(57)【要約】【課題】使用済みトナーカートリッジの破砕時における廃トナー拡散による粉塵爆発の危険を防止し、安全かつ低コストで効率良く使用済みトナーカートリッジを各素材レベルまで確実にリサイクル可能にする。【解決手段】本発明に係る使用済みトナーカートリッジ処理方法は、使用済みトナーカートリッジを加熱し（Ｓ２）、そのカートリッジ構成材料を溶融させることなく内部の廃トナーを少なくとも粒子間癒着、好ましくは溶融させ、次にこのトナーカートリッジを冷却して内部の廃トナーを結合状態にした後（Ｓ３）、トナーカートリッジを細かく破砕し（Ｓ４）、その破砕物をカートリッジ構成材料と廃トナーとに分別する（Ｓ５）ことを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済みトナーカートリッジを加熱し、そのカートリッジ構成材料を溶融させることなく内部の廃トナーを少なくとも粒子間癒着、好ましくは溶融させ、次にこのトナーカートリッジを冷却して内部の廃トナーを結合状態にした後、トナーカートリッジを細かく破砕し、その破砕物をカートリッジ構成材料と廃トナーとに分別することを特徴とする使用済みトナーカートリッジ処理方法。
【請求項２】
上記加熱の温度を、廃トナーの癒着温度よりも高く、カートリッジケースの樹脂材料の溶融温度よりも低い温度範囲に設定したことを特徴とする請求項１に記載の使用済みトナーカートリッジ処理方法。
【請求項３】
使用済みトナーカートリッジを加熱し、そのカートリッジ構成材料を溶融させることなく内部の廃トナーを少なくとも粒子間癒着、好ましくは溶融させる加熱手段と、上記加熱されたトナーカートリッジを冷却して内部の廃トナーを結合状態にする冷却手段と、上記冷却されたトナーカートリッジを破砕する破砕手段と、上記破砕された破砕物をカートリッジ構成材料と廃トナーとに分別する分別手段とを備えてなることを特徴とする使用済みトナーカートリッジ処理プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済みトナーカートリッジの処理方法および処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンターやコピー機等に用いられているトナーカートリッジは、カートリッジケースの内部にトナータンク、感光ドラム、熱転写ローラー等が内蔵された構成であり、カートリッジケースを構成する樹脂を始め、アルミ、鉄、ゴム等の複合素材が使用され、トナータンク内には廃トナーが貯留されている。
【０００３】
従来、使用済みのトナーカートリッジをリサイクル処理する場合は、手作業によりカートリッジケースを分解し、各素材および廃トナーに分別するのが主流であったが、これは非常に手数が掛かり採算性が悪い上に、微粉末状の廃トナーの拡散、付着等により作業環境もすこぶる劣悪であったため、人手によらず破砕装置によりトナーカートリッジを破砕し、その破片をふるい（スクリーン）で振動選別する等して各素材および廃トナーに分別していた。
【０００４】
ところが、このようなトナーカートリッジ破砕処理においてはカートリッジ内部の廃トナーが空気中に多量に拡散するため、工場等の屋内で破砕処理すると静電気等の引火原因により粉塵爆発を起こす危険性が高い。
【０００５】
また、屋外で破砕処理した場合には微粉状の廃トナーが大気中に拡散し、遠方まで飛散して汚染公害や環境破壊を引き起こす可能性がある。廃トナーの組成は９０%以上がＰＥ樹脂であるため水溶性がなく、最終的に下水道、河川、海洋を汚染する恐れがある。
【０００６】
そこで、屋内でのトナーカートリッジ破砕処理における粉塵爆発の対策として特許文献１や特許文献２に示すような処理方法が提案されている。
【０００７】
特許文献１の処理方法は、使用済みトナーカートリッジを密閉された破砕室の中で爆発限界以下の雰囲気を保持しながら破砕し、この破砕物を素材毎に分別するものである。破砕室の中を爆発限界以下の雰囲気にするためには窒素ガス等の不活性ガスを破砕室に供給している。
【０００８】
特許文献２の処理方法は、使用済みトナーカートリッジを加熱溶融しながら混練し、成形・冷却して着色成形体を取得する、あるいはこれを細破砕してプラスチック着色材料を製造するものである。
【特許文献１】特開２００２−０７９１２５号公報
【特許文献２】特開２００１−１７９７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の処理方法は、破砕室の中に窒素ガス等の不活性ガスを供給する必要があるため採算性が悪く、しかも不活性ガスの漏洩を防ぐために破砕室を完全な密閉構造にしつつ、破砕するトナーカートリッジの投入コンベアや破片の搬出コンベアにエアーロック等を設置しなければならず、破砕処理場の建設経費が莫大になるため、低コストで効率の良い破砕処理を行うことができない。
【００１０】
また、特許文献２の処理方法では、使用済みトナーカートリッジを加熱溶融して混練してしまうため、特定の素材、例えばカートリッジケースを構成するＡＢＳ樹脂や廃トナーのみを純粋に分別して回収するということはできず、理想的なリサイクルとは程遠いものである。しかも、組成の異なる樹脂材料が混合されてしまうため、リサイクル樹脂材料としても粗末なものにならざるを得ない。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、使用済みトナーカートリッジの破砕時における廃トナー拡散による粉塵爆発の危険を防止し、安全かつ低コストで効率良く、使用済みトナーカートリッジを各素材レベルまで確実にリサイクル処理することのできる使用済みトナーカートリッジ処理方法および処理プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る使用済みトナーカートリッジ処理方法は、使用済みトナーカートリッジを加熱し、そのカートリッジ構成材料を溶融させることなく内部の廃トナーを少なくとも粒子間癒着、好ましくは溶融させ、次にこのトナーカートリッジを冷却して内部の廃トナーを結合状態にした後、トナーカートリッジを細かく破砕し、その破砕物をカートリッジ構成材料と廃トナーとに分別することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る使用済みトナーカートリッジ処理方法は、上記加熱の温度を、廃トナーの癒着温度よりも高く、カートリッジケースの樹脂材料の溶融温度よりも低い温度範囲に設定したことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係る使用済みトナーカートリッジ処理プラントは、使用済みトナーカートリッジを加熱し、そのカートリッジ構成材料を溶融させることなく内部の廃トナーを少なくとも粒子間癒着、好ましくは溶融させる加熱手段と、上記加熱されたトナーカートリッジを冷却して内部の廃トナーを結合状態にする冷却手段と、上記冷却されたトナーカートリッジを破砕する破砕手段と、上記破砕された破砕物をカートリッジ構成材料と廃トナーとに分別する分別手段とを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように使用済みトナーカートリッジを加熱、冷却して内部の廃トナーを結合状態にしてからトナーカートリッジを破砕すれば、廃トナーが本来の微粉末状から少なくとも数ミリ程度のペレット状にまとまるため、破砕時における廃トナーの拡散が極めて少なく、故に粉塵爆発の懸念もなく、安全かつ低コストにて効率良く使用済みトナーカートリッジを各素材レベルまで確実にリサイクル処理することができる。
【００１６】
また、上記加熱の温度を、廃トナーの溶融温度よりも高く、カートリッジケースの樹脂材料の融点よりも低い温度範囲に設定することにより、カートリッジケースの硬度を低下させることなく破砕ができて破砕効率が良く、無駄な熱を加える必要がないため低コストにて破砕することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る使用済みトナーカートリッジ処理プラントの概略構成図である。この処理プラントは、加熱手段としての加熱処理装置１と、冷却手段としての冷却場２と、カートリッジ搬送コンベア３と、破砕手段としての破砕装置４と、分別手段としての振動スクリーン５と、廃トナー回収部６と、廃トナー回収タンク７と、分別コンベア８と、磁力分別装置９と、複数の材料回収容器１１，１２，１３，１４等を備えている。
【００１９】
加熱手段である加熱処理装置１として好適なものの一例としては、例えば専用台車１６に数十個から数百個の使用済みトナーカートリッジ１７を積載し、そのまま装置に出し入れする台車搬入型の電気炉であるが、他の形態のものであってもよい。加熱処理装置１の加熱能力は３００℃程度のものでよい。
【００２０】
冷却手段である冷却場２では、加熱処理装置１から出てきた加熱後の使用済みトナーカートリッジ１７を積載した専用台車１６を置いて自然冷却させたり、必要に応じて冷却ファン１８等により強制冷却を行う場所である。
【００２１】
破砕手段としての破砕装置４には、例えば一般的な二軸破砕装置が用いられる。これは、投入ホッパー２１の下方に２軸の回転カッター２２が備えられたものである。この破砕装置４に要求される破砕能力は、使用済みトナーカートリッジ１７のケースを構成する樹脂材料や金属材料を数センチ程度まで破砕可能なレベルでなければならない。
【００２２】
分別手段としての振動スクリーン５も一般的な構成のものでよい。この振動スクリーン５は破砕装置４の下方に設置されており、破砕装置４によって破砕された破砕物のうち、後述するペレット状にまとまった廃トナー粒子のみを通す程度の比較的細目なメッシュに設定されている。
【００２３】
廃トナー回収部６は振動スクリーン５の下方に開口するホッパー状に形成され、廃トナー回収タンク７に繋がる。また、分別コンベア８は振動スクリーン５が通さなかった破砕物を分別ライン２４に搬送できるように設置され、その最上流部に磁力分別装置９が鉄材料回収容器１１とともに設置され、磁力分別装置９の下流側には数名の分別作業員２５が待機し、その近傍に数種類の材料回収容器１２，１３，１４が備えられている。
【００２４】
図２は、本発明に係る使用済みトナーカートリッジ処理方法の概略を示す図である。ここではＳ１〜Ｓ６の６つの処理ステップがある。処理ステップＳ１はカートリッジ機種選別処理、処理ステップＳ２は加熱処理、処理ステップＳ３は冷却処理、処理ステップＳ４は破砕処理、処理ステップＳ５は一次分別処理、処理ステップＳ６は二次分別処理である。
【００２５】
本発明における使用済みトナーカートリッジ処理方法の特徴は、使用済みトナーカートリッジを加熱し、そのカートリッジ構成材料を溶融させることなく内部の廃トナーを少なくとも粒子間癒着、好ましくは溶融させ、次にこのトナーカートリッジを冷却して内部の廃トナーを結合状態にした後、トナーカートリッジを細かく破砕し、破砕された破片をカートリッジ構成材料と廃トナーとに分別することにある。
【００２６】
まず、処理ステップＳ１（カートリッジ機種選別処理）で、使用済みトナーカートリッジの機種選別を行い、同一機種、または略同一機種毎にまとめる。トナーカートリッジの大きさを揃えるだけの場合もある。
【００２７】
次に、処理ステップＳ２（加熱処理）で使用済みトナーカートリッジ１７の加熱処理を行う。図１に示すように、使用済みトナーカートリッジ１７は専用台車１６に積載されて加熱処理装置１に搬入され、所定の温度に加熱される。
【００２８】
この処理ステップＳ２での加熱温度は、使用済みトナーカートリッジ１７の内部に貯留された廃トナー（一般にＰＥ樹脂の微粉末）を少なくとも粒子間癒着、好ましくは溶融させる温度よりも高く、かつカートリッジケースを形成する樹脂材料の溶融温度よりも低い温度範囲に設定される。
【００２９】
例えば、廃トナーの材質がＰＥ樹脂であって溶融温度が１００℃だとし、カートリッジケースの樹脂材料がＡＢＳ樹脂であって溶融温度が２００℃だとすれば、樹脂材料があまり軟化しない程度の温度、即ち廃トナーの溶融温度１００℃をやや上回る１２０℃前後の温度に加熱温度を設定する。そして、この加熱状態を３０分〜４０分間キープする。
【００３０】
次に、加熱処理装置１から使用済みトナーカートリッジ１７を積載した専用台車１６を搬出して冷却場２に移し、処理ステップＳ３の冷却処理に入る。ここでは専用台車１６を２０分〜３０分間放置して自然冷却させたり、必要に応じて冷却ファン１８等により強制冷却を行う。
【００３１】
使用済みトナーカートリッジ１７の内部に貯留された廃トナーは、処理ステップＳ２の加熱処理にて少なくとも粒子間癒着、あるいは溶融し、処理ステップＳ３の冷却処理にて結合状態となる。ここで言う結合状態とは、廃トナーが固形化、または半固形化して流動しない状態である。
【００３２】
次に、処理ステップＳ４の破砕処理に入る。処理ステップＳ３にて冷却された使用済みトナーカートリッジ１７は自動機あるいは人力によりカートリッジ搬送コンベア３に載せられ、そのまま破砕装置４の投入ホッパー２１に投入される。投入された使用済みトナーカートリッジ１７は回転カッター２２により細かく破砕され、その破砕物（破片）２７が振動スクリーン５の上に散布される。
【００３３】
処理ステップＳ３にて冷却され結合状態となった廃トナーは、処理ステップＳ４において破砕され、図３に示すように大きさ数ミリ、大きくても数センチ程度のペレット状になって振動スクリーン５上に落下する。このペレット状の廃トナー２８は粒子が大きいため、通常の微粉末状の廃トナーのように飛散、拡散することはない。
【００３４】
次の処理ステップＳ５の一次分別処理では、振動スクリーン５により廃トナーと他の材料との分別が行われる。振動スクリーン５は、大きさ数ミリのペレット状にまとまった廃トナー粒子２８のみを通す程度の比較的細目なメッシュに設定されているため、処理ステップＳ４にて破砕された破砕物２７のうち、廃トナー２８のみが振動スクリーン５を抜けて下方の廃トナー回収部６に入り、廃トナー回収タンク７に回収される。振動スクリーン５を通れない大きさの廃トナーの塊は振動スクリーン５上で振動により細かく砕けてから振動スクリーン５を通過する。
【００３５】
処理ステップＳ４では、廃トナー２８以外の破砕物２７は細かく砕かれずに数センチ程度の破砕物になるため、これらの破砕物２７は処理ステップＳ５にて振動スクリーン上５に残留する。残留した破砕物２７は分別コンベア８により分別ライン２４に搬送され、処理ステップＳ６の二次分別処理にかけられる。
【００３６】
二次分別処理では、まず分別コンベア８の最上流部に設置された磁力分別装置９により破砕物２７中の鉄材料が分別されて鉄材料回収容器１１に回収された後、数名の分別作業員２５の人力により、アルミ等の非鉄金属、樹脂材料、ゴム材料等が分別され、それぞれ非鉄金属材料回収容器１２、樹脂材料回収容器１３、ゴム材料回収容器１４に回収される。各材料回収容器１１〜１４に回収された材料は適宜リサイクル処理に回される。
【００３７】
一方、廃トナー回収タンク７に回収された廃トナー２８は、例えば塗料やコーティング材として容易にリサイクル処理することができる。
【００３８】
以上のように、使用済みトナーカートリッジ１７を加熱処理（Ｓ２）にて加熱した後、冷却処理（Ｓ３）にて冷却して内部の廃トナーを結合状態にしてから破砕処理（Ｓ４）にてトナーカートリッジ１７を破砕すれば、廃トナーが本来の微粉末状から少なくとも数ミリ程度のペレット状にまとまるため、破砕時における廃トナーの拡散が極めて少なく、故に粉塵爆発の懸念も全くなく、安全かつ低コストにて効率良く使用済みトナーカートリッジ１７を各素材レベルまで確実にリサイクル処理することができる。
【００３９】
また、加熱処理（Ｓ２）における加熱温度を、廃トナーの溶融温度よりも高く、カートリッジケースの樹脂材料の融点よりも低い温度範囲に設定すれば、カートリッジケースの硬度を低下させることなく破砕ができ、破砕装置４の回転カッター２２に溶けた樹脂材料が付着して破砕効率を低下させるといった弊害を排除して破砕効率を向上させることができ、しかも無駄な熱を加える必要がないため省エネ、低コストにて破砕処理することができる。
【００４０】
本発明に係る使用済みトナーカートリッジ処理プラントは、従来よりある破砕式の処理プラントに加熱手段と冷却手段を付加するだけでよく、逆に従来必要とされていた廃トナー拡散防止用のバキューム装置等が不要になるため、破砕処理場の建設経費を安く抑えるとともに、低コストで稼働率の良い破砕処理を行うことができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、加熱手段（加熱処理装置１）として電気炉を採用しているが、電熱線等で直接加熱したり、シーズヒーター、赤外線（遠赤外線）、マイクロウェーブ、蒸気、ガス、化石燃料、廃プラスチック、ＲＤＦ等の加熱手段を用いて加熱してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る使用済みトナーカートリッジ処理プラントの概略構成図。
【図２】本発明に係る使用済みトナーカートリッジ処理方法の概略を示す図。
【図３】処理ステップにおいて破砕された廃トナーを示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１  加熱手段としての加熱処理装置
２  冷却手段としての冷却場
３  カートリッジ搬送コンベア
４  破砕手段としての破砕装置
５  分別手段としての振動スクリーン
６  廃トナー回収部
７  廃トナー回収タンク
８  分別コンベア
９  磁力分別機
１１  鉄材料回収容器
１２  非鉄金属材料回収容器
１３  樹脂材料回収容器
１４  ゴム材料回収容器
１６  専用台車
１７  使用済みトナーカートリッジ
１８  冷却ファン
２１  投入ホッパー
２２  回転カッター
２４  分別ライン
２５  分別作業員
２７  破砕物
２８  廃トナー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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