尹志恒 許文豪 王磊

惠普打印機(jī)（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(xué)聚合碳粉（Polymerized Toner）。而碳粉按照轉(zhuǎn)寫(xiě)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(guò)與攪拌軸和顯像輥之間摩擦帶電，帶電后的碳粉通過(guò)打印機(jī)中形成的電場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)寫(xiě)及成像的過(guò)程[1]。二成分碳粉則是通過(guò)自身的磁性從而轉(zhuǎn)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(shù)脂、著色劑、內(nèi)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(shù)脂是必不可少的成分。①樹(shù)脂：定著及防止褪色是粘合性樹(shù)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(jī)成像的各個(gè)過(guò)程；②著色劑：著色劑起著色的作用，占比約為10%；③內(nèi)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(shí)發(fā)生無(wú)法剝離的問(wèn)題；⑤外添加劑：主要作用是保證碳粉的流動(dòng)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(gòu)成碳粉的樹(shù)脂，著色劑和其他材料在一個(gè)干燥的環(huán)境中進(jìn)行混合（預(yù)混合過(guò)程）。隨后，通過(guò)加熱和揉捏使樹(shù)脂軟化，讓樹(shù)脂和其他的材料混合均勻（揉制過(guò)程）[2]。然后它被粉碎成幾微米大小的顆粒（粉碎過(guò)程）。粉碎時(shí)通常使用的是機(jī)械粉碎方式，也有少部分使用高壓氣流粉碎方式。最終，對(duì)粉碎后碳粉的顆粒直徑進(jìn)行篩選，從而得到用于打印的合格尺寸的碳粉（篩選過(guò)程）。

4 碳粉優(yōu)劣

①聚合碳粉顆粒為規(guī)則的圓形，因此流動(dòng)性比粉碎碳粉好，轉(zhuǎn)寫(xiě)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(shí)也不利于清潔；②聚合碳粉由于是在液體中聚合，每個(gè)顆粒中各成分的含量一致性很好。而粉碎碳粉會(huì)出現(xiàn)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(huì)對(duì)性能造成影響，但缺乏較大顆粒會(huì)影響黑度，缺乏較小顆粒將影響分辨率；④聚合法不能生產(chǎn)磁性碳粉，而市場(chǎng)保有量最大的打印機(jī)都使用磁性碳粉。⑤聚合法生產(chǎn)時(shí)由于單體易燃、易爆、有毒，因此原料運(yùn)輸、貯存、生產(chǎn)過(guò)程都存在一定的危險(xiǎn)，因而投資要大很多[3]。同時(shí)，由于清洗時(shí)需要大量的水，而這些水使用以后含有有害物質(zhì)，不處理不能排放，因此聚合法生產(chǎn)時(shí)污水處理設(shè)備的投資也很巨大；⑥聚合技術(shù)難度較大，不合格的產(chǎn)品無(wú)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(jié)語(yǔ)

綜上所述,聚合碳粉粒度分布均勻、分散均勻程度優(yōu)于粉碎碳粉，但是投資大、風(fēng)險(xiǎn)大、污染重、成本高、碳粉消耗量高且無(wú)法生產(chǎn)磁性粉。粉碎法生產(chǎn)工藝技術(shù)在持續(xù)發(fā)展。特別是采用往復(fù)螺桿混煉機(jī)或行星螺桿混煉機(jī)后，顆粒中各成分含量不夠一致的缺點(diǎn)將得到很大改善；顆粒整形技術(shù)的發(fā)展將使顆粒形狀不規(guī)則的缺點(diǎn)得到改善；篩選的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)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(chǎn)工藝也將隨著污水處理技術(shù)、聚合技術(shù)的發(fā)展而減少用水和污染，從而可以降低投資與成本。