Типы тонеров для цветной печати: обычный тонер, химический, сферизованный

Если рассмотреть действие лазерного принтера, то можно увидеть, что все его составные элементы работают для качественного и точного переноса красящего состава на носитель изображения. Естественно, от характеристик тонера будет зависеть точность цветопередачи, воспроизведение контура рисунка и долговечность оттиска.

Рис 1 Емкости с цветным тонером

Компоненты тонера для цветной печати

Работы по созданию оптимального красящего состава не останавливаются. Эксплуатация принтеров требует эволюции красящего состава, требования к нему изменяются и иногда даже противоречат друг другу.

Требования, предъявляемые к цветному тонеру:

• красящий порошок должен иметь заданные диэлектрические свойства, так как нанесение определенной полярности происходит за счет трибоэлектризации (электризации трением);
• для качественного запекания на поверхности бумаги или других носителях
• вязопластичные свойства тонера должны позволять его прочное закрепление при определенных температурах;
• длительное время сохранять сыпучие свойства;
• разброс по размерам частиц сухой смеси должен быть минимальным, от этого зависит прорисовка мелких деталей изображения;
• цветной красящий порошок, необходимо изготавливать с точно заданным цветом и оптимальной прозрачностью для создания цветности определенного спектра (например, зеленого или фиолетового);
• легко переносить повышенный температурный режим окружающей среды, чтобы отпечатанные изображения не плавились и не оставляли следов;
• обладать заданной текучестью.

 

Таблица. Функции основных составляющих тонера

Компоненты	Концентрация, в %	Воздействие на трибоэлектризацию	Функция
Полимер	90	Хорошее	Полимерная матрица
Регулятор заряда	2	Отличное	Трибоэлектризация
Воск	3	Отсутствует	Термозакрепление
Пигмент	5	Удовлетворительное	Окраска тонера
Добавка для сыпучести	0,5	Удовлетворительное	Снижение агрегации

 

Полимер. Длинная синтезированная молекула, легко удерживающая более мелкие молекулы других веществ. Распространено применение сополимеров стирола с акриловой кислотой или гликоля с эфирами янтарной и малеиновой кислот.

Пигмент. Искусственный или натуральный состав, придающий прозрачным молекулам полимера определенный цвет. Подбираются составы, не снижающие трибоэлектризацию порошка.

Добавка для сыпучести смеси. Снижает способность состава к излишней липучести. Используют стеарат цинка или окислы кремния. Способствует поляризации смеси.

Полимерный воск. Участвует в процессе термозакрепления и дополнительно служит смазкой для фьюзера. В основном это полипропилен или низкомолекулярный полиэтилен.

Регулятор заряда. Способствует обретению составом стабильного заряда нужной полярности и величины, необходимого для качественной трибоэлектризации. Используют соли кислот как органических, так и неорганических или четвертичные соли.  

Рис 2 Геометрия гранулы тонера

Виды и классификация тонеров

Для ориентирования потребителей, тонеры классифицируют по следующим признакам:

• цвет пигмента: черный или цветной;
• магнитные свойства: имеются или отсутствуют;
• приданная полярность: отрицательный заряд или положительный;
• тип полимера, применяемый в синтезе: полиэстер или стирол-акрил;
• технология производства: химическая или традиционная (обычная, механическая).

Обычный или традиционный тонер

До недавнего времени, изготовление порошкообразного красящего состава выполнялось путем измельчения основы до получения частиц определенных размеров. Последовательность изготовления:

• в соответствии с рецептурой тонера, его компоненты смешиваются в определенных дозах;
• смесь обрабатывается в экструдере, причем полимер расплавляется под действием высокой температуры, и, вследствие этого происходит гомогенизация состава (распределение компонентов в смеси становится равномерным);
• остывший нитеобразный состав, проходит предварительное измельчение;
• выполняется тонкий помол и разделение порошкообразной субстанции на фракции;
• проводится обогащение измельченной краски поверхностными добавками.

Основными недостатками такого тонера считаются:

• неоднородность пылеобразных частиц, разброс по размерам может быть значительным;
• изломанная поверхностная форма, плохо поддерживающая четкость при печати.

Плюсом традиционного тонера считается его дешевизна.  

Изготовление тонера химическим способом

Желание получить красящий состав с узким разбросом по основным характеристикам, привело научную мысль к формированию частиц с необходимыми данными в процессе полимеризации. Главным достоинством такого производства считается повышенный выход гранул с размерами 6-7 мкм.

Технологический цикл изготовления химического тонера объединяет процесс полимеризации и синтез полимерного связующего. Производители используют два распространенных способа полимеризации – эмульсионную или суспензионную. Результат в обоих случаях схожий, но различаются технологические приемы.  

Ядро гранулы тонера состоит из легкоплавкого материала, парафина или низкомолекулярного полиэтилена.

Оболочкой служит синтезированный полимер, несущий в себе магнитные, пигментные и другие добавки, улучшающие перенос и закрепление тонера. В обязательном порядке включаются регуляторы заряда и различные модификаторы, улучшающие цветопередачу или придающие глянец отпечатку.

Добавление поверхностных агентов, на гранулы тонера, призвано улучшить реологические свойства смеси.

Гранулы изготовленного тонера имеют небольшой разброс по размерам, но могут быть разной формы, хотя и без острых углов. Полимерный красящий состав меньше травмирует светочувствительный барабан, более точно воспроизводит контуры изображения и отличается яркой, насыщенной цветопередачей.

Изготовленную смесь промывают и отфильтровывают, после сушки выполняют воздушную сортировку гранул.

Рис 3 Тонер различных производителей

Метод суспензии. Необходимые компоненты вносят в жидкую смесь мономеров. Интенсивно перемешиваемая взвесь соединяется с 5% раствором хлорида натрия и проводится полимеризация. Полученные частицы близки к шарообразной форме.

Метод эмульсионной агрегации. Технология подразумевает два этапа. В первом производится полимеризация мономера в тонкодисперсные гранулы. Во втором проводится коагуляция компонентов в гранулы с заданными характеристиками. Такая полимеризация производит частицы с минимально допустимым разбросом по размерам.

Химический тонер не имеет точной формулы, поэтому не всегда можно определить какие добавки имеются в гранулах и какие свойства заложил производитель в порошок. Ввиду этого рекомендуется придерживаться рекомендаций профессионалов при выборе тонеров для цветных принтеров.

Производство химического тонера дороже обычного. Но, больший выход частиц заданных параметров и соответственно более качественная печать дает химическому тонеру широкое распространение.

Сферизованный тонер

Гранулы шарообразной формы не только снижают износ барабанов и валов, но и позволяют получать отпечатки высокого качества при меньшем расходе тонера.

При обычной технологии изготовления тонера, для придания его гранулам шарообразной или овальной формы, прибегают к процессу «полировки» или оплавляют кратковременным термическим воздействием. Стоимость изготовления существенно повышается. К тому же гарантировать равномерное распределение добавок по частицам, при механическом дроблении сложно.

Рис 4 Сферизованный тонер

В химической технологии создание гранул близким к идеальной сфере и заданным размером, гораздо проще. Однородность распределения добавок при полимеризации намного лучше, чем у традиционного порошка.

Несмотря на его высокую стоимость, цветной сферизованный тонер находит широкое применение, особенно в светодиодных принтерах.

Улучшение свойств и качеств тонера привело к технологии изготовления капсулированных шарообразных гранул порошка. Когда более легкоплавкое ядро (1) заключено в тугоплавкую полимерную скорлупку (2).

Рис 5 Капсулированный тонер

Прочная оболочка капсулы повышает сыпучесть продукта и предохраняет внутренний состав от преждевременного размягчения при хранении. Такой тонер позволяет снизить температуру нагрева фьюзера, получить сочные и стойкие изображения. Габариты принтеров, использующих такой тонер, уменьшаются, а количество используемого порошка на один полноцветный отпечаток снижается почти на 30%.

Но, как и другие виды тонера, сферизованный красящий состав не избежал некоторых недостатков. Кроме повышенной стоимости тонера, к недостаткам можно отнести сложности с очисткой фоторецептора. Шарообразный тонер почти полностью переходит на бумагу, но все-таки некоторая его часть остается, и очистка ракелем тонкодисперсного сферического порошка не всегда достигает хороших результатов.

Выбирая тонер для принтера, приходится учитывать множество нюансов. Чтобы избежать неверного выбора и не подвергнуть детали печатающего устройства деформациям или преждевременному износу, обращайтесь за советом к специалистам.