Что такое тонер?

15.11.2018 Категория: Про оргтехнику Просмотров: 513 Комментариев:

Так что такое тонер? Какое определение можно ему дать? С одной стороны тонер, или электрографический порошок, необходимо рассматривать как расходный материал в процессе электрографии. С другой – это композиционный материал на основе полимеров и целого ряда специальных добавок, имеющий строго определенный гранулометрический состав, цвет, диэлектрические и теплофизические свойства.

Первое упоминание о процессе записи информации при помощи электричества и порошка было сделано в конце ХУIII столетия, и связано оно с именем немецкого ученого Г.Х.Лихтенберга. В 1778 году на заседании Королевского научного общества в Геттингене Лихтенберг сделал сообщение: «О новом методе исследования природы и движения электрической материи». Он сообщил о методе получения положительных и отрицательных зарядов на поверхности диэлектрических смол.
Используя порошки противоположного заряда, ученый наносил их на скрытое изображение на поверхности смолы и получал проявленную информацию. Тем самым это изобретение предполагалось применить в стенографии. Позже стали появляться изобретения, содержащие элементы электростатографии и электрофотографии. Все эти методы можно объединить в понятие электрография.
 Электрография - это метод получения изображения, основанный на физических явлениях взаимодействия электростатических зарядов в фотополупроводниковых и диэлектрических материалах и средах.
Интенсивное развитие электрографии началось  с того момента, когда ряд коммерческих фирм, особенно американских, осознали возможность ее практического применения в процессе создании аппаратов для копирования графической и текстовой информации.
Наиболее интенсивные экспериментальные работы проводились с черно-белыми  копировальными аппаратами и расходными материалами к ним, а также с фоторецепторами многократного применения и магнитными  проявителями (носители и тонеры).
Но в  данной статье мы не ставим цель подробно рассмотреть электрографический процесс. Остановимся на тонерах.

Электрографические тонеры могут быть классифицированы:                

1. по способу получения тонера:

тонер, полученный при помощи микро-суспензионной полимеризации (MSP), так называемый «химический» тонер;
тонер, полученный механическим измельчением и классификацией;
по методам проявки:
тонеры для двухкомпонентной проявки;
тонеры для однокомпонентной проявки;
по полярности:
положительные;
отрицательные;

2. по магнитным свойствам тонеры для однокомпонентной проявки:

магнитные тонеры;
немагнитные тонеры.

В зависимости от того, заряжен ли тонер до того, как он попал в зону проявки или он приобретает заряд под воздействием

электрического поля скрытого изображения:
металлосодержащие тонеры;
индуктивные;
в зависимости от цвета:
цветные тонеры;
-черные.

Тонеры для электрографических копировальных машин и принтеров – это цветные полимерные частицы размером от 5 до 20 микрон, производимые из смол с определенными температурными характеристиками, вязкостью, связующими качествами и содержащие добавки, определяющие цвет, магнитные свойства, заряд. Поверхность частичек тонера покрыта добавками, которые придают им поверхностный трибоэлектрический заряд, сыпучесть.

Ниже приведены схемы  частичек тонера в зависимости от типа и таблицы, содержащие информацию о составе тонера и назначении компонентов входящих в его состав.

Для немагнитных тонеров полимерные материалы (смолы) являются главными компонентами и составляют 80-90%% от массы тонера. Для магнитной проявки в композициях тонеров смолы и магнитные материалы используются примерно в одинаковых долях – 40-50 мас.%.

Цветные добавки составляют примерно 5-15 мас.%, и очень маленькое количество (менее 5 мас.%) составляют все остальные добавки. Однако именно эти добавки и отвечают за высокое качество копирования и печати.


В области электрографии необходимо отметить следующие тенденции развития производства тонеров:

увеличение скорости печати приводит к созданию тонеров, способных плавиться при более низких температурах и одновременно быстро остывать и закрепляться на бумаге, не создавая проявлений офсета;
создание тонеров со стабильными электрическими свойствами;
создание тонерных композиций с использованием экологически безопасных компонентов;
создание принтеров и цветных копировальных аппаратов с более высоким разрешением;
 повсеместный рост цен на сырье, в связи с ростом мировых цен на нефть и другие энергоносители, и в связи с этим -
увеличение эффективности производства и снижение энергетических затрат;


Более 90% всех сухих тонеров, выпускаемых в наше время, производятся обычными, так называемыми методами плавления и механическими способами измельчения и классификации.

Технологический процесс получения тонера таким способам очень похож на  переработку пластмасс или других композиционных материалов и включает в себя следующие операции:

смешивание компонентов;
получение расплава (экструзия);
охлаждение полученной массы;
предварительное измельчение;
тонкий помол и классификация;
введение внешних добавок;
тестирование тонера и упаковка.

Остановимся подробнее на каждом из этих этапов.
Процесс смешивания и экструзии являются наиболее важными для достижения высокого качества будущего тонера, так как на этой стадии закладывается однородность материала. Важна и однородность распределения в массе  смолы добавок, определяющих физико-механические и электрические параметры тонера. Во время экструзии материал расплавляется и под воздействием деформации, давления равномерно перемешивается. На всех стадиях получения тонера механическим способом необходимо исключить попадание влаги в композицию, т.к. это приведет к изменению магнитных и электрических свойств продукта. Что в свою очередь, существенно скажется на качестве изображения, сыпучести тонера и стабильности его свойств в процессе хранения.
Расплавленный  и охлажденный полупродукт предварительно измельчают в механических дробилках до размера гранул 5-6 мм.    Полученные гранулы подвергаются измельчению на струйных измельчителях, а затем  классифицируются. При этом метод измельчения исключает попадание механических примесей, характерных для других типов оборудования, так как измельчение осуществляется за счет струи сжатого воздуха, не содержащей влаги, масла и других примесей. На этом этапе получают продукт с однородным распределением частиц от 5 до 20 микрон.

Необходимо обратить внимание на то, что у разных производителей размер частиц может быть различный. Это зависит от используемого оборудования при переработке, от качества сырья, а иногда и экономической целесообразности выпуска тонера. Процесс производства тонеров является энергоемким,  и его себестоимость высока. Поэтому иногда в ущерб качества продукта производитель позволяет себе уменьшить количество удаляемой мелкой фракции из готового тонера тем самым, увеличивая объемы выпуска.

Процесс тонкого измельчения и классификации очень важен. На данном этапе закладывается однородность продукта по размерам частиц. Частицы правильной формы (сферические), одинаковые по размеру одинаково намагничиваются, электризуются, переносятся на бумагу в процессе проявки.

Крупные частицы могут привести к преждевременному износу фоторецептора, ракеля т.к. они представляют собой абразив. Эти же частицы  могут привести к образованию фона при печати. Повышенное содержание мелкой фракции способна повлечь за собой снижение оптической плотности изображения, образования фона.

Для  каждого вида тонера существуют спецификации с его гранулометрическими параметрами. С учетом этих данных осуществляется жесткий инструментальный контроль  показателей распределения частиц.
Следующим этапом, определяющим качество тонера, является операция введения внешних добавок. Правильный подбор и введение добавок так же немаловажный фактор. Этим определяется «жизнеспособность» тонера: его трибоэлектрические свойства, сыпучесть, стабильность при длительном хранении.

Заключительным этапом является тестирование произведенного порошка  в реальном аппарате по существующей стандартной методике. После чего тонер расфасовывается, упаковывается и отправляется потребителю.