熔融法制备激光打印机墨粉及墨粉的检测方法讲解

1、熔融法制备激光打印机墨 粉及墨粉的检测方法1引言墨粉是所有采用静电成像过程的静电复印 机、激光打印机和传真机的基本构成部分，习 惯称之为耗材，主要应用于黑白复印和打印，它 是以树脂、颜料、荷电剂、石蜡、 磁粉、外添剂等成分为主要原料的 复合产物。我国墨粉量需求巨大， 2005年已达到9000t,市场需求量平 均以8%到9%的速率增长。国内的 墨粉生产厂家除为打印机生产厂商 代工外，大部分从事兼容性墨粉的 生产。1引言兼容性墨粉是指由非打印机生产厂商 出品的，能够单独并且能够和原装墨粉混 合在某一型号打印机上使用的墨粉。因兼 容性墨粉售价便宜且其品质已非常接近原 装墨粉，故其销量逐年上升，市场前

2、景广阔。因兼容性墨粉生产厂家不具有原装粉配方，故其工作关键是研制出与原装粉品 质接近的配方及生产工艺。1.2定影的演化过程转印后的状态匸>匚定影后的状态热力及压力等能量付着11=> |半溶融|=> 扩散1=0 浸透墨粉在定影时的变化1.1打印机的打印过程1.3 墨粉的分类目前，使用最普遍的墨粉大致可分为两 类:一是双组分墨粉;二是单组分墨粉。双组 份墨粉是用微小的色调剂颗粒与较大颗粒 的载体（以磁铁粉、塑料珠和玻璃珠为原 料制成的，其中以铁磁粉最为常用）配合而成，单组份墨粉不含有载体。单组份墨粉较双组份墨粉有打印设备简单、转印率高、底灰小、造价便宜等特点，目前市场 上的双组份

3、墨粉占有率正逐年下降。两种 墨粉的SEM照片如下图所示。1.3.1片双组分墨粉和单组分墨粉的SEM照1双组分墨粉2单组分墨粉1.3.2的区别单组分墨粉与双组分墨粉显影方式双级分m方或单组分粉显彭方式1.3.3 色调剂中各组分的功能和含量组分类型双组分或单组分非磁性单组分磁性粉树脂70-90%40-65%磁粉0%30-50%颜料0-6%0-6%石蜡2-10%2-10%荷电剂0. 1-3. 0%0. 1-3. 0%外添剂0. 1-3. 0%0. 1-3. 0%1.3.3 色调剂中各组分的功能和含量各组分功能如下：（1）树脂在墨粉中所占比例约为 80%,实际上黑粉就是一杯被染了色的热熔性树脂,它的作

4、 川是在图像定影的过程匚役将墨粉中的各种成分通过加热、 加压固定在纸上。因此?树脂的性能对墨粉的质量和稳定 性是至关重要的，通常用于制作墨粉的树脂是选用粘合性 能和热熔性能好、化学稳定性的合成树脂，如内烯酸类2苯 乙烯类，酚醛树脂等等；（2）磁粉：是墨粉在磁场屮能够被 吸引；（3）颜料:颜料在墨粉屮所占比例约为10%,主耍起着 色作用。一般在墨粉中常采用碳黑作为着色材料，其化学 性能也比较稳定；（4）石蜡：能完善墨粉的定影性能，增 加定影牢固度，防止粘辘。颜料为墨粉产生视角效果，并 影响其帚电量。外添剂改变墨粉的带电量、电何分布曲线 及带电速谨。（5）荷电剂:rd為调节剂是一种用于轻制墨粉 带

5、电性能的添加剂,所占比例约为5%; （6）外添剂:在墨粉中 加入添加剂是为了提商墨粉旳流纫性、昜清洁性、易转印 性和防止结块曙，一般卷墨粉申所占比例为5%o1.4 墨粉的主要生产工艺墨粉的牛产工艺主要仃熔融法和聚合法。燈融迓是秽4介战好的妙圳钛颜料夂侦叫列跻介均匀屈茴跆 融撚启務出、冷却、彼碎、超细粉碎、芬级激后再加入一些能輝 其流动性的外部添加剂混合而得到制成品。该法匸艺成熟展作参数相 对稳定，是当前C经产业化的传统方法的打印产品的黑度、底灰主要方法。：.组分的研究已比较充分，H前研究的关键领域在外添剂的逛加,外添 剂主要控制墨粉带电量流动性,对有狼杏翔诫蓄字变外添剂的聚合法是指将单体原料、

6、颜料等添加剂一起混合加入到反应器中, 采用塞合的方法直按制得跟粉的颗粒状成品。山于它是在颜料颗粒的 起或便粒了能辘诙在树脂基体小而更几靠。同时然粉颗粒的人小及外 形的控制是通过化学反应來调节的，所以无需粉碎匸序便可以得到制成 品。2 熔融法工艺流程及检测配料-> 混炼-> 压片T粗粉碎-> 气流磨T分 级一>加入外添一> 高速混合-> 得到制品粉。2.4 色调剂中各组分的位置2.5墨粉的检测墨粉需要检测的内容有：粒度检测、 带电量检测、软化点和熔融指数检测、黑度值测量、底灰测量、定影牢固度检测、分辨率检测、废粉率计算、耗粉量计算、不均匀度检测等。3 结果与讨

7、论3.1二氧化硅含量对带电量、黑度、底灰3.1二氧化硅含量对带电量、黑度、底灰 的影响丿k丿外添剂是影响墨粉带电量的关键，以二氧化硅对墨粉的影响为例O由上图可以看出墨粉的带电量随混合时间先增高然后 逐渐降低，随二氧化硅含量增高的变化是 先增高然后降低。测试条件：温度18°c, 相对湿度41%o3.1二氧化硅含量对带电量、黑度、底灰 的影响丿k丿t6q15-1.4-0.01412-11-06031.01.21.41.61.82.02.22.42二软化碇律虽/%0012-0010-0008-0 006-0004-0 002 -oe 08101214161820 2.22.426 28二氯

8、化酸含电娱3.1二氧化硅含量对带电量、黑度、底灰 的影响由上图可以看出，墨粉的黑度值和底灰值都随二氧化硅含量的增加而增加，根 据黑度和底灰的变化关系，根据对墨粉黑 度和底灰的要求可以得出，在二氧化硅含 量为1.8%时，能得到最好的打印品质。结合二氧化硅含量对墨粉的影响，可以先通 过测试带电量得出需添加的含量范围再打 印检测，以减少工作量。3.2兼容性测试结果r /C 1 )Jka2ms融2粉«'Kn张 t / 启 g影牢固度定EW5.04E15ME1562.BESN0H876.ES4 213.4一RH374RRB3.2兼容性测试结果兼容性的好坏是一种墨粉能否拥有良好 市场的关

9、键，以墨粉206130568为例，其 兼容性测试结果见上表。兼容性测试结果：(1)原装粉与自制粉在交替换粉的复印过 程中没有出现异常，兼容性良好；(2)原 装粉与自制粉相比，粒度与耗粉量偏大、 融指偏高、复印品质量相当。3.3打印寿命测试墨粉的打印寿命测试为了检验墨粉的 长期打印性能，以墨206130568粉为例， 打印测试结果如表3-2。实验环境：温度： 20°C；相对湿度：70±5%o平均耗粉量： 2.2g/百张。废粉率：8.7%o打印表现：打 印19000张，黑度良好无下降趋势；稿件干 净，定影良好；未出现粘鼓等其他异常。 实验结论：自制粉在LBP3000机原装盒上

10、表现良好。张数卢半黑檀黑度Q |丕均匀匡Bpa最大平均。最小卞综合心毫底灰匸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%无无无无无无无无无无无无无无

12、无无无无无无无无0(k血 g 仏 ggg 皿6 6 6 6 6 6 6 66666666666 6 6 6 63.4高低温实验测试结果测试项 目常温（199/43% 湿 度）咼温咼湿 （30°C/80% 度）低温低湿 （10°C/25% 湿度 ）底灰无前20张综合稿仃较人颗 粒底灰，300张后抽 稿稍有灰。无拖尾无稍有无分辨率600600600其它现 象黑稿上有大白首张黑稿人白点小白点 较多，后大白点减少， 小白点600张消失。首张人白点较多， 后减少，3.4高低温实验测试结果4总结综上所述，墨粉的制造涉及到超细粉体加工、 复合材料、化工等领域的内容，是世界上公认的 高技术产品。墨粉的检测也