Тонеры: «анатомия», классификация, технологии, часто задаваемые вопросы. (Часть 1)
О тонерах написано немало различных трудов. В этой статье мы попытаемся систематизировать разрозненную информацию с целью «ликбеза» для новичков, восполнения пробелов в теоретических познаниях (если таковые имеются) для профессионалов, а также ответов на практические часто-задаваемые нашими клиентами вопросы по использованию тонеров.
При прочтении стоит помнить, что нельзя объять необъятное и из всего нижеизложенного бывают исключения. Не придирайтесь к тексту по пустякам :-).
Общее определение тонера приблизительно следующее – это мелкодисперсный порошок, который используется в сухом электрофотографическом процессе (ксерографии) для проявления скрытого изображения на фоторецепторе и формирования видимого изображения на бумаге (или другом материале).
«Анатомия» тонера.
Структура и химический состав тонеров, применяемых в современных копировальных аппаратах и лазерных принтерах, довольно сложны. Рассмотрим упрощенную структуру частицы «типичного» тонера, представленную на рисунке.
- Основой тонера является полимер. Он связывает в единое целое все прочие составляющие и задает базовые характеристики по способности частиц тонера приобретать заряд и закрепляться на бумаге. В настоящее время широко применяются два основных типа полимеров – стирен-акриловый сополимер и полиэстер.
- Для того чтобы тонер имел возможность приобретать заряд нужного знака (положительный или отрицательный) и в нужном количестве, в полимерную основу внедряется добавка, регулирующая заряд (CCA – Charge Control Agent). Типичные CCA, используемые в настоящее время для отрицательного заряда тонера, это азокрасители и органические кислоты. Типичные CCA для положительного заряда – четвертичные соли и нигрозиновые красители.
- Магнитные свойства тонера обеспечиваются присутствием в его составе магнетита (окиси железа). Его наличие обязательно для тонеров, используемых в однокомпонентной магнитной системе проявки, т.к. магнитная составляющая силы, действующей на частицы тонера, необходима, для правильной работы системы. Для тонеров, используемых в однокомпонентной немагнитной системе проявки, наличие магнетита не является обязательным, но иногда он может присутствовать в качестве добавки, управляющей «пыльностью» тонера. Дополнительной функцией магнетита в составе тонера может являться распознавание напечатанных кодов магнитными считывателями информации – т.н. система MICR (Magnetic Ink Character Recognition). Эта система довольно широко применяется в банковском деле за рубежом, но в нашей стране не сильно распространена. В целях улучшения стабильности работы считывающих устройств, тонеры MICR, как правило, имеют в своем составе повышенное содержание оксида железа по отношению к «обычным» магнитным тонерам.
- Используемые для тонеров полимеры бесцветны. Цвет тонера обеспечивается различными пигментами. В качестве пигмента для черных магнитных тонеров может быть использован упомянутый выше магнетит. Для немагнитных черных тонеров часто используется Carbon Black или, проще говоря, сажа. В цветных тонерах используются красители соответствующего цвета.
- Модификаторы используются для придания тонеру требуемых свойств по термическому закреплению – температуры размягчения, адгезии к валам блока закрепления, глянца закрепленного изображения. В их качестве могут использоваться воск, полипропилен, полиэтилен и др.
- Поверхностные добавки обеспечивают требуемые характеристики тонера по трению частиц между собой и о другие компоненты машины, т.е. с их помощью регулируются «текучесть» тонера, значение трибоэлектрического заряда, смазывающие свойства и способность к очистке. В качестве поверхностных добавок могут использоваться аморфный диоксид кремния (silica), полимеры и др.
Классификация тонеров.
Теперь, имея представление об «анатомии» тонера можно приступить к их классификации. Предлагаемая нами система не претендует на стопроцентную полноту, но даже она достаточно широка.
Первый и очевидный признак, по которому можно разделить тонеры, это их цвет, который определяется цветом пигмента-красителя.
Для монохромных машин обычно требуется тонер только черного цвета, для поноцветных, дополнительно к черному, необходимы тонеры трех основных цветов субстрактивного цветового синтеза (Cyan, Magenta, Yellow). Встречаются монохромные машины с возможностью выделения фрагментов изображения дополнительным цветом или печати всего изображения цветом, отличным от черного. Для этих машин производятся тонеры самых различных цветов – красного, синего, зеленого, коричневого и т.д.
Второй классифицирующий признак тонеров, это их магнитные свойства. Тонеры бывают магнитными и немагнитными.
Магнитные тонеры содержат в своем составе магнетит (оксид железа) и иногда называются «двухкомпонентными» тонерами, поскольку они являются одновременно и тонером и «носителем», т.е. готовым «проявителем» (девелопером). Тонеры этого типа используются в однокомпонентной магнитной системе проявки, применяемой в монохромных лазерных принтерах и МФУ HP/Canon, аналоговых копирах Canon, принтерах Kyocera и др.
Немагнитные тонеры либо не имеют в своем составе окиси железа, либо имеют его в очень небольшом количестве. Такие тонеры иногда называются «однокомпонентными» и используются как в двухкомпонентной системе проявки, где «проявителем» (девелопером) является смесь немагнитного тонера и магнитного «носителя», так и в однокомпонентной немагнитной системе проявки, где в качестве «проявителя» выступает только сам немагнитный тонер. Примером машин с двухкомпонентной проявкой является большинство копиров и МФУ Sharp, Ricoh и др. Однокомпонентная немагнитная проявка используется в принтерах и МФУ Samsung, Lexmark и др.
Далее, разделим тонеры по знаку их заряда в машине. Заряд может быть либо положительным, либо отрицательным и обеспечивается добавкой CCA, о которой было сказано выше.
Требуемый знак заряда тонера определяется, во-первых, знаком заряда поверхности фоторецептора (барабана), а во-вторых, используемой системой печати – «аналоговая», где начальный заряд фоторецептора соответствует темному изображению, а оптика засвечивает светлые участки; или «цифровая», где начальный заряд фоторецептора соответствует белому, а лазер засвечивает темные участки изображения. Несложно посчитать, что возможно четыре различных комбинации технологии печати и знака заряда фоторецептора – по паре для каждого типа тонера.
Тонер с отрицательным зарядом используется в машинах с «цифровой» системой печати и отрицательно заряженным фоторецептором (принтеры и МФУ HP, Canon, Sharp, Ricoh, Samsung, Lexmark и многие другие) и в «аналоговых» машинах с положительно заряженным фоторецептором (аналоговые копиры Mita).
Тонер с положительным зарядом используется в «аналоговых» машинах с отрицательно заряженным фоторецептором (аналоговые копиры Canon, Xerox, Sharp и многие другие) и «цифровых» машинах с положительно заряженным фоторецептором (принтеры и МФУ Kyocera, Brother).
Также, можно разделить тонеры по типу использованного в них полимера на стирен-акриловые (styrene acrylic copolymer) и полиэстровые (polyester).
В настоящее время полиэстер приобретает все более широкое распространение, поскольку он имеет более низкую температуру размягчения, что позволяет получить хорошее закрепление изображения на бумаге при высоких скоростях печати и относительно невысоких температурах, а это экономит электроэнергию. Тем не менее, современные технологии производства стирен-акриловых тонеров с использованием различных модификаторов позволяют во многих случаях производить тонеры с хорошим закреплением, даже в тех случаях, когда печатающий механизм был изначально рассчитан на использование полиэстрового тонера.
Последним пунктом в нашей упрощенной классификации будет технология производства тонеров. Тонеры бывают «механическими» («обычными») и «химическими».
Вкратце, механический тонер (conventional, pulverizing) производится путем перемалывания твердой основы с последующим отсеиванием частиц с нужными размерами, а химический (chemical и много других синонимов) – «выращиванием» частиц тонера в реакторах. Основное физическое различие в их свойствах – «правильность» формы и размера частиц. В механических тонерах частицы бесформенные и имеют довольно широкий диапазон размеров отдельных частиц. В химических же тонерах большинство частиц имеет правильную форму (не обязательно сферическую) и узкое распределение их размеров. Более подробно отличие свойств тонеров, произведенных по разным технологиям, а также сами технологии, будут рассмотрены в следующей части данной статьи.
Поскольку существует большое количество разновидностей систем печати, все вышеперечисленные признаки могут встречаться у реальных тонеров в любых сочетаниях, пожалуй, за единственным исключением – автору неизвестны магнитные цветные тонеры. Причина этого проста – магнетит, необходимый для магнитных тонеров, окрашивает тонер в черный цвет.
Попробуем найти реальные примеры оригинальных тонеров для нескольких типов по предложенной классификации.
Черные тонеры:
- Магнитный, отрицательно заряжаемый, стирен-акриловый, механический – HP LJ1200, Xerox N24.
- Магнитный, отрицательно заряжаемый, полиэстровый, механический – HP LJ4250.
- Магнитный, положительно заряжаемый, стирен-акриловый, механический – Canon FC/PC, Kyocera FS1020
- Немагнитный, отрицательно заряжаемый, полиэстровый, механический – Samsung ML1210.
- Немагнитный, отрицательно заряжаемый, стирен-акриловый, механический – Lexmark Optra T, Sharp AL1000.
- Немагнитный, отрицательно заряжаемый, полиэстровый, химический – Oki 6W.
- Немагнитный, положительно заряжаемый, стирен-акриловый, механический – Sharp Z50, Brother HL1240.
Цветные тонеры:
- Немагнитный, отрицательно заряжаемый, стирен-акриловый, химический – HP CLJ3600.
- Немагнитный, положительно заряжаемый, стирен-акриловый, механический – Kyocera KMC850.
Не следует думать, что если два разных тонера относятся к одному и тому же типу, то они являются взаимозаменяемыми. И наоборот, различие типов тонера далеко не всегда однозначно говорит об их несовместимости. Помимо типа тонера, на его работоспособность в конкретных условиях влияет ряд количественных характеристик, присущих конкретному тонеру и машине, в которой он будет использоваться. К этой весьма важной теме мы вернемся в последней части статьи, посвященной часто-задаваемым вопросам.
Продолжение следует…
При работе над этой частью статьи были использованы учебные материалы компаний SCC и AQC, а также MSDS (Material Safety Data Sheet) для тонеров различных производителей.
Принтер Lexmark E232 заправлял тонером Static Control для данной модели. Сейчас тонер исчез из продажи, предлагают этого же производителя но для моделей E360/460. Очень беспокоит вопрос совместимости, к сожалению сам не могу разобраться в данном вопросе.
Подскажите, работаю с принтерами Xerox 3121. Очень долго решал проблему бледной печати, пока не стал отрывать дозирующее лезвие вместе с поролоном, и очищать нулевкой. Стали печатать как новые, но проблема- иногда буквально через несколько дней стали тащить обратно с такой же проблемой. Может, проблема в несовместимости тонера? Тонер- JADI JLD-018HD универсальный для самсунгов. Просто тут где-то вычитал высказывание чела, что ходит в магазин за тонером с магнитом, чтобы проверять на магнитность. Так вот, проверил – у меня магнитный, хотя картридж то магнитного вала не имеет, вот и засомневался…
Не нашли тонер JADI JLD-018HD на сайте и в каталоге производителя.
Если имелся в виду тонер JLT-019HD и данный тонер проявляет магнитные свойства, то с высокой вероятностью это пересорт поставщика.
Остался тонер для Brother HL-1110R/1112R. Можно ли его использовать для Panasonic kx-1500?
Нет. Используйте универсальные тонеры Samsumg
Здравствуйте.
Спасибо большое за статью. Очень полезная.
Жаль что в ней не фигурирует небольшая часть затрагивающая часть с уплотнителями (усилителями оптической плотности). Данная химия вроде как не совместима с полиэстеровыми тонерами.
На баночках обычно написано тип 1.4 или 4.4 на что это влияет и в чем разница?
Эти цифры – не более чем часть названия тонера (данные конкретные использует компания ВТТ). Примерно как Шанель №5 :)
“Магнитный, положительно заряжаемый, стирен-акриловый, механический – Canon FC/PC, Kyocera FS1020”
скажите пожалуйста, я правильно понимаю, что тонер Canon FC/PC можно использовать в Kyocera FS1020 и Kyocera будет нормально работать, печатать?
Нет, не правильно. Тонер того же типа не обязательно подходит по множеству других параметров. Этот тонер в Kyocera, если предварительно очистить блок проявки и закачать его, скорее всего даст сносные отпечатки в самом начале. Но почти наверняка это будет длиться не очень долго. У Kyocera специфические компоненты, требующие специфического тонера.
Я эколог, мне нужно составить паспорт отхода остатки тонера из отработанных картриджей. Для этого хорошо бы знать компонентный состав тонера в %. В принципе подходящим нашла в интернете паспорт безопасности химической продукции на фотобарабанный картридж HP. Но нужны и другие? Где взять их состав. На сайте Epson и Static Control ничего не нашла.
У разных тонеров может быть разный состав. Примерное содержание компонентов часто можно найти в MSDS в разделе 3 Composition/information on ingredients. Для многих картриджей и тонеров MSDS можно найти по запросу в поисковике “MSDS бренд” Например по HP здесь: http://www.hp.com/hpinfo/globalcitizenship/environment/productdata/ljmsdsuseng.html
Или запросить их у поставщика.
Однако, в последнее время, многие производители в MSDS перечисляют только те компоненты, которые по неким правилам там нужно указать обязательно, а необязательные не указывают.
Здравствуйте.Подскажите пожалуйста классифицируются ли тонеры по региону применения(влажный и жаркий ,холодный и сухой) климат?
Можно придумать любую классификацию тонеров, если выявить классифицирующие признаки. Но на текущий момент нам неизвестно, чтобы кто-либо занимался выявлением этих признаков для классификации по климатическим условиям. Поэтому считаем, что тонер должен работать при условиях, указанных в инструкции по эксплуатации машины. Серьезные производители и/или поставщики тонера, как правило, проводят тесты тонеров не только при нормальной температуре и влажности (NN), но в условиях высокой температуры и влажности (HH) и низкой температуры и влажности (LL).
Может, у меня такой кругозор узкий, и вообще я неуч, но ничего лучше про тонеры и принтеры я пока не читал! Огромное спасибо авторам, что делятся мудростью и что излагают так доступно!
Скажите, пожалуйста, как тонеры и работа МФУ вообще влияют на “дыхалку” и др. системы организма. Начал работать с Kyocera 1035 – стал физически “ощущать” воздух после его работы щитовидкой – как-то прихватывает и во рту долго сладкий привкус держится. Что это – или я слишком чувствительный или аппарат экоагрессивный, или всё вместе?
Думаю, что в Вашем случае лучше держаться от печатающей техники подальше, даже если это психосоматическое. Подавляющему же большинству людей печатающая техника не вредит.
Расскажите пожалуйста какая температура закрепления керамического тонера?
Этот вопрос лучше задать поставщикам данного тонера. При этом надо понимать, что получив ответ, можно и не решить задачу, для которой этот вопрос задавался…
Теоретически температура должна быть такой же, как у обычного тонера, используемого в машине до ее “доработки” под керамический тонер.
У меня вот какой вопрос, принесли картридж от Brother ВК 2275, вот не знаю чем его заправить, у меня есть только тонер 2410, 1005, FC/PC и Samsung 1210. У всех этих тонеров свойства разные но для Brother видно, что тонер немагнитный, положительно заряжаемый, стирен-акриловый, механический.Так FC/PC тоже самое, только магнитный. Вот решил у вас спросить, подойдет ли этот тонер к этому картриджу?
“Как-то” работать наверняка будет. Но скорее всего недолго. Есть большой риск убить дозирующее лезвие и вал проявки.
Тонеры Brother вроде не дефицит…
Весьма поучительная статья. Автору большое спасибо!