Структура тонера представляет собой порошок, состоящий из мелких частиц. Каждая отдельная частица включает в себя ядро, полимерную оболочку и различные добавки. Каждый из элементов зерна имеет свой уникальный состав и выполняет определенные функции, что делает его значимым для процесса печати.
Как выбрать тонер: подробное руководство
Тонеры представляют собой полимерные порошки, которые используются в процессе печати. Их структура включает мелкие гранулы, которые могут иметь металлическое покрытие. При осуществлении цветной печати к этим гранулам добавляются дополнительные пигменты, обеспечивающие богатую цветовую палитру. Еще одним важным компонентом в производстве тонеров является магнетит, который используется для предоставления магнитных свойств тонеру.
С момента появления технологии лазерной печати, производители начали изготавливать тонеры путем измельчения полимеров. Но у этого метода есть свои недостатки. Во-первых, острые края получавшихся шариков приводили к быстрому износу расходных материалов, что негативно сказывалось на работе основных механизмов принтера. Во-вторых, этот метод не обеспечивал однородный размер гранул, что также оказывало влияние на качество печати. Этот процесс назывался механическим разрушением, и с его помощью создавали тонеры в ранних моделях принтеров.
Современные технологии предлагают более эффективный подход — «химический» метод, при котором используют химические вещества для создания тонерных гранул. За счет данного подхода возможно регулировать размер и свойства гранул, что в свою очередь способствует улучшению качества печати. Кроме того, картриджи с тонером, созданным по этой технологии, обладают сокращенной кривизной бумаги, что приводит к более высокой устойчивости к износу и другим дефектам.
Тем не менее, существуют и некоторые недостатки. Например, из-за сложности процесса удаления тонера с поверхности барабана, некоторые производители начали экспериментировать с формой этих гранул, придавая им, например, форму бриллиантов для улучшения их функциональности.
Частицы тонера, производимые по современным технологиям, имеют следующий состав:
- Регулятор заряда, который отвечает за заряд частиц;
- Полимерная основа, обеспечивающая связующее свойство;
- Оксид железа, придающий магнитные свойства;
- Модификаторы, улучшающие свойства тонера;
- Красящие вещества, которые определяют цвет;
- Внешние добавки, влияющие на формообразование гранул.
Механические (слева) и химические (справа) тонеры
Создание и развитие тонера
Исторические сведения показывают, что тонер впервые был упомянут 22 октября 1938 года, когда американский изобретатель К. Карлсон создал первую копию. Для этой цели использовались семена растений Lipicodium и Plaunus clavatum.
Однако споры этих растений давали лишь размытое изображение, что подтолкнуло ученых к замене природных компонентов на синтетические. В итоге их смесь, содержащая пластик, мелкое железо и хлорид аммония, стала первой действительно работоспособной формулой тонера. Массовое производство аппаратов компании Xerox с уже установленным тонером началось в 1949 году.
Тонеры делятся на три поколения, и каждое из них имеет свои особенности. Рассмотрим их более подробно.
Первый.
Первое поколение картриджей создавалось с применением механического измельчения, что и определило название этого типа. В его состав постепенно стали добавлять различные модификаторы и красители. Несмотря на то что новая технология отошла на второй план, она остается доступной и может заинтересовать тех, кто ищет низкую цену. Некоторые производители до сих пор продолжают предлагать картриджи первого поколения на рынке.
Второй.
Первый химический тонер был изобретен в США еще в 1972 году и был получен методом суспензионной полимеризации. Нынешние технологии производства химических тонеров включают в себя две основные методики: эмульсионная агломерация и суспензионная полимеризация. Эти методы более экологически чистые по сравнению с производством картриджей первого поколения.
Химический тонер изготавливается путем синтетического химического процесса и отличается низкими коэффициентами трения между всех его компонентов. Это приводит к мягкому, четкому печатному изображению. Несмотря на такие преимущества, он значительно дороже механических аналогов.
Третий.
Это поколение тонеров акцентирует внимание на экологии. Биотонер изготавливается из возобновляемых ресурсов, таких как соя, кукуруза, сахарный тростник и другие растительные материалы. При этом содержание органических ингредиентов варьируется в зависимости от бренда и производителя и колеблется в диапазоне от 15% до 30%, с прогнозами о продолжении роста этого показателя до 50-70% в будущем.
Картриджи с биотонером могут превращаться в компост под действием тепла, микроорганизмов и солнечного света, что делает их более безопасными и менее затратными по сравнению с предыдущими версиями. Поэтому ожидается, что в скором времени такие картриджи станут широко востребованными на рынке.
Состав и свойства тонера
Чтобы понять, из чего составляет тонер, необходимо взглянуть под микроскоп. Просто визуально рассмотреть его не получится, так как структура тоннера представляет собой сложный многоуровневый состав.
Под микроскопом можно заметить, что тонер состоит из крошечных гранул, где каждая гранула включает в себя ядро, полимерную оболочку и разнообразные добавки. Все эти элементы имеют уникальный состав и значимые назначения.
Ядро гранулы изготовлено из парафина. При повышении температуры оно плавится и исполняет функцию смазки, что предотвращает прилипание бумаги к монтажным роликам. Полимерная оболочка осуществляет транспортировку мелких частиц тонера и эффективно связывает их между собой.
Это является ключевым аспектом в процессе печати, где частицы тонера прилипают к фотобарабану, а затем передаются на бумагу, что позволяет получить четкое изображение. Чтобы обеспечить электростатический заряд частицам, используют регулятор заряда, который применяется в виде четвертичных солей и пигментов. Эти компоненты отвечают за положительный заряд, тогда как органические кислоты обеспечивают отрицательный заряд.
Для придания магнитных свойств тонеру используется оксид железа. В случае однокомпонентных систем, оксид является необходимым элементом для корректного функционирования всей системы. В двухкомпонентных системах он применяется только для уменьшения размера частиц тонера.
Компоненты тонера и их описание
| Элемент | Описание |
| Полимерная основа | Связывает все компоненты тонера, обеспечивая их стабильность. |
| Регулятор заряда | Помогает создать необходимый заряд для привлекаемых частиц. |
| Оксид железа (магнетит) | Придает полярность заряду, обеспечивая стабильность печати. |
| Хроматические пигменты | Определяют цвет тонера, позволяя получать разнообразные оттенки. |
| Модификаторы | Позволяют тонеру выдерживать высокие температуры картриджа, что важно для его функционирования. |
| Внешние добавки | Формируют форму гранулы, улучшая ее свойства и работу в процессе печати. |
Модификаторы играют важную роль, так как они создают необходимые условия для размягчения тонера и формирования глянцевого изображения. К таким добавкам относятся воски, полиэтилен, полипропилен и другие подобные материалы.
Сами полимеры представляют собой прозрачные материалы, и чтобы получить необходимые цвета, к ним добавляют пигменты. Черный цвет в магнитных тонерах образуется благодаря содержащемуся магнетиту, в то время как в немагнитных тонерах добавляется сажа. Для формирования других цветов применяются соответственно подобранные пигменты, которые равномерно распределяются по поверхности каждой отдельной частицы.
- Тонер может представлять собой опасность для здоровья человека, так как микроскопические частицы порошка способны беспрепятственно проникать в организм через дыхательные пути вместе с воздухом (при дыхании).
Содержание
В монохромных принтерах, которые могут быть представлены любым электрографическим устройством, например, лазерным принтером или копиром, в большинстве случаев используется черный тонер. Однако для некоторых устаревших монохромных моделей, например, Canon FC-2 или Canon NP-1215, производились сменные картриджи с цветным тонером, что позволяло применять цвет при оформлении документов.
Цветные принтеры используют тонер с четырьмя стандартными цветами печати: черным, пурпурным, голубым и желтым, согласно цветовой схеме CMYK.
Физические свойства
Частицы тонера в среднем имеют размеры от 5 до 30 микрометров. Ранее использовавшиеся в старых моделях принтеров тонеры имели более крупные частицы. Это позволяло проще очищать барабан от неостывшего тонера, обеспечивая темные и насыщенные изображения. Однако с повышением разрешения печати 300 DPI стало требоваться создание более мелких частиц тонера, что улучшало качество печати и позволило использовать их для создания пленок, необходимых для улучшения фотографических изображений и изготовления печатных схем.
Для эффективной работы в электрических процессах тонерные частицы должны обладать диэлектрическими свойствами и хорошо электризоваться при встряхивании. Это состояние необходимо для качественного оседания тонера на поверхности барабана во время проявки скрытого изображения. Важным элементом в этом процессе является выбор правильно сконструированных цилиндров, которые подают тонер на барабан.
В некоторых моделях принтеров проявочный цилиндр покрывают диэлектрическими материалами, благодаря чему тонер удерживается на цилиндре за счет электростатического притяжения. В иных случаях цилиндры создаются из металлических материалов, внутри которых размещаются постоянные магниты для поддержания внешнего вида, что значительно улучшает функциональность таких систем. Таким образом, возникают два варианта использования:
- Однокомпонентная система, при которой частицы тонера удерживаются магнитом на поверхности намагниченных валиков;
- Двухкомпонентная система, в которой немагнитные частицы тонера переносятся магнитными частицами с носителя на барабан изображения, и в процессе печати они расходуются, что требует регулярного добавления тонера в красящую смесь.
Ключевым требованием для материалов, используемых в принтере, является гибкость, так как тонер закрепляется на бумаге путем растворения и сжатия в текстуре бумаги, что обеспечивает качественное и ровное приклеивание частиц.
Химический состав
Частицы тонера изготавливаются из различных полимеров, среди которых выделяется полиакрилстирол, дополненный красителями. Для обеспечения магнитных свойств используются магнитные материалы, такие как магнетит. Эти магнитные частицы помещаются в полимерную оболочку, что позволяет сохранить их функциональность без влияния на характеристики самого тонера.
Следует отметить, что поскольку магнитные материалы обычно имеют темный цвет, цветные тонеры, как правило, являются немагнитными. Это связано с особенностями технологий их производства.
Магнитные компоненты, такие как магнетит, включаются в состав тонера для обеспечивания магнитных характеристик. Это производственная особенность, когда магнитные компоненты заключаются в полимерную оболочку.
Какой бывает тонер
Тонеры делятся на несколько типов, которые определяют их функциональное назначение и область применения.
- Магнитные тонеры. Они отличаются возможностью взаимодействовать с магнитным валом, что позволяет им эффективно подаваться на фотобарабан без дополнительных промежуточных устройств. Обычно только черный тонер обладает свойствами первого типа.
Картриджная пыль может классифицироваться на несколько видов:
Первый тип — это тонер, который выпускается производителем для конкретной модели принтера, что гарантирует качество работы и надежность, в том числе на уровне картриджей.
Совместимые тонеры — это образцы, произведенные третьими сторонами для использования в принтерах известных брендов. Они маркируются как Licensed Toner, и часто цена таких тонеров является показателем их качества. Важно учитывать совместимость тонера с моделью принтера, чтобы обеспечить его корректную работу.
Тонеры имеют четыре основных цвета: черный, синий (голубой), желтый и красный (пурпурный). Эта цветовая система обозначается как CMYK (акроним, образованный от первых букв английских названий цветов). Монохромные модели принтеров работают только с одним цветным картриджем (черным), тогда как цветные машины используют все четыре упомянутых цвета для печати.
Видео: Заправка цветного картриджа
Одним из значительных преимуществ технологии лазерной печати является высокая скорость, что является важным критерием для потребителей, заинтересованных в высокопроизводительном оборудовании. Лазерные принтеры способны обрабатывать большие объемы печати без негативного влияния на качество текстовых документов. Получаемые тексты сохраняют устойчивую насыщенность и четкость, что делает их идеальными для деловой печати благодаря специальным смесям тонера.
- Однако к недостаткам лазерных устройств и картриджей следует отнести невозможность получения высококачественных цветных изображений, даже у самых дорогих моделей. Это подразумевает, что лазерные принтеры не могут передать необходимую глубину цвета и насыщенность изображения. Поэтому для высококачественной полноцветной печати предпочтительнее использовать струйные принтеры.
Тонер представляет собой серьезную опасность для здоровья, поскольку микроскопические частицы легко проникают в организм через дыхательные пути при обычном вдыхании.
Принцип работы принтера
Лазерные принтеры отличает высокая производительность, позволяющая быстро получать высококачественные черно-белые отпечатки и печатать с определенными ограничениями в цветных оттенках.
Работа лазерного принтера основывается на оптической силе дриографии, где важную роль играют определенные элементы устройства.
- Блок сканирования (лазерный);
Картриджи и цилиндры передают изображение. В некоторых моделях вместо лазерных сканеров используются менее дорогостоящие светодиодные сканеры.
Главным элементом лазерного принтера является вращающийся полупроводник с селеновым покрытием, который предназначен для переноса изображения на бумагу. Во время печати к его поверхности прикладывается высокая электрическая нагрузка, распределяющая статический заряд по всей поверхности барабана.
После этого лазер должен нанести порцию тонера на барабан, где происходит формирование изображения. Барабан вращается над тонером, который постепенно оседает на заряженной области. Наэлектризованная бумага помещается между роликами и барабаном, нагретым до температуры, равной точке плавления тонера, что способствует притяжению частиц и образованию качественной печати.
