JP7413891B2 - 残留トナーの除去方法、トナー容器のリユース方法およびトナー容器のリサイクル方法 - Google Patents

Description

本発明は、残留トナーの除去方法とトナー容器のリユース方法およびトナー容器のリサイクル方法に関する。

従来、トナー容器や、カートリッジなどのトナー容器は、使用後に回収、洗浄され、再利用されてきた。再利用の方法には、使用済みのトナー容器を、一度資源化し、再び製品化するリサイクルや、使用済みのトナー容器に、再びトナーを充填するリユースおよびリフィル等がある。洗浄後のトナー容器内にトナーが残存していると、リサイクルする際にトナー成分が異物となり、トナー容器に着色を生じさせたりトナー容器の強度を低下させたりするといった問題がある。他にも、洗浄後のトナー容器内にトナーが残存していると、トナー容器をリユースする際、残存しているトナーと、再充填する異種のトナーとが混ざり、混色や帯電不良を引き起こしてしまうといった問題がある。そのため、トナー容器内のトナー粒子を除去する、洗浄の工程は極めて重要である。

トナー粒子を除去し、トナー容器を再利用する方法には、様々な方法が存在する。

例えば、特許文献１には、トナーカートリッジに水を水圧１．５ＭＰａ以上で吹き付けて洗浄する、トナーカートリッジ洗浄方法が記載されている。特許文献１によれば、水吐出口を、トナーカートリッジの内部に挿入し、水吐出口をトナーカートリッジ内で移動させながら、またはトナーカートリッジを回転させながら洗浄することによって、トナー粒子を除去し、再充填後も新品と同様に使用することができるとされている。

特許文献２には、噴出穴を通じて、トナーボトル内面に、エアーを噴出する内側噴出エアーノズルと、内側噴出エアー用ノズルの外周に、同心円状に設けられた、トナーボトル内からエアーを吸引する、エアー吸引部からなる二重管構造のノズルを有する、トナーボトル清浄装置が記載されている。特許文献２によれば、上記清浄装置を用いることで、トナー粒子の残存量を極めて少なくすることができ、また、効率よく再利用を図ることができるとされている。

特許文献３には、使用済みトナーカートリッジを、界面活性剤由来の水性の泡集合体で覆い、破砕する、トナーカートリッジ破砕処理方法が記載されている。特許文献３によれば、上記方法により、使用済みトナーカートリッジを、粉塵爆発を発生させずに、破砕処理することができるとされている。

特開２００５－２６６３０８号公報 特開２００７－３３６１３号公報 特開２０１０－２３４３０１号公報

特許文献１～３のように使用済みトナー容器中のトナー粒子の除去方法および再利用方法が知られている。

しかしながら、本発明者らの知見によると、特許文献１に記載の高圧水洗浄や、特許文献２に記載の清浄装置を用いると、トナー粒子を取り切ることは難しく、トナーボトル内にトナー粒子が残存してしまう。

また、特許文献３のように、界面活性剤を使用すると、仮に洗浄ができたとしても、界面活性剤がわずかにトナー容器内に残存してしまう。これにより、トナー容器内に残存した界面活性剤が、トナーおよびトナー容器の帯電性に影響を及ぼしてしまい、トナーの再利用時に排出不良が起こる原因となり得る。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、トナー粒子の残存量を低減でき、かつ再利用時の排出不良を生じにくくすることができる残留トナーの除去方法、上記除去方法で残留トナーを除去されたトナー容器のリユース方法、および上記除去方法で残留トナーを除去されたトナー容器のリサイクル方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一実施形態に関する残留トナーの除去方法は、トナー粒子の残留が見込まれるトナー容器を用意する工程と、前記トナー容器の内表面に、ファインバブルを含む液体を接触させる工程と、を有する。前記ファインバブルを含む液体は、直径が前記トナー粒子の平均粒子径の１／７以下である前記ファインバブルの数密度が１０^６個／ｍＬ以上である。

また、上記課題を解決するための一実施形態に関するトナー容器のリユース方法は、上記の残留トナーの除去方法でトナー容器の内部の残留トナーを除去する工程と、前記残留トナーを除去された前記トナー容器の内部にトナー粒子を導入する工程と、を有する。

また、上記課題を解決するための一実施形態に関するトナー容器のリサイクル方法は、上記の残留トナーの除去方法でトナー容器の内部の残留トナーを除去する工程と、前記残留トナーを除去された前記トナー容器を粉砕および溶融混練して、トナー容器の形状に成形する工程と、を有する。

本発明により、トナー粒子の残存量を低減でき、かつ再利用時の排出不良を生じにくくすることができる残留トナーの除去方法、上記除去方法で残留トナーを除去されたトナー容器のリユース方法、および上記除去方法で残留トナーを除去されたトナー容器のリサイクル方法が提供される。

図１は、本発明の一実施形態に関する残留トナーの除去方法とのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。

１．残留トナーの除去方法
図１は、本発明の一実施形態に関する、残留トナーの除去方法のフローチャートである。なお、使用後のトナー容器には、トナー粒子のほか、トナー粒子から脱落した外添剤なども残存していることがある。本明細書では、トナー粒子および外添剤などの残存物を総称して「残留トナー」という。

図１に示すように、本発明の一実施形態に関する残留トナーの除去方法は、トナー粒子の残留が見込まれるトナー容器を用意する工程（工程Ｓ１００）と、上記トナー容器の内表面に、ファインバブルを含む液体を接触させる工程（工程Ｓ１２０）と、を有する。本実施形態では、上記ファインバブルを含む液体は、直径が上記トナー粒子の平均粒子径の１／７以下である上記ファインバブルの数密度が１０^６個／ｍＬ以上である。

なお、図１に示すように、本実施形態では、上記接触させる工程の前に、トナー容器を除電する工程（工程Ｓ１１０）をさらに有してもよい。

１－１．トナー容器を用意する工程（工程Ｓ１００）
本工程では、トナー粒子の残留が見込まれる、使用済みトナー容器を用意する。

本工程では、画像形成装置において、トナー交換サインが出た状態のトナー容器を用意する。通常、この時、トナー容器内に残存している、残留トナーの総重量は０．１ｇ以上２０ｇ以下の範囲である。

なお、上記トナー容器は、画像形成装置での使用によりトナー交換サインが出たものに限定されることはない。たとえば、排出不良が生じて廃棄処分となったトナー容器や、製造時の検査で不良品となったトナー容器であってもよい。これらのトナー容器の内部に多量の残留トナーが存在するときは、公知の方法で残留トナーを排出したものを用いればよい。

本発明で用いるトナー容器は、特に限定されず、トナー容器の例として、トナーカートリッジやトナーボトル等があげられる。

トナーカートリッジの形状は、特に限定されないが、一例として、開口部と底部を有し、底部側にスライドシャッターとトナー排出口が設けられている、円筒状の容器があげられる。

トナーボトルの形状は、特に制限されないが、一般的に樹脂をブロー成形してなる一体型の形状である。たとえば、上記トナーボトルは、トナーを貯蔵する本体部と、トナーの排出機能およびキャップを被せて、トナーを密封する機能、画像形成装置本体との位置決め機能等を有する口部と、からなる、全体形状が円筒状を成している筒状容器である。

上記残留トナーは、トナー粒子を含み、トナー粒子から脱落した外添剤や、キャリアなどを含んでもよい。

上記トナー粒子は、結着樹脂と、任意に添加される着色剤、離型剤、荷電制御剤および外添剤と、を含む。

上記結着樹脂は特に限定されないが、上記結着樹脂の例には、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オレフィン樹脂、アミド樹脂、およびエポキシ樹脂などが含まれる。これらの結着樹脂は、トナー粒子に、一種のみ含まれていても、複数種が含まれていてもよい。また、これらの結着樹脂は、単層であってもよいし、同種または異種の結着樹脂がコアシェル構造を形成していてもよい。

上記着色剤は、染料でもよいし顔料でもよい。有色トナーを構成するトナー粒子は、当該有色トナーによって呈されるべき色調に応じた、イエロー、マゼンタ、シアンまたはブラックなどの着色剤を含有すればよい。

イエローの着色剤の例には、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１９、４４、７７、７９、８１、８２、９３、９８、１０３、１０４、１１２、および１６２などを含むイエロー染料、ならびに、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４、１７、７４、９３、９４、１３８、１５５、１８０および１８５などを含むイエロー顔料が含まれる。

マゼンタの着色剤の例には、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド１、４９、５２、５８、６３、１１１および１２２などを含むマゼンタ染料、ならびに、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５、４８：１、５３：１、５７：１、１２２、１３９、１４４、１４９、１６６、１７７、１７８および２２２などのマゼンタ顔料が含まれる。

シアンの着色剤の例には、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー２５、３６、６０、７０、９３および９５などのシアン染料、ならびに、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、７、１５、１５：３、６０、６２、６６および７６などのシアン顔料が含まれる。

ブラックの着色剤の例には、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックおよびランプブラックなどを含むカーボンブラック、フェライトおよびマグネタイトなどを含む磁性体、ならびに、鉄・チタン複合酸化物などが含まれる。

上記離型剤は、トナー粒子に離型剤として含有され得る公知のワックスであればよい。

上記ワックスの例には、ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、および酸化型の低分子量ポリプロピレンなどを含むオレフィン系ワックス、パラフィン、ならびに合成エステルワックスなどが含まれる。これらのうち、定融点かつ低粘度であることから、合成エステルワックスが好ましく、ベヘン酸ベヘニル、グリセリントリベヘネート、およびペンタエリスリトールテトラベヘネートなどがより好ましい。これらのワックスは、トナー粒子に、一種のみが含まれても、複数種が組み合わせて含まれていてもよい。

上記荷電制御剤は、摩擦帯電によりトナー粒子に正または負の電荷を付与できる、トナー粒子に荷電制御剤として含有され得る公知の無色の化合物であればよい。荷電制御剤は、トナー粒子に、一種のみが含まれても、複数種が組み合わせて含まれていてもよい。

上記外添剤は、有色トナーおよび透明トナーの流動性、帯電性およびクリーニング性を高めるためにトナー粒子の表面に後処理剤として添加される、公知の流動化剤およびクリーニング剤などとすることができる。

上記外添剤の例には、シリカ粒子、アルミナ粒子、および酸化チタン粒子などを含む無機酸化物粒子、ステアリン酸アルミニウム粒子、およびステアリン酸亜鉛粒子などを含む無機ステアリン酸化合物粒子、ならびに、チタン酸ストロンチウム粒子、およびチタン酸亜鉛粒子などの無機チタン酸化合物粒子などが含まれる。なお、これらの外添剤は、耐熱保管性および環境安定性などを高めるため、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸、およびシリコーンオイルなどによって表面処理されていてもよい。外添剤は、トナー粒子に、一種のみが添加されても、複数種が組み合わせて添加されていてもよい。

上記トナー粒子の平均粒子径は、通常は４μｍ以上１０μｍ以下であり、４μｍ以上８μｍ以下であることが好ましく、４．５μｍ以上７．５μｍ以下であることがより好ましい。

上記キャリアは、上述したトナー粒子と混合して２成分磁性トナーを構成する。上記キャリアは、トナーに含有され得る公知の磁性粒子であればよい。

上記磁性粒子の例には、鉄、鋼、ニッケル、コバルト、フェライト、およびマグネタイト、ならびに、これらとアルミニウムおよび鉛などとの合金などの磁性体を含む粒子が含まれる。上記キャリアは、上記磁性体からなる粒子の表面を樹脂などで被覆したコートキャリアであってもよいし、バインダー樹脂中に上記磁性体を分散させた樹脂分散型キャリアであってもよい。上記被覆用の樹脂の例には、オレフィン樹脂、スチレン樹脂、スチレン・アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、およびフッ素樹脂などが含まれる。上記バインダー樹脂の例には、アクリル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、およびフェノール樹脂などが含まれる。

これらのトナー粒子などに由来する残留トナーは、トナー容器の内表面に強固に付着していることがある。そのため、従来の方法では残留トナーを十分に除去しきることが困難であったと本発明者らは考えている。

１－２．トナー容器内表面にファインバブルを含む液体を接触させる工程（工程Ｓ１２０）
本工程では、上記用意されたトナー容器の内表面に、ファインバブルを含む液体を接触させる。

１－２－１.ファインバブルを含む液体
ファインバブルは、直径１００μｍ以下の微細粒子の総称であり、通常は微細気泡であるとされている。ファインバブルは、微細な隙間に入り込むことができるため、優れた洗浄技術として近年注目されている。ファインバブルには、直径が１μｍ以上１００μｍ以下の微細粒子（気泡）であるマイクロバブルと、直径が１μｍ未満の微細粒子（気泡）であるウルトラファインバブル（以下、ＵＦＢと呼ぶ）と、が含まれる。

上記ファインバブルは、微細粒子表面が負に帯電する性質を持つ。一方でトナー粒子も負に帯電しているものが多いため、ファインバブルはトナー粒子に接触できず、ファインバブルは残留トナーの洗浄には適していないと考えられていた。しかし、本発明者らの知見によると、ファインバブルを用いることで、残留トナーの除去効率は他の方法よりも顕著に向上する。これは、以下の理由によると考えられる。

すなわち、トナー粒子は負に帯電しているため、トナー容器内表面のうち、トナー粒子との接触部の近傍を正に帯電させると考えられる。そして、上記正に帯電させられたトナー容器の内表面に、ファインバブルが引き寄せられることにより、トナー粒子とトナー容器の内表面との間の隙間にファインバブルが集合する。その後、上記集合したファインバブルが破裂することにより、トナー粒子がトナー容器の内表面から引き剥がされ、これによりトナー容器の内表面に強固に付着したトナー粒子も、トナー容器の内表面から離脱させて除去すると考えられる。なお、トナー粒子が正に帯電しているときは、負に帯電しているファインバブルがトナー粒子に直接作用することにより、トナー粒子を効果的に除去できると考えられる。

なお、本実施形態では、外添剤やキャリアなども、同様の作用により効果的に除去できると考えられる。ファインバブルのうち、ＵＦＢを用いることで、その直径の小ささから、トナー粒子とトナー容器の内表面との間の隙間に、入りやすくなり、トナー粒子をより効果的に除去できる。

ファインバブルは、機械的に発生させることができる。ファインバブルの発生方法は特に限定されない。上記ファインバブルの発生方法の例には、加圧溶解式、旋回液流式、エゼクター式、などが含まれる。

加圧溶解式ファインバブル発生方法は特に限定されないが、一般的には、液体を流路内にポンプ等で圧送し、流路内に設置した加圧溶解タンク等を用いて、液体中に気体を十分に加圧溶解させた後、大気圧下に吐出することで、液体がガス化飽和状態となり、溶けきれなくなった気体がファインバブルとして析出する。

旋回液流式ファインバブル発生方法は特に限定されないが、一般的には、円筒状の発生器本体側面から接線方向にポンプを用いて液を高速で圧入し、内部に高速旋回流を発生させ、液回転運動に起因した圧力降下を利用し、下端面の小孔より気体が自吸された後，上端面中央の小孔でのせん断力により粉砕され、ファインバブルが発生される方法である。

エゼクター式ファインバブル発生方法は特に限定されないが、液体を流路内にポンプ等で圧送し、流路断面積の縮小とともに、流体の圧力がさがるため、流路内に設置された気体吸引口から気体が自吸された後、流路断面積を拡大させることで、急激な圧力変化および強い剪断力によって気泡を激しく崩壊させてファインバブルを発生させる方法である。

これらの方法で発生させたファインバブルは、そのまま残留トナーの除去に用いてもよいし、保管または移動させた後に、残留トナーの除去に用いてもよい。

ファインバブルのうち、ＵＦＢは、液中で、微細粒子に特有のブラウン運動をしており、ＵＦＢに働く浮力よりも、ブラウン運動が支配的になるため、液中から浮上せず、長期間滞在すると考えられている。そのため、所定期間保管しても、ＵＦＢ濃度が顕著に低下することはない。

一方で、マイクロバブルは、ブラウン運動よりも浮力が支配的になるため、経時的に液中から浮上して除去されるとされている。そのため、上記保管によりマイクロバブルを液中から除去し、残留トナーの除去効率が高いＵＦＢの割合を高めることで、残留トナーの除去効率をより高めることも可能である。

上記ファインバブルを含む液体の溶媒は特に限定されないが、環境負荷が少ない洗浄を行うという観点からは、水が好ましい。

上記液体は、溶媒中に含まれる不純物がトナー容器内表面とファインバブルとの接触を妨げることによる洗浄効率の低下を抑制する観点から、で電気伝導度が低い液体であることが好ましい。たとえば、上記液体は、電気伝導度が０．１μＳ／ｃｍ以上１０μＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、０．５μＳ／ｃｍ以上５μＳ／ｃｍ以下であることがより好ましい。

これらの観点から、上記液体は、イオン交換水などの純度が高い水であることが好ましい。

上記ファインバブルを発生させる際に用いる気体の種類は特に限定されない。上記気体の例には空気、酸素、窒素などが含まれるが、ボンベ等を用いず、簡易的にファインバブル発生装置を運転させるという観点からは、空気が好ましい。

上記液中のファインバブルの直径は、５ｎｍ以上３μｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることがより好ましく、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることがさらに好ましく、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが特に好ましい。上記直径が５ｎｍ以上であると、破裂による残留トナーの除去効果が十分高くなる。一方で、上記直径がより小さいほど、トナー粒子とトナー容器の内表面との間の隙間にファインバブルが入り込みやすく、ファインバブルの破裂による残留トナーの除去効果が高まると考えられる。

上記液中のファインバブル数密度は、トナー粒子とトナー容器の内表面との間に、より多くのファインバブルが入り込むと、粒子を除去しやすくなるという観点から、１０^６個／ｍＬ以上１０^９個／ｍＬ以下であることが好ましく、１０^７個／ｍＬ以上１０^９個／ｍＬ以下であることがより好ましく、１０^８個／ｍＬ以上１０^９個／ｍＬ以下であることがさらに好ましい。上記数密度が１０^６個／ｍＬ以上であると、トナー粒子とトナー容器の内表面との間に、より多くのファインバブルが入り込めるため、残留トナーの除去効果が高まると考えられる。上記数密度はより大きいほど、残留トナーの除去効果がより高まると考えられるが、ファインバブルを作製するためのコスト等を考慮すると、１０^９個／ｍＬ以上を上限とすることが好ましい。

上記ファインバブルの直径および数密度は、レーザー回折・散乱法により測定された値である。

レーザー回折・散乱法は、光学セル内に粒子を含んだ液体を入れ、上記光学セルにレーザーを照射し、粒子に当たったレーザーの、散乱光の強度やパターンによって粒度分布を得る方法である。

本明細書では、上記レーザー回折・散乱法により測定された個数基準の微細粒子の直径分布における、ピーク値をファインバブルの直径とし、上記直径がトナー粒子の平均粒子径の１／７以下であるファインバブルの数密度を、ファインバブルの数密度とする。

洗浄後の、トナー容器およびトナーの帯電性への影響を抑制するという観点から、上記ファインバブルを含む液体中に含まれる界面活性剤の含有量は、０．００１ｇ／ｍＬ未満であることが好ましい。

１－２－２．ファインバブルを含む液体を接触させる方法
本実施形態に係る残留トナーの除去方法における、トナー容器の内表面に、ファインバブルを含む液体を接触させる方法は、本発明の効果を奏する範囲では特に限定されない。上記ファインバブルを含む液体を接触させる方法の例には、ファインバブルを含む液体を、トナー容器内表面に吹き付ける方法や、トナー容器を浸漬させた、ファインバブルを含む液体を攪拌する方法トナー容器を浸漬させた、ファインバブルを含む液体に超音波を照射する方法などが含まれる。

接触時のファインバブルを含む液体の温度は特に制限されないが、０℃以上６０℃以下の液体を用いることが好ましく、１０℃以上５０℃以下の液体を用いることがより好ましく、１５℃以上４０℃以下の液体を用いることがさらに好ましい。６０℃以上であるとトナーが軟化し、物理的に容器に付着してしまう恐れがあり、０℃以下であると洗浄性が低下する。

上記方法で、トナー容器内表面に、ファインバブルを含む液体を接触させる時間は、１秒以上６０分以下であることが好ましく、３秒以上３０分以下であることがより好ましく、５秒以上３０分以下であることがさらに好ましい。

１－３．除電する工程（工程Ｓ１１０）
ファインバブルを含む液体をトナー容器の内表面に接触させる前に、上記トナー容器を除電してもよい。

トナー粒子の負帯電性が強い場合、負電荷同士の反発により、上記ファインバブルがトナー粒子とトナー容器との接触部に、到達しにくくなることがある。そのため、ファインバブルを含む液体で洗浄する前に、トナーおよびトナー容器を除電することで、十分な量のファインバブルをトナー粒子とトナー容器との接触部に到達させ、残留トナーの除去効率をより高めることができると考えられる。

トナーとトナー容器を除電する方法の例には、電気伝導度が高い液体に、トナー容器を浸漬する方法や、イオナイザーを用いる方法が含まれる。

電気伝導度が高い液体を用いる方法では、液体に電解質を添加して、液体の電気伝導度を調整する。電解質は特に制限されないが、例として、塩化ナトリウム、塩化カリウム等が含まれる。

上記電気伝導度が高い液体の電気伝導度は、１００μＳ／ｃｍ以上３００ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、２００μＳ／ｃｍ以上１０ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましい。

イオナイザーを用いる方法では、トナー容器の内表面にイオンを放射することにより、除電する。一般的には、高電圧電源によって、放電電極に高電圧を印加し、放電電極と接地電極間で発生するコロナ放電で、空気を電離させ、正・負イオンを生成させる。これらのうち、除電に必要なイオンは、帯電物質の電界による帯電物資方向へのクーロン力によって、帯電物質まで輸送され、帯電物質状の電荷が中和される。

２．トナー容器のリユース（リフィル）方法
本発明の一実施形態に関するトナー容器のリユース（リフィル）方法は、上記の残留トナーの除去方法でトナー容器の内部の残留トナーを除去する工程と、上記トナー容器内部にトナー粒子を導入する工程と、を有する。

２－１．トナー容器内部にトナー粒子を導入する工程
本工程では、上記残留トナーを除去された、上記トナー容器の内部にトナー粒子を充填する。

トナー容器内表面の洗浄後には、トナー容器に付着している液体を除去することが好ましい。液体の除去方法としては特に制限はないが、例として、エアーブロー方式や、高温乾燥や、低湿度乾燥、自然乾燥等が含まれる。乾燥時間の短縮という観点から、液体の除去方法はエアーブロー方式が好ましい。

３．トナー容器のリサイクル方法
本発明の一実施形態に関するトナー容器のリサイクル方法は、上記の残留トナーの除去方法でトナー容器の内部の残留トナーを除去する工程と、上記トナー容器を粉砕および溶融混錬して、トナー容器の形状に成形する工程と、を有する。

３－１．トナー容器を粉砕および溶融混練する工程
本工程では、上記乾燥されたトナー容器を粉砕し、溶融混練する。

トナー容器の粉砕方法は特に限定されないが、例として、ハンマー式破砕機、一軸破砕機、二軸破砕機が含まれる。

トナー容器の溶融混練する方法は特に限定されないが、例として一軸混錬機、二軸混錬機が含まれる。

トナー容器を溶融させる温度は１８０℃以上２７０℃以下が好ましい。

３－２．トナー容器の形状に成形する工程
トナー容器の形状に成形する方法は、特に制限されないが、例として、ブロー成形、射出成形などが含まれる。

以下において、実施例を参照して本発明をより詳細に説明するが、これらの記載によって本発明の範囲は限定して解釈されない。

〈電気伝導度の測定〉
防水ポータブル導電率メーター ＡＳ７１０（アズワン株式会社製）を用いて、ファインバブル水の調製前に、イオン交換水の電気伝導度を測定した。

〈ファインバブル水の調製〉
《ファインバブル水１の調製》
ファインバブル発生装置ＨＥＬＩＸ ＮＯＺＺＬＥ ＴＨ－０３セット（大生工業株式会社製）と、電気伝導度１．０μＳ／ｃｍのイオン交換水を用いて、上記ファインバブル発生装置が有するノズル内の水圧が０．２ＭＰａの条件で、２０分間、上記ファインバブル発生装置を運転させ、ファインバブル水１を調製した。

《ファインバブル水２の調製》
上記《ファインバブル水１の調製》において、イオン交換水に塩化ナトリウムを加え、電気伝導度を５μＳ／ｃｍにしたものを用いたこと以外は、上記と同様にしてファインバブル水２を調製した。

《ファインバブル水３の調製》
上記《ファインバブル水１の調製》において、電気伝導度１０μＳ／ｃｍのイオン交換水を用いたこと以外は、上記と同様にしてファインバブル水３を調製した。

《ファインバブル水４～５の調製》
上記《ファインバブル水２の調製》において、ファインバブル水を電気伝導度５μＳ／ｃｍのイオン交換水で希釈し、数密度を調整した以外は、上記と同様にしてファインバブル水４～５を調製した。

《ファインバブル水６の調製》
ファインバブル発生装置にファインバブル水を６０分間循環させ、ファインバブル水６を調製した。

《ファインバブル水７～８の調製》
上記《ファインバブル水１の調製》において、ファインバブル発生装置を改造した以外は、上記と同様にしてファインバブル水７～８を調製した。

〈マイクロバブル水の調製〉
マイクロバブル発生装置 Ｄ－３－Ｈｐ型（大生工業株式会社製）と、電気伝導度５．０μＳ／ｃｍのイオン交換水を用いて、マイクロバブル水を調製した。

〈ファインバブルの直径および数密度の測定〉
上記の方法で調整したファインバブル水１～８およびマイクロバブル水を、光学セル内に注ぎ、ＳＡＬＤ－７５００Ｈ（島津製作所製）を用いて、レーザー回折・散乱法に基づき、ファインバブルの直径および数密度を測定した。このとき、個数基準の粒子径分布のピーク値を直径と規定した。また、直径が、後述の実験で用いるトナー容器に残留するトナー粒子の平均粒子径の１／７以下である前記ファインバブルの数密度を、上記数密度と規定した。

〈洗浄方法〉
以下の実験で用いる使用済み黒トナー容器は、トナー交換サインが出る状態まで使用したトナーボトルである。トナーボトル内部に残ったトナーを概ね排出させ、エアー吸引で容易に除去できるトナーは除いた。また、用いたトナー粒子の平均粒径は６．５μｍである。

《実験１》
ファインバブル水１を用いて、吐出圧力０．２ＭＰａで２分間トナーボトル中にファインバブル水を噴射することで、ＢｉｚｈｕｂＣ３６０ｉの使用済み黒トナーボトルを洗浄し、乾燥させた。

《実験２～８》
上記《実験１》において、ファインバブル水２～８を用いた以外は、上記と同様にしてＢｉｚｈｕｂＣ３６０ｉの使用済み黒トナーボトルを洗浄し、乾燥させた。

《実験９》
洗浄前に、塩化ナトリウムを加え、電気伝導度を１００μＳ／ｃｍに調整したイオン交換水に、トナーボトルを浸した後、水分を圧縮空気でブローし、除去した。その後、上記《実験１》と同様にして、ＢｉｚｈｕｂＣ３６０ｉの使用済み黒トナーボトルを洗浄し、乾燥させた。

《実験１０》
洗浄前に、イオン放射装置帯電くん（ケニス株式会社製）を用いて、トナー粒子を除電した後、上記《実験１》と同様にして、ＢｉｚｈｕｂＣ３６０ｉの使用済み黒トナーボトルを洗浄し、乾燥させた。

《実験１１》
マイクロバブル水を用いて、吐出圧力０．２ＭＰａで２分間トナーボトル中にマイクロバブル水を噴射することで、ＢｉｚｈｕｂＣ３６０ｉの使用済み黒トナーボトルを洗浄し、乾燥させた。

《実験１２》
界面活性剤として、ドデシル硫酸ナトリウム１％水溶液を用いて、吐出圧力０．２ＭＰａで２分間トナーボトル中に、上記水溶液を噴射することで、ＢｉｚｈｕｂＣ３６０ｉの使用済み黒トナーボトルを洗浄した後、イオン交換水ですすぎを行った。

《実験１３》
イオン交換水を用いて、吐出圧１．５ＭＰａの条件で、トナーボトル中にファインバブル水を噴射することで、ＢｉｚｈｕｂＣ３６０ｉの使用済み黒トナーボトルを洗浄し、乾燥させた。

〈リサイクル〉
《実験１４》
上記《実験１》と同様の方法で、ＢｉｚｈｕｂＣ３６０ｉの使用済み黒トナーボトルを洗浄し、乾燥させた後、トナーボトルを粉砕した。粉砕後、二軸混練機 ＫＴＸ―３０（株式会社神戸製鋼所製）の投入口にトナーボトル粉砕品を投入し、温度１７０℃、回転数２００ｒｐｍで混練した。一軸押出機 ＭＦ－１００Ｆ（株式会社タハラ製）で円筒状に押し出した後、ブロー成形でボトルを作製した。

〈評価〉
《トナーボトルの着色》
洗浄後、乾燥させたトナーボトルを目視で確認し、以下の基準に則り、着色の度合いを評価した。
○：黒トナーの残りが確認できない。
△：わずかに黒トナーの残りが確認できるが、許容できる
×：黒トナーの残りが確認できる

〈トナー残りの確認〉
洗浄後、乾燥させたトナーボトル、または、リサイクルしたボトルにＢｉｚｈｕｂＣ３６０ｉの黒トナーを充填し、ＢｉｚｈｕｂＣ３６０ｉを用いて、２０℃・５０％ＲＨの環境下において、印字率５％の文字画像を、トナー交換サインが出て、印刷できるまで続け、トナー残量を確認し、以下の基準に則って、評価した。
◎：５ｇ以下
○：５ｇより多く１０ｇ以下
×：１０ｇより多い

〈結果および考察〉
結果を、各ファインバブルの直径、数密度の測定結果とともに、表１に示した。

実験１では、洗浄後のトナーボトルの着色および、再充填、排出後のトナー残りともに良好な結果を示した。水中のファインバブルがトナー粒子とトナーボトルの間に入り込み、気泡が破裂することにより、トナー粒子をトナーボトルから引き剥がしたと考えられる。また、実験１では、実験２～３よりも、再充填、排出後のトナー残りの量が少なかった。これは、ファインバブル水を調製する際に用いた、イオン交換水の電気伝導度が下がるにつれて、不純物が減りトナーとトナーボトルとの間の帯電性に影響を与えなくなったためであると考えられる。

実験２では、洗浄後のトナーボトルの着色は良好な結果を示し、再充填、排出後のトナー残りにおいては、実験４～５よりも、良好な結果を示した。また、実験６では、洗浄後のトナーボトルの着色は良好な結果を示し、再充填、排出後のトナー残りにおいては、実験２よりも良好な結果を示した。これは、ファインバブル水中の数密度が増加したことにより、トナー粒子とトナーボトルの間に入り込む気泡が多くなり、より多くのトナー粒子を除去できたことによるものだと考えられる。

実験７では、洗浄後のトナーボトルの着色および、再充填、排出後のトナー残りともに、実験８よりも良好な結果を示した。これは、直径が小さいほど、トナー粒子とトナーボトルの間に、気泡が入りやすく、粒子除去が促進されたと考えられる。

実験９～１０では、洗浄後のトナーボトルの着色は良好な結果を示し、再充填、排出後のトナー残りにおいては、実験２よりも良好な結果を示した。これは、洗浄前に電気伝導度の高いイオン交換水、またはイオナイザーで、トナー容器を除電したことにより、再充填時におけるトナー粒子およびトナー容器の帯電を抑制できたことによるものだと考えられる。

実験１４では、洗浄後のトナーボトルの着色は良好な結果を示し、リサイクル後の、再充填、排出後のトナー残りにおいては、実験２と同等の結果を示した。

一方、実験１１～１３では、実件１～１０、１４よりも、洗浄後のトナーボトルの着色、再充填、排出後のトナー残り、ともに悪化した。実験１１では、直径が３μｍのマイクロバブル水を洗浄水として用いているため、トナー粒子とトナーボトルの間に、気泡が入り込めず、洗浄不足となったと考えられる。実験１２では、界面活性剤がトナーボトル表面に残留することで、トナーの再充填時に、トナー粒子とトナーボトルが帯電し、トナーの排出不良に繋がった、と考えられる。実験１３では、トナーボトルの隅まで洗浄できず、洗浄不足およびトナーの排出不良になったと考えられる。

本発明の洗浄方法は、トナー容器の帯電性を変化させずにトナー粒子を除去することを可能にした。そのため、本発明は帯電性を持つ、トナー粒子の除去方法や、ファインバブルを用いた洗浄方法の分野における、技術の進展および普及に貢献することが期待される。

Claims (11)

1. トナー粒子の残留が見込まれるトナー容器を用意する工程と、
   前記トナー容器の内表面に、ファインバブルを含む液体を接触させる工程と、を有し、
   前記ファインバブルを含む液体は、直径が前記トナー粒子の平均粒子径の１／７以下である前記ファインバブルの数密度が１０^６個／ｍＬ以上である、
   残留トナーの除去方法。
2. 前記ファインバブルを含む液体は、電気伝導度が１０μＳ／ｃｍ以下の液体と、前記ファインバブルと、を含む、請求項１に記載の残留トナーの除去方法。
3. 前記ファインバブルを含む液体は、電気伝導度が５μＳ／ｃｍ以下の液体と、前記ファインバブルと、を含む、請求項１または２に記載の残留トナーの除去方法。
4. 前記ファインバブル、直径が２００ｎｍ以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の残留トナーの除去方法。
5. 前記ファインバブルを含む液体は、前記ファインバブルの数密度が１０^７個／ｍＬ以上である、請求項１～４のいずれか１項に記載の残留トナーの除去方法。
6. 前記ファインバブルを含む液体は、界面活性剤の含有量が０．００１ｇ／ｍＬ未満である、請求項１～５のいずれか１項に記載の残留トナーの除去方法。
7. 前記用意した前記トナー容器を除電する工程を有し、
   前記接触させる工程は、前記除電された前記トナー容器の内表面に、前記ファインバブルを含む液体を接触させる工程である、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の残留トナーの除去方法。
8. 前記除電する工程は、電気伝導度が１００μＳ／ｃｍ以上の液体を前記トナー容器の内表面に接触させる工程である、請求項７に記載の残留トナーの除去方法。
9. 前記除電する工程は、前記トナー容器の内表面にイオンを放射する工程である、請求項７に記載の残留トナーの除去方法。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の方法でトナー容器の内部の残留トナーを除去する工程と、
    前記残留トナーを除去された前記トナー容器の内部にトナー粒子を導入する工程と、を有する、
    トナー容器のリユース方法。
11. 請求項１～９のいずれか１項に記載の方法でトナー容器の内部の残留トナーを除去する工程と、
    前記残留トナーを除去された前記トナー容器を粉砕および溶融混練して、トナー容器の形状に成形する工程と、を有する、
    トナー容器のリサイクル方法。

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