página que se imprime puede tardar varias decenas de minutos en terminar de imprimirse, ya que la impresora necesita calentarse y derretir la tinta. Una vez que la impresora se ha calentado, la tinta se puede derretir significativamente más rápido, por lo que el proceso de derretimiento tendrá un impacto negativo mucho menos perceptible en la velocidad general a la que se imprimen las páginas adicionales.

La tinta debe calentarse y una gran parte del mecanismo de impresión debe mantenerse en el punto de fusión de la tinta o cerca de él durante el uso. Cuando la impresora está en "modo de suspensión", la mayoría de las unidades mantienen un pequeño depósito de cera de cada color dentro del cabezal de impresión calentado a una temperatura apenas superior al "punto de congelación" de la tinta. Según el manual de servicio de Xerox, esto consume alrededor de 50 vatios.

Cada vez que la impresora pierde potencia durante un tiempo suficiente como para que la parte de tinta que se mantenía por encima de su "punto de congelación" en el cabezal de impresión caiga por debajo de esa temperatura, la masa de tinta en cada depósito se habría contraído lo suficiente (como resultado del enfriamiento) para permitir que el aire entrara en el cabezal de impresión, lo que daría lugar a aberraciones en la impresión hasta que los depósitos del cabezal de impresión se rellenaran con el conjunto de fusión de tinta que se encuentra encima. Como resultado, el cabezal de impresión se purga con una bomba de vacío, lo que hace que parte de la tinta se descargue de los tanques de retención del cabezal de impresión hacia la bandeja de desechos para eliminar el aire del cabezal de impresión. (Las impresoras Xerox tienen una bandeja de 'tinta de desecho' para este propósito. Dado que las cuatro tintas se vierten en una bandeja de 'tinta de desecho' unificada, es imposible reutilizar la tinta perdida ya que los cuatro colores del proceso se fusionan para formar una sola masa sólida en la bandeja, que se parece mucho a gotas de cera de vela solidificada, pero casi negra). Si la impresora estuviera en su estado de suspensión, se requeriría menos tiempo sin energía para necesitar un ciclo de purga que si la impresora estuviera en su estado listo para imprimir (ya que el cabezal de impresión se mantiene mucho más caliente cuando está listo para imprimir).

La impresora contiene cera derretida cuando está a temperatura de funcionamiento y los manuales de los propietarios advierten que no se puede mover hasta que haya completado un ciclo de enfriamiento especial seleccionado desde el panel de control de la máquina. Se recomienda dejar que se enfríe durante 30 minutos desde el momento en que se quita la alimentación principal. Sin embargo, todas las impresoras de tinta sólida modernas tienen un ciclo de apagado que utiliza ventiladores para solidificar la tinta en menos de diez minutos, con el beneficio adicional de sujetar físicamente el cabezal de impresión para evitar daños durante el traslado o el envío. Los manuales advierten que, de lo contrario, es posible que se produzcan daños importantes, que requieran el mantenimiento de un técnico capacitado si no se enfría adecuadamente antes de mover la impresora. Mover la impresora antes de que se complete el enfriamiento puede dañar el cabezal de impresión al derramar tinta derretida entre los depósitos de diferentes colores, así como sobre otros componentes dentro de la impresora (motores, correas, etc.), y no está cubierto por el mantenimiento ni la garantía. Debido al riesgo de derrame de tinta líquida, las impresoras de tinta sólida no son adecuadas para uso móvil, como en carros móviles para imprimir etiquetas de precios en establecimientos minoristas.

A diferencia de algunas impresoras de inyección de tinta, en las que el cartucho incluye el cabezal de impresión, el cabezal de impresión de estas impresoras es fijo. Con el tiempo, es posible que algunas partes del cabezal de impresión se obstruyan de forma permanente, lo que da lugar a vetas antiestéticas, pero existen ciclos de limpieza del cabezal de impresión y del tambor y opciones de sustitución de inyectores que pueden resolver la mayoría de los problemas de impresión. Hay un filtro para la tinta ingerida implementado al menos en los dispositivos ColorQube recientes (8570/8870), según un manual de servicio para esos modelos. El polvo causado por el uso de papel barato puede provocar la obstrucción del cabezal de impresión, por lo que Xerox recomienda el uso de papeles que no sean propensos a desprender polvo y fibras durante el uso habitual. El polvo de papel también puede acumularse como residuos dentro de la impresora; esto podría causar abrasiones en el tambor y puede imitar un inyector débil o faltante. Por este motivo, se recomienda invocar el procedimiento básico de limpieza del tambor integrado al menos tres veces antes de iniciar el ciclo de limpieza de la boquilla del cabezal de impresión. El sistema del cabezal de impresión también contiene una unidad de ensamblaje de limpiador que se utiliza para limpiar el polvo, los residuos y la tinta residual del cabezal de impresión, con el fin de proteger las boquillas de obstrucciones. En general, el diseño de este sistema es robusto: se sabe que los cabezales de impresión duran un millón de impresiones o más.

Los bloques de tinta no son compatibles entre los modelos Phaser, debido a que Xerox cambia cada forma moldeada CMYK con cada nuevo modelo que se lanza debido a cambios en la fórmula (y especialmente en el punto de fusión) de la tinta. Las aberturas especiales evitan la inserción de barras de tinta del modelo incorrecto o de la ranura incorrecta.

La laminación se vuelve difícil debido a la naturaleza de la tecnología de la tinta. La tinta se derrite y se mancha a menos que la temperatura de la laminadora se reduzca a la suficiente para sellar una bolsa.

La tinta sólida, termofusible o de cambio de fase se introdujo en 1962 en Teletype Corporation en el Proyecto 176. La tinta sólida es el nombre que se le da a la tinta que es sólida a temperatura ambiente. La cera se introdujo en el primer producto de tinta sólida que se introdujo con los chorros de tinta continuos en la terminal Inktronic de Teletype en 1966, pero la patente para la cera termofusible no se emitió hasta la patente US3653932 del 4 de abril de 1972. En 1971, se emitió una patente, US3596285, para un grabador de metal líquido, un proceso de impresión que fabricaba modelos metálicos de símbolos, patrones y caracteres. El metal líquido se denominó tinta termofusible "tipo" en esta patente, y se introdujo antes de que se utilizara el término "impresión 3D". Estos son ejemplos de tintas que crean un efecto 3D en la página.

En 1982, Robert Howard tuvo la idea de construir un pequeño sistema de impresión a color antes de abandonar Centronics Corporation. Dos años después, formó una nueva empresa, Howtek, Inc., para llevar a cabo esta misión. La impresora Pixelmaster utilizaba tinta termoplástica "hot melt" inyectada por cristales piezoeléctricos que podían escupir millones de pequeñas gotas de tinta de cada uno de los colores primarios (rojo, verde y azul) y negro sobre una hoja de papel.

Aunque su creación se atribuyó originalmente a Data Products, anteriormente Exxon, también se atribuyó a Howtek en 1984. Las tintas sólidas Howtek imprimen colores mediante deposición de color sustractiva (capas).

Algunos fundadores y muchos ex empleados de Howtek se fueron y se unieron a empresas de impresión 3D. Richard Helinksi formó C.A.D.-Cast, Inc. el 27 de octubre de 1989 (rebautizada como Visual Impact Corporation), una empresa de impresoras 3D para construir la Sculptor, pero luego se dio por vencida después de recibir una patente 3D US 5136515A el 4 de agosto de 1992, y la licenció a Sanders Prototype, Inc. en 1993. Herb Menhennett se unió a Ballistic Particle Manufacturing (BPM) en 1993 con el producto Personal Modeler. Ambas empresas usaban impresoras de inyección de tinta y materiales termoplásticos al estilo de Howtek. No menos de tres presidentes de empresas 3D eran ex empleados de Howtek y diseñadores, vicepresidentes, ingenieros (incluido el ingeniero de inyección de tinta), químicos, compradores, secretarias y técnicos han pasado a trabajar en empresas 3D.

La tinta sólida es un material 3D que se utiliza en una sola boquilla (cámara de fluido acústico de estilo Howtek con orificio en rodajas) y también se utiliza en impresoras de inyección de tinta con múltiples boquillas (cámaras de fluido de estilo pistón o doblador con placas de orificio electroformadas). Los cabezales de impresión deben calentarse. La tinta sólida a base de cera fluirá por debajo de los 100 °C, pero la tinta sólida termoplástica prefiere los 125 °C (cerca de la temperatura de Curie o polarización piezoeléctrica). Los fabricantes de impresoras piezoeléctricas todavía insisten en que las temperaturas de funcionamiento son peligrosamente altas, pero los cabezales de impresión Howtek funcionan bien. Las impresoras de inyección de tinta de estilo Howtek se diseñaron para utilizar tinta sólida en ciclos de impresión de 4 minutos. Las impresoras 3D Solidscape, Inc., anteriormente Sanders Prototype, Inc., ahora imprimen modelos 3D completos que pueden imprimirse durante 1 o 5 días a frecuencias de goteo cercanas a los 16 000 ppp. La tinta sólida es líquida a temperatura de funcionamiento y actúa como el agua, con ondas sonoras (más lentas que el agua) que hacen que las gotas salgan del orificio en la impresora de inyección de tinta estilo Howtek.

Dataproducts Corporation desarrolló y lanzó al mercado en 1988 otra impresora de tinta sólida, la SI-480. Se trataba de una impresora de inyección de tinta monocromática que tuvo un éxito limitado.

La siguiente impresora de tinta sólida a color, la Tektronix PhaserJet PXi, se presentó en junio de 1991 a un costo de casi 10.000 dólares estadounidenses. Dataproducts Corporation lanzó su impresora de tinta sólida a color, la Jolt, en septiembre de 1991.

En la década de 1990, se introdujeron una serie de impresoras de tinta sólida capaces de imprimir hasta el tamaño extra tabloide, entre ellas la Tektronix Phaser III, la Tektronix Phaser 300 y, en 1997, la Tektronix Phaser 380. En 1996 se presentó una impresora de tinta sólida de formato ancho, la Phaser 600, capaz de utilizar papel alimentado por bobina o por hojas de hasta 48 pulgadas de ancho.

Después de que Xerox adquiriera la división de impresión y procesamiento de imágenes a color de Tektronix en 2000, la tecnología de tinta sólida pasó a formar parte de la línea de productos de impresión y procesamiento de imágenes de oficina de Xerox. Las primeras ofertas se centraron en la industria de las artes gráficas. Sin embargo, para evitar una batalla legal con Dataproducts Corporation, Tektronix terminó pagando regalías a Dataproducts por el uso de la tecnología debido a que esta última tenía patentes, compradas a Exxon, sobre aspectos de la impresión con tinta sólida. Vea la referencia a los empleados de Exxon contratados por RH Research. Robert Howard Research introdujo la tinta sólida completamente diferente en 1985 con la impresora HT-1, más tarde llamada Pixelmaster, que se envió en 1986 desde Howtek, Inc., Hudson, NH. La tinta sólida de Howtek (llamada termoplástica) se moldeó en 4 formas de color diferentes para adaptarse a la Pixelmaster y más tarde a las impresoras Braillemaster. Esta tinta sólida de plástico y la inyección de tinta de una sola boquilla estilo Howtek se incorporaron finalmente a dos productos de impresión 3D fabricados por Ballistic Particle Manufacturing (BPM) y Sanders Prototype, Inc (SDI) a fines de 1993. La invención de inyección de tinta de Howtek, una Alpha Jet mejorada al estilo de Steve Zoltan (originalmente era de vidrio pero boquillas moldeadas por Howtek con inyección de tinta de boquilla tubular Tefzel operada a 125 °C) se desarrolló por primera vez en 1985 en Howtek y todavía se usa hoy en día en impresoras 3D Solidscape. Estas tintas, impresoras y chorros de tinta se pueden ver en el 3Dinkjetmuseum en Layer Grown Model Technology en New Hampshire hoy. Cinco empleados anteriores de Exxon (Hock, Lutz, Peer y McMahons) que habían trabajado con tecnologías de inyección de tinta de Exxon (Exxon vendió sus patentes a Dataproducts en 1984) fueron contratados por RH Research a partir de 1983 para desarrollar impresoras de inyección de tinta y la impresora de última generación. Entre 1985 y 1966, el litigio por la patente de Dataproducts frenó el desarrollo de la impresora en cuanto a formas de tinta sólida, pero no en cuanto a la formulación de tinta sólida. Las demoras provocadas por el litigio y los cambios en el tipo de cambio del yen aumentaron el coste de la impresora Pixelmaster y las ventas cayeron a finales de los años 80. En esa época, Howtek también se expandió hacia la tecnología de escáner para mejorar las imágenes para las impresoras a color y también aprendió sobre la impresión de imágenes en negativo, la impresión de transparencias, la impresión en Braille y la impresión de información digital en planchas de impresión de papel rígido para la industria de los periódicos. Esto llevó a la fundación de una nueva empresa, Presstek, Inc., en 1986.

A lo largo de la primera mitad de 2016, Xerox dejó de vender impresoras de tinta sólida.

• Tinta sólida, Xerox.
• Jaeger, C. Wayne, Color Solid Ink Printing — ¿Cómo funciona una impresora de tinta sólida?, Xerox Corporation, recuperado 2009-09-20.