CN108710271B - 一种改性碳粉及其制备方法、碳粉盒 - Google Patents

一种改性碳粉及其制备方法、碳粉盒 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种改性碳粉及其制备方法、碳粉盒，改性碳粉，包括普通碳粉和添加剂，其中，普通碳粉的带电量为‑38.8μC/g至‑20.7μC/g；添加剂包括PMMA、氧化铝和二氧化钛，PMMA的粒径为100nm至350nm，氧化铝的粒径为100nm至400nm，二氧化钛的粒径为200nm至500nm；以重量份数计，普通碳粉为89.7至99.5份，PMMA为0.2至0.3份，氧化铝为0至0.5份，二氧化钛为0.2至0.7份。碳粉盒包括用于盛装碳粉的粉仓，粉仓内装有上述改性碳粉。本发明的改性碳粉解决了普通碳粉打印黑块和重影的问题，打印质量好，打印质量稳定。

Description

一种改性碳粉及其制备方法、碳粉盒
技术领域
本发明涉及电子打印成像技术领域，特别涉及一种改性碳粉及其制备方法、碳粉盒。
背景技术
现有的平面打印机一般包括两大类，激光打印机和喷墨打印机，激光打印机相较于喷墨打印机具备打印速度快、打印成本低等优点，因此被广泛地应用于办公场所，特别是近年来彩色激光打印的普及，激光打印的市场越来越大，而激光打印机所使用的原装碳粉往往价格较高，限制了用户的使用。
通用耗材企业生产的兼容耗材因其价格低廉受到广大用户的青睐，但是研究人员在对惠普M102a/ M104a/ M106w打印机使用的兼容碳粉盒CF217A/218A/233A碳粉盒进行打印测试时发现，这类兼容碳粉盒打印过程中经常出现黑块和重影的问题，这样一来，兼容碳粉盒中还有碳粉的情况下就无法继续使用了，甚至出现在打印的开始阶段就出现黑块和重影的问题，导致兼容碳粉盒无法使用，不仅间接提高了用户的使用成本，而且造成了浪费和环境污染等问题。
发明内容
为了解决上述兼容碳粉存在的问题，本发明的主要目的是提供一种改性碳粉。
本发明的另一目的是提供上述改性碳粉的制备方法。
本发明的再一目的是提供一种碳粉盒。
为了实现上述主要目的，本发明提供一种改性碳粉，包括普通碳粉和添加剂，其中，普通碳粉的带电量为-38.8μC/g至-20.7μC/g；添加剂包括PMMA、氧化铝和二氧化钛，PMMA的粒径为100nm至350nm，氧化铝的粒径为100nm至400nm，二氧化钛的粒径为200nm至500nm；以重量份数计，普通碳粉为89.7至99.5份，PMMA为0.2至0.3份，氧化铝为0至0.5份，二氧化钛为0.2至0.7份。
由上述技术方案可见，普通碳粉的带电量较高，通过向普通碳粉中加入添加剂，可有效降低碳粉的带电量，从而获得带电量低的改性碳粉，从而解决打印黑块和重影的问题。当氧化铝的含量为0时，添加剂包括PMMA和二氧化钛；当氧化铝的含量大于0时，添加剂包括PMMA、氧化铝和二氧化钛。
一个优选的方案是，普通碳粉的带电量为-24.2μC/g；普通碳粉为99.5份，PMMA为0.3份，二氧化钛为0.2份。
另一个优选的方案是，普通碳粉的带电量为-38.8μC/g；普通碳粉为89.7份，PMMA为0.3份，氧化铝为0.5份，二氧化钛为0.5份。
再一个优选的方案是，普通碳粉的带电量为-20.7μC/g；普通碳粉为99.0份，PMMA为0.2份，氧化铝为0.1份，二氧化钛为0.7份。
为了实现上述另一目的，本发明提供一种改性碳粉的制备方法，其中，改性碳粉包括普通碳粉和添加剂，普通碳粉的带电量为-38.8μC/g至-20.7μC/g；添加剂包括PMMA、氧化铝和二氧化钛，PMMA的粒径为100nm至350nm，氧化铝的粒径为100nm至400nm，二氧化钛的粒径为200nm至500nm；以重量份数计，普通碳粉为89.7至99.5份，PMMA为0.2至0.3份，氧化铝为0至0.5份，二氧化钛为0.2至0.7份；制备方法包括：将普通碳粉和添加剂放入可调速的混合机中，先低速混合40秒至60秒，混合速度为17Hz至23Hz，停止60秒；然后高速混合40秒至60秒，混合速度为60Hz至70Hz，停止90秒；混合后的改性碳粉的带电量为-18.6μC/g至-13.6μC/g。
由上述技术方案可见，通过在普通碳粉中加入添加剂，并调整混合工艺，可获得打印质量良好的改性碳粉。
一个优选的方案是，普通碳粉的带电量为-24.2μC/g，普通碳粉为99.5份，PMMA为0.3份，二氧化钛为0.2份；将普通碳粉和添加剂放入可调速的混合机中，先低速混合60秒，混合速度为17Hz至23Hz，停止60秒；然后高速混合60秒，混合速度为60Hz至70Hz，停止90秒；混合后的改性碳粉的带电量为-13.6μC/g。
另一个优选的方案是，普通碳粉的带电量为-38.8μC/g，普通碳粉为89.7份，PMMA为0.3份，氧化铝为0.5份，二氧化钛为0.5份；将普通碳粉和添加剂放入可调速的混合机中，先低速混合40秒，混合速度为17Hz至23Hz，停止60秒；然后高速混合90秒，混合速度为60Hz至70Hz，停止90秒；再低速混合60秒，混合速度为17Hz至23Hz，停止60秒；最后高速混合90秒，混合速度为60Hz至70Hz，停止90秒；混合后的改性碳粉的带电量为-18.6μC/g。
再一个优选的方案是，普通碳粉的带电量为-20.7μC/g，普通碳粉为99.0份，PMMA为0.2份，氧化铝为0.1份，二氧化钛为0.7份；将普通碳粉和添加剂放入可调速的混合机中，先低速混合40秒，混合速度为17Hz至23Hz，停止60秒；然后高速混合90秒，混合速度为60Hz至70Hz，停止90秒；再低速混合60秒，混合速度为17Hz至23Hz，停止60秒；最后高速混合90秒，混合速度为60Hz至70Hz，停止90秒；混合后的改性碳粉的带电量为-17.3μC/g。
进一步的方案是，控制混合环境的湿度小于70%，温度不高于30℃。
为了实现上述再一目的，本发明提供一种碳粉盒，包括用于盛装碳粉的粉仓，粉仓内装有上述改性碳粉。
可见，本发明提供的碳粉盒价格低廉，打印质量好，打印至寿命终止不会出现黑块和重影的问题。
具体实施方式
本发明使用的物料中，PMMA（即聚甲基丙烯酸甲酯）的粒径为100nm至350nm，氧化铝的粒径为100nm至400nm，二氧化钛的粒径为200nm至500nm。
实施例一
研究人员将型号CF217A兼容碳粉盒在M102a的打印机上进行打印测试时发现，在打印起始时就出现了重影现象。所谓重影是指打印输出的稿件上，一段文字或图片，在下一个显影周期再次以稍浅的颜色深度出现，从而影响到打印稿件的清晰度。
在对CF217A兼容碳粉盒内的普通碳粉A进行物性测试，得到以下数据：Q/M=-24.2μC/g，MVD=9.33μm。其中，Q/M为带电量；MVD是粒径的一种表示方法，MVD值也即D50值，它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，粒径小于它的颗粒也占50%，D50又称平均粒径。
解决方案：
1、取上述普通碳粉A 99.5份（以重量份数计，下同），PMMA 0.3份，二氧化钛 0.2份。
2、将上述物料放入混合机中，先低速混合60秒，停60秒后，再高速混合60秒，停90秒；其中，低速混合的混合速度为17Hz至23Hz，高速混合的混合速度为60Hz至70Hz。混合过程中控制混合环境的湿度小于70%，温度不高于30℃。
3、混合完成后，将混合物料用200目筛网过筛，得到改性碳粉A。
将改性碳粉A加入干净的CF217A粉盒中，放入M102a打印机中测试，原来的在开始就出现重影的现象消失了，继续测试整个寿命2000页，也没有出现重影的问题。
在对改性碳粉A进行物性测试后发现，改性碳粉A的Q/M=-13.6μC/g，MVD=9.30μm。
由普通碳粉A和改性碳粉A的物性数据对比可以看出：改性碳粉A的带电量降低了，平均粒径变化不大。通过向有缺陷的普通碳粉A中添加PMMA和二氧化钛，并通过调整混合工艺，可有效降低碳粉的带电量，从而获得打印效果良好的改性碳粉A。
实施例二
研究人员将型号CF218A兼容碳粉盒在M104a的打印机上进行打印测试时发现，在打印起始时就出现了黑块和重影现象。所谓黑块是指打印输出的稿件上，打印的内容被随机出现的黑斑所遮盖，造成打印信息缺失的一种打印质量问题。
在对CF218A兼容碳粉盒内的普通碳粉B进行物性测试，得到以下数据：Q/M=-38.8μC/g，MVD=7.56μm。
解决方案：
1、取上述普通碳粉B 89.7份，PMMA 0.3份，氧化铝 0.5份，二氧化钛 0.5份。
2、将上述物料放入混合机中，按照低速混合40秒，停60秒；高速混合90秒，停90秒；低速混合60秒，停60秒；高速混合90秒，停90秒的顺序进行混合；其中，低速混合的混合速度为17Hz至23Hz，高速混合的混合速度为60Hz至70Hz。混合过程中控制混合环境的湿度小于70%，温度不高于30℃。
3、混合完成后，将混合物料用200目筛网过筛，得到改性碳粉B。
将改性碳粉B加入干净的CF218A粉盒中，放入M104a打印机中测试，原来的在开始就出现黑块和重影的现象消失了，继续测试整个寿命2000页，后期1700页左右出现轻微重影，未出现其他的打印质量问题，打印质量可以接受。
在对改性碳粉B进行物性测试后发现，改性碳粉B的Q/M=-18.6μC/g，MVD=7.54μm。
由普通碳粉B和改性碳粉B的物性数据对比可以看出：普通碳粉B由于本身的粒径较小，引起的摩擦带电量过高，改性碳粉B的带电量降低了，平均粒径变化不大。通过向有缺陷的普通碳粉B中添加PMMA、氧化铝和二氧化钛，并通过调整混合工艺，可有效降低碳粉的带电量，从而获得打印效果良好的改性碳粉B。
实施例三
研究人员将型号CF233A兼容碳粉盒在M106w的打印机上进行打印测试时发现，在打印中后期出现了黑块和重影现象。
在对CF233A兼容碳粉盒内的普通碳粉C进行物性测试，得到以下数据：Q/M=-20.7μC/g，MVD=8.79μm。
解决方案：
1、取上述普通碳粉C 99.0份，PMMA 0.2份，氧化铝 0.1份，二氧化钛 0.7份。
2、将上述物料放入混合机中，按照低速混合40秒，停60秒；高速混合90秒，停90秒；低速混合60秒，停60秒；高速混合90秒，停90秒的顺序进行混合；其中，低速混合的混合速度为17Hz至23Hz，高速混合的混合速度为60Hz至70Hz。混合过程中控制混合环境的湿度小于70%，温度不高于30℃。
3、混合完成后，将混合物料用200目筛网过筛，得到改性碳粉C。
将改性碳粉C加入干净的CF233A粉盒中，放入M106w打印机中测试，测试整个寿命2000页，未出现黑块和重影的问题。
在对改性碳粉C进行物性测试后发现，改性碳粉C的Q/M=-17.3μC/g，MVD=7.54μm。
由普通碳粉C和改性碳粉C的物性数据和打印结果对比可以看出：普通碳粉C的带电量不稳定，后期带电量升高导致黑块和重影问题，改性碳粉C的带电量降低了，且打印过程中带电量稳定。通过向有缺陷的普通碳粉C中添加PMMA、氧化铝和二氧化钛，并通过调整混合工艺，可有效降低碳粉的带电量，并稳定带电量，从而获得打印效果良好的改性碳粉C。
本发明还提供一种碳粉盒，碳粉盒内设置有用于盛装碳粉的粉仓，在粉仓内装有本发明实施例一、二或三的改性碳粉。
本发明的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本发明的构思得到许多不同的具体方案，如对各物料的配比进行简单调整、对混合时搅拌的速度及时间进行简单调整等等，此等微小改变以及等效变换均应包含在权利要求所述范围之内。

Claims (10)

1.一种改性碳粉，由普通碳粉和添加剂组成，其特征在于：
所述普通碳粉的带电量为-38.8μC/g至-20.7μC/g；
所述添加剂由PMMA、氧化铝和二氧化钛组成，所述PMMA的粒径为100nm至350nm，所述氧化铝的粒径为100nm至400nm，所述二氧化钛的粒径为200nm至500nm；
以重量份数计，所述普通碳粉为89.7至99.5份，所述PMMA为0.2至0.3份，所述氧化铝为0至0.5份，所述二氧化钛为0.2至0.7份。
2.根据权利要求1所述的一种改性碳粉，其特征在于：
所述普通碳粉的带电量为-24.2μC/g；
所述普通碳粉为99.5份，所述PMMA为0.3份，所述二氧化钛为0.2份。
3.根据权利要求1所述的一种改性碳粉，其特征在于：
所述普通碳粉的带电量为-38.8μC/g；
所述普通碳粉为89.7份，所述PMMA为0.3份，所述氧化铝为0.5份，所述二氧化钛为0.5份。
4.根据权利要求1所述的一种改性碳粉，其特征在于：
所述普通碳粉的带电量为-20.7μC/g；
所述普通碳粉为99.0份，所述PMMA为0.2份，所述氧化铝为0.1份，所述二氧化钛为0.7份。
5.一种改性碳粉的制备方法，其特征在于：
所述改性碳粉由普通碳粉和添加剂组成，所述普通碳粉的带电量为-38.8μC/g至-20.7μC/g；所述添加剂由PMMA、氧化铝和二氧化钛组成，所述PMMA的粒径为100nm至350nm，所述氧化铝的粒径为100nm至400nm，所述二氧化钛的粒径为200nm至500nm；以重量份数计，所述普通碳粉为89.7至99.5份，所述PMMA为0.2至0.3份，所述氧化铝为0至0.5份，所述二氧化钛为0.2至0.7份；
所述制备方法包括：将所述普通碳粉和所述添加剂放入可调速的混合机中，先低速混合40秒至60秒，混合速度为17Hz至23Hz，停止60秒；然后高速混合40秒至60秒，混合速度为60Hz至70Hz，停止90秒；
混合后的所述改性碳粉的带电量为-18.6μC/g至-13.6μC/g。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
所述普通碳粉的带电量为-24.2μC/g，所述普通碳粉为99.5份，所述PMMA为0.3份，所述二氧化钛为0.2份；
将所述普通碳粉和所述添加剂放入可调速的混合机中，先低速混合60秒，混合速度为17Hz至23Hz，停止60秒；然后高速混合60秒，混合速度为60Hz至70Hz，停止90秒；
混合后的所述改性碳粉的带电量为-13.6μC/g。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
所述普通碳粉的带电量为-38.8μC/g，所述普通碳粉为89.7份，所述PMMA为0.3份，所述氧化铝为0.5份，所述二氧化钛为0.5份；
将所述普通碳粉和所述添加剂放入可调速的混合机中，先低速混合40秒，混合速度为17Hz至23Hz，停止60秒；然后高速混合90秒，混合速度为60Hz至70Hz，停止90秒；再低速混合60秒，混合速度为17Hz至23Hz，停止60秒；最后高速混合90秒，混合速度为60Hz至70Hz，停止90秒；
混合后的所述改性碳粉的带电量为-18.6μC/g。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
所述普通碳粉的带电量为-20.7μC/g，所述普通碳粉为99.0份，所述PMMA为0.2份，所述氧化铝为0.1份，所述二氧化钛为0.7份；
将所述普通碳粉和所述添加剂放入可调速的混合机中，先低速混合40秒，混合速度为17Hz至23Hz，停止60秒；然后高速混合90秒，混合速度为60Hz至70Hz，停止90秒；再低速混合60秒，混合速度为17Hz至23Hz，停止60秒；最后高速混合90秒，混合速度为60Hz至70Hz，停止90秒；
混合后的所述改性碳粉的带电量为-17.3μC/g。
9.根据权利要求5至8任一项所述的制备方法，其特征在于：
控制混合环境的湿度小于70％，温度不高于30℃。
10.碳粉盒，包括用于盛装碳粉的粉仓，其特征在于：
所述粉仓内装有如权利要求1至4任一项所述的改性碳粉。
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