碳粉及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于成像顯影設備的耗材領域，具體涉及通過磁性材料對碳粉進行改性的碳粉以及碳粉的制造方法。
【背景技術】
[0002]在電子照相工藝和靜電記錄工藝中，通過在均勻帶電的感光體上進行曝光過程，從而形成靜電潛像，調色劑附著到該靜電淺像上以形成調色劑圖像，然后，將調色劑圖像轉印到轉印部件上(通常為紙)。隨之，使用各種方法(例如，加熱工藝、壓制工藝或溶劑蒸發工藝)將所轉印的調色劑圖像定影到紙上。通常，在定影過程中，具有調色劑圖像的紙在定影輥和壓力輥之間通過，然后，通過加熱和壓制，將調色劑融化滲透到紙張中，從而形成穩定的圖像。
[0003]將調色劑轉印紙紙張的過程中，例如在打印文字或者圖案的過程中，打印品質的缺陷從紙張上的表現來看，大體可以分成兩類:第一類是紙張上應該上粉的地方沒有上粉或者上粉過少，例如色淺、黑板泛白、粘鼓、粘刀等等；第二類是紙張上不應該上粉的地方上粉，例如底灰、重影、白板黑點、飄粉等等。通常而言，第一類缺陷的可容忍度高于第二類缺陷。
[0004]顯影過程的基本步驟如下:第一步是出粉過程，碳粉從粉盒通過送粉棍均勻分布到顯影輥上，在此過程中碳粉接觸出粉刮刀，碳粉附著在出粉刮刀上，就會出現粘刀缺陷，即打印樣張上出現縱向的尖銳的白色線條。第二步是顯影過程，碳粉從顯影輥表面通過電位差附著在有機感光導體(OPC)而形成靜電潛像的位置，此過程中，OPC上未形成靜電潛像的位置也接觸碳粉，充電輥上也會接觸碳粉，碳粉出現在OPC未形成靜電潛像的地方，會導致底灰缺陷，即打印樣張上空白處顯得不干凈的問題。第三步是轉印過程，碳粉一部分從OPC表面通過電位差附著到紙張上，一部分通過廢粉刮刀進入廢粉倉，在此過程中碳粉接觸0PC、充電輥、廢粉刮刀，如果OPC表面碳粉附著到紙上的量過少，就會導致轉印率低、頁產量偏少、廢粉爆倉、污染充電輥等問題，甚至有可能導致重影現象發生，如果碳粉附著在OPC表面無法脫落的話，就會導致粘鼓現象。第四步是定影過程，通過加溫加壓將墨粉融化嵌入紙纖維，在此過程中碳粉接觸了加熱輥和壓力輥，而在此過程中容易出現定影問題、粘加熱輥和壓力輥等問題。
[0005]通常，碳粉是由顯著量的粘合樹脂、少量蠟(作為脫模劑)、著色劑、電荷控制劑和外添加劑組成。例如申請號為CN201110179620.2的中國發明專利申請公開了一種用于打印機的顯影劑，顯影劑的樹脂采用了可降解的生物高聚物。申請號為CN201110351543.4的中國發明專利申請公開了一種正電性墨粉顯影劑的制造方法，從而降低了打印中出現的斑點和重影現象的缺陷。申請號為CN201210085467.1的中國發明專利申請公開了一種靜電顯影劑用外添復合功能材料，這種添加劑包括了磁性粉、硅油、硬脂酸鋅和氣相二氧化硅，這種技術方案旨在防止色調劑使用中粘附感光鼓，解決文字和圖像的空心現象，減少波紋現象。然而，在實踐過程中，發現該添加劑的組份和比例需要進行改進和優化，從而取得更好的技術效果。
[0006]總體來看，決定碳粉打印品質的主要因素歸納起來主要是兩方面,一方面為碳粉的熱性能，熱性能主要由樹脂和蠟決定；另一方面為碳粉的電性能，電性能由電荷控制劑和外添加劑來控制，通過攪拌摩擦等方法使得碳粉粒子獲得合適的電量。因此，針對現有的碳粉，碳粉的電性能有待改進。

【發明內容】

[0007]基于現有技術中碳粉存在的問題，本發明的第一目的是提供一種碳粉。本發明的另一目的是提供一種碳粉的制造方法。本發明的再一目的是提供另一種碳粉的制造方法。
[0008]本發明提供的碳粉包括以下重量百分比的組份:粘合樹脂為85%至90%;著色劑為4%至7% ；電荷控制劑為0.1%至3% ;脫模劑為1%至5% ;磁性材料為1%至6%。
[0009]采取上述方案，將磁性材料成功用在非磁性碳粉中，而利用磁性材料的相關特性，即硬度高、密度大、分散性強等特點，以此用于改善碳粉在顯影定影過程中的缺陷。其作用主要體現在以下兩個方面:第一個方面是通過磁性材料的加入，使得碳粉粒子密度變大，可以改良高速打印過程中的飛粉問題；第二個方面，由于磁性材料多為鐵的氧化物，因此磁性材料能夠降低碳粉粒子的電阻率，因而使得各個碳粉粒子的電荷均勻性更好，穩定性更好，有利于改善后期色淺問題。需要說明的是，現有的碳粉中按照碳粉的磁性可以分為磁性碳粉和非磁性碳粉，這兩種類別的碳粉分別應用在不同種類的打印機上。磁性碳粉中的磁性材料的含量為顯著量，本發明提供的碳粉中磁性材料含量較低，而利用其相關特性來改善碳粉的飛粉等問題，本發明提供的碳粉是應用在非磁性碳粉對應型號的打印機上。
[0010]一個優選的方案是，粘合樹脂是苯乙烯丙烯酸酯樹脂或者聚酯樹脂；聚酯樹脂選用線性聚酯樹脂或低交聯度的聚酯樹脂，聚酯樹脂為二元羧酸與二元醇或二元酚反應得到的聚酯，其中二元羧酸為鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、己二酸或琥珀酸，二元醇為乙二醇、丙二醇、丁二醇、已二醇或環己二醇，二元酚為對苯二酚、鄰苯二酚、間苯二酚或二萘酚；苯乙烯丙烯酸酯樹脂包括至少一種下列物質:苯乙烯丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯甲酯丙烯酸丁酯共聚物。
[0011]一個優選的方案是，電荷控制劑包括負電性電荷控制劑或正電荷控制劑；負電性電荷控制劑為含鉻的偶氮染料、單偶氮金屬絡合物或螯合化合物、含金屬的水楊酸化合物、含有芳香族羥基羧酸或芳香族二羧酸的有機金屬絡合物；正電荷控制劑為苯胺黑及其改性產物、脂肪酸金屬鹽、含有季胺鹽的鎗鹽、三丁基苯甲基銨-1-羥基-4-萘酚磺酸鹽或四丁基銨四氟硼酸鹽；脫模劑包括至少一種下列物質:聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、石蠟、費托蠟、氧化聚乙烯蠟、褐煤酸酯蠟、棕櫚蠟、微晶蠟、米蠟或脂肪酸蠟；著色劑為黑色著色劑或者彩色著色劑，黑色著色劑為碳黑，彩色著色劑為黃色著色劑、洋紅色著色劑以及青色著色劑中的至少一種。
[0012]一個優選的方案是，磁性材料為四氧化三鐵、Y -三氧化二鐵、磁鐵礦粉末、氧化鋅鐵、氧化釔鐵、氧化鈣鐵、氧化釓鐵、氧化銅鐵、氧化鉛鐵、氧化鎳鐵、氧化釹鐵、氧化鋇鐵、氧化鎂鐵、氧化錳鐵、氧化鑭鐵、鐵粉、鈷粉和鎳粉中的至少一種。
[0013]本發明提供的第一種碳粉的制造方法包括以下步驟:將粘合樹脂、著色劑、電荷控制劑、脫模劑和磁性材料通過混合機進行混合得到第一混合物；第一混合物經過混煉后擠出得到第二混合物，其中混煉過程中的混煉溫度范圍是80°C至130°C;第二混合物通過破碎機進行破碎后得到第三混合物；第三混合物通過氣流粉碎機進行分級，去除大于15微米和小于5微米的顆粒，得到平均粒徑為8微米至12微米的顆粒，形成碳粉成品；碳粉成品包括以下重量百分比的組份:粘合樹脂為85%至90%;著色劑為4%至7% ；電荷控制劑為0.1%至3% ;脫模劑為1%至5% ;磁性材料為1%至6%。
[0014]采取上述方案，這種制造方法工藝簡單，易于應用至工業生產中，從而得到組分配比合理的包含有磁性材料的碳粉。
[0015]一個優選的方案是，混合機是立式混合機，立式混合機的混合速度為125轉/每分鐘至250轉/每分鐘，混合時間為I分鐘至3分鐘；在混煉過程中，采用臥式擠出機進行擠出，且臥式擠出機至少具有5個溫區。
[0016]采取上述方案，混合效率高，混合效果優異，采取至少5個溫區的臥式擠出機，得到的擠出物性質優異。
[0017]本發明提供的第二種碳粉的制造方法包括以下步驟:將粘合樹脂、著色劑、電荷控制劑、脫模劑和第一磁性材料，通過混合機進行混合得到第一混合物；第一混合物經過混煉擠出得到第二混合物，其中混煉過程中的混煉溫度范圍是80°C至130°C;第二混合物通過破碎機進行破碎后得到第三混合物；第三混合物通過氣流粉碎機進行分級，去除大于15微米和小于5微米的顆粒，得到平均粒徑為8微米至12微米的顆粒，形成碳粉半成品；碳粉半成品包括以下重量百分比的組份:粘合樹脂為85%至90%;著色劑為4%至7% ;電荷控制劑為
0.1%至3% ;脫模劑為1%至5% ;第一磁性材料為1%至6% ;隨后，碳粉半成品為95至98質量份、第一氣相二氧化硅為0.7至2.1質量份以及添加劑為0.5至2.0質量份，通過混合機混合得到第四混合物，添加劑由以下組份的質量百分比組成:第二磁性材料為80%至95%，第二氣相二氧化硅為3%至15%