JP7435027B2 - トナー容器の製造方法及びトナー容器 - Google Patents
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Description
したがって、従来の方法でトナー容器を回収、再生利用するなら、洗浄してトナーを除去してから、乾燥、粉砕、ペレット化する必要があり、排水処理施設を含めた大掛かりな設備が必要となる。
破断時のドラフト比が、50以上であり、かつシャルピー衝撃強さが、12(kgf・cm/cm2)以上であることを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載のトナー容器の製造方法。
し、溶融時の張力が大きくなり、破断時のドラフト比が大きくなる観点から好ましい。
本発明のトナー容器の製造方法は、使用済みトナー容器を再生利用するトナー容器の製造方法であって、前記使用済みトナー容器の原料樹脂が、ポリオレフィン樹脂であり、回収した前記使用済みトナー容器を粉砕して粉砕品を作製する工程と、前記粉砕品、疎水性フィラー及び静電荷像現像用トナーを、混錬して成形材料を作製する工程と、前記成形材料を用いてトナー容器を再成形する工程と、を有し、前記疎水性フィラーが無機充填剤であり、疎水化度が70以上、かつ平均粒子径200nm以下のシリカ粒子であり、前記成形材料における前記静電荷現像用トナーと前記疎水性フィラーの含有量が、共に0.5質量部以上であり、かつ、両者の合計の含有量が1~8質量部の範囲内であることを特徴とする。
したがって、例えば、使用時に画像形成装置に装着するトナー収容容器は勿論、感光体や現像剤保持体、その他クリーニング部材等がセットで一体化され、内部にトナーを収容するいわゆるトナーカートリッジ(「現像カートリッジ」、「現像剤カートリッジ」等ともいう。)も本発明に係る「トナー容器」の範疇に含まれる。
図1は、本発明のトナー容器の製造方法の工程フローを示す概要図である。
以下各工程について詳細に説明する。
使用済みトナー容器の形状(例えばボトル状又はカートリッジ状等)については、特に特定のものに限定されないが、材質は樹脂製のトナー容器である。また、トナー容器の原料樹脂は、ポリオレフィン樹脂である。
粉砕は、例えば回転刃を有する粉砕機、回転刃と固定刃を有する粉砕機又は摺動刃を有する粉砕機を用いて行うことができる。
溶融又は溶解しやすい大きさに粉砕することが好ましい。例えば、長径が、5~20mm程度の大きさのフレークになるまで粉砕することが好ましい。
本発明においては、前記工程で作製した粉砕品に、疎水性フィラー及び静電苛像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)を加えて混錬することを特徴とする。
疎水性フィラーを加える理由は、前述のように、耐衝撃性(靭性)とドローダウン耐性を高めるためである。
疎水性フィラーとトナーの詳細については後述する。
本発明においては、前記混錬して成形材料を作製する工程で作製した形成材料(例えば樹脂ペレット)を用いて、トナー容器を再成形することを特徴とする。
本発明に係る成形材料が、溶融張力が温度190℃において45mN以上であることが、成形時において良好な流動性を示し、他の成分と配合し易く、また機械的強度に優れた成形体が得られる観点で好ましい。
また、破断時のドラフト比が50以上であり、かつシャルピー衝撃強さが12(kgf・cm/cm2)以上であることが、効果発現の観点から好ましい。
「ブロー成形法」とは、可塑化した円筒状の樹脂を成形用金型に注入し、金型で挟み込んだ状態で円筒状の樹脂の中空部に空気を吹き込み、樹脂を膨らませて金型に密着させて、冷却して固化することにより成形する方法をいう。
一般的な公知のブロー成形方法の例示としては、溶融した成形材料からパリソンを成形し、そのパリソンを金型で挟んだ後、パリソン内部に加圧気体をブローして容器を成形するダイレクトブロー成形法や、一旦、射出成形でプリフォームを成形し、そのプリフォームをブロー成形する射出ブロー成形法等がある。
「射出成形法」とは、加熱溶融され流動化した樹脂を射出プランジャー又はスクリューにより金型中に圧力によって注入し、冷却して固化することにより成形する方法をいう。一般的な射出成形方法の例示としては、本発明に係る樹脂組成物(A)を直接、又は公知の方法にて混合を行った後、射出成形機のホッパーに投入して直接成形する。
溶融張力は、東洋精機キャピログラフ1Dを用いて、温度190℃にて溶融張力を下記条件下で測定した。なお、切断時の張力を溶融張力とした。
・キャピラリー内径:1mm;長さ:10mm
・押出速度:10mm/min
・引取速度:1~50m/minで変量
ドラフト比=引取速度/ピストン速度×(キャピラリー半径)2/(シリンダー半径)2
(2.1)トナー容器を構成する主材料
トナー容器を構成する主材料としては、樹脂、機、紙及びセラミックス、金属等を用いることができる。これらの内、本発明においては、樹脂を用いることが好ましい。
なお、使用済みのトナー容器は、樹脂製の容器である。
本発明の使用済みトナー容器を再生利用するトナー容器の製造方法においては、使用済みトナー容器を粉砕して得た粉砕品に疎水性フィラー及び静電苛像現像用トナーを加えて混錬して成形材料を作製することを特徴とする。
なお、他の任意成分として、光安定剤、粘度調整剤、老化防止剤、加工助剤、滑剤、難燃剤、可塑剤、充填剤、架橋剤、架橋助剤、分散剤、消泡剤、顔料などの各種の添加剤を1種又は2種以上含有していてもよい。
以下、本発明において疎水化度とは、メタノールウェッタビリティ法(MW法)により測定した値をさすものとする。
なお、メタノールウェッタビリティとは、メタノールに対する濡れ性を評価するものである。
この方法は、内容量200mLのビーカー中に入れた蒸留水50mLに、測定対象の無機微粒子を0.2g秤量し添加する。メタノールを先端が液体中に浸漬されているビュレットから、ゆっくり撹拌した状態で無機微粒子の全体が濡れるまでゆっくり滴下する。この無機微粒子を完全に濡らすために必要なメタノールの量をVm(mL)とした場合に、下記式により疎水化度が算出される。
例えば、樹脂粒子全沈時のメタノール滴下量Vmが50mLであれば、樹脂粉体の疎水化度MWは50%である。
この無機微粒子の添加量としては、トナー中に0.1~5.0質量%、好ましくは0.5~4.0質量%である。また、外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。
本発明に係る静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)は、少なくとも樹脂(以下、バインダー樹脂ともいう。)と着色剤とからなるトナー母体粒子と、外添剤とを含有する。本発明に係るトナー母体粒子は、バインダー樹脂及び着色剤のほか、必要に応じて離型剤、帯電制御剤、又は界面活性剤などの種々の内添剤を含有してもよい。
トナー母体粒子に含有されるバインダー樹脂(「結着樹脂」ともいう。)としては、特に限定されず、公知の樹脂を用いることができる。
例えばバインダー樹脂全体に対して非晶性樹脂を50~70質量%、結晶性樹脂を5~30質量%の範囲内で含有することが好ましい。
また、本発明に係るトナー母体粒子は、着色剤を含有し、さらに必要に応じて、離型剤(ワックス)及び荷電制御剤などの他の構成成分を含有してもよい。
本発明に係る着色剤は、1種でもそれ以上でもよい。典型的な着色剤の例には、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックの各色用の着色剤が含まれる。
0、同177、同178、同184、同202、同206、同207、同209、同222、同238及び同269が含まれる。
本発明に用いられる離型剤には、公知のものを使用することができる。
本発明に係るトナーに用いられる荷電制御剤には公知のものを利用することができ、その例には、ニグロシン系染料、ナフテン酸又は高級脂肪酸の金属塩、アルコキシル化アミン、第4級アンモニウム塩化合物、アゾ系金属錯体、及び、サリチル酸金属塩、が含まれる。
本発明において用いられるトナーとしては、トナー母体粒子をそのままの状態で用いることもできるが、トナー母体粒子に対して、流動性、帯電性及びクリーニング性などを改良するために、流動化剤及びクリーニング助剤などの外添剤を添加して用いることもできる。
本発明に係るトナー粒子の製造方法としては、特に限定されず、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法など公知の方法が挙げられる。
以下、粉砕法を用いた本発明に係る静電荷像現像用トナーの製造手順について説明する。
また、必要に応じて他の無機微粒子等を添加しても構わない。トナー用粉体粒子に外添剤として平均粒子径200nm以下のシリカ粒子を添加する方法としては、トナー用粉体粒子と公知の各種外添剤を所定量配合し、ヘンシェルミキサー、メカノハイブリッド(日本コークス社製)、スーパーミキサー、ノビルタ(ホソカワミクロン社製)等の粉体にせん断力を与える高速撹拌機を外添機として用いて、撹拌・混合する。
低温定着性を向上させるという観点から、トナー母体粒子の平均円形度は0.920~1.000の範囲内であることが好ましく、0.925~0.975の範囲内であることがより好ましい。
を行う。円形度は下記式で計算される。
また平均円形度は、各粒子の円形度を足し合わせ、測定した全粒子数で割った算術平均値である。
トナー母体粒子の粒径について、体積基準のメディアン径(D50)が3~10μmであると好ましい。体積基準のメディアン径を上記範囲とすることにより、細線の再現性や、写真画像の高画質化が達成できるとともに、トナーの消費量を、大粒径トナーを用いた場合に比して削減することができる。また、トナー流動性も確保できる。
この工程は、トナー母体粒子に対して外添剤を添加する場合に行う工程である。
本発明に係るトナーは、磁性又は非磁性の1成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して2成分現像剤として使用してもよい。トナーを2成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金などの従来公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライト粒子が好ましい。また、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散してなる分散型キャリアなど用いてもよい。
本発明に係る成形材料には、樹脂添加剤を適宜用いることも好ましく、例えば、熱安定剤(例えば、リン系化合物等)、酸化防止剤(例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤等)、離型剤(例えば、脂肪族カルボン酸、脂肪族カルボン酸とアルコールとのエステル、脂肪族炭化水素化合物、ポリシロキサン系シリコーンオイル等)、充填材、ガラス繊維、紫外線吸収剤、染顔料(カーボンブラックを含む)、酸化チタン、帯電防止剤、防曇剤、滑剤、アンチブロッキング剤、メルトフローレート改良剤、可塑剤、分散剤、抗菌剤などが挙げられる。なお、樹脂添加剤は1種が配合されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で配合されていても良い。
本発明のトナー容器は、前記使用済みトナー容器を再生利用するトナー容器の製造方法によって製造された容器であることが好ましい。すなわち、本発明のトナー容器は、再成形されたトナー容器であり、前記静電苛像現像用トナーと疎水性フィラーを含有する成形材料を用いて形成されたトナー容器である。
本発明の実施形態においては、前記成形材料が、樹脂を含有することが好ましい。
また、前記疎水性フィラーが無機充填剤であり、かつ疎水化度が70以上である。
また、前記静電苛像現像用トナーが、シリカ粒子を外添剤として含有することが好ましい。
トナー TN328K (コニカミノルタ社製)100gに外添剤(二酸化チタン粒子:JMT-150IBテイカ社製)を1gの比率で添加して、ミキサーで攪拌してトナー1を作製した。
なお、上記二酸化チタン微粒子の粒径は、体積基準のメディアン径で15nmであった。
トナー TN328K (コニカミノルタ社製)100gに外添剤(シリカ微粒子:AEROSIL(登録商標)R976 日本エアロジル社製)を1gの比率で添加して、ミキサーで攪拌してトナー2を作製した。
なお、上記外添剤の上記シリカ微粒子の粒径は、体積基準のメディアン径で15nmであった。
FB-3SDC(デンカ社製)100gを、500mlの水の中に加えて攪拌させ、その水溶液に、ビニルメトキシシラン(KBM1003:信越化学社製)を2.5g滴下して、4時間攪拌した。
攪拌した溶液をろ過して、シランカップリング剤処理後のシリカ粒子を取り出し、100℃で12時間乾燥させてシリカ粒子1を作製した。
なお、疎水化度を測定したところ65%であった。
シリカ粒子1の疎水化度は、メタノールウェッタビリティ法(MW法)により測定した。
詳しくは、ガラス製ビーカー内にイオン交換水25mLを入れた後、さらにフィラー0.1gを投入した。
そして、マグネチックスターラーを用いて回転速度150rpmでビーカー内容物を攪拌しながら少量ずつメタノールを滴下し、フィラーが全て濡れて沈降(すなわち、全沈)した時のメタノール滴下量Vm(単位:mL)を求めた。
疎水化度={Vm/(Vm+25)}×100
FB-3SDC(デンカ社製)100gを、500mlの水の中に加えて攪拌させ、その水溶液に、ビニルメトキシシラン(KBM1003:信越化学社製)を5.0g滴下して、4時間攪拌した。
攪拌した溶液をろ過して、シランカップリング剤処理後のシリカ粒子を取り出し、100℃で12時間乾燥させてシリカ粒子1を作製した。
なお、疎水化度を測定したところ70%であった。
シリカ粒子3にはAEROSIL(登録商標)R976(日本エアロジル社製)を用いた。
なお、疎水化度を測定したところ75%であった。
シリカ粒子4にはFB-3SDC(デンカ社製)を表面修飾せずにそのまま用いた。
以上のシリカ粒子1~4の特性を表Iにまとめて示す。
複合機BizHub c360i、300i及び250iに使用されていた使用済みトナー容器を回収した。
上記使用済みトナー容器から、トナーをボトルの質量に対して、0.5%以下になるまで、吸引除去した後、キャップ部分を除去し、ボトル本体部分のポリエチレン容器を取り出した。
ポリエチレン容器を、粉砕機150-35(KAWATA社製)で、スクリーン穴径5mmを用いて、粉砕した。
粉砕品4000gに、トナー1を40.0gと、シリカ粒子1を400.0gとした以外は、参考例1と同じ手順で作製した。
粉砕品4000gに、トナー1を20.0gと、シリカ粒子1を20.0gとした以外は、参考例1と同じ手順で作製した。
粉砕品4000gに、トナー1を120.0gと、シリカ粒子1を200.0gとした以外は、参考例1と同じ手順で作製した。
粉砕品4000gに、トナー1を40.0gと、シリカ粒子2を120.0gとした以外は、参考例1と同じ手順で作製した。
粉砕品4000gに、トナー1を40.0gと、シリカ粒子3を120.0gとした以外は、参考例1と同じ手順で作製した。
粉砕品4000gに、トナー2を40.0gと、シリカ粒子3を120.0gとした以外は、参考例1と同じ手順で作製した。
粉砕品4000gに、トナー1を120.0gとして、フィラーを添加していない以外は、参考例1と同じ手順で作製した。
粉砕品4000gに、トナー1を120.0gと、シリカ粒子4を120.0gとした以外は、参考例1と同じ手順で作製した。
以下、溶融張力、破断時のドラフト比、シャルピー衝撃強度、ドローダウン性及び容器落下試験の評価のための測定方法と評価方法を示す。
キャピログラフ1D((株)東洋精機製作所製)を用いて前記実施例1~7、比較例1及び2で作製された成形材料の溶融張力を、キャピラリー 内径1mm、長さ10mm、ピストンの下降速度10mm/min、温度190℃の条件にて、引取速度を1~50m/minで速度を上げながら、張力を測定し、その張力を溶融張力とした。
◎:溶融張力65mN以上
〇:溶融張力55以上~65mN未満
△:溶融張力45以上~55mN未満
×:溶融張力45mN未満
破断時の引取速度から、参考1~5、実施例6及び7、比較例1及び比較例2で作製された成形材料の破断時のドラフト比を下記式を用いて算出した。
なお、ここでは溶融張力の測定中に破断したときの引き取り速度を破断時の引取速度と定義する。
ドラフト比=引取速度/ピストン速度×(キャピラリー半径)2/(シリンダー半径)2
◎:破断時のドラフト比70以上
〇:破断時のドラフト比60以上~70未満
△:破断時のドラフト比50以上~60未満
×:破断時のドラフト比50未満
評価のための衝撃試験用片は、参考1~5、実施例6及び7、比較例1及び比較例2で作製された成形材料を、射出成型機 JSW 小型電動機 J110AD-180H(日本製鋼所製)を用いて射出成形することにより、成形温度190℃、金型温度50℃の条件で、JIS K7110の試験片を作製した。
なお、ノッチは、試験片成形時に同時成形した。
成型した試験片を用いて、JIS K 7111-1の条件で試験を行った。
◎:シャルピー衝撃強さ20kJ/mm2以上
〇:シャルピー衝撃強さ15以上~20kJ/mm2未満
△:シャルピー衝撃強さ12以上~15kJ/mm2未満
×:シャルピー衝撃強さ12kJ/mm2未満
参考1~5、実施例6及び7、比較例1及び比較例2で作製された成形材料をタハラ社製押出機MSD-70Eを用いて、垂直方向へ円筒状に押出し、押出し口から0~200mmまでの吐出時間と、600~800mmまでの吐出時間を、下記式を用いて計算し比較した。
式:(600~800mmの吐出時間)/(0~200mm吐出時間)
◎:上記式を用いて算出された値0.60以上
〇:上記式を用いて算出された値0.55以上~0.60未満
△:上記式を用いて算出された値0.50以上~0.55未満
×:上記式を用いて算出された値0.50未満
参考1~5、実施例6及び7、比較例1及び比較例2で作製された成形材料を用いて、ブロー成型で作製した各容器に、所定量のトナーを入れて封止した後、水平にした状態で、1mの高さから、コンクリート上に落下させ、トナーこぼれがあるか否かを目視で確認することにより落下試験を行った。
以下に評価基準を示す。
〇:トナーこぼれ 無し
×:トナーこぼれ 有り
以上の各種特性の評価結果等を表IIにまとめて示す。参考例5
Claims (8)
- 使用済みトナー容器を再生利用するトナー容器の製造方法であって、
前記使用済みトナー容器の原料樹脂が、ポリオレフィン樹脂であり、
回収した前記使用済みトナー容器を粉砕して粉砕品を作製する工程と、
前記粉砕品、疎水性フィラー及び静電荷像現像用トナーを、混錬して成形材料を作製する工程と、
前記成形材料を用いてトナー容器を再成形する工程と、を有し、
前記疎水性フィラーが無機充填剤であり、疎水化度が70以上、かつ平均粒子径200nm以下のシリカ粒子であり、
前記成形材料における前記静電荷現像用トナーと前記疎水性フィラーの含有量が、共に0.5質量部以上であり、かつ、両者の合計の含有量が1~8質量部の範囲内である
ことを特徴とするトナー容器の製造方法。 - 前記再成形する方法が、ブロー成形であることを特徴とする請求項1に記載のトナー容器の製造方法。
- 前記再成形する方法が、射出成形であることを特徴とする請求項1に記載のトナー容器の製造方法。
- 作製した前記成形材料が、溶融張力が、温度190℃において45mN以上であり、
破断時のドラフト比が、50以上であり、かつ、
シャルピー衝撃強さが、12(kgf・cm/cm2)以上である
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のトナー容器の製造方法。 - 静電荷像現像用トナーが、シリカ粒子を外添剤として含有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のトナー容器の製造方法。
- 使用済みトナー容器が再生利用されたトナー容器であって、
前記使用済みトナー容器の原料樹脂が、ポリオレフィン樹脂であり、
前記使用済みトナー容器が、静電荷像現像用トナーと疎水性フィラーを含有する成形材料を用いて形成され、
前記疎水性フィラーが無機充填剤であり、疎水化度が70以上、かつ平均粒子径200nm以下のシリカ粒子であり、
前記成形材料における前記静電荷現像用トナーと前記疎水性フィラーの含有量が、共に0.5質量部以上であり、かつ、両者の合計の含有量が1~8質量部の範囲内であることを特徴とするトナー容器。 - 前記成形材料が、溶融張力が温度190℃において45mN以上であり、
破断時のドラフト比が50以上であり、かつ、
シャルピー衝撃強さが12(kgf・cm/cm2)以上である
ことを特徴とする請求項6に記載のトナー容器。 - 前記静電荷像現像用トナーが、シリカ粒子を外添剤として含有することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のトナー容器。
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