JP5298681B2 - 乾式洗浄装置 - Google Patents
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Description
また、エアブローによる乾式洗浄方法の場合、付着力の強いトナーに対しては洗浄能力が十分ではなく、人手によるウェス拭きなどの後工程が必要なため、清浄化は製品リユース・リサイクルにおけるボトルネック工程の1つとなっている。さらに、ドライアイスを使ったブラスト洗浄では、ドライアイスを大量に消費するためランニングコストが高く環境負荷も大きいという問題がある。
また、特許文献3に開示されているように、スチールやアルミ、ステンレスの小球又は線材を細かく切断した小片を被処理物に対して噴射して洗浄対象物から付着物を分離したり、特許文献4に開示されているように、粒状固体を高速空気流に混入させて樹脂製容器の表面に衝突させて樹脂製容器の汚れを除去するようなショットブラスト法も使用されている。
また、特許文献6には、特許文献5に開示されている装置に加えて、洗浄媒体の飛翔と洗浄媒体の吸引による再生を同時に行う構成も提案されている。
また、特許文献5〜11には、洗浄対象物に傷を付けにくくする、あるいは洗浄対象物の洗浄による変形を防ぐために柔軟な洗浄媒体を使用するブラスト洗浄方法も提案されている。
さらに、特許文献12には、洗浄効率を向上させるために薄片状の洗浄媒体を使用する洗浄方法が提案されている。
特許文献3に開示された乾式洗浄装置においては、洗浄品質を高めるには洗浄媒体の清浄度を高める必要があるが、旋回気流による遠心分離作用(サイクロン方式)では、分離性能が不十分であった。また、洗浄品質をより高めるにはトナーを吸着した洗浄媒体を何度も入れ替える必要があり、洗浄効率が悪く大量の洗浄媒体が必要であるという問題があった。
特許文献7〜11に開示された乾式洗浄装置は、洗浄に必要な時間が長く、また、付着力が強い付着粒子に対しては十分な洗浄ができないという問題があった。
また、図9(a)〜(c)に示すように、洗浄工程において洗浄媒体はエッジが衝突することによりエッジ部分に衝突エネルギーが集中するため優れた洗浄能力を発揮するのに対し、図10(a)〜(c)に示すように、エッジ以外の面での衝突では衝突エネルギーが分散するため洗浄能力が低下してしまう現象があり、特許文献12に示された方法では洗浄媒体が飛翔し衝突する向きは一定とはならず、付着力が強い汚れの洗浄対象に対しては洗浄時間と除去能力が不十分な場合があった。
さらに図11に示すように、幅の小さな溝がある洗浄対象物を洗浄する場合、洗浄媒体の進入角度が制限されるため、衝突する向きが一定ではない洗浄媒体では溝内に進入できず、洗浄時間と除去能力が不十分な場合があった。
請求項1に記載の発明は、樹脂フィルムを収容した洗浄槽と、前記洗浄槽内で飛翔した薄片状の樹脂フィルムを高速気流により洗浄対象物に衝突させて、該洗浄対象物に付着した塵や粉体の付着物を除去する洗浄媒体加速手段と、前記洗浄対象物に衝突した前記樹脂フィルムに付着した付着物を吸引して除去し、前記樹脂フィルムを再生する洗浄媒体再生手段と、前記洗浄槽に収容した前記樹脂フィルムを前記洗浄媒体加速手段まで搬送させる循環手段と、を備えた乾式洗浄装置であって、前記洗浄媒体加速手段からの高速気流により搬送された前記樹脂フィルムを整流し、前記洗浄媒体加速手段以外からの外乱を防ぐ洗浄媒体整流手段を備え、前記洗浄媒体整流手段は高速気流の流れ方向に沿った前記樹脂フィルムサイズ以下の凹凸形状の壁面を有し、前記洗浄媒体加速手段の高速気流は、前記洗浄媒体整流手段を通過した後、前記洗浄対象物に衝突させる際に、前記凹凸形状が、前記樹脂フィルムとの接触抵抗を低減させることを特徴とする。
また、洗浄媒体加速手段の高速気流を、洗浄媒体整流手段を通過した後に、洗浄対象物に衝突させることにより、ほぼ全ての洗浄媒体が洗浄媒体整流手段の壁面近くの限定された範囲に集中するため、非常に高い洗浄品質が得られる。また、洗浄媒体整流手段によって単一の洗浄媒体加速手段では洗浄媒体を衝突させることが難しい角度へ飛翔させることができるため、複雑な形状の洗浄対象物でも洗浄ムラをなくし高い洗浄品質が得られる。
そして、洗浄媒体整流手段は高速気流の流れ方向に沿った洗浄媒体サイズ以下の凹凸形状を有することにより、洗浄媒体整流手段の壁面と洗浄媒体の間に空間を形成して壁面と洗浄媒体との接触抵抗を低減させることができるとともに、溝内を気流が流れることにより洗浄媒体を効率よく運搬して大量の洗浄媒体を運搬することができる。また、複数の溝により気流の整流効果が加わり、乱流が発生しにくくなり気流の力が減衰しにくく効率的に洗浄媒体を運搬して飛翔させることができる。さらに、溝により壁面と洗浄媒体の接触面積が小さくなり、壁面に洗浄媒体が貼りつき難くなり、効率的に洗浄媒体を運搬して飛翔させることができる。
図1は本発明の一実施形態を示す乾式洗浄装置の機構構成図であり、(a)は乾式洗浄装置の斜視図、(b)は側断面図である。
この乾式洗浄装置1は、洗浄対象物9に付着したトナー等の各種粉塵を高速気流により流動する洗浄媒体8により除去するものであり、洗浄槽2と循環手段3と洗浄媒体加速手段4と洗浄媒体再生手段5と洗浄媒体整流手段6及び集塵装置(集塵機)7を有する。
この乾式洗浄装置1に使用する洗浄媒体8は、金属やセラミクス、合成樹脂、スポンジ、布等の粒状、棒状、筒状、繊維状又は薄片状の固体から形成され、洗浄対象物9の形状や材質などの特性や洗浄対象物9に付着している塵埃の粒径や付着強度に応じて選択すれば良い。薄片状の洗浄媒体8としては面積が1mm2〜1000mm2で厚さが1μm〜500μm程度の物を使用すれば良い。例えば電子写真方式の画像形成装置に使用する平均粒径5μm〜10μmのトナー粉体が付着した合成樹脂や金属製の構成部品からトナー粉体を除去するには樹脂フィルム片や布片、紙片、金属薄片等の薄片状の洗浄媒体8を使用することが望ましい。
[洗浄槽]
図1(a),(b)において、洗浄槽2は、側面から見て筒形状の中空体で形成され、側面等に洗浄対象物9を投入する洗浄対象物投入口を有し、洗浄対象物投入口に開閉自在な蓋が設けられている。洗浄槽2の円周方向の内壁面の一部には開口が形成され、開口部に洗浄媒体再生手段5と洗浄媒体加速手段4と循環手段3とが設けられている。なお、洗浄槽2が図1(a),(b)に示すような理想的な円筒形の場合には、円周方向の内壁面で循環経路を形成しており、洗浄媒体加速手段4から洗浄媒体再生手段5への戻り気流が循環手段の役割も担うため循環手段を別途用意しなくとも良い。また、洗浄槽2の形状は、洗浄槽外への漏れを考えると筒形状のような密閉型が好ましいが、洗浄対象物9のサイズが圧倒的に大きく、洗浄対象物9の洗浄面が限られた範囲にあり、洗浄対象物9を利用して密閉できる場合には、半筒形状のような開放型でも良い。
循環手段3は、洗浄媒体8を洗浄媒体加速手段4へ搬送するためのエアブローノズルを有し、コンプレッサーややブロワー、圧力タンク等の圧縮空気源(図示せず)から供給される圧縮空気により洗浄媒体加速手段4へ向かって噴出させる。
洗浄媒体加速手段4は、加速ノズルを有し、コンプレッサーやブロワー、圧力タンク等の圧縮空気源(図示せず)から供給される圧縮空気を加速ノズルから洗浄対象物9へ向かって噴出させて洗浄媒体8を洗浄対象物9に衝突させる。
洗浄媒体再生手段5は、図1(a),(b)及び図2(a),(b)に示すように、洗浄槽2の円周方向の内壁面の一部に配置された分離部材とフードで閉空間を形成し、形成した閉空間がホース等の吸引管52により負圧発生源を有する集塵装置(集塵機)7に接続され、フードの内部を負圧にする。分離部材は気体や粉体を通過させるが洗浄媒体8が通り抜けられない小孔やスリットを多数有し、例えば金網、プラスチック網、メッシュ、パンチメタル板、スリット板等の多孔性部材51で形成され、洗浄対象物9から分離された粉塵と、洗浄対象物9に衝突し磨耗や欠けが生じた洗浄媒体8や長期使用により弾力性が劣化した洗浄媒体8を排出する。
洗浄媒体整流手段6は、図1(a),(b)に示すように、洗浄媒体加速手段4によって加速された洗浄媒体8が洗浄対象物9に到達する経路上に洗浄槽2を介して設置され、加速された洗浄媒体8が洗浄対象物9の範囲外へ飛ばないように、洗浄媒体8の流れ方向を揃えるよう制御している。ただし洗浄媒体加速手段4と洗浄媒体整流手段6の間には、循環手段3より搬送されてきた洗浄媒体8が進入するのを阻害しない程度に隙間を設けている。この洗浄媒体整流手段6は、洗浄媒体加速手段4から洗浄対象物9までの経路を覆っているため、循環手段3や洗浄媒体再生手段5による外乱気流に阻害されない。また、洗浄対象物9を保持するワークホルダ等を用いる場合は、ワークホルダ等に洗浄媒体整流手段6を設置しても良い。なお、洗浄媒体整流手段6による洗浄媒体8の整流とは、洗浄媒体8の流れ方向を揃えることを意味している。
次に上記の乾式洗浄装置による乾式洗浄動作を説明する。
(1).図1において、洗浄槽2に薄片状の洗浄媒体8を投入した状態で、ワーク保持手段に保持された洗浄対象物9を洗浄槽2の洗浄対象物投入口から投入して初期位置に位置決めし、洗浄対象物投入口を洗浄対象物投入蓋で閉じて洗浄槽2を密閉する。
(2).循環手段3を作動すると、初期状態で洗浄槽2に散らばっていた洗浄媒体8は、循環経路である洗浄槽壁面に沿って洗浄媒体加速手段4へ運ばれる。
(3).洗浄媒体加速手段4に圧縮空気を供給すると、洗浄媒体8は洗浄対象物方向へ加速されて高速で洗浄対象物9へ飛翔する。
(4).洗浄媒体8の飛翔時に加速された洗浄媒体8が洗浄対象物9の範囲外へ飛ばないように、洗浄媒体整流手段6によって洗浄媒体8の流れ方向が制御され、大量の洗浄媒体8が洗浄対象物9に衝突する。
(5) 洗浄媒体8が洗浄対象物9に高速で接触または衝突することにより、洗浄対象物9に付着している付着物は叩き落とされる。叩き落とされた粉塵と洗浄媒体8は、洗浄媒体加速手段4、循環手段3と洗浄媒体再生手段5から発生する戻り気流により再び洗浄槽壁面へ運ばれた後、洗浄媒体再生手段5へ運ばれる。
(6) 洗浄媒体再生手段5を通る粉塵と、粉塵等の付着物が付着した洗浄媒体8は、集塵装置(集塵機)7へ向かう気流の流れに乗って洗浄媒体再生手段5の多孔性部材51に吸い寄せられる(図2)。ここで粉塵は多孔性部材51を通過し洗浄槽2より排出され、また洗浄媒体8に付着している付着物もここで洗浄媒体8から分離されて洗浄槽2より排出される。
(7) 洗浄媒体再生手段5を通過した洗浄媒体8は、循環手段3により再び洗浄媒体加速手段4まで運ばれる。
また、図示しないワーク保持手段に複数の移動軸を備えた姿勢移動機能を持たせることにより、洗浄対象物9の姿勢を変えながら上記の(1)〜(7)の動作を繰り返し行うことで、洗浄ムラをなくし高い洗浄品質が得られる。
本発明の第2の実施例では、洗浄媒体8を必ず洗浄媒体整流手段6を介して洗浄対象物9へ衝突させるようにするため、図6に示すように、洗浄媒体加速手段4の圧縮空気を加速ノズルから洗浄媒体整流手段6に沿わせて噴出させる。
洗浄媒体整流手段6は、洗浄媒体加速手段4によって加速された全ての洗浄媒体8が洗浄媒体整流手段6の壁面に衝突した後、洗浄媒体8を減速させずに洗浄対象物9へ衝突させるよう誘導している。この構成の場合、ほぼ全ての洗浄媒体8が洗浄媒体整流手段6の壁面近くの限定された範囲に集中するため、洗浄対象物9の洗浄面もこの範囲に限定されるが、非常に高い洗浄品質が得られる。
そのため図6に示すように、洗浄媒体整流手段6の壁面の向きを変更できる幾つかの移動軸を備えた可動手段10を有すると良い。このようにすることで洗浄ムラをなくし高い洗浄品質が得られる。
また、洗浄媒体整流手段6によって単一の洗浄媒体加速手段4では洗浄媒体8を衝突させることが難しい角度へも飛翔させることができるため、複雑な形状の洗浄対象物9でも洗浄ムラをなくし高い洗浄品質が得られる。
なお、その他の装置構成と動作は実施例1と同様である。
本発明の第3の実施例では、洗浄媒体8が洗浄媒体整流手段6を通過する際、洗浄媒体8の姿勢を補正する洗浄媒体姿勢制御手段を有する構成とした。一例としては、図1または図6に示す構成の乾式洗浄装置1において、図7(a),(b)に示すように、洗浄媒体姿勢制御手段11は、洗浄媒体整流手段6の壁面近くに設置させたワイヤ状やテーパ状(楔形状)の障害物からなり、このワイヤ状やテーパ状(楔形状)の洗浄媒体整流手段6により、平面で飛翔してきた洗浄媒体8に強制的に回転運動を与え姿勢を変更させるものである。
これにより洗浄媒体8の洗浄対象物9に衝突する姿勢が、洗浄媒体8の平面でなく、エッジで衝突できるようになる。そのため、全ての洗浄媒体8の衝突エネルギーをエッジに集中させることができ、除去能力を向上させ高い洗浄品質が得られる。また、洗浄対象物9に存在する洗浄媒体サイズ以下の小さな溝であっても、洗浄媒体8のエッジを溝に向けて揃えることができるため、溝への侵入が容易になり、溝に付着した付着物を除去することができる。
なお、その他の装置構成と動作は実施例1または実施例2と同様である。
2:洗浄槽
3:循環手段
4:洗浄媒体加速手段
5:洗浄媒体再生手段
6:洗浄媒体整流手段
7:集塵装置(集塵機)
8:洗浄媒体
9:洗浄対象物
10:可動手段
11:洗浄媒体姿勢制御手段
51:多孔性部材
52:吸引管
61:除電手段
62:放電針
Claims (2)
- 樹脂フィルムを収容した洗浄槽と、
前記洗浄槽内で飛翔した薄片状の樹脂フィルムを高速気流により洗浄対象物に衝突させて、該洗浄対象物に付着した塵や粉体の付着物を除去する洗浄媒体加速手段と、
前記洗浄対象物に衝突した前記樹脂フィルムに付着した付着物を吸引して除去し、前記樹脂フィルムを再生する洗浄媒体再生手段と、
前記洗浄槽に収容した前記樹脂フィルムを前記洗浄媒体加速手段まで搬送させる循環手段と、
を備えた乾式洗浄装置であって、
前記洗浄媒体加速手段からの高速気流により搬送された前記樹脂フィルムを整流し、前記洗浄媒体加速手段以外からの外乱を防ぐ洗浄媒体整流手段を備え、
前記洗浄媒体整流手段は高速気流の流れ方向に沿った前記樹脂フィルムサイズ以下の凹凸形状の壁面を有し、
前記洗浄媒体加速手段の高速気流は、前記洗浄媒体整流手段を通過した後、前記洗浄対象物に衝突させる際に、前記凹凸形状が、前記樹脂フィルムとの接触抵抗を低減させることを特徴とする乾式洗浄装置。 - 請求項1記載の乾式洗浄装置において、
前記洗浄媒体整流手段を所定の範囲で可動させる可動手段を備えたことを特徴とする乾式洗浄装置。
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