JP2010279949A5

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Publication number: JP2010279949A5
Application number: JP2010195587A
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Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2026-06-19

Description

洗浄装置

本発明は、洗浄対象物に付着した塵埃や粉体を、水や溶剤を使わずに固体洗浄媒体を用いて除去する装置に関する。

特に電子写真装置（複写機やレーザプリンタ等）で用いられるトナーが付着した、電子基板や、粉体プロセス装置等の比較的複雑な形状の装置・部品の洗浄装置に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ等の事務機器メーカでは、資源循環型社会実現のため、使用済みの製品ないしユニットをユーザから回収後に分解・清掃・再組立し、部品として再使用したり、樹脂材料として利用したりするリサイクル活動を積極的に行っている。これらの製品ないしユニットに使用されている部品を再利用するためには、それらユニットや部品に付着している微粒子粉体であるトナーを除去し清浄化する工程が必要であり、清浄化に必要なコストや環境負荷を減らすことが大きな課題となっている。

水や溶剤を使用した湿式の洗浄方法の場合、トナーを含んだ廃液の処理および洗浄後の乾燥処理のエネルギー消費や環境負荷が大きく高コストである点が問題となっている。一方、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。また、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。帯電ボールを利用した方法が提案されているが（例えば、特許文献１参照。）、水や溶剤を使用せずに洗浄できるものの、当出願人の実験によれば洗浄効率が十分とはいえなかった。

この問題を解決するため、本出願人は乾式洗浄媒体を利用した洗浄方法を提案した（特許文献２参照。）。この提案によれば、洗浄媒体として電子写真プロセスに用いる現像剤（キャリア）を用い、洗浄対象物に付着しているトナー粉体を洗浄媒体に吸着させて取り出すことで乾式洗浄を実現している。しかし、より高い洗浄品質（清浄度）が求められる洗浄対象については、まだ十分な性能とはいえなかった。

すなわち、静電気的吸着を利用した洗浄媒体の場合、洗浄媒体が汚れて（トナーが付着して）くるとトナー吸着力が低下したり、洗浄媒体から洗浄対象にトナーが再付着しやすくなったりする。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った。

軟質ウレタン発泡材等の弾性材からなる球状の接触部材と除電装置を用いて、帯電性物体に付着した塵埃を除去する装置が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。特許文献３では、使用した接触部材を繰返し利用して塵埃を除去しているが、接触部材をそのまま循環させて使用しているため、接触部材に塵埃が付着蓄積していくことによる洗浄品質の低下が懸念される。また、多数の洗浄対象部品を同時に収容して撹拌しているため、洗浄対象部品が傷つきやすいものの場合や洗浄対象部品が大きく重たい場合は洗浄対象部品同士の衝突や接触による傷や破損のおそれがある。

一方、複数のバレル研磨槽に通気しながら研磨粉を排出するバレル研磨装置が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。特許文献４においては、外気吸込部と対向した面に網板状の粉塵排出部を形成し、集塵機による吸引力で粉塵を排出することにより被研磨物の汚れを防ぐ構成となっている。研磨粉と乾式メディアの分離性能を上げるために集塵機の吸引力を高めた場合、乾式メディアが網板状の粉塵排出部を閉塞してしまうので、十分な分離性能を得ることが難しいと思われる。また、被研磨物と乾式メディアをバレルポットに入れてそのまま撹拌するため、前記特許と同様、被研磨物によっては傷や破損が懸念される。

洗浄対象物を傷つけたり破損したりしないで、短時間に効率よく洗浄する洗浄方法および、洗浄装置を提供する。

請求項１に記載の発明では、洗浄媒体を飛翔させ洗浄対象物に衝突させることで付着物を除去する洗浄装置であって、前記洗浄媒体は樹脂フィルム片からなり、前記洗浄対象物及び前記洗浄媒体を収納する洗浄槽と、前記洗浄槽内の前記洗浄媒体を浮上させる洗浄媒体浮上拡散手段と、前記洗浄媒体浮上拡散手段によって浮上した前記洗浄媒体を前記洗浄対象物に向けて気流により加速させる洗浄媒体加速手段と、前記洗浄媒体が前記洗浄槽から排出されることを防止するメッシュとを有し、前記洗浄媒体が前記メッシュと衝突した際に、前記洗浄媒体に付着した付着物が前記洗浄媒体から分離され、当該付着物が前記メッシュを通して前記洗浄槽の外部に排出されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１記載の洗浄装置において、さらに前記洗浄槽の底面に吸気口を有し、前記洗浄媒体浮上拡散手段は前記洗浄槽内に上昇気流を発生させるための負圧供給手段を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２記載の洗浄装置において、さらに前記洗浄対象物を保持するワークホルダと、前記ワークホルダを回転または揺動させるワーク姿勢変更手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、薄片状の可撓性洗浄媒体を洗浄槽内に浮遊拡散させる手段と、洗浄槽内に浮遊拡散している洗浄媒体を洗浄対象物に向けて加速する手段を備えたことにより、大量の洗浄媒体を加速して洗浄対象物に衝突させ、洗浄対象物への付着物を効率的に除去することができる。また、洗浄媒体を加速する手段の移動や回転運動を妨げることなく、容易に大量の洗浄媒体を供給することができるので、洗浄媒体を加速する手段の配置や移動・回転動作に制約が少なく、洗浄効果の高い配置や移動・回転が可能となる。

本発明の１実施形態の洗浄装置の正面断面図である。本発明の１実施形態の洗浄装置の側面要部断面図である。底面構造の変形実施形態を示す底面の一部断面図である。本発明の洗浄槽に適した公知ノズルの一例を示図である。洗浄媒体加速ノズルの回転機構の例を示す図である。洗浄媒体が洗浄対象物に衝突する様子を示す模式図である。本発明の他の実施形態の作用図である。洗浄対象物の出し入れの状態を説明するための図である。薄片状の洗浄媒体の作用の一部を説明するための図である。

詳細な説明に先立って、本発明で用いる用語の一部を説明しておく。
「乾式洗浄」とは、洗浄媒体として水や溶剤等の液体を使用せず、常温で固体の洗浄媒体を使用することをさす。
「気流」、「エアブロー」「エアノズル」の用語が指す気体は、一般的な空気だけでなく窒素ガスや二酸化炭素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスなど、さまざまな気体も含むものとする。同様に、「圧縮空気」は他の圧縮気体に置き換えた場合も含むものとする。
「固体の洗浄媒体」と言うときの「固体」とは、金属、樹脂、多孔質体、布等の材質で、粒状、棒状、筒状、繊維状、または薄片状の固体を指す。
「薄片状」の洗浄媒体とは、面積１〜１０００ｍｍ^２、厚み１〜５００μｍ程度の樹脂フィルム片、布片、紙片、金属薄片で、矩形、円形、楕円形、三角形、多角形、その他不定形状の薄片固体を指す。

図１は本発明の１実施形態の洗浄装置の正面断面図、図２は本発明の１実施形態の洗浄装置の側面要部断面図である。
両図において符号１は洗浄槽、２はタイプ１のノズル、３はコーナーブロック、４は円筒型のメッシュ、５はタイプ１のノズル回転用モータ、６はタイプ２のノズル、７はタイプ２のノズル回転用モータ、８はタイプ２のノズル移動用モータ、１４はワークホルダ、１５はワーク水平回転用モータ、１６はワーク揺動用モータ、１７、１８はタイミングベルト、１９は伝達用ギア、２０は揺動リンク機構をそれぞれ示す。
以下本実施形態の構成を、主要部分に分けて説明する。

＜洗浄槽＞
洗浄槽１は、洗浄する対象物（ワーク）Ｗおよび洗浄媒体Ｍ（いずれも図示せず）を収容する箱形状で、上部に形成された蓋１ａを開閉して洗浄対象物Ｗの出し入れを行なう。後述する洗浄媒体浮上拡散ノズル２の気流によって洗浄媒体Ｍが浮上しやすいよう、底面１ｂと壁面１ｃとの接続部に直角コーナーや鋭角コーナーがないほうが望ましい。例えば、図２に示すようなコーナーブロック３を設けて底面１ｂと壁面１ｃとの接続部を鈍角ないし滑らかに接続すると、底面１ｂに向けて吹き付けられた気流は洗浄媒体を壁面１ｃに沿って持ち上げる上昇気流となる。したがって、洗浄槽底面に落下した洗浄媒体を容易に浮遊拡散させることができる。

図３は底面構造の変形実施形態を示す底面の一部断面図である。
洗浄槽１の底面１ｂに複数のＲ溝（円筒曲面）ないし窪み（凹曲面）１ｄを形成し、洗浄媒体浮上拡散ノズル２の気流を底面１ｂに向けて吹き付けるように構成してもよい。底面１ｂに設けられたＲ溝ないし窪み１ｄに沿って上昇気流が発生し、洗浄槽１の底面１ｂに落下した洗浄媒体Ｍを浮上拡散させる効果が高まり、大量の洗浄媒体を洗浄対象物に衝突させ、効率的に洗浄することができる。凹曲面としては、球面の一部、あるいは回転楕円体面の一部等、必要に応じて任意のものが採用し得る。

＜円筒メッシュ＞
ワークＷから除去された付着物ｄを洗浄槽１から排出するため、排気口１ｅはフィルター、集塵機等に接続されている（図示せず）。洗浄媒体Ｍが洗浄槽１から排出されてしまうのを防止するため、排気口の洗浄槽側には円筒状のメッシュ４が設けられている。
メッシュ４とは、ワークＷから除去した粉塵等の付着物ｄは通過可能だが、洗浄媒体Ｍは通過できない大きさの開口部を多数備えた金網等で、通気抵抗が小さく、粉塵ｄが付着しにくいものが好適である。
洗浄媒体Ｍが円筒メッシュ４に吸い寄せられ接触する際に、洗浄媒体に付着した粉塵等の付着物ｄは擦られたり叩き落とされたりして洗浄媒体Ｍから分離し、メッシュ４を通過して排気口より洗浄槽１外へ排出される。
＜タイプ１のノズル＞
このノズルは、円筒メッシュ閉塞防止と洗浄媒体浮上拡散の役割を兼ねている。洗浄媒体Ｍを洗浄槽１内に浮上拡散させるため、中空円筒の軸方向に沿って多数の小孔を形成したエアブローノズル２を備える。ノズル２を図２の矢印Ａで示すように回転させると、ノズル２からの噴出し空気流（矢印Ｂで示す）によって、洗浄槽底面１ｂに落下した洗浄媒体Ｍを洗浄槽底面１ｂおよび壁面１ｃに沿って同図の矢印Ｃで示すように再び洗浄槽１内に舞い上がらせることができる。これにより、洗浄槽内の特定の場所に洗浄媒体が溜まって浮上拡散しなくなることを防止できる。
また、ノズル２は上述の円筒メッシュ４の内側に設置され、円筒メッシュ４に吸い寄せられて集まった洗浄媒体を再び洗浄槽１内に分散させる機能も兼ね備えている。すなわち、円筒メッシュ４に洗浄媒体Ｍが吸い寄せられて貼り付き、メッシュ４が完全に閉塞されてしまうのを防止する。
ノズル２はノズル位置姿勢変更手段を備え、洗浄動作中にモータ５によって駆動されて回転または往復揺動する。ノズル２への圧縮空気の供給は回転継手（図示せず）を通して行なう。
ノズル２が移動による位置（吹き付け位置）の変化、および回転による姿勢（吹き付け方向）の変化の少なくともどちらかを行うことにより、洗浄槽１のすべての場所に気流を作用さることができるため、特定の場所に洗浄媒体Ｍが滞留してしまうことがなくなる。

＜タイプ２のノズル＞
このノズルは、洗浄媒体加速と洗浄媒体浮上拡散の役割を兼ねている。洗浄槽１内に浮上拡散した洗浄媒体Ｍを洗浄対象物Ｗに向けて加速するため、多数のノズル６が洗浄槽内に配置されている。
一般的なエアブローノズルを使用してもよいが、多数のノズルの使用によるエア消費量を抑えるため、コアンダ効果を利用したノズルを用いるのが望ましい。コアンダ効果を利用したエアノズルの場合、消費流量の数倍〜十数倍の気流を発生させることができ、少ないエア消費量で大量の洗浄媒体Ｍを加速することができる。コアンダ効果を利用したノズルの例としては各種の公知例がある。

図４は本発明の洗浄槽に適した公知ノズルの一例を示す図である。コアンダ効果を利用したノズルの中でも、同図に示したように吸込み部６ａと吹出し部６ｂをもった構造のノズル６の場合、洗浄媒体Ｍがノズル６の内部を通過するので、洗浄媒体Ｍを効率よく確実に加速することができる。洗浄媒体Ｍが効率よく加速されるため、少ない供給エア量であっても必要な洗浄能力が得られる。供給エア量が同じであれば、一般的なエアブローノズルよりも高い洗浄能力が得られる。

さらに、ノズルタイプ２の場合、ノズルタイプ１と違ってノズル６と洗浄対象物Ｗの間を遮るものがないため、加速された気流および洗浄媒体Ｍのエネルギーを洗浄対象物Ｗに直接作用させることができ、高い洗浄能力（付着物ｄの除去能力）が得られる。
また、各加速ノズル６にノズル位置姿勢変更手段を設け、ノズルの位置（吹き付け位置）、および姿勢（吹き付け方向）の少なくともどちらかを変化させることにより、洗浄ムラをなくしてより短時間で洗浄を終えることができる。図１において、洗浄槽底面１ｂおよび側面１ｃに配置されたノズル６はノズル回転モータ７によって回転または首振り動作を行い、洗浄槽蓋部１ａに配置されたノズル６はノズル移動モータ８（図示省略）によって直線的に往復移動を行なう。

図５は洗浄媒体加速ノズルの回転機構の例を示す図である。同図において符号９はノズル回転軸、１０は回転継ぎ手、１１は圧縮空気供給パイプ、１２はタイミングプーリ、１３はタイミングベルトをそれぞれ示す。ノズル６への圧縮空気の供給は回転継手１０と中空のノズル回転軸９を通して行なう。
モータ（図示略）の回転はタイミングベルト１３とタイミングプーリ１２を介してノズル回転軸９に伝達され、ノズル６は首振りまたは回転動作を行なう。一方、洗浄媒体Ｍの供給は、洗浄媒体浮上拡散ノズル２によって洗浄媒体Ｍを洗浄槽１内に浮遊拡散することによって行なわれる。
したがって、本実施形態では一般的なブラスト装置のように洗浄媒体供給のための配管等を設ける必要がなく、洗浄媒体加速ノズル６の移動／回転、配置変更が自由にできる。前述のように、図１、２において、ノズルタイプ１は洗浄槽底面に溜まっている洗浄媒体を浮上拡散させる作用も兼ね備えている。

＜ワーク保持手段＞
本実施形態では、洗浄対象物Ｗを保持するためのワークホルダ１４を５つ備えている。洗浄槽底部１ｂに取り付けられた２つのモータ１５、１６により、水平面内の回転および各ワークホルダの長軸周りの揺動を行なう。
図２に示すように、ワーク水平回転用モータ１５のトルクはタイミングベルト１７を介して中空軸に伝達され、ワークホルダ１４全体を水平面内に回転させる。また、ワーク揺動用モータ１６のトルクはタイミングベルト１８を介して同軸シャフトに伝達され、ギア１９および揺動リンク機構２０を介し図１において矢印Ｄで示すようにワークを揺動させる。このように、姿勢変化が２自由度以上あることにより、複雑な形状の洗浄対象でもムラなく洗浄することができる。
ワークホルダ１４の姿勢を２軸で変更できるため、洗浄対象物Ｗに対してさまざまな角度から洗浄媒体Ｍを作用させることができる。よって洗浄ムラが少なく、短時間で洗浄を終えることができる。

＜洗浄媒体＞
固体状の洗浄媒体で、気流によって飛翔可能なものであれば、さまざまな形状や材質のものが利用可能であるが、前述の理由により、特に薄片状の洗浄媒体を用いるのが好ましい。
次に、上記装置の動作を工程順に説明する。

図６は洗浄媒体が洗浄対象物に衝突する様子を示す模式図である。
＜洗浄媒体の浮上拡散・加速衝突＞
１：洗浄槽底面１ｂに向けられたノズル６およびノズル２に圧縮空気を供給すると、洗浄槽の底面１ｂに落下していた洗浄媒体Ｍは、洗浄槽底面１ｂおよび壁面１ｃに沿って上昇し、浮遊拡散する。
２：洗浄対象物Ｗに向けられたノズル６に圧縮空気を供給すると、洗浄槽１内に浮遊している洗浄媒体Ｍは加速されて高速で洗浄対象物Ｗに衝突する。（同図参照）
３：ノズル６を首振りないし往復動させることで、ノズル６の位置および姿勢（吹き付け方向）が変化するため、洗浄対象物Ｗの全面をムラなく洗浄することができる。また、ノズル６の位置または姿勢（吹き付け位置、方向）が変化することで、１つのノズルで洗浄媒体Ｍの浮上拡散機能と加速衝突の両機能を発揮させることができる。
４：さらにワーク保持手段１４の水平回転および揺動を行なうことにより、加速ノズル６と洗浄対象物Ｗとの位置関係が変化し、洗浄媒体Ｍを洗浄対象物Ｗの全面にムラなく接触衝突させることができる。

＜洗浄媒体の接触による洗浄＞
５：洗浄媒体Ｍが洗浄対象物Ｗに高速で接触または衝突することにより、洗浄対象物Ｗに付着している付着物ｄは叩き落とされる。叩き落とされた粉塵ｄは、排気口１ｅへ向かう気流の流れに乗って円筒メッシュ４を通過し、洗浄槽１より排出される。
６：また、洗浄対象物Ｗと洗浄媒体Ｍの接触ないし衝突により、洗浄対象Ｗに付着していた粉塵ｄの一部は洗浄媒体Ｍへ付着する。洗浄媒体Ｍは、排気口１ｅへ向かう気流の流れに乗って円筒メッシュ４に吸い寄せられる。

＜洗浄媒体に付着した粉塵の除去＞
７：円筒メッシュ４に吸い寄せられた洗浄媒体Ｍは、メッシュ部に接触・衝突する。洗浄媒体Ｍに付着している付着物ｄはここで洗浄媒体Ｍから分離されて洗浄槽１より排出される。
なお、メッシュ４の近傍に、構成要素として除電手段（例えば、イオン化された空気を生成するイオナイザ）を含むようにしてもよい。洗浄媒体Ｍと粉塵ｄとの静電気的引力が弱まり、粉塵ｄがより分離されやすくなる。
８：排気口１ｅからの吸引作用によってメッシュ４に貼り付いている洗浄媒体Ｍは、洗浄媒体浮上拡散ノズル２の回転により再び洗浄槽１内に拡散する。
上記１〜８の動作の繰り返しにより、洗浄媒体Ｍを洗浄槽１内で循環させながら洗浄対象物Ｗから付着物ｄを効果的に除去することができる。

上記工程１と２は交互に行なってもよいし、同時に行なうようにしてもよい。交互に行なった場合、洗浄媒体Ｍの浮上拡散と洗浄媒体Ｍの加速で同時に圧縮空気を使用しないため、圧縮空気供給能力が限られている場合にも十分な洗浄媒体Ｍの浮上拡散効果と洗浄媒体Ｍの加速効果が得られる。
また、圧縮空気供給能力が十分にある場合には、洗浄媒体Ｍの浮上拡散と洗浄媒体Ｍの加速を同時に行なうことにより、容易に大量の洗浄媒体を供給することで短時間に洗浄でき、洗浄ムラも小さくすることができる。

本実施形態では、ワーク姿勢が水平回転＋揺動の２軸（２自由度）で変化し、さらに加速ノズル６の首振り、往復動が加わるため、洗浄対象物Ｗのすべての面にさまざまな方向から洗浄媒体Ｍを衝突・接触させることができる。よって複雑な形状の部品であっても洗浄ムラが小さく、短時間で洗浄することができる。このほかに、さらに自由度を１つ付け加えて、ワークをゆっくり上下に移動させることを取り入れてもよい。このような動きも、ここではワーク姿勢の変化として取り扱う。
また、比較的付着力が強く、エアブローのみでは除去しにくい粉塵であっても、高速で飛翔する洗浄媒体Ｍが接触・衝突することによって洗浄対象物から分離することができる。特に、薄片状の洗浄媒体Ｍを用いた場合、後述の理由により高い洗浄品質と洗浄効率が得られ、洗浄対象物Ｗを傷つけることもないという優れた効果を発揮する。
また、洗浄媒体Ｍに付着している粉塵ｄは円筒メッシュ４で効果的に除去され、洗浄媒体Ｍの清浄度が常に保たれるため、洗浄媒体Ｍに付着している粉塵ｄが洗浄対象物Ｗに再付着することがなく、高い洗浄品質が得られる。

以上説明した通り、本実施形態に示した洗浄装置および洗浄媒体を用いれば、大量の洗浄媒体を加速して洗浄対象物に衝突させ、比較的複雑な形状の対象物やエアブローのみでは除去が難しい付着力の強い粉塵等であっても、高品質でかつ効率よく洗浄することができる。
また、一般的なブラストガンのようにチューブ等を用いてブラスト材を供給する方式に比べ、ノズルの移動や回転運動を妨げることなく、容易に大量の洗浄媒体を供給することができる。すなわち、ノズルの配置や移動・回転動作に制約が少なく、洗浄効果の高い配置や移動・回転が可能となる。
なお、本実施形態では、ノズルが回転ないし移動する構成を示したが、より多くのノズルを切り替えて使用し、ノズルの回転ないし移動と同様の効果を持たせることもできる。

図７は本発明の他の実施形態の作用図、図８は洗浄対象物の出し入れの状態を説明するための図である。
両図において符号１０１は洗浄槽、１０２は洗浄媒体拡散ノズル、１０３、１０４はメッシュ、１０５はノズル回転軸、１０６は洗浄媒体加速ノズル、１１４はワークホルダをそれぞれ示す。
本実施形態は、洗浄媒体の浮上撹拌手段としていわゆる流動床の原理を利用したものである。以下に本実施形態の構造を説明する。

＜洗浄槽＞
洗浄槽１０１は、洗浄する対象物Ｗおよび洗浄媒体Ｍを収容する円筒形状で、上洗浄槽１０１ａ、下洗浄槽１０１ｂに分割された構造により洗浄対象物Ｗの出し入れを行なう（図８参照。）。
＜メッシュ＞
洗浄媒体Ｍを洗浄槽１０１内に閉じ込めておくため、洗浄槽１０１の上洗浄槽１０１ａおよび下洗浄槽１０１ｂは洗浄媒体Ｍが通過できないメッシュ１０３、１０４が配置されている。

＜洗浄媒体浮上拡散手段＞
上洗浄槽１０１ａの上面は排気口１０１ｃとなっており、図示しない集塵機等の負圧供給手段に接続されている。除去された付着物ｄは、洗浄槽上面のメッシュ１０３を通過して洗浄槽１０１から排出される。
一方、洗浄槽下面のメッシュ１０４は吸気口１０１ｄと連なっており、洗浄槽１０１内が負圧になることによって洗浄槽外から気流が流入し、洗浄槽内に上昇気流が発生する。洗浄槽下面に沈降した洗浄媒体Ｍは上昇気流で浮上循環し、洗浄槽内に多数の洗浄媒体が浮遊乱舞した状態を容易に創出でき、いわゆる流動床の状態を創ることができる。すなわち、本実施形態では、洗浄媒体浮上拡散手段は特定のノズルで構成されるのではなく、外部に接続された負圧供給手段と、メッシュ１０３、１０４を間に置いた吸気口１０１ｄとで構成されている。したがって、先の実施形態におけるノズル６の噴出しに対応する気流は、吸気口１０１ｄから流入する気流である。
洗浄媒体Ｍは上昇気流によって上面側メッシュ１０３に到達すると、メッシュ１０３との衝突により、洗浄媒体Ｍに付着した粉塵ｄは払い落とされてメッシュ１０３を通過するが、洗浄媒体Ｍ自身はメッシュ１０３により遮られてそれ以上上昇できなくなり、メッシュ１０３に貼りついて動かなくなる。このままでは洗浄媒体Ｍが気流の妨げになるので、洗浄媒体拡散ノズル１０２からのエアの噴出しによって、メッシュ１０３に貼りついた洗浄媒体Ｍを吹き払う。洗浄媒体拡散ノズル１０２は、ほぼ線状の吹き出し口を有し、ノズル回転軸１０５によって回転することにより、メッシュ１０３の面を常に均等に吹き、洗浄媒体Ｍの堆積を防ぐ。

＜洗浄媒体加速ノズル＞
洗浄槽内に浮上拡散した洗浄媒体Ｍを洗浄対象物Ｗに向けて加速するため、多数の洗浄媒体加速ノズル１０６が洗浄槽内に配置されている。
＜ワーク保持手段＞
洗浄対象物Ｗを保持するためのワークホルダ１１４は、洗浄槽上部より吊り下げられており、水平面内に回転させることができる。
以下本実施形態の動作を説明する。

洗浄媒体Ｍの質量、大きさおよび集塵機により発生する上昇気流を適切に設定すれば、洗浄槽１０１内に洗浄媒体Ｍが浮遊乱舞した状態を創出できる。
洗浄の動作原理は先の実施形態と同じである。洗浄媒体加速ノズル１０６は、先の実施形態と同様首振りや往復移動させてもいいし、多数のノズルを切り替えて洗浄対象物Ｗ全面を洗浄するように構成してもよい。
また、気流の速度が大きく洗浄槽上面のメッシュ１０３に洗浄媒体Ｍが吸い寄せられて貼り付いてしまう場合は、上側のメッシュ１０３の上方に、回転可能な洗浄媒体拡散ノズル１０２を設置し、メッシュ１０３に向けてエアブローを吹き付けるように構成してもよい。
洗浄後は、エアブローおよび集塵機の吸引を停止すると、洗浄媒体は重力で下方に落下する。その後図８のように洗浄槽を上下に分離して、洗浄対象物Ｗを取り出す。

ここで、薄片状の洗浄媒体について詳しく説明する。
上記各実施例で開示した洗浄装置には、洗浄媒体Ｍとしてさまざまな洗浄媒体を使用することが可能である。例えば、樹脂ビーズ、各種ブラスト投射材、スポンジボール等である。実際には、洗浄対象物Ｗの特性（形状や材質など）や洗浄対象物Ｗへ付着している粉塵ｄの特性（粒径や付着の強さ）に応じて、洗浄媒体Ｍの材質、重さ、大きさ、形状を選択し、洗浄槽内で必要な気流の速度を決めることになる。
ただし、上記実施形態で示すように洗浄槽内で洗浄媒体Ｍを浮遊拡散させた状態をつくりだすには、薄片状の洗浄媒体Ｍが特に適している。例えば、数ｍｍ角の樹脂フィルム片を用いれば、重力に対して空気抵抗が大きいため落下速度が小さく、洗浄槽内で大量の洗浄媒体Ｍが浮遊拡散した状態を容易に創出できる。

また、本発明者らがトナー粉体（平均粒径５〜１０μm）ｄの付着した洗浄対象部品（電子写真装置の構成部品：樹脂および金属製）Ｗに対して様々な洗浄媒体Ｍを試した結果、本発明で開示した洗浄装置では、洗浄媒体Ｍとして特に薄片状の媒体を用いた場合、他の洗浄媒体に比べて飛躍的に洗浄性能が高かった。その理由として、以下のような作用が推察される。
１：気流との相互作用（→高速飛翔、滞空時間の長さ、複雑な運動）
ａ）薄片状の洗浄媒体は、質量に比べて大きな投影面積を持つため、気流によって容易に加速されて高速飛翔する。
ｂ）薄片状の洗浄媒体は、投影面積が小さい方向には空気抵抗が小さく、その方向へ飛翔した場合、高速運動が長距離維持される。
※洗浄媒体の速度が大きい方が洗浄媒体の持つエネルギーが大きく、洗浄対象に接触したときに作用する力が大きくなるので、洗浄品質が高い。
※洗浄媒体の速度が大きい方が洗浄媒体が洗浄槽の中で繰返し循環し、洗浄対象に接触する頻度が増すので洗浄効率が高い。
ｃ）薄片状の洗浄媒体は、姿勢によって空気抵抗が大きく変化するため、気流に沿って動くだけでなく急に方向を変えるなど複雑な運動をするので、比較的複雑な形状の対象の洗浄にも適する。
ｄ）薄片状の洗浄媒体は、質量に比べて大きな投影面積を持つため、洗浄対象物に衝突した後も滞空時間が長く、上昇気流に乗って再び洗浄対象物に衝突を繰り返すことができる。

図９は薄片状の洗浄媒体の作用の一部を説明するための図である。
２：接触・衝突時の挙動（エッジ作用、滑り接触、撓み作用）
ｅ）薄片状の洗浄媒体Ｍの端部から衝突した場合、接触力がエッジに集中するため、質量が小さいにもかかわらず粉塵等の除去に必要な力が得られる。
また、薄片状の洗浄媒体Ｍの場合、接触力が大きくなると撓んで力を逃がすため、一般的なブラストショット材やバレル研磨用のメディア材等とは異なり、必要以上の力で洗浄対象物Ｗを傷つけてしまうことがない。
ｆ）接触／衝突時に薄片が撓むと、空気から受ける粘性抵抗が大きく作用し非弾性衝突となる。すなわち、衝突時に跳ね返りが起こりにくく、斜め衝突の場合は滑り接触するため、一度の衝突で広い面積に接触でき、洗浄効率が高い。
これに対し、一般的なショット材や弾性スポンジでは、衝突時に跳ね返りが生じやすく、一度の衝突での接触効率が薄片状の洗浄媒体に比べて低い。
ｇ）接触／衝突時の滑り接触による掻き取り作用ないし摺擦作用により、付着粒子ｄに対して接触面に平行な力を作用させやすい。一般に、付着粒子ｄに対しては付着面に垂直方向に力を作用させるより付着面に平行な方向に力を作用させる方が小さい力で付着粒子を分離できることが知られている。
ｈ）薄片状の洗浄媒体は、分離手段に吸引されて衝突した際、大きく撓んで変形したり振動したりすることで洗浄媒体Ｍに付着した粉塵ｄが分離されやすい。よって洗浄媒体Ｍの清浄度が保たれ、非洗浄対象への再付着を抑えられるので洗浄品質が高い。

以上が、薄片状の洗浄媒体Ｍが、比較的複雑な形状の部品Ｗに対しても洗浄品質および洗浄効率が高い理由であると考えられる。また、薄片状の洗浄媒体Ｍのさらなる利点として、
ｉ）洗浄媒体Ｍを薄片状とすることで、洗浄媒体Ｍとして使用する材料の使用量がごくわずかで済み、洗浄工程の環境負荷やランニングコストを低くすることができる。
これらは、従来のブラストショット材やバレル研磨用のメディア材にはない画期的な特徴である。本発明で開示する洗浄装置は、特に薄片状の洗浄媒体を洗浄槽内に浮遊拡散させ、被洗浄対象物に向けて加速するのに適した構成となっている。

また、上記実施形態においては、除去対象粉塵ｄとして複写機やレーザープリンタ等の電子写真装置に使用される乾式トナー（平均粒径５〜１０μｍ程度）を想定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、一般的な粉体や塵埃付着物の洗浄装置や塗膜除去装置等にも応用可能である。なお、その場合洗浄対象物および付着物の性状に応じて洗浄媒体の種類および気流の流速を適切に選択することはいうまでもない。
例えば、洗浄対象物が傷つきやすい場合は、洗浄媒体として樹脂フィルム等の柔軟素材で、かつ厚みの薄いものを使用すれば、薄片が柔軟に撓むので洗浄対象を傷つけない。また、塗膜の除去等、強い除去力が必要な場合は金属薄片などを使用すれば強い除去作用が得られる。

１、１０１洗浄槽
２、１０２タイプ１のノズル
４円筒型のメッシュ
６、１０６タイプ２のノズル
１４、１１４ワークホルダ
Ｍ洗浄媒体
Ｗ洗浄対象物
ｄ粉塵等の付着物

特開平６−１８２３０５号公報特開２００３−１２２１２３号公報特許第３２８８４６２号公報特許第２６４３１０３号公報

Claims

洗浄媒体を飛翔させ洗浄対象物に衝突させることで付着物を除去する洗浄装置であって、前記洗浄媒体は樹脂フィルム片からなり、前記洗浄対象物及び前記洗浄媒体を収納する洗浄槽と、前記洗浄槽内の前記洗浄媒体を浮上させる洗浄媒体浮上拡散手段と、前記洗浄媒体浮上拡散手段によって浮上した前記洗浄媒体を前記洗浄対象物に向けて気流により加速させる洗浄媒体加速手段と、前記洗浄媒体が前記洗浄槽から排出されることを防止するメッシュとを有し、前記洗浄媒体が前記メッシュと衝突した際に、前記洗浄媒体に付着した付着物が前記洗浄媒体から分離され、当該付着物が前記メッシュを通して前記洗浄槽の外部に排出されることを特徴とする洗浄装置。
請求項１記載の洗浄装置において、
前記洗浄槽の底面に吸気口を有し、前記洗浄媒体浮上拡散手段は前記洗浄槽内に上昇気流を発生させるための負圧供給手段を有することを特徴とする洗浄装置。
請求項１または２記載の洗浄装置において、
前記洗浄対象物を保持するワークホルダと、前記ワークホルダを回転または揺動させるワーク姿勢変更手段とを有することを特徴とする洗浄装置。