लेजर प्रिंटर और कॉपियर के लिए उच्च-प्रदर्शन टोनर के उत्पादन के लिए कण आकार वितरण (PSD) पर सख्त नियंत्रण आवश्यक है। PSD सीधे तौर पर छवि रिज़ॉल्यूशन, चार्जिंग स्थिरता, स्थानांतरण दक्षता, प्रवाह क्षमता और कम तापमान पर पिघलने को प्रभावित करता है। सभी पीसने की तकनीकों में से, एयर क्लासिफायर मिल (ACM) यह एक ही बंद प्रणाली में टोनर को पीसने और वर्गीकृत करने की क्षमता के कारण मुख्यधारा का समाधान बन गया है।
तो यह कैसे होता है? एसीएम कणों के आकार पर इतना सटीक नियंत्रण कैसे प्राप्त किया जा सकता है?
इसका उत्तर इसके एकीकृत डिजाइन और पीसने की गतिशीलता, वायु प्रवाह व्यवहार और वास्तविक समय वर्गीकरण के बीच परस्पर क्रिया में निहित है।
एक ही सिस्टम में एकीकृत टोनर ग्राइंडिंग + वर्गीकरण
एसीएम दो कार्यों को जोड़ता है:
- प्रभाव पीसने वाला क्षेत्र – कच्चे टोनर पदार्थ (प्री-मिक्स्ड और एक्सट्रूडेड पॉलीमर ब्लॉक) को ग्राइंडिंग चैंबर में डाला जाता है। हैमर या पिन से लैस एक हाई-स्पीड रोटर 1000–8000 आरपीएम की गति से घूमता है, जिससे कण एक स्थिर लाइनर या इम्पैक्ट प्लेट से टकराते हैं। यह टक्कर, कणों के बीच होने वाली टक्करों और कतरन बलों के साथ मिलकर, भंगुर टोनर को छोटे-छोटे टुकड़ों में तोड़ देती है।
- गतिशील वायु वर्गीकारक ब्लोअर द्वारा उत्पन्न तीव्र वायु प्रवाह पिसे हुए कणों को ऊपर की ओर आंतरिक टरबाइन क्लासिफायर (डायनेमिक क्लासिफायर व्हील) तक ले जाता है। क्लासिफायर में सटीक रूप से डिज़ाइन किए गए वैन के साथ एक उच्च गति से घूमने वाला पहिया होता है।
क्योंकि पिसाई और वर्गीकरण एक साथ होते हैं, इसलिए यह प्रणाली सुनिश्चित करती है कि:
- बारीक कणों को तुरंत हटा दिया जाता है
- मोटे कण पिसाई क्षेत्र में ही रह जाते हैं।
- प्रत्येक वर्गीकरण चक्र के साथ कण आकार वितरण संकरा होता जाता है।
यह "पीसने-वर्गीकरण करने-पुनर्चक्रण करने" की प्रक्रिया ही इसकी सटीकता का आधार है।
समायोज्य क्लासिफायर व्हील गति
क्लासिफायर व्हील वह मुख्य घटक है जो अंतिम कट-पॉइंट निर्धारित करता है।
- क्लासिफायर की गति जितनी अधिक होगी, छोटे कण भी उतनी ही आसानी से गुजर सकेंगे।
- क्लासिफायर की गति कम होने पर पार्टिकल कट-पॉइंट बड़ा हो जाता है।
व्हील की गति को सटीक रूप से समायोजित करके (अक्सर 2000-6000 आरपीएम), एसीएम तैयार टोनर को निम्न प्रकार से परिष्कृत कर सकता है:
- डी50 5–8 μm
- बहुत संकीर्ण PSD
- कम मोटे अपशिष्ट
यह इसे आधुनिक उच्च-रिज़ॉल्यूशन टोनर पीसने के लिए उपयुक्त बनाता है।
नियंत्रित वायु प्रवाह वेग कण चयनात्मकता निर्धारित करता है
वायु प्रवाह महत्वपूर्ण है क्योंकि टोनर के कण हवा द्वारा वर्गीकरण क्षेत्र तक ले जाए जाते हैं।
- तेज़ वायु प्रवाह → अपकेंद्रीय बल में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। केवल सूक्ष्म कण (वजन में हल्के, जड़त्व में कम) ही द्रव के घर्षण बल द्वारा बहकर दूर जा सकते हैं। परिणामस्वरूप: उत्पाद के कणों का आकार सूक्ष्म हो जाता है, D50 मान घट जाता है और PSD (कण आकार वितरण) संकीर्ण हो जाता है।
- वायु प्रवाह धीमा होने पर अपकेंद्रीय बल कम हो जाता है। मोटे कण भी क्लासिफायर व्हील से गुजर सकते हैं। परिणामस्वरूप, उत्पाद के कणों का आकार मोटा हो जाता है और $D50$ का मान बढ़ जाता है।
क्लासिफायर व्हील की गति को सटीक रूप से समायोजित करके, ऑपरेटर एक सटीक "कट पॉइंट" निर्धारित कर सकते हैं, जिससे अंतिम टोनर उत्पाद में कणों के आकार की ऊपरी सीमा को नियंत्रित किया जा सकता है।
क्लोज्ड-लूप एयरफ्लो सिस्टम के साथ, एसीएम स्थिर और दोहराने योग्य पृथक्करण प्रदर्शन प्राप्त करता है।
तापमान नियंत्रण पिघलने और जमाव को रोकता है
टोनर रेजिन (स्टाइरीन-एक्रिलेट, पॉलिएस्टर) थर्मोप्लास्टिक होते हैं और आसानी से नरम हो जाते हैं।
एसीएम निम्न का उपयोग करके सख्त तापीय नियंत्रण बनाए रखता है:
- ठंडी या वातानुकूलित हवा
- अनुकूलित रोटर ऊर्जा
- पिसाई क्षेत्र में ऊष्मा उत्पादन में कमी
- कूलिंग जैकेट (कुछ डिज़ाइनों में)
स्थिर तापमान नरमी को रोकता है, जो अन्यथा मोटे कणों और पीएसडी के विस्तार का कारण बन सकता है।
वास्तविक समय में मोटे कणों का पुनर्चक्रण
वर्गीकरणकर्ता द्वारा अस्वीकृत मोटे कण तुरंत पीसने वाले क्षेत्र में वापस आ जाते हैं।
यह सुनिश्चित करते है:
- अंतिम उत्पाद में कोई बड़े आकार के कण नहीं होंगे।
- PSD उत्तरोत्तर संकरा होता जाता है
- ऊर्जा का कुशल उपयोग केवल वहीं किया जाता है जहाँ आवश्यक हो।
निरंतर पुनर्चक्रण चक्र ही वह कारक है जो एसीएम को साधारण इम्पैक्ट मिलों से बेहतर प्रदर्शन करने में सक्षम बनाता है।
घिसाव-प्रतिरोधी, कम संदूषण वाला डिज़ाइन
टोनर का प्रदर्शन संदूषण के प्रति संवेदनशील होता है क्योंकि धातु के घिसाव से ट्राइबोइलेक्ट्रिक चार्जिंग प्रभावित होती है।
आधुनिक एसीएम निम्नलिखित का उपयोग करते हैं:
- सिरेमिक लाइनर
- पॉलिमर कोटिंग्स
- घिसाव-प्रतिरोधी पीसने वाले उपकरण
ये पिसाई की परिवर्तनशीलता को कम करते हैं और संदूषण को रोकते हैं जो पीएसडी नियंत्रण को बिगाड़ सकता है।
निष्कर्ष
एयर क्लासिफायर मिल टोनर ग्राइंडिंग में सटीक कण आकार वितरण नियंत्रण को निम्नलिखित के बुद्धिमानीपूर्ण संयोजन के माध्यम से प्राप्त करती है:
- एकीकृत पिसाई और वर्गीकरण
- समायोज्य क्लासिफायर व्हील गति
- सूक्ष्म वायु प्रवाह नियंत्रण
- सख्त तापीय प्रबंधन
- निरंतर मोटे कणों का पुनर्चक्रण
- कम संदूषण डिजाइन
इन विशेषताओं के कारण एसीएम लगभग 5-8 μm के D50 और संकीर्ण PSD के साथ लगातार अति-सूक्ष्म टोनर का उत्पादन कर सकते हैं, जो आधुनिक उच्च-रिज़ॉल्यूशन, कम-ऊर्जा लेजर प्रिंटिंग प्रौद्योगिकियों की मांगों को पूरा करता है।
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