JP2004177572A - プロセスカートリッジのプラスチック材料のリサイクル方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】プロセスカートリッジに使用しているプラスチック樹脂材料を効率良くリサイクルする。
【解決手段】プロセスカートリッジのプラスチック材料のリサイクル方法であって前記プロセスカートリッジを破砕工程でトナー等の粉体を吸引回収しながら破砕し、続いてふるい工程でさらにトナーを含む粉体類を分別し、磁選工程、ドラム磁選工程、渦電流工程で金属材料が分別され、その後、風力選別工程、二次破砕工程、皮むき工程、乾式比重分離工程を経てトナーを含む粉体類や異物を分別した後、色彩選別工程で特定濃度のプラスチック材料を分別する事を特徴とするプロセスカートリッジのプラスチック材料のリサイクル方法。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプロセスカートリッジを構成しているプラスチック材料のリサイクル方法に関する。
【０００２】
特に、本発明はプロセスカートリッジを構成しているプラスチック材料から特定のプラスチック材料のリサイクル方法に関する。
【０００３】
更に、本発明はプロセスカートリッジを構成しているプラスチック材料から特定の反射濃度を有するプラスチック材料のリサイクル方法に関する。
【０００４】
本明細書におけるプロセスカートリッジとは、感光ドラム、帯電器、クリーナ、トナー等画像形成に必要な部品や材料から構成され複写機やプリンターに着脱可能とされているものである。
【０００５】
【従来の技術】
トナーを内蔵するユニットの破棄処理方法に関する先行情報としては、特開平０９−１５０１３７号公報がある。
【０００６】
又、トナーを内蔵するカートリッジを破砕、粉砕処理する場合、トナーによる紛塵爆発対策が必要であるが、その対策案の１つとして、特開平１１−１５６２２４号公報がある。
【０００７】
又、複写機、プリンター、ファクシミリ、テレビなどの製品に使用されている熱可塑性樹脂の再生利用に関する発明として特開平０５−３０１２２２号公報、特開平２０００−１５９９００号公報などがある。
【０００８】
又、使用済みプロセスカートリッジのトナー分離処理に関する発明として特開２００１−２０５２４５号公報がある。
【０００９】
更に、紛体処理に関する発明としては特開平０９−２０６６８５号公報がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
複写機、レーザービームプリンターなどの画像形成装置は情報通信技術の進歩、情報通信機器の開発促進に応じて急速に普及し、又、新製品の開発による機器の新旧更改が行われて機器の置き換えが進んでいる。
【００１１】
それらの機器の置き換え交換により旧式の機種の回収も進んでいる。
【００１２】
テレビや冷蔵庫などの家庭電気製品は家電リサイクル法の施行により製品回収、リサイクル方法が確立されているが、画像形成装置、特にプリンター、複写機に使用するカートリッジの場合、カートリッジ中に残っているトナーの回収が難しい問題である。
【００１３】
即ち、カートリッジをリサイクルするには、最初、人手でトナーを除去する必要があるためコスト高になってしまう。
【００１４】
一方、トナーを取り除かずカートリッジを破砕機で粉砕すると、破砕容器内にトナーその他の微粉が拡散する。
【００１５】
そこへカートリッジ内部にある攪拌棒、現像ブレード、スリーブといった金属部品が破砕機で破砕され時に発生する火花が着火源になって、粉塵爆発を誘発する危険性がある。
【００１６】
又、カートリッジを破砕して材料毎に選別回収する場合、前記の材料にトナーが強固に付着する問題を生じる。
【００１７】
破砕工程後に、ふるい工程、磁気選別工程、風力選別工程、比重選別工程などの幾多の選別手段を経由して鉄、アルミニウム、ステンレス、プラスチック類、シール類、紙類などを分別除去してプロセスカートリッジを構成する特定材料を選別しても、該選別された材料にはトナーが強固に付着してしまう。上記トナー付着はトナーが帯電して各材料に電気的に付着しているので、簡単に取り除く事が出来ない。
【００１８】
また、トナーが付着したまま再生材料としてカートリッジの成型材料として用いた場合、成型品の外観が悪くなったり、成型材料の強度が低下したり難燃性が低下したりして好ましくない。
【００１９】
以上のように、再生材料として選別したプラスチック材料の異物として挙動する材料やその他物性を低下させるような材料は極力除去しなければならない。
【００２０】
プロセスカートリッジを破砕工程で破砕して磁気選別などの金属選別手段、比重選別などの異種材料選別手段を経由してプラスチック材料のみを分別することは可能であった。
【００２１】
更に、プラスチック材料からトナーを除去することは洗浄装置を応用した装置などの導入でプラスチック材料をトナーから離すことは可能である。
【００２２】
しかしながら、洗浄工程を経由した異なる種類のプラスチック材料の中から特定のプラスチック材料を選別することが困難であった。
【００２３】
本発明の主たる目的はプロセスカートリッジのプラスチック材料（例えば、ＨＩＰＳ）の中から、特定のプラスチック材料を分別して再度カートリッジに成形加工することにあるが、該分別したプラスチック材料に異種プラスチック材料が混在すると成形時、樹脂材料の流動特性が変わって成形加工が困難になったり、カートリッジの強度低下を招く恐れがある。
【００２４】
更に、該分別したプラスチック材料の色が異なる場合、成型したカートリッジの色が変化して統一性に欠ける問題を生じる。
【００２５】
前記色の統一性の問題を解決するために再生材料のプラスチックペレットに色彩調整工程を施すことが必要になり、その結果、非常なコスト高になり再生プラスチック材料を使用する場合のコストメリットを活かすという目的に添わなくなる問題がある。
【００２６】
洗浄工程を経たトナーが付着したプラスチック材料はプラスチックの選別工程で選別しようとすると、水や使用した洗剤の影響で異種のプラスチック同士が付着してしまう。
【００２７】
プラスチック材料の場合、比較的比重が接近しているものが多く、比重選別だけでは特定のプラスチックを純度良く分別する事が出来ない。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プロセスカートリッジのプラスチック材料のリサイクル方法であって前記プロセスカートリッジを破砕工程でトナー等の粉体を吸引回収しながら破砕し、続いてふるい工程でさらにトナーを含む粉体類を除去し、磁選工程、ドラム磁選工程、渦電流工程で金属材料が取り除かれ、その後、風力選別工程、二次破砕工程、皮むき工程、比重分離工程を経てトナーを含む粉体類や異物を除去した後、搬送手段で色彩選別工程に移送して反射濃度が１．００以上のものを分別する事を特徴とするプロセスカートリッジのプラスチック材料のリサイクル方法により上記課題の解決を図る。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に図を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
図１は本発明を適用するプロセスカートリッジの断面説明図である。
【００３１】
プロセスカートリッジ１は本体のプラスチック製容器部分２と、該容器内に組立てられる、感光ドラム４、帯電ローラ６、クリーニングブレード８、現像スリーブ１０などから構成する。
【００３２】
容器部分１は現像プロセスにおいて感光ドラムから掻き落としたトナーを収容するためのトナー収容部分１ａを構成し、感光ドラム４はアルミニウム製ドラムの表面に感光体が塗布されており、ドラム端部にプラスチック製駆動ギアが取り付けられている。
【００３３】
帯電ローラ６は鉄製軸部材にゴムローラを成形してある。
【００３４】
クリーニングブレード８は鉄製基板部材にゴム製のブレード板部材を固定してある。
【００３５】
現像スリーブ１０はアルミニウム製で内部にマグネットを内包させてある。
【００３６】
プロセスカートリッジを構成する部材は鉄、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）をはじめとする金属材料と、ゴム材料、プラスチック材料、テープ材料、などの種〃の材料が使われている。
【００３７】
図２は本発明に係るプロセスカートリッジのプラスチック材料を再生プラスチック原料とするためのプロセスを示すものである。
【００３８】
以下に、図を参照して本実施形態のプロセスについて説明する。
【００３９】
図２においてステップ１において、回収されたプロセスカートリッジからトナーを吸引しながら、破砕する。（一次破砕工程）
図３は前記図２に示したステップ１の一次破砕工程からステップ５の渦電流選別工程までの手段、装置を示す。
【００４０】
図３、ステップ１は破砕工程に採用する破砕装置２０の要旨構成を示す。
【００４１】
破砕装置２０は鋼鉄製容器２０Ａ内に回転羽２０Ｂを配置してある。
【００４２】
破砕容器内にトナーを内蔵したプロセスカートリッジを所定量（個）入れ、駆動手段により回転羽を回転することで、カートリッジは回転羽により巻き上げられ、容器の周壁に叩きつけられ、破砕される。
【００４３】
前記容器内に収めるカートリッジにはトナーや紙粉が含まれており、カートリッジの金属部材の容器周壁への衝突による火花が原因となって、粉塵爆発を誘発する可能性があるので、破砕吸引操作中に、前記容器２０Ａ内に窒素ガスなどの不活性ガスを注入して、容器内の酸素濃度を所定濃度以下（１０パーセント以下）に保つようにしている。
【００４４】
プロセスカートリッジの種類により回転羽の回転数、破砕時間の設定を決めることが出来る。
【００４５】
符号２０Ｃは前記破砕容器２０Ａに連接して設けられた吸引室であり、前記破砕容器２０Ａで破砕したカートリッジの破砕物を投入し、衝撃手段により破砕物に衝撃力を加えて、破砕物に付着しているトナーを浮遊状態にさせて、吸引手段による吸引操作して回収する。
【００４６】
ここまでの工程が一次破砕工程である。
ステップ１ではトナーや紙粉を分別することを目的としている。
ステップ２、図３篩工程は振動篩による選別工程を示す。
前記吸引室２０Ｃによる衝撃、吸引を終えた破砕物は振動篩選別手段２２による選別操作を受ける。
ステップ２ではトナー、紙粉、更に、破砕工程で生じたプラスチック材料の微細粉を分別する。
ステップ３は金属選別工程を示し、磁気選別手段により振動選別工程を経た破砕物から鉄部材を選別する。
ステップ３ではクリーニング、ブレード、ドラム軸を分別する。
ステップ４はドラム磁気選別手段による工程である。
ステップ４では小物鉄、プラスチックマグネット類を分別する。
ステップ５は渦電流選別手段によりドラム、現像スリーブ類等アルミニウム部材を選別する。
【００４７】
図４に、ステップ６からステップ７までの工程を示す。
ステップ６は風力選別工程を示し、風力によってステンレス部品、金属小物部品が除去される。
ステップ７は二次破砕工程を示し、破砕装置によりステップ６までの工程を経た破砕物を更に細かい形態に破砕する。
【００４８】
図５はステップ８の工程を示す。
ステップ８は二次破砕工程による破砕操作を受けた破砕物を皮むき工程で破砕等の処理を受けたプラスチック破砕物に付着しているラベル、シール、微粉類を皮むき操作と風力操作により分別する。
【００４９】
図６はステップ９，１０の各工程を示す。
ステップ９は乾式比重分離工程による金属類、ポリエチレン、発泡ウレタン類を除去する。
ステップ１０は色彩選別工程を示す。
【００５０】
色彩選別工程では、ステップ９の処理を終えた破砕物をホッパーに投入し、ホッパーの出口から搬送ベルト上に投入する。搬送ベルトの速度を調整する事で破砕物は搬送ベルト上１層に整列させられた格好でベルト上に投入される。
【００５１】
ベルトの終端位置近傍には多数の色彩選別素子をベルトの幅方向に配列すると共に、色彩選別素子に対応する位置に圧搾手段を配置する。
【００５２】
ベルト上に投入された被選別対象の破砕片はベルト終端の手前の位置で個別に色彩選別素子による色彩選別を受ける。
【００５３】
色彩選別素子は選別対象の破砕片の色彩を投受光方式の色彩選別操作により破砕片の色彩濃度を読み取り、選別制御手段に送り、基準の色彩濃度と比較判断する。
【００５４】
選別制御手段では比較判断の結果に応じて圧搾手段を作動させて濃度の基準対象範囲から外れている破砕片を弾き飛ばして基準の濃度範囲内の破砕片のみを選別する。
【００５５】
更に、ステップ１０では色彩選別した破砕片を金属検知工程に駆けて金属の除去を行う。
【００５６】
上記の実施形態において重要なプロセスはステップ１０における破砕片の色彩選別工程前の工程のステップ９の工程において乾式比重分離工程の工程を設けている点にある。
【００５７】
即ち、色彩選別工程で色彩選別される破砕片はそれまでの工程でかなり小さい片に破砕処理されているために、色彩選別工程の前工程で十分に乾燥された状態でないと、破砕片同士がくっついてしまう現象が生じる。そうすると、色彩の異なる破砕片がくっつくことにより、色彩選別素子による選別性能への期待度が下がり、場合によっては色彩選別精度が低下する結果となる。
【００５８】
それゆえに、色彩選別工程の前の破砕片は十分乾燥状態に維持することが肝要である。
【００５９】
図７はステップ１１以降の工程を示す。
【００６０】
ステップ１１は前記ステップ１０において処理された破砕片を溶融処理、冷却処理、切断処理して再生プラスチック用原料とする工程である。
ステップ１２はステップ１１にて処理した再生プラスチック用原料と新品プラスチック材料を混合処理して成型用再生プラスチック原料とする工程である。
ステップ１１とステップ１２は入れ替えて、最初、再生プラスチック片と新品プラスチック材料を混合し溶融処理、冷却処理、切断処理して再生プラスチック用原料としてもよい。
【００６１】
実施例の説明
本実施例に採用したプロセスカートリッジは本出願人の製造、販売に係るレーザービームプリンターのプロセスカートリッジを用いた。
【００６２】
このカートリッジは鉄、アルミニウム、ステンレス、銅などの金属類と、シリコンゴム、ウレタンゴム、などのゴム類、発泡ウレタン、スチレン樹脂（ＰＳ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂類の材料と、更に、特に、難燃性を要求される部品の材料としてハイインパクトポリスチレン樹脂（ＨＩＰＳ）を使用して構成されている。
【００６３】
ステップ１における一次破砕工程では破砕容器容積（投入量）１０〜２０ｋｇ、羽根の回転速度１２００〜１８００回転／分、１０〜３０秒間回転し、容器内の酸素濃度を１０パーセント以下の状態にして破砕操作を行った。
【００６４】
大きな破砕片は最大長さ寸法１０〜３０ｃｍ、小さい破砕片は１〜５ｃｍに破砕した。
【００６５】
ステップ２における篩選別工程では篩のメッシュ数値を１〜３ｍｍの間に設定して篩選別を行った。
【００６６】
ステップ３の吊り下げ磁気選別工程では高さ１８０ｍｍ、磁力１５００ガウス以上の能力装置を採用した。
【００６７】
ステップ４のドラム磁気選別機は、直径５００ｍｍ以上のドラムの中に磁力５０００ガウス以上の磁石が回転し、上部から投入された破砕物の中から鉄材を除去する。
【００６８】
ステップ５の渦電流工程では、破砕物を磁力３０００ガウス以上の永久磁石を用いた回転子と、ベルトコンベアを組み合わせて破砕物の中からアルミニウムを選別する。
【００６９】
これにより、感光ドラム、現像スリーブなどのアルミニウム材料関係を除去した。
【００７０】
ステップ６の風力選別機は二段構成になっており、ステンレス材料はじめ、その他の金属材料が除去できた。
【００７１】
ステップ７の二次破砕工程はスクリーン７〜１３ｍｍを用いて二次破砕処理を行って、破砕片の粒度調整を行った。
【００７２】
ステップ８の工程では、破砕物表面を研磨加工して破砕物表面に存在するラベル、シール、粘着材を削り取る。
【００７３】
続いて、アスピレータシステムによって削り取った異物やトナー、発泡ウレタンなどの比較的比重の小さい異物を除去する。
【００７４】
上記は拡散デスクによって舞い上がった微粉を吸引送風機によって吸引して分離する風力選別機である。
【００７５】
ステップ９の工程の乾式比重分離機はメッシュの前後運動と下部からの吹き上がる空気によって比重の大きな物と小さな物を分離であり、装置の傾斜角度、風量、振動数、使用メッシュの種類によって分離性能を調整できる。
【００７６】
乾式比重分離工程では破砕物から比重の大きな鉄、ステンレス、銅などの金属類が、比重の小さい物としてポリエチレン、発泡ウレタンなどが除去できる。
【００７７】
ステップ１０では、色彩選別機を用いて反射濃度１．００未満の着色された樹脂や乳白色のポリアセタール樹脂、ウレタンゴム、シリコンゴムなどを除去する。
【００７８】
この装置は電荷結合素子（ＣＣＤ）を６００ｍｍ幅の搬送ベルトの端部に上部に２台、下部に２台設置されていて、その間を破砕片が搬送ベルトによって搬送されて飛翔している間に破砕片の色彩選別を行う。
【００７９】
表１は本実施例における破砕片の反射濃度の測定結果を示す。
【００８０】
表１において色彩欄は色別による種類を示し、プロセスカートリッジに使用しているプラスチック樹脂材料であるＨＩＰＳは反射濃度値に応じて黒色１，２，３及び灰色１に分類する。
【００８１】
夫々の色彩の破砕片の反射濃度値を測定したは表１に示すごとくである。
【００８２】
プラスチック片には表に示したように、青色（ポリプロピレン ＰＰ）、緑色（ポリプロピレン ＰＰ）、朱色（ＡＢＳ）、乳白色１，２（ポリアセタール樹脂 ＰＯＭ）の色の破砕片が混在している。
【００８３】
尚、本実施例の破砕片の反射濃度測定装置はマクベス反射濃度計を使用した。
【００８４】
本実施例では、反射濃度１．００以上を選別範囲と設定した。
【００８５】
被測定対象の破砕片に対応した色彩選別素子からの測定値が夫々から制御手段に送られ測定値と前記選別範囲値と比較操作されて、測定値が選別範囲外の場合、範囲内の破砕片を測定した色彩選別素子に対応した圧搾手段による空気噴射ノズルからの圧搾空気により当該破砕片が弾き飛ばされる。
【００８６】
測定値が前記選別範囲内の破砕片は搬送ベルトの終端位置に配置した集積容器内に収納される。
【００８７】
上記の色彩選別工程は、本実施例のプロセスカートリッジに使用しているＨＩＰＳ破砕片を他の樹脂破砕片や、異物材料を高い精度で除去することができる非常に効率良い方法であった。
【００８８】
上記ＨＩＰＳは僅かに残った金属類やゴム類を除去するために、又、スムーズな成形が出来るように、更に、新品ＨＩＰＳ樹脂と混合し易くするために、溶融工程で押し出し設定温度１８０度、スクリュー回転数３００回転／分、１００Ｋｇ／時間の吐出量でＨＩＰＳを押し出し、新品ＨＩＰＳペレットと同じような形状にした。
【００８９】
次に、新品ＨＩＰＳと再生ＨＩＰＳペレットを半々ずつ混合工程で混合する。
【００９０】
上記混合工程後、プロセスカートリッジの成形工程に準じてプロセスカートリッジの成形を行った。
【００９１】
表２はプロセスカートリッジの樹脂材料のＨＩＰＳ成形部分について、
新品ＨＩＰＳで成形加工したプロセスカートリッジ部品▲１▼と本発明に係るプラスチック材料のリサイクル方法によって選別した再生ＨＩＰＳを用いて成形したプロセスカートリッジ部品▲２▼の各試験項目の比較結果である。
【００９２】
尚、比較対照の成形部品はドラムシャッター部材である。
【００９３】
表２の比較結果から理解できるように、各試験項目において殆ど差異が認められなかった。
【００９４】
この結果、再生プロセスカートリッジ部品としての本発明による効果が確認できた。
【００９５】
【表１】
Figure 2004177572
【００９６】
【表２】
Figure 2004177572
【００９７】
【発明の効果】
本発明はプラスチック樹脂材料を成形加工したプラスチック製品から所望のプラスチック材料を分別して取り出し、効率良く同一プラスチック製品をリサイクルするマテリアルリサイクルを実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に適用したプロセスカートリッジの断面図。
【図２】本発明の実施例で示した工程図。
【図３】各工程の説明図。
【図４】各工程の説明図。
【図５】各工程の説明図。
【図６】各工程の説明図。
【図７】各工程の説明図。
【符号の説明】
１ プロセスカートリッジ
２ カートリッジ容器
４ 感光ドラム
６ 帯電ローラ
８ クリーニングブレード
１０ 現像ローラ
２０ 破砕装置
２０Ａ 破砕容器
２０Ｂ 回転羽根

Claims (3)

  1. プロセスカートリッジのプラスチック材料のリサイクル方法であって前記プロセスカートリッジを破砕工程でトナー等の粉体を吸引回収しながら破砕し、続いてふるい工程でさらにトナーを含む粉体類を分別し、磁選工程、ドラム磁選工程、渦電流工程で金属材料が分別され、その後、風力選別工程、二次破砕工程、皮むき工程、乾式比重分離工程を経てトナーを含む粉体類や異物を分別した後、色彩選別工程で特定濃度のプラスチック材料を分別する事を特徴とするプロセスカートリッジのプラスチック材料のリサイクル方法。
  2. 前記、色彩選別工程において前記プラスチック材料が乾燥状態で搬送される事を特徴とした請求項１記載のプロセスカートリッジのプラスチック材料のリサイクル方法。
  3. 前記プロセスカートリッジのプラスチック材料の反射濃度が１．００以上であることを特徴とする請求項１記載のプロセスカートリッジのプラスチック材料のリサイクル方法。
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