JP4185107B2 - How to recycle and collect toner carrier - Google Patents
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Description
本発明は、静電記録方式あるいは電子写真方式による画像形成装置において使用されている現像剤のうちのトナーキャリアの再生回収方法、すなわち、磁性金属粉末粒子からなるキャリア粒子を使用可能なものに再生回収する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for regenerating and recovering toner carrier out of developers used in image forming apparatuses based on electrostatic recording or electrophotography, that is, regenerating the carrier particles comprising magnetic metal powder particles. It relates to the method of recovery.
一般に、二成分現像剤を構成する粒子のうちの一つであるキャリアは、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性金属酸化物などから形成され10〜100ミクロンの磁性微粒子の表面にアクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等からなる0.1〜10ミクロン程度の有機被覆層を設け、球形状に形成されたものが使用されている。 In general, the carrier, which is one of the particles constituting the two-component developer, is formed of a magnetic metal such as iron, nickel or cobalt, or a magnetic metal oxide such as ferrite or magnetite. An organic coating layer of about 0.1 to 10 microns made of acrylic resin, silicone resin, fluororesin or the like is provided on the surface, and a spherical shape is used.
二成分現像剤を使用した現像法では、トナーは画像成形装置の現像部で消費されて、常に新しいトナーと入れ替わるのに対して、キャリアは現像部からキャリア収容部に戻されて画像成形装置中にとどまって、繰り返し使用される。従って、繰り返し使用される間にキャリア表面の樹脂被覆層にトナーが付着したり、樹脂皮膜層が磨耗したり、剥離したりして徐々に帯電性が劣化するので、使用開始初期の帯電付与特性が変動することが避けられないことから初期の画像品質を得ることが困難になるので、適時、キャリアを交換する必要が生じる。 In the developing method using a two-component developer, the toner is consumed in the developing unit of the image forming apparatus and is always replaced with new toner, whereas the carrier is returned from the developing unit to the carrier accommodating unit and is transferred into the image forming apparatus. It is used repeatedly. Therefore, the chargeability gradually deteriorates as the toner adheres to the resin coating layer on the carrier surface, the resin film layer wears, or peels off during repeated use. Since it is unavoidable that the image quality fluctuates, it is difficult to obtain the initial image quality, so that it is necessary to replace the carrier in a timely manner.
上述の如く使用済みとなって、交換されたキャリアは産業廃棄物として廃棄されたり、製鉄又は製鋼原料等に用いられてきたが、近年、炭酸ガスの排出、資源の有効利用、その他の地球環境破壊が社会的な問題として論じられるようになってくると、産業廃棄物の排出量の削減が求められるようになってきた。 Carriers that have been used and replaced as described above have been discarded as industrial waste or used as raw materials for iron or steel making. However, in recent years, emissions of carbon dioxide, effective use of resources, and other global environments As destruction has become a social issue, it has become necessary to reduce industrial waste.
このような状況下においては、使用済みキャリアについても、キャリアを再生回収して使用できるようにすることは、環境面での影響のみならず、製品コストの面からも非常に有益なことである。そこで、使用済みキャリア、あるいは製造過程での不良品等廃棄されるキャリアを回収して、再びキャリアとして使用できるような状態に再生させるための技術開発、たとえば、特開昭63−212945号、特開平7−72665号等が行われている。
しかしながら、上記特許文献1、2を含め、現在に至るまでシリコーン樹脂被覆キャリアに関しては、これを回収して、再び使用できるような状態に再生する技術は開発されていないのが現状である。
However, up to the present, including the above-mentioned
本発明は上記問題を解消するためのもので、その目的とするところは、磁性粒子の形状と粒径を損なうことなく、また、磁性粒子の構造と磁気特性も変化させることなくキャリアの磁性粒子表面の劣化したシリコーン樹脂被覆層のみを除去することが低コストで効率よくできるトナーキャリアの再生回収方法を提供することにある。 The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to avoid the loss of the shape and particle size of the magnetic particles, and the magnetic particles of the carrier without changing the structure and magnetic properties of the magnetic particles. An object of the present invention is to provide a toner carrier regeneration and recovery method capable of efficiently removing only the silicone resin coating layer having a deteriorated surface at low cost.
上記目的を達成するため、本発明は、使用済みトナーキャリア粒子又は製造過程で出る不良品のトナーキャリア粒子のうち、シリコーン樹脂皮膜キャリアを、無酸素又は貧酸素状態で炭化可能な温度条件下で加熱して表面の樹脂被覆層を炭化させる炭化処理工程と、前記炭化処理工程よりやや高い温度の脱炭可能な温度条件下で加熱して前記炭化物を燃焼脱炭させる脱炭工程と、脱炭後のキャリア粒子に残留するシリカ、シリカ化合物の皮膜を除去する残留被膜除去工程とを備えたことを特徴とし、シリコーン樹脂被覆キャリアの再生が可能になるように構成した。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a silicone resin film carrier out of used toner carrier particles or defective toner carrier particles produced in the manufacturing process under a temperature condition that allows carbonization in an oxygen-free or anoxic state. A carbonization treatment step of heating and carbonizing the resin coating layer on the surface; a decarburization step of heating and decarburizing the carbide by heating under a temperature condition that is slightly higher than the carbonization treatment step; And a residual film removing step of removing the silica and silica compound film remaining on the carrier particles later, and the silicone resin-coated carrier can be regenerated.
また、請求項2に記載の発明は、前記炭化処理工程の加熱温度が、300〜700°Cであることを特徴とし、炭化処理を効率的に行えるように構成した。
The invention according to
さらに、請求項3に記載の発明は、前記脱炭工程の加熱温度が、300〜800°Cであることを特徴とし、脱炭処理を効率的に行えるように構成した。
Furthermore, the invention described in
さらにまた、請求項4及び請求項7に記載の発明は、前記残留皮膜除去工程が、残留被膜であるシリカ、シリカ化合物をフッ化水素水溶液又はフッ素ガスに反応させることを特徴とし、この反応により四フッ化シリカ、ケイフッ化水素酸として有効に除去できるように構成した。 Furthermore, the invention according to claim 4 and claim 7 is characterized in that in the residual film removing step, silica or silica compound as a residual film is reacted with an aqueous hydrogen fluoride solution or fluorine gas. It was constructed so as to be effectively removed as silica tetrafluoride or silicohydrofluoric acid.
さらにまた、請求項5に記載の発明は、前記フッ化水素水溶液の濃度が、1〜50%であることを特徴とし、シリカ、シリカ化合物との反応性を向上させるように構成した。 Furthermore, the invention according to claim 5 is characterized in that the concentration of the hydrogen fluoride aqueous solution is 1 to 50%, and is configured to improve the reactivity with silica and the silica compound.
さらにまた、請求項6記載の発明は、前記フッ化水素水溶液が、過酸化水素を添加したものであることを特徴とし、シリカ、シリカ化合物との反応をより促進させることができるように構成した。
Furthermore, the invention described in
本発明によれば、回収した使用済みのトナーキャリア又は製造過程で出る不良品トナーキャリアの磁性粒子の表面の劣化したシリコーン樹脂皮膜層を炭化し、脱炭し、フッ化水素処理してシリコーン被覆膜を完全に剥離除去することができる。この剥離除去後の磁性粒子を分離し水洗後、乾燥処理すれば、最初の磁性金属粒子に近い状態に再生すること、すなわち、磁気特性、電気特性の補正により再び使用可能なトナーキャリアに再生することが可能となるという優れた効果を奏するものである。 According to the present invention, the deteriorated silicone resin film layer on the surface of magnetic particles of the collected used toner carrier or defective toner carrier produced in the manufacturing process is carbonized, decarburized, treated with hydrogen fluoride, and coated with silicone. The covering film can be completely peeled off. If the magnetic particles after separation and removal are separated, washed with water, and dried, the magnetic particles are regenerated to a state close to the original magnetic metal particles, that is, regenerated to a usable toner carrier by correcting the magnetic characteristics and electrical characteristics. It has an excellent effect that it becomes possible.
換言すれば、本発明は、従来法に較べて低い温度での加熱処理のため、磁性粒子の形状と粒径を変形させることなく、しかも、磁性粒子の構造と磁気特性も大きく変化させることなく、当初の帯電特性を少ないエネルギーで効率良く再生可能にすることができるという優れた効果を奏するものである。 In other words, the present invention is a heat treatment at a lower temperature than the conventional method, so that the shape and particle size of the magnetic particles are not changed, and the structure and magnetic properties of the magnetic particles are not significantly changed. Thus, an excellent effect is achieved that the initial charging characteristics can be efficiently regenerated with a small amount of energy.
また、請求項2の発明によれば、前記炭化処理工程の加熱温度が300〜700°Cであることを特徴としているため、炭化処理が効率的に行えるという優れた効果を奏するものである。
In addition, according to the invention of
さらに、請求項3の発明によれば、前記脱炭工程の加熱温度が300〜800°Cであることを特徴としているため、脱炭処理が効率的に行えるという優れた効果を奏するものである。
Furthermore, according to invention of
さらにまた、請求項4及び請求項7の発明によれば、前記残留皮膜除去工程が脱炭後残留する被膜であるシリカ、シリカ化合物をフッ化水素水溶液又はフッ素ガスに反応させることを特徴としているため、この反応により四フッ化シリカ、ケイフッ化水素酸として有効に除去できるという優れた効果を奏するものである。 Furthermore, according to the invention of claim 4 and claim 7, the residual film removal step is characterized by reacting silica or a silica compound, which is a film remaining after decarburization, with an aqueous hydrogen fluoride solution or fluorine gas. Therefore, this reaction exhibits an excellent effect that it can be effectively removed as silica tetrafluoride or silicohydrofluoric acid.
さらにまた、請求項5の発明によれば、前記フッ化水素水溶液の濃度が1〜50%であることを特徴としているから、シリカ、シリカ化合物との反応性をより向上させるという優れた効果を奏するものである。 Furthermore, according to the invention of claim 5, since the concentration of the aqueous hydrogen fluoride solution is 1 to 50%, the excellent effect of further improving the reactivity with silica and silica compound is obtained. It is what you play.
さらにまた、請求項6の発明によれば、前記フッ化水素水溶液が過酸化水素を添加したものであることを特徴としているから、シリカ、シリカ化合物との反応をより促進させることができるという優れた効果を奏するものである。
Furthermore, according to the invention of
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は磁性粒子の再生処理工程の説明図、図2は本願方法を実施するための各装置と流れを示すフロー図である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view of a magnetic particle regeneration treatment process, and FIG. 2 is a flowchart showing each apparatus and flow for carrying out the method of the present application.
本願方法は、図1に示すように、使用済みトナーキャリア粒子又は製造過程で出る不良品のトナーキャリア粒子(以下、磁性粒子ともいう)1の表面のシリコーン樹脂被覆層を炭化する炭化処理工程2と、その炭化物を燃焼除去させる脱炭工程3と、脱炭後に磁性粒子1の表面に残留した皮膜を剥離除去する残留被膜除去工程4とを経て再生磁性粒子1′を得るものである。
In the present application method, as shown in FIG. 1, a
前記炭化処理工程2は、無酸素又は貧酸素状態の下で、炭化可能な温度(例:300〜700°C)条件下で加熱して表面の樹脂被覆層を炭化させて一次処理物1aを生じさせる工程である。
In the
前記脱炭工程3は、前記炭化した炭化物(一次処理物)1aを、最小燃焼必要酸素を含有する雰囲気中にて加熱処理(炭化処理工程よりやや高い300〜800°C)して燃焼除去する工程となる。すなわち、一次処理物1aは一酸化炭素や二酸化炭素として除去され、したがって、磁性粒子1はその形状と磁性特性を損なうことがない。
In the
前記残留被膜除去工程4は、加熱処理された磁性粒子1の表面には、シリカ、シリカ化合物が皮膜(二次処理物1b)として残留する。この二次処理物1bは、前記脱炭工程3の加熱処理後、冷却して60°C以下の温度でフッ化水素水溶液又はフッ素ガスと反応させて四フッ化シリカ及びケイフッ化水素酸として剥離除去する工程である。このときのフッ化水素水溶液の濃度は1〜50%の範囲とするとよい。使用量は処理するシリコーン樹脂被覆層の含有シリコン重量に対してフッ化水素水溶液中の含有フッ素量は当量以上となる。
In the residual coating removal step 4, silica and a silica compound remain as a coating (
前記残留被膜除去工程4を経て生成された四フッ化シリカのガスは、系外に出し、ケイフッ化水素酸は反応系に残って、分離工程5でフッ化水素酸は分離され、乾燥工程6を経て再生磁性粒子1′として回収される。
The gas of silica tetrafluoride generated through the residual film removal step 4 is taken out of the system, silicohydrofluoric acid remains in the reaction system, hydrofluoric acid is separated in the separation step 5, and the
このときのフッ化水素水溶液の濃度は1〜50%の範囲とするとよい。使用量は処理するシリコーン樹脂被覆層の含有シリコン重量に対して、フッ化水素水溶液中の含有フッ素量は当量以上となる。 The concentration of the aqueous hydrogen fluoride solution at this time is preferably in the range of 1 to 50%. The amount of fluorine used in the aqueous solution of hydrogen fluoride is equal to or more than the amount of silicon contained in the silicone resin coating layer to be treated.
図2は、本願方法を実施するための装置を示す。前記炭化処理工程2を実現する加熱炭化処理装置10は、図示の如く、回収された磁性粒子1が、ホッパー11内からスクリューフィーダー12を経て加熱炉の上部加熱円筒体13内へ送給され、該加熱円筒体13内のスクリューコンベヤ13aにより前方(矢印イ方向)へ移送されながら、無酸素、貧酸素状態の下で炭化処理条件である300〜700°C(好ましくは450〜600°C)の温度で一次加熱される。
FIG. 2 shows an apparatus for carrying out the method of the present application. In the heating
前記樹脂被覆層は、低温領域で加熱、分解されてガス化し、炭化された炭素分は一部がキャリア粒子1に付着されたままの状態に、一部は粒子表面から剥離して状態になり、炭化物に生成される。その際に、樹脂被覆層が加熱、分解により加熱円筒体13内にて発生したガスは、ダクト14及びエゼクター15を介して吸引され、燃焼空気と混合され、熱風発生炉16内へ送られ、該炉16内において燃焼、分解されて、加熱炉17を通り排気塔18を経て排気される。この排気は燃焼/分解されているために周囲の環境を害することはない。
The resin coating layer is heated, decomposed and gasified in a low temperature region, and the carbonized carbon is partially attached to the
このようしにして、表面の樹脂被覆層が加熱、炭化処理された後、磁性粒子1は、二重ダンパー19を通って下部の加熱脱炭円筒体20内に供給され、該加熱脱炭円筒体20内のスクリューコンベヤ20aにより前方(矢印ロ方向)へ移送されながら、前記一次加熱よりやや高い300〜800°C(好ましくは、500〜650°C)の温度で空気供給口21より空気を供給され、燃焼必要最少量の酸素を含む雰囲気中で加熱、燃焼により脱炭処理される
Thus, after the resin coating layer on the surface is heated and carbonized, the
次に、脱炭処理された後の磁性粒子1は、さらに、二重ダンパー22をへて冷却コンベヤ23を通り排出口24より収容枡25内に排出される。この脱炭処理された磁性粒子1の表面には、シリコン、シリコン化合物等の皮膜が残留しているため、前記収容枡25内から反応タンク26内に移送(二点鎖線)27し、該反応タンク26内において回転作動する攪拌機28により、1〜50%フッ化水素水溶液29と、常温で30〜60分反応させる。
Next, the
上記反応により残留皮膜であるシリカ、シリカ化合物は、四フッ化シリカガスとケイフッ化シリカとして剥離除去される。しかる後、固液分離機30にて分離(分離工程5)され、固分(磁性粒子)Kは水洗浄装置31を経て乾燥装置32に移送され、スクリューコンベヤ32aにより前方(矢印ハ方向)へ移送されながら乾燥(乾燥工程6)される。この乾燥された磁性粒子は球形を保ち、初期トナーキャリアと大差のない磁性粒子として再生26されることとなる。
As a result of the above reaction, silica and silica compounds, which are residual films, are peeled and removed as silica tetrafluoride gas and silica fluorosilicate. Thereafter, it is separated by the solid-liquid separator 30 (separation step 5), and the solid content (magnetic particles) K is transferred to the drying
前記反応タンク26の反応生成物である四フッ化シリカは、反応タンク26の上部より移送33させ、水酸化カルシウムや酸化カルシウム等カルシウム化合物を充填した、水スプレーを備えたガス処理塔34を通して大気中に放出35する。
Silica tetrafluoride, which is a reaction product of the
前記固液分離機30にて分離された液分(ケイフッ化シリカ)Wと前記ガス処理塔34からの洗浄液36とは水酸素化カルシウムや酸化カルシウム等カルシウム化合物を充填した排水処理装置37内に供給されて処理される。処理後の含有フッ素はフッ化カルシウムとして無害固定化して排水は放流38されることとなる。
The liquid (silica fluorosilicate) W separated by the solid-
前記上部加熱円筒体13と加熱脱炭円筒体20内には、スクリューコンベヤ13aと、20aとがそれぞれ回転可能に設けられているが、本願発明はこれに限定されるものでなく、ロータリーキルンのように回転可能な構造のものにすることも可能である。
In the
また、前記上部加熱円筒体13と加熱脱炭円筒体20とが加熱炉として上下関係に構成されているが、本願発明はこのようなものに限定されるものでなく、炭化処理工程用の機器と脱炭工程用の機器を別個に設けて構成することも可能である。
Moreover, although the said
本発明は、静電記録方式あるいは電子写真方式による画像形成装置において使用されている現像剤の内のトナーキャリアを回収して、劣化したキャリア粒子又は製造過程ででる不良品を再び使用可能なものに再生することにより、産業廃棄物として廃棄されることをなくし、資源の有効利用を可能にし、かつ、産業廃棄物の排出量の削減に繋がるようにしたものである。 The present invention collects a toner carrier in a developer used in an image forming apparatus using an electrostatic recording method or an electrophotographic method, and can reuse deteriorated carrier particles or defective products produced in the manufacturing process. By recycling the wastewater, it is not discarded as industrial waste, enabling effective use of resources, and reducing the amount of industrial waste discharged.
1 磁性粒子
1′ 再生磁性粒子
2 炭化処理工程
3 脱炭工程
4 残留被膜除去工程
1a 一次処理物
1b 二次処理物
5 分離工程
6 乾燥工程
10 加熱炭化処理装置
11 ホッパー
12 スクリューフィーダー
13 上部加熱円筒体
13a スクリューコンベヤ
14 ダクト
15 エゼクター
16 熱風発生炉
17 加熱炉
18 排気塔
19 二重ダンパー
20 加熱脱炭円筒体
20a スクリューコンベヤ
21 空気供給口
22 二重ダンパー
23 冷却コンベヤ
24 排出口
25 収容枡
26 反応タンク
27 移送
28 攪拌機
29 フッ化水素水溶液
30 固液分離機
31 水洗浄装置
32 乾燥装置
32a スクリューコンベヤ
33 移送
34 ガス処理塔
35 放出
36 洗浄液
37 排水処理装置
38 放流
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