(57)【要約】【目的】種々形状の廃棄トナーカートリッジに残存するトナーの回収が環境汚染を起こさずに容易に行い得、したがってその後工程の廃棄カートリッジの破砕、分別処理も容易となり、また回収した廃棄トナーをバリ等のない一定形状の固形物として取り出し、他用途に利用できる廃棄トナーカートリッジの処理方法を提供する。【構成】本発明の廃棄トナーカートリッジの処理方法は、廃棄トナーカートリッジから残さトナーを吸引回収する工程と、回収した残さトナーを圧縮成形し、溶融固化する工程と、残さトナー回収後の廃棄カートリッジを破砕する工程と、この破砕物を少なくとも金属、非金属に分別する工程とを有している。【選択図】図１
2004191879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄トナーカートリッジから残さトナーを吸引回収する工程と、
回収した残さトナーを圧縮成形し、溶融固化する工程と、
残さトナー回収後の廃棄カートリッジを破砕する工程と、
この破砕物を少なくとも金属、非金属に分別する工程と
を有することを特徴とする廃棄トナーカートリッジの処理方法。
【請求項２】
前記廃棄トナーカートリッジから残さトナーを吸引回収する工程は、前記廃棄トナーカートリッジにトナー吸引用孔および気体流入孔を開け、該トナー吸引用孔から残さトナーを吸引するとともに該気体流入孔から該カートリッジ内へ気体を強制送入する工程を含むことを特徴とする請求項第１項に記載した廃棄トナーカートリッジの処理方法。
【請求項３】
廃棄トナーカートリッジにトナー吸引用孔および気体流入孔を開ける穿孔装置と、
前記トナー吸引用孔から前記廃棄トナーカートリッジ内の残さトナーを吸引する吸引回収装置と、
残さトナーを所定形状に圧縮成形して送出する圧縮成形装置と、
前記圧縮成形された成形トナーを溶融・固形化するトナー固化装置と、
前記吸引回収装置からの残さトナーを受け取って前記圧縮成形装置へ定量づつ供給するトナー供給装置と、
前記廃棄トナーカートリッジの供給位置から前記穿孔装置、前記吸引回収装置を経て前記廃棄トナーカートリッジの取出し位置へと順次間欠的に廃棄トナーカートリッジを移動させるカートリッジ送り装置と
を有することを特徴とする廃棄トナーカートリッジ処理装置。
【請求項４】
前記カートリッジ送り装置は、該送り装置上における各種形状の廃棄トナーカートリッジの位置決め・位置検出手段を有し、前記穿孔装置は前記位置決め・位置検出手段の信号によって穿孔位置を調整するようになっており、前記吸引回収装置は吸引口が前記穿孔位置と整合するように移動可能となっていることを特徴とする請求項第３項に記載した残さトナーカートリッジ処理装置。
【請求項５】
前記圧縮成形装置は廃棄トナーの受取り位置と前記成形トナーの排出位置との間を巡回する複数個の開閉成形型を有することを特徴とする請求項第３項に記載した廃棄トナーカートリッジ処理装置。
【請求項６】
前記トナー固化装置は、前記成形トナーの溶融部と、冷却部と、前記圧縮成形装置から排出された前記成形トナーを前記溶融部から前記冷却部を経て固形トナーの取出口まで搬送する搬送手段とを有することを特徴とする請求項第３項に記載した廃棄トナーカートリッジ処理装置。
【請求項７】
廃棄トナーが一定形状の小塊状に圧縮成形され、かつ溶融・冷却され、固形化されて成る固形燃料。
【請求項８】
廃棄トナーが一定形状の小塊状に圧縮成形され、かつ溶融・冷却され、固形化されて成る再プラスチック材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、コピー機や情報処理装置のプリンタなどに使用されるトナーカートリッジであって使用済み或いは他の理由で廃棄される廃棄トナーカートリッジおよびその残さトナーの処理方法および処理装置に関する。
また本発明は前記廃棄トナーカートリッジの処理方法および処理装置によって得られた、残さトナーを原料とする固形燃料および再プラスチック材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式複写機やプリンタの普及に伴ない、それらで使用されるトナーはカートリッジに収容されて前記複写機などに組み込まれるが、トナーを使い切ったとき、使用済みトナーカートリッジとしてカートリッジ全体を廃棄している。この廃棄トナーカートリッジはその主要部分がプラスチックで、一部分に金属部材が取り付けられているため、廃棄に際しては、前記カートリッジを破砕した後、プラスチック部分と金属部分とに分別し、前者はいわゆる再プラスチック材として各種プラスチック製品の再利用に向け、後者は鉄くず、アルミくず、銅くずなどして再生に利用している。
【０００３】
一般に廃棄トナーカートリッジはその内部にトナーが完全に使用しきれずに残っているのが普通であり、この状態で廃棄トナーカートリッジを破砕すると、超微粒子のトナーが周囲に飛散し、環境汚染を起こし、また人体にも悪影響を与える。
【０００４】
この種のトナーは組成が雑多であり、残さトナーに対してはトナーとしての再生利用は不可能であり、その処理には公害問題など多くの課題を残しているのが現状である。この残さトナーの処理を環境、公害問題を起こさずに処理する手段として、廃棄トナーカートリッジから吸引回収した残さトナーを適当な大きさのポットに入れ、このポットごと加熱して内部のトナーを溶融した後、冷却固化し、廃棄トナー固化物として二次処理に扱い易くすることが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１４０８７１号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、使用済みトナーカートリッジに残存する残さトナーはカートリッジの破砕に伴なって周囲に飛散するため極めて扱いにくく、前記カートリッジの破砕処理の前にカートリッジから充分に除去しておく必要がある。
【０００７】
吸引回収した残さトナーを複数個の小ポットに収容して溶融、冷却し、固化状態で前記ポットから取り出す前述の廃棄トナー処理方法は、扱いにくい廃棄トナーを塊状に固形化する点では有効であるものの、固化トナーを取り出し易いように内面処理を行った多数の小ポットを用意しなければならず、設備コストが高くなる。
【０００８】
また、固形化するのに小ポットを用いる方法では、ポットから取り出したときの固形トナーの上周縁にバリが生じ、搬送中やその後の取扱中にこのバリが欠け落ちるなどして余分な清掃作業を強いられる。バリのない一定形状の固形トナーを得るためにはポット内の残さトナーの上面を溶融前に押し型などで押し付ける必要があり、この点でもコスト高になるという問題があった。押し型で押し付けても固形物の形状、特に上面の形は不揃いとなる場合が多く、取り出し後の上縁のバリの発生も完全には排除できない。
【０００９】
本発明は、種々形状の廃棄トナーカートリッジに残存するトナーの回収を環境汚染を起こさずに容易に行い得、したがってその後工程の廃棄カートリッジの破砕、分別処理も容易となり、また回収した廃棄トナーをバリ等のない一定形状の固形物として取り出し、他用途に利用できる廃棄トナーカートリッジの処理方法を提供することにある。
【００１０】
本発明はまた、上記の廃棄トナーカートリッジの処理方法を実施するのに有用であり、全工程自動化運転が可能で、低コストの廃棄トナーカートリッジ処理装置を提供することにある。
【００１１】
さらに本発明は、前記廃棄トナーを原材料とした一定形状の扱い易い固形燃料および各種プラスチック材料となる再プラスチック材を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、廃棄トナーカートリッジから残さトナーを吸引回収する工程と、回収した残さトナーを圧縮成形し、溶融固化する工程と、残さトナー回収後の廃棄カートリッジを破砕する工程と、この破砕物を少なくとも金属、非金属に分別する工程とを有する廃棄トナーカートリッジの処理方法が提供される。
【００１３】
また本発明によれば、廃棄トナーカートリッジにトナー吸引用孔および気体流入孔を開ける穿孔装置と、前記トナー吸引用孔から前記廃棄トナーカートリッジ内の残さトナーを吸引する吸引回収装置と、残さトナーを所定形状に圧縮成形して送出する圧縮成形装置と、前記圧縮成形された成形トナーを溶融・固形化するトナー固化装置と、前記吸引回収装置からの残さトナーを受け取って前記圧縮成形装置へ定量づつ供給するトナー供給装置と、前記廃棄トナーカートリッジの供給位置から前記穿孔装置、前記吸引回収装置を経て前記廃棄トナーカートリッジの取出し位置へと順次間欠的に廃棄トナーカートリッジを移動させるカートリッジ送り装置とを有する廃棄トナーカートリッジ処理装置が提供される。
【００１４】
さらに本発明によれば、廃棄トナーが一定形状の小塊状に圧縮成形され、かつ溶融・冷却され、固形化された燃料および再プラスチック材が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を、単なる例示として、図面にしたがった実施形態について説明する。図１は本発明の１実施形態に係る廃棄トナーカートリッジの処理装置を用いた処理設備全体の工程図である。この図によって全体の流れを説明すると、まず、集荷されてきた廃棄トナーカートリッジの梱包体１を開梱し、カートリッジの外観からみた不良品廃棄トナーカートリッジ２および小ロット品カートリッジと良品廃棄トナーカートリッジ３に仕分けする。ここで不良品カートリッジ２とは、カートリッジの外形が部分的に破損していて後述のカートリッジ搭載パレットにカートリッジを位置決めして搭載するのに支障をきたすもの、あるいはカートリッジ上面にトナー吸引用の孔をあける場合に、外殻の部分的欠損で自動孔開け動作が円滑にいかないようなものなどを指す。また小ロット品カートリッジとは数の少ないものをいう。
【００１６】
前記不良品廃棄トナーカートリッジおよび前記小ロット品カートリッジは別工程の孔開け・吸引装置４に搬送し、ここで作業者による手動操作で孔開けと吸引ホースなどによる内部の残さトナーの吸引、回収が行われ、残さトナー（回収トナー）は集塵機５を経て本発明に係る廃棄トナーカートリッジ処理装置の自動トナー供給部６に送られる。残さトナー吸引後の廃棄カートリッジ７は運搬台車および投入コンベヤ７１によって破砕機８に運ばれる。
【００１７】
良品廃棄トナーカートリッジ３は投入コンベヤによって廃棄トナーカートリッジ処理装置の穿孔・吸引部９（後述する穿孔装置および吸引装置）へ送られ、ここで自動穿孔およびトナー吸引が行われ、吸引回収した残さトナーは集塵機１０を経て前記自動トナー供給部６へ、吸引後の廃棄カートリッジ１１は搬出コンベヤ、運搬台車および投入コンベヤ７１などによって前記破砕機８へ送られる。
なお、廃棄トナーカートリッジの梱包体１は開梱後は各種の包装材、ダンボール材あるいは発泡スチロール材などのリサイクル材１２として利用される。
【００１８】
前記残さトナー（回収トナー）はトナー供給部６から本発明に係る廃棄トナーカートリッジ処理装置のトナー成形・固化部１３（後述する圧縮成形装置およびトナー固化装置）へ投入され、ここで例えばペレット状を成すトナー固形物として取り出され、本発明に係る固形燃料１４あるいは再プラスチック材（原料プラスチック）となる。
【００１９】
前記破砕機８で破砕された廃棄カートリッジは磁選機１５その他の選別手段によって金属、非金属に分別され、再プラスチック材１６や鉄くず１７、アルミくず１８などとしてそれぞれリサイクルに供される。
【００２０】
図２は本発明の１実施例の廃棄トナーカートリッジ処理装置における残さトナーの回収部の概略的な全体平面図、図３は本発明に係るカートリッジ穿孔装置の全体側面図である。図２を参照すれば、一方向に循環し、かつ間欠的に移動するパレット間欠送り装置２０が設けられ、この送り装置２０上に複数個の、図示の例では８体のカートリッジ搭載用パレット２１が略等間隔で載置されている。なお、実際には、パレット２１を縦方向に送る移動装置２２，２３を有し、間欠送り装置２０にパレット２１を送り出すパレット移載装置２４，２５が設けられている。適用する廃棄トナーカートリッジの種類が変わった場合は、これに対応するパレットが用いられる。
【００２１】
後述する穿孔装置の存する側と反対側のパレット間欠送り装置２０は廃棄トナーカートリッジの供給、取出し側であって、例えば図２のＡ位置でパレット２１上に搭載、位置決めされた廃棄トナーカートリッジ２６（図３）は、パレット２１ごと図の矢印方向へ間欠動作で送られ、途中位置例えば位置Ｂでカートリッジ検出手段７０（図３）によってカートリッジの存否および位置決め正否の判別がなされた後、パレット縦送り装置２２の端部で供給側パレット移載装置２４により他方のパレット間欠送り装置２０へこのカートリッジ搭載パレット２１が移載される。
【００２２】
続いてカートリッジ搭載パレット２１は、パレット間欠送り装置２０の上方に配置された第１の穿孔装置２７によって廃棄トナーカートリッジの片側上面に一対の開孔２８，２９が開けられる。さらにカートリッジ搭載パレット２１は隣接した第２の穿孔装置３０へ送られ、該第２の穿孔装置３０によって前記廃棄トナーカートリッジ２６の他の片側上面に一対の同様な開孔３１，３２が開けられ、この状態で後続の吸引装置３３へ送られる。結局、廃棄トナーカートリッジ上には４個の孔２８〜３２が開けられるが、このうちの外側２個の開孔２９，３１は気体例えば空気の流入孔であり、中央側の２個の開孔２８，３２はトナー吸引用の孔となる。なお、３４，３５はそれぞれ第１，第２の穿孔装置の上下、前後（パレット送り方向に対して横方向）送り装置である。また、この実施例では４個の開孔２８〜３２を２個づつ分けて２台の穿孔装置で開けるようにしたが、場合によっては１台の穿孔装置で４個の孔を一度に穿孔するようにしても良いことは勿論である。
【００２３】
吸引装置３３では廃棄トナーカートリッジの中央２個の吸引用孔２８，３２に覆い被さるように吸引フード３６が降下し、負圧によるカートリッジ内の残さトナーの吸引が行われる。吸引の終わった廃棄カートリッジ３７は取出し側パレット移載装置２５によって反対側のパレット間欠送り装置２０へ移載され、前述した廃棄トナーカートリッジを搭載するＡ位置、あるいはその手前の位置Ｃでトナー吸引済み廃棄カートリッジの取り出しがなされる。図の３８は吸引装置３３の上下送り装置である。上述の説明では廃棄トナーカートリッジの中央側上面に２個の孔を開け、この２個の孔から残さトナーを吸引する形態としたが、勿論吸引用孔は所要の大きさの１個あるいは多数個の孔でもよく、また必ずしも円形孔でなくてもよく、長孔形状のものでもよい。
【００２４】
図４，図５は図３で概略を説明した穿孔装置のパレット送り方向からみた詳細な正面図および拡大側面図である。また図６は吸引装置による残さトナーの吸引状態を説明するための拡大断面図である。図４，図５を参照すれば、穿孔装置支持台４０（図５には図示省略）は図５に示すサーボモータなどの上下駆動モータ４１によってカッター４２およびその回転駆動モータ４３とともに処理装置基台３９（図３）に対して上下に移動可能であり、これによって全体の上下方向位置決め制御がなされる。また前記穿孔装置支持台４０は、横方向駆動モータ４７によって、横方向ガイド装置４４を介して、上下駆動モータ４１、カッター４２および回転駆動モータ４３とともに前記処理装置基台３９に対して横方向つまりパレット送り方向に対して直角方向に移動可能である。穿孔装置支持台４０の下側にはカートリッジ押え板４５が配置されている。カートリッジ押え板４５は前記支持台４０に保持された一対の上下駆動シリンダ４６のピストンロッド下端に取り付けられている。
【００２５】
図５を参照して、上下駆動モータ４１の出力軸には送りねじ４８が連結され、この送りねじ４８に螺合する送りナット４９がカッター４２の回転駆動モータ４３を保持するブラケット５０に連結されている。前記ブラケット５０はガイドレール５１上を上下に移動可能であり、したがって、上下駆動モータ４１の作動により送りねじ４８とナット４９のねじ作用で回転駆動モータ４３が下降し、カッター４２の回転でパレット２１上の廃棄トナーカートリッジ２６の上面に前述した吸引用孔２８，３２および空気流入孔２９，３１が穿孔される。この穿孔動作に際して、前記パレット間欠送り装置上で検出した廃棄トナーカートリッジ２６の位置信号、カートリッジの存否信号などは穿孔装置３４，３５のサーボモータに送られており、これを基にカッター４２の上下位置、横方向位置の制御がなされ、廃棄トナーカートリッジ２６の種類に対応した所定位置の孔開け動作がなされる。なお、穿孔動作時には前述したカートリッジ押え板４５が降下して廃棄トナーカートリッジ２６の上面を押し付けてカートリッジ２６の姿勢を固定するようになっている。
【００２６】
図２、図６に示すように、残さトナーの吸引時には吸引装置３３が下降して２つの吸引用孔２８，３２を共に囲包するように吸引管の下端の吸引フード３６がカートリッジ上面に近接する。この状態で集塵機（図示省略）により内部の空気とともに内部の残さトナー５２を吸引、回収する。吸引に伴なって空気流入孔２９，３１から外部の空気がカートリッジ内に流入するので、カートリッジ内部が負圧になることがなく、有効な吸引動作がなされる。
【００２７】
残さトナー５２は主として廃棄トナーカートリッジ２６の底部２６ａ、特に底の隅部や壁面に付着するようにして残存する場合があり、より完全に残さトナーを５２回収するために空気流入孔２９，３１から強制的に外部空気を圧送することで、カートリッジ２６の内壁面や隅部に付着した残さトナー５２は圧送空気の噴射で剥がされ、かつカートリッジ内部を攪拌しつつ吸引用孔２８，３２へ向けて押し出す形態となるので、吸引管の吸引力を増大せずにより効果的な吸引動作がもたらされる。この場合は空気流入孔２９，３１はパイプなどを介して外部の空気噴射装置に連結される。
【００２８】
また吸引用孔２８，３２が２個開けられているので、残さトナー５２が１箇所に集中することがなく、吸引用孔２８，３２の周囲に付着したり詰まりを起こしたりすることはない。
【００２９】
吸引終了後は、吸引装置３３が上昇し、パレットがパレット間欠送り装置２０の取出し位置へ移動するとともに、次の廃棄トナーカートリッジが順次穿孔装置２７，３０、吸引装置３３へと送り込まれ、このようにして自動的に残さトナーの吸引処理が行われる。
【００３０】
次に、図７および図８を参照して本発明に係るトナー供給装置、圧縮成形装置およびトナー固化装置を説明する。図７は本発明の実施例に係る廃棄トナーの圧縮成形装置およびトナー固化装置の概略的な側面図、図８は図７の平面図である。基台５３の端部上方にトナー供給タンク５４および供給シュート５５をもつ廃棄（回収）トナー供給装置５６が設けられ、前述した残さトナー吸引回収装置３３で回収された残さトナーがトナー供給タンク５４に投入される。
【００３１】
基台上面には残さトナー供給装置５６に隣接して圧縮成形装置５７が設置されている。この圧縮成形装置５７は図８に示すような円形軌道を一方向に間欠循環移動する複数個の下型５８と、これに対峙した複数個の上型５９とを有し、下型５８は残さトナー供給装置５６の供給シュート５５から供給される所定量の残さトナーを受け入れるようになっており、上型５９は、例えばカム手段などによって上下動作を行い、その最大下降時に下型５８内の残さトナー（回収トナー）を完全に圧縮する。
【００３２】
より具体的に説明すれば、供給シュート５５から残さトナーが供給される位置では、上型５９は下型５８に対して最大上昇位置（トナー供給側）にあり、この位置からカム作用で上型５９は徐々に下降して緩やかに下型５８内の残さトナーを押し付けていき、最大下降状態で残さトナーを圧縮成形し、これから徐々に上昇し、トナー供給位置５６と１８０°反対側の最大上昇位置（排出側）で下型５８から圧縮成形トナーが搬送装置６０上へ排出されて後述のトナー固化装置６３へ順次送られていく。このように、上型の緩やかな上下動作によりトナーの飛散が防止され、的確な圧縮成形がなされ、一定形状のトナー成形物が送出される。１例では外径５ｃｍ、高さ３ｃｍの円柱状ペレット形状のトナー成形物が得られる。
【００３３】
トナー成形物は搬送装置６０上に載せられたまま後続のトナー固化装置６３のトナー溶融部６１へ送られ、ここで成形物の形状が崩れない程度に加熱溶融され、次いで空冷方式などによる冷却部６２へ送られて固化され、固形トナーとして取り出される。
【００３４】
得られた固形トナーは燃料および再プラスチック材となる。形状は例えば図９（Ａ），（Ｂ）に示すような円柱形ペレット６５、角柱形ペレット６６、あるいは同図（Ｃ）のような偏平な直方体６７の形状を成したものなど、種々の形状のものが生産可能である。いずれも扱い易い小塊状に形成するのが好ましい。
【００３５】
なお、本発明による残さトナー処理装置で得られる固形トナーは燃料としての用途の他に、再プラスチック材としての利用も可能であり、他の再プラスチック材とともに再溶融し、各種プラスチック製品に再生することもでき、また、より小形に成形して土木、建築関連資材に混合して用いるなど、多くの用途が可能である。溶融前に成形型で所定形状に成形するので、形状は一定し、その縁部にバリなどが出ることもなく、取扱い中にバリが欠落して汚染の原因になる心配はない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、特別な、あるいは複雑な装置や工程を経ることなく扱いにくい廃棄トナーカートリッジの残さトナーを容易、的確に回収して処理加工でき、環境、公害問題に大きく寄与し得る。処理加工後のトナー固形物はそのままで固形燃料として利用したり、他の原材料の混合物としたり、あるいは２次処理が容易な再プラスチック材として用いるなど、多くの用途が可能である。
【００３７】
本発明に係る廃棄トナーカートリッジ処理装置はその大部分が自動化され、作業者の手作業による部分は廃棄トナーカートリッジのパレット上への載置およびパレットからの取り出し程度であり、しかも処理工程中にトナー飛散による汚染の心配はない。残さトナー回収後の廃棄カートリッジの破砕工程における作業環境は大幅に改善され、後続の分別、リサイクル化にも大きく貢献できるなど、種々の効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る廃棄トナーカートリッジの処理装置を用いた処理設備全体の工程図である。
【図２】本発明の１実施例の廃棄トナーカートリッジ処理装置における残さトナーの回収部の概略的な全体平面図である。
【図３】本発明に係るカートリッジ穿孔装置の全体側面図である。
【図４】図３における穿孔装置のパレット送り方向からみた詳細な正面図である。
【図５】図４の拡大側面図である。
【図６】本発明に係る吸引装置による残さトナーの吸引状態を説明するための拡大断面図である。
【図７】本発明の実施例に係る残さトナーの圧縮成形装置およびトナー固化装置の概略的な側面図である。
【図８】図７の平面図である。
【図９】本発明の残さトナー処理装置によって得られた固形燃料の各種形状例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  廃棄トナーカートリッジの梱包体
２  不良品廃棄トナーカートリッジ
３  良品廃棄トナーカートリッジ
５，１０  集塵機
６  自動トナー供給部
８  破砕機
９  穿孔・吸引部
１１  残さトナー回収後の廃棄カートリッジ
１３  トナー成形・固化部
１４  固形燃料
１５  磁選機
１６  再プラスチック材
【図１】
2004191879.tif 000003
【図２】
2004191879.tif 000004
【図３】
2004191879.tif 000005
【図４】
2004191879.tif 000006
【図５】
2004191879.tif 000007
【図６】
2004191879.tif 000008
【図７】
2004191879.tif 000009
【図８】
2004191879.tif 000010
【図９】
2004191879.tif 000011