CN101086654A - 清洁装置及图像形成装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明的清洁装置涉及设置有清洁刮板的清洁装置，其去除残留在图像载体表面上的显影剂，其特征在于，清洁刮板由其中分散有富勒烯和碳纳米管中的至少一种的树脂状基质制成。根据本发明的清洁装置，可以使高耐用性和良好的清洁性能彼此兼容。

Description

清洁装置及图像形成装置

技术领域

本发明涉及清洁装置以及图像形成装置，具体地，涉及用于清洁残留在感光体、转印体等上的色调剂(也称墨粉)的清洁装置以及设置有该清洁装置的图像形成装置。

背景技术

通过以下步骤执行一般的电子照相处理，包括：使感光体带电、图像曝光、显影、从感光体到将被转印的材料上的转印、以及在转印之后清洁残留在感光体上的残留转印色调剂，并且如果必要，可以附加感光体的去静电步骤。

在显影过程中，当涉及干式电子照相系统时，利用粉末状色调剂在感光体上形成图像，并将图像转印到纸上或者中间转印介质上。此时，通过清洁装置从感光体中去除残留在感光体上的残留转印色调剂或者由于卡纸等而没有从感光体转印的色调剂。作为用作清洁装置中的色调剂去除构件，使用诸如刮板(blade)、已施加有偏压的刷、以及辊的各种材料。在这一方面，使用由聚氨酯橡胶等制成的弹性刮板的刮板清洁系统相对便宜并适于小型化。

然而，在使用刮板清洁系统清洁为微粒的色调剂的情况下，存在一些需要解决的问题。例如，当为了获得充分的清洁性能而使刮板强接触感光体时，可能损坏刮板的边缘，或者可能使刮板卷起。此外，当刮板边缘被损坏或磨损时，不能获得开始设定的清洁性能并且会发生清洁故障，从而在图像上生成严重的缺陷。

然后，采取了通过使作为将被清洁的构件的感光体的表面部分上含有诸如碳氟树脂的脱模剂，从而改善感光体的脱模剂特性，或者在色调剂中混合诸如硬脂酸锌的润滑剂，从而减小清洁刮板和感光体表面之间的摩擦并使色调剂容易从感光体上剥离而使清洁条件的容限变宽的对策。

然而，将大量脱模剂混合在感光体表面材料中必定在某种程度上牺牲感光体的特性，使得很难获得高性能的感光体。此外，将润滑剂混合在色调剂中对充电性能的影响很大，使得很难获得高性能的色调剂。而且，即使当采取上述对策时，通常也不容易使清洁性能和耐用性彼此充分兼容。

然后，不仅提出了针对感光体或者色调剂的对策，而且还提出了关于清洁刮板材料的对策。例如，JP 2004-191708 A披露了一个实例，其中，提高清洁刮板与感光体的接触部分的撕裂强度，从而不损坏刮板边缘。

根据JP 2004-191708 A，描述了通过将含有碳纳米管的涂层涂覆在清洁刮板的边缘部分中，不仅在与感光体的接触部分上产生摩擦阻力而不影响刮板整体的弹性，而且显著提高了边缘部分的撕裂强度，从而可以极大地提高刮板边缘部分的耐用性。此外，还披露了作为碳纳米管的一个实例的包括富勒烯(fullerene)的单壁碳纳米管的使用。

通过使用这种刮板，无疑提高了清洁刮板的耐用性。然而，近年来，在电子照相装置中，急切需要进行免费维护或延长维护间隔。在上述引用参考的清洁刮板中，由于仅在边缘部分上应用含有碳纳米管的涂层处理，因此存在一些问题：当刮板边缘磨损时，立即露出基材层，并且当考虑涂覆厚的涂层时，产生涂层不平坦，或者难以保持刮板边缘部分的精度。

另一方面，还提出了一种通过调整清洁刮板边缘的角度来提高清洁性能的方法。

例如，JP 2-216178 A披露了一种将清洁刮板边缘的角度从通常设定值的90°减小并将其设定在85°～90°的技术。

通常，少量的色调剂等(由于存在在显影剂中，在色调剂中包含各种外部添加剂的情况，因此将包括它们的在下文中称作“色调剂等”)滞留在清洁刮板的边缘和与之接触的感光体表面之间形成的空间内。由于这些滞留的色调剂等，可能产生膜(filming)。本文中所提到的膜是由于滞留的色调剂等而在感光体表面上形成了附着层的现象。可选地，还可以存在附着层本身被称作膜的情况。

当在感光体表面上生成膜时，必然会劣化图像质量。当边缘部分中色调剂的滞留量增多时，生成膜的可能性提高，相反，当色调剂的滞留量减少时，生成膜的可能性降低。

另一方面，滞留在边缘部分中的色调剂等也起到均匀地研磨感光体表面并使其平滑的作用。

根据JP 2-216178 A中披露的技术，尽管通过减少边缘部分中色调剂的滞留量会减少生成膜的机会，但同时也减小了实现均匀研磨的作用。

另一方面，在边缘部分的角度大于90°的情况下，色调剂等容易滞留在边缘部分中，增大了对研磨将被清洁的构件表面的影响。例如，JP 5-19671 A披露了一个实例，其中，通过利用该事实，将刮板边缘设为钝角以增加色调剂等的滞留，从而研磨感光体。

该技术使清洁刮板的边缘角成为钝角，从而增加色调剂的滞留以及进一步在色调剂中混合诸如氧化钛的研磨粒子，从而研磨感光体。根据这个方法，尽管的确可以削刮感光体，但增加了色调剂等的滞留量，从而也增加了成为膜形成原因的色调剂等的量。因此，在所谓的沉积物(膜等)增加的情况下，必须提高用于削刮它们的研磨能力。即，必须充分使用这些对立作用同时使它们平衡和稳定。除非以显著的增加量设置抛光量，否则不能以稳定的方式抑制膜的形成。

如上所述，根据JP 2-216178 A和JP 5-19671 A中披露的技术，如果色调剂的滞留量很大，则增加了生成膜的机会；以及如果色调剂的滞留量很大，则研磨作用变大。从而，难以在抑制生成膜的机会的同时进行稳定的研磨作用。

如今，在近年来的电子照相装置中，为了实现高图像质量，频繁使用具有不大于6μm的平均粒径的小粒径色调剂或者接近于球形的色调剂。为此，难以保持良好的清洁性能。

在这种情况下，不仅清洁刮板的耐用性变得越来越重要，而且关于怎样使将被清洁侧(例如，感光体和转印带)的表面状态保持良好的问题变得越来越重要。例如，如果通过滞留在清洁刮板上或在清洁刮板边缘附近的色调剂或其外部添加剂等粗略地削刮将被清洁的表面，从而在感光体表面形成凹凸，或者色调剂或其外部添加剂粘附在该表面上，即使当提高了清洁刮板的耐用性时，也不可能保持良好的清洁性能。

发明内容

在上述背景下作出本发明，本发明的目的在于提供一种清洁装置，其设置有能够使高耐用性和良好清洁性能彼此兼容的清洁刮板，以及设置有该清洁装置的图像形成装置。

为了实现上述目的，根据本发明一个实施例的清洁装置涉及一种清洁装置，其设置有除去残留在图像载体表面上的显影剂的清洁刮板，其中，清洁刮板由富勒烯和碳纳米管中的至少一种分散在树脂状基质(resinous matrix)中而制成。

此外，为了实现上述目的，根据本发明一个实施例的图像形成装置涉及一种图像形成装置，其设置有感光体、在感光体的表面上形成静电潜像的曝光装置、使用显影剂显影静电潜像的显影装置、以及除去残留在感光体表面上的显影剂的清洁刮板，其中，清洁刮板由富勒烯和碳纳米管中至少一种分散在树脂状基质中而制成。

附图说明

在附图中，

图1是示出根据本发明实施例的图像形成装置的整体结构实例的示图示图；

图2是示出根据本发明实施例的图像形成装置的图像形成单元的结构实例的示图；

图3是示出根据本发明实施例的清洁装置结构实例的示图；

图4A和图4B中的每一个均是示意性示出根据本发明实施例的清洁刮板性能特征的示图；

图5是示出根据本发明实施例的清洁装置的评估测试结果的第一表；

图6是示出关于清洁刮板的边缘角度与感光体的平均削刮量的关系以及清洁刮板的边缘角度与表面粗糙度的关系的测试结果的曲线图；

图7是示出根据本发明实施例的清洁装置的评估测试结果的第二表；

图8是示出根据本发明实施例的清洁装置的评估测试结果的第三表；

图9是示出根据本发明实施例的清洁装置的评估测试结果的第四表；以及

图10是示出根据本发明实施例的清洁装置的评估测试结果的第五表。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来描述根据本发明的清洁装置和图像形成装置的实施例。

(1)图像形成装置

图1是示出了根据本发明的图像形成装置1的结构实例的示图。例如，图1中示出的图像形成装置1是彩色串联型复印机。

图像形成装置1被配置成具有扫描部2、图像处理部3、图像形成部4、给纸部5、定影部6、排纸部7等。

在扫描部2中，读取彩色原稿，并将其转换为三原色图像数据R、G、和B。

在图像处理部3中，通过颜色转换处理将三原色转换为4个印刷颜色信号：Y(黄色)信号、M(品红色)信号、C(青色)信号、以及K(黑色)信号。此外，在图像处理部3中，执行诸如滤色(filtering)处理和半色调处理的各种图像处理。

各个经过图像处理的Y、M、C、和K信号被输入至图像形成部4。

图像形成部4设置有对应于各个Y、M、C、和K颜色的四个图像形成单元(图像形成单元10用于Y，图像形成单元11用于M，图像形成单元12用于C，图像形成单元13用于K)。还设置有用于传送记录纸的环形传送带16、用于驱动传送带16的驱动辊14、用于跟随驱动辊并将记录纸供给到传送带上的给纸辊15、用于清洁附着到驱动辊的色调剂的带清洁装置17等。

从给纸部5供给的记录纸通过传送带16从给纸辊15传送至驱动辊14附近。同时，将Y色调剂图像、M色调剂图像、C色调剂图像、和K色调剂图像顺序叠加并转印到记录纸上。

此后，通过定影部6将色调剂图像定影在记录纸上，然后从排纸部7排出。

由于各个图像形成单元10、11、12、和13在色调剂颜色上不同但在基本结构和操作上相同，所以下面选择它们之中用于Y的图像形成单元10作为实例来描述详细结构和操作。

图2是示出图像形成单元10的详细结构实例的示图。图像形成单元10在其中心附近具有旋转感光体20，并沿旋转方向分别设置有充电装置21、激光装置22、显影装置23、转印辊24、以及清洁装置30。

例如，感光体20为由具有设置在导电基体上的有机感光层的有机感光体制成的感光鼓。在这种情况下，例如，具有包含如在JP2005-173566 A中披露的链式聚合官能团(chain polymerizablefunctional group)的空穴传输材料的有机感光层可被用作有机感光层。

此外，可以采用将包含非晶硅的材料制成的感光层设置到导电基体上的形式。

例如，充电装置21是子电晕(scorotron)充电装置，并且例如，以大约-500V对感光体20的表面均匀充电。此外，可将已知的辊充电装置和电晕充电装置用作充电装置21。

激光装置22利用以图像信号(在这种情况下是Y信号)调制的激光束来照射和曝光带电的感光体20的表面。曝光后感光体20的电位约为-80V，并且在感光体20的表面上形成静电潜像。

接下来，通过显影装置23来显影静电潜像。例如，在显影装置23中，由以负极性充电的非磁性色调剂(在这种情况下是Y色调剂)和磁性载体混合而制成的两成分显影剂包括在其中。通过载体在设置有磁铁的显影辊23a上形成尖部(nap，顶端)，并将大约-200V～-400V的负电压施加到显影辊23a，色调剂仅附着至感光体20表面的曝光区域，从而在感光体20的表面上形成Y色调剂图像。

顺便提及，可代替两成分显影剂使用不使用载体的单成分显影剂。

另一方面，通过传送带16传送记录纸。在记录纸在感光体20和在其相对位置处设置的转印辊24之间通过期间，Y色调剂图像从感光体20的表面转印到记录纸上。

此后，类似地将M色调剂图像、C色调剂图像、和K色调剂图像叠加并转印到记录纸上，然后，将得到的记录纸发送至定影部6。

另一方面，在转印到记录纸上以后，一部分色调剂残留在感光体20的表面上。通过清洁装置30来清除这种残留的色调剂(残留显影剂)。通过使用清洁刮板40执行色调剂的清洁。将通过清洁刮板40刮除的色调剂经由废色调剂通道25送至废色调剂罐26。

顺便提及，对于图像形成单元10、11、12、和13中的每一个所拥有的部件，可以采用至少每个感光体和每个显影装置容纳在可从图像形成装置1拆除的四个处理盒(process cartridge)(分别对应于图像形成单元10、11、12、和13)中的形式。

(2)清洁装置

图3是示出根据本发明的清洁装置30的结构的截面图。清洁装置30设置有外壳31、固定至外壳31并支持弹簧34的一端的弹簧支持构件33、弹簧34、以及刮板单元42。

在刮板单元42中，连接到弹簧34另一端的支持构件(1)35、旋转轴37、支持构件(2)36、L形金属材料41、以及清洁刮板40顺序连接并整体构成。

刮板单元42可旋转地配置在旋转轴37周围，并通过弹簧34的张力将清洁刮板40的末端(边缘)压到感光体20的表面上。

逆着感光体20的旋转方向安装清洁刮板40，并通过将清洁刮板40的边缘压到感光体20的表面上，从感光体20的表面刮去残留的色调剂。

刮去的色调剂(废色调剂)残留在外壳31内，并通过诸如螺旋钻32的传送方法将其传送至废色调剂罐26。

本发明的要点在于清洁刮板40的材料和组成等以及清洁刮板40边缘部分的形状(边缘角)。通过设计它们，同时实现高耐用性和高清洁性能。

在下文中，将描述根据本实施例的清洁刮板40的材料和组成等以及清洁刮板40边缘部分的形状(边缘角)。

图4A是取出并示出在清洁装置30中的清洁刮板40和支持清洁刮板40的L形金属材料41的斜视图。此外，图4B是放大并示意性示出清洁刮板40末端部分的示图。

清洁刮板基材的材料是由树脂或弹性体制成的树脂状基质。弹性体的实例包括基于二烯的橡胶和其氢化物，例如，环氧天然橡胶、丙烯酸橡胶、醇橡胶、硅橡胶(例如，二甲基硅橡胶、和甲基乙烯基硅橡胶)、聚氨酯橡胶、丙烯腈橡胶、以及基于苯乙烯的橡胶。可以单独使用这些材料或将它们用作包含任意材料的混合物。

在基材中，至少分散碳纳米管(例如，碳纳米管和碳纳米线)和富勒烯中的一个。当然，碳纳米管或者碳纳米线具有特别细的结构。具体地，碳纳米管是具有中空结构的纤维物质，其中，石墨片以同心圆的形状堆叠并且其外部形状具有0.4～100nm的直径。

通常，以缠绕细纤维的结构来构造由碳纳米管表示的微碳纤维，并且难以使其与弹性体混合。关于这种微碳纤维的均匀分散，在JP 2005-88767 A中提出了其解决方法。JP 2005-88767 A披露了关于擦片(wiper blade)的形成方法的技术，在该实施例中，也可以通过采用所提出的分散方法来制备具有相对较好分散性的微碳粒子的弹性体。在本实施例中，虽然清洁刮板40的形状被最终成型，但也可以通过适当地利用离心成型、挤压成型、形状成型等作为其成型方法来制备它。

如上所述，根据本实施例的清洁刮板40是将碳纳米管或富勒烯表示的微碳粒子分散在包括聚氨酯橡胶或硅橡胶作为主要成分的弹性体中。

已知材料可被用作碳纳米管，并且可以使用具有1nm～500nm的直径和10nm～500μm的长度的材料。对于富勒烯，虽然可以使用具有1nm～1μm粒径(particle size)的富勒烯，但为了有效地表现稍后所述的研磨作用，优选使用具有粒径范围为5nm～300nm的富勒烯。

对于富勒烯或者碳纳米管的总量，可以使用基于树脂或弹性体的100重量部(weight part)以0.02至20重量部的数量分散富勒烯或碳纳米管。然而，具体地，为了将导电性传递到清洁刮板40以去除感光体表面的静电，优选地，以10的重量部至20的重量部的量来分散富勒烯或碳纳米管。

在本实施例中，通过不仅在清洁刮板40的边缘部分而且在包括边缘部分的清洁刮板40的整个构件中分散碳纳米管或富勒烯，增加了清洁刮板40的硬度。

到目前为止，在清洁刮板40的硬度不够的情况下，有时会发生清洁刮板40在感光体20的旋转方向上卷起的现象(下文中，简称为“卷起”)。当“卷起”发生时，不仅显著降低了清洁性能，而且其不会自然恢复到原始状态。因此，“卷起”成为图像形成装置1的严重问题。

在本实施例中，由于可以增加清洁刮板40的硬度，所以可以防止发生“卷起”。

此外，如图4B所示，通过不仅在清洁刮板40的边缘部分而且在包括边缘部分的清洁刮板40的整个构件中分散碳纳米管或富勒烯，即使当边缘部分磨损时，也可以在很长时期内保持良好的清洁性能。

接下来，将描述边缘角。在根据本实施例的清洁刮板40中，形成清洁刮板40的边缘部分，使得在清洁刮板40接触感光体20的状态下，边缘角θ通常为不大于90°的锐角。

结果，可以减少边缘部分附近色调剂的滞留量，并且可以减小生成膜的机会。此外，通过将具有碳纳米管或富勒烯分散在其中的刮板将稳定的研磨作用赋予刮板本身，在没有不必要地削刮将被清洁的构件的同时防止生成膜。

如上所述，JP 2-216178 A披露了用于将边缘角设定为85°～90°的锐角的技术。然而，当仅将边缘角设定为锐角时，在清洁刮板的硬度不够的情况下，容易发生“卷起”。此外，当将边缘角设定为锐角时，虽然减少了生成膜的机会，但也减小了由于残留在边缘部分中的色调剂等所引起的研磨效果，使得不一定能提高清洁性能。

另一方面，在根据本实施例的清洁刮板40中，通过将边缘角设定为锐角，不仅产生减少色调剂等的滞留并抑制生成膜的效果，而且还产生提高清洁性能的效果。

即，与边缘角为钝角的情况相比，通过将清洁刮板40的边缘角设定为锐角，增加了边缘部分的变形量。具体地，可以认为，通过微振动现象获得了由于清洁刮板40而产生的清洁效果，其中，边缘在与感光体20表面接触的部分中变形，并且当与感光体20的表面摩擦时，边缘又恢复到原始状态。如在本实施例中，由于当边缘角变为锐角时其变形量增加，因此产生剧烈振动，从而施加到边缘部分的应力增大，但也增大了研磨效果。

可以认为，这是通过刮板本身的研磨作用以及介于极其接近变形的边缘部分的色调剂或其外部添加剂与边缘部分之间的相互作用造成的，并且获得了非常稳定的均匀研磨效果。虽然只要将刮板边缘设定为锐角，就能获得均匀研磨将被清洁的构件表面的这种效果，但是通常期望将刮板边缘设定为不大于80°。

在既未分散碳纳米管也未分散富勒烯的传统刮板中，当将边缘角设定为锐角时，由于刮板的强度较低，因此发生了边缘的“卷起”，或者由于这种情况，可能出现边缘损坏的现象。然而，根据本实施例的清洁刮板40强度较高，从而能够在长时期内保持较高的研磨作用。

尽管通过将碳纳米管分散在清洁刮板40中实现了上述研磨作用，但在分散富勒烯的情况下，易于获得更稳定的效果。这里，适当地选择和调整富勒烯的簇大小是很重要的，并通过将富勒烯的簇大小调整到大约5～30nm获得足够稳定的研磨效果。

至此，虽然描述了用于清除感光体20的残留色调剂的清洁装置30的清洁刮板40，但不应当理解为该技术的申请范围仅限于感光体20的清洁装置30。

例如，该技术也可以应用于清洁传送带16的带清洁装置17(参见图1)。

在如图1所示的传送带型的图像形成装置1中，在通常的操作时，色调剂等没有附着到传送带16上。然而，色调剂可能由于诸如卡纸的故障而附着在传送带16上。在这种情况下，通过带清洁装置17来清理附着的色调剂。

对于该带清洁装置17，可以采用与上述清洁刮板40一样的形式(下文中，对带清洁装置17的清洁刮板给出同样标号并将称作“清洁刮板40”)。

除非另外发生卡纸等，否则色调剂图像不会被印到传送带16上。即，在许多情况下，清洁刮板40在没有色调剂的状态下与传送带16连续摩擦，并且施加到清洁刮板40边缘部分的应力变大。使用传统刮板，易于发生刮板“卷起”，然而，使用根据本实施例的清洁刮板40，由于整个刮板具有较高硬度，所以不会发生“卷起”。

此外，当传送带16的表面由相对容易磨损的材料制成时，带表面被削刮。然而，例如，当传送带16由诸如聚亚胺树脂的刚性材料制成时，相反会磨损刮板边缘。在这种情况下，在碳纳米管仅分散在边缘部分中的刮板中(例如，在JP 2004-191708 A中披露的清洁刮板)，当磨损刮板边缘时，露出基材层，从而不仅由于削刮改变了清洁条件，而且改变了材料特性。此外，当一旦露出了基材层时，更加快了边缘的磨损，使得当长期使用时，容易发生清洁故障。

另一方面，在根据本实施例的清洁刮板40中，由于碳纳米管或富勒烯不仅分散在边缘部分中而且还分散在整个刮板基材中，因此即使当边缘部分磨损时，分散有碳纳米管或富勒烯的区域也总是露出并与传送带16进行接触，使得没有加速磨损并可以长时间保持清洁性能。

此外，还存在根据图像形成装置的类型使用诸如中间转印带和中间转印鼓的中间转印体的形式。在这种中间转印体中，即使在进行普通操作时，色调剂图像也总被中间转印。也就是说，残留在表面上的色调剂状态与感光体20类似而不是与传送带16类似。中间转印体的清洁刮板所需的性能与感光体20的清洁刮板40所需的性能没有太大差别，并且也可将根据本实施例的清洁刮板40应用于中间转印体的清洁刮板。

以这种方式，依照根据本实施例的清洁刮板40，通过将作为微碳纤维的碳纳米管或富勒烯不仅分散到边缘部分而且还分散到包括边缘部分的整个刮板中，即使当刮板边缘磨损时，也可以长时期保持其效果。

此外，通过将边缘部分的边缘角设定为不大于90°(期望不大于80°)，可以减少在边缘部分附近的色调剂等的滞留并抑制由于滞留的色调剂等而生成膜，或者避免对将被清洁的构件(例如，感光体20)的不均匀且不必要的深度研磨效果。

此外，作为将边缘部分设定为锐角和由于富勒烯等的分散而实现高硬度的协同效果，边缘部分的微振动效果增大，并提高了清洁性能。为此，可以实现由于清洁刮板40本身引起的具有均匀和适当深度的研磨效果(不是由于滞留的色调剂引起的不均匀研磨)，并且即使生成膜，也可以除去膜本身。

此外，具体地，从清洁小粒径色调剂的观点来看，刮板硬度越高，清洁特性就提高的越多。然而，根据传统刮板，刮板边缘部分经常被损坏或磨损。在根据本实施例的清洁刮板40中，由于通过分散富勒烯等可将刮板硬度设定为高等级(例如，70°或更高)，因此即使对小粒径色调剂也能够实现高清洁性能。

(3)效果的验证测试(1)-具有碳纳米管分散于其中的的清洁刮板的验证测试

(a)测试方法

使用聚氨酯橡胶和碳纳米管，通过利用JP 2005-88767 A中描述的办法制备清洁刮板。

制备具有0％(比较例)、0.02％、20％、以及30％的碳纳米管的添加量的四种清洁刮板。

此外，基于JP 2004-191708 A中描述的过程制备仅在刮板的边缘部分中涂覆具有分散的碳纳米管的树脂的清洁刮板。涂层的厚度大约为4μm。

另外，在50°～100°的范围内适当选取边缘部分的角度，从而制备18种刮板样品。

调节每个刮板以具有330mm的宽度、1.5mm的厚度、以及12mm的长度；如图4A所示，通过粘合剂使粘附至L形金属材料；以及如图4A所示，使刮板以相对于感光体20°的接触角(在图4B中，边缘部分的上表面和感光体20的接触点上侧附近的表面之间形成的角)，同时通过利用弹簧施加负荷以使接触压力每厘米增加60g，来与Φ30mm的有机感光体表面接触。

通过首先以大约5％的比例在A4纸上印刷，接着以21℃的温度和50％的湿度的常温和常湿的环境下在100张纸上连续印刷来执行该测试，从而确认在初始状态下是否能实现良好的清洁。

此后，在相同的常温常湿的环境下，总共执行10,000张纸的印刷。然后，测量此时感光体的平均削刮量，并且进一步测量表面粗糙度。

这里，通过改变感光体的平均涂层厚度来计算平均削刮量。通过涡流涂层厚度测试仪来测量感光体的涂层厚度。为了测量，使用由Kett电气实验室制造的LH300J。随机地在十个位置执行测量，并且将其平均值用作平均涂层厚度。

另一方面，通过由Mitutoyo公司制造的SURFTEST SJ-400来测量感光体和稍后描述的带中的每一个的表面粗糙度。对于感光体，使用圆柱形测量单元；当沿感光体的纵向移动10mm时，在五个地方测量十点粗糙度(Rz)；以及通过削除上部数据和下部数据中的每一个，将剩余的三个地方的平均值用作测量值。对于带，在其位于平坦的金属板上的状态下，将带沿随机方向移动10mm；以同样的方式，在五个地方测量十点粗糙度(Rz)；以及通过削除上部数据和下部数据中的每一个，将剩余的三个地方的平均值用作测量值。

此后，通过将环境设定为温度为30℃且湿度为80％的高温高湿条件，对10,000张纸执行印刷。这时，检验是否在图像上出现瑕疵或清洁刮板是否“卷起”。随后，在印刷20,000张纸之后，再次测量感光体的平均削刮量和表面粗糙度(Rz)。

之后，通过将环境设定为温度为10℃且湿度为20％的低温低湿条件，对30,000张纸执行印刷。同样，检验是否在图像上出现瑕疵等。在印刷30,000张纸之后，也测量平均削刮量和表面粗糙度(Rz)。

此后，通过将环境恢复到高温高湿度的环境，对31,000张纸执行通纸(paper-passing)。

最后，通过将环境设定为低温低湿条件，总共对40,000张纸执行印刷测试，从而确定是否出现任何问题。

(b)测试结果：

在图5的表中示出了测试结果的总结。

(i)测试No.1～6(比较例：其中未分散有碳纳米管)

在测试No.1中，通过使用具有相对较大粒径的色调剂作为比较例来执行测试。另外，在测试No.2及下列的所有测试中，均使用具有比测试No.1的粒径略小的粒径并具有比测试No.1相对更高的球形度形状的色调剂，通过其容易获得相对较高的图像质量。

具体地，在测试No.1中，通过使用具有6.3μm的体积平均粒径并分别具有形状系数SF-1为150和形状系数SF-2为140的色调剂来执行测试。同样，在测试No.2及下列的所有测试中，通过使用具有对于体积平均粒径略小的粒径5.9μm和分别具有形状系数SF-1为130和形状系数SF-2为120的色调剂来执行测试。

这里，通过使用Coulter counter TAII(由Beckman Coulter公司制造)和使用ISOTON-II(由Beckman Coulter公司制造)作为电解液来测量色调剂的体积平均粒径。具体地，对于体积平均粒径的测量方法，首先，将几十mg的测量样品添加到作为分散剂的表面活性剂中，并且在上述电解液中添加混合物并将其超声波地分散，接着实现测量。此后，对于测量的粒径分布，相对于划分的粒径范围(通道)从小粒径侧描述出关于体积的累积分布，并将累积达到50％的粒径定义为体积平均粒径。

此外，球形度(形状系数SF-1和SF-2的值)是通过随机采样使用Hitachi有限公司制造的FE-SEM(S-800)以500倍的放大率放大的100个显影图像以及通过接口由Nicolet图像分析器(LUZEX)分析图像信息而获得的值，接着，根据以下表达式进行计算。

表达式(1)

(SF-1值)＝{(MXLNG)²/AREA}×(π/4)×100

表达式(2)

(SF-2值)＝{(PERI)²/AREA}×(1/4π)×100

AREA：色调剂的投影面积

MXLNG：绝对最大长度

PERI：周长

通过粉碎法执行色调剂的生产，以及通过热处理调节球形度。通过使用该色调剂并利用未经过碳纳米管等的分散处理的传统清洁刮板以60°的硬度执行通纸测试所获得的结果与测试No.1相关。

根据测试No.1的结果，尽管最初的清洁良好并且对30,000张纸执行的印刷中没有发现任何问题，但在达到35,000张纸之前发生了清洁故障。此外，观察感光体表面，显示生成部分膜。

在测试No.2中，通过使用具有5.9μm的体积平均粒径和相对较高的球形度以具有形状系数SF-1为130和形状系数SF-2为120的小粒径色调剂来执行测试。

将该结果与测试No.1的结果进行比较，首先，在清洁最初的100张纸时，已经观察到有一点清洁故障。此外，感光体的削刮量增加了一点，最后，在达到25,000张纸的状态下，产生清洁故障。以这种方式，当色调剂是具有小粒径并具有高球形度的色调剂时，刮板清洁比较困难。

接着，当通过将刮板的硬度分别设定为70°和90°执行测试时(测试No.3和No.4)，提高了最初的清洁性能，并且未发生清洁故障。然而，当执行连续印刷测试时，未达到10,000张纸就发生清洁故障。此时，观察刮板的边缘，显示产生部分“破损”。

以这种方式，当使用小粒径色调剂时，通过传统刮板难以进行清洁；并且当接着增加刮板硬度时，刮板在此时容易产生破损。因此，应当注意，本实施例中的对策是必须的。然后，在此后的所有测试中，通过使用具有5.9μm粒径的球形色调剂执行比较和研究。

测试No.5的传统刮板的其中未分散有碳纳米管，当边缘角被设定为80°时，在10,000张纸之后，在高温高湿环境下开始测试后不久刮板卷起。在10,000张纸之后，感光体具有0.5μm的削刮量和3.3μm的表面粗糙度。

在将边缘角设定为90°(测试No.2)和100°(测试No.6)的情况下，尽管没有发生刮板卷起，但在20,000张纸之后，在低温低湿环境下开始连续印刷后不久发生清洁故障。此外，此时观察感光体，显示在某些地方生成感光体的膜。

此时，在对10,000张纸进行印刷的感光体的削刮量为1.0～1.5μm，并与边缘角为80°时相比，其削刮量增加了。此外，表面粗糙度是4.0～4.4μm。即，应当注意，当将边缘角设定为锐角时，虽然边缘部分附近的色调剂的滞留量减少且感光体的平均削刮量减小，但由于表面粗糙度处于粗糙状态中，因此，不仅研磨作用不稳定，而且刮板容易发生卷起，而当边缘角增大时，感光体的削刮量增加，表面粗糙度增加，容易发生清洁故障或形成膜。此外，即使当将边缘角设定为锐角时，在传统刮板中，应当注意，不能以初始状态完全清洁小粒径色调剂。

(ii)测试No.7、8、和9(碳纳米管仅分散在边缘部分中)

在测试No.7、8、和9中，通过使用仅在清洁刮板的边缘部分中涂覆其中分散有碳纳米管的树脂的样品来执行测试。

在具有80°的刮板边缘角的测试No.7的样品中，应当注意，虽然感光体的削刮量略大于其中未分散有碳纳米管的比较例的削刮量，但是在对10,000张纸进行印刷之后的表面粗糙度大约为2.0μm，并且与其中未分散有碳纳米管的刮板相比，可以非常均匀地削刮感光体。此外，即使在低温低湿环境下完成30,000张纸的印刷之后，图像上也没有产生问题。然而，在进入高温高湿环境后不久，发生了刮板卷起。此外，当将刮板边缘角设定为88°时，尽管削刮量略微增加且表面粗糙度增加，但直至对30,000张纸进行印刷时，也没有发生问题。当将刮板边缘角设定为92°时，与具有88°的刮板边缘角的样品相比，削刮量和表面粗糙度都增加了，并且在进入低温低湿环境印刷超过20,000张纸后不久就发生了清洁故障。此时，观察刮板边缘，显示刮板边缘磨损且露出刮板基材的状态。

当刮板边缘角度增大时，尽管感光体的削刮量由于色调剂或其外部添加剂等而增加，但可以认为，刮板边缘的磨损量也同时增加，使得露出刮板基材。

(顺便提及，表格中所示的测试No.4、5、和6中每一个的刮板硬度是关于整个刮板的硬度而不是关于边缘部分的硬度，因此不讨论硬度。)

(iii)测试No.10～19(碳纳米管完全分散于其中，分散量：0.02或20％)：

在碳纳米管均匀分散在整个刮板中的样品中，注意，在具有0.02％分散量的样品和具有20％分散量的样品中，当刮板边缘角不大于80°时，不仅感光体的削刮量很小，而且表面粗糙度很低且稳定。在所有这些样品中，即使在对40,000张纸进行印刷之后，图像上也没有产生问题。

图6的曲线图示出了当碳纳米管的添加量为20％且刮板边缘角改变时，在完成20,000张纸的印刷时感光体的削刮量和表面粗糙度(Rz)。

根据图6，刮板边缘角越小，表面粗糙度就越低，从而可以均匀地削刮感光体。具体地，当边缘角不大于80°时，处于低状态下的表面粗糙度基本稳定。

此外，对于感光体的平均削刮量，应当注意，在刮板边缘角达到大约80°的情况下，当角度较小时，可以使削刮量变低；并且当边缘角一般不大于90°时，削刮量相对于角的倾斜基本为0，从而削刮量开始变得稳定。在边缘角为90°～80°处削刮量基本稳定，当使边缘角变得更小时，削刮量反而趋向于略微增大。

对于这个现象，通过包含碳纳米管且进一步将刮板边缘设定为锐角，研磨感光体的效果变得更大。另一方面，当边缘角度小于80°时，边缘部分中的滞留色调剂或外部添加剂的量几乎为0，即使将角设定为锐角，但由于色调剂或外部添加剂的感光体的研磨效果也不改变。即，可以认为，获得研磨效果的详细原因不取决于色调剂等的滞留，而是主要取决于刮板本身。

此外，在边缘角为90°的情况下，虽然与边缘角为80°的情况相比，削刮量和表面粗糙度都增加了，但即使在对35,000张纸进行印刷之后，图像上也没有产生问题。然而，这种情况没有持续到40,000张，发生了清洁故障且生成膜。

在刮板边缘角为100°的情况下，进一步增加了削刮量和表面粗糙度。然而，与其中没有分散于有碳纳米管的比较例相比，获得了更长的使用寿命，并且在对25,000张纸进行印刷之后，发生清洁故障且生成膜等。

(iv)测试No.20～22(碳纳米管完全分散于其中，分散量：30％)

在具有30％碳纳米管分散量的刮板中，总体上容易增加感光体的削刮量，即使通过将边缘角设定为80°，在对25,000张纸进行印刷之后，也会发生清洁故障等。然而，与上述情况相似，与其中未分散有碳纳米管的比较例相比，获得了更长的使用寿命，并且硬度仍然是90°，几乎没有发生刮板的损坏等。因此，应当注意，本实施例是有效的。

根据上述内容，应当注意，通过将碳纳米管分散在刮板中，当削刮感光体时可以使表面粗糙度较小，并且产生了抑制发生清洁故障或膜的效果。另外，通过将刮板边缘角设定为锐角，可以减少色调剂的感光体的削刮效果并减少平均削刮量，而在碳纳米管仅分散在边缘部分(测试No.7～9)中的类型中，由于长期使用而产生了刮板的卷起或清洁故障，注意，在碳纳米管被完全分散在整个刮板中(测试No.10～22)的本实施例中，即使将角设定为锐角，也根本不会发生刮板卷起。此外，只要通常将刮板边缘设定为不大于80°的锐角，就可以获得同样稳定的效果。

对于刮板硬度，注意，即使通过分散碳纳米管使刮板比传统刮板更硬，也没有产生刮板的损坏等，并且在实例中，这种分散显然有利于提高在具有70°或以上硬度的区域中的小粒径色调剂的清洁性能。

在图5所示表的最右列，按照五个级别“DD”(非常差)、“D”(差)、“C”(有点差)、“B”(中等)、以及“A”(良好)示出了综合评价。在通纸测试中，分别地，在最初的常温常湿环境下(～10,000张纸)发生清洁故障或“卷起”的情况被认为是“DD”(非常差)；在接下来的高温高湿环境下(～20,000张纸)发生清洁故障或“卷起”的情况被认为是“D”(差)；在接下来的低温低湿环境下(～30,000张纸)发生了清洁故障或“卷起”的情况被认为是“C”(有点差)；在接下来的高温高湿/低温低湿环境下(～40,000张纸)发生了清洁故障或“卷起“的情况被认为是“B”(中等)；到最后都未发生异常(40,000张纸)的情况被认为是“A”(良好)。

(v)测试No.31～41(富勒烯完全分散于其中)

图7是示出了通过使用富勒烯分散在清洁刮板中的的样品执行的评价测试的测试结果的表。

虽然C60被用作富勒烯，但是可以相对容易地调整其簇大小。具体地，将甲苯以0.1％的浓度与C60的相关材料混合，接着使其与乙醇混合。可通过其混合比来控制富勒烯的平均簇大小。此后，从甲苯/乙醇液中提取富勒烯的相关材料并以与碳纳米管相同的方式将其分散在聚氨酯橡胶中，从而制备了清洁刮板。图7的结果是在平均簇大小大约为50nm的情况下的结果。测试方法与测试No.1～22中的测试方法相同。

顺便提及，通过使用激光衍射型粒径分布分析器(LA-950，由Horiba有限公司制造)测量富勒烯的簇大小。对于该测量方法，测量样品被分散在离子交换水中并被投入单元(cell)中。从小粒径侧累积每个测量通道的体积平均粒径。将累积达到50％的粒径定义为体积平均粒径。

通过观察图7所示的测试结果，注意，其趋势与分散有碳纳米管的情况完全相同。然而，应当注意，削刮量和表面粗糙度都略低于分散碳纳米管的情况。即，对于使感光体的表面均匀并且非常轻微地削刮它的效果，应当注意，富勒烯比碳纳米管更适合。

此外，对于刮板卷起和图像的问题，注意，与分散碳纳米管的情况相比，在边缘角为100°的区域内，显然可以实现使用寿命的延长。

(vi)测试No.51～57(富勒烯的粒径变化)

图8是示出通过使用完全散布在整个清洁刮板上的具有变化簇大小的富勒烯执行评价测试的测试结果的表。

通过在上述方法中改变乙醇的量来实现富勒烯簇大小的调节。此外，将刮板的边缘角固定为80°，并将聚氨酯橡胶中的分散量设定为20％，从而制备刮板。测试方法与测试No.1～22中的相同。

根据图8所示的测试结果，注意，虽然平均簇大小越大，感光体的平均削刮量就越大，但对于表面粗糙度，在簇大小过小或过大的任何情况下表面都会变得粗糙。在该测试结果中，在簇大小为3nm的情况下，虽然平均削刮量较小，但是表面粗糙度变得粗糙，在达到35,000张纸前就发生了清洁故障，并且观察感光体，显示有部分膜。此外，当簇大小为500nm时，不仅平均削刮量很大，而且表面粗糙度也很粗糙，并且在达到35,000张纸之前，类似地发生了清洁故障且生成膜。

另一方面，在簇大小在5～300nm的范围内，表面粗糙度在低值水平时是稳定的，并且在对40,000张纸进行印刷之后，图像上未产生问题。

此外，测试No.57示出了在使用C70代替C60作为富勒烯情况下的结果。以这种方式，获得可以说是与C60完全相同的结果，注意，可以以同样的方式使用C60和C70。

(vii)测试No.61～64(感光体的材料变化)

图9是示出了通过使用包含20％富勒烯(簇大小：50nm)且将边缘部分的角设定为80°制备的刮板以及改变感光体的材料执行的评价测试的测试结果的表。该测试方法与测试No.1～22中的测试方法相同。

根据图9所示的测试结果，在感光体由α-Si(非晶硅)制成且富勒烯仅包含在刮板边缘部分中的样品(测试No.62)中，虽然在对10,000张纸进行印刷之后感光体的削刮量几乎为零(0.2μm)且表面粗糙度(Rz)非常小(0.3)，但在高温高湿环境下发生了刮板卷起。此时，作为刮板边缘的观察结果，边缘部分磨损，并且露出作为基材的聚氨酯橡胶。

另一方面，在整个刮板中均包含富勒烯的测试No.63中，即使在对40,000张纸进行印刷之后，也可以印刷很好的图像。

与使用OPC(有机光电导体)的普通感光体相比，在对40,000张纸进行印刷之后感光体的削刮量非常小，注意，通过本发明的清洁刮板可以防止生成膜，而且基本上不会削刮感光体。

此外，No.64是通过使用具有如JP 2005-173566 A中披露的包含链式聚合官能团的空穴传输材料的感光体作为有机感光体执行的测试实例。在这种感光体中，表面硬度较高，使得几乎不形成划痕，并获得了较长的感光体使用寿命。根据测试结果，与使用由α-Si制成的感光体的情况类似，可以防止出现膜，而基本上不削刮感光体，即使在对40,000张纸进行印刷之后，也完全不产生问题。

即，以这种方式，通过将具有硬表面的高耐用性的感光体与本实施例结合，可以在很长时间内根本不削刮感光体的情况下防止出现膜。因此，应当注意，这种结合非常有利于实现图像形成装置的高耐用性。

(viii)测试No.71～73(传送带的清洁)

图10是示出了通过对传送带使用根据本发明的清洁刮板执行的评价测试的测试结果的表。

类似测试No.35，通过在聚氨酯橡胶中包含20％的具有50nm簇大小的富勒烯并将刮板边缘角设定为80°而制备的清洁刮板用作刮板。对于该测试方法，使用也起到纸张传送手段的功能的所谓的转印带型(与图1所示的传输带16的类型相同)，并且每印刷10,000张纸就转印固体调色剂，从而确认是否能够实现清洁。至于带材料，使用具有100μm厚度的聚酰亚胺。

该评价方法与测试No.1～22基本相同。然而，没有测量削刮量和表面粗糙度，并且测试是否发生清洁故障或刮板卷起。

根据图10所示的测试结果，在不包含富勒烯的普通刮板中，在完成10,000张纸的印刷操作之后，在高温高湿环境下发生刮板卷起(测试No.71)。随后，在仅在刮板边缘部分中涂覆具有其中分散有富勒烯的树脂的情况下，在对25,000张纸进行印刷之后发生清洁故障(测试No.72)。此时，刮板边缘磨损，并露出作为基材的聚氨酯橡胶。

另一方面，在使用根据本实施例的清洁刮板的测试No.73中，即使在对40,000张纸进行印刷之后也没有发生清洁故障，从而可以保持良好的清洁。

如上所述，依照根据本实施例的清洁装置30和设置有该清洁装置30的图像形成装置1，可以使高耐用性与良好的清洁性能彼此兼容。

顺便提及，应当理解本发明不限于上述实施例，但是在不背离本发明要旨的范围内，可以在实施阶段修改和具体化结构元件。此外，通过适当组合在上述实施例中披露的多个结构元件，可以形成各种发明。例如，可以从实施例中所示的所有结构元件中排除某些结构元件。另外，可以适当地组合不同实施例中的结构元件。

Claims (10)

1.一种清洁装置，设置有除去残留在图像载体表面上的显影剂的清洁刮板，其中

所述清洁刮板由其中分散有富勒烯和碳纳米管中的至少一种的树脂状基质制成。

2.根据权利要求1所述的清洁装置，其中

所述清洁刮板被形成为使得与所述图像载体的表面接触的清洁边缘的边缘角不大于90°。

3.根据权利要求1所述的清洁装置，其中

所述清洁装置被形成为使得与所述图像载体的所述表面接触的清洁边缘的边缘角不大于80°。

4.根据权利要求2所述的清洁装置，其中

基于所述清洁刮板中的所述树脂状基质的100重量部，以0.02重量部至20重量部的总量混合并分散富勒烯或碳纳米管的至少一种。

5.根据权利要求2所述的清洁装置，其中

通过所述清洁刮板除去的所述显影剂具有不大于6μm的体积平均粒径、不大于140的形状系数SF-1、以及不大于130的形状系数SF-2。

6.根据权利要求2所述的清洁装置，其中

所述清洁刮板具有70°以上的硬度。

7.根据权利要求2所述的清洁装置，其中

分散在所述树脂状基质中的所述富勒烯包括C60和C70中的至少一种。

8.根据权利要求2所述的清洁装置，其中

分散在所述树脂状基质中的所述富勒烯的簇具有5nm～300nm的平均粒径。

9.根据权利要求2所述的清洁装置，其中

所述图像载体是由包含非晶硅的材料构成的感光体。

10.根据权利要求2所述的清洁装置，其中

所述图像载体是具有包含链式聚合官能团的空穴传输材料的有机感光体。

Images