Лазерлік принтерлердегі тонер ұнтағы

Кіріспе

Лазерлік принтерлердегі ұнтақ қоспасы
Көшіру және басып шығаруға жұмсалатын материал

Тонер – лазерлік принтерлер мен фотокөшіргіштерде мәтін мен кескіндерді қағазға, әдетте тонер картриджі арқылы түсіру үшін қолданылатын ұнтақ қоспасы. Көбінесе ұсақ түйіршікті пластиктен тұрады, алғашқы қоспаларға көміртегі ұнтағы мен темір оксиді ғана қосылған. Қазір полипропилен, түтінді кремний және трибоэлектрификация үшін түрлі минералдар қосылған қоспалар да бар. Мұнай пластигіне балама ретінде өсімдіктерден алынған пластиктен жасалған тонер да қолданылады. Тонер бөлшектері фьюзердің қыздыруымен балқып, қағазға жабысады. Ескі фотокөшіргіштерде қолданушылар арзан көміртегі тонерін машина резервуарына бөтелкеден құятын. Ал кейінгі фотокөшіргіштер мен 1984 жылғы алғашқы Hewlett Packard LaserJet лазерлік принтерлері тікелей жабық тонер картриджінен жұмыс істейді. Түсті көшіргіштер мен принтерлерде қолданылатын лазерлік тонер картридждері көк, күлгін, сары және қара (CMYK) түстер жиынтығында келеді, бұл түстерді араластыру арқылы кең түрлер гаммасын жасауға мүмкіндік береді.

Құрамы, өлшемі және өндірісі

Қолданылатын нақты полимер өндірушіге байланысты өзгереді, бірақ стирол акрилат сополимері, полиэстер шайыры, стирол бутадиен сополимері немесе басқа да арнайы полимерлер қолданылуы мүмкін. Тонердің құрамы әр өндірушіде, тіпті әр машинада әртүрлі болады. Әдетте, құрамы, гранула мөлшері және балқу температурасы ең көп өзгеріп тұрады. Бастапқыда тонер бөлшектерінің мөлшері 14–16 микрометр немесе одан да көп болатын. Теориялық тұрғыдан алғанда, 600 дпи ажыратымдылықта нүктелер мен басылым ерекшеліктерін мінсіз көшіру үшін шамамен 5 мкм, ал 1200 дпи ажыратымдылықта шамамен 3 мкм бөлшек мөлшері қажет. Эмульсиялық агрегация сияқты жаңа технологияларды қолдану арқылы бөлшек мөлшерін одан әрі азайту және ажыратымдылықты жақсарту мүмкіндігі қарастырылуда. Тонер өндірушілер өз принтерлерінде қолдануға жарамды ұнтақ алу үшін бөлшек мөлшерінің таралуына қатысты сапаны бақылау стандартын сақтайды. Тонер дәстүрлі түрде ингредиенттерді қосып, плита жасап, оны сыну немесе гранулаға айналдырып, содан кейін ауа ағынымен ұнтақтап, бақыланатын бөлшек мөлшері диапазонындағы ұсақ ұнтаққа айналдыру арқылы өндіріледі. Бұл процестің нәтижесінде әртүрлі мөлшердегі және шар емес пішінді тонер гранулалары пайда болады. Жоғары сапалы басылым алу үшін кейбір компаниялар тонер бөлшектерін молекулалық реагенттерден өсіру үшін химиялық процесті қолданады. Бұл тонер бөлшектерінің мөлшері мен пішінінің біркелкейлігіне әкеледі. Кішірек, біркелкей пішіндер түсті дәл көшіруге және тонерді тиімді пайдалануға мүмкіндік береді.

Тазалау

Тонерді тері мен киімнен суық сумен жууға болады. Ыстық немесе жылы су тонерді жұмсартады, оның нәтижесінде ол бетке жабысып қалады. Теріге жабысқан тонер уақыт өте келе өзі түсіп қалады немесе абразивті қол тазалағышпен ішінара алынып тасталуы мүмкін. Киімге жабысқан тонерді әдетте алып тастау мүмкін емес. Тонерді суға жууға болатын киімдерден оңай тазалауға болады. Тонер – төмен балқу температурасы бар шайыр немесе пластик ұнтақ болғандықтан, тазалау кезінде оны салқын сақтау қажет. Тонер бөлшектері электростатикалық қасиеттерге ие және басқа бөлшектерге, заттарға немесе тасымалдау жүйелері мен шаңсорғыш шлангтарының ішкі беттеріне тигенде статикалық электр зарядын дамыта алады. Осы себепті және бөлшектерінің кішігірім өлшеміне байланысты, тонерді әдеттегі үй шаңсорғышымен соруға болмайды. Зарядталған тонер бөлшектерінен туындаған статикалық разряд теориялық тұрғыдан шаңсорғыш қапшасындағы шаңды тұтандыруы немесе тонер ауада жеткілікті мөлшерде болса, кішкентай жарылысқа әкелуі мүмкін. Тонер бөлшектері соншалықты ұсақ болғандықтан, олар тұрмыстық шаңсорғыштардың сүзгілері арқылы тиімді сүзгіленбейді және шаңсорғыш двигателінен бөлмеге таралуы мүмкін. Олар сондай-ақ двигатель ішінде балқыған кезде электр өткізгіштігімен (көміртек, темір) двигатель сүзгісін бітеп, қысқа тұйықталуға және қызып кетуге себеп болуы мүмкін. Егер тонер лазерлік принтерге немесе ксерокопирге төгіліп кетсе, тиімді тазалау үшін электр өткізгіш шлангісі және жоғары тиімділіктегі (HEPA) сүзгісі бар арнайы шаңсорғыш қажет болуы мүмкін. Мұндай шаңсорғыштар электростатикалық разрядтан қорғайтын (ESD қауіпсіз) немесе тонер шаңсорғыштары деп аталады. Ірі тонер төгілген жерлерді тазалау үшін де ұқсас HEPA сүзгісі бар шаңсорғыштарды қолдану керек.

Денсаулыққа қауіп төндіреді

Муле және басқалар (1991) ұзақ уақыт бойы дем алынатын, көміртекті қара, титан диоксиді және кремниймен пигменттелген пластикалық шаңға (тонерге) жауаптың сапалық тұрғыдан титан диоксиді мен дизельді газға ұқсас екенін хабарлады. Тонердің құрамындағы бір компонент – көміртекті қара IARC (Халықаралық қатерлі ісіктерді зерттеу агенттігі) тарапынан «көбінесе канцерогенді» (2B тобы) деп жіктеледі. Тонер ұсақ ұнтақ болғандықтан, ауада біраз уақытқа дейін тоқтаусыз қалуы мүмкін және оның денсаулыққа тигізетін әсері инертті шаңға ұқсас деп есептеледі. Астма немесе бронхит сияқты тыныс алу органдарының аурулары бар адамдар үшін тітіркендіргіш болуы мүмкін. Қара тонерде қолданылатын көміртекті қараның өндірісі кезінде пайда болатын, пироль деп аталатын ластаушы заттың денсаулыққа тигізетін әсеріне қатысты алаңдаушылық тудырған 1970 жылдардағы бактерияларға қатысты зерттеулерден кейін, дайын өнімнен пирольді жою үшін өндіріс процестері өзгертілді. Квинсленд технологиялық университетінің зерттеулері кейбір лазерлік принтерлердің басқа экологиялық зерттеулерде тыныс алу ауруларымен байланыстырылған субмикрометрлік бөлшектерді шығаратынын көрсетті. Росток университетінде жүргізілген зерттеуде тонердегі микроскопиялық бөлшектердің асбест сияқты канцерогендік екені анықталды. Көптеген жылдар бойы күнделікті принтерлермен және көшірме машиналарымен жұмыс істейтін бірнеше техниктер бақыланды. Оларда өкпе ауруларының көбеюі байқалды. Бұл 2006 жылы жарияланған бұрынғы зерттеулердің нәтижелерін растайды. Гарвард университетінде жүргізілген зерттеулер көрсеткендей, басып шығару кезінде тонерлі лазерлік принтерлер мен көп функциялы құрылғылардан ауаға металл оксидінің нанобөлшектері (100 нанометрден кіші, демек 0,1 микрометрден кіші) шығарылады. Бұл құрылғылар орташа диаметрі 20 микрометр болатын тонер бөлшектерін пайдаланады, бірақ тонер бөлшектерінің бетінде сансыз көп кішкентай металл оксидінің нанобөлшектері болады. Бұл өте кішкентай металл оксидінің нанобөлшектері жоғары биоактивті және 0,1 микрометрден кіші бөлшектер биологиялық мембраналардан (оның ішінде өкпе альвеолаларынан) өтіп, қан айналымы арқылы барлық органдарға енуге қабілетті болғандықтан, өкпеге және дененің басқа бөліктеріне зиян келтіруі мүмкін. Бұл сала әлі де белсенді зерттеулер жүргізіліп жатыр және білімдерде көп олқылықтар бар.

Muhle et al. (1991) reported that the responses to chronically inhaled copying toner, a plastic dust pigmented with carbon black, titanium dioxide and silica, were also similar qualitatively to titanium dioxide and diesel exhaust. Carbon black, one of the components of toner, is classified as "possibly carcinogenic" (Group 2B) by the IARC. As a fine powder, toner can remain suspended in the air for some period, and is considered to have health effects comparable to inert dust. It can be an irritant to people with respiratory conditions such as asthma or bronchitis. Following studies on bacteria in the 1970s that raised concerns about health effects resulting from pyrrole, a contaminant created during manufacture of the carbon black used in black toner, manufacturing processes were changed to eliminate pyrrole from the finished product. Research by the Queensland University of Technology has indicated that some laser printers emit submicrometer particles which have been associated in other environmental studies with respiratory diseases. A study at the University of Rostock has found that the microscopic particles in toner are carcinogenic, similar to asbestos. Several technicians who had been working with printers and copiers on a daily basis were observed for several years. They showed increased lung problems. This confirms previous research published in 2006. Research at Harvard University has shown that, during printing, metal oxide nanoparticles (defined as 100 nanometres and smaller, hence 0.1 micrometres and smaller) are released into the air from toner based laser printers and multifunction devices. These machines use toner particles that are on average 20 micrometres in overall diameter, but the surfaces of the toner particles themselves carry innumerable tiny metal oxide nanoparticles. These ultra small metal oxide nanoparticles are highly bioactive and could cause harm to the lungs and also elsewhere in the body, given that particles 0.1 micrometres and smaller can cross biological membranes (including lung alveoli), thereby gaining access to all organs via blood circulation. This remains an area of active research, with many knowledge gaps.

Қайта орамалау

Тонер өндірушілердің көптегені тонерді көтерме саудада ұсынады. Әдетте, жапырт тонерлер баррельдерде немесе 10 кг (22 фунт) салмақтағы қаптарда сатылады. Тонерді түрлі салалар тұтынушыларға дайын лазерлік тонер картриджін жеткізу үшін пайдаланады. HP және Canon сияқты түпкілікті өндірушілер, сондай-ақ үйлесімді тонер картридждерін өндіретін компаниялар, жаңа OEM картриджін жасау процесінде тонерді қолданады. Тонер картридждерін қайта жаңартумен айналысатын мекемелер тонерді картриджді қайта жаңарту процесінде пайдаланады. Тағы да басқа компаниялар тонерді тонерді қайта толтыру қызметін ұсыну үшін қолданады. Көптеген тонер картридждері бөлшек сауда дүкендері немесе жергілікті қайта жаңарту орталықтары арқылы орташа тұтынушыға қолжетімді. Қайта жаңартылған және қайта толтырылған тонер картридждері көбінесе түпкілікті тонер картридждерінен арзанға сатылады, себебі олар толығымен қайта жаңартылып, содан соң тонермен толтырылады (тиімдірек әдіс) немесе тек тонермен ғана толтырылады (кем тиімді әдіс).

Қоршаған ортаны қорғау

Өндірушілердің көпшілігі өндіріске дейінгі тонер қалдықтарын қайта өңдейді. Тонерді қажетті өлшемге сұрыптау нәтижесінде талапқа сай келмейтін үлгілер пайда болады, бірақ олар қосымша өңдеу үшін құнды шикізат ретінде қолданылады және осылай қайта өңделеді. Тұтынушыдан қалған тонер көбінесе фотокөшіру машиналарын тазалау кезінде түзіледі. Алғашқы принтерлерде қолданылатын тонердің 20-25 пайызы тазалау бөлігіне жиналып, қалдық ретінде тасталатын. Принтерлердің тиімділігін жақсарту осы қалдықтардың көлемін азайтты, бірақ әрбір картридждегі тонердің орташа есеппен 13 пайызы әлі де пайдасыз кетіп жатыр. Кейбір принтерлердің конструкциялары осы қалдық тонерді тікелей принтерде қайта пайдалану үшін бастапқы тонер резервуарына қайта бағыттауға тырысты, бірақ бұл әрекеттертің нәтижесі әртүрлі болды, себебі тонердің құрамы, қосымша элементтерді жұмсау арқылы, дамытушы бөлшектерді сақтай отырып өзгереді. Тонер қалдықтарын тазарту және "қайта өңдеу" арқылы қалпына келтіру мүмкіндігі қарастырылды, бірақ өнеркәсіпте осы бағытта аз ғана әрекеттер жасалды. Тонердің көп бөлігі басылған беттерге жұмсалады, олардың үлкен бөлігі қағазды қайта өңдеу және қайта пайдалану операцияларында қайта өңделеді. Тонерді қағаз массасынан бөліп алу оңай емес, және осы процесті жеңілдетуге арналған тонер формулалары туралы мәліметтер бар. Гидролизделмелі, суда еритін және сілтіде еритін тонер шайырлары туралы хабарланған, бірақ олар кеңінен қолданылмайды. Көптеген қағазды қайта өңдеу мекемелері тонерді басқа қалдықтармен, мысалы, бояулар мен шайырлармен араластырып, коммерциялық мақсаты жоқ шламға айналдырады.

Тонермен модификацияланған асфальт байлаушы

Тонер бірнеше сополимерлерден тұрады және көміртек негізіндегі материал болғандықтан, оны асфальт өнеркәсібінде пайдалы модификатор ретінде қолдануға болады. Қалдық, күйген тонерді қосу асфальт байланыстырғышының реологиялық және механикалық қасиеттерін айтарлықтай жақсартатыны көрсетілген. Мұндай қолданыс тонер қалдықтарын полигонға тастаудан туындайтын топырақ ластануын болдырмау үшін экологиялық таза балама болып табылады. Қалдық тонерді асфальт байланыстырғышына және қоспасына қосу байланыстырғыштың шыныға түсу температурасын төмендетіп, сонымен бірге кристалдану температурасын арттырады.