Качество тонера и качество изображения.

Качество тонера и качество изображения.

Чтобы получить наиболее высокое качество изображения, созданное методом электрографии, то­нер, являющийся средством проявки, должен быть как можно лучше. Для этого необходимо иметь оди­наково маленькие частицы, узкое распределение раз­мера частиц и нагрузки, низкую энергию фиксации (особенно для оборудования цветной печати) и про­гнозируемое "поведение" тонера. На сегодняшний день существует огромное количество видов химически созданных тонеров (ХСТ). И именно ХСТ мо­жет решить все эти проблемы. Основные характеристики ХСТ включают:

-  более легкое производство тонера с более мелкими частицами;

- контроль размеров частиц для более узкого распре­деления частиц но размеру;

- однородный состав тонера, ведущий к более узкому распределению нагрузки;

- контроль формы частиц, что улучшает качество тонера в целом;

- программирование состава молекулярного веса, что улучшает фиксирующие свойства и снижает уровень "маслянистости ".

Химически созданные тонеры назывались и продолжают называться различными именами:

- химически подготовленные тонеры;

- химически созданные тонеры;

- химические тонеры;

- полимерные тонеры;

- натуральные полимерные тонеры;

- суспензионные полимерные тонеры;

- эмульсионные полимерные тонеры;

- эмульсионные агрегативные тонеры;

- контролируемые тонеры;

-  капсулъные тонеры;

- микрокапсульные тонеры;

- инкапсулируемые тонеры;

- микрокапсуловидные тонеры и т.д.

Различные методы производства ХСТ остают­ся собственностью их изобретателей и производите­лей, и права на них отмечены во множестве патентов по всему миру.

Одним из основных параметров тонера является размер частиц. И чем меньше размер частиц, тем более качественное изображение можно созда­вать, пропечатывая более мелкие его детали. По теории, для идеальной печати в режиме 600 dpi нужен тонер со средним размером ча­стиц в 5 микрон, а при печати в режиме 1200 dpi - то­нер с частицами в 3 микрона. Нет общего мнения по тому, какой самый низкий допустимый размер частиц должен быть для экономного производства обычного тонера, но мнения специалистов сводятся к лимиту в 7микрон. В то же самое время, всем ясно, что есть возмож­ность экономично производить тонер с частицами размером в 3 микрона.

Кроме проблемы качественной пропечатки мелких деталей, существуют и другие преимущества при использовании тонера, состоящего из очень ма­лых частиц. Чем меньше средний размер частиц тоне­ра, тем тоньше слой тонера на поверхности фотобара­бана и бумаги. А это означает, в свою очередь, что расход тонера на единицу площади намного ниже для такого тонера. Малый размер частиц тонера позволяет до­биться и более равномерной плотности печати. Благодаря созданию однородных частиц тонера, расстоя­ние между ними уменьшается, а при уменьшении свободного места между частицами, плотность печа­ти растет, а, значит, и улучшается качество печати.

Важную роль, особенно в предсказании пове­дения тонера, имеет возможность регулирования фор­мы частиц тонера. Одинаковые по своей фор­ме частицы ведут себя одинаково. Чем более однород­ными являются частицы по своей форме и объему, тем более предсказуемым в работе становится тонер. Чем легче предсказать поведение тонера в работе, тем лучше качество печати.

На стадии смешения с аддитивами (добавочны­ми компонентами), как правило, производители тоне­ров не выполняют полимеризацию связующего поли­мера в тонере, хотя бывают и исключения. Стадия "Синтез тонера до получения нужных по размеру частиц" в производстве ХСТ не является простым шагом. Этот этап включает в себя множество дейст­вий, что, в реальности значительно усложняет про­цесс получения ХСТ.

Обычный тонер изготавливают методом ме­ханического измельчения смеси на основе угля:

1)  Сырьевые компоненты смешивают в экс-трудерах или смесителях, в зависимости от объема и техники смешивания. Повышают температуру су­хих компонентов до достижения точки плавления. При этой температуре смолы плавятся и компонен­ты превращаются в расплавленную смесь.

2)  Горячую смесь выливают на листы и ох­лаждают.

3)  После охлаждения пласты раскалывают на куски.

4)  Расколотые куски загружают в мельницу-дробилку (обычно используют струйные мельницы высокого давления). Очень важен постоянный кон­троль времени помола и температуры тонера внут­ри воздушного измельчителя для поддержания равно­мерной консистенции продукта.

5)  Размолотый тонер загружают в класси­фикатор, где происходит рассеивание частиц разно­го размера в более упорядоченные потоки при помо­щи высокоскоростного ротора.

6)  Необходимый продукт извлекают из упо­рядоченного потока (возможно при правильно наст­роенном давлении воздуха и скорости ротора). Гру­бая фракция возвращается назад в мельницу для дальнейшего размалывания.

В производственном процессе могут исполь­зоваться струйные мельницы с псевдосжиженным слоем. Преимущество подобных мельниц состоит в том, что в них классификатор грубых фракций встро­ен внутрь мельницы, в результате чего, из нее выхо­дят только более мелкие частицы. Дальнейший отбор крупных частиц не требуется. Износ таких мельниц значительно меньше и работают они тише.

                Для большинства лазерных принтеров необ­ходимый размер частиц составляет от 6 до 8 микрон. Поэтому классификация очень важна не только для удаления крупных частиц, но и для уменьшения коли­чества мелких частиц которые состоят из бесформен­ных кусочков тонера. Именно эти кусочки смолы или пигмента являются причиной нежелательного фона и других проблем качества печати. При правильной классификации, в тонере для лазерных принтеров будет около 85% частиц, немного больших, чем запланированный размер. Частицы обычного тонера имеют неправильную форму с ост­рыми краями. Взаимодействуя с поверхностью фотобараба­на, такие частицы приводят к появлению на этой по­верхности царапин, в результате чего фотобарабан быстро изнашивается. Поэтому при восстановлении картриджа, по возможности, следует подбирать такие комбинации тонера и фотобарабана, которые облада­ют необходимым для потребителя соотношением ка­чества изображения и ресурса фотобарабана.

                Химически созданный тонер - это полимер­ный тонер, синтезируемый химическим путем. Пре­имуществом химических методов синтеза является возможность получения веществ, обладающих необ­ходимыми производителю свойствами, заданной фор­мы частиц и размерами. Химический состав полимерного тонера при­близительно такой:

- стирол-акриловый сополимер - 40-50%;

- магнетит - 45-55%;

- полиолефины - 1-5%;

- металлоорганические комплексные соли - 1-3%;

- двуокись кремния - 1-2%.

Т.е. тонер состоит из нескольких компонен­тов, а это означает, что у него нет никакой химической формулы. Существует несколько методов получения ХСТ. Несмотря на различия этих методов, процесс получения ХСТ можно упрощенно представить сле­дующим образом. Во-первых, стироловые смолы распыляют в жидком носителе. Затем получают смеси с различны­ми добавками (закрепители, красители, вещества придающие заряд). Далее образуется эмульсия частиц тонера в жидком носителе. В специальном реакторе проводят смешивание и распыление. В результате по­лучаются частицы практически идеальной сферичес­кой формы. На текущий момент времени можно выделить четыре основных метода синтеза ХСТ:

- суспензионная полимеризация;

- эмульсионная/латексовая агрегация;

- химическое перемалывание;

- полиэфирная полимеризация.