JP5674565B2 - 使用済トナーカートリッジ解体処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用済トナーカートリッジを解体処理する装置に関するものである。

コピー機やプリンター等に搭載されるトナーカートリッジは、カートリッジ内のトナーが無くなると、使用済トナーカートリッジとして廃棄処分される。使用済トナーカートリッジは、従来、産業廃棄物として地下に埋めることによって廃棄されていたが、近年では、環境保護および資源リサイクルの観点から、解体処理され、残留トナーを回収しつつ、プラスチック材料と金属材料とに分離されたうえで、再利用されるようになってきている。

この使用済トナーカートリッジの解体処理は、従前は、専ら人手によってなされていたが、トナーの残留したカートリッジを工具を用いて分解した後、トナーを回収しながらパーツを分離する作業は、非常に手間がかかり、また作業者の健康を害するおそれもある。そのため、最近では、この作業を機械化するための装置がいくつか提案されている。

そして、この種の装置の多くは、使用済トナーカートリッジの破砕、残留トナーの回収、および各破砕片に付着したトナーの除去、回収までの工程を、自動的に行うように構成されている。
ところで、これらの装置においては、トナーが装置外部に飛散することを防止すべく、全ての工程が、ほぼ密閉状態に維持されたハウジング内で実行される。しかし、このような密閉された空間内にトナーが飛散すると、トナーが粉塵化して、破砕時に生じる火花等をきっかけにして、粉塵爆発が起こる危険性が高くなる。そのため、これを回避するための方策が必要とされる。

そして、従来のこの種の装置として、例えば、破砕室内に不活性ガス雰囲気を保持したものや（例えば、特許文献１参照）、トナーカートリッジを破砕する前に、トナーカートリッジ内の残留トナーを高圧蒸気で加熱溶融してトナーカートリッジ内に付着させた後、冷却し、トナーの粉塵化を防止するものがある（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、前者においては、不活性ガスを大量に使用し、また、そのための不活性ガスの供給装置を備える必要があり、解体処理のコストが上昇し、リサイクルの採算がとれなくなるという問題があった。また、後者においては、残留トナーの加熱溶融、およびその後の冷却に長時間を要し、解体処理の効率が非常に悪く、さらには、解体後のプラスチック部材にトナーが溶着したままなので、プラスチック部材の再利用が容易でないという問題があった。

特開２００２−７９１２５号公報 特開２００８−２３４７４号公報

したがって、本発明の課題は、使用済トナーカートリッジを、安全にかつ効率良く、しかも低コストで解体処理できる装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、使用済トナーカートリッジを解体処理する装置であって、入口および出口を備えたハウジングと、前記ハウジング内に配置され、前記入口から投入された使用済トナーカートリッジを、押し切りによって３つの破砕片に解体し、排出する破砕ユニットと、を備え、前記破砕ユニットは、前記使用済トナーカートリッジが所定位置に載置されるテーブルを備え、前記テーブルは、前記所定位置に載置された前記使用済トナーカートリッジを直角に横切ってのびる単一の長方形状の開口部を有し、前記破砕ユニットは、さらに、前記開口部における前記使用済トナーカートリッジと直交する一対の対辺にそれぞれ上向きに取り付けられた固定刃と、前記テーブルの上方において上下運動可能に配置されたブロックと、前記ブロックを上下運動させるブロック駆動機構と、前記ブロックの下面における前記固定刃に対向する位置に取り付けられた可動刃と、を備え、前記ブロックは、前記可動刃が前記所定位置に載置された前記使用済トナーカートリッジの上方に間隔をあけて位置する待機位置と、前記可動刃が前記テーブルの開口部内に進入し、前記固定刃との協働によって前記使用済トナーカートリッジを押し切りする断裁位置との間で運動可能になっており、前記装置は、さらに、前記ハウジング内に配置されるとともに、前記ハウジングの入口側から前記破砕ユニットのテーブルの下方を横切って前記ハウジングの出口側までのび、前記破砕ユニットから前記破砕片を受けて前記出口まで搬送するベルトコンベヤと、前記ベルトコンベヤ上における前記破砕ユニットの下流側に配置されたエアージェット洗浄ユニットと、を備え、前記エアージェット洗浄ユニットは、前記ベルトコンベヤの搬送面の上方空間を取り囲み、前記ベルトコンベヤ上を搬送される前記破砕片が通過可能なトンネルと、前記トンネルの内壁面に互いに間隔をあけて設けられ、前記ベルトコンベヤ上の前記破砕片に圧縮空気を噴射する複数のエアーノズルと、圧縮空気供給源と、前記圧縮空気供給源から前記エアーノズルに圧縮空気を供給する給気ダクトと、前記給気ダクトの途中に設けられた制御バルブと、前記トンネルの壁に設けられた少なくとも１つの排気口と、前記ハウジングの外部に空気を排出するための排気ファンと、前記排気口および前記排気ファンを接続する排気ダクトと、前記排気ダクトの途中に配置され、排気中のトナーを回収する集塵機と、を備え、前記排気ファンが前記装置の作動中は常時作動することによって、常に、前記ハウジング内の空気が前記トンネルの入口および出口から前記ハウジングの外部に吸引排気されるとともに、前記ベルトコンベヤ上を搬送される前記破砕片に対し、所定のタイミングで、前記エアーノズルによる圧縮空気の噴射がなされるものであることを特徴とする装置を構成したものである。

上記構成において、前記開口部の一対の対辺間の間隔は、前記使用済トナーカートリッジの長手方向の長さのほぼ１／３であることが好ましい。

上記構成において、また、前記エアージェット洗浄ユニットのトンネルの壁の少なくとも一部が、前記ハウジングの一部を形成していることが好ましい。
また、前記複数のエアーノズルが、前記ベルトコンベヤに沿って、少なくとも１列に並んで配置されていることが好ましい。

また、前記装置は、前記ベルトコンベヤの搬送面を振動させる振動機構を備えていることが好ましい。
また、前記装置は、前記ハウジングの内部であって、前記エアージェット洗浄ユニットのトンネルの出口の外側に配置され、前記トンネルから出てきた前記破砕片に向けて静電気除去用エアーを噴射する少なくとも１つのエアーガンを備えていることが好ましい。

本発明によれば、ハウジングの入口から投入された使用済トナーカートリッジを、破砕ユニットにより、押し切りによって複数の破砕片に解体し、それらの破砕片をベルトコンベヤによってハウジングの出口まで搬送するようにし、ベルトコンベヤ上の破砕ユニットの下流側には、ベルトコンベヤの搬送面の上方空間を取り囲み、破砕片が通過可能なトンネルと、トンネル内壁面に設けられたエアーノズルを有するエアージェット洗浄ユニットを配置し、エアージェット洗浄ユニットによって、常時ハウジング内の空気を外部に吸引排気するとともに、ベルトコンベヤ上を搬送される破砕片に対して圧縮空気を噴射するようにしている。

こうして、使用済トナーカートリッジを押し切りによって破砕するので、破砕時に、粉塵爆発を誘発する火花の発生することが防止される。また、解体処理の間は、常にハウジング内の空気が外部に吸引排気され、ハウジング内のトナー濃度が爆発下限界（火災の伝播を生じる粉塵の最低濃度）より低くなるように維持されるので、粉塵爆発の発生が確実に防止される。また、破砕片に付着したトナーの大部分を、圧縮空気の噴射によって剥離浮遊させて回収し、破砕片を十分に洗浄できるので、解体処理後の手作業によるプラスチック材料と金属材料との分離が容易に行え、さらには、それらの材料を再利用することができる。
さらに、押し切りによって破砕し、ハウジング内の空気を吸引排気しながら、圧縮空気の噴射によって洗浄を行うという、極めて簡単な構成としているので、解体処理装置の製造コストおよびランニングコストは、従来の装置に比べて大幅に低減される。

本発明の１実施例による使用済トナーカートリッジ解体処理装置の概略構成を示す図である。 図１に示した解体処理装置の排気およびトナー回収系の概略構成を示す図である。 使用済トナーカートリッジが破砕ユニットのテーブルの所定位置に載置された状態を示す平面図である。 破砕ユニットのブロックの動作を説明する図であり、（Ａ）はブロックが待機位置にある状態を示し、（Ｂ）はブロックが断裁位置にある状態を示している。 （Ａ）は、使用済トナーカートリッジの破砕前の状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は、使用済トナーカートリッジの破砕後の状態を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。図１は、本発明の１実施例による使用済トナーカートリッジ解体処理装置の概略構成を示す図であり、図２は、図１に示した解体処理装置の排気およびトナー回収系の概略構成を示す図である。なお、図面の明瞭化のために、図１中、排気系の構成の一部を省略した。

図１および図２を参照して、本発明による使用済トナーカートリッジ解体処理装置は、入口１ａおよび出口１ｂを備えたハウジング１と、ハウジング１内に配置され、入口１ａから投入された使用済トナーカートリッジＣを、押し切りによって複数の破砕片に解体し、排出する破砕ユニット２を備えている。

破砕ユニット２は、使用済トナーカートリッジＣが所定位置に載置されるテーブル３を備えている。この実施例では、使用済トナーカートリッジＣは、その長辺側がハウジング１の入口１ａに平行になる姿勢で入口１ａから投入され、テーブル３の所定位置に載置されるようになっている。

図３（Ａ）に示すように、テーブル３の前記所定位置には、使用済トナーカートリッジＣを直角に横切ってのびる単一の長方形状の開口部４が形成されている。そして、開口部４の使用済トナーカートリッジＣと直交する一対の対辺４ａ、４ｂに、それぞれ、固定刃５ａ、５ｂが上向きに取り付けられている。この場合、開口部４の一対の対辺４ａ、４ｂ間の間隔は、使用済トナーカートリッジＣの長手方向の長さのほぼ１／３になっていることが好ましい。

本発明の別の好ましい実施例では、図３（Ｂ）に示すように、テーブル３に、使用済トナーカートリッジＣを直角に横切ってのびる２つの長方形状の開口部４’、４”が形成され、開口部４’、４”のそれぞれの使用済トナーカートリッジＣと直交する一対の対辺４ａ’、４ｂ’；４ａ”、４ｂ”に、それぞれ、固定刃５ａ’、５ｂ’；５ａ”、５ｂ”が上向きに取り付けられている。

テーブルの開口部テーブル３の開口部４の構成は図３に示した実施例に限定されない。すなわち、テーブルは、所定位置に載置された使用済トナーカートリッジを横切ってのびる少なくとも１つの開口部を有し、開口部は、使用済トナーカートリッジと交差する端縁の少なくとも一方が直線状に形成されていればよい。そして、固定刃は、開口部の複数の直線状の端縁に取り付けられる。

破砕ユニット２は、また、テーブル３の上方において上下運動可能に配置されたブロック６と、ブロック６を上下運動させるブロック駆動機構７と、ブロック６の下面における固定刃５ａ、５ｂに対向する位置に取り付けられた可動刃８ａ、８ｂを備えている。
ブロック駆動機構７は、この実施例では、油圧ユニット７ａおよび油圧シリンダ７ｂを有する公知の適当な油圧駆動機構からなっている。

そして、ブロック６は、可動刃８ａ、８ｂが所定位置に載置された使用済トナーカートリッジの上方に間隔をあけて位置する待機位置（図４（Ａ）参照）と、可動刃８ａ、８ｂがテーブル３の開口部４内に進入し、一定の圧力（この実施例では、５ＭＰａ〜１２ＭＰａ）下に固定刃５ａ、５ｂをテーブル３上の使用済トナーカートリッジに押しつけ、固定刃５ａ、５ｂとの協働によって使用済トナーカートリッジを押し切りする断裁位置（図４（Ｂ）参照）との間で運動可能になっている。
この場合、断裁位置では、ブロック６およびテーブル３間に一定の間隔が保持され、使用済トナーカートリッジＣのテーブル３上に残された部分が、ブロック６による適度の圧接によって破砕されるが、ブロック６によって押し潰されてしまわないようになっている。

こうして、この実施例では、使用済トナーカートリッジＣは、図５に示すように、破砕ユニット２によって、３つの破砕片Ｃ_１〜Ｃ_３に解体される。
本発明によれば、使用済トナーカートリッジＣを押し切りによって破砕するので、破砕時に、粉塵爆発を誘発し得る火花が発生することはない。

使用済トナーカートリッジ解体処理装置は、さらに、ハウジング１内に配置されるとともに、ハウジング１の入口１ａ側から破砕ユニット２のテーブル３の下方を横切ってハウジング１の出口１ｂ側までのび、破砕ユニット２から破砕片を受けて出口１ｂまで搬送するベルトコンベヤ９と、ベルトコンベヤ９上における破砕ユニット２の下流側に配置されたエアージェット洗浄ユニット１０を備えている。また、ベルトコンベヤ９の出口１ｂの端と、出口１ｂとの間には、洗浄された破砕片を回収するためのプラスチック／金属回収箱１ｃが配置されている。

エアージェット洗浄ユニット１０は、ベルトコンベヤ９の搬送面の上方空間を取り囲み、ベルトコンベヤ９上を搬送される破砕片が内部を通過するトンネル１１を備えている。この場合、トンネル１１の全体がハウジング１内に配置されていてもよいが、装置の構造の単純化のためには、トンネル１１の壁の少なくとも一部がハウジング１の壁の一部を形成していることが好ましく、さらに好ましくは、この実施例のように、トンネル１１の壁の全体がハウジング１の壁の一部を形成している。

また、トンネル１１の内壁面には、複数のエアーノズル１２が、互いに間隔をあけて設けられ、ベルトコンベヤ９の搬送面に向けられている。
この実施例では、エアーノズル１２は、トンネル１１の天井面に、ベルトコンベヤ９に沿って、２列に並んで配置されている。

エアージェット洗浄ユニット１０は、また、圧縮空気供給源１３と、圧縮空気供給源１３からエアーノズル１２に圧縮空気を供給する給気ダクト１４と、給気ダクト１４の途中に設けられ、圧縮空気の流量を制御する制御バルブ１５を備えている。
この実施例では、圧縮空気供給源１３は、コンプレッサー１３ａ、レギュレータ１３ｂおよび圧縮空気貯蔵タンク１３ｃからなっており、制御バルブ１５はダイヤフラム式電磁弁からなっている。制御バルブ１５の開閉はシーケンサー１６によって制御される。

こうして、制御バルブ１５が一定のタイミングで開閉されることによって、圧縮空気貯蔵タンク１３ｃに貯蔵された圧縮空気（この実施例では、０．５〜０．６ＭＰａ）が、エアーノズル１２から一定の時間間隔（この実施例では、３〜５秒間隔）で噴射される。この実施例では、エアーノズル１２から音速に近い速度（〜２５０ｍ／秒）で圧縮空気が噴射される。

エアージェット洗浄ユニット１０は、さらに、トンネル１１の壁に設けられた少なくとも１つの排気口１７（この実施例では、図２に示すように、トンネル１１の上壁の入口側および出口側に各１つ）と、解体処理装置の外部に空気を排出するための排気ファン１８と、排気口１７および排気ファン１８を接続する排気ダクト１９と、排気ダクト１９の途中に配置された集塵機２０を備えている。

排気ファン１８は解体処理装置の作動中は常時作動し、それによって、常に、解体処理装置内の空気がトンネル１１の出入口から解体処理装置の外部に吸引排気されるようになっている。
この場合、排気ファン１８の排気量が、解体処理装置の動作中に、エアジェット洗浄ユニット１０のトンネル１１の出入口から排気口１７、よってハウジング１の入口１ａおよび出口１ｂから排気口１７に向う気流が常時発生せしめられ、それによって、ハウジング１内のトナー濃度が爆発下限界（火災の伝播を生じる粉塵の最低濃度）より低くなるような大きさに設定される。

集塵機２０は、この実施例では、パルスジェット式洗浄機能を備えた乾式濾過集塵機からなっている。そして、集塵機２０に内蔵された濾布によってハウジング１内からの排気中のトナーが捕集され、濾布に一定量のトナーが捕集されると、エアーパルスによって濾布からトナーが払い落とされ、集塵機２０の下部に配置されたトナー回収ボトル２２に回収される。
集塵機２０および排気ファン１８間には、さらにフィルター２１が配置される。そして、集塵機２０およびフィルター２１を経て浄化された空気は、外部に排出される。
なお、通常は、集塵機２０だけで十分な空気清浄能力が得られ、フィルター２１は必要に応じて配置される。

次に、本発明の使用済トナーカートリッジ解体処理装置の動作を簡単に説明する。
解体処理装置が作動を開始すると、まず、作業者の手作業で、ハウジング１の入口１ａから使用済トナーカートリッジＣが投入され、破砕ユニット２のテーブル３上の所定位置に載置される。使用済トナーカートリッジＣは、破砕ユニット２によって押し切りされて、３つの破砕片に解体され、一部は、テーブル３の開口部４を通じてベルトコンベヤ９の搬送面上に自然落下し、残りは、作業者の手でテーブル３上からベルトコンベヤ９の搬送面上に落とされる。

次いで、破砕片は、ベルトコンベヤ９上を搬送されてエアージェット洗浄ユニット１０のトンネル１１を通過する。この通過の間に、トンネル１１の各エアーノズル１２から破砕片に対して一定の時間間隔で圧縮空気が吹き付けられ、ベルトコンベヤ９の搬送面上に散乱したトナーが浮遊せしめられると共に、破砕片に付着したトナーが剥離されて浮遊せしめられ、トンネル１１内の気流に乗って排気口１２から吸引され、集塵機２０に捕集され、その後、トナー回収タンク２２内に回収される。

圧縮空気の噴射によって十分に洗浄された破砕片は、ベルトコンベヤ９上をハウジング１の出口１ｂまで搬送され、プラスチック／金属材料回収箱１ｃ内に回収される。プラスチック／金属材料回収箱１ｃに一定量の破砕片が蓄積されると、解体処理装置が停止せしめられ、プラスチック／金属材料回収箱１ｃが出口１ｂから取り出される。樹脂／金属回収箱１ｃに回収された破砕片は、その後の手作業でプラスチック材料と金属材料に分離される。

以上、本発明の好ましい１実施例を説明したが、本発明の構成は上記実施例に限定されない。
例えば、本発明の別の好ましい実施例によれば、ベルトコンベヤの搬送面を振動させる振動機構が設けられる。それによって、ベルトコンベヤ上を搬送される破砕片が振動し、破砕片に付着したトナーの剥離が促進される。
さらに別の好ましい実施例によれば、ハウジングの内部であって、エアージェット洗浄ユニットのトンネルの出口の外側に、トンネルから出てきた破砕片に向けて静電気除去用エアーを噴射する少なくとも１つのエアーガンが配置される。

１ ハウジング
１ａ 入口
１ｂ 出口
１ｃ プラスチック／金属材料回収箱
２ 破砕ユニット
３ テーブル
４ 開口部
５ａ、５ｂ 固定刃
６ ブロック
７ ブロック駆動機構
７ａ 油圧ユニット
７ｂ 油圧シリンダ
８ａ、８ｂ 可動刃
９ ベルトコンベヤ
１０ エアージェット洗浄ユニット
１１ トンネル
１２ エアーノズル
１３ 圧縮空気供給源
１３ａ コンプレッサ
１３ｂ レギュレータ
１３ｃ 圧縮空気貯蔵タンク
１４ 給気ダクト
１５ 制御バルブ
１６ シーケンサー
１７ 排気口
１８ 排気ファン
１９ 排気ダクト
２０ 集塵機
２１ フィルター
２２ トナー回収タンク
Ｃ 使用済トナーカートリッジ

Claims (6)

1. 使用済トナーカートリッジを解体処理する装置であって、
   入口および出口を備えたハウジングと、
   前記ハウジング内に配置され、前記入口から投入された使用済トナーカートリッジを、押し切りによって３つの破砕片に解体し、排出する破砕ユニットと、を備え、
   前記破砕ユニットは、
   前記使用済トナーカートリッジが所定位置に載置されるテーブルを備え、前記テーブルは、前記所定位置に載置された前記使用済トナーカートリッジを直角に横切ってのびる単一の長方形状の開口部を有し、
   前記破砕ユニットは、さらに、
   前記開口部における前記使用済トナーカートリッジと直交する一対の対辺にそれぞれ上向きに取り付けられた固定刃と、
   前記テーブルの上方において上下運動可能に配置されたブロックと、
   前記ブロックを上下運動させるブロック駆動機構と、
   前記ブロックの下面における前記固定刃に対向する位置に取り付けられた可動刃と、を備え、前記ブロックは、前記可動刃が前記所定位置に載置された前記使用済トナーカートリッジの上方に間隔をあけて位置する待機位置と、前記可動刃が前記テーブルの開口部内に進入し、前記固定刃との協働によって前記使用済トナーカートリッジを押し切りする断裁位置との間で運動可能になっており、
   前記装置は、さらに、
   前記ハウジング内に配置されるとともに、前記ハウジングの入口側から前記破砕ユニットのテーブルの下方を横切って前記ハウジングの出口側までのび、前記破砕ユニットから前記破砕片を受けて前記出口まで搬送するベルトコンベヤと、
   前記ベルトコンベヤ上における前記破砕ユニットの下流側に配置されたエアージェット洗浄ユニットと、を備え、
   前記エアージェット洗浄ユニットは、
   前記ベルトコンベヤの搬送面の上方空間を取り囲み、前記ベルトコンベヤ上を搬送される前記破砕片が通過可能なトンネルと、
   前記トンネルの内壁面に互いに間隔をあけて設けられ、前記ベルトコンベヤ上の前記破砕片に圧縮空気を噴射する複数のエアーノズルと、
   圧縮空気供給源と、
   前記圧縮空気供給源から前記エアーノズルに圧縮空気を供給する給気ダクトと、
   前記給気ダクトの途中に設けられた制御バルブと、
   前記トンネルの壁に設けられた少なくとも１つの排気口と、
   前記ハウジングの外部に空気を排出するための排気ファンと、
   前記排気口および前記排気ファンを接続する排気ダクトと、
   前記排気ダクトの途中に配置され、排気中のトナーを回収する集塵機と、を備え、前記排気ファンが前記装置の作動中は常時作動することによって、常に、前記ハウジング内の空気が前記トンネルの入口および出口から前記ハウジングの外部に吸引排気されるとともに、前記ベルトコンベヤ上を搬送される前記破砕片に対し、所定のタイミングで、前記エアーノズルによる圧縮空気の噴射がなされるものであることを特徴とする装置。
2. 前記開口部の一対の対辺間の間隔は、前記使用済トナーカートリッジの長手方向の長さのほぼ１／３であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記エアージェット洗浄ユニットのトンネルの壁の少なくとも一部が、前記ハウジングの一部を形成していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 前記複数のエアーノズルが、前記ベルトコンベヤに沿って、少なくとも１列に並んで配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の装置。
5. 前記ベルトコンベヤの搬送面を振動させる振動機構を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の装置。
6. 前記ハウジングの内部であって、前記エアージェット洗浄ユニットのトンネルの出口の外側に配置され、前記トンネルから出てきた前記破砕片に向けて静電気除去用エアーを噴射する少なくとも１つのエアーガンを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の装置。

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