Importanţa hârtiei drept unul dintre factorii determinanţi în calitatea finală a tiparului este un fapt binecunoscut, indiferent de tipul de tehnologie sau echipamente folosite. Există, totuşi, anumite aspecte ce trebuie luate în considerare, specifice fiecărui tip de proces de producţie. În funcţie de modalitatea de realizare a imprimării, ordinea, din punct de vedere al importanţei, pentru diversele caracteristici ale hârtiei se schimbă. În articolul de faţă ne propunem a sublinia câteva dintre acestea cu referire la domeniul digital şi în special la cazul particular al tipăririi cu toner. De ce am ales tocmai acest tip de tehnologie? Pentru că, dintre toate celelalte, aceasta este poate cea mai sensibilă în ceea ce priveşte media de printare (în speţă – hârtia).
Înainte de toate, însă, considerăm deosebit de utilă o scurtă trecere în revistă a procesului de tipărire cu toner. Aşa cum vom arăta în continuare, elementul cheie al acestei tehnologii îl constituie câmpul electrostatic, de aici şi numele de proces electrofotografic. O altă denumire larg acceptată este aceea de „xerografie” cu referire directă la folosirea de cerneală uscată (toner), termenul provenind din greacă, prin alăturarea cuvintelor „xeros” (uscat) şi „graphia” (scriere). Tonerul este constituit din particule sferice mici de plastic colorat, la baza procesului de depunere a acestuia pe hârtie aflându-se efectul de atracţie electrostatică. O ilustrare simplistă, dar de efect a esenţei acestui fenomen îl constituie micul şi nelipsitul experiment de fizică din şcoala gimnazială: o riglă de plastic frecată în prealabil de o bucată de ţesătură din lână are capacitatea de a atrage şi a ţine lipite de ea mici bucăţele de hârtie.
În figura 1 este prezentată schematic tehnologia electrofotografică, cu unicul scop declarat de subliniere a importanţei câmpurilor electrostatice în cadrul întregului proces. Pe scurt, elementul central (cilindrul fotosensibil) este încărcat uniform cu sarcini negative de către un corotron, iar ulterior o parte dintre acestea vor deveni pozitive prin expunerea la un fascicul laser. Mai departe, tonerul din unitatea de developare va fi atras de aceste zone încărcate pozitiv, formând imaginea dorită pe cilindru. Etapa imediat următoare este transferul acestui toner pe hârtie, transfer executat tot prin aplicarea unui câmp electrostatic. Ca paşi finali, se execută o neutralizare a sarcinilor atât de pe hârtie, cât şi de pe cilindrul fotosensibil, precum şi o curăţare a acestuia de tonerul rezidual datorat transferului incomplet pe media de tipărire. Întregul ciclu se reia pentru fiecare nouă imagine ce se doreşte tipărită. Dar stai puţin: parcă trebuia să vorbim totuşi despre hârtie! Nimic mai adevărat, însă am preferat să facem acestă scurtă introducere pentru o mai bună înţelegere a întregului proces. După cum se poate observa destul de uşor din cele prezentate, mediile de propagare ale sus-amintitelor câmpuri electrostatice sunt constituite fie de către aer, fie de către hârtie. Astfel, orice modificare a proprietăţilor fizice sau chimice ale acestora va avea drept rezultat o variaţie calitativă asupra produsului final. Ca prim exemplu, putem aminti umiditatea, măsurată în termeni relativi ca procent al raportului dintre cantitatea de apă conţinută şi greutatea totală a obiectului respective (în cazul nostru, hârtia). În cazul aerului, definiţia umidităţii relative (RH) este puţin diferită, şi anume ca raport procentual dintre cantitatea absolută de vapori de apă conţinuţi şi valoarea maximă posibilă a acestora, cunoscută şi sub denumirea de „punct de rouă”, adică momentul în care apare fenomenul de condensare. Aşadar, dacă mediul în care are loc propagarea câmpului electrostatic prezintă o umiditate relativă ridicată, are loc o diminuare drastică a puterii de penetrare a acestuia.
O hârtie cu umiditate ridicată va împiedica transferul corect al tonerului de pe cilindrul optic, având ca rezultat un print „şters”, din punct de vedere al strălucirii culorilor, dublat şi de o neuniformitate a acestuia (figura 2). Totodată, pot apărea efecte de curbare sau ondulare a mediei de printare. Mergând acum spre cealaltă extremă, o hârtie prea uscată devine extrem de sensibilă la fenomenul de încărcare electrostatică, necesitând măsuri de protecţie suplimentare în ceea ce priveşte neutralizarea eventualelor sarcini electrice ce pot apărea la simpla trecere prin vecinătatea componentelor echipamentului de tipar.
Acest efect devine cu predilecţie vizibil în cazul printerelor color, adică atunci când este vorba de suprapunerea a două sau mai multe culori (straturi de toner)(figura 3). Totodată, pot apare probleme legate de blocajul hârtiei în echipament ca rezultat al încărcării electrostatice excesive a acesteia şi aderarea la diverse componente ale sistemului de transport şi ghidaj. Ca regulă generală ce se poate desprinde din cele de mai sus, o anumită valoare a umidităţii relative în hârtie are rolul de „uniformizare” a comportamentului acesteia în ceea ce priveşte încărcarea electrostatică. Ajunşi în acest punct, putem extrage un prim răspuns la întrebarea: „De ce ar trebui să folosim numai hârtie destinată special echipamentelor cu toner?”. În primul rând, vom lega această întrebare de contextul calităţii, sau cel puţin de cel al maximului ce poate fi obţinut prin tehnologia xerografică. Între hârtia offset şi cea „digitală” există câteva diferenţe în procesul de fabricaţie, diferenţe care se reflectă în final şi în raportul de preţ dintre cele două. Una dintre acestea este legată de valoarea cantităţii de apă din hârtie. Prin comparaţie, putem privi rolul acesteia în mod similar cu cel al diluantului pentru vopseaua pentru lemn sau zidărie: pentru rezultate calitative şi eficiente trebuie utilizat în proporţia corectă. În timp ce pentru offset, un cuantum de 5,5 – 7% este unul uzual, în cazul produselor pentru imprimarea cu toner această valoare trebuie să se situeze undeva în jurul a 4 – 4,5%.
În tabelul 1 este prezentată variaţia umidităţii relative a hârtiei (RH) în funcţie de cea a mediului înconjurător pentru o temperatură de 21ºC. Trebuie menţionat faptul că aceste valori sunt aproximative şi nu trebuie privite ca rezultatul măsurătorilor pe o gamă largă de tipuri de hârtie şi condiţii de mediu (altitudine, presiune atmosferică etc.). În acest fel se pot deduce condiţiile ideale pentru operarea unui echipament digital de imprimare cu toner: aproximativ 45% RH la 21ºC. Ca regulă generală, cu cât temperatura mediului ambiental creşte faţă de valoarea optimă, cu atât trebuie redusă umiditatea relativă a aerului şi viceversa, cu cât temperatura scade, cu atât trebuie crescută valoarea RH-ului. Spre exemplu, pentru o temperatură de 30ºC, umiditatea aerului trebuie adusă la aproximativ 30%, în timp ce pentru 18ºC, aceasta necesită o creştere până la 55% pentru a putea păstra nivelul de umiditate al hârtiei la valoarea de 4,5%. Ca o mică paranteză, acesta este şi motivul pentru care în sezonul rece este imperios necesar menţinerea unei umidităţi ridicate în spaţiul de lucru fie prin folosirea umidificatoarelor, fie prin plasarea de vase cu apă în apropierea surselor de caldură pentru accelerarea evaporării acesteia, fie prin stropirea sau spălarea la intervale regulate a podelei încăperii. Din contră, vara este indicată folosirea funcţiei de dezumidificare a aparatelor de aer condiţionat. Una dintre concluziile ce se impun este aceea a minimei existenţe a două aparate de măsură relativ comune şi ieftine în acelaşi timp: termometrul şi higrometrul (pentru măsurarea umidităţii relative a aerului). În încheierea acestei paranteze, cineva ar putea spune: bun, dar asta înseamnă că pot opera echipamentul digital cu toner chiar şi la o temperatură de 10ºC atâta timp cât pot să asigur o umiditate relativă a aerului de 85%. Această afirmaţie este doar parţial adevărată şi numai în cazul în care luăm în considerare doar menţinerea umidităţii ideale în hârtie. Să ne aducem aminte afirmaţia anterioară, şi anume că mediile de propagare pentru câmpurile electrostatice dintr-un echipament xerografic sunt atât hârtia, cât şi aerul. O umiditate relativă excesivă a aerului va avea ca efect diminuarea drastică a încărcării electrostatice a cilindrului fotosensibil, având ca rezultat micşorarea cantităţii totale de toner depus în final pe hârtie.(figura 1)
O altă observaţie pertinentă ce poate fi făcută este aceea a influenţei cantităţii de apă din hârtie în procesul final aplicat de echipamentul digital, şi anume fixarea tonerului (figura 4). În termeni simplişti, în această etapă are loc topirea tonerului în scopul aderării sale la media de tipărire. Temperatura aplicată în acest scop variază atât în funcţie de proprietăţile fizice şi chimice ale tonerului (de la producător la producător), cât şi în ceea ce priveşte gramajul hârtiei folosite. Astfel, cu cât hârtia este mai „subţire”, cu atât temperatura necesară fixării este mai mică şi invers.
Dacă ne aflăm în situaţia folosirii unui gramaj mare şi cu o umiditate ridicată, în cuptorul de fixare hârtia suferă un şoc termic foarte puternic în urma căruia apa conţinută este adusă aproape instantaneu în punctul de fierbere, apărând fenomenul cunoscut sub numele de „blistering” (mici băşicuţe sau goluri în stratul de toner – figura 5). Odată ajunşi în acest punct putem trasa câteva reguli generale referitor la acest parametru important, şi anume hârtia:
– mediul de lucru ideal este la o temperatură de 21ºC şi 45% RH. Bineînţeles, nu este întotdeauna un lucru uşor menţinerea strictă a acestei condiţii, deci putem vorbi de o mică „fereastră” de plus sau minus în care trebuie să ne situăm. Pe măsură ce lărgim această fereastră, trebuie să ajustăm în consecinţă pretenţiile calitative.
– folosirea hârtiei offset trebuie tratată cu precauţie. Un motiv este acela al umidităţii mai mari decât cea recomandată. Acest dezavantaj poate fi uşor contracarat prin aclimatizare, bineînţeles în condiţiile de la punctul anterior. Pentru un maxim de eficienţă din punct de vedere al timpului necesar, este indicată plasarea în topuri de cel mult 500 de coli pentru formate A4, respectiv 250 pentru A3 sau mai mari. Este foarte utilă existenţa unor rafturi bine ventilate destinate special acestui scop. Pentru cazul hârtiei cretate sau dublu cretate trebuie luată în considerare micşorarea ecartului de timp la care este necesară efectuarea curăţării echipamentului sau reviziilor de service.
– pentru obţinerea unui maximum calitativ este necesară utilizarea de hârtie specială pentru imprimarea cu toner. Aceasta se va păstra în ambalajul original, care constituie o barieră împotriva influențelor de mediu, iar în cazul unei folosiri parţiale se va resigila. Este adevărat că, din punct de vedere al preţului, poate fi mult mai tentantă folosirea hârtiei offset, însă numai dacă suntem dispuşi să facem un oarecare compromis în privinţa calităţii. Şi acum este momentul potrivit să aducem în atenţie un alt parametru extrem de important pentru tehnologia pe bază de toner: uniformitatea hârtiei în ceea ce priveşte densitatea materialului constitutiv. Acesta nu este un factor cu o mare influenţă pentru tiparul offset, însă se dovedeşte decisiv în cazul nostru. Orice mică variaţie a densităţii unuia dintre mediile de propagare a câmpului electrostatic (în speţă – hârtia) are ca efect variaţia grosimii stratului de toner depus, cu efect direct asupra uniformităţii de ansamblu a printurilor executate. Un exemplu de acest tip de hârtie se poate observa în figura 6. Verificarea din punct de vedere al distribuţiei de densitate se poate face printr-o metodă foarte simplă, şi anume prin controlul vizual folosind o masă de montaj sau un dispozitiv similar pentru iluminarea din spate a hârtiei.
– pe cât posibil, trebuie evitat orice mediu de printare ce nu prezintă suprafeţe netede şi o grosime constantă. În această clasă putem include hârtia „embosată” (reliefată). Datorită inconsistenţei acesteia în ceea ce priveşte grosimea (ceea ce se poate traduce şi într-o variaţie de densitate), pe acest tip de substrat este destul de dificilă atât depunerea uniformă a tonerului, cât şi fixarea corectă a acestuia. figura 7
– în special pentru echipamentele de imprimare cu toner în coală, se recomandă a nu se folosi medii de printare cu rigiditate ridicată. Pentru gramaje mari, este indicat a se alege sortimentul de hârtie cel mai flexibil disponibil. Pentru marea majoritate a echipamentelor disponibile, hârtia trebuie să formeze o buclă liberă între ansamblul de fixare şi cel de depunere a tonerului cu scopul de minimizare a problemelor legate de eventualele viteze diferite ale acestora. Cauzele sunt date de existenţa contactului direct cu substratul cuptorului (figura 4), cât şi de poziţionarea acestuia cât mai aproape de locul de transfer efectiv cilindru fotosensibil – hârtie. Tonerul nefixat este foarte sensibil la vibraţii, influenţe electrostatice sau zgârieturi. O hârtie inflexibilă nu va putea forma corect bucla mai sus amintită creându-se tensiuni mecanice sau vibraţii nedorite cu influenţe directe în ceea ce priveşte calitatea tiparului. Din aceleaşi considerente trebuie luată în considerare şi direcţia fibrelor hârtiei. Pentru gramaje mari, direcţia acestora trebuie să fie perpendiculară pe traseul echipamentului.
În final, putem reduce multitudinea de caracteristici fizice sau chimice ale hârtiei la doar trei componente privite din punctul de vedere al utilizatorului:
– capacitatea de utilizare în echipamentul digital, fără apariţia de blocaje;
– imprimabilitatea ca măsură a gradului calitativ al printului
– uşurinţa în folosire din punct de vedere al stabilităţii şi al capacității de executare a operaţiilor de finisare ulterioare
Pornind de la o simplă evaluare a însuşirilor de mai sus şi adăugând componenta reprezentată de preţ, se poate face o alegere mult mai corectă a substratului folosit, atât din punct de vedere al calităţii produsului finit, cât şi al costurilor de producţie.
