Tóner interior de impresora láser: cera, estática, mucho plástico

lee simmons

El tóner es uno de esos productos cotidianos que todos damos por sentado. Cuando la impresora se agota, coloca un cartucho nuevo, fuera de la vista, fuera de la mente. Bueno, nos preguntamos qué hay realmente en ese cartucho... así que abrimos uno. ¡Mala idea! (Más sobre eso más adelante). Pero ahora estamos todos limpios y regresamos con respuestas.

Resulta que el tóner es principalmente plástico en polvo, y esa es la clave de toda la tecnología. El plástico tiene dos propiedades útiles: puede moverlo como por arte de magia con electricidad estática y luego puede derretirlo sobre el papel para obtener imágenes nítidas y sin manchas. Esta técnica de impresión con polvo en lugar de tinta se llama xerografía (xeros significa "seco" en griego) y funciona igual ya sea que estés imprimiendo o copiando. De hecho, Gary Starkweather inventó la impresora láser en Xerox en 1969, en una famosa pifia de ingeniería, modificando una de las fotocopiadoras de la oficina de la empresa. (Tuvo que trabajar en secreto después de que su jefe le ordenara que abandonara la idea).

Mira, una fotocopiadora tiene un tambor giratorio recubierto con un semiconductor como el selenio; ese revestimiento convierte la luz en electricidad, al igual que en una célula solar. Al hacer rebotar una luz brillante en una copia impresa (... o partes seleccionadas de su anatomía) y en el tambor, crea un reflejo fantasmal del original en cargas estáticas para que el tóner se adhiera. Starkweather se dio cuenta de que podía usar el mismo equipo para imprimir archivos digitales escaneando un láser directamente en el tambor. La única diferencia está en cómo se genera la imagen electrostática.

Aparte del plástico, los primeros tóners de las impresoras de la década de 1970 contenían poco más que hollín y óxido. Este último, el óxido de hierro, lo hizo magnético, para un mejor control en el proceso de creación de imágenes. Eso no funcionaría para la impresión a color, que apareció en 1994; el óxido oscuro habría vuelto los colores marrones. Pero los fabricantes han ideado otros aditivos y mejoras para mejorar la velocidad y la calidad de la imagen. Las formulaciones reales están diseñadas a medida para máquinas específicas, por lo que las listas de ingredientes pueden variar. Pero aquí está la receta básica para la mayoría de las impresoras más nuevas.

Los tóneres de color son 85 a 95 por ciento de plástico, molidos en un polvo superfino; cuanto más pequeños sean los granos, mejor será la resolución de la imagen. Debido a que el plástico no conduce la electricidad, las partículas pueden contener una carga estática y, como los calcetines en una secadora, se adhieren a cualquier cosa que tenga una carga opuesta. Las impresoras láser utilizan esa pegajosidad para colocar el tóner en el tambor de imágenes y, desde allí, en una hoja de papel. Luego, la página pasa por rodillos fusores calientes que derriten el plástico y lo alisan en las fibras de papel. Se puede usar una variedad de polímeros, pero el poliéster, el material de los trajes de discoteca y las botellas de refresco, es la mejor opción hoy en día. Es más caro que el antiguo acrilato de estireno, pero produce colores brillantes, huele menos tóxico y tiene un punto de fusión más bajo, lo que ahorra energía y permite que la máquina funcione más rápido. Solo manipule esos cartuchos con cuidado: los derrames de tóner son un desastre, y la inhalación de partículas diminutas en el aire puede afectar sus pulmones. Ah, y no laves tus pantalones con agua caliente; ese bajo punto de fusión convertirá tus Dockers de algodón en una mezcla de poliéster.

Las primeras fotocopiadoras xerográficas de principios de los 60 usaban calor radiante, como hornos tostadores, para derretir el tóner en la página; desafortunadamente, los memorandos del jefe a veces se incendiaban. (El modelo estrella de Xerox venía con un pequeño extintor). Los rodillos fusores solucionaron ese problema pero causaron uno nuevo: el tóner se pegaba a los rodillos y manchaba la siguiente página. ¿La solución? Agregue cera de polipropileno para lubricación. Es un polímero como el poliéster, pero sus largos hilos de carbono tienen menos artilugios químicos colgando de ellos, por lo que las moléculas pueden deslizarse y deslizarse fácilmente unas sobre otras.

El poliéster es transparente. Para que se vea negro, los fabricantes agregan este material sucio, esencialmente hollín de alta pureza. Fabricado quemando alquitrán o creosota, el negro de humo se utiliza principalmente para endurecer los productos de caucho; es por eso que los neumáticos son negros. También es un carcinógeno de clase II, pero una vez que el plástico derretido se endurece en sus copias, se sella de forma segura en su lugar. Químicamente, es un revoltijo de átomos de carbono sobre los que flotan nubes de electrones compartidos. Debido a que estos electrones tienen mucho espacio para moverse, pueden absorber energía luminosa en todas las longitudes de onda visibles. El resultado: ninguna luz se refleja en su retina, una ausencia que su cerebro llama "negra". (Si lo piensa, en realidad no puede ver estas palabras. Está infiriendo su forma a partir del espacio en blanco que las rodea).

Junto con el negro, las impresoras a color tienen cartuchos separados para tóner amarillo, magenta y cian, y estos cuatro se pueden superponer para crear cualquier otro tono. El amarillo proviene de este compuesto de bencimidazolona. Como todos los pigmentos orgánicos, tiene enlaces simples y dobles alternos que nuevamente dejan electrones libres para absorber la luz, pero no toda. Aquí, la luz violeta de longitud de onda corta queda atrapada mientras que la luz amarilla de longitud de onda más larga pasa, rebotando en la página y en los globos oculares.

Los compuestos de quinacridona producen una gama de tonos rojizos intensos, según su composición y disposición exactas. Son súper duraderos, razón por la cual se prefieren en las pinturas exteriores; piense en los autos deportivos rojo cereza. En Red 122 (2,9-dimetil-quinacridona), las moléculas planas se apilan como platos en una estructura cristalina ordenada; eso cambia el color reflejado hacia el extremo azul del espectro, produciendo magenta.

La ftalocianina de cobre produce cian, un tono bastante alarmante a medio camino entre el verde y el azul. Las batas quirúrgicas se fabrican en este color porque es complementario del carmesí (las salpicaduras de sangre sobre el cian se ven negras). Este pigmento común también se utiliza como semiconductor de película delgada en células solares. Incluso podría alimentar computadoras cuánticas algún día, ya que sus electrones pueden permanecer en un estado de superposición durante largos períodos.

Las perlas de vidrio microscópicas (SiO2) en la superficie de las partículas de tóner proporcionan un flujo sedoso, casi líquido. Eso es esencial para extender el tóner sobre la página a las velocidades frenéticas de las impresoras de oficina modernas. Es especialmente necesario en tóners de poliéster, que son más propensos a apelmazarse. Proyecto divertido: haga su propia sílice pirogénica vaporizando la arena de la playa en un arco eléctrico de 3000 grados centígrados.

A medida que el tóner sale del cartucho, roza una cuchilla dosificadora, lo que le proporciona una carga estática. Los científicos llaman a eso triboelectrificación, y es lo que hace que esos calcetines se peguen en la secadora o que un globo se pegue a la pared después de que lo frotas en tu suéter. Literalmente estás raspando electrones de un material a otro (tribo- significa frotar, la misma raíz que en diatriba). En este caso, poner un sesgo negativo en el tóner hace que se adhiera al tambor de imágenes, y las piezas agregadas de hierro, cromo o zinc ayudan a aumentar y mantener la carga. Consejo profesional: si alguna vez derrama tóner, no intente aspirarlo. Sin equipo especial, toda esa agitación puede provocar una explosión de polvo violenta, aunque colorida.

lee simmons(@actual_self) es editor en WIRED.

Una versión más corta de esta historia de Lee Simmons y Kaitlin Duffey se publicó en la edición de marzo de 2013 de la revista WIRED. Un agradecimiento especial a John Cooper, Servicios de investigación de tóner.

jeremy blanco

emily mullin

Will caballero

Personal CABLEADO