JPH0511665A - ペーパーイレースマシン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用済みの用紙をその場で再生し、用紙の再
溶解なしに、かつ機密書類を外部に出さずに再生する。 【構成】 使用済みの用紙を、真空室中で酸素ラジカル
等によりドライエッチングすることにより、トナーやイ
ンクをエッチングし、再生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】この発明は、複写機やプリンター等
のＯＡ機器により印字された古紙を、溶解することなく
原形を維持したままで、印字された部分のみをガス中で
ドライエッチングするようにしたペーパーイレースマシ
ンに関する。

【０００２】

【従来技術】種々の物資の大量消費による、地球規模で
の環境破壊が問題となりつつある。この問題の一例とし
て、ＯＡ機器の普及による上質紙の大量消費と、それに
伴う森林破壊が有る。この問題への対策として、古紙、
特に上質紙の再生を進める必要が有る。

【０００３】図３に、現在行われている古紙の再生工程
を示す。主な工程は、古紙を繊維状に溶解しインク等を
繊維から剥離させる溶解工程、ホッチキス針やプラスチ
ック等の異物を除去する除塵工程、繊維から剥離したイ
ンク等をフローテーターや洗浄機で系外に排出する脱イ
ンク工程、脱インクした繊維を過酸化水素やオゾン等で
漂白する漂白工程である。このことからも明らかなよう
に、古紙の再生工程は複雑で、現状では新しい紙の製造
よりも高いコストを要する。

【０００４】上質紙の再生には、これ以外にも以下の問
題が有る。 (1) コピー紙ではトナーの除去が難しく、再生紙に黒
点が残る。 (2) 再生紙は繊維が細かく切断されているためこしが
弱く、引っ張り強度が低下する。このためコピー機やプ
リンター等で紙詰まりを起こし易く、紙粉が多いためコ
ピー機の感光体等の寿命を縮める。 (3) 脱インクに用いる薬剤は、トナーやインクの種類
で異なり、大量の回収が行われている新聞紙以外のもの
を再生するには、脱インク工程を変更する必要が有る。 (4) 古紙の回収・再生には、回収業者、製紙メーカ
ー、紙販売店、ユーザー等の長い流通経路を要する。 (5) 上質紙は主としてオフィスで用いられ、外部に出
せない機密書類が多い。これに対してはシュレッダーが
あるが、シュレッダーで裁断すると、繊維が細かく裁断
され紙質が低下する。 これらのことのため、上質紙の回収・再生は普及してい
ない。

【０００５】なおこれ以外に、特開平１−１０１，５７
６号公報は、メチルイソブチルケトン等の有機溶剤中で
超音波洗浄により、用紙に付着したトナーを溶解・剥離
させて除去することを提案している。しかしながらこの
ような有機溶媒は一般に有毒で、かつその蒸気は可燃性
で排出が難しい。これらのため有機溶媒を用いた用紙の
再生装置は、一般の事務所等に普及させるには適してい
ない。有機溶媒による古紙の再生では、大量の溶媒が必
要となる。これは溶媒の量が少ないと溶媒に溶けたトナ
ーが用紙に再付着し、しみやにじみ等の原因となるから
である。更に有機溶媒を通すことにより紙質が低下する
し、溶媒で処理した用紙には乾燥工程が必要である。

【０００６】

【発明の課題】この発明の課題は、容易にかつその場
で、低コストにかつ安全に、記録廃紙を再生する装置を
提供することに有る。このようにすれば複雑な記録廃紙
の回収ルートが不要となり、かつ機密書類でも容易にそ
の場で再生できる。またこの発明では繊維の溶解等の加
工を不要にし、こしが弱く紙詰まりを起こし易い、紙粉
が多く複写機やプリンターを傷める等の問題を解決す
る。更に、再生紙に黒点が残る等の問題を解決し、ＯＡ
用紙として用い得る高品質の再生紙が得られるようにす
る。

【０００７】

【発明の構成】この発明は、使用済みの用紙を収容する
ための真空室を設けると共に、該真空室には、該真空室
に収容した使用済みの用紙に付着した、トナーやインク
をガス中でドライエッチングするための、ドライエッチ
ング手段を設けたことを特徴とする、ペーパーイレース
マシンに有る。

【０００８】

【発明の作用】この発明では、使用済みの用紙（以下記
録廃紙）を、プラズマエッチングや反応性イオンエッチ
ング、スパッタエッチング等により、ガス中でドライエ
ッチングし、再生する。エッチング剤には例えば空気、
酸素の他に、ＣＦ₄やＳＦ₆、ＣＣｌ₄等を用いる。これ
らのエッチング剤をプラズマ中で活性化し、酸素原子や
フッ素原子、塩素原子等の活性ラジカルを発生させ、記
録廃紙のトナーやインクと反応させて、除去する。

【０００９】この発明は、記録廃紙をその場で再生でき
て機密書類用紙の再生に適し、純白あるいは完全な地色
の再生紙が得られることから、上質紙の再生に特に適し
ているが、これに限るものではない。

【００１０】

【実施例】図１に、実施例のペーパーイレースマシンを
示す。図において、２はペーパーイレースマシン、４は
記録廃紙で例えばコピー用紙等の上質紙である。６は記
録廃紙室で、再生前の記録廃紙４を多数ストックするた
めのものである。８は真空室で、１０は真空室８でトナ
ーやインクを除去し再生した再生紙である。１２は再生
紙室で、再生紙１０をストックするためのものである。
１４は記録廃紙４の搬送ベルトで、ベルトに限らず、ト
レー状のものやチェーン状のもの等、記録廃紙４を記録
廃紙室６から真空室８を経て、再生紙室１２に搬送でき
るものであれば良い。ここでは搬送ベルト１４は記録廃
紙４を例えば１枚ずつ搬送するものとしたが、例えば多
数のトレーを設けた棚状のものとし、各トレーに例えば
１枚ずつ記録廃紙４を載せ、各トレーをプラズマ中を移
動させて、同時に多数の記録廃紙４を再生するようにし
ても良い。記録廃紙４のドライエッチング時には、真空
室８を真空引きし、これに連通した記録廃紙室６、再生
紙室１２も真空引きされる。

【００１１】１６は、真空室８と記録廃紙室６や再生紙
室１２の隔壁で、１８は記録廃紙室６や再生紙室１２の
開閉蓋で、ドライエッチング時には蓋１８を密閉する。
即ち記録廃紙室６や再生紙室１２は隔壁１６と搬送ベル
ト１４の隙間で、真空室８に連通しているので、蓋１８
を密閉し真空が破れないようにする。２０はエッチング
剤（エッチングガス）のボンベで、エッチングガスには
例えば空気、酸素、ＣＦ₄、ＳＦ₆、ＣＣｌ₄等を用い
る。これらの内、最も好ましいものは安価で安全な空気
であり、ボンベも不要である。２２はバルブ、２４はプ
ラズマ生成用の電極で、２５はエッチングガスの導入口
である。２６はプラズマ発生用の高周波電源で、例えば
１３．５６ＭＨｚのものを用いる。高周波電源２６に変
えて商用周波数電源や、直流電源等でも良い。２８は絶
縁碍子、３０は排気系のメカニカルブースターポンプ、
３２はドライポンプ、３４は活性炭等のフィルタで、排
出ガスの浄化に用いる。なおここでのドライエッチング
は記録廃紙４に付着したトナーやインクを除去するもの
で、エッチングの精度自体は特に高くする必要はない。
このため真空室８の真空度は、プラズマ放電が可能であ
る程度であれば良く、メカニカルブースターポンプ３０
は設けなくても良く、騒音等が気にならない場合はドラ
イポンプに変え、油回転ポンプを用いても良い。また活
性炭フィルタ３４は、ＳＦ₆、ＣＦ₄等のハロゲン含有エ
ッチングガスを用いる場合に、副生成物としてフッ素ガ
ス等が生じることが考えられ、この場合に生じたフッ素
ガス等を除くためのものである。

【００１２】搬送ベルト１４で記録廃紙４を例えば１枚
ずつ記録廃紙室６から真空室８へ送り、導入口２５から
エッチングガスを導入し、高周波電源２６から高周波を
加えると、隔壁１６等の真空室８の内壁との間で高周波
放電が生じ、プラズマが生成する。プラズマの発生機構
は高周波やマイクロ波または交流並びに直流の放電の他
に、光や熱、磁場等の任意のものを用いることができ
る。プラズマ中でエッチングガスは分解され、酸素原子
や酸素イオン（エッチングガスに酸素を用いる場合）、
フッ素原子やフッ素イオン（ＣＦ₄を用いる場合）、等
の活性種が発生する。このプラズマ中に、搬送ベルト１
４に載せた記録廃紙４をさらす。発生した酸素原子等の
活性種は、記録廃紙４の表面のトナーやインクと反応し
分解する。この分解反応は、例えば次のように示すこと
ができる。 Ｃ_xＨ_y＋Ｏ・＝ＣＯ₂↑＋Ｈ₂Ｏ↑ Ｃ ＋Ｏ・＝ＣＯ₂↑ ここにＣ_xＨ_yはトナー中のバインダーに用いた樹脂を表
し、Ｃはトナー中のカーボンブラック等の色剤を表す。
またＯ・は酸素ラジカルを表す。このようにトナーはプ
ラズマ中の酸素ラジカル等で分解されて気体となり、記
録廃紙４は再生される。この反応はトナーとの場合に限
らず、インクを分解する場合も同様であり、用いるエッ
チング剤には記録廃紙４の用紙自体との反応性が低く、
トナーやインクとの反応性が高いものが好ましい。生成
したＣＯ₂やＨ₂Ｏ等のガスは無害である。

【００１３】プラズマ中の酸素ラジカル等にエッチング
の選択性が無く、記録廃紙４の用紙自体と反応する場合
でも、エッチングの深さはトナーやインクが記録廃紙４
に入り込んでいる深さ程度でよい。トナーは、バインダ
ー樹脂とカーボンブラック等の色剤を主成分とし、転写
後の定着によりバインダー樹脂がガラス化して記録廃紙
４に付着している。このためトナーは実質的には記録廃
紙４の表面に付着しているのであり、記録廃紙４内の奥
深く迄まで浸透しているのではない。即ちトナーは記録
廃紙４の表面部でバインダー樹脂がガラス化し、記録廃
紙４の表面の繊維に付着している。そこで記録廃紙４の
表面のみを薄くエッチングすることで、トナーを除去
し、記録廃紙４を再生することができる。またトナーは
通常、記録廃紙４の表面に凸状に盛り上がって付着して
いる。プラズマエッチング等のドライエッチングでは盛
り上がった部分からエッチングされるので、トナーは記
録廃紙４の用紙自体よりもエッチングされ易い。これに
対してインクは、トナーの場合よりも記録廃紙４の奥深
く迄しみ込んでいるので、エッチングの深さはトナーの
場合よりも深くするのが好ましい。

【００１４】エッチング終了後の記録廃紙４は、搬送ベ
ルト１４で再生紙室１２に蓄積される。そして例えば１
００枚〜１０００枚程度の記録廃紙４の再生が終わる毎
に、処理を停止し、蓋１８を開けて記録廃紙４を補給
し、再生紙１０を取り出す。このようにすれば、トナー
の浸透深さ程度の深さで極僅かに記録廃紙４の表面をエ
ッチングするだけで、記録廃紙４を再生紙１０に再生す
ることができる。またこれに伴う排出ガスは酸素やＣＯ
₂、Ｈ₂Ｏ等で無害であり、仮にハロゲンガス等の有害な
ガスが生じる場合でもその量は僅かで、活性炭等のフィ
ルタ３４で容易に除くことができる。なおエッチングの
条件、即ち高周波電力、エッチングガスの圧力、エッチ
ング時間等は固定としても良く、トナーかインクか、ま
たトナーやインクの種類、トナーやインクの付着量、等
の記録廃紙４の内容に応じ可変としても良い。

【００１５】図１の実施例では、単純なプラズマエッチ
ングを用いたがこれに限るものではなく、ガス中でのド
ライエッチングであれば良い。このような例を図２に示
す。図２のペーパーイレースマシン２’は反応性イオン
エッチングやスパッタエッチングに適した装置で、図１
の装置との相違点は、搬送ベルト１４に金属や導電性ゴ
ム等の導電性のものを用い、アース線３６で搬送ベルト
１４をアースしておくことにある。エッチング剤に酸素
やＣＦ₄、ＳＦ₆、ＣＣｌ₄等を用いる場合、生成したプ
ラズマ中の酸素イオン等のイオンは、搬送ベルト１４を
アースして対向電極としたため、高周波電源２６からの
電界で、記録廃紙４に打ち込まれて記録廃紙４上のトナ
ーやインクと反応し、トナーやインクをエッチングす
る。同様にエッチングガスにＡｒや窒素等を用いる場
合、高周波放電で生じたＡｒイオン等のイオンが記録廃
紙４に打ち込まれてトナーやインクをスパッタリング
し、トナーやインクをドライエッチングする。

【００１６】

【発明の効果】この発明では、プラズマエッチング、反
応性イオンエッチング、スパッタエッチング等の、ガス
中でのドライエッチングにより、記録廃紙に付着したト
ナーやインクをエッチングする。この結果、以下の効果
が得られる。 (1) 簡単な真空室と、高周波電源等の電源と、ボンベ
とで、ペーパーイレースマシンを構成できる。 (2) 発生するガスは、主として酸素と二酸化炭素と水
であり、安全である。 (3) 装置が簡単で安全なため、オフィスに設置可能で
ある。 (4) パルプへの再溶解や有機溶媒での処理を行わない
ため、紙質の低下がなく、しみ等の発生がなく、上質の
再生紙が得られる。 (5) オフィスに設置可能であるため、機密書類でもそ
の場で再生できる。 (6) 上質の再生紙が得られ、機密書類の再生に適する
ことから、オフィス内で廃棄されていたＯＡ用等の上質
紙の再利用を進めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の断面図

【図２】 他の実施例の断面図

【図３】 従来例の古紙再生工程を示す工程図

【符号の説明】

２，２’ ペーパーイレースマシン ４ 記録廃紙 ６ 記録廃紙室 ８ 真空室 １０ 再生紙 １２ 再生紙室 １４ 搬送ベルト ２０ ボンベ ２４ 電極 ２６ 高周波電源 ３２ ドライポンプ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 使用済みの用紙を収容するための真空室
   を設けると共に、 該真空室には、該真空室に収容した使用済みの用紙に付
   着した、トナーやインクをガス中でドライエッチングす
   るための、ドライエッチング手段を設けたことを特徴と
   する、ペーパーイレースマシン。