熔融法制備激光打印機(jī)墨粉及墨粉的檢測(cè)方法講解

1、熔融法制備激光打印機(jī)墨 粉及墨粉的檢測(cè)方法1引言墨粉是所有采用靜電成像過(guò)程的靜電復(fù)印 機(jī)、激光打印機(jī)和傳真機(jī)的基本構(gòu)成部分，習(xí) 慣稱之為耗材，主要應(yīng)用于黑白復(fù)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(fù)合產(chǎn)物。我國(guó)墨粉量需求巨大， 2005年已達(dá)到9000t,市場(chǎng)需求量平 均以8%到9%的速率增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)的 墨粉生產(chǎn)廠家除為打印機(jī)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(jī)生產(chǎn)廠商 出品的，能夠單獨(dú)并且能夠和原裝墨粉混 合在某一型號(hào)打印機(jī)上使用的墨粉。因兼 容性墨粉售價(jià)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(chǎng)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(guān)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(guò)程轉(zhuǎn)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(kuò)散1=0 浸透墨粉在定影時(shí)的變化1.1打印機(jī)的打印過(guò)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(shè)備簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)印率高、底灰小、造價(jià)便宜等特點(diǎn)，目前市場(chǎng) 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(jí)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(shí)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(guò)程匚役將墨粉中的各種成分通過(guò)加熱、 加壓固定在紙上。因此?樹脂的性能對(duì)墨粉的質(zhì)量和穩(wěn)定 性是至關(guān)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(xué)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(chǎng)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(xué) 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(jǐn)。（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(zhuǎn)印 性和防止結(jié)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(wù)出、冷卻、彼碎、超細(xì)粉碎、芬級(jí)激后再加入一些能輝 其流動(dòng)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(duì)穩(wěn)定，是當(dāng)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(guān)鍵領(lǐng)域在外添劑的逛加,外添 劑主要控制墨粉帶電量流動(dòng)性,對(duì)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(yīng)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(shí)然粉顆粒的人小及外 形的控制是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)的，所以無(wú)需粉碎匸序便可以得到制成 品。2 熔融法工藝流程及檢測(cè)配料-> 混煉-> 壓片T粗粉碎-> 氣流磨T分 級(jí)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(cè)墨粉需要檢測(cè)的內(nèi)容有：粒度檢測(cè)、 帶電量檢測(cè)、軟化點(diǎn)和熔融指數(shù)檢測(cè)、黑度值測(cè)量、底灰測(cè)量、定影牢固度檢測(cè)、分辨率檢測(cè)、廢粉率計(jì)算、耗粉量計(jì)算、不均勻度檢測(cè)等。3 結(jié)果與討

7、論3.1二氧化硅含量對(duì)帶電量、黑度、底灰3.1二氧化硅含量對(duì)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(guān)鍵，以二氧化硅對(duì)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(shí)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(cè)試條件：溫度18°c, 相對(duì)濕度41%o3.1二氧化硅含量對(duì)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(duì)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(guān)系，根據(jù)對(duì)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(shí)，能得到最好的打印品質(zhì)。結(jié)合二氧化硅含量對(duì)墨粉的影響，可以先通 過(guò)測(cè)試帶電量得出需添加的含量范圍再打 印檢測(cè)，以減少工作量。3.2兼容性測(cè)試結(jié)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(cè)試結(jié)果兼容性的好壞是一種墨粉能否擁有良好 市場(chǎng)的關(guān)

9、鍵，以墨粉206130568為例，其 兼容性測(cè)試結(jié)果見上表。兼容性測(cè)試結(jié)果：(1)原裝粉與自制粉在交替換粉的復(fù)印過(guò) 程中沒(méi)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(fù)印品質(zhì)量相當(dāng)。3.3打印壽命測(cè)試墨粉的打印壽命測(cè)試為了檢驗(yàn)?zāi)鄣?長(zhǎng)期打印性能，以墨206130568粉為例， 打印測(cè)試結(jié)果如表3-2。實(shí)驗(yàn)環(huán)境：溫度： 20°C；相對(duì)濕度：70±5%o平均耗粉量： 2.2g/百?gòu)?。廢粉率：8.7%o打印表現(xiàn)：打 印19000張，黑度良好無(wú)下降趨勢(shì)；稿件干 凈，定影良好；未出現(xiàn)粘鼓等其他異常。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：自制粉在LBP3000機(jī)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(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)

12、無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)0(k血 g 仏 ggg 皿6 6 6 6 6 6 6 66666666666 6 6 6 63.4高低溫實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果測(cè)試項(xiàng) 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(wú)前20張綜合稿仃較人顆 粒底灰，300張后抽 稿稍有灰。無(wú)拖尾無(wú)稍有無(wú)分辨率600600600其它現(xiàn) 象黑稿上有大白首張黑稿人白點(diǎn)小白點(diǎn) 較多，后大白點(diǎn)減少， 小白點(diǎn)600張消失。首張人白點(diǎn)較多， 后減少，3.4高低溫實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果4總結(jié)綜上所述，墨粉的制造涉及到超細(xì)粉體加工、 復(fù)合材料、化工等領(lǐng)域的內(nèi)容，是世界上公認(rèn)的 高技術(shù)產(chǎn)品。墨粉的檢測(cè)也