Le est une encre en poudreISO 18451-1:2019(fr) Pigments, colorants et matières de charge — Terminologie — Partie 1: Termes généraux utilisée dans les imprimantes laser, les imprimantes LED et les photocopieurs pour imprimer du texte et des images sur du papier par électrophotographie. Cette poudre est constituée en majeure partie de particules ultrafines de matière plastique, de résine et de métaux ou métalloïdes.
C'est une poudre dont les grains ont une échelle ultrafine à nanométrique D. Bello, J. Martin, C. Santeufemio, Q. Sun, K. Lee Bunker, M. Shafer , Physicochemical and morphological characterisation of nanoparticles from photocopiers: implications for environmental health, Nanotoxicology, 2013, 7(5), 989–1003, http://www.tandfonline.com/doi/full/10.3109/17435390.2012.689883. et qui, grâce à sa texture, se comporte presque comme un liquide. Les toners contiennent un nombre croissant de nanomatériaux qui ont amélioré la qualité de l’impression, mais qui sont en partie libérés dans l’air sous forme de déchets nanoparticulaires en quantité dispersée, qui interagissent synergiquement entre eux et avec d’autres co-polluants, pour produire un cocktail jugé, en 2017, préoccupant pour la santé humaine par les scientifiques qui cherchent à évaluer leurs effets toxicologiques.
Histoire Le premier toner mis sur le marché était un mélange de poudres de noir de carbone et d'oxyde de fer.
Puis des particules de carbone ont été mélangées à divers polymères et des poudres standardisées de pigments colorés ont été mises au point.
Dans les premières générations de photocopieurs le toner était versé par l'utilisateur dans un réservoir à partir d'une bouteille de poudre, puis des cartouches préfabriquées scellées ont été utilisées, par exemple pour les premières imprimantes laser de Hewlett-Packard LaserJet en 1984HP Virtual Museum: Hewlett-Packard LaserJet printer (1984), sur Hp.com (consulté le 28 janvier 2016)..
Principe technique À l'aide d'une charge électrique (statique), le toner en poudre contenant des particules magnétisables peut être polarisé pour être transféré d'un média à un autre.
Dans la plupart des cas, le toner est transporté par un « rouleau magnétique » pour ensuite aller former une image sur le cylindre photosensible et finalement être déposé sur la feuille de papier. Le toner est ensuite fixé de façon permanente sur la feuille en étant chauffé, à environ 180 degrés Celsius, dans l'unité de fusion. La durabilité de l'impression augmente avec la température et la pression dans l'unité de fusion.
Couleurs et toners spéciaux Les toners en poudre mis sur le marché sont majoritairement de couleur noire.
Des pigments de couleur primaire permettent à l'imprimante ou au photocopieur de générer (par mélange et contrôle de l'intensité) différentes couleurs via un procédé de quadrichromie à partir des toners noir, cyan, magenta et jaune. Certaines machines peuvent ajouter du blanc et/ou un vernis par exemple polymérisé par des ultraviolets.
À titre d'exemple, il existe aussi un toner en poudre magnétique dit « MICR » ; il est notamment utilisé pour imprimer les codes apparaissant au bas des chèques. Ces codes pourront alors être lus par un ordinateur équipé d'une tête de lecture appropriée.
Nettoyage Les particules de toner sont très fines et dotées de propriétés électrostatiques qui rendent leur nettoyage difficile en cas de déversement accidentel.
Elles peuvent en outre développer des charges électrostatiques en cas de frottement entre elles ou contre d'autres particules, objets ou l'intérieur des systèmes ou tuyaux d'aspiration.
Pour ces raisons les poudres de toner ne doivent jamais être aspirées avec un aspirateur domestique conventionnel. Une décharge électrostatique des particules chargées peut théoriquement enflammer la poussière dans l'aspirateur ou dans le sac de l'aspirateur et/ou créer une petite explosion si une quantité suffisante de toner est mise en suspension dans l'air. Les particules seront sinon mal filtrées par les sacs filtrants de l'aspirateur domestique et dispersées dans la pièce où elles risquent d'être inhalées. Elles peuvent aussi obstruer le filtre du moteur et provoquer un court-circuit car en raison de leur haute teneur en carbone et fer elles conduisent l'électricité.
Si du toner se répand dans une photocopieuse ou imprimante laser, un aspirateur spécial existe, doté d'un tuyau électriquement conducteur et d'un filtre à haute efficacité.
Le toner non chargé est facilement nettoyé de la plupart des vêtements lavables à l'eau, mais le toner étant une poudre de cire synthétique ou de plastique à basse température de fusion tout le lavage doit se faire à froid (la machine à laver doit être emplie d'eau froide avant d'ajouter le vêtement, et un double cycle complet de lavage à froid améliorera les chances de succès). Le premier peut utiliser un détergent pour vaisselle ou le lavage des mains, et le second une lessive ordinaire. Le toner résiduel en suspension dans l'eau de rinçage du premier cycle colore le vêtement qui doit être relavé. Un séchoir à linge ou un fer à repasser ne doivent pas être utilisés tant que tout le toner n'a pas été retiré, sinon le colorant serait fixé dans le tissu.
Composition, teneur en métaux L'observation du toner en poudre au microscope électronique montre des particules carbonées de 2 à 12 µm de diamètre, arrondies à légèrement allongées (forme évoquant visuellement souvent des pommes de terre dont la surface serait légèrement rugueuse et incrustées de minuscules grains arrondis et de taille nanométrique).
La composition des poudres de toner varient selon les marques et les produits. Par exemple, selon leurs producteurs en 2011, les poudres Kyocera TK-16H et Kyocera TK-17 vendues pour les imprimantes laser du commerce étaient constituées de copolymères styrène-acrylate (50-60 % en poids), de magnétite (30-40 % en poids), de dioxyde de titane (1-5 % en poids), de silice (1-5 % en poids) et d'antimoine (<1 % en poids). La première contenait en outre une cire synthétique de polypropylène (numéro CAS ) et de l'alumine (). Toujours à titre d'exemple, la poudre Hewlett-Packard « » vendue à la même époque pour le même usage était, elle, présentée comme étant un copolymère de styrène-acrylate (40-50 % en poids) et de magnétite (40-50 % en poids).
Les analyses de poudres de toner pures et d'extraits solubles faites en laboratoire ont révélé un grand nombre de HAP (dont par exemple et principalement en 2013 du naphtalène, de l'acénaphtylène et du phénanthrène ou d'autres aromatiques HAP mais à plus faibles dosesMullins, B.J., Bertolatti, D. et Mead-Hunter R. (2013), Assessment of polyaromatic hydrocarbon emissions from laser printers, Atmos. Environ., 79: 428–432. Ces analyses montraient aussi du carbone et de la silice, ainsi que des métaux présents en forte proportion dans l'encre (fer et zinc), et d'autres métaux et métalloïdes à plus faible dose, mais beaucoup plus toxiques et écotoxiques (arsenic, plomb, antimoine, nickel, cadmium). De très faibles quantités de rutile (polymorphe TiO2 tétragonal), de cristobalite (polymorphe SiO2 tétragonal) et parfois de pérovskite (CaTiO3) ont aussi été signalées, à partir par des analyses chimiques. Des études plus récentes citent des nanoparticules de fer, titane, silice, cuivre, manganèse, aluminium, étain ; presque toujours sous forme d’oxydes destinés à améliorer la qualité de l'impressionPirela S.V ; G. Pyrgiotakis, D. Bello, T. Thomas, V. Castranova et P. Demokritou (2014), Development and characterization of an exposure platform suitable for physico-chemical, morphological and toxicological characterization of printer-emitted particles (PEPs), Inhalation Toxicol., 26(7), 400–408, www.tandfonline.com/doi/full/10.3109/08958378.2014.908987.Pirela S.V, G. A. Sotiriou, D. Bello, M. Shafer, K. L. Bunker, V. Castranova (2015), Consumer exposures to laser printer-emitted engineered nanoparticles: A case study of life-cycle implications from nano-enabled products, Nanotoxicology, 9(6), 760–768, www.tandfonline.com/doi/full/10.3109Bello D, J. Martin, C. Santeufemio, Q. Sun, K. Lee Bunker, M. Shafer (2013), Physicochemical and morphological characterisation of nanoparticles from photocopiers: implications for environmental health, Nanotoxicology, 7(5), 989–1003, www.tandfonline.com/doi/full/10.3109/17435390.2012.689883.
Toxicité, écotoxicité et risques sanitaires Longtemps, très peu de données ont été disponibles sur l'écotoxicité du développeur de toner d'imprimantes et de toners. Faute de données fournies par les fabricants, les effets indésirables des poudres de toner sur les humains étaient alors considérées comme négligeables.
Il a cependant été rapidement montré que toutes les poudres de toner contiennent . Quelques alertes médicales ont été faites dans les années 1990 par exemple concernant le risque de sidéro-silicoseGallardo, M., Romero, P., Sanchez-Quevedo, M. C., & Lopez-Caballero, J. J. (1994), « Siderosilicosis due to photocopier toner dust ». The Lancet, 344(8919), 412-413., ou de pneumonie granulomateuse avec adénopathie médiastinaleArmbruster, C., Dekan, G., & Hovorka, A. (1996), Granulomatous pneumonitis and mediastinal lymphadenopathy due to photocopier toner dust, The Lancet, 348(9028), 690, résumé.).
Aux échelles nanométriques, les composants des toners ont des propriétés physico-chimiques, bioactives et morphologiques inhabituelles, ce qui modifie leurs propriétés toxicologiques Pirela, S. V., Martin, J., Bello, D. et Demokritou, P. (2017). Nanoparticle exposures from nano-enabled toner-based printing equipment and human health: state of science and future research needs. Critical Reviews in Toxicology, 1-27, résumé..
En 2002, Furukawa montrent que les macrophages alvéolaires sont négativement affectés par une exposition aux particules du toner Furukawa, Y., Aizawa, Y., Okada, M., Watanabe, M., Niitsuya, M. et Kotani, M. (2002). Negative effect of photocopier toner on alveolar macrophages determined by in vitro magnetometric evaluation . Industrial Health, 40(2), 214-221..
Des protocoles d'évaluation environnementale (ou plus exactement toxicologique ont été mis en place (2000-2004) Moller, A., Muhle, H., Creutzenberg, O., Bruch, J., Rehn, B., & Blome, H. (2004). Biological procedures for the toxicological assessment of toner dusts. Gefahrstoffe Reinhaltung der Luft, 64(1-2), 13-20., puis en 2006 parait une première étude d’intérêt épidémiologique (étude transversale basée sur une cohorte de masculins manipulant du toner, associés à témoins, et portant sur les liens possibles entre le risque de développer une fibrose pulmonaire et le fait d’avoir été exposé professionnellement à la poussière de toner) Nakadate, T., Yamano, Y., Adachi, C., Kikuchi, Y., Nishiwaki, Y., Nohara, M., … et Omae, K. (2006), A cross sectional study of the respiratory health of workers handling printing toner dust. Occupational and environmental medicine, 63(4), 244-249. ; suivie d'études montrant que des nanoparticules de carbone pénétraient l’organisme humain, notamment retrouvées près de mésothéliumTheegarten, D., Boukercha, S., Philippou, S. et Anhenn, O. (2010), Submesothelial deposition of carbon nanoparticles after toner exposition: case report. Diagnostic pathology, 5(1), 77. et qui commencent à suggérer et confirmer des effets négatifs importants sur la santé (en cas d'inhalation de poudre de toner, qu'il s’agisse de poudre noire ou de pigments colorés). Cette toxicité varie très probablement beaucoup selon le mode de contamination (transcutanée, ingestion, inhalation) et la taille, la forme, la charge électrique et la composition des poudres en cause).