ساختار مولکولی تونر کارتریج؛ مهندسی شیمی در خدمت چاپ لیزری
وقتی به یک کارتریج لیزری نگاه می‌کنید، شاید تصور کنید که پودر سیاه داخل آن (تونر) صرفاً ذرات خرد شده زغال یا کربن ساده است. اما در حقیقت، تونر یکی از پیچیده‌ترین ترکیبات مهندسی شده در دنیای شیمی پلیمر است. ساختار مولکولی تونر به گونه‌ای طراحی شده که بتواند همزمان به بار الکتریکی پاسخ دهد، خاصیت مغناطیسی داشته باشد و در دمای مشخصی ذوب شود. در این مقاله تخصصی، معماری شیمیایی تونر و دلایل علمی پشت این ساختار منحصر‌به‌فرد را بررسی می‌کنیم.

برای خرید کارتریج باکیفیت فقط روی همین متن کلیک کنید.

تونر: یک کامپوزیت میکروسکوپی
برخلاف جوهر که یک محلول مایع است، تونر یک "پودر خشک سیال" است. در سطح میکروسکوپی (ابعادی بین ۸ تا ۱۰ میکرون)، هر ذره تونر یک جسم واحد و یکنواخت نیست، بلکه یک کپسول کامپوزیت متشکل از مواد مختلف است.

چرا ساختار تونر باید این‌گونه باشد؟ زیرا این ذرات باید در فرایند چاپ الکتروفوتوگرافی، چهار مرحله حیاتی را طی کنند: ۱

. باردار شدن (الکتریسیته ساکن)

۲. انتقال (جذب مغناطیسی)

۳. نشستن روی کاغذ (الکتریسیته)

۴. ذوب شدن و تثبیت (فیوزینگ)

برای انجام این چهار مرحله، ساختار مولکولی تونر از چهار رکن اصلی تشکیل شده است:

برای خرید کارتریج باکیفیت فقط روی همین متن کلیک کنید.

۱. رزین‌های پلیمری (Polymer Resins)؛ بدنه اصلی
حدود ۶۰ تا ۸۰ درصد از حجم هر ذره تونر را پلیمر تشکیل می‌دهد. رایج‌ترین نوع آن "کوپلیمر استایرن اکریلات" (Styrene Acrylate Copolymer) یا "رزین پلی‌استر" است.

چرا پلیمر؟

خاصیت ذوب شدن: مولکول‌های پلیمر در دمای خاصی (معمولاً بین ۱۲۰ تا ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد) تغییر حالت داده و چسبناک می‌شوند. این ویژگی باعث می‌شود وقتی کاغذ از زیر غلطک داغ فیوزینگ رد می‌شود، تونر ذوب شده و به بافت کاغذ نفوذ کند.

عایق الکتریکی: ساختار مولکولی این رزین‌ها به گونه‌ای است که می‌توانند بار الکتریکی ساکن (الکتریسیته تریبو الکتریک) را روی سطح خود نگه دارند. بدون این خاصیت، درام نمی‌توانست تونر را جذب کند.

برای خرید کارتریج باکیفیت فقط روی همین متن کلیک کنید.

۲. اکسید آهن (Iron Oxide)؛ موتور محرک
در اکثر کارتریج‌های لیزری (به‌ویژه برندهایی مثل HP و Canon)، تونر دارای خاصیت مغناطیسی است. این ویژگی به دلیل وجود نانوذرات "مگنتیت" (Fe3O4) در ساختار مولکولی تونر است که حدود ۴۰ درصد وزن آن را تشکیل می‌دهد.

چرا اکسید آهن؟

در پرینترهای لیزری، غلطک مگنت (Mag Roller) خاصیت آهنربایی دارد. اگر تونر حاوی مولکول‌های اکسید آهن نباشد، مگنت نمی‌تواند پودر را از مخزن بیرون کشیده و به سمت درام هدایت کند. این ذرات فلزی در ابعاد نانو درون رزین پلیمر محبوس شده‌اند.

۳. عوامل کنترل بار (Charge Control Agents - CCA)
یکی از پیچیده‌ترین بخش‌های شیمی تونر، عوامل کنترل بار هستند. این مواد که معمولاً نمک‌های فلزی پیچیده (مثل ترکیبات روی یا کروم) یا ترکیبات آلی هستند، به سطح ذرات تونر اضافه می‌شوند.

چرا CCA؟

برای خرید کارتریج باکیفیت فقط روی همین متن کلیک کنید.

ذرات تونر باید بار الکتریکی (معمولاً منفی) داشته باشند تا بتوانند روی نقاط لیزر خورده درام بنشینند. عوامل کنترل بار تضمین می‌کنند که تمام ذرات تونر به میزان یکسان و پایداری باردار شوند. اگر ساختار مولکولی این بخش ضعیف باشد، چاپ کمرنگ شده یا پس‌زمینه کاغذ سیاه می‌شود (Backgrounding).

۴. رنگدانه‌ها (Pigments)
در تونرهای سیاه، از "کربن بلک" (Carbon Black) استفاده می‌شود. مولکول‌های کربن بلک ساختاری شبیه به گرافیت دارند و نور را به طور کامل جذب می‌کنند.

چرا کربن بلک؟

این ماده علاوه بر ایجاد رنگ سیاه عمیق، مقاومت بسیار بالایی در برابر اشعه UV دارد. به همین دلیل اسناد چاپ شده با پرینتر لیزری برخلاف جوهرافشان، سال‌ها بدون تغییر رنگ باقی می‌مانند.

برای خرید کارتریج باکیفیت فقط روی همین متن کلیک کنید.

۵. واکس یا موم (Wax)
در هسته یا سطح ذرات تونر، مقداری موم (معمولاً پلی‌پروپیلن یا کارناوبا) وجود دارد.

چرا واکس؟

این مولکول‌ها نقش روان‌کننده را بازی می‌کنند. هنگامی که تونر در فیوزینگ ذوب می‌شود، واکس مانع از چسبیدن تونر مذاب به غلطک تفلون فیوزینگ می‌شود (خاصیت نچسب بودن یا Release Agent).

تفاوت ساختار تونر شیمیایی و مکانیکی
در صنعت تولید تونر، دو نوع ساختار مولکولی وجود دارد که مستقیماً بر کیفیت چاپ کپکو تاثیر می‌گذارد:

برای خرید کارتریج باکیفیت فقط روی همین متن کلیک کنید.

تونر مکانیکی (Conventional Toner): مواد با هم مخلوط شده، ذوب شده و سپس خرد می‌شوند. ذرات حاصل شکلی نامنظم و لبه‌های تیز دارند (شبیه خرده‌سنگ).

تونر شیمیایی (CPT): ذرات در یک واکنش شیمیایی (پلیمریزاسیون) در محیط آزمایشگاهی رشد داده می‌شوند. ساختار مولکولی در این روش کاملاً کنترل شده است و ذرات شکلی کاملاً کروی و یک‌اندازه دارند.

چرا ساختار کروی بهتر است؟ مولکول‌های کروی اصطکاک کمتری ایجاد می‌کنند، راحت‌تر روی کاغذ جاری می‌شوند و رزولوشن چاپ بسیار بالاتری ارائه می‌دهند.

برای خرید کارتریج باکیفیت فقط روی همین متن کلیک کنید.

نتیجه‌گیری
ساختار مولکولی تونر کارتریج یک شاهکار مهندسی مواد است. ترکیبی دقیق از پلاستیک برای چسبندگی، آهن برای حرکت، کربن برای رنگ و افزودنی‌های شیمیایی برای کنترل بار الکتریکی. هرگونه تغییر در این فرمولاسیون می‌تواند باعث شود تونر به کاغذ نچسبد، روی درام خشک شود یا اصلا چاپ انجام نشود. به همین دلیل است که استفاده از کارتریج‌های با کیفیت و استاندارد، تنها راه تضمین سلامت پرینتر و کیفیت اسناد شماست. برای تهیه باکیفیت‌ترین کارتریج‌های لیزری با فرمولاسیون استاندارد، می‌توانید از محصولات فروشگاه کپکو استفاده نمایید.

برای خرید کارتریج باکیفیت فقط روی همین متن کلیک کنید.

سوالات متداول (FAQ)
۱. چرا تونر به کاغذ می‌چسبد و با دست پاک نمی‌شود؟ این به دلیل وجود رزین‌های پلیمری در ساختار تونر است. این رزین‌ها در اثر حرارت فیوزینگ (حدود ۱۸۰ درجه) ذوب شده و مانند چسب به بافت کاغذ نفوذ می‌کنند و پس از سرد شدن، کاملاً تثبیت می‌شوند.

۲. آیا ساختار مولکولی تونر سمی است؟ رزین‌ها و اکسید آهن سمی نیستند، اما ذرات تونر بسیار ریز (میکرونی) هستند. اگر در هوا معلق شوند و تنفس شوند، می‌توانند وارد ریه شوند. ساختار مولکولی کربن بلک در برخی شرایط خاص صنعتی ممکن است خطرناک باشد، اما در استفاده معمول اداری خطری ندارد.

۳. چرا تونر تاریخ مصرف دارد؟ اگرچه تونر ماده فاسدشدنی نیست، اما عوامل کنترل بار (CCA) و رزین‌ها در طول زمان و در مجاورت رطوبت هوا، خاصیت الکترواستاتیک خود را از دست می‌دهند. رطوبت باعث می‌شود مولکول‌های تونر به هم بچسبند (کلوخه شوند) و دیگر بار الکتریکی نگیرند.

برای خرید کارتریج باکیفیت فقط روی همین متن کلیک کنید.