Impresión de inyección de tinta

La impresión por inyección de tinta es un tipo de impresión informática que recrea una imagen digital proyectando finísimas gotas de tinta sobre diversos sustratos como papel, plástico, madera y metal.

El concepto de impresión de inyección de tinta se originó en el siglo XX, y la tecnología se desarrolló ampliamente a principios de la década de 1950. Mientras trabajaba en Canon en Japón, Ichiro Endo sugirió la idea de una impresora de "chorro de burbuja", mientras que casi al mismo tiempo Jon Vaught en Hewlett-Packard (HP) estaba desarrollando una idea similar. ^{[ 1 ]} A finales de la década de 1970, se desarrollaron impresoras de inyección de tinta que podían reproducir imágenes digitales generadas por computadoras, principalmente por Epson , HP y Canon. En el mercado de consumo mundial, cuatro fabricantes representan la mayor parte de las ventas de impresoras de inyección de tinta: Canon, HP, Epson y Brother . ^{[ 2 ]}

En 1982, Robert Howard ideó un pequeño sistema de impresión a color que utilizaba piezoeléctricos para expulsar gotas de tinta. Fundó la empresa RH (Robert Howard) Research (que pasó a llamarse Howtek, Inc. en febrero de 1984) y desarrolló la revolucionaria tecnología que dio lugar a la impresora a color Pixelmaster con tinta sólida ^{[ 3 ],} utilizando la tecnología Thermojet. Esta tecnología consiste en un generador de gotas de ondas acústicas tubular de una sola boquilla, inventado originalmente por Steven Zoltan en 1972 con una boquilla de vidrio y mejorado por el ingeniero de inyección de tinta de Howtek en 1984 con una boquilla moldeada de Tefzel para eliminar las frecuencias de fluido no deseadas.

El mercado emergente de deposición de materiales mediante inyección de tinta también utiliza tecnologías de inyección de tinta, normalmente cabezales de impresión que emplean cristales piezoeléctricos , para depositar materiales directamente sobre los sustratos.

La tecnología se ha ampliado y la "tinta" ahora también puede comprender pasta de soldadura en el ensamblaje de PCB , o células vivas, ^{[ 4 ]} para crear biosensores y para ingeniería de tejidos . ^{[ 5 ]}

Las imágenes producidas en impresoras de inyección de tinta a veces se venden bajo nombres comerciales como Digigraph , Iris prints , giclée y Cromalin . ^{[ 6 ]} Las reproducciones de bellas artes impresas con inyección de tinta se venden comúnmente bajo estos nombres comerciales para implicar un producto de mayor calidad y evitar la asociación con la impresión cotidiana.

La tensión superficial de un fluido hace que, naturalmente, el flujo se forme en gotas. Los tamaños óptimos de gota de 0,004 pulgadas (0,10 mm) requieren una boquilla de inyección de tinta de aproximadamente 0,003 pulgadas (0,076 mm) . Los fluidos con tensión superficial pueden ser a base de agua, cera o aceite, e incluso aleaciones metálicas fundidas. La mayoría de las gotas pueden cargarse eléctricamente. Existen dos tecnologías principales en uso en las impresoras de inyección de tinta contemporáneas: inyección continua (CIJ) e inyección de gotas a demanda (DOD). La inyección continua implica que el flujo está presurizado y en un chorro continuo. La inyección de gotas a demanda implica que el fluido se expulsa de la boquilla gota a gota. Esto puede hacerse mediante un medio mecánico con un empuje o mediante algún método eléctrico. Una gran carga eléctrica puede extraer gotas de una boquilla, las ondas sonoras pueden expulsar el fluido de una boquilla o la expansión del volumen de una cámara puede expulsar una gota. El flujo continuo se remonta al menos a 1929. ^{[ 7 ]} La inyección de gotas a demanda se descubrió recién en la década de 1920.  

Inyección de tinta continua

El método de inyección de tinta continua (CIJ) se utiliza comercialmente para el marcado y la codificación de productos y envases con fechas de caducidad, códigos de lote y otra información del producto. En 1867, Lord Kelvin patentó el registrador de sifón , que registraba señales telegráficas como un rastro continuo en papel mediante una boquilla de inyección de tinta desviada por una bobina magnética. Los primeros dispositivos comerciales ( registradores de tiras gráficas ^{médicas) fueron introducidos en 1951 por Siemens [8} ] utilizando la patente ^{US2566443 inventada} por Rune Elmqvist el 4 de septiembre de 1951.

En la tecnología CIJ, una bomba de alta presión dirige la tinta líquida desde un depósito a través de un cuerpo de pistola y una boquilla microscópica (generalmente de 0,003 pulgadas de diámetro), creando un flujo continuo de gotitas de tinta mediante la inestabilidad de Plateau-Rayleigh . Se puede utilizar un cristal piezoeléctrico para crear una onda acústica al vibrar dentro del cuerpo de la pistola y hacer que el flujo de líquido se divida en gotitas a intervalos regulares: se pueden lograr de 64 000 a 165 000 gotitas de tinta de tamaño irregular por segundo. ^{[ 9 ]} Las gotitas de tinta están sujetas a un campo electrostático creado por un electrodo de carga o por un campo de flujo magnético a medida que se forman; el campo varía según el grado de desviación de la gota deseado. Esto da como resultado una desviación controlada por carga electrostática en cada gotita. Las gotitas cargadas pueden estar separadas por una o más "gotas de guarda" sin carga para minimizar la repulsión electrostática entre gotitas vecinas.

Las gotas atraviesan un campo electrostático o magnético y son dirigidas (desviadas) por placas deflectoras electrostáticas o un campo de flujo para imprimir sobre el material receptor (sustrato), o bien se dejan desviar hacia un canal de recolección para su reutilización. Las gotas con mayor carga eléctrica se desvían en mayor medida. Solo una pequeña fracción de las gotas se utiliza para imprimir; la mayoría se recicla.

La CIJ es una de las tecnologías de inyección de tinta más antiguas (1951) en uso y está bastante madura. La inyección de gotas a demanda no se inventó hasta más tarde. ^{[ 10 ]} Las principales ventajas de la CIJ son la muy alta velocidad (≈20  m/s) de las gotas de tinta, que permite una distancia relativamente larga entre el cabezal de impresión y el sustrato, y la muy alta frecuencia de eyección de gotas, que permite una impresión de muy alta velocidad. Otra ventaja es la ausencia de obstrucción de la boquilla, ya que el chorro está siempre en uso, por lo que permite emplear disolventes volátiles como cetonas y alcoholes, lo que da a la tinta la capacidad de "penetrar" en el sustrato y secar rápidamente. ^{[ 9 ]} El sistema de tinta requiere una regulación activa del disolvente para contrarrestar la evaporación del disolvente durante el tiempo de vuelo (tiempo entre la eyección de la boquilla y el reciclaje del canal) y del proceso de ventilación mediante el cual el aire que se aspira al canal junto con las gotas no utilizadas se ventila desde el depósito. Se monitoriza la viscosidad y se añade un disolvente (o una mezcla de disolventes) para contrarrestar la pérdida de disolvente.

A finales de la década de 1950, las tintas de cera calentada se popularizaron con las tecnologías de impresión por inyección de tinta (CIJ). En 1971, Johannes F. Gottwald presentó la patente US3596285A, "Grabador de metal líquido", que utilizaba tinta de metal fundido con un campo de flujo magnético para fabricar símbolos para señalización. Este podría haber sido el primer objeto metálico impreso en 3D utilizando memoria de núcleo magnético como fuente de datos para producir cada símbolo.

Entrega bajo demanda

Hay muchas maneras de producir una inyección de tinta de gota a demanda (DOD). Los métodos comunes incluyen DOD térmico y DOD piezoeléctrico para acelerar la frecuencia de las gotas. ^{[ 11 ]} DOD puede usar una sola boquilla o miles de boquillas. ^{[ 12 ]} Un proceso DOD utiliza software que dirige los cabezales para aplicar entre cero y ocho gotas de tinta por punto, solo donde sea necesario. Los materiales fluidos de inyección de tinta se han ampliado para incluir pastas, epoxis, tintas termofusibles, fluidos biológicos, etc. DOD es muy popular y tiene una historia interesante. El DOD mecánico fue el primero, seguido de los métodos eléctricos que incluyen dispositivos piezoeléctricos y luego los métodos térmicos o de expansión térmica.

Impresión térmica DOD

La mayoría de las impresoras de inyección de tinta para el consumidor, incluidas las de Canon (sistema de cartuchos FINE, ver foto), Hewlett-Packard y Lexmark , utilizan el proceso de inyección de tinta térmica. ^{[ 13 ]} La idea de utilizar la excitación térmica para mover pequeñas gotas de tinta fue desarrollada independientemente por dos grupos casi al mismo tiempo: John Vaught y un equipo de la División Corvallis de Hewlett-Packard, y el ingeniero de Canon, Ichiro Endo. Inicialmente, en 1977, el equipo de Endo intentaba utilizar el efecto piezoeléctrico para mover la tinta fuera de la boquilla, pero notó que la tinta salía disparada de una jeringa cuando se calentaba accidentalmente con un soldador . El trabajo de Vaught comenzó a finales de 1978 con un proyecto para desarrollar una impresión rápida y de bajo costo. El equipo de HP descubrió que las resistencias de película delgada podían producir suficiente calor para disparar una gota de tinta. Dos años después, los equipos de HP y Canon se enteraron del trabajo del otro. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

Inyección de tinta térmica

En el proceso de inyección de tinta térmica, los cartuchos de impresión constan de una serie de pequeñas cámaras, cada una con un calentador, todas construidas mediante fotolitografía . Para expulsar una gota de cada cámara, se aplica un pulso de corriente al elemento calefactor , lo que provoca una rápida vaporización de la tinta en la cámara y la formación de una burbuja, ^{[ 16 ]} que genera un gran aumento de presión, impulsando una gota de tinta sobre el papel (de ahí el nombre comercial de Canon , Bubble Jet ). Los primeros cabezales térmicos funcionaban a solo 600–700 ppp ^{[ 13 ]} , pero las mejoras de HP aumentaron el rango de disparo de 8–12 kHz por cámara y hasta 18 kHz con un volumen de gota de 5 picolitros para el año 2000. Los cabezales de impresión térmicos no tienen la potencia de los DOD piezoeléctricos ni de la inyección de tinta continua, por lo que la distancia entre la cara del cabezal y el papel es crítica. La tensión superficial de la tinta , junto con la condensación y la consiguiente contracción de la burbuja de vapor, impulsa una mayor cantidad de tinta hacia la cámara a través de un estrecho canal conectado a un depósito de tinta. Las tintas utilizadas suelen ser a base de agua y emplean pigmentos o colorantes . Es fundamental que contengan un componente volátil para la formación de la burbuja de vapor; de lo contrario, no se produciría la eyección de gotas. Al no requerir materiales especiales, el cabezal de impresión suele ser más económico de fabricar que en otras tecnologías de inyección de tinta.  

Impresión piezoeléctrica del Departamento de Defensa

Los piezoeléctricos son dispositivos cerámicos polarizados eléctricamente, al igual que un imán. La mayoría de las impresoras de inyección de tinta comerciales e industriales, así como algunas impresoras de consumo (las fabricadas por Epson (ver foto) y Brother Industries ), utilizan un material piezoeléctrico en una cámara llena de tinta detrás de cada boquilla, en lugar de un elemento calefactor. Al aplicar un voltaje, el material piezoeléctrico cambia de forma, generando un pulso de presión en el fluido que expulsa una gota de tinta de la boquilla. Las impresoras de inyección de tinta tubulares de una sola boquilla son, en realidad, cámaras resonantes de fluido, y las gotas se expulsan mediante ondas sonoras en la cámara de tinta. La patente de 1972 las denominaba impresoras de inyección de tinta de tubo de compresión, pero posteriormente se descubrió que se trataba de impresoras de inyección de tinta acústicas. La inyección de tinta piezoeléctrica (también llamada piezo) permite una mayor variedad de tintas que la inyección de tinta térmica, ya que no requiere un componente volátil ni presenta problemas de acumulación de residuos de tinta. Sin embargo, los cabezales de impresión son más caros de fabricar debido al uso de material piezoeléctrico (generalmente PZT, titanato de circonio y plomo ). Sin embargo, los cartuchos de tinta pueden separarse del cabezal y reemplazarse individualmente según sea necesario. Por lo tanto, la tecnología piezoeléctrica ofrece la posibilidad de reducir los costos operativos. Se dice que los cabezales piezoeléctricos alcanzan velocidades de disparo más rápidas que los cabezales térmicos con volúmenes de gota comparables. ^{[ 13 ]}

Inyección de tinta piezoeléctrica

La tecnología de inyección de tinta piezoeléctrica se utiliza con frecuencia en líneas de producción para marcar productos. Por ejemplo, la fecha de caducidad se suele aplicar a los productos con esta técnica; en esta aplicación, el cabezal permanece fijo y el producto se desplaza. Esta aplicación requiere una distancia relativamente grande entre el cabezal de impresión y el sustrato, pero también ofrece alta velocidad, una larga vida útil y bajos costos operativos .

Termoplásticos / Impresión 3D

En la década de 1970, las primeras tintas del DOD eran a base de agua y no se recomendaba su uso a temperaturas elevadas. A finales de la década de 1970, se utilizaron tintas a base de cera y aceite en las impresoras de inyección de tinta del DOD de Silonics en 1975, Siemens PT-80i en 1977 y Epson y Exxon en la década de 1980. ^{[ 13 ]} En 1984, una pequeña empresa, Howtek, Inc., ^{[ 3 ]} descubrió que los materiales de tinta sólida ^{[ 13 ]} (termoplásticos) podían inyectarse a 125 °C (257 °F) manteniendo la carga de polarización piezoeléctrica durante la impresión. En 1986, Howtek lanzó la impresora de inyección de tinta sólida Pixelmaster, que abrió la puerta a la impresión de tintas plásticas tridimensionales y dio lugar a una patente 3D de 1992, US5136515A. Esta patente fue licenciada por las tres primeras grandes empresas de impresoras 3D (Sanders Prototype, Inc, Stratasys y 3D Systems ).  

Maestro del Braille

A finales de la década de 1980, Howtek presentó la Braillemaster, una impresora que utilizaba cuatro capas de tinta sólida por carácter para crear documentos en Braille que podían ser leídos por personas ciegas.

Howtek

Solidscape, Inc. utiliza actualmente con gran éxito los materiales termoplásticos y las impresoras de inyección de tinta de boquilla única tipo Howtek (véase la ilustración). Ballistic Particle Manufacturing también utiliza materiales e impresoras de inyección de tinta tipo Howtek. ^{[ 17 ]} Estas impresoras pueden producir hasta 16 000 gotas por segundo y dispararlas a 2,74 metros por segundo. Originalmente diseñadas para imprimir únicamente en hojas de papel estándar tamaño carta, ahora pueden imprimir modelos 3D que requieren cientos de capas.

Termoimpresor

Las tintas termoplásticas de las impresoras de inyección de tinta piezoeléctricas (denominadas tecnología Thermojet por Howtek) a veces se confunden con la tecnología de inyección de burbujas térmicas (de expansión térmica), pero son completamente diferentes. Las tintas de inyección de burbujas no son sólidas a temperatura ambiente y no se calientan. Las tintas Thermojet requieren 125  °C para reducir la viscosidad del fluido en el rango de inyección. Howtek fue la primera en presentar una impresora de inyección de tinta a color que utilizaba tintas termoplásticas ^{[ 13 ]} en 1984 en Comdex , Las Vegas.

La primera referencia a una tinta de inyección de tinta continua (CIJ) en la patente US3596285A de 1971 establece: "La tinta preferida se caracteriza por una viscosidad y una tensión superficial tales que el líquido se mantendrá a lo largo del tramo bajo la fuerza con la que se mueve en un puente o chorro. Implícito en dicho requisito está que la presión aplicada a la tinta en la formación de dicho chorro sea suficiente para formar un chorro y para impartirle la energía suficiente para transportar el chorro como una masa líquida continua a pesar de las fuerzas defectuosas que se aplican o puedan aplicarse. Además, el color de la tinta y el color del soporte deben ser tales que se forme un buen contraste óptico entre la impresión posterior. La tinta preferida es una " tinta termofusible ". Es decir, asumirá una fase sólida a la temperatura del soporte y una fase líquida a una temperatura más alta. En la actualidad, se desconoce la gama de composiciones de tinta disponibles comercialmente que podrían cumplir con los requisitos de la invención. Sin embargo, se ha logrado una impresión satisfactoria según la invención con una aleación de metal conductor como tinta. Es extremadamente dura a temperatura ambiente y se adhiere bien a la superficie del soporte.

El problema fundamental de las tintas de inyección de tinta radica en los requisitos contradictorios de un agente colorante que permanezca en la superficie frente a una rápida difusión a través del fluido portador. ^{[ 9 ]}

Las impresoras de inyección de tinta de escritorio, como las que se usan en oficinas y hogares, suelen usar tinta acuosa ^{[ 9 ]} basada en una mezcla de agua, glicol y colorantes o pigmentos . Estas tintas son económicas de fabricar, pero difíciles de controlar en la superficie del soporte, lo que a menudo requiere soportes con recubrimiento especial. Las tintas HP contienen colorante negro poliazoico sulfonado (comúnmente usado para teñir cuero ), nitratos y otros compuestos. ^{[ 9 ]} Las tintas acuosas se usan principalmente en impresoras con cabezales de inyección de tinta térmica, ya que estos cabezales requieren agua para realizar la función de expulsión de tinta.

Si bien las tintas acuosas suelen ofrecer la gama cromática más amplia y los colores más vivos, la mayoría no son resistentes al agua sin un recubrimiento o laminación especial después de la impresión. La mayoría de las tintas a base de colorantes , aunque generalmente son las menos costosas, se decoloran rápidamente al exponerse a la luz o al ozono. Las tintas acuosas a base de pigmentos suelen ser más caras, pero ofrecen una durabilidad a largo plazo y una resistencia a los rayos ultravioleta mucho mayores . Esta mayor resistencia es una de las razones por las que las tintas a base de pigmentos se utilizan comúnmente en aplicaciones de impresión artística y de archivo. Las tintas comercializadas como de " calidad de archivo " suelen ser a base de pigmentos.

Algunas impresoras profesionales de gran formato utilizan tintas acuosas, pero la mayoría de las que se utilizan profesionalmente hoy en día emplean una gama mucho más amplia de tintas, la mayoría de las cuales requieren cabezales de inyección de tinta piezoeléctricos y un mantenimiento exhaustivo.

Tintas solventes

El ingrediente principal de estas tintas son los compuestos orgánicos volátiles (COV) , compuestos químicos orgánicos que tienen altas presiones de vapor . El color se logra con pigmentos en lugar de tintes para una excelente resistencia a la decoloración. La principal ventaja de las tintas solventes es que son relativamente económicas y permiten imprimir en sustratos de vinilo flexibles y sin recubrimiento , que se utilizan para producir gráficos para vehículos, vallas publicitarias, pancartas y calcomanías adhesivas. Las desventajas incluyen el vapor producido por el solvente y la necesidad de desechar el solvente usado. A diferencia de la mayoría de las tintas acuosas, las impresiones hechas con tintas a base de solventes son generalmente impermeables y resistentes a los rayos ultravioleta ( para uso en exteriores ) sin recubrimientos especiales. ^{[ 9 ]} La alta velocidad de impresión de muchas impresoras solventes requiere equipos de secado especiales, generalmente una combinación de calentadores y sopladores. El sustrato generalmente se calienta inmediatamente antes y después de que los cabezales de impresión aplican la tinta. Las tintas solventes se dividen en dos subcategorías: las tintas solventes duras ofrecen la mayor durabilidad sin recubrimientos especiales, pero requieren una ventilación específica del área de impresión para evitar la exposición a vapores peligrosos; mientras que las tintas solventes suaves o "ecológicas" , si bien no son tan seguras como las tintas acuosas, están diseñadas para usarse en espacios cerrados sin ventilación específica del área de impresión. Las tintas solventes suaves han ganado popularidad rápidamente en los últimos años, ya que su calidad de color y durabilidad han aumentado, mientras que su costo ha disminuido significativamente.

Tintas curables con luz ultravioleta

Estas tintas se componen principalmente de monómeros acrílicos con un paquete de iniciadores. Tras la impresión, la tinta se cura mediante exposición a luz ultravioleta intensa. La exposición a la radiación UV provoca una reacción química en la que los fotoiniciadores reticulan los componentes de la tinta, formando un sólido. Normalmente, se utiliza una lámpara de vapor de mercurio con obturador o un LED UV para el proceso de curado. Los procesos de curado de alta potencia durante cortos periodos de tiempo (microsegundos) permiten curar las tintas en sustratos termosensibles. Las tintas UV no se evaporan, sino que se curan o fijan como resultado de esta reacción química. No se evapora ni se elimina ningún material, lo que significa que aproximadamente el 100 % del volumen suministrado se utiliza para proporcionar coloración. Esta reacción se produce muy rápidamente, lo que da lugar a un secado instantáneo que produce un gráfico completamente curado en cuestión de segundos. Esto también permite un proceso de impresión muy rápido. Como resultado de esta reacción química instantánea, no penetran disolventes en el sustrato una vez que sale de la impresora, lo que permite obtener impresiones de alta calidad. ^{[ 18 ] [ 19 ]} La ventaja de las tintas curables por UV es que se secan inmediatamente después del curado, se pueden aplicar a una amplia gama de sustratos sin recubrimiento y producen una imagen muy resistente. Las desventajas son que son caras, requieren módulos de curado costosos en la impresora y la tinta curada tiene un volumen significativo, por lo que produce un ligero relieve en la superficie. Aunque se están realizando mejoras en la tecnología, las tintas curables por UV, debido a su volumen, son algo susceptibles a agrietarse si se aplican a un sustrato flexible. Por ello, se suelen utilizar en impresoras de gran formato, que imprimen directamente sobre sustratos rígidos como plástico, madera o aluminio, donde la flexibilidad no es un problema.

Tintas de sublimación de tinta

Estas tintas contienen tintes especiales de sublimación y se utilizan para imprimir de forma directa o indirecta sobre tejidos con un alto porcentaje de fibras de poliéster . Un proceso de calentamiento provoca que los tintes se sublimen en las fibras, creando una imagen con colores intensos y buena durabilidad.

Tinta sólida

Estas tintas consisten principalmente en compuestos cerosos que se calientan por encima de su punto de fusión para permitir la impresión y que se endurecen al entrar en contacto con el sustrato enfriado. Las tintas termofusibles ^{[ 9 ]} se utilizan normalmente para procesos de enmascaramiento y se encuentran en la impresión gráfica. ^{[ 3 ] [ 20 ]} La primera tinta termofusible fue patentada en 1971 por Johannes F. Gottwald, US3596285A, Liquid Metal Recorder, y estaba destinada a la impresión. La patente establece: "Tal como se utiliza en el presente documento, el término "impresión" no se entiende en un sentido limitado, sino que incluye la escritura u otra formulación de símbolos o patrones con una tinta. El término tinta, tal como se utiliza, pretende incluir no solo materiales que contengan tintes o pigmentos, sino cualquier sustancia o composición fluida adecuada para su aplicación a una superficie para formar símbolos, caracteres o patrones de información mediante marcado. Los materiales empleados en dicho proceso pueden recuperarse para su reutilización. Otro objetivo de la invención es aumentar el tamaño de los caracteres... en términos de los requisitos de material para pantallas tan grandes y continuas".

En el diseño de cabezales de inyección de tinta existen dos filosofías principales: cabezal fijo y cabezal desechable . Cada una tiene sus propias ventajas y desventajas.

Mecanismos de limpieza

La principal causa de los problemas en las impresoras de inyección de tinta es el secado de la tinta en las boquillas del cabezal de impresión. Esto provoca que los pigmentos y tintes se sequen y formen un bloque sólido de masa endurecida que obstruye los conductos microscópicos de la tinta. La mayoría de las impresoras intentan evitar este secado cubriendo las boquillas del cabezal con una tapa de goma cuando no están en uso. Las interrupciones repentinas del suministro eléctrico o desconectar la impresora antes de tapar el cabezal pueden dejarlo sin tapar. Incluso con la tapa puesta, el sellado no es perfecto y, durante varias semanas, la humedad (u otro disolvente) puede filtrarse, provocando que la tinta se seque y endurezca. Una vez que la tinta comienza a acumularse y endurecerse, el volumen de las gotas puede verse afectado, la trayectoria de las gotas puede cambiar o la boquilla puede dejar de inyectar tinta por completo.

Para combatir este secado, casi todas las impresoras de inyección de tinta incluyen un mecanismo para humedecer el cabezal de impresión. Normalmente no se dispone de un disolvente puro sin tinta para esta tarea, por lo que se utiliza la propia tinta para humedecer el cabezal. La impresora intenta activar todos los inyectores a la vez, y a medida que la tinta sale pulverizada, parte de ella se extiende por el cabezal hasta los canales secos y ablanda parcialmente la tinta endurecida. Tras la pulverización, una escobilla de goma limpia el cabezal para distribuir la humedad de manera uniforme, y se vuelven a activar todos los inyectores para eliminar cualquier grumo de tinta que obstruya los canales.

Algunas impresoras utilizan una bomba de succión de aire auxiliar, que emplea la estación de taponado de goma para aspirar la tinta a través de un cartucho muy obstruido. El mecanismo de la bomba de succión suele estar accionado por el motor paso a paso de alimentación de página , conectado al extremo del eje. La bomba solo se activa cuando el eje gira en sentido inverso, lo que provoca que los rodillos inviertan su sentido de giro durante la limpieza del cabezal. Debido al diseño integrado del cabezal, la bomba de succión también es necesaria para cebar los canales de tinta en una impresora nueva y para volver a cebarlos entre cambios de cartuchos de tinta.

Las impresoras de inyección de tinta profesionales de gran formato, que utilizan tintas curables con solventes y UV, generalmente incluyen un modo de "limpieza manual" que permite al operador limpiar manualmente los cabezales de impresión y el mecanismo de tapado, así como reemplazar las escobillas y otras piezas utilizadas en los procesos de limpieza automatizados. El volumen de tinta que utilizan estas impresoras suele provocar salpicaduras y, por lo tanto, la acumulación de tinta seca en muchos lugares que los procesos automatizados no pueden limpiar.

La tinta consumida durante el proceso de limpieza debe recogerse para evitar fugas en la impresora. El área de recogida se denomina escupidera , y en las impresoras Hewlett-Packard se trata de una bandeja de plástico abierta situada debajo de la estación de limpieza. En las impresoras Epson, suele haber una almohadilla absorbente grande en una bandeja debajo del plato de alimentación de papel. En impresoras con varios años de antigüedad, es común que la tinta seca acumulada en la escupidera forme un montón que puede llegar a tocar los cabezales de impresión y atascar la impresora. Algunas impresoras profesionales de mayor tamaño que utilizan tintas solventes pueden emplear un recipiente de plástico reemplazable para contener la tinta y el solvente residuales, que debe vaciarse o reemplazarse cuando esté lleno.

Existe un segundo tipo de secado de tinta que la mayoría de las impresoras no pueden evitar. Para que la tinta salga del cartucho, debe entrar aire para desplazar la tinta extraída. El aire entra a través de un tubo laberíntico extremadamente largo y delgado, de hasta 10 cm (3,9 pulgadas) de longitud, que se extiende de un lado a otro del depósito de tinta. El canal es largo y estrecho para reducir la evaporación de la humedad a través del tubo de ventilación, pero aun así se produce cierta evaporación y, finalmente, el cartucho de tinta se seca de adentro hacia afuera. Para combatir este problema, que es especialmente grave con las tintas solventes profesionales de secado rápido, muchos diseños de cartuchos para impresoras de gran formato contienen la tinta en una bolsa hermética y plegable que no requiere ventilación. La bolsa simplemente se contrae hasta que el cartucho se vacía.  

La limpieza frecuente que realizan algunas impresoras puede consumir bastante tinta y tiene un gran impacto en el cálculo del coste por página.

Las boquillas obstruidas pueden detectarse imprimiendo un patrón de prueba estándar en la página. Existen algunos métodos de software que permiten redirigir la información de impresión de una boquilla obstruida a una que funcione correctamente.

En comparación con las impresoras a color de consumo anteriores, las impresoras de inyección de tinta ofrecen varias ventajas. Son más silenciosas que las impresoras matriciales de impacto o las de margarita . Además, imprimen detalles más finos y nítidos gracias a su mayor resolución. Actualmente, existen impresoras de inyección de tinta para el consumidor con calidad fotográfica ampliamente disponibles.

En comparación con tecnologías como la impresión térmica por cera , la sublimación de tinta y la impresión láser , las impresoras de inyección de tinta tienen la ventaja de prácticamente no requerir tiempo de calentamiento y, a menudo, ofrecer un menor coste por página. Sin embargo, las impresoras láser de bajo coste pueden tener costes por página aún menores, al menos para la impresión en blanco y negro, y posiblemente también para la impresión a color.

Para algunas impresoras de inyección de tinta, existen juegos de tinta monocromática disponibles tanto del fabricante como de proveedores externos. Estos permiten que la impresora compita con los papeles fotográficos con base de plata, tradicionalmente utilizados en fotografía en blanco y negro, y ofrecen la misma gama de tonos: neutros, cálidos o fríos. Al cambiar entre juegos de tinta a color y monocromáticos, es necesario purgar la tinta vieja del cabezal de impresión con un cartucho de limpieza . Generalmente se requiere un software especial o, al menos, un controlador de dispositivo modificado para gestionar la diferente asignación de colores .

Algunos tipos de impresoras de inyección de tinta industriales ahora son capaces de imprimir a velocidades muy altas, en formatos amplios o para una variedad de aplicaciones industriales que abarcan desde señalización, textiles, medios ópticos, ^{[ 22 ]} cerámica e impresión 3D hasta aplicaciones biomédicas y circuitos conductores. Entre las empresas líderes e innovadoras en hardware se incluyen HP, Epson, Canon, Konica Minolta, Fujifilm, EFi, Durst, Brother, Roland DG, Mimaki, Mutoh y muchas otras en todo el mundo.

Muchos cartuchos de tinta "inteligentes" contienen un microchip que comunica el nivel estimado de tinta a la impresora; esto puede provocar que la impresora muestre un mensaje de error o informe incorrectamente al usuario de que el cartucho de tinta está vacío. En algunos casos, estos mensajes pueden ignorarse, pero algunas impresoras de inyección de tinta se negarán a imprimir con un cartucho que se declare vacío, para evitar que los consumidores recarguen los cartuchos. Por ejemplo, Epson incorpora un chip que impide la impresión cuando el chip afirma que el cartucho está vacío, aunque un investigador que anuló el sistema descubrió que en un caso pudo imprimir hasta un 38 % más de páginas de buena calidad, incluso cuando el chip indicaba que el cartucho estaba vacío. ^{[ 23 ]} Los proveedores de tinta de terceros venden cartuchos de tinta con descuentos significativos (al menos un 10-30 % de descuento sobre los precios de los cartuchos OEM, a veces hasta un 95 %, normalmente con un promedio de alrededor del 50 %), y también tinta a granel y kits de auto-recarga de cartuchos a precios aún más bajos. Muchos cartuchos de tinta "inteligentes" de los proveedores han sido objeto de ingeniería inversa . Ahora es posible comprar dispositivos económicos para reiniciar de forma fiable dichos cartuchos y que se indiquen como llenos, de modo que puedan rellenarse muchas veces.

Las boquillas de inyección de tinta, al ser muy estrechas, tienden a obstruirse. La tinta que se consume al limpiarlas —ya sea manualmente o, en muchos casos, automáticamente por la impresora— puede representar una parte importante del total de tinta utilizada. Las boquillas del cabezal de impresión de inyección de tinta se pueden limpiar con disolventes especiales o sumergiéndolas en agua destilada tibia durante cortos periodos de tiempo (para tintas solubles en agua).

El alto costo de los cartuchos de tinta OEM y los obstáculos intencionales para recargarlos se han abordado con el crecimiento de proveedores de tinta de terceros. Muchos fabricantes de impresoras desaconsejan a los clientes el uso de tintas de terceros, afirmando que pueden dañar los cabezales de impresión debido a que no tienen la misma formulación que las tintas OEM, causar fugas y producir impresiones de calidad inferior (por ejemplo, con una gama de colores incorrecta). Consumer Reports ha señalado que algunos cartuchos de terceros pueden contener menos tinta que los cartuchos OEM y, por lo tanto, no generan ahorros de costos, ^{[ 24 ]} mientras que Wilhelm Imaging Research afirma que con tintas de terceros la vida útil de las impresiones puede reducirse considerablemente. ^{[ 25 ]} Sin embargo, una revisión de abril de 2007 mostró que, en una prueba doble ciego , los evaluadores generalmente prefirieron la impresión producida con tinta de terceros sobre la tinta OEM. En general, las tintas OEM se han sometido a pruebas significativas de confiabilidad del sistema con los materiales del cartucho y del cabezal de impresión, mientras que los esfuerzos de I+D en la compatibilidad de los materiales de las tintas de terceros probablemente sean significativamente menores. Algunos fabricantes de impresoras de inyección de tinta han intentado impedir que se recarguen los cartuchos mediante diversos métodos, como la incorporación de chips que registran la cantidad de impresiones realizadas por el cartucho e impiden el funcionamiento de un cartucho recargado.

La garantía de una impresora podría no ser válida si esta sufre daños por el uso de consumibles no autorizados. En Estados Unidos, la Ley de Garantía Magnuson-Moss es una ley federal que prohíbe a los garantes exigir el uso exclusivo de piezas y consumibles de marca, como sugieren algunos fabricantes de impresoras. Sin embargo, esta ley no se aplica si los daños son causados ​​por consumibles no autorizados.

Los documentos impresos con inyección de tinta pueden tener una durabilidad de archivo que varía de baja a excelente , dependiendo de la calidad de las tintas y el papel utilizados. ^{[ 26 ]} Si se utiliza papel de baja calidad, este puede amarillear y degradarse debido al ácido residual en la pulpa sin tratar; en el peor de los casos, las impresiones antiguas pueden literalmente desmoronarse en pequeñas partículas al manipularlas. Las impresiones de inyección de tinta de alta calidad en papel libre de ácido pueden durar tanto como los documentos mecanografiados o manuscritos en el mismo papel.

Debido a que la tinta utilizada en muchas impresoras de inyección de tinta de bajo costo para el consumidor es soluble en agua, se debe tener cuidado con los documentos impresos con inyección de tinta para evitar incluso la más mínima gota de humedad, que puede causar un "borroso" o "corrido" severo. ^{[ 27 ]} En casos extremos, incluso las yemas de los dedos sudorosas durante un clima cálido y húmedo podrían hacer que las tintas de baja calidad se corran. De manera similar, los marcadores fluorescentes a base de agua pueden emborronar los documentos impresos con inyección de tinta y decolorar la punta del marcador. La vida útil de las impresiones de inyección de tinta producidas con tintas acuosas es generalmente más corta (aunque hay tintas resistentes a los rayos UV disponibles) que las producidas con inyección de tinta a base de solventes; sin embargo, se han producido las llamadas "tintas de archivo" para su uso en máquinas a base de agua que ofrecen una vida útil prolongada.

Además de las manchas, la decoloración gradual de muchas tintas puede ser un problema con el tiempo. La vida útil de la impresión depende en gran medida de la calidad y la formulación de la tinta. Las primeras impresoras de inyección de tinta, diseñadas para uso doméstico y en pequeñas oficinas, utilizaban tintas a base de colorantes. Incluso las mejores tintas a base de colorantes no son tan duraderas como las tintas a base de pigmentos, que ahora están disponibles para muchas impresoras de inyección de tinta. Muchas impresoras de inyección de tinta ahora utilizan tintas a base de pigmentos que son altamente resistentes al agua; al menos la tinta negra suele ser a base de pigmentos. El papel fotográfico protegido con resina o silicona está ampliamente disponible a bajo costo, lo que proporciona una resistencia total al agua y al roce mecánico para tintas a base de colorantes y pigmentos. El papel fotográfico en sí debe estar diseñado para tintas de pigmentos o para tintas a base de colorantes, ya que las partículas de pigmento son demasiado grandes para poder penetrar la capa protectora del papel fotográfico solo para tintas a base de colorantes.

Las impresiones de inyección de tinta de mayor calidad suelen denominarse impresiones « giclée » para distinguirlas de las impresiones menos duraderas y de menor coste. Sin embargo, el uso de este término no garantiza la calidad, y es necesario investigar cuidadosamente las tintas y el papel utilizados antes de que un archivero pueda confiar en su durabilidad a largo plazo.

Las impresoras de inyección de tinta utilizan tintas a base de solventes, que tienen una vida útil mucho más corta que el tóner láser, cuya duración es prácticamente ilimitada. Las impresoras de inyección de tinta tienden a obstruirse si no se usan con regularidad, mientras que las impresoras láser toleran mucho mejor el uso intermitente. Las impresoras de inyección de tinta requieren una limpieza periódica del cabezal, lo que consume una cantidad considerable de tinta y aumenta los costos de impresión, especialmente si la impresora permanece inactiva durante largos períodos.

Si un cabezal de inyección de tinta se obstruye, en algunos casos se pueden encontrar disolventes de tinta/limpiadores de cabezales de terceros y cabezales de repuesto. El costo de estos artículos puede ser menor que el de una unidad de transferencia para una impresora láser, pero la unidad de la impresora láser tiene una vida útil mucho mayor entre mantenimientos necesarios. Muchos modelos de impresoras de inyección de tinta ahora tienen cabezales instalados permanentemente, que no se pueden reemplazar económicamente si se obstruyen irreversiblemente, lo que implica desechar toda la impresora. Por otro lado, los diseños de impresoras de inyección de tinta que utilizan cabezales desechables suelen costar significativamente más por página que las impresoras con cabezales permanentes. En cambio, las impresoras láser no tienen cabezales de impresión que se obstruyan o reemplacen con frecuencia, y generalmente pueden imprimir muchas más páginas entre intervalos de mantenimiento.

Las impresoras de inyección de tinta tradicionalmente han ofrecido una mejor calidad de impresión que las impresoras láser a color en el ámbito fotográfico. Ambas tecnologías han mejorado notablemente con el tiempo, si bien las impresiones giclée de máxima calidad, las preferidas por los artistas, utilizan esencialmente un tipo especializado de impresora de inyección de tinta de alta gama.

Un modelo de negocio común para las impresoras de inyección de tinta consiste en vender la impresora al precio de coste de producción o incluso por debajo, mientras se aumenta drásticamente el precio de los cartuchos de tinta (de marca propia) (un modelo de beneficio conocido como el " modelo de la navaja y las cuchillas "). La mayoría de las impresoras de inyección de tinta actuales intentan imponer esta vinculación de producto mediante medidas anticompetitivas , como la inclusión de microchips en los cartuchos para impedir el uso de cartuchos de tinta de terceros o recargados. Los microchips monitorizan el uso e informan a la impresora de la tinta restante. Algunos fabricantes también imponen "fechas de caducidad". Cuando el chip indica que el cartucho está vacío (o caducado), la impresora deja de imprimir. Incluso si se recarga el cartucho, el microchip indicará a la impresora que está agotado. En muchos modelos (especialmente de Canon), el estado de "vacío" se puede anular introduciendo un "código de servicio" (o a veces simplemente pulsando de nuevo el botón de "inicio"). Algunas impresoras disponen de circuitos especiales que restablecen la cantidad de tinta restante al máximo. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

Algunos fabricantes, en particular Epson y Hewlett-Packard , han sido acusados ​​de indicar que un cartucho está agotado cuando aún queda una cantidad considerable de tinta. ^{[ 30 ] [ 31 ]} Un estudio de 2007 reveló que la mayoría de las impresoras desperdician una cantidad significativa de tinta al declarar que un cartucho está vacío. Se encontró que los cartuchos de tinta única tenían, en promedio, un 20 % de su tinta restante, aunque las cifras reales varían entre el 9 % y el 64 % de la capacidad total de tinta del cartucho, según la marca y el modelo de la impresora. ^{[ 32 ]} Este problema se agrava aún más con el uso de cartuchos multi-tinta de una sola pieza, que se declaran vacíos tan pronto como se agota un color. Resulta muy molesto para muchos usuarios que las impresoras se nieguen a imprimir documentos que solo requieren tinta negra, simplemente porque uno o más de los cartuchos de tinta de color están agotados.

En los últimos años, muchos consumidores han comenzado a cuestionar las prácticas comerciales de los fabricantes de impresoras, como el cobro de hasta 8000 dólares estadounidenses por galón (2100 dólares estadounidenses por litro) de tinta. Las alternativas para los consumidores incluyen copias más económicas de cartuchos, producidas por terceros, y la recarga de cartuchos mediante kits de recarga. Debido a las grandes diferencias de precio causadas por los márgenes de los fabricantes de equipos originales (OEM), existen numerosas empresas que venden cartuchos de tinta de terceros. La mayoría de los fabricantes de impresoras desaconsejan la recarga de cartuchos desechables o el uso de cartuchos de copia de terceros, y afirman que el uso de tintas incorrectas puede provocar una mala calidad de imagen debido a las diferencias de viscosidad, que pueden afectar la cantidad de tinta expulsada por gota y la consistencia del color, además de dañar el cabezal de impresión. No obstante, el uso de cartuchos y tintas alternativas ha ganado popularidad, amenazando el modelo de negocio de los fabricantes de impresoras. Empresas como HP , Lexmark y Epson han utilizado patentes y la DMCA para interponer demandas contra proveedores externos. ^{[ 33 ] [ 34 ]} Se inició una demanda colectiva antimonopolio en los EE. UU. contra HP y la cadena de suministros de oficina Staples , alegando que HP pagó a Staples 100 millones de dólares para impedir la venta de cartuchos de tinta de terceros de bajo costo. ^{[ 35 ]}

En Lexmark Int'l v. Static Control Components , el Tribunal de Apelaciones del Sexto Circuito de los Estados Unidos dictaminó que la elusión de esta técnica no viola la Ley de Derechos de Autor del Milenio Digital . ^{[ 36 ]} La Comisión Europea también dictaminó que esta práctica es anticompetitiva: desaparecerá en los modelos más nuevos vendidos en la Unión Europea. ^{[ 37 ]} Las patentes que protegen la estructura de sus cartuchos impiden la venta de copias más baratas de los mismos. Para algunos modelos de impresoras (en particular las de Canon), el microchip del fabricante se puede extraer e instalar en un cartucho compatible, evitando así la necesidad de replicarlo (y el riesgo de ser procesado). Otros fabricantes integran sus microchips profundamente dentro del cartucho para evitar este enfoque.

En 2007, Eastman Kodak incursionó en el mercado de impresoras de inyección de tinta con su propia línea de impresoras multifunción, basada en un modelo de marketing que se diferenciaba de la práctica predominante de vender la impresora con pérdidas y obtener grandes ganancias con los cartuchos de tinta de repuesto. Kodak afirmaba que los consumidores podían ahorrar hasta un 50 % en impresión utilizando sus cartuchos de menor costo, rellenos con los pigmentos patentados de la compañía, evitando así los posibles problemas asociados con las tintas de otras marcas. ^{[ 38 ]} Esta estrategia resultó infructuosa y Kodak abandonó el negocio de las impresoras de inyección de tinta para el consumidor en 2012.

Un desarrollo más reciente es la impresora supertanque , que utiliza un sistema de tinta continua integrado . Las impresoras supertanque se definen por sus grandes tanques de tinta instalados permanentemente que se llenan desde botellas de tinta. La impresora en sí se vende generalmente a un precio considerablemente elevado, pero las botellas de tinta son económicas y contienen suficiente tinta para imprimir miles de páginas. Las impresoras supertanque generalmente se envían con botellas de tinta llenas en la caja, lo que permite hasta dos años de impresión antes de que los tanques necesiten ser rellenados. Epson fue pionera en esta tecnología con el lanzamiento de la gama EcoTank, primero en Indonesia en 2010, ^{[ 39 ]} con un lanzamiento en Norteamérica en 2015. ^{[ 40 ]} El concepto supertanque demostró ser un éxito comercial, ^{[ 39 ]} y Canon y HP lanzaron sus propias líneas de impresoras supertanque, bajo los nombres MegaTank (Canon) ^{[ 41 ]} y Smart Tank (HP).

La patente estadounidense 6,319,530 describe un método para fotocopiar una imagen en una lámina comestible para decorar productos horneados glaseados. En otras palabras, este invento permite imprimir con una impresora de inyección de tinta una fotografía a color apta para alimentos sobre la superficie de un pastel de cumpleaños . Muchas pastelerías ya ofrecen este tipo de decoraciones, que se pueden imprimir con tintas comestibles e impresoras de inyección de tinta específicas. La impresión con tinta comestible se puede realizar con impresoras de inyección de tinta domésticas comunes, como las Canon Bubble Jet, con cartuchos de tinta comestible instalados, y utilizando papel de arroz o láminas de glaseado.

Las impresoras de inyección de tinta y tecnologías similares se utilizan en la producción de muchos objetos microscópicos. Véase Sistemas microelectromecánicos .

Las impresoras de inyección de tinta se utilizan para formar pistas conductoras para circuitos y filtros de color en pantallas LCD y de plasma.

Las impresoras de inyección de tinta, especialmente los modelos fabricados por Dimatix (ahora parte de Fujifilm), Xennia Technology y Pixdro, se utilizan con bastante frecuencia en muchos laboratorios de todo el mundo para desarrollar métodos de deposición alternativos que reducen el consumo de materiales caros, escasos o problemáticos. Estas impresoras se han utilizado para imprimir polímeros, macromoléculas, puntos cuánticos, nanopartículas metálicas y nanotubos de carbono. Entre las aplicaciones de estos métodos de impresión se incluyen transistores orgánicos de película delgada, diodos orgánicos emisores de luz, células solares orgánicas y sensores. ^{[ 53 ] [ 54 ]}

La tecnología de inyección de tinta se utiliza en el campo emergente de la bioimpresión . También se utiliza para la producción de pantallas OLED . ^{[ 55 ]}

• Impresora Supertanque
• Impresión de borde
• célula solar de inyección de tinta
• Tecnología de inyección de tinta
• Transferencia de inyección de tinta
• Tecnología de entrelazado inteligente
• Normas ISO para impresoras de inyección de tinta en color
• Impresión láser
• Memjet
• Microfluídica
• Sociedad para la Ciencia y la Tecnología de la Imagen
• Tonejet
• fijación con luz ultravioleta
• Impresora de chorro de agua

• Hutchings, Ian M.; Martin, Graham D., eds. (diciembre de 2012). Tecnología de inyección de tinta para la fabricación digital . Cambridge: Wiley. ISBN 978-0-470-68198-5.

• Impresión por inyección de tinta : vídeo informativo de la Universidad de Sheffield.