激光打印機、復印機用碳粉簡介

尹志恒 許文豪 王磊

惠普打印機（山東）有限公司 山東威海 264209

1 碳粉分類

碳粉按照制造方式可分為物理粉碎碳粉（Pulverized Toner）和化學聚合碳粉（Polymerized Toner）。而碳粉按照轉寫方式可以分為一成分碳粉（Single-Component）和二成分碳粉（Two-Component）。一成分碳粉通過與攪拌軸和顯像輥之間摩擦帶電，帶電后的碳粉通過打印機中形成的電場，從而實現轉寫及成像的過程[1]。二成分碳粉則是通過自身的磁性從而轉移到顯像輥上。二成分得名的原因就是其中包含具有磁性的載體（Carrier）和碳粉兩種成分。

2 碳粉成分

碳粉的主要成分不是碳，而是樹脂、著色劑、內外添加劑、離型劑等。碳粉主要作用是著色和定著，所以著色劑與粘合性樹脂是必不可少的成分。①樹脂：定著及防止褪色是粘合性樹脂的主要功能。它作為一種基本材料，在碳粉中占比約為80%，因此它的特性影響了激光打印機成像的各個過程；②著色劑：著色劑起著色的作用，占比約為10%；③內部添加劑：主要作用是保證碳粉的摩擦帶電性；④離型劑：主要成分為石蠟，防止碳粉定著時發生無法剝離的問題；⑤外添加劑：主要作用是保證碳粉的流動性，帶電性及附著力。以上成分組成了碳粉顆粒，碳粉顆粒直徑為5-12 微米，大小及形狀取決于其制作方法。

3 碳粉制作工藝

物理粉碎法是將構成碳粉的樹脂，著色劑和其他材料在一個干燥的環境中進行混合（預混合過程）。隨后，通過加熱和揉捏使樹脂軟化，讓樹脂和其他的材料混合均勻（揉制過程）[2]。然后它被粉碎成幾微米大小的顆粒（粉碎過程）。粉碎時通常使用的是機械粉碎方式，也有少部分使用高壓氣流粉碎方式。最終，對粉碎后碳粉的顆粒直徑進行篩選，從而得到用于打印的合格尺寸的碳粉（篩選過程）。

4 碳粉優劣

①聚合碳粉顆粒為規則的圓形，因此流動性比粉碎碳粉好，轉寫效率也比較高。但聚合碳粉顆粒不利于磨擦起電，碳粉消耗量比較高，同時也不利于清潔；②聚合碳粉由于是在液體中聚合，每個顆粒中各成分的含量一致性很好。而粉碎碳粉會出現混合不均的缺陷；③聚合碳粉粒度的分布比粉碎碳粉更均勻。碳粉顆粒大小會對性能造成影響，但缺乏較大顆粒會影響黑度，缺乏較小顆粒將影響分辨率；④聚合法不能生產磁性碳粉，而市場保有量最大的打印機都使用磁性碳粉。⑤聚合法生產時由于單體易燃、易爆、有毒，因此原料運輸、貯存、生產過程都存在一定的危險，因而投資要大很多[3]。同時，由于清洗時需要大量的水，而這些水使用以后含有有害物質，不處理不能排放，因此聚合法生產時污水處理設備的投資也很巨大；⑥聚合技術難度較大，不合格的產品無法像粉碎法一樣重新混合使用，因而常有固體廢棄物，造成成本升高。

5 結語

綜上所述,聚合碳粉粒度分布均勻、分散均勻程度優于粉碎碳粉，但是投資大、風險大、污染重、成本高、碳粉消耗量高且無法生產磁性粉。粉碎法生產工藝技術在持續發展。特別是采用往復螺桿混煉機或行星螺桿混煉機后，顆粒中各成分含量不夠一致的缺點將得到很大改善；顆粒整形技術的發展將使顆粒形狀不規則的缺點得到改善；篩選的技術發展已經使粒度分布水平得到了很大的提高，因此前景廣闊。聚合生產工藝也將隨著污水處理技術、聚合技術的發展而減少用水和污染，從而可以降低投資與成本。