特開 2023-91358 金属薄膜除去装置、及び、金属薄膜除去方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023091358

(43)【公開日】2023-06-30

(54)【発明の名称】金属薄膜除去装置、及び、金属薄膜除去方法

(51)【国際特許分類】

   G11B 7/24 20130101AFI20230623BHJP

   G11B 7/258 20130101ALI20230623BHJP

【ＦＩ】

G11B7/24

G11B7/258

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021206061

(22)【出願日】2021-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】504159235

【氏名又は名称】国立大学法人 熊本大学

(71)【出願人】

【識別番号】504237050

【氏名又は名称】独立行政法人国立高等専門学校機構

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100152272

【弁理士】

【氏名又は名称】川越 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100181722

【弁理士】

【氏名又は名称】春田 洋孝

(72)【発明者】

【氏名】佐久川 貴志

(72)【発明者】

【氏名】山下 智彦

【テーマコード（参考）】

5D029

【Ｆターム（参考）】

5D029MA11

5D029WD30

(57)【要約】

【課題】エネルギー効率よく、光ディスクの金属薄膜を除去できる金属薄膜除去装置、及び、金属薄膜除去方法を提供する。
【解決手段】板状支持体８０と、内側電極６０と、外側電極７０と、電源１０と、を備え、光ディスク２０の金属薄膜を除去する金属薄膜除去装置１であって、内側電極６０は、板状支持体８０に支持され、光ディスク２０の中心孔に嵌み込むことができる円筒形状を有し、外側電極７０は、円形にくり抜かれて、前記円形が、内側電極６０と同心円状になるように板状支持体８０に支持され、光ディスク２０の外縁を外側電極７０と隙間無く嵌み込むことができ、電源１０は、内側電極６０と外側電極７０との間に、１００ｎｓ以下の電流立ち上がり時間となるように、８０ｋＶ以上の出力電圧のパルス高電圧を印加できる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状支持体と、内側電極と、外側電極と、電源と、を備え、光ディスクの金属薄膜を除去する金属薄膜除去装置であって、
前記内側電極は、前記板状支持体に支持され、光ディスクの中心孔に嵌み込むことができる円筒形状を有し、
前記外側電極は、円形にくり抜かれて、前記円形が、前記内側電極と同心円状になるように前記板状支持体に支持され、光ディスクの外縁を外側電極と隙間無く嵌み込むことができ、
前記電源は、前記内側電極と前記外側電極との間に、１００ｎｓ以下の電流立ち上がり時間となるように、８０ｋＶ以上の出力電圧のパルス高電圧を印加できる、金属薄膜除去装置。

【請求項2】

前記内側電極と、前記外側電極と、前記板状支持体とから構成される電極ユニットが、金属片回収容器に収容される、請求項１に記載の金属薄膜除去装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の金属薄膜除去装置を用いて、光ディスクの中心孔に前記内側電極を嵌み込むと共に、光ディスクの外縁を前記外側電極に嵌み込み、
前記内側電極と前記外側電極との間に、パルス高電圧を連続的に印加し、パルス放電プラズマを発生させて、光ディスクの金属薄膜を除去する、金属薄膜除去方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ディスクの金属薄膜除去装置、及び、金属薄膜除去方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ等の光ディスクは銀やアルミニウムなどの金属がポリカーボネートなどの樹脂材によって挟まれた構造となっている。金属及び樹脂を効率良く分別できればプラスチックリサイクル及び有用金属回収の両面で利点が生まれる。ところが、金属含有量が少ないため採算性の確保が難しいこともあり、実用化されていない現状にある。

【0003】

これまで光ディスクリサイクルのために薬品や破砕機、そして研磨機を用いた処理などが考案されている。薬品を用いた処理では、光ディスクを硝酸などの溶液中に浸し、金属を溶解することで樹脂と金属に分離する。破砕機を用いた処理では、光ディスクを破砕機によって裁断することで粒状にした後に樹脂と金属に分離する。研磨機を用いた処理では、樹脂材上に存在する金属を研磨により剥離することで分離する。

【0004】

本発明者らは、磁気パルス圧縮方式パルスパワー電源を用いてＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ－Ｒの金属薄膜を剥離する技術を提案している（非特許文献１，２）。非特許文献１のパルスパワーを用いたＣＤ－Ｒの金属剥離では、一対の電極を、ＣＤ－Ｒの金属薄膜の上方に同心リング電極（ＣＲＥ）の形態に配置して、パルス高電圧を印加することにより、放電プラズマを発生させて金属薄膜を剥離させた。非特許文献２のパルスパワーを用いたＤＶＤ－Ｒの金属剥離では、一対の電極を、ＤＶＤ－Ｒの金属薄膜の両側面に、ＣＲＥの形態、及び、外側と中央の電極（ＯＣＥ）の形態に配置して、パルス高電圧を印加することにより、放電プラズマを発生させて金属薄膜を剥離させた。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】山下智彦、他３名、「パルスパワーを用いたＣＤ－Ｒの金属剥離」、静電気学会誌、第４０巻、第４号（２０１６）

【非特許文献2】Ｙａｍａｓｈｉｔａ ｅｔ. ａｌ. ”Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｎ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｍｅｔａｌ－ｃｏａｔｅｄ ｐｌａｓｔｉｃ （ＤＶＤ－Ｒ） ｕｓｉｎｇ ｐｕｌｓｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ” Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓ １１０ （２０２１） １０３５５７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記で述べたように、これまで光ディスクリサイクルのために薬品や破砕機、そして研磨機を用いた処理などが考案されているが、様々な問題が挙げられる。薬品による処理では、作業者の安全性や環境負荷が高いことなどが問題となっている。破砕機による処理では、樹脂材及とそれ以外の材料の粉末が混ざり合い分別が困難であることや粉塵による人体への影響等が問題である。また、研磨機による処理では使用済み砥粒や廃液の処理、傷やひび割れの発生などの問題がある。

【0007】

非特許文献２の検討では、ＯＣＥ配置を適用することにより、１４ショットで約９０％の金属除去が達成されたのに対して、ＣＲＥ配置の場合、１４ショットで約４５％しか金属除去がされなかったこと、さらに、ＯＣＥ配置を適用すると、３５ショットで約９９％の金属除去が達成できることが示された（Ｆｉｇ．６）。
ただし、エネルギー消費量と金属薄膜の除去率の関係では、電極の配置に関係なく、増加率はほぼ同じであった（Ｆｉｇ．７）。また、光ディスクの金属薄膜と外側電極との間隔（すなわち、エアギャップ長）が異なる場合の金属薄膜の除去率とパルスパワーショット数の関係を調べた結果、エアギャップのない電極配置では約９０％の除去しかできなかった（Ｆｉｇ．８）。一方、エアギャップ長を長くするには印加電圧を高くする必要があり、エアギャップが大きくなると処理速度が低下することも明らかになった。

【0008】

本発明は上述した事情に照らし、エネルギー効率よく、光ディスクの金属薄膜を除去できる金属薄膜除去装置、及び、金属薄膜除去方法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】

【0009】

本発明は、以下の態様を含む。
［１］ 板状支持体と、内側電極と、外側電極と、電源と、を備え、光ディスクの金属薄膜を除去する金属薄膜除去装置であって、
前記内側電極は、前記板状支持体に支持され、光ディスクの中心孔に嵌み込むことができる円筒形状を有し、
前記外側電極は、円形にくり抜かれて、前記円形が、前記内側電極と同心円状になるように前記板状支持体に支持され、光ディスクの外縁を外側電極と隙間無く嵌み込むことができ、
前記電源は、前記内側電極と前記外側電極との間に、１００ｎｓ以下の電流立ち上がり時間となるように、８０ｋＶ以上の出力電圧のパルス高電圧を印加できる、金属薄膜除去装置。
［２］ 前記内側電極と、前記外側電極と、前記板状支持体とから構成される電極ユニットが、金属片回収容器に収容される、［１］に記載の金属薄膜除去装置。
［３］ ［１］又は［２］に記載の金属薄膜除去装置を用いて、光ディスクの中心孔に前記内側電極を嵌み込むと共に、光ディスクの外縁を前記外側電極に嵌み込み、
前記内側電極と前記外側電極との間に、パルス高電圧を連続的に印加し、パルス放電プラズマを発生させて、光ディスクの金属薄膜を除去する、金属薄膜除去方法。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、エネルギー効率よく、光ディスクの金属薄膜を除去できる金属薄膜除去装置、及び、金属薄膜除去方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る一実施形態の金属薄膜除去装置１を示す模式図である。

【図2A】図１に示した金属薄膜除去装置１の電極ユニット３０を示す平面図である。

【図2B】図２Ａに示した電極ユニット３０を、Ａ－Ａ´線に沿って切断した断面図である。

【図3】実施例１の金属薄膜除去装置を示す概略図である。

【図4】実施例１及び比較例１～２の実験で用いた光ディスク２０（ＣＤ－Ｒ）の概略断面図である。

【図5】実施例１の金属薄膜除去装置で用いたＭＰＣパルスパワー電源の回路図である。

【図6】実施例１において、両電極間に印加された１ショット目の電圧波形Ｖ（ｋＶ）と電流波形Ｉ（Ａ）を表すグラフである。

【図7】実施例１の金属薄膜除去装置を用いて、ＣＤ－Ｒの金属薄膜を除去する過程を示す写真である。

【図8】総充電エネルギー（Ｊ）と、ＣＤ－Ｒの金属薄膜除去率（％）との関係を示すグラフである。

【図9】比較例１の金属薄膜除去装置の、電極ユニットを示す概略図である。

【図10】比較例１及び比較例２の金属薄膜除去装置で用いたＭＰＣパルスパワー電源の回路図である。

【図11】比較例１において、両電極間に印加された１ショット目の電圧波形Ｖ（ｋＶ）と電流波形Ｉ（Ａ）を表すグラフである。

【図12】比較例２の金属薄膜除去装置の、電極ユニットを示す概略図である。

【図13】比較例２において、両電極間に印加された１ショット目の電圧波形Ｖ（ｋＶ）と電流波形Ｉ（Ａ）を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜＜金属薄膜除去装置＞＞
以下、本発明を適用した一実施形態である金属薄膜除去装置について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。

【0013】

図１は、本発明に係る一実施形態の金属薄膜除去装置１を示す模式図である。
本実施形態の金属薄膜除去装置１は、板状支持体８０と、板状支持体８０に支持され、光ディスク２０の中心孔に嵌み込むことができる円筒形状の内側電極６０と、円形にくり抜かれて、前記円形が、内側電極６０と同心円状になるように板状支持体８０に支持され、光ディスク２０の外縁を隙間無く嵌み込むことができる外側電極７０と、内側電極６０と外側電極７０との間に、１００ｎｓ以下の電流立ち上がり時間となるように、８０ｋＶ以上の出力電圧のパルス高電圧を印加できる電源１０と、を備える。
電流立ち上がり時間とは、電流波形において電流ピーク値の１０％の下限値に到達してから、電流ピーク値の９０％の上限値に達するまでの時間である。

【0014】

本実施形態の金属薄膜除去装置１は、８０ｋＶ以上の出力電圧のパルス高電圧を印加できる電源１０を備えているので、光ディスク２０の金属薄膜を約１００％まで除去できる。前記実施形態に係る金属薄膜除去装置１は、１００ｎｓ以下の電流立ち上がり時間となるように、パルス高電圧を印加できる電源１０を備えているので、絶縁破壊開始電圧を高くすることができ、エネルギー効率を良好にできる。本実施形態の金属薄膜除去装置１は、上記の構成を有することにより、エネルギー効率よく、光ディスクの金属薄膜を除去できる。

【0015】

金属薄膜除去装置１は、板状支持体８０と、内側電極６０とが、電極ユニット３０を構成している。

【0016】

電極ユニット３０において、内側電極６０は導線４０（電源ケーブル）によって電源１０の高電圧側端子と接続されている。外側電極７０は導線４１（電源ケーブル）によって電源１０の低圧側端子と接続されている。

【0017】

図２Ａは、図１に示した金属薄膜除去装置１の電極ユニット３０を示す平面図である。図２Ｂは、図２Ａに示した電極ユニット３０を、Ａ－Ａ´線に沿って切断した断面図である。内側電極６０は、円筒形状を有し、内側電極６０の外径は光ディスク２０の中心孔の内径に対応しているため、光ディスク２０の中心孔に内側電極６０を接触させて、嵌み込むことができる。外側電極７０は、円形にくり抜かれて、外側電極７０の内径は光ディスク２０の外径に対応しているため、外側電極７０を支持する板状支持体８０に光ディスク２０を接触させて、嵌み込むことができる。

【0018】

光ディスク２０の基板２１は、ポリカーボネート製であり、弾力性を有するので、内側電極６０及び外側電極７０を接触させて、ロボットで嵌み込むことも容易である。

【0019】

処理される光ディスク２０が電極ユニット３０に取り付けられたとき、光ディスク２０の内円付近の金属薄膜と電極ユニット３０の内側電極６０との間は、光ディスク２０のポリカーボネート製基板で占められており、エアギャップを有さない。そして、光ディスク２０の外縁付近の金属薄膜と電極ユニット３０の外側電極７０との間は、光ディスク２０のポリカーボネート製基板で占められており、エアギャップを有さない。すなわち、金属薄膜除去装置１の電極ユニット３０は、エアギャップなしで、内側電極６０及び外側電極７０が、光ディスク２０の外側と中央の電極（ＯＣＥ）の形態に配置される。

【0020】

処理される光ディスク２０が取り付けられた電極ユニット３０は、透明なポリカーボネート樹脂製の金属片回収容器５０に収容される。これにより、光ディスク２０の金属薄膜を回収できる。ポリカーボネート製の基板２１は、原形をとどめて回収できる。

【0021】

＜＜金属薄膜除去方法＞＞
本発明を適用した一の実施形態である金属薄膜除去方法は、前記実施形態に係る金属薄膜除去装置を用いて、光ディスクの中心孔に前記内側電極を嵌み込むと共に、光ディスクの外縁を前記外側電極に嵌み込み、前記内側電極と前記外側電極との間に、パルス高電圧を連続的に印加し、パルス放電プラズマを発生させて、光ディスクの金属薄膜を除去する。

【0022】

電源１０により電極ユニット３０の内側電極６０と外側電極７０との間にパルス高電圧を連続的に印加し、パルス放電プラズマを発生させて、光ディスク２０の金属薄膜を徐々に剥離させ、除去する。パルス放電プラズマによって光ディスク２０に含まれる金属を気化・プラズマ化し、発生する衝撃波によって印刷層を含む金属薄膜を剥離させ、除去する。

【0023】

上記電極ユニット３０において内側電極６０と外側電極７０の間にパルス高電圧が印加されると、内側電極６０及び外側電極７０と光ディスク２０の金属薄膜との間の一箇所ないし数箇所（電極との間隔が最短の箇所）において、放電が発生する。内側電極６０及び外側電極７０の近傍に存在する光ディスク２０の金属薄膜の一部は気化・プラズマ化し、一部は衝撃波により剥ぎ取られる。

【0024】

２回目以降のパルス高電圧の印加では、内側電極６０及び外側電極７０と、１回目のパルス高電圧印加によって剥離された部分の光ディスク２０の樹脂と金属薄膜の界面、または、電極との間隔が最短の金属薄膜との間に放電が発生し、樹脂と金属薄膜の界面及び金属薄膜にパルス電流が流れ込み剥離に至る。パルス高電圧の印加回数が増加すると共に剥離が進行し、その剥離に伴って金属薄膜の剥離箇所を選択するように放電の発生箇所が変わる。内側電極６０及び外側電極７０は光ディスク２０に対して高い精度で同心円状に配置されているため、最後まで電極位置を変更することなく光ディスクの金属薄膜を剥離できる。

【0025】

放電に必要な電圧は、電極と、金属層との間の距離に依存する。初めは、電極と、金属層との間の最大距離が短いので、１２ｋＶ程度の低い電圧で放電する。金属層が徐々に剥離すると、電極と、金属層との間の最大距離が長くなるので、徐々に、放電するために必要な電圧が約８０ｋＶまで高くなる。したがって、光ディスクの金属層剥離に必要な電圧は、８０ｋＶ程度である。前記実施形態に係る金属薄膜除去装置１は、８０ｋＶ以上の出力電圧のパルス高電圧を印加できる電源１０を備えているので、光ディスク２０の金属薄膜を約１００％まで除去できる。前記実施形態に係る金属薄膜除去装置１は、１００ｎｓ以下の電流立ち上がり時間となるように、パルス高電圧を印加できる電源１０を備えているので、エアギャップを有さないＯＣＥ配置であるにも拘らず、絶縁破壊開始電圧を高くすることができ、エネルギー効率を良好にできる。

【0026】

本実施形態の金属薄膜除去方法は、前記実施形態に係る金属薄膜除去装置を用いるので、エネルギー効率よく、光ディスクの金属薄膜を除去できる。

【実施例0027】

以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。

【0028】

［実施例１］
図２Ａ、図２Ｂ、及び図３に示される実施例１の金属薄膜除去装置を作製した。
図３は、実施例１の金属薄膜除去装置を示す概略図である。最大出力エネルギー５Ｊ／ｐｕｌｓｅ、最大繰り返し周波数１５０Ｈｚの磁気パルス圧縮方式のパルスパワー電源（５Ｊ ＭＰＣ ＰＰＧ）を準備した。
電圧波形は高電圧プローブ（ＥＰ－１５０ＫＰ、日新パルス電子株式会社製）、電流波形はカレントモニタ（Ｍｏｄｅｌ－１１０Ａ, Ｐｅａｒｓｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）を用いて、オシロスコープ（ＤＰＯ ５１０４Ｂ, Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ 社製）により測定した。パルス高電圧を印加し、放電後のＣＤ－Ｒの状態を、ＣＤ－Ｒの真上から一眼レフデジタルカメラ（Ｄ４０、ニコン社製）により撮影した。

【0029】

図４で示される、記録レーザー光に対して透明なポリカーボネート製の基板２１、記録層２２、金属薄膜の反射層２３、及び、保護層２４からなる構成の光ディスク２０（ＣＤ－Ｒ）の金属薄膜を剥離させた例を説明する。

【0030】

図５は、ここで用いたパルスパワー電源の回路図である。このパルスパワー電源の回路動作は、まず、キャパシタチャージャで、コンデンサＣ_０（静電容量７．２８μＦ）を最大１ｋＶに充電してスイッチング動作を行い、コンデンサＣ_１（静電容量１０ｎＦ）を最大３０ｋＶに充電する。Ｃ_１が充電された後、可飽和インダクタＳｌ_１が飽和状態となり、コンデンサＣ_１→コンデンサＣ_２（静電容量１０ｎＦ）、コンデンサＣ_２→コンデンサＣ_ｐ（静電容量１０ｎＦ）に、順次、磁気スイッチのインダクタンスを減少させて、パルス圧縮しながらエネルギー転送する。結果、飽和インダクタＳｌ_２が飽和状態となり、コンデンサＣ_ｐが充電された後、パルストランスＰＴ_２によって昇圧された最大出力電圧９０ｋＶが負荷に印加される。実施例１の実験では、コンデンサＣ_０に充電される電圧を変化させて、最大出力エネルギー５Ｊ／ｐｕｌｓｅに設定した。

【0031】

このパルスパワー電源を用いて、内側電極６０と、外側電極７０との間に、パルス高電圧を連続的に印加し、パルス放電プラズマを発生させて、光ディスク２０（ＣＤ－Ｒ）の金属薄膜を徐々に剥離させ、除去した。

【0032】

図６は、内側電極６０と、外側電極７０との間に、印加された、１ショット目の電圧波形Ｖ（ｋＶ）と電流波形Ｉ（Ａ）である。最大電圧は１１．２ｋＶであり、最大電流は９２０Ａであり、立ち上がり時間は１００ｎｓであった。１１．２ｋＶ程度の電圧は、反射層の金属の抵抗に電流が流れたことによって発生する電圧に対応している。ここで、電流立ち上がり時間は、電流ピーク値の１０％の下限値に到達してから、電流ピーク値の９０％の上限値に達するまでの時間として求めた。１０ショット目以降、沿面放電長がショット数と共に増加するため、印加電圧もショット数と共に増加するが、電流立ち上がり時間は１００ｎｓで変化しなかった。４２ショットの印加で９０％の金属薄膜除去率が達成でき、この時の電極間電圧は、６５ｋＶに達した。

【0033】

図７は、このときの、処理前、及び、各ショット印加後の、ＣＤ－Ｒの金属薄膜の除去過程を示す写真である。処理前のＣＤ－Ｒには、金属薄膜の反射層２３がドーナッツ状に形成されていたが、パルス高電圧のショット数を増やしたとき、金属薄膜が徐々に剥離して行く様子が観測された。

【0034】

このときの、総充電エネルギー（Ｊ）と、ＣＤ－Ｒの金属薄膜除去率（％）の関係の結果を図８に示す。４２ショットで９０％の金属薄膜除去率が達成でき、最後まで、電極の位置を変更することなく、５０ショットで９９．９％の金属薄膜除去率が達成できた。金属薄膜除去率が９０％に到達するのに必要な総充電エネルギーは２１０Ｊであった（表１）。ポリカーボネート製の基板は、原形をとどめたままにできた。

【0035】

［比較例１］
非特許文献１で開示された金属薄膜除去装置を用いて、実施例１と同じく、図４で示される光ディスク２０（ＣＤ－Ｒ）の金属薄膜を剥離させた例を説明する。
図９は、比較例１の金属薄膜除去装置の、電極ユニットを示す概略図である。比較例１の電極ユニットにおいては、板状支持体上に、光ディスク２０（ＣＤ－Ｒ）が保護層の側を上向きに載せられ、ＣＤ－Ｒの中心付近の反射層である金属薄膜の端の内円に置かれた円環状高電圧電極（Ｈ．Ｖ． ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と、ＣＤ－Ｒの外周付近の反射層である金属薄膜の端の外円に置かれた円環状アース電極（ＧＮＤ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）とに、それぞれ、ポリ塩化ビニル製のパイプで被覆された電源ケーブルが繋がれている。すなわち、比較例１の金属薄膜除去装置の電極ユニットは、ＣＤ－Ｒの金属薄膜の上方に、エアギャップなしで、円環状高電圧電極及び円環状アース電極が同心リング電極（ＣＲＥ）の形態に配置されている。

【0036】

最大出力エネルギー４０Ｊ／ｐｕｌｓｅ、最大繰り返し周波数４０Ｈｚの磁気パルス圧縮方式（ＭＰＣ）のパルスパワー電源を準備した。図１０は、ここで用いたパルスパワー電源の回路図である。コンデンサＣ_０に充電される電圧を変化させて、コンデンサＣ_１に充電される電圧１２０ｋＶ、出力エネルギー３５．３Ｊ／ｐｕｌｓｅに設定した。

【0037】

このパルスパワー電源を用いて、円環状高電圧電極と、円環状アース電極との間に、パルス高電圧を連続的に印加し、パルス放電プラズマを発生させて、光ディスクの金属薄膜を徐々に剥離させ、除去した。

【0038】

図１１は、円環状高電圧電極と、円環状アース電極との間に、印加された、１ショット目の電圧波形Ｖ（ｋＶ）と電流波形Ｉ（Ａ）である。電流立ち上がり時間は１５００ｎｓであった。１０ｋＶ程度の電圧は、保護層表面での沿面放電及び円環状アース電極と反射層との間における絶縁破壊の発生に対応している。８ショット目以降、沿面放電長がショット数と共に増加するため、印加電圧もショット数と共に増加するが、電流立ち上がり時間は１５００ｎｓで変化しなかった。１６ショットの印加で９０％の金属薄膜除去率が達成でき、この時の電極間電圧は，５５ｋＶに達した。

【0039】

また、総充電エネルギー（Ｊ）に対する、金属薄膜除去率（％）の結果を図８に示す。金属薄膜除去率が９０％に到達するのに必要な総充電エネルギーは５６５Ｊであった（表１）。

【0040】

［比較例２］
非特許文献２で開示された金属薄膜除去装置を用いて、実施例１と同じく、図４で示される光ディスク２０（ＣＤ－Ｒ）の金属薄膜を剥離させた例を説明する。
図１２は、比較例２の金属薄膜除去装置の、電極ユニットを示す概略図である。比較例２の電極ユニットにおいては、板状支持体８１上に、内径１２６ｍｍの円形にくり抜かれた外側電極７１が固定され、外側電極７１のくり抜かれた円形の中心に円筒形状の内側電極６１が固定されている。光ディスク２０（ＣＤ－Ｒ）を、外側電極７１のくり抜かれた円形の内側に、内側電極６１の円筒形と同心円状になるよう、光ディスク２０の保護層の側を上向きに置いた。外側電極７１と光ディスク２０の外周との間のエアギャップ長は３ｍｍであり、内側電極６１と光ディスク２０の内周との間のエアギャップ長は９ｍｍである。すなわち、比較例２の金属薄膜除去装置の電極ユニットは、エアギャップありで、内側電極６１及び外側電極７１が、光ディスク２０の外側と中央の電極（ＯＣＥ）の形態に配置されている。

【0041】

比較例１と同じパルスパワー電源を用いて、コンデンサＣ_１に充電される電圧１２０ｋＶ、最大出力エネルギー３５．３Ｊ／ｐｕｌｓｅに設定して、内側電極６１と、外側電極７１との間に、パルス高電圧を連続的に印加し、パルス放電プラズマを発生させて、光ディスクの金属薄膜を徐々に剥離させ、除去した。

【0042】

図１３は、内側電極６１と、外側電極７１との間に、印加された、１ショット目の電圧波形Ｖ（ｋＶ）と電流波形Ｉ（Ａ）である。電流立ち上がり時間は１５００ｎｓであった。２０ｋＶ程度の電圧は、内側電極６１及び外側電極７１と反射層との間のエアギャップにおける絶縁破壊の発生に対応している。２ショット目以降、沿面放電長がショット数と共に増加するため、印加電圧もショット数と共に増加するが、電流立ち上がり時間は１５００ｎｓで変化しなかった。１５ショットの印加で９０％の金属薄膜除去率が達成でき、この時の電極間電圧は，９０ｋＶに達した。

【0043】

また、総充電エネルギー（Ｊ）に対する、金属薄膜除去率（％）の結果を図８に示す。金属薄膜除去率が９０％に到達するのに必要な総充電エネルギーは５３０Ｊであった（表１）。

【0044】

【表1】

【0045】

表１に示される通り、エアギャップなしでＣＲＥ配置の比較例１の金属薄膜除去装置は、エアギャップありでＯＣＥ配置の比較例２の金属薄膜除去装置を用いたときよりも、光ディスクの金属薄膜を除去するための総充電エネルギーを多く費やし、金属薄膜除去率も低かった。比較例１の金属薄膜除去装置はエアギャップを設けていないため、低電圧のうちに放電してしまうので、エネルギー投入率が悪くなる。また、電極直下及び外側電極より外部の金属薄膜には放電が当たらないため、光ディスク２０の金属薄膜を約９５％までしか除去することができなかった。比較例２の金属薄膜除去装置では、絶縁破壊に至るための電圧を稼いで、エネルギー投入率を向上させるため、ギャップを設けている。

【0046】

それにも拘らず、エアギャップなしでＯＣＥ配置の実施例１の金属薄膜除去装置は、光ディスクの金属薄膜を除去するための総充電エネルギーが格段に少なく、エネルギー効率よく光ディスクの金属薄膜を除去することができ、高い金属薄膜除去率を達成できた。
実施例１の金属薄膜除去装置は、１００ｎｓ以下の電流立ち上がり時間となる電源を用いているので、エアギャップなしでも、絶縁破壊開始電圧を高くすることができ、衝撃波を大きくすることができ、結果、エネルギー効率よく、かつ、光ディスクの金属薄膜を約１００％除去することができたと考えられる。

【産業上の利用可能性】

【0047】

不要品のＣＤやＤＶＤのほとんどは、産業廃棄物として埋立処理・焼却するか、又は、海外輸出される現状にある。本発明では、従来の化学的・機械的な手法ではなく、電気的に金属薄膜を剥離する手法を提供する。

【0048】

本発明の金属薄膜除去装置及び金属薄膜除去方法は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ等の光ディスクにパルス放電プラズマ及びそれに伴う衝撃波を適用し、エネルギー効率よく、光ディスクの金属薄膜を除去できる。これにより、１枚の処理に必要な電気代を抑えることができる。また、内側電極６０、外側電極７０、及び、板状支持体８０から構成される電極ユニット３０を金属片回収容器５０に収めることにより、光ディスクの樹脂基板及び金属薄膜の両方のリサイクルを可能とする。
本発明の金属薄膜除去装置及び金属薄膜除去装置は、原形をとどめた光ディスクのプラスチックリサイクル、プラスチック及び金属の両方のリサイクルを達成することで、破砕・化学処理する現状のリサイクル法を凌駕できる革新的な分離技術となる可能性がある。

【符号の説明】

【0049】

１…金属薄膜除去装置、１０…電源、２０…光ディスク、２１…基板、２２…記録層、２３…反射層、２４…保護層、３０…電極ユニット、４０，４１…導線、５０…金属片回収容器、６０，６１…内側電極、７０，７１…外側電極、８０，８１…板状支持体

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】