Провенанс тонера. Выигрывает тот, кто обладает достоверными знаниями

Восприятие тонера современным пользователем печатающих устройств не претерпело особых изменений с тех пор, когда принтеры, а затем и МФУ, стали массово появляться в офисах и домах. Это некий порошок, благодаря которому получается отпечаток в приемлемом для человека виде. А еще он пачкается, въедается во все, на что попадает. Такие рассуждения были наряду со многими другими - самыми несуразными. Может поэтому и бытовало суждение о тонере, как о частичках сажи, которые вдавливаются в бумагу для получения изображения. «Нет, это не только сажа. Это еще и канифоль», - такое утверждение тоже можно было нередко услышать. Мифы и предрассудки о тонере рождались и в силу незнания продукта, и как результат целенаправленной маркетинговой политики ряда производителей. Искусственно созданная в общественном сознании магическая сакральность производства и свойств тонера придавали этому особый колорит. И только специалисты, производящие и продающие тонеры разных категорий, знали тонкости этого продукта и могли их объяснить не только на словах, но и с помощью химических формул. С годами происходили изменения и в среде потребителей, и в корпусе специалистов, обслуживающих печатающие аппараты. Но старые предрассудки и лженаучные рассуждения передавались из поколения в поколение. И вот уже зумеры и альфы травят байки о тонере, а профи в который раз стараются внести свой просветительский вклад, хотя и у последних иногда наблюдаются пробелы в знаниях и приверженность мифам. А ведь от знаний напрямую зависит правильность выбора и использования тонера в том или ином печатающем устройстве (ПУ). И, как следствие, получение не просто монохромного или цветного изображения на бумаге, а именно контрастного отпечатка без размытости границ элементов печати, с нестираемым от прикосновения изображением, то есть обладающим хорошей адгезией, с отсутствием дефектов в виде офсета или фона. Это и стало причиной нашего выбора данной темы для написания статьи.

Тонер – химия и физика

Что известно об этом расходном материале? Попробуем вкратце ответить на этом вопрос. Тонер - это мелкодисперсный композиционный материал (порошок) на полимерной основе с размером частиц 5-10 мкм. Порошок обладает определенным набором физико - механических свойств и предназначен для использования во всех типах печатающих устройств для формирования изображения. Какова техническая сущность этого продукта? Тонер - это специальный электрографический проявитель, предназначенный для визуализации скрытого электростатического изображения (СЭИ), созданного на фоторецепторе (ФР, он же фотобарабан, он же ОРС). Принцип визуализации изображения в электрографическом процессе это не химическая реакция, как, например, в галогенидосеребряной фотографии, а физический процесс взаимодействия заряженных частиц тонера с электростатическим полем скрытого электрографического изображения (СЭИ). Именно по этой причине в зависимости от производителя и модели печатающего устройства используются различные тонеры. Это означает, что для каждого конкретного принтера нужен свой тонер. Поэтому при разработке тонеров производители выбирают исходные материалы с известными техническими характеристиками, которые при определенном соотношении в составе композиции позволяют получить конечный продукт (тонер) с заданными свойствами. По крайней мере, так должно быть, о чем не перестают повторять производители оригинальной продукции. Среди основных компонентов тонера - стирол акриловые сополимеры или полиэфирные смолы, зарядорегуляторы, пигменты для монохромных и цветных тонеров, магнетиты, модификаторы, синтетические воски, поверхностноактивные добавки. Сложный технологический процесс изготовления тонера должен обеспечить наличие в каждой частичке тонера перечисленные выше компоненты в заданном соотношении.

Понимание разницы в физико-механических и потребительских свойствах тонера позволяет понять отличие одного производителя этого продукта от другого. Эти свойства в свою очередь зависят от химического состава. Известны разные стирол-акриловые или полиэфирные полимеры, положительные или отрицательные зарядорегуляторы, цветные или черные пигменты, магнетиты, различные типы модификаторов и т.д. Соотношение компонентов в композиции тонера, способ изготовления, гранулометрический состав (величина частиц тонера) и сыпучесть тонеров имеют принципиальное значение.

Влияние компонентов на конечные свойства тонера

Полимеры

Специально разработанные и запатентованные полимеры образуют структурную основу каждой частички, обеспечивая хорошее взаимодействие всех компонентов между собой и равномерное распределение каждого компонента в объеме.

Выбор полимеров также зависит от того,  для каких печатающих устройств будут производиться тонеры. Если это ПУ со скоростью печати от 18 до 35 страниц в минуту, то для этой композиции лучше всего подойдут стирол-акриловые сополимеры, температура стеклования которых обеспечит равномерное плавление тонера в термоузле принтера и надежное «прилипание» (адгезию) изображение к бумаге. Нередко можно услышать мнение, что более мелкодисперсный тонер решает проблему быстрого плавления и, соответственно, улучшения адгезии. Это не совсем так. Если температура стеклования полимера достаточно высокая, то скорость плавления более маленькой частицы не решит проблему быстрого плавления. Более того, в производстве получение мелкодисперсного порошка очень трудоемкое и энергозатратное. Оно приводит к существенному увеличению цены, а в процессе использования для печати возникает повышенный фон, увеличивается расход тонера, при этом адгезия не улучшается. Именно по этой причине разработчики тонеров для ПУ со скоростью печати от 40 страниц в минуту до 65 и выше используют в производстве полиэфирные смолы, которые потребителям больше известны как полиэстерные. Они имеет более низкую температуру стеклования, быстрее плавятся при прохождении через термоузел и хорошо закрепляются на бумаге, обеспечивая высокие значения адгезии.

Зарядорегуляторы

Вторым важным компонентом тонерной композиции является зарядорегулятор.

Заряд тонера зависит от химического состава применяемого зарядорегулятора и может придавать тонеру положительный или отрицательный заряд. Величина заряда подбирается под конкретные характеристики ПУ, например, заряд фотобарабана или  разность потенциалов в зоне переноса. Правильно подобранные зарядорегуляторы поддерживают стабильные электростатические характеристики в процессе проявки, что имеет решающее значение для получения четкого текстового или графического изображения, равномерного покрытия и быстрого, чистого переноса изображения даже в условиях высокоскоростной печати.

Пигменты и красители

Высококачественные пигменты играют важную роль в достижении качества печати. Специальные сорта сажи обеспечивают глубокий насыщенный черный цвет, а тщательно отобранные органические пигменты создают яркие и чистые цвета. Их тонкая измельченность и равномерное распределение позволяют получить четкие контуры, превосходную детализацию и стабильное качество цветопередачи от первой до последней страницы.

Магнетиты

По химической природе магнетит это окись закись железа. И если человек хорошо помнит школьный курс химии, он сразу представит ржавчину. Но в случае магнетитов для использования в тонерах - это специально синтезированные тонкодисперсные порошки с поверхностью, обработанной специальными добавками и пигментами, которые придают  магнетиту насыщенный черный цвет и способность равномерно распределяться в полимерной матрице. Причем магнитные тонеры изготавливаются как на стирол- акриловых, так и на полиэфирных смолах. Тонер приобретает магнитные свойства и применяется в печатающих устройствах с магнитной системой проявки. Количество магнетита в составе тонеров варьируется у разных производителей и для разных вариантов использования, поэтому тонеры могут быть магнитными и слабомагнитными.

Модификаторы

В качестве модификаторов могут использоваться различные по своей химической природе вещества, в зависимости от того какого эффекта мы хотим добиться. Возможности модификации очень разнообразны: придание композиции повышенной эластичности или наоборот хрупкости, создание глянца или матовости изображения, смещение температуры стеклования в область более высоких или низких значений, улучшение технологических свойств конечного продукта.

Синтетические воски

Введение восков в состав тонеров позволяет решить несколько задач. Во-первых, в процессе изготовления тонера воск отвечает за получение гомогенной (однородной) массы. Это значит, что воск обеспечивает равномерное распределение каждого компонента смеси в полимерной основе в пропорциональных количествах. что очень важно для получения стабильных свойств тонера. Во-вторых, в процессе печати воск обеспечивает чистый перенос тонера с одного элемента на другой, отсутствие налипания на рабочие поверхности и дополнительную защиту от износа.

Поверхностноактивные добавки

Поверхностноактивные добавки или аддитивы вводятся в состав тонера на последней стадии изготовления.  Как и в предыдущих случаях, в качестве таких добавок могут использоваться разные по химической природе продукты. Неорганические аддитивы - это  двуокись кремния в коллоидной форме, с очень развитой поверхностью (до 100 м²/г и более), обработанная на стадии изготовления различными силоксанами. Органические добавки-аддитивы - это стеараты Са, Mg, Zn, или низко молекулярные полимеры в виде тонкодисперсного порошка. Перечисленные компоненты могут вводиться как отдельно, так и в смеси друг с другом. Количество их не превышает в сумме двух процентов от массы тонера, но именно эти добавки отвечают за поверхностный трибоэлектрический заряд тонера и его реологические свойства, обеспечивают сыпучесть (текучесть) порошка.

Еще о свойствах тонера

Помимо перечисленных свойств тонеры также могут отличаться формой, размером частиц и разными способами получения. И все это напрямую влияет на физико-механические и эксплуатационные свойства тонеров. Именно поэтому на вопрос о том, можно ли использовать один и тот же тонер для разных ПУ, специалисты отвечают «нет». Тонеры - это сложные высокотехнологичные продукты, которые разрабатываются с учетом технических характеристик и особенностей печатающих устройств. Поэтому при выборе тонера для конкретного печатающего устройства, необходимо учитывать такие параметры тонера, как температура стеклования, величина и знак заряда (положительный или отрицательный), состав тонера (магнитный или немагнитный) и правильный размер частиц.

Однако характеристики многих ПУ одного производителя схожи между собой. В результате один и тот же тонер может быть эффективно использован в целой линейке принтеров. Использование одного тонера для различных печатающих устройств возможно только в случае, если ПУ одного вендора и с близкими техническими параметрами. Например, для принтеров НР Р 1005, НР Р1102, НР Р 1566 можно использовать один тонер. В этом случае можно говорить об ограниченной универсальности тонера.

Абсолютно универсальных тонеров даже для ПУ одного вендора не существует. Приобретая универсальные тонеры, необходимо ознакомиться с рекомендациями производителя и строго следовать этим рекомендациям, понимая, что даже в приблизительно одинаковых по техническим характеристикам ПУ, в каком-то принтере будут получены отпечатки с отличным качеством, а в другом качество печати будет удовлетворительным.