許君謙

碳粉是激光打印機和數碼復合機的主要耗材之一，其主要成分包括樹脂、顏料、磁性氧化鐵、電荷控制微粒、潤滑劑等。激光打印機和數碼復合機的成像原理，基本上都是在定影的過程中，對吸附在紙上的碳粉顆粒加壓加熱，使碳粉熔化并浸入打印紙中，形成固定的圖像。這一過程正是此類辦公設備最主要的污染源頭。

吸附在紙上的碳粉，是由熱塑性的樹脂及顏料混合而成的微小顆粒。當吸附有碳粉的紙經過定影輥時，碳粉中的樹脂熔化并與顏料一起被緊緊地壓附在紙上，從而形成永久的圖像。(碳粉的熔化溫度約為100℃，定影輥的溫度與紙張通過的速度有關，一般在150～180℃之間。)

因為定影時加熱溫度相對較高，傳統(tǒng)碳粉中含有的有害物質會揮發(fā)出來，使得辦公設備成為辦公環(huán)境的主要空氣污染源。這一過程中產生的有害空氣污染物，主要包括碳粉本身散發(fā)的氣體及微小粉塵、塑料外殼及各類配件的放射性污染、碳粉高溫熔化過程中產生的氣體。碳粉顆粒在人體中不能被分解，很難自動排出人體。而長期吸入或者一次性吸人大量的碳粉顆粒，容易造成呼吸道疾病。碳粉有輕微毒性，有些碳粉含有多環(huán)芳烴系列及二甲基硝胺等物質，這些是醫(yī)學界公認的三、四號致癌物質。

激光打印機和數碼復合機產生的大多數空氣污染物都來自于加熱定影過程，降低定影溫度可以在一定程度上減少有害物質的排放，而這就需要降低碳粉的熔化溫度。為了實現這一目標，辦公設備廠商開始嘗試采用聚合碳粉技術，其中柯尼卡美能達的Simitri HD高清晰聚合碳粉和富士施樂的EA-HG高級乳膠聚合碳粉是比較有代表性的產品。

柯尼卡美能達的Simitri HD高清晰聚合碳粉可以在低于普通研磨碳粉定影溫度20℃的狀態(tài)下低溫定影，因此打印過程中排放的CO2(二氧化碳)、Sox(硫氧化物)、NOx(氮氧化物)等有害氣體減少了約40％，降低污染的同時也降低了能耗，是一種比較環(huán)保的解決方案。為什么Simitri HD高清晰聚合碳粉可以以低于普通碳粉定影溫度20℃的情況下低溫定影呢?要揭開這個秘密，我們需要從碳粉的生產工藝談起。

普通研磨碳粉生產大量采用的是粉碎研磨法，即首先把固體的樹脂、顏料、電荷控制劑(CCA)等原料粗略混合；再在混煉機中加熱讓各種不熔成分均勻地分散到熔化的樹脂中，等冷卻凝固后就可以得到混合后的固體原料。之后還需要進行粉碎研磨、分級篩選(把太粗和太細的顆粒去除)和表面改性(添加流動化劑、表面改性劑，在碳粉顆粒外包裹一層納米粉體，以增強流散性)，才能得到日常使用的普通研磨碳粉。

Simitri HD高清晰聚合碳粉采用化學工藝加工而成，主要的生產過程都在液態(tài)環(huán)境下完成，制得的碳粉顆粒直徑降低到約6，5微米。同時在加工時加入了蠟性材料，使其最終的定影溫度比普通研磨碳粉低20℃左右，并且擁有更好的邊緣銳度和填充度，使細節(jié)表現更加逼真、色彩更加鮮艷。除開柯尼卡美能達外，同為辦公設備大廠的佳能、富士施樂等廠商也具備相關聚合碳粉的生產能力。富士施樂的乳膠聚合碳粉技術(Emulsion Aggregation(EA)Toner)技術是類似于Simitri HD高清晰聚合碳粉的技術。EA碳粉顆粒直徑僅為5-8微米，比傳統(tǒng)彩色和黑白墨粉分別小12％和32％，附著性更強，打印效果不易受紙張表面的影響。另外，EA碳粉的轉印效率更高，碳粉消耗減少了37％，碳粉耗損率降低了68％，保證98％以上的碳粉被傳輸到介質上。

相比研磨碳粉，聚合碳粉的優(yōu)勢非常明顯。不過由于聚合碳粉生產難度較大(主要是粒度和分子量的同時控制技術難以把握)，而不合格的產品無法像研磨碳粉一樣重新混煉使用，因而常常因為良率問題導致成本升高。也正是由于這個因素，聚合碳粉更多集中應用在了彩色碳粉的生產上。

盡管聚合碳粉相比研磨碳粉有很多優(yōu)勢，但也存在不足之處。一是雖然聚合碳粉顆粒尺寸統(tǒng)一保證了打印性能一致，但缺乏較大顆粒會影響黑度，缺乏較小顆粒有可能影響分辨率，可謂有得有失。二是聚合法生產的碳粉，由于無機不溶物高達40％以上，容易產生剩粉問題。另外由于聚合碳粉工藝難度高、生產投入較大，目前只有少數國際專業(yè)企業(yè)擁有生產能力。不過隨著聚合工藝的改進，例如種子乳液聚合法等工藝的出現，聚合碳粉的生產難度和成本會大大改善。相信隨著相關技術的進一步成熟，市場中會出現越來越多的、采用環(huán)保聚合碳粉的辦公設備。