L’électrophotographie (également appelée xérographie) est un processus complexe couramment utilisé dans les copieurs et les télécopieurs, ainsi que dans les imprimantes numériques. Il s’agit d’une technologie d’imagerie qui prend un fichier numérique et utilise un photorécepteur, une source de lumière, des principes électrostatiques et un toner pour produire la sortie imprimée. Avant que ce procédé ne soit utilisé pour l’impression numérique, il était largement utilisé dans les copieurs analogiques où une lampe éclairait la page copiée, puis une série de miroirs reflétait la page directement sur la surface d’un tambour. Les copieurs numériques ont remplacé le chemin de lumière directe par un capteur qui convertit l’image analogique en informations numériques, puis un laser ou un réseau de LED écrit l’image sur le tambour. De nombreuses imprimantes numériques sont aujourd’hui basées sur la même plate-forme que les copieurs numériques. La technologie a connu de nombreuses améliorations au fil des ans, mais le processus électrophotographique à la base reste relativement inchangé.
Le photorécepteur est communément appelé tambour. C’est un cylindre recouvert d’un matériau qui devient conducteur lorsqu’il est exposé à la lumière. Les zones non exposées ont une résistance élevée qui permet à ces zones de retenir la charge électrostatique nécessaire au processus.
Source lumineuse
Les sources lumineuses utilisées dans l’impression numérique comprennent des matrices de LED ou, plus généralement, des lasers. Le VCSEL (laser à émission de surface à cavité verticale) est un type de laser avancé utilisé dans les presses numériques les plus récentes du marché. Une matrice VCSEL peut positionner son faisceau avec une grande précision (adressabilité) pour une clarté, une résolution et un positionnement d’image optimaux. Cela le rend idéal pour une presse numérique.
Principes électrostatiques
Pour comprendre l’électrophotographie, il faut d’abord comprendre certains principes électrostatiques de base. Lorsque certains matériaux entrent en contact puis se séparent les uns des autres, ces matériaux peuvent se charger électriquement. Frotter ces matériaux ensemble peut augmenter cet effet. C’est ce qu’on appelle l’effet triboélectrique. L’accumulation d’électricité statique sur vos vêtements dans une sécheuse ou le frottement d’un ballon sur vos cheveux sont des exemples de l’effet triboélectrique. Les charges peuvent avoir une polarité positive ou négative. Les charges similaires se repoussent les unes les autres tandis que les charges opposées sont attirées, de la même manière que les polarités des aimants (voir Figure 6.2).
Ces propriétés sont au cœur de la technologie et sont utilisées dans presque toutes les étapes du processus d’imagerie numérique.
Bases du toner
Le toner est un milieu de poudre sèche très fin utilisé dans le processus électrophotographique ou xérographique. Il est composé principalement d’une résine et comprend des pigments, de la cire et des additifs améliorant le processus. Le terme xérographie, en fait, est dérivé des mots grecs xeros, « sec » et graphia, « écriture », reflétant la façon dont le toner plutôt que l’encre est utilisé dans le processus d’imagerie. Les particules de toner se chargent électriquement lorsqu’elles sont agitées ou agitées par un effet triboélectrique. La composition du toner contribue non seulement à ses caractéristiques d’imagerie, mais aussi à sa capacité à maintenir et à contrôler ses propriétés de charge. La forme du toner est également un facteur de sa capacité de charge. Cette charge électrique est ce qui permet de manipuler le toner avec précision tout au long du processus.
Il existe deux types de production de toner de base, pulvérisé et chimique (figure 6.3). Le toner pulvérisé était couramment utilisé dans les imprimantes numériques antérieures et est fabriqué par étapes successives de mélange et de broyage du composé jusqu’à ce que la consistance et la taille souhaitées soient atteintes. Les particules de toner qui en résultent sont de taille et de forme irrégulières et ont généralement une taille moyenne d’environ 6,2 à 10,2 microns. Le toner pulvérisé produit de bons résultats, jusqu’à une résolution de 600 dpi; cependant, une taille et une forme cohérentes ainsi qu’une taille de particule plus petite sont nécessaires pour produire une meilleure clarté et des détails à des résolutions plus élevées.
Les toners chimiques ont été introduits plus tard pour surmonter ces limitations et sont couramment utilisés aujourd’hui. Chaque fabricant a son propre processus de création de ce type de toner et des noms uniques. Le toner EA de Xerox, le toner PXP de Ricoh et le toner Simitri de Konica Minolta sont tous des exemples de toners chimiques. Comme leur nom l’indique, les toners chimiques sont créés par un processus de construction ou de « croissance » chimique de la particule. Ce processus permet un contrôle précis de la forme et de la taille de la particule de toner (inférieure à 5 microns dans certains cas), ce qui permet d’obtenir des capacités de définition et de résolution plus élevées. Des résolutions de 1 200 dpi et 2 400 dpi sont possibles en grande partie grâce à l’utilisation de ce type de toner. D’autres avantages incluent une consommation d’énergie beaucoup plus faible, à la fois dans le processus de fabrication et le processus d’impression, ainsi qu’une taille des particules et une répartition des charges plus étroites.
Voici une vidéo YouTube de la fabrication du toner chimique: https://youtu.be/852TWDP61T4
Le toner sec se présente sous deux formes: mono composant et double composant. Les deux reposent sur des particules de fer magnétique ou d’oxyde de fer pour « maintenir » le toner chargé sur un rouleau magnétique. Les toners mono-composants incorporent le matériau magnétique dans la composition de la particule de toner elle-même, où les toners à deux composants ont le matériau magnétique mélangé avec le toner mais en tant que composants séparés. Ce mélange est appelé développeur.
ElectroInk
ElectroInk est une forme unique de toner utilisée dans les presses numériques HP Indigo. Le toner se présente sous la forme d’une pâte et est mélangé en interne dans la presse avec de l’huile d’imagerie, un distillat de pétrole léger. Ce type de toner est considéré comme un toner liquide car les particules sont en suspension dans l’huile d’imagerie liquide, mais utilise toujours un processus électrophotographique pour l’imagerie. L’un des avantages importants de ce type de toner est sa taille de particule. Les particules de toner ElectroInk sont de 1 à 2 microns, nettement plus petites que la plus petite particule de toner sec. À cette taille, un toner sec deviendrait en suspension dans l’air et serait très difficile à contrôler. La suspension de toner et d’huile atteint des résolutions plus élevées, une brillance uniforme, des bords d’image nets et des couches d’image très fines. Une fine couche d’image permet au toner de se conformer à la surface du substrat, produisant un aspect cohérent entre les zones imagées et non imagées. Un inconvénient de ce toner, cependant, est que les substrats peuvent avoir besoin d’être prétraités pour que le toner adhère correctement. Il existe des substrats disponibles pour une utilisation spécifique sur les presses numériques HP Indigo, mais ceux-ci sont généralement plus chers ou peuvent ne pas être compatibles avec d’autres méthodes d’impression. Certaines presses Indigo sont équipées d’une station de prétraitement qui élargit considérablement la compatibilité du substrat et dépasse même celle des autres formes d’impression numérique.
Nanographie
La nanographie est une technologie d’impression très nouvelle et passionnante actuellement en développement par le créateur de la presse numérique Indigo, Benny Landa. Il emprunte certains des mêmes concepts utilisés dans l’Indigo mais avec une approche différente de la mise en œuvre de ceux-ci. La technologie s’articule autour du NanoInk, une encre révolutionnaire dont les pigments mesurent des dizaines de nanomètres. En comparaison, les pigments présents dans les encres offset de bonne qualité sont de l’ordre de 500 nanomètres. Les colorants s’intensifient et la densité de l’encre augmente à ce niveau microscopique, élargissant ainsi considérablement la gamme de couleurs de l’encre. L’encre utilise de l’eau comme support au lieu de l’huile d’imagerie, ce qui la rend plus rentable et plus écologique. Des milliards de gouttelettes d’encre sont jetées sur une couverture chauffante, pas directement sur le substrat comme dans l’impression à jet d’encre. L’encre se répand uniformément sur la couverture et l’eau s’évapore rapidement en ne laissant qu’un film polymère sec ultra-mince (environ 500 nanomètres). Ce film se transfère complètement sur le substrat au contact et produit une image dure et résistante à l’abrasion. Cette technologie d’impression peut être utilisée avec presque tous les substrats sans prétraitement et, en raison de son épaisseur de film minuscule, n’interfère pas avec la finition. Qu’elle soit brillante ou mate, la finition de l’encre correspond à celle du substrat. Bien que la technologie soit en passe de révolutionner l’industrie de l’impression, la première presse à l’utiliser est actuellement en test bêta. Vous pouvez trouver les dernières nouvelles et plus d’informations sur la nanographie sur cette page Web: http://www.landanano.com/nanography