(57)【要約】【課題】  容器内壁全体に効率良く空気を噴射することが可能な流体噴射ノズル及びそれを用いた洗浄装置を提供する。【解決手段】  流体供給部から供給される流体により先端部に湾曲運動を発生させ噴射口の位置と方向を変えながら流体を噴出する流体噴射ノズルであって、剛性を有する供給管と、供給管に接続され弾性を有する方向調整用チューブと、方向調整用チューブを曲げるためのアクチュエータと、方向調整用チューブに接続され方向調整用チューブよりも高い弾性を有する可撓性チューブとから構成される。【選択図】  図１
2006159074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体供給部から供給される流体により先端部に湾曲運動を発生させ噴射口の位置と方向を変えながら流体を噴出する流体噴射ノズルであって、剛性を有する供給管と、供給管に接続され弾性を有する方向調整用チューブと、方向調整用チューブを曲げるためのアクチュエータと、方向調整用チューブに接続され方向調整用チューブよりも高い弾性を有する可撓性チューブと、から構成されることを特徴とする流体噴射ノズル。
【請求項２】
容器に開設された少なくとも１つの開口部から気密性を保ちつつノズルを容器内部に項挿入し空気を吹き付けるとともに、容器に開設された少なくとも１つの開口部から吸引排気する容器内部の洗浄装置において、請求項１記載の流体噴射ノズルを用いることを特徴とする容器内部の洗浄装置。
【請求項３】
請求項２記載の容器内部の洗浄装置において、前記可撓性チューブが弾性の異なる複数の部材よりなることを特徴とする容器内部の洗浄装置。
【請求項４】
請求項２、３のいずれか一項に記載の容器内部の洗浄装置において、前記流体噴射ノズルを移動させる移動手段を有することを特徴とする容器内部の洗浄装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の容器内部の洗浄装置において、空気供給装置と流体噴射ノズルを接続するエア配管の中間部に開閉弁を設けたことを特徴とする容器内部の洗浄装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一項に記載の容器内部の洗浄装置において、空気供給装置と流体噴射ノズルを接続するエア配管の中間部に正または負イオンを発生するイオン発生装置を設けたことを特徴とする容器内部の洗浄装置。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか一項に記載の容器内部の洗浄装置において、前記可撓性チューブが湾曲運動した際に先端が容器内部に接触しないように可撓性チューブの長さを設定したことを特徴とする容器内部の洗浄装置。
【請求項８】
請求項２〜７のいずれか一項に記載の容器内部の洗浄装置が複数の流体噴射ノズルで容器内部を洗浄するものにおいて、可撓性チューブが湾曲運動しても互いに干渉しないように可撓性チューブの長さを設定したことを特徴とする容器内部の洗浄装置。
【請求項９】
請求項２〜８のいずれか一項に記載の容器内部の洗浄装置が複数の流体噴射ノズルで容器内部を洗浄するものにおいて、容器内壁において空気が噴出される範囲が少なくとも一部重複するように供給する空気の圧力、或いは拡散範囲を設定したことを特徴とする容器内部の洗浄装置。
【請求項１０】
請求項２〜６、８、９のいずれか一項に記載の容器内部の洗浄装置において、可撓性チューブの先端が洗浄対象である容器の材質よりも柔らかい材料で形成されたことを特徴とする容器内部の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を収納する容器、例えば、電子写真装置において使用されるトナーの収納容器あるいは現像ユニットの内面に付着している付着物を洗浄するための流体噴射ノズル、及びそれを用いた洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効利用、省廃棄物の観点から使用済みの電子写真装置を資源種類別に分類してマテリアルリサイクルをおこなったり、それらの部品やユニットに対して洗浄処理を施して再使用している。
電子写真装置のトナーの収納容器や現像ユニットの洗浄処理では、容器の開口部からのエアブローにより粉塵を排出し、分解して超音波洗浄もしくは人手による拭き取り工程を経て付着している残存トナーを除去するという方法がとられている。
しかし、超音波洗浄などの湿式洗浄は洗浄液の廃水処理、洗浄後の乾燥のために大量のエネルギーを必要とするので、環境負荷の観点からは望ましいものではない。また、人手による拭き取り作業工程は重労働であり人件費がかかる。さらに、これらの手法は容器を分解しなければ実行できない。
容器を分解しない洗浄方法としては、容器開口部から容器内部に空気を噴射、あるいは容器開口部から容器内部に突出するように空気噴射ノズルを挿入して空気を噴射し、壁面に付着した付着物を遊離させて吸引排気する方法が多く用いられる。しかし、この方法では容器内壁において空気が直接噴射されない領域にトナーが残存あるいは再付着してしまうため十分な洗浄度が得られない。そこで、容器と空気噴射ノズルの少なくとも一方を平行移動あるいは周方向に回転させながら空気の噴射と吸引排気をおこなう方法があるが、斯かる方法でも容器内壁全体に空気を噴射するには、移動機構や回転機構などの構成が複雑になってしまう。
短時間で効率的かつ安価に容器内部全体を清掃できる粉体収納容器の洗浄装置として、例えば、特許文献１に示された従来技術が知られている。しかしながら、この従来技術には以下のような問題点がある。
即ち、空気噴射ノズルの少なくとも根元部を可撓性を有する材料で形成していることで、空気噴射ノズルに供給された空気圧によりノズルの噴射口の位置が容器内部で無作為に変化する。これにより、容器内部の様々な領域に空気が直接噴射することができるので容器内部での粉体の遊離は空気噴射口の位置が固定のものより促進される。しかし、空気圧による空気噴射ノズルの噴射口の位置変化では噴射口は空気噴射ノズルの根元の方向を向くことができないため、容器の開口部付近を洗浄することは困難である。また、噴射口が無作為な動きをするので、容器の形状や付着物の付着の状態に偏りがある場合でもそれに合わせた噴射ができないため洗浄時間がかかってしまう。
また、湾曲運動の方向を規制できる可撓性チューブの構造として、例えば、特許文献２が知られている。しかしながら、この従来技術にも以下のような問題点がある。
即ち、筒状をなす流体噴出ノズルに可撓性を有する偏平部を形成し、内部を通過する流体の乱流の影響や噴出時の力で偏平部がその偏平方向において湾曲運動するものである。しかし、この方法では湾曲時には偏平部が潰れてしまい流路が極端に狭くなってしまう。このため、大きく湾曲している状態ではノズルから噴射される流体の流量が小さくなってしまうので、十分な洗浄力を得ることができない領域ができてしまう。
【特許文献１】特開２００３−４７９２４公報
【特許文献２】特開平１０−２８６４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明は上記の問題点に鑑み、容器内壁全体に効率良く空気を噴射することが可能な容器内部の洗浄装置および洗浄方法を提供するために、供給される空気によって噴射口の位置や方向を変える可撓性チューブを有する空気噴射ノズルにおいて、可撓性チューブの湾曲運動の反力に抗して位置を安定させた状態で可撓性チューブを空気噴射ノズルの根元部に向けることを可能とし、容器の形状や付着物の付着のしかたに合わせて特定の方向において湾曲運動しかつ湾曲角度によらず十分な流量の空気を噴射できるような空気噴射ノズル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】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、流体供給部から供給される流体により先端部に湾曲運動を発生させ噴射口の位置と方向を変えながら流体を噴出する流体噴射ノズルであって、剛性を有する供給管と、供給管に接続され弾性を有する方向調整用チューブと、方向調整用チューブを曲げるためのアクチュエータと、方向調整用チューブに接続され方向調整用チューブよりも高い弾性を有する可撓性チューブとから構成される流体噴射ノズルを最も主要な特徴とする。
請求項２に記載の発明は、容器に開設された少なくとも１つの開口から気密性を保ちつつノズルを容器内部に項挿入し空気を吹き付けるとともに、容器に開設された少なくとも１つの開口から吸引排気する容器内部の洗浄装置において、請求項１記載の流体噴射ノズルを用いる容器内部の洗浄装置を主要な特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の容器内部の洗浄装置において、可撓性チューブが弾性の異なる複数の部材よりなる容器内部の洗浄装置を主要な特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２、３のいずれかに記載の容器内部の洗浄装置において、流体噴射ノズルを移動させる移動手段を有する容器内部の洗浄装置を主要な特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の容器内部の洗浄装置において、空気供給装置と流体噴射ノズルを接続するエア配管の中間部に開閉弁を設けた容器内部の洗浄装置を主要な特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のいずれか一項に記載の容器内部の洗浄装置において、空気供給装置と流体噴射ノズルを接続するエア配管の中間部に正または負イオンを発生するイオン発生装置を設けた容器内部の洗浄装置を主要な特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項２〜６のいずれか一項に記載の容器内部の洗浄装置において、可撓性チューブが湾曲運動した際に先端が容器内部に接触しないように可撓性チューブの長さを設定した容器内部の洗浄装置を主要な特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項２〜７のいずれか一項に記載の容器内部の洗浄装置が複数の流体噴射ノズルで容器内部を洗浄するものにおいて、可撓性チューブが湾曲運動しても互いに干渉しないように可撓性チューブの長さを設定した容器内部の洗浄装置を主要な特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項２〜８のいずれか一項に記載の容器内部の洗浄装置が複数の流体噴射ノズルで容器内部を洗浄するものにおいて、容器内壁において空気が噴出される範囲が若干重複するように供給する空気の圧力を設定した容器内部の洗浄装置を主要な特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項２〜６、８、９のいずれか一項に記載の容器内部の洗浄装置において、可撓性チューブの先端が洗浄対象である容器の材質よりも柔らかい材料で形成された容器内部の洗浄装置を主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、流体噴射ノズルが、剛性を有する供給管と、供給管に接続され弾性を有する方向調整用チューブと、方向調整用チューブを曲げるためのアクチュエータと、方向調整用チューブに接続され方向調整用チューブよりも高い弾性を有する可撓性チューブとから構成されることで、アクチュエータにより方向性調整チューブを曲げることで、全ての方向に空気を直接噴射することができる。また、可撓性チューブの湾曲運動の反力を供給管と方向調整用チューブで受けることで流体噴射ノズルの位置を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明における洗浄装置の概要を説明した図である。図１（ａ）において、空気噴射ノズル１は容器２に設けたノズル挿入用の開口部２ａを略密閉した状態で容器内に挿入されている。また、容器２のもう一方の開口部２ｂにおいて、排気管３が略密閉した状態で装着されている。
排気管３は図示しない排気ポンプに接続されている。空気噴射ノズル１から空気を噴射して容器２内の付着物を遊離させると共に排気管３から吸引排気することで容器２内の洗浄を行う。空気噴射ノズル１は、先端部の可撓性チューブ４と、可撓性チューブ４の基部に位置し且つ可撓性チューブ４より低い弾性を有する方向調整用チューブ５と、方向調整用チューブ５を曲げるアクチュエータ６と、剛性を有する金属管７とから構成される。
金属管７は容器外部でエアチューブ８に接続されエアチューブ８を介して高圧清浄空気供給装置９と接続される。高圧清浄空気供給装置９から供給される空気が可撓性チューブ４から噴出する際の反力や可撓性チューブ４を通過する際に生じる乱流の影響により可撓性チューブ４は図１（ａ）に示すように、方向調整用チューブ５との接続部分付近を中心に湾曲運動する。図１（ｂ）に示すように、湾曲アクチュエータ６により方向調整用チューブ５を湾曲させることで可撓性チューブ４の先端を空気噴射ノズルの根元部に向けることができる。
このようにして、高圧清浄空気供給装置９から空気を供給することで容器開口部付近に対しても直接空気を噴射することができる。尚、可撓性チューブ４は湾曲運動した際に容器内壁に接触しないような長さに予め設定されている。
【０００７】
次に、実施例２について説明する。図２（ａ）は、本発明におけるアクチュエータの様子を示した図である。また、図２（ｂ）に示すように、方向調整用チューブ２１の周囲に配置される４つの湾曲アクチュエータ２２（ひとつは図示しない）が伸縮あるいは湾曲することで方向調整用チューブ２１を湾曲させる。
本実施例では、湾曲アクチュエータ２２は方向調整用チューブ２１の略先端に固定されているワイヤー２３とワイヤーの他端を引っ張るために個別に動作可能な複数のモータ２４（符号２４ａはワイヤーを巻く回転プーリ）からなっており、方向調整用チューブ２１の軸に対して対向する２つの湾曲アクチュエータの一方を伸ばし他方を縮めることで方向調整用チューブ２１を湾曲させることができる。さらに、４つの湾曲アクチュエータの伸縮の組み合わせを適切に選ぶことで全ての方向に方向調整用チューブ２１を湾曲させることができる。
本実施例においては、湾曲アクチュエータを方向調整用チューブの周囲に４つ配置した構成であるが、特定の方向だけに湾曲させる場合には、湾曲アクチュエータは１または２つでも可能であり、全ての方向に湾曲させるには３つ以上の湾曲アクチュエータを配置すれば可能である。
また、本実施例においては、湾曲アクチュエータをワイヤーとモータからなるものとしたが、形状記憶合金と加熱装置、あるいは弾性を有するエアチューブとエア供給装置からなるものを用いることも可能である。
【０００８】
実施例３について説明する。図３は、本発明における可撓性チューブの実施例である。図３において、可撓性チューブ３１は周方向に沿って４つに区分けされており、２つの低弾性部３２と、２つの高弾性部３３とからなっている。各低弾性部３２と、２つの高弾性部３３は対向位置関係にある。このため、図示しない高圧空気供給装置から空気が供給された時、可撓性チューブ３１の湾曲方向は高い可撓性を有した高弾性部３３が湾曲する方向（図中の矢印方向）に規制される。
本実施例においては、弾性（可撓性）の異なる材料で可撓性チューブを形成したが、周方向に沿って部分的にチューブの厚さを変えることでチューブの弾性に変化をつけることも可能である。
【０００９】
次に、実施例４について説明する。図４に示したノズルは、洗浄対象とする容器４３が空気の噴射圧に対して大きい場合の実施例である。図４において、直動アクチュエータ４１の先端に空気噴射ノズル４２が固定されている。直動アクチュエータ４１の軸方向へのスライドにより空気噴射ノズル４２は固定された容器４３内を長手方向に移動する。これにより、容器内の各所に対する洗浄効果を高めることが出来る。本実施例は空気噴射ノズルがひとつの場合であるが、複数の空気噴射ノズルを用いる場合にそれらを共通の直動アクチュエータに固定して全て同じように（同期して）移動させたり、或いは複数の直動アクチュエータに固定して個別、独立に移動させるようにすることも可能である。また、可撓性チューブ４４は、先端が容器４３の材質よりも柔らかい材料で形成されている。
【００１０】
次に、実施例５について説明する。図５において、可撓性チューブ５１と高圧清浄空気発生装置５２の間に高速駆動可能な電磁弁５３とイオン発生装置５４が備えられている。電磁弁５３を高速に開閉することによって間欠的にイオン化した空気を空気噴射ノズル５１に供給している。間欠的な噴射により、流体噴射ノズル内に乱流が発生しやすくなり、可撓性チューブの湾曲運動を容易に発生させることができる。また、間欠的に空気を供給することで空気発生装置の最大圧力の空気をパルス状に発生することができるので付着物に大きな衝撃を与えることができ、大きな洗浄力が得られる。また、イオン化した空気によって一旦壁面から剥離した異物の再付着を防止でき、洗浄効果をより高めることが出来る。本実施例においては電磁弁とイオン発生装置を同時に備えているが、どちらか一方のみを備える構成も可能である。５５は容器、５６は排気管である。
【００１１】
次に、実施例６について説明する。図６は空気噴射ノズルを複数用いている実施例である。図６において、各空気噴射ノズル６１、６２から空気が噴射される容器壁面６３では、隣り合う空気噴射ノズル６１、６２から噴射される空気の範囲が重複するように供給される空気の圧力が設定される。可撓性チューブ６４、６５を湾曲運動させた際に可撓性チューブが容器内壁に接触しないだけではなく、可撓性チューブ同士が接触しないように可撓性チューブの長さ、間隔を設定する。
また、可撓性チューブを部分的に弾性の異なる材質で構成して湾曲運動に方向性を持たせている場合（図３の如き構成）は、可撓性チューブの長さを長くしても可撓性チューブと容器内壁あるいは可撓性チューブ同士の接触を防ぐ構成をとることもできる。
以上説明したような構成を採用することにより、方向調整長チューブをアクチュエータにより曲げることで、可撓性チューブの先端を流体噴射ノズルの根元方向に向けることができる。これにより、容器開口部にも空気を直接噴射することが可能となるため、残存する付着物を少なくできる。
又、可撓性チューブを弾性の異なる材質で構成することで、可撓性チューブに空気が供給された際に柔らかい部分が選択的に撓むので、可撓性チューブの湾曲運動に方向性を持たせることができる。これにより、容器の形状、付着物の付着の仕方に合わせて予め可撓性チューブの湾曲運動の方向を設定することで効率良く空気を噴射することができる。また、低弾性の部分を周方向に沿って適切に分配、配置することで可撓性チューブが湾曲した際に湾曲部が潰れて流路を塞ぐことを防ぐことができる。
又、容器内で流体噴射ノズルを移動させる移動手段を有することで、洗浄対象とする容器が空気の噴射圧に比して過大な場合でも流体噴射ノズルを容器内の洗浄対象箇所に近づけて噴射することができるので大きな洗浄力が得られる。
又、空気供給装置と流体噴射ノズルを接続するエア配管の中間部に開閉弁を設けることで、空気を間欠的に流体噴射ノズルに供給することができる。このため、流体噴射ノズル内に乱流が発生しやすくなり可撓性チューブの湾曲運動を容易に発生させることができる。また、間欠的に空気を供給することで空気発生装置の最大圧力の空気をパルス状に発生することができるので付着物に大きな衝撃を与えることができ、大きな洗浄力が得られる。
更に、付着物が空気の噴射で吹き飛ばされた際に容器と付着物あるいは付着物同士の摩擦によって帯電することがあるが、空気供給装置と流体噴射ノズルを接続するエア配管の中間部に正または負イオンを発生するイオン発生装置を設けることで、帯電した付着物を除電することができるため一度遊離した付着物が再付着しにくくなる。さらに、流体噴射ノズルの帯電も防止することができるので流体噴射ノズルに付着物が再付着することがなく、再付着した付着物による二次的な汚染を防ぐことができる。
【００１２】
次に、可撓性チューブが湾曲運動した際に先端が容器内部に接触しないように可撓性チューブの長さを設定することで、容器内壁の損傷を防ぐことができる。また、可撓性チューブ自体の劣化も遅らせることができる。
加えて、複数の流体噴射ノズルで容器内部を洗浄する構成である場合に流体噴射ノズルが湾曲運動しても互いに干渉することないように可撓性チューブの長さを設定することで、可撓性チューブ同士の絡み防止とともに可撓性チューブ同士の衝突によるエネルギーのロスを防ぐことができる。
又、複数の流体噴射ノズルで容器内部を洗浄する構成である場合に容器内壁において空気が噴出される範囲が若干重複するように供給する空気の圧力（或いは、拡散範囲）を設定することで、容器内壁において流体噴射ノズルの中心から離れた領域では複数の流体噴射ノズルから噴射されることになり、洗浄ムラの発生を防止できる。
更に、可撓性チューブの先端が洗浄対象である容器の材質よりも柔らかい材料で形成されたことで、可撓性チューブの湾曲運動により容器と可撓性チューブが衝突した時の容器の損傷を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明における洗浄装置の概要を説明した図である。
【図２】本発明におけるアクチュエータの様子を示した説明図である。
【図３】本発明における可撓性チューブの実施例を示した説明図である。
【図４】洗浄対象とする容器が空気の噴射圧に対して大きい場合の実施例を示した説明図である。
【図５】本発明における可撓性チューブと高圧清浄空気発生装置の間に高速駆動可能な電磁弁とイオン発生装置が備えられている実施例を示した説明図である。
【図６】本発明における空気噴射ノズルを複数用いられている実施例を示した説明図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  空気噴射ノズル、２  容器、３  排気管、４  可撓性チューブ、５  方向調整用チューブ、６  アクチュエータ、７  金属管、８  エアチューブ、９  高圧清浄空気供給装置、２１  方向調整用チューブ、２２  湾曲アクチュエータ、２３  ワイヤー、２４  モータ、３１  可撓性チューブ、３２  低弾性部材、３３  高弾性部材、４１  直動アクチュエータ、４２  空気噴射ノズル、４３  容器、４４  可撓性チューブ、５１  可撓性チューブ、５２  高圧清浄空気発生装置、５３  電磁弁、５４  イオン発生装置、６１、６２  空気噴射ノズル、６３  容器壁面、６４、６５  可撓性チューブ、６６  モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006159074.tif 000006
【図５】
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【図６】
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