熔融法制備激光打印機墨粉及墨粉的檢測方法講解

1、熔融法制備激光打印機墨 粉及墨粉的檢測方法1引言墨粉是所有采用靜電成像過程的靜電復印 機、激光打印機和傳真機的基本構成部分，習 慣稱之為耗材，主要應用于黑白復印和打印，它 是以樹脂、顏料、荷電劑、石蠟、 磁粉、外添劑等成分為主要原料的 復合產(chǎn)物。我國墨粉量需求巨大， 2005年已達到9000t,市場需求量平 均以8%到9%的速率增長。國內(nèi)的 墨粉生產(chǎn)廠家除為打印機生產(chǎn)廠商 代工外，大部分從事兼容性墨粉的 生產(chǎn)。1引言兼容性墨粉是指由非打印機生產(chǎn)廠商 出品的，能夠單獨并且能夠和原裝墨粉混 合在某一型號打印機上使用的墨粉。因兼 容性墨粉售價便宜且其品質(zhì)已非常接近原 裝墨粉，故其銷量逐年上升，市場前

2、景廣闊。因兼容性墨粉生產(chǎn)廠家不具有原裝粉配方，故其工作關鍵是研制出與原裝粉品 質(zhì)接近的配方及生產(chǎn)工藝。1.2定影的演化過程轉印后的狀態(tài)匸>匚定影后的狀態(tài)熱力及壓力等能量付著11=> |半溶融|=> 擴散1=0 浸透墨粉在定影時的變化1.1打印機的打印過程1.3 墨粉的分類目前，使用最普遍的墨粉大致可分為兩 類:一是雙組分墨粉;二是單組分墨粉。雙組 份墨粉是用微小的色調(diào)劑顆粒與較大顆粒 的載體（以磁鐵粉、塑料珠和玻璃珠為原 料制成的，其中以鐵磁粉最為常用）配合而成，單組份墨粉不含有載體。單組份墨粉較雙組份墨粉有打印設備簡單、轉印率高、底灰小、造價便宜等特點，目前市場 上的雙組份

3、墨粉占有率正逐年下降。兩種 墨粉的SEM照片如下圖所示。1.3.1片雙組分墨粉和單組分墨粉的SEM照1雙組分墨粉2單組分墨粉1.3.2的區(qū)別單組分墨粉與雙組分墨粉顯影方式雙級分m方或單組分粉顯彭方式1.3.3 色調(diào)劑中各組分的功能和含量組分類型雙組分或單組分非磁性單組分磁性粉樹脂70-90%40-65%磁粉0%30-50%顏料0-6%0-6%石蠟2-10%2-10%荷電劑0. 1-3. 0%0. 1-3. 0%外添劑0. 1-3. 0%0. 1-3. 0%1.3.3 色調(diào)劑中各組分的功能和含量各組分功能如下：（1）樹脂在墨粉中所占比例約為 80%,實際上黑粉就是一杯被染了色的熱熔性樹脂,它的作

4、 川是在圖像定影的過程匚役將墨粉中的各種成分通過加熱、 加壓固定在紙上。因此?樹脂的性能對墨粉的質(zhì)量和穩(wěn)定 性是至關重要的，通常用于制作墨粉的樹脂是選用粘合性 能和熱熔性能好、化學穩(wěn)定性的合成樹脂，如內(nèi)烯酸類2苯 乙烯類，酚醛樹脂等等；（2）磁粉：是墨粉在磁場屮能夠被 吸引；（3）顏料:顏料在墨粉屮所占比例約為10%,主耍起著 色作用。一般在墨粉中常采用碳黑作為著色材料，其化學 性能也比較穩(wěn)定；（4）石蠟：能完善墨粉的定影性能，增 加定影牢固度，防止粘轆。顏料為墨粉產(chǎn)生視角效果，并 影響其帚電量。外添劑改變墨粉的帶電量、電何分布曲線 及帶電速謹。（5）荷電劑:rd為調(diào)節(jié)劑是一種用于輕制墨粉 帶

5、電性能的添加劑,所占比例約為5%; （6）外添劑:在墨粉中 加入添加劑是為了提商墨粉旳流紉性、昜清潔性、易轉印 性和防止結塊曙，一般卷墨粉申所占比例為5%o1.4 墨粉的主要生產(chǎn)工藝墨粉的牛產(chǎn)工藝主要仃熔融法和聚合法。燈融迓是穢4介戰(zhàn)好的妙圳鈦顏料夂偵叫列躋介均勻屈茴跆 融撚啟務出、冷卻、彼碎、超細粉碎、芬級激后再加入一些能輝 其流動性的外部添加劑混合而得到制成品。該法匸藝成熟展作參數(shù)相 對穩(wěn)定，是當前C經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的傳統(tǒng)方法的打印產(chǎn)品的黑度、底灰主要方法。：.組分的研究已比較充分，H前研究的關鍵領域在外添劑的逛加,外添 劑主要控制墨粉帶電量流動性,對有狼杏翔誡蓄字變外添劑的聚合法是指將單體原料、

6、顏料等添加劑一起混合加入到反應器中, 采用塞合的方法直按制得跟粉的顆粒狀成品。山于它是在顏料顆粒的 起或便粒了能轆詼在樹脂基體小而更幾靠。同時然粉顆粒的人小及外 形的控制是通過化學反應來調(diào)節(jié)的，所以無需粉碎匸序便可以得到制成 品。2 熔融法工藝流程及檢測配料-> 混煉-> 壓片T粗粉碎-> 氣流磨T分 級一>加入外添一> 高速混合-> 得到制品粉。2.4 色調(diào)劑中各組分的位置2.5墨粉的檢測墨粉需要檢測的內(nèi)容有：粒度檢測、 帶電量檢測、軟化點和熔融指數(shù)檢測、黑度值測量、底灰測量、定影牢固度檢測、分辨率檢測、廢粉率計算、耗粉量計算、不均勻度檢測等。3 結果與討

7、論3.1二氧化硅含量對帶電量、黑度、底灰3.1二氧化硅含量對帶電量、黑度、底灰 的影響丿k丿外添劑是影響墨粉帶電量的關鍵，以二氧化硅對墨粉的影響為例O由上圖可以看出墨粉的帶電量隨混合時間先增高然后 逐漸降低，隨二氧化硅含量增高的變化是 先增高然后降低。測試條件：溫度18°c, 相對濕度41%o3.1二氧化硅含量對帶電量、黑度、底灰 的影響丿k丿t6q15-1.4-0.01412-11-06031.01.21.41.61.82.02.22.42二軟化碇律雖/%0012-0010-0008-0 006-0004-0 002 -oe 08101214161820 2.22.426 28二氯

8、化酸含電娛3.1二氧化硅含量對帶電量、黑度、底灰 的影響由上圖可以看出，墨粉的黑度值和底灰值都隨二氧化硅含量的增加而增加，根 據(jù)黑度和底灰的變化關系，根據(jù)對墨粉黑 度和底灰的要求可以得出，在二氧化硅含 量為1.8%時，能得到最好的打印品質(zhì)。結合二氧化硅含量對墨粉的影響，可以先通 過測試帶電量得出需添加的含量范圍再打 印檢測，以減少工作量。3.2兼容性測試結果r /C 1 )Jka2ms融2粉«'Kn張 t / 啟 g影牢固度定EW5.04E15ME1562.BESN0H876.ES4 213.4一RH374RRB3.2兼容性測試結果兼容性的好壞是一種墨粉能否擁有良好 市場的關

9、鍵，以墨粉206130568為例，其 兼容性測試結果見上表。兼容性測試結果：(1)原裝粉與自制粉在交替換粉的復印過 程中沒有出現(xiàn)異常，兼容性良好；(2)原 裝粉與自制粉相比，粒度與耗粉量偏大、 融指偏高、復印品質(zhì)量相當。3.3打印壽命測試墨粉的打印壽命測試為了檢驗墨粉的 長期打印性能，以墨206130568粉為例， 打印測試結果如表3-2。實驗環(huán)境：溫度： 20°C；相對濕度：70±5%o平均耗粉量： 2.2g/百張。廢粉率：8.7%o打印表現(xiàn)：打 印19000張，黑度良好無下降趨勢；稿件干 凈，定影良好；未出現(xiàn)粘鼓等其他異常。 實驗結論：自制粉在LBP3000機原裝盒上

10、表現(xiàn)良好。張數(shù)盧半黑檀黑度Q |丕均勻匡Bpa最大平均。最小卞綜合心毫底灰匸iooT 5匝 1000 2000 3000 4000- 5002 6000 7003 8000- 9000 IOOOOp 11000巳 12000 13000 14000 15000 16000； 17000 18000 190001呵152亠1- 52ITss-1. 52/ l.d 15“i.52155心1.521. 53。1.541.54.1541.53-1.53 小1.531521.411.491.491.501.481.461.491.501.511.501.501.511.521.501.501.491.5

11、11.511.501.501.511.501. 3"147一 匚44.T. 46-1. 42.-1. 31. 4&1. 1.宓1. 46,1. 44、1.44-147“1.46-1.述1. 431.5乳 153$1.511- 5017521750I. 5 01. 49111146O%丄51. 481.524：1.53c1.53<1.531.5Z1531521.21521.511. 531.531. 511. 511. 511.501.511.531.501.511.511.471.511.511111111111115.51即7%6%2%5%無無無無無無無無無無無無無無

12、無無無無無無無無0(k血 g 仏 ggg 皿6 6 6 6 6 6 6 66666666666 6 6 6 63.4高低溫實驗測試結果測試項 目常溫（199/43% 濕 度）咼溫咼濕 （30°C/80% 度）低溫低濕 （10°C/25% 濕度 ）底灰無前20張綜合稿仃較人顆 粒底灰，300張后抽 稿稍有灰。無拖尾無稍有無分辨率600600600其它現(xiàn) 象黑稿上有大白首張黑稿人白點小白點 較多，后大白點減少， 小白點600張消失。首張人白點較多， 后減少，3.4高低溫實驗測試結果4總結綜上所述，墨粉的制造涉及到超細粉體加工、 復合材料、化工等領域的內(nèi)容，是世界上公認的 高技術產(chǎn)品。墨粉的檢測也