正电非磁性激光打印机墨粉的研发

张明熠 张洪涛 陶 琳 乔新敏 肖利红

（天津市中环天佳电子有限公司，天津 300222）

一、概述

随着办公行业的发展及人们对环境的重视，激光打印机墨粉也在发生变化，一方面要求打印速度更快，另一方面要求墨粉的印量更大，废弃墨粉处理困难，给环境带来影响。因此，转印率更高的，消耗量更小，无废墨粉产生的非磁性单组份墨粉逐渐受到市场关注。以三星、兄弟、联想为首的使用非磁性单组份墨粉的激光打印机、多功能一体机的生产厂商，以整机体积减小，环保、节能降耗、高印品图像质量，高分辨率等方面诸多优势，适合于广大中小企业和SOHO一族的办公。

那么，人们对于设备需求的多样化，整机生产呈现出多样化的特点。OEM墨粉虽然质量最为可靠，但由于其价格过高导致一些中低端客户难以接受。而从事兼容墨粉生产的一些大型企业墨粉也能达到很好的显示效果，但兼容墨粉的价格要低于OEM产品。凭借着较高的产品性价比，兼容墨粉商机展现。本文将针对正电非磁性激光打印机墨粉的研发进行探讨。

二、墨粉制作试验

1原材料选择

此墨粉由树脂、颜料、电荷调节剂、内添剂和外添剂等组成，粘合剂树脂选用苯乙烯-丙烯酸共聚物，颜料选用炭黑，荷电调节剂选用苯胺黑燃料，外添剂选用疏水性二氧化硅、氧化铝、硬脂酸锌、二氧化钛和二氧化铈中一种或多种组合物。

2原材料配比范围

粘合剂树脂40-90wt%,颜料3-10 wt%，电荷调节剂1-8 wt%，内添剂0.1-0.8 wt%；外添剂0.1-4 wt%，其中wt%是基于调色剂的总重量。

3工艺方法

将原材料按比例进行混合后，经专门的混炼机熔融混炼，冷却切片，对混合物切片粗粉碎、微粉碎和分级得到半成品墨粉；半成品墨粉的颗粒满足粒径控制在6.0-10.0μm，再将分级后的半成品墨粉加入外添剂混合5-15min，再经过100目筛后得到此墨粉。

三、实验结果和影响因素分析

1配方设计中原材料的选择

（1）树脂的选择

使用低熔融指数1-2g/10min，高软化点可至220-240℃，疏水性好，耐光耐热，悬浮聚合法无味的树脂替代了进口高成本、高熔融指数6-8g/10min、低软化点125-135℃、溶剂法聚酯树脂。

针对于兄弟、联想、松下等定影温度较高的机型，通常要求树脂有较高的软化点、玻璃化温度和较宽的、拥有高分子量和低分子量适量的分子量分布，其中分子量比较低的部分因流动性大，起到了大分子增塑的效果，对无机颗粒表面包覆充分，提高定影牢固度，树脂分子量高的部分可克服高温粘辊现象，改善图像底灰、重像、E粘，但低分子量的分子过多，会导致粘辊，高分子量分子过多，树脂耐热，耗能加大。我司选用的悬浮法墨粉树脂，在满足上述分子量分布的同时，较之溶剂法墨粉树脂具有无味，松装密度大，不易扬尘的独特物性，溶剂法因没有水洗工序，树脂中的溶剂在抽真空时无法排净，在黒版定影时散发出较重的气味。

（2）荷电调节剂的选择

电荷调节剂采用强电性+15-+20μc/g，替代了+10μc/g以下的电荷调节剂。带电性强的电荷调节剂大大提高瞬时带电性，摩擦带电速度提高，激光打印速度也相对提高。

2墨粉制造工艺条件的控制

（1）在粗粉碎和微粉碎工序之间增加干燥冷风预粉碎工序，使物料在低温干燥状态下进行预粉碎。物料经过粗粉碎后，颗粒粒径约1.5 mm，.由于树脂比例高，物料相对变粘，若直接进入微粉碎，就会影响粉碎效果和加工效率。为了改变这种情况，在墨粉进入微粉碎工序前，增加干燥冷风预粉碎，直接将-0.5℃冷风吹入物料和粉碎机，使得输送和粉碎过程中的物料在低温、密闭的环境下实现粉碎，经过预粉碎，物料颗粒粒径降为0.8mm左右，而容易加工，提高了加工效率。同时由于冷风的作用，物料变得更脆，带走了材料及环境中的水分，提高了墨粉的带电量，使墨粉的抗潮湿性得到改善。

（2）利用粉体高数冲击低温多重处理设备替代传统的气流粉碎：即采用机械低温多重处理工艺，使物料在狭小的螺旋式路径下，在磨刀与筒壁之间反复碰撞，通过控制物料温度和风量使得物料在粉碎过程中趋于球形，球形化的墨粉颗粒提高了电荷的保持能力，增加墨粉的流动性，提高墨粉的转印率，最终提高了打印品质量，同时达到与OEM厂墨粉的兼容。

（3）在后混合系统增加了加温装置：使墨粉的后混合过程在相对较高（40～45℃）恒定的温度下进行，墨粉颗粒所受到的剪切力均匀一致，有助于墨粉颗粒的球形化。

3应用分析

TC-BT-22墨粉主要技术指标，图像密度≥1.45；底灰≤0.01；层次≥10级；定影牢固度≥90%，均与原厂粉处于同一水平，并且与原厂粉完全兼容，其他各项技术指标也达到原厂墨粉处水平。该墨粉的技术指标的先进程度很高，经成果鉴定属于国内领先水平。

四、结论

1从未来的市场发展趋势看，非磁性单组份墨粉将成为未来的主要需求之一。通过工艺改进和设备改造提高了加工效率，降低了生产能耗，因此生产成本大幅降低，售价仅为原厂产品的40%，已远远超过了原厂墨粉，同时填补了国内兼容耗材市场的空白，打破了OEM的垄断。

2悬浮聚合树脂的利用，在墨粉制造业是一个新的尝试，可以满足各种定影温度的需求，同时也为今后彩粉的开发提供了基础，强正电性CCA的选择为今后开发京瓷、夏普等小品种墨粉市场打下基础。

3干燥冷风预粉碎、粉体高速冲击低温多重处理工艺、在后混合装置中安装加温控制装置等工艺的改进，提高了墨粉的加工性能，更重要的是保证了墨粉的球形化程度，墨粉的高温高湿性能，使粉碎法生产的墨粉与化学粉能够兼容使用。

[1]宋吉银.悬浮聚合法彩色墨粉的制备[D].南京理工大学，2010.

[2]珠海思美亚碳粉有限公司.正电性墨粉显影剂的制造方法[P].201110351543.4.

[3]常州市图纳墨粉技术有限公司.电子成像墨粉的制备工艺及其墨粉颗粒球形化装置[P].200310106250.5.