JP4546147B2 - 乾式洗浄方法および装置 - Google Patents
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Description
なお、この明細書でいう「洗浄メディア」は、静電気力、ファンデルワールス力等により、被洗浄対象物の汚れを吸着する性質を持った粒体または粉体を意味し、また、洗浄メディアの「再生」は、洗浄に使用した後の洗浄メディア(粒子)に付着した汚れや異物(微粉)を除去して、洗浄メディアを再使用できるようにすることを意味する。
洗浄方法としては、水や溶剤を使用した湿式洗浄方法とエアブローによる乾式洗浄方法があり、水や溶剤を使用した湿式洗浄方法は、トナーを含んだ廃液の処理および洗浄後の乾燥処理に多大のエネルギーを要し、高いコストがかかるという問題があり、他方、エアブローによる乾式洗浄方法は、トナー飛散防止のための大掛かりな集塵・排気設備が必要であり、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、また、トナーボトル等のトナー容器内部の洗浄では吹き飛ばしたトナーがすぐに容器内部に再付着し易く、洗浄効率が悪いという問題がある。
また、上記特開2003−57995号公報に記載されているものは、使用済みのトナー洗浄槽及び現像ユニットの内部洗浄方法であって、被洗浄槽内部に洗浄媒体として電子写真プロセスに用いるキャリアを導入した後、被洗浄槽の姿勢を制御することにより、洗浄媒体及び残存トナーの相互移動により静電帯電させ、その後、洗浄媒体に残存トナーを静電吸着せしめ洗浄槽外部に排出するものである。
洗浄メディアを容器に投入した後、その容器を揺動攪拌する際に、トナーの付着したメディアが容器外に漏れ出て飛散する。
洗浄メディアの投入→排出→再生をそれぞれ別工程としてバッチ処理し、この投入→排出→再生の工程を複数回繰り返すため、一連の処理をするのに長時間を要するので作業効率が悪い。
一サイクルで処理しようとする場合、大量の洗浄メディアが必要であり、洗浄メディアが多い場合、投入→排出→再生の各処理に長時間を要する。
上記課題を解決するための手段1は、洗浄ノズルを被洗浄容器の開口部に差し込み、粒子状洗浄メディアを前記被洗浄容器内に導入し、前記洗浄ノズルによって前記粒子状洗浄メディアを吹き上げさせて前記被洗浄容器に付着している微粒子を前記粒子状洗浄メディアに吸着させて除去する乾式洗浄装置を前提として、
前記洗浄ノズルに設けた内筒及び外筒と、前記洗浄ノズルの内筒の先端に設けたメッシュと、前記洗浄ノズルの内筒と外筒との間の隙間に気流を生じさせ、前記被洗浄容器内に気流が高速で流入するように高い圧力差を与える圧力差供給手段とを有し、
前記内筒の先端に設けたメッシュにより、前記微粒子が吸着された前記粒子状洗浄メディアを濾過して再生させ、再生された前記粒子状洗浄メディアを前記気流により前記被洗浄容器内に再び吹き上げることである。
実施態様1は、上記解決手段1の乾式洗浄装置おいて、圧力差供給手段は、洗浄ノズルの内筒に負圧をかける負圧供給手段であり、前記洗浄ノズルの外筒が大気に開放されていることである。
実施態様2は、上記解決手段1又は実施態様1の乾式洗浄装置おいて、洗浄ノズルの内筒を外筒に対して交互に偏心往復運動させることである。
実施態様3は、上記解決手段1又は実施態様1の乾式洗浄装置おいて、洗浄ノズルの内筒の断面を円形状とし、前記内筒を外筒に対して揺動運動させることである。
実施態様4は、上記解決手段1又は実施態様1の乾式洗浄装置おいて、洗浄ノズルの内筒の断面を円形状とし、前記内筒を外筒内周面に沿うように円運動させることである。
上記課題を解決するための手段2は、洗浄ノズルを被洗浄容器の開口部に差し込み、粒子状洗浄メディアを前記被洗浄容器内に導入し、前記洗浄ノズルによって前記粒子状洗浄メディアを吹き上げさせて前記被洗浄容器に付着している微粒子を前記粒子状洗浄メディアに吸着させて除去する乾式洗浄方法を前提として、
前記洗浄ノズルに設けられた内筒と外筒との間に高い圧力差を与え、前記内筒と外筒との間の隙間に気流を生じさせ、前記被洗浄容器内に気流を高速で流入させ、
前記洗浄ノズルの内筒の先端に設けたメッシュにより、前記微粒子が吸着された前記粒子状洗浄メディアを濾過して再生させ、再生された前記粒子状洗浄メディアを前記気流により前記被洗浄容器内に再び吹き上げることである。
実施態様5は、上記解決手段2の乾式洗浄方法おいて、洗浄ノズルの外筒を大気に開放し、内筒に負圧をかけることにより、前記内筒と外筒との間に高い圧力差を与えることである。
実施態様6は、上記解決手段2又は実施態様5の乾式洗浄方法おいて、洗浄ノズルの内筒を外筒に対して交互に偏心往復運動させることである。
実施態様7は、上記解決手段2又は実施態様5の乾式洗浄方法おいて、洗浄ノズルの内筒の断面を円形状とし、前記内筒を外筒に対して揺動運動させることである。
実施態様8は、上記解決手段2又は実施態様5の乾式洗浄方法おいて、洗浄ノズルの内筒の断面を円形状とし、前記内筒を外筒内周面に沿うように円運動させることである。
〔請求項1、2及び請求項6、7の発明〕
請求項1、2及び請求項6、7の発明によれば、被洗浄容器内が容器外よりも低圧に保たれるので、微粒子や洗浄メディアが外部に飛散する恐れがない。洗浄ノズルの内筒と外筒の圧力差によって被洗浄容器内に流入する気流によって洗浄メディアを被洗浄容器内で飛翔撹拌させ、被洗浄容器内の微粒子に満遍なく洗浄メディアを接触させることができるので、空気流だけでは気流が弱く除去しにくい凹部の微粒子も除去できる。
また、洗浄ノズルの内筒の先端に設けたメッシュで上記洗浄メディアを濾過して再生させるので、少量の洗浄メディアを循環させて繰り返し洗浄に利用することができ、洗浄作業能率が高い。
したがって、トナー等の微粒子が付着した洗浄メディアを被洗浄容器から取り出して、改めてこれを再生処理してから被洗浄容器に再投入するという手順を採る必要がなく、少量の洗浄メディアを循環させながら効率よく洗浄することができる。
請求項3〜5及び請求項8〜10の発明によれば、洗浄ノズルの内筒を外筒に対して偏心往復運動、揺動運動又は円運動をさせることにより、被洗浄容器内の流れが変化し、洗浄メディアが満遍なく被洗浄容器内部を循環するため、容器内部がむら無く乾式洗浄される。
また、洗浄ノズルの周囲で気流の速度や流速が非対称になり「吸引による洗浄メディア再生(洗浄メディアへの付着微粒子の除去)」と「噴流によるメッシュの逆ブローと容器内部への拡散」の機能が分化され、効率良く被洗浄容器の洗浄及び洗浄メディアの再生を行うことができる。
開口部の内径が30mm、本体の高さ3000mm、内径80mmの円筒状のトナーボトル(容器)Bを逆さにした状態でその開口部bを二重の洗浄ノズルN1に嵌め込んで、洗浄ノズルN1の内筒1から真空引きするものである。
洗浄ノズルN1は、略同軸に配置された内筒1と外筒2からなるものであり、外筒2は内筒1より短い。また、外筒の内径は30〜33mmの円筒状であり、内筒1は外筒に内接する断面長円(長軸25mm、短軸15mm)の外形形状の筒体である(図1におけるノズル部の断面図参照)。
洗浄ノズルN1の内筒1の長さは70mmで、その先端にメッシュ3が設けられている。このメッシュ3は洗浄メディア粒子pを濾過して、内筒1に吸い込まれないようにしているものであり、このメッシュ3の形状は、メッシュ面積を拡大するとともに、メッシュ3にメディア粒子pが滞留しないように、その先端が凸形状の略半球ないし略円錐形状になっている。
洗浄ノズルN1の内筒1と外筒2の間の隙間に高速空気流が生じてトナーボトルB内に高速で流入するように、洗浄ノズルN1の内外端間(トナーボトルの内外間)に高い圧力差を与えなければならない。
図1の実施例1におけるこの圧力差供給手段は、内筒1に接続された負圧供給手段であり、ブロワ集塵機、トナー用真空掃除機などである。この実施例では、内筒1に−0.6Kg/cm2の負圧がかけられ、外筒2が大気に解放されているので、その圧力差は0.6Kg/cm2である。このように圧力差供給手段を内筒1に接続された負圧供給手段とすることでトナーボトル(容器)B内が負圧になるので、微粒子や洗浄メディアが洗浄ノズルN1などから飛散する恐れはない。
以上の実施例1では、内筒1から強力に真空引きしてトナーボトルB内が高真空になるので、内筒1と外筒2との間から大気が高速(ほぼ60m/sec)で吸入され、これが洗浄メディアpとともにトナーボトルB内に高速で吹き上がる。洗浄ノズルN1の内筒1が外筒2に対して偏心しているので、洗浄ノズルN1の内筒1が外筒2間の流路断面積が大きい部分で高速に吹き上がり、流路断面積が小さい部分での空気抵抗が大きいので空気流は低速である。したがって、トナーボトルB内での空気流は図示の状態になる。
そして、図1(a)や(b)のように内筒1を外筒2に対して交互に偏心往復動させることで、容器内の流れが変化し、洗浄メディアが満遍なく容器内部を循環するため、容器内部がむら無く乾式洗浄される。
なお、図2のようにノズル内筒の断面を円形状とし、(a)(b)(c)(d)のように内筒を外筒に対して揺動運動(または、外筒内面に沿うように円運動)をさせてもよい。
この実施例1は、圧力差供給手段が内筒1に接続された負圧供給手段であるから、トナーボトルB内が負圧に保たれることにより、外にトナーや洗浄メディアpが漏洩して飛散されることはない。
また、上記の圧力差供給手段としては、後述の実施例4のようにトナーボトルBを圧力室に入れて、ブロワーやコンプレッサーを用いて容器の外部空間を高圧にしてもよく、さらに、トナーボトル(容器)Bへの負圧供給手段と容器の外部空間への正圧供給手段とを併用であっても良い。
さらに、大量の微粉で集塵機や掃除機のフィルタが目詰まりしないよう、ノズルと負圧供給手段との間にサイクロンフィルタを入れて微粉を分級除去し、サイクロンフィルタで除去できなかった微粉は、集塵機や掃除機等のフィルタによって除去するようにするとよい。
実施例2の洗浄ノズルN2は、断面が円形の外筒31を縦方向の隔壁32で左右の領域に分割したものであり、外筒31をトナーボトルBの開口部に嵌め込んでいる。
洗浄ノズルN2の外筒31の先端に、実施例1の内筒1の先端のメッシュ3と同様なメッシュが設けられている。
2つの領域に分割された洗浄ノズルの根元は、それぞれノズル接続部aとノズル接続部bに分かれており、ノズル接続部aとノズル接続部bのいずれか一方は、微粒子回収装置に接続し、微粒子回収装置(サイクロンフィルタ―微粒子フィルタ―負圧供給手段)へと繋げられている。また、他方のノズル接続部は、大気開放(被洗浄容器外部と同圧力)とする。
トナーボトルBの開口部を上向きにして、洗浄メディアpを投入し、その後、トナーボトルBの開口部に洗浄ノズルN2を嵌合させた状態でトナーボトルBを下向きに反転させる。
上記のノズル接続部aを微粒子回収装置に接続し、負圧供給手段を動作させて吸引させると、実施例1と同様に、「トナー容器の外部→ノズル接続部b→トナー容器内部→ノズル接続部a→負圧供給手段」という高速空気流が発生する。
このとき、ノズル接続部a側のノズル先端では吸引作用が強い。このため、洗浄メディアpが外筒31先端のメッシュに衝突し、その衝撃と高速空気流との摩擦で洗浄メディアpに吸着されたトナー微粒子等が洗浄メディアpから分離されるので、洗浄メディアpが再生される。
他方、ノズル接続部b側のノズル先端から、トナーボトル内へ高速空気流が吹き上がるので、洗浄ノズルN2先端のメッシュ上に滞留していた洗浄メディアpが高速で吹き飛されて、容器内に拡散し、トナー微粒子等を吸着した状態でノズル接続部a側(吸引側)に降下して、同側においてそのメッシュ上に滞留する。
反対に、ノズル接続部bを微粒子回収装置に接続すると、ノズルへの吸引/トナーボトルへの空気流入の作用が逆になる。
なお、ノズル接続部aおよびbと微粒子回収装置との接続の切替は、手動で行っても良いし、切替弁を用いても良い。
また、容器内部を満遍なく洗浄メディアで洗浄させるために、容器の姿勢をゆっくりと変化させながら洗浄するのがよい。
洗浄メディアを被洗浄容器から完全に排出するには、イオン化エアブローや、加振器等の補助的手段を用いるとよい。
実施例2の変形例を図5に示している。この変形例は、外筒51の内部構造をハニカム構造にして洗浄ノズルN3の分割数を増やしたものであり、外筒51は多数の縦方向通路に分割されている。
この変形例の洗浄ノズルN3の外筒51の先端はくさび形状となっており、洗浄メディアpの通過を阻止するサイズの円錐形状のメッシュ53が設けられている。また、内径30mmの外筒51の下端には環状鍔部52があり、この環状鍔部52の下面に、内径が外筒51の内径の2/3程度の可動継ぎ手部54が摺接していて、当該可動継ぎ手部54が外筒51に対して偏心運動をするようにしている。
トナーボトルBに洗浄メディアを注入してからその開口部に洗浄ノズルN3を嵌める。
上記可動継ぎ手部54は負圧源に接続されているので、可動継ぎ手部54から吸引され、上記ハニカム構造の可動継ぎ手部54と重なっている部分の分割通路を介してトナーボトル内部が吸引され、可動継ぎ手部54から外れている分割通路(図5−2(a)では左側部分、図5−2(b)では右側部分)から外気がトナーボトル内に高速で流入し、「外気→ノズルN3→トナーボトルB→ノズル→可動継ぎ手部54→負圧供給手段」という流れの高速空気流が生じる。
そして、可動継ぎ手部54が外筒51に対して偏心運動して、その位置が変化するに連れて、外気のトナーボトル内への吹き出し位置が変化し、これによって「メディア再生側」と「噴流、メッシュブロー側」とが繰り返し切り替わることになる。
この変形例は、洗浄ノズルN3内をハニカム構造として多数の小流路に分割したため、これが気流に対する整流作用を奏し、トナーボトル内部への外気の吹き上がりがスムーズであり、したがって容器内部の洗浄効果が高い。
この実施例の洗浄ノズルN4は、図6に示すように、ノズルは隔壁によって2つに分割され、切換弁と一体となっている。
切換弁67は、ロータリー式の切換弁であり、2つに分割されたノズルをそれぞれ流入口(大気開放口)65および吸引口66へと交互に接続する。
洗浄ノズルN4内部にメッシュ63があり、負圧が供給されない通路に介在するメッシュ63は洗浄メディアの溜り部として機能する。
洗浄ノズルN4に上から洗浄メディアpを注入しておいて、トナーボトルBを逆様にしてその開口部を洗浄ノズルN4に嵌合させる。
負圧供給手段によって吸引口66から吸引され、洗浄ノズルN4の内部が負圧になると、「外気→流入口65→洗浄ノズル→トナーボトル内部→洗浄ノズル→吸引口66」という流れの高速空気流が生じ、容器内に流入する高速空気流によって洗浄メディアが容器内に高速で吹き上げられる。
切換弁による流路の交互切り替わりによって、洗浄ノズルN4における外気の吹き上がり位置が交互に切り替わるので、図6(a)→(b)→(c)→(d)→というサイクルで洗浄メディアpが移動し、容器内部の洗浄と洗浄メディアpの再生が繰り返し行われる。
すなわち、高圧源に接続された圧力容器Kを設け、当該圧力容器内の底にノズルN5を設け、当該ノズルN5にトナーボトルBを逆様にして嵌めて、トナーボトルBの内外に圧力差を与えるものである。この場合、トナーボトルB内部を負圧にしただけでは、圧力差は最大でも1気圧であるが、圧力容器Kを加圧も利用することにより、圧力差を1気圧以上にすることが可能であるので、より高速・高密度の気流をつくりだすことができ、洗浄およびメディア再生能力を高めることができる。
洗浄ノズルN5のは圧力室外においてサイクロンフィルタ、微粒子フィルタ(図示略)に接続され、大気に連通している。
トナーボトルBの内部は洗浄ノズルN5を介して大気または負圧供給手段に連通しており、圧力容器Kの内外には1.2kg/cm2の圧力差が供給されているので、トナーボトルBの開口部bと洗浄ノズルN5との間の通路からトナーボトルB内に約80m/secの高速空気流が吹き込み、これにより、「圧力容器Kの内部空間→洗浄ノズルN5とトナーボトルBの開口部間の流路→トナーボトルB内部→洗浄ノズルN5→圧力室外」という流れの高速空気流が生じる。この空気流は閉空間での流れであるから、洗浄メディアやトナー微粒子等が圧力容器Kの外部に飛散することはない。
図8の例は洗浄ノズルN5の外面に縦リブによるV状の縦溝gを多数設けたものである。この例にトナーボトルBの開口部bの内径は、30mmであり、洗浄ノズルN5は内接状態で嵌め込まれている。洗浄ノズルN5における縦溝gは8つで、その深さは8mmである。
これをトナーボトルBの開口部bに嵌合させたとき、上記縦溝gによって空気通路が確保されるようにしたものである。この縦溝gが空気流に対する整流作用を奏するので、トナーボトルへの空気の吹き込みがスムーズであり、高い洗浄効果が得られる。
また、図9の例は、洗浄ノズルN5の形状を単純なテーパ筒体にし、その外面に4つの突起eを設け、これをトナーボトルBの開口部bに嵌めたとき、開口部bと洗浄ノズルN5´との間に環状の空隙sが確保されるようにしたものである。この突起eの高さは7mmであり、これが開口部bの内面に当接して、ほぼ5mmの環状空隙sを形成している。
なお、この例では4つの突起eが横一列に設けられているだけであるから、開口部の内径が異なる他の容器に対応することはできないが、突起eを縦方向に多列に設けることによって、内径が異なる他の容器に対応することができる。
洗浄ノズルN5,N5´を負圧源に接続すると、「圧力容器Kの内部空間→洗浄ノズルN5とトナーボトルBの開口部b間の隙間→トナーボトルB内部→洗浄ノズル→負圧供給手段」という流れの高速空気流が生じ、洗浄ノズルN5先端のメッシュ部に衝突することで洗浄メディアpは再生され、洗浄ノズルN5と容器開口部b間の隙間から吹き出る噴流によって再び容器内部へ拡散される。
実施例1と同様に、洗浄ノズルN5,N5´を傾斜させて容器開口穴に対して偏心または偏角させることにより、ノズルの左右で流速および流量が非対称になるので、「メディア再生側」と「噴流、メッシュブロー側」の機能が分化され、この偏心または偏角を変化させることで、容器の洗浄及びメディアの再生が効率良く行われる。
また、図10、図11に示すように容器の姿勢及び角度を変化させたり、容器を自転させることで、容器内部を満遍なく洗浄することができ、洗浄効果が高められる。
N1,N2,N3,N4,N5,N5´:洗浄ノズル
1:内筒
2:外筒
3,4:メッシュ
31:ノズルの外筒
32:隔壁
51:外筒
52:鍔部
54:可動継ぎ手部
63:メッシュ
65:流入口
66:吸引口
67:切換弁
Claims (10)
- 洗浄ノズルを被洗浄容器の開口部に差し込み、粒子状洗浄メディアを前記被洗浄容器内に導入し、前記洗浄ノズルによって前記粒子状洗浄メディアを吹き上げさせて前記被洗浄容器に付着している微粒子を前記粒子状洗浄メディアに吸着させて除去する乾式洗浄装置であって、
前記洗浄ノズルに設けた内筒及び外筒と、
前記洗浄ノズルの内筒の先端に設けたメッシュと、
前記洗浄ノズルの内筒と外筒との間の隙間に気流を生じさせ、前記被洗浄容器内に気流が高速で流入するように高い圧力差を与える圧力差供給手段とを有し、
前記内筒の先端に設けたメッシュにより、前記微粒子が吸着された前記粒子状洗浄メディアを濾過して再生させ、再生された前記粒子状洗浄メディアを前記気流により前記被洗浄容器内に再び吹き上げることを特徴とする乾式洗浄装置。 - 前記圧力差供給手段は、前記洗浄ノズルの内筒に負圧をかける負圧供給手段であり、前記洗浄ノズルの外筒が大気に開放されていることを特徴とする請求項1に記載の乾式洗浄装置。
- 前記洗浄ノズルの内筒を外筒に対して交互に偏心往復運動させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の乾式洗浄装置。
- 前記洗浄ノズルの内筒の断面を円形状とし、前記内筒を外筒に対して揺動運動させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の乾式洗浄装置。
- 前記洗浄ノズルの内筒の断面を円形状とし、前記内筒を外筒内周面に沿うように円運動させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の乾式洗浄装置。
- 洗浄ノズルを被洗浄容器の開口部に差し込み、粒子状洗浄メディアを前記被洗浄容器内に導入し、前記洗浄ノズルによって前記粒子状洗浄メディアを吹き上げさせて前記被洗浄容器に付着している微粒子を前記粒子状洗浄メディアに吸着させて除去する乾式洗浄方法であって、
前記洗浄ノズルに設けられた内筒と外筒との間に高い圧力差を与え、前記内筒と外筒との間の隙間に気流を生じさせ、前記被洗浄容器内に気流を高速で流入させ、
前記洗浄ノズルの内筒の先端に設けたメッシュにより、前記微粒子が吸着された前記粒子状洗浄メディアを濾過して再生させ、再生された前記粒子状洗浄メディアを前記気流により前記被洗浄容器内に再び吹き上げることを特徴とする乾式洗浄方法。 - 前記洗浄ノズルの外筒を大気に開放し、内筒に負圧をかけることにより、前記内筒と外筒との間に高い圧力差を与えることを特徴とする請求項6に記載の乾式洗浄方法。
- 前記洗浄ノズルの内筒を外筒に対して交互に偏心往復運動させることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の乾式洗浄方法。
- 前記洗浄ノズルの内筒の断面を円形状とし、前記内筒を外筒に対して揺動運動させることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の乾式洗浄方法。
- 前記洗浄ノズルの内筒の断面を円形状とし、前記内筒を外筒内周面に沿うように円運動させることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の乾式洗浄方法。
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