(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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１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２と、前記炭化処理工程２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３と、脱炭後のキャリア粒子に残留する皮膜を除去する残留被膜除去工程４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。【選択図】図２
2007256864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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するトナーキャリアの再生回収方法。
【請求項２】
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する請求項１に記載するトナーキャリアの再生回収方法。
【請求項３】
前記脱炭工程の加熱温度が、３００〜８００°Ｃであることを特徴とする請求項１に記載するトナーキャリアの再生回収方法。
【請求項４】
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に反応させることを特徴とする請求項１に記載のトナーキャリアの再生回収方法。
【請求項５】
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する請求項４に記載のトナーキャリアの再生回収方法。
【請求項６】
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する請求項４又は請求項５に記載のトナーキャリアの再生回収方法。
【請求項７】
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素ガスと反応させることを特徴とする請求項１に記載のトナーキャリアの再生回収方法。
【請求項８】
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を、直接燃焼して表面の樹脂被覆層を炭化させ、かつ、燃焼脱炭させる炭化・脱炭工程と、脱炭後のキャリア粒子に残留する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するトナーキャリアの再生回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開昭６３−２１２９４５号公報
【特許文献２】特開平７−７２６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
さらにまた、請求項８に記載の発明は、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を、直接燃焼して表面の樹脂被覆層を炭化させ、かつ、燃焼脱炭させる炭化・脱炭工程と、脱炭後のキャリア粒子に残留する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、炭化処理工程と脱炭工程を同時処理して工程の短縮化が実現できるように構成した。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
さらにまた、請求項８の発明は、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を、直接燃焼して表面の樹脂被覆層を炭化させ、かつ、燃焼脱炭させる炭化・脱炭工程と、脱炭後のキャリア粒子に残留する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ているから、炭化処理工程と脱炭工程を同時処理して工程の短縮化が実現できるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】磁性粒子の再生処理工程の説明図である。
【図２】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。
【符号の説明】
【００４１】
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
【図１】
2007256864.tif 000003
【図２】
2007256864.tif 000004