激光打印机、复印机用碳粉简介

尹志恒 许文豪 王磊

惠普打印机（山东）有限公司 山东威海 264209

1 碳粉分类

碳粉按照制造方式可分为物理粉碎碳粉（Pulverized Toner）和化学聚合碳粉（Polymerized Toner）。而碳粉按照转写方式可以分为一成分碳粉（Single-Component）和二成分碳粉（Two-Component）。一成分碳粉通过与搅拌轴和显像辊之间摩擦带电，带电后的碳粉通过打印机中形成的电场，从而实现转写及成像的过程[1]。二成分碳粉则是通过自身的磁性从而转移到显像辊上。二成分得名的原因就是其中包含具有磁性的载体（Carrier）和碳粉两种成分。

2 碳粉成分

碳粉的主要成分不是碳，而是树脂、着色剂、内外添加剂、离型剂等。碳粉主要作用是着色和定着，所以着色剂与粘合性树脂是必不可少的成分。①树脂：定着及防止褪色是粘合性树脂的主要功能。它作为一种基本材料，在碳粉中占比约为80%，因此它的特性影响了激光打印机成像的各个过程；②着色剂：着色剂起着色的作用，占比约为10%；③内部添加剂：主要作用是保证碳粉的摩擦带电性；④离型剂：主要成分为石蜡，防止碳粉定着时发生无法剥离的问题；⑤外添加剂：主要作用是保证碳粉的流动性，带电性及附着力。以上成分组成了碳粉颗粒，碳粉颗粒直径为5-12 微米，大小及形状取决于其制作方法。

3 碳粉制作工艺

物理粉碎法是将构成碳粉的树脂，着色剂和其他材料在一个干燥的环境中进行混合（预混合过程）。随后，通过加热和揉捏使树脂软化，让树脂和其他的材料混合均匀（揉制过程）[2]。然后它被粉碎成几微米大小的颗粒（粉碎过程）。粉碎时通常使用的是机械粉碎方式，也有少部分使用高压气流粉碎方式。最终，对粉碎后碳粉的颗粒直径进行筛选，从而得到用于打印的合格尺寸的碳粉（筛选过程）。

4 碳粉优劣

①聚合碳粉颗粒为规则的圆形，因此流动性比粉碎碳粉好，转写效率也比较高。但聚合碳粉颗粒不利于磨擦起电，碳粉消耗量比较高，同时也不利于清洁；②聚合碳粉由于是在液体中聚合，每个颗粒中各成分的含量一致性很好。而粉碎碳粉会出现混合不均的缺陷；③聚合碳粉粒度的分布比粉碎碳粉更均匀。碳粉颗粒大小会对性能造成影响，但缺乏较大颗粒会影响黑度，缺乏较小颗粒将影响分辨率；④聚合法不能生产磁性碳粉，而市场保有量最大的打印机都使用磁性碳粉。⑤聚合法生产时由于单体易燃、易爆、有毒，因此原料运输、贮存、生产过程都存在一定的危险，因而投资要大很多[3]。同时，由于清洗时需要大量的水，而这些水使用以后含有有害物质，不处理不能排放，因此聚合法生产时污水处理设备的投资也很巨大；⑥聚合技术难度较大，不合格的产品无法像粉碎法一样重新混合使用，因而常有固体废弃物，造成成本升高。

5 结语

综上所述,聚合碳粉粒度分布均匀、分散均匀程度优于粉碎碳粉，但是投资大、风险大、污染重、成本高、碳粉消耗量高且无法生产磁性粉。粉碎法生产工艺技术在持续发展。特别是采用往复螺杆混炼机或行星螺杆混炼机后，颗粒中各成分含量不够一致的缺点将得到很大改善；颗粒整形技术的发展将使颗粒形状不规则的缺点得到改善；筛选的技术发展已经使粒度分布水平得到了很大的提高，因此前景广阔。聚合生产工艺也将随着污水处理技术、聚合技术的发展而减少用水和污染，从而可以降低投资与成本。