專利名稱：清潔裝置及圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及清潔裝置以及圖像形成裝置，具體地，涉及用于清潔殘留在感光體、轉(zhuǎn)印體等上的色調(diào)劑(也稱墨粉)的清潔裝置以及設(shè)置有該清潔裝置的圖像形成裝置。
背景技術(shù)：
通過以下步驟執(zhí)行一般的電子照相處理，包括使感光體帶電、圖像曝光、顯影、從感光體到將被轉(zhuǎn)印的材料上的轉(zhuǎn)印、以及在轉(zhuǎn)印之后清潔殘留在感光體上的殘留轉(zhuǎn)印色調(diào)劑，并且如果必要，可以附加感光體的去靜電步驟。
在顯影過程中，當(dāng)涉及干式電子照相系統(tǒng)時(shí)，利用粉末狀色調(diào)劑在感光體上形成圖像，并將圖像轉(zhuǎn)印到紙上或者中間轉(zhuǎn)印介質(zhì)上。此時(shí)，通過清潔裝置從感光體中去除殘留在感光體上的殘留轉(zhuǎn)印色調(diào)劑或者由于卡紙等而沒有從感光體轉(zhuǎn)印的色調(diào)劑。作為用作清潔裝置中的色調(diào)劑去除構(gòu)件，使用諸如刮板(blade)、已施加有偏壓的刷、以及輥的各種材料。在這一方面，使用由聚氨酯橡膠等制成的彈性刮板的刮板清潔系統(tǒng)相對(duì)便宜并適于小型化。
然而，在使用刮板清潔系統(tǒng)清潔為微粒的色調(diào)劑的情況下，存在一些需要解決的問題。例如，當(dāng)為了獲得充分的清潔性能而使刮板強(qiáng)接觸感光體時(shí)，可能損壞刮板的邊緣，或者可能使刮板卷起。此外，當(dāng)刮板邊緣被損壞或磨損時(shí)，不能獲得開始設(shè)定的清潔性能并且會(huì)發(fā)生清潔故障，從而在圖像上生成嚴(yán)重的缺陷。
然后，采取了通過使作為將被清潔的構(gòu)件的感光體的表面部分上含有諸如碳氟樹脂的脫模劑，從而改善感光體的脫模劑特性，或者在色調(diào)劑中混合諸如硬脂酸鋅的潤(rùn)滑劑，從而減小清潔刮板和感光體表面之間的摩擦并使色調(diào)劑容易從感光體上剝離而使清潔條件的容限變寬的對(duì)策。
然而，將大量脫模劑混合在感光體表面材料中必定在某種程度上犧牲感光體的特性，使得很難獲得高性能的感光體。此外，將潤(rùn)滑劑混合在色調(diào)劑中對(duì)充電性能的影響很大，使得很難獲得高性能的色調(diào)劑。而且，即使當(dāng)采取上述對(duì)策時(shí)，通常也不容易使清潔性能和耐用性彼此充分兼容。
然后，不僅提出了針對(duì)感光體或者色調(diào)劑的對(duì)策，而且還提出了關(guān)于清潔刮板材料的對(duì)策。例如，JP 2004-191708 A披露了一個(gè)實(shí)例，其中，提高清潔刮板與感光體的接觸部分的撕裂強(qiáng)度，從而不損壞刮板邊緣。
根據(jù)JP 2004-191708 A，描述了通過將含有碳納米管的涂層涂覆在清潔刮板的邊緣部分中，不僅在與感光體的接觸部分上產(chǎn)生摩擦阻力而不影響刮板整體的彈性，而且顯著提高了邊緣部分的撕裂強(qiáng)度，從而可以極大地提高刮板邊緣部分的耐用性。此外，還披露了作為碳納米管的一個(gè)實(shí)例的包括富勒烯(fullerene)的單壁碳納米管的使用。
通過使用這種刮板，無疑提高了清潔刮板的耐用性。然而，近年來，在電子照相裝置中，急切需要進(jìn)行免費(fèi)維護(hù)或延長(zhǎng)維護(hù)間隔。在上述引用參考的清潔刮板中，由于僅在邊緣部分上應(yīng)用含有碳納米管的涂層處理，因此存在一些問題當(dāng)刮板邊緣磨損時(shí)，立即露出基材層，并且當(dāng)考慮涂覆厚的涂層時(shí)，產(chǎn)生涂層不平坦，或者難以保持刮板邊緣部分的精度。
另一方面，還提出了一種通過調(diào)整清潔刮板邊緣的角度來提高清潔性能的方法。
例如，JP 2-216178 A披露了一種將清潔刮板邊緣的角度從通常設(shè)定值的90°減小并將其設(shè)定在85°～90°的技術(shù)。
通常，少量的色調(diào)劑等(由于存在在顯影劑中，在色調(diào)劑中包含各種外部添加劑的情況，因此將包括它們的在下文中稱作“色調(diào)劑等”)滯留在清潔刮板的邊緣和與之接觸的感光體表面之間形成的空間內(nèi)。由于這些滯留的色調(diào)劑等，可能產(chǎn)生膜(filming)。本文中所提到的膜是由于滯留的色調(diào)劑等而在感光體表面上形成了附著層的現(xiàn)象。可選地，還可以存在附著層本身被稱作膜的情況。
當(dāng)在感光體表面上生成膜時(shí)，必然會(huì)劣化圖像質(zhì)量。當(dāng)邊緣部分中色調(diào)劑的滯留量增多時(shí)，生成膜的可能性提高，相反，當(dāng)色調(diào)劑的滯留量減少時(shí)，生成膜的可能性降低。
另一方面，滯留在邊緣部分中的色調(diào)劑等也起到均勻地研磨感光體表面并使其平滑的作用。
根據(jù)JP 2-216178 A中披露的技術(shù)，盡管通過減少邊緣部分中色調(diào)劑的滯留量會(huì)減少生成膜的機(jī)會(huì)，但同時(shí)也減小了實(shí)現(xiàn)均勻研磨的作用。
另一方面，在邊緣部分的角度大于90°的情況下，色調(diào)劑等容易滯留在邊緣部分中，增大了對(duì)研磨將被清潔的構(gòu)件表面的影響。例如，JP 5-19671 A披露了一個(gè)實(shí)例，其中，通過利用該事實(shí)，將刮板邊緣設(shè)為鈍角以增加色調(diào)劑等的滯留，從而研磨感光體。
該技術(shù)使清潔刮板的邊緣角成為鈍角，從而增加色調(diào)劑的滯留以及進(jìn)一步在色調(diào)劑中混合諸如氧化鈦的研磨粒子，從而研磨感光體。根據(jù)這個(gè)方法，盡管的確可以削刮感光體，但增加了色調(diào)劑等的滯留量，從而也增加了成為膜形成原因的色調(diào)劑等的量。因此，在所謂的沉積物(膜等)增加的情況下，必須提高用于削刮它們的研磨能力。即，必須充分使用這些對(duì)立作用同時(shí)使它們平衡和穩(wěn)定。除非以顯著的增加量設(shè)置拋光量，否則不能以穩(wěn)定的方式抑制膜的形成。
如上所述，根據(jù)JP 2-216178 A和JP 5-19671 A中披露的技術(shù)，如果色調(diào)劑的滯留量很大，則增加了生成膜的機(jī)會(huì)；以及如果色調(diào)劑的滯留量很大，則研磨作用變大。從而，難以在抑制生成膜的機(jī)會(huì)的同時(shí)進(jìn)行穩(wěn)定的研磨作用。
如今，在近年來的電子照相裝置中，為了實(shí)現(xiàn)高圖像質(zhì)量，頻繁使用具有不大于6μm的平均粒徑的小粒徑色調(diào)劑或者接近于球形的色調(diào)劑。為此，難以保持良好的清潔性能。
在這種情況下，不僅清潔刮板的耐用性變得越來越重要，而且關(guān)于怎樣使將被清潔側(cè)(例如，感光體和轉(zhuǎn)印帶)的表面狀態(tài)保持良好的問題變得越來越重要。例如，如果通過滯留在清潔刮板上或在清潔刮板邊緣附近的色調(diào)劑或其外部添加劑等粗略地削刮將被清潔的表面，從而在感光體表面形成凹凸，或者色調(diào)劑或其外部添加劑粘附在該表面上，即使當(dāng)提高了清潔刮板的耐用性時(shí)，也不可能保持良好的清潔性能。

發(fā)明內(nèi)容
在上述背景下作出本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種清潔裝置，其設(shè)置有能夠使高耐用性和良好清潔性能彼此兼容的清潔刮板，以及設(shè)置有該清潔裝置的圖像形成裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的清潔裝置涉及一種清潔裝置，其設(shè)置有除去殘留在圖像載體表面上的顯影劑的清潔刮板，其中，清潔刮板由富勒烯和碳納米管中的至少一種分散在樹脂狀基質(zhì)(resinous matrix)中而制成。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖像形成裝置涉及一種圖像形成裝置，其設(shè)置有感光體、在感光體的表面上形成靜電潛像的曝光裝置、使用顯影劑顯影靜電潛像的顯影裝置、以及除去殘留在感光體表面上的顯影劑的清潔刮板，其中，清潔刮板由富勒烯和碳納米管中至少一種分散在樹脂狀基質(zhì)中而制成。


在附圖中，圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像形成裝置的整體結(jié)構(gòu)實(shí)例的示圖示圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像形成裝置的圖像形成單元的結(jié)構(gòu)實(shí)例的示圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的清潔裝置結(jié)構(gòu)實(shí)例的示圖；圖4A和圖4B中的每一個(gè)均是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的清潔刮板性能特征的示圖；
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的清潔裝置的評(píng)估測(cè)試結(jié)果的第一表；圖6是示出關(guān)于清潔刮板的邊緣角度與感光體的平均削刮量的關(guān)系以及清潔刮板的邊緣角度與表面粗糙度的關(guān)系的測(cè)試結(jié)果的曲線圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的清潔裝置的評(píng)估測(cè)試結(jié)果的第二表；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的清潔裝置的評(píng)估測(cè)試結(jié)果的第三表；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的清潔裝置的評(píng)估測(cè)試結(jié)果的第四表；以及圖10是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的清潔裝置的評(píng)估測(cè)試結(jié)果的第五表。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的清潔裝置和圖像形成裝置的實(shí)施例。
(1)圖像形成裝置圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的圖像形成裝置1的結(jié)構(gòu)實(shí)例的示圖。例如，圖1中示出的圖像形成裝置1是彩色串聯(lián)型復(fù)印機(jī)。
圖像形成裝置1被配置成具有掃描部2、圖像處理部3、圖像形成部4、給紙部5、定影部6、排紙部7等。
在掃描部2中，讀取彩色原稿，并將其轉(zhuǎn)換為三原色圖像數(shù)據(jù)R、G、和B。
在圖像處理部3中，通過顏色轉(zhuǎn)換處理將三原色轉(zhuǎn)換為4個(gè)印刷顏色信號(hào)Y(黃色)信號(hào)、M(品紅色)信號(hào)、C(青色)信號(hào)、以及K(黑色)信號(hào)。此外，在圖像處理部3中，執(zhí)行諸如濾色(filtering)處理和半色調(diào)處理的各種圖像處理。
各個(gè)經(jīng)過圖像處理的Y、M、C、和K信號(hào)被輸入至圖像形成部4。
圖像形成部4設(shè)置有對(duì)應(yīng)于各個(gè)Y、M、C、和K顏色的四個(gè)圖像形成單元(圖像形成單元10用于Y，圖像形成單元11用于M，圖像形成單元12用于C，圖像形成單元13用于K)。還設(shè)置有用于傳送記錄紙的環(huán)形傳送帶16、用于驅(qū)動(dòng)傳送帶16的驅(qū)動(dòng)輥14、用于跟隨驅(qū)動(dòng)輥并將記錄紙供給到傳送帶上的給紙輥15、用于清潔附著到驅(qū)動(dòng)輥的色調(diào)劑的帶清潔裝置17等。
從給紙部5供給的記錄紙通過傳送帶16從給紙輥15傳送至驅(qū)動(dòng)輥14附近。同時(shí)，將Y色調(diào)劑圖像、M色調(diào)劑圖像、C色調(diào)劑圖像、和K色調(diào)劑圖像順序疊加并轉(zhuǎn)印到記錄紙上。
此后，通過定影部6將色調(diào)劑圖像定影在記錄紙上，然后從排紙部7排出。
由于各個(gè)圖像形成單元10、11、12、和13在色調(diào)劑顏色上不同但在基本結(jié)構(gòu)和操作上相同，所以下面選擇它們之中用于Y的圖像形成單元10作為實(shí)例來描述詳細(xì)結(jié)構(gòu)和操作。
圖2是示出圖像形成單元10的詳細(xì)結(jié)構(gòu)實(shí)例的示圖。圖像形成單元10在其中心附近具有旋轉(zhuǎn)感光體20，并沿旋轉(zhuǎn)方向分別設(shè)置有充電裝置21、激光裝置22、顯影裝置23、轉(zhuǎn)印輥24、以及清潔裝置30。
例如，感光體20為由具有設(shè)置在導(dǎo)電基體上的有機(jī)感光層的有機(jī)感光體制成的感光鼓。在這種情況下，例如，具有包含如在JP2005-173566 A中披露的鏈?zhǔn)骄酆瞎倌軋F(tuán)(chain polymerizablefunctional group)的空穴傳輸材料的有機(jī)感光層可被用作有機(jī)感光層。
此外，可以采用將包含非晶硅的材料制成的感光層設(shè)置到導(dǎo)電基體上的形式。
例如，充電裝置21是子電暈(scorotron)充電裝置，并且例如，以大約-500V對(duì)感光體20的表面均勻充電。此外，可將已知的輥充電裝置和電暈充電裝置用作充電裝置21。
激光裝置22利用以圖像信號(hào)(在這種情況下是Y信號(hào))調(diào)制的激光束來照射和曝光帶電的感光體20的表面。曝光后感光體20的電位約為-80V，并且在感光體20的表面上形成靜電潛像。
接下來，通過顯影裝置23來顯影靜電潛像。例如，在顯影裝置23中，由以負(fù)極性充電的非磁性色調(diào)劑(在這種情況下是Y色調(diào)劑)和磁性載體混合而制成的兩成分顯影劑包括在其中。通過載體在設(shè)置有磁鐵的顯影輥23a上形成尖部(nap，頂端)，并將大約-200V～-400V的負(fù)電壓施加到顯影輥23a，色調(diào)劑僅附著至感光體20表面的曝光區(qū)域，從而在感光體20的表面上形成Y色調(diào)劑圖像。
順便提及，可代替兩成分顯影劑使用不使用載體的單成分顯影劑。
另一方面，通過傳送帶16傳送記錄紙。在記錄紙?jiān)诟泄怏w20和在其相對(duì)位置處設(shè)置的轉(zhuǎn)印輥24之間通過期間，Y色調(diào)劑圖像從感光體20的表面轉(zhuǎn)印到記錄紙上。
此后，類似地將M色調(diào)劑圖像、C色調(diào)劑圖像、和K色調(diào)劑圖像疊加并轉(zhuǎn)印到記錄紙上，然后，將得到的記錄紙發(fā)送至定影部6。
另一方面，在轉(zhuǎn)印到記錄紙上以后，一部分色調(diào)劑殘留在感光體20的表面上。通過清潔裝置30來清除這種殘留的色調(diào)劑(殘留顯影劑)。通過使用清潔刮板40執(zhí)行色調(diào)劑的清潔。將通過清潔刮板40刮除的色調(diào)劑經(jīng)由廢色調(diào)劑通道25送至廢色調(diào)劑罐26。
順便提及，對(duì)于圖像形成單元10、11、12、和13中的每一個(gè)所擁有的部件，可以采用至少每個(gè)感光體和每個(gè)顯影裝置容納在可從圖像形成裝置1拆除的四個(gè)處理盒(process cartridge)(分別對(duì)應(yīng)于圖像形成單元10、11、12、和13)中的形式。
(2)清潔裝置圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的清潔裝置30的結(jié)構(gòu)的截面圖。清潔裝置30設(shè)置有外殼31、固定至外殼31并支持彈簧34的一端的彈簧支持構(gòu)件33、彈簧34、以及刮板單元42。
在刮板單元42中，連接到彈簧34另一端的支持構(gòu)件(1)35、旋轉(zhuǎn)軸37、支持構(gòu)件(2)36、L形金屬材料41、以及清潔刮板40順序連接并整體構(gòu)成。
刮板單元42可旋轉(zhuǎn)地配置在旋轉(zhuǎn)軸37周圍，并通過彈簧34的張力將清潔刮板40的末端(邊緣)壓到感光體20的表面上。
逆著感光體20的旋轉(zhuǎn)方向安裝清潔刮板40，并通過將清潔刮板40的邊緣壓到感光體20的表面上，從感光體20的表面刮去殘留的色調(diào)劑。
刮去的色調(diào)劑(廢色調(diào)劑)殘留在外殼31內(nèi)，并通過諸如螺旋鉆32的傳送方法將其傳送至廢色調(diào)劑罐26。
本發(fā)明的要點(diǎn)在于清潔刮板40的材料和組成等以及清潔刮板40邊緣部分的形狀(邊緣角)。通過設(shè)計(jì)它們，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高耐用性和高清潔性能。
在下文中，將描述根據(jù)本實(shí)施例的清潔刮板40的材料和組成等以及清潔刮板40邊緣部分的形狀(邊緣角)。
圖4A是取出并示出在清潔裝置30中的清潔刮板40和支持清潔刮板40的L形金屬材料41的斜視圖。此外，圖4B是放大并示意性示出清潔刮板40末端部分的示圖。
清潔刮板基材的材料是由樹脂或彈性體制成的樹脂狀基質(zhì)。彈性體的實(shí)例包括基于二烯的橡膠和其氫化物，例如，環(huán)氧天然橡膠、丙烯酸橡膠、醇橡膠、硅橡膠(例如，二甲基硅橡膠、和甲基乙烯基硅橡膠)、聚氨酯橡膠、丙烯腈橡膠、以及基于苯乙烯的橡膠?？梢詥为?dú)使用這些材料或?qū)⑺鼈冇米靼我獠牧系幕旌衔铩?br> 在基材中，至少分散碳納米管(例如，碳納米管和碳納米線)和富勒烯中的一個(gè)。當(dāng)然，碳納米管或者碳納米線具有特別細(xì)的結(jié)構(gòu)。具體地，碳納米管是具有中空結(jié)構(gòu)的纖維物質(zhì)，其中，石墨片以同心圓的形狀堆疊并且其外部形狀具有0.4～100nm的直徑。
通常，以纏繞細(xì)纖維的結(jié)構(gòu)來構(gòu)造由碳納米管表示的微碳纖維，并且難以使其與彈性體混合。關(guān)于這種微碳纖維的均勻分散，在JP 2005-88767 A中提出了其解決方法。JP 2005-88767 A披露了關(guān)于擦片(wiper blade)的形成方法的技術(shù)，在該實(shí)施例中，也可以通過采用所提出的分散方法來制備具有相對(duì)較好分散性的微碳粒子的彈性體。在本實(shí)施例中，雖然清潔刮板40的形狀被最終成型，但也可以通過適當(dāng)?shù)乩秒x心成型、擠壓成型、形狀成型等作為其成型方法來制備它。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的清潔刮板40是將碳納米管或富勒烯表示的微碳粒子分散在包括聚氨酯橡膠或硅橡膠作為主要成分的彈性體中。
已知材料可被用作碳納米管，并且可以使用具有1nm～500nm的直徑和10nm～500μm的長(zhǎng)度的材料。對(duì)于富勒烯，雖然可以使用具有1nm～1μm粒徑(particle size)的富勒烯，但為了有效地表現(xiàn)稍后所述的研磨作用，優(yōu)選使用具有粒徑范圍為5nm～300nm的富勒烯。
對(duì)于富勒烯或者碳納米管的總量，可以使用基于樹脂或彈性體的100重量部(weight part)以0.02至20重量部的數(shù)量分散富勒烯或碳納米管。然而，具體地，為了將導(dǎo)電性傳遞到清潔刮板40以去除感光體表面的靜電，優(yōu)選地，以10的重量部至20的重量部的量來分散富勒烯或碳納米管。
在本實(shí)施例中，通過不僅在清潔刮板40的邊緣部分而且在包括邊緣部分的清潔刮板40的整個(gè)構(gòu)件中分散碳納米管或富勒烯，增加了清潔刮板40的硬度。
到目前為止，在清潔刮板40的硬度不夠的情況下，有時(shí)會(huì)發(fā)生清潔刮板40在感光體20的旋轉(zhuǎn)方向上卷起的現(xiàn)象(下文中，簡(jiǎn)稱為“卷起”)。當(dāng)“卷起”發(fā)生時(shí)，不僅顯著降低了清潔性能，而且其不會(huì)自然恢復(fù)到原始狀態(tài)。因此，“卷起”成為圖像形成裝置1的嚴(yán)重問題。
在本實(shí)施例中，由于可以增加清潔刮板40的硬度，所以可以防止發(fā)生“卷起”。
此外，如圖4B所示，通過不僅在清潔刮板40的邊緣部分而且在包括邊緣部分的清潔刮板40的整個(gè)構(gòu)件中分散碳納米管或富勒烯，即使當(dāng)邊緣部分磨損時(shí)，也可以在很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)保持良好的清潔性能。
接下來，將描述邊緣角。在根據(jù)本實(shí)施例的清潔刮板40中，形成清潔刮板40的邊緣部分，使得在清潔刮板40接觸感光體20的狀態(tài)下，邊緣角θ通常為不大于90°的銳角。
結(jié)果，可以減少邊緣部分附近色調(diào)劑的滯留量，并且可以減小生成膜的機(jī)會(huì)。此外，通過將具有碳納米管或富勒烯分散在其中的刮板將穩(wěn)定的研磨作用賦予刮板本身，在沒有不必要地削刮將被清潔的構(gòu)件的同時(shí)防止生成膜。
如上所述，JP 2-216178 A披露了用于將邊緣角設(shè)定為85°～90°的銳角的技術(shù)。然而，當(dāng)僅將邊緣角設(shè)定為銳角時(shí)，在清潔刮板的硬度不夠的情況下，容易發(fā)生“卷起”。此外，當(dāng)將邊緣角設(shè)定為銳角時(shí)，雖然減少了生成膜的機(jī)會(huì)，但也減小了由于殘留在邊緣部分中的色調(diào)劑等所引起的研磨效果，使得不一定能提高清潔性能。
另一方面，在根據(jù)本實(shí)施例的清潔刮板40中，通過將邊緣角設(shè)定為銳角，不僅產(chǎn)生減少色調(diào)劑等的滯留并抑制生成膜的效果，而且還產(chǎn)生提高清潔性能的效果。
即，與邊緣角為鈍角的情況相比，通過將清潔刮板40的邊緣角設(shè)定為銳角，增加了邊緣部分的變形量。具體地，可以認(rèn)為，通過微振動(dòng)現(xiàn)象獲得了由于清潔刮板40而產(chǎn)生的清潔效果，其中，邊緣在與感光體20表面接觸的部分中變形，并且當(dāng)與感光體20的表面摩擦?xí)r，邊緣又恢復(fù)到原始狀態(tài)。如在本實(shí)施例中，由于當(dāng)邊緣角變?yōu)殇J角時(shí)其變形量增加，因此產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，從而施加到邊緣部分的應(yīng)力增大，但也增大了研磨效果。
可以認(rèn)為，這是通過刮板本身的研磨作用以及介于極其接近變形的邊緣部分的色調(diào)劑或其外部添加劑與邊緣部分之間的相互作用造成的，并且獲得了非常穩(wěn)定的均勻研磨效果。雖然只要將刮板邊緣設(shè)定為銳角，就能獲得均勻研磨將被清潔的構(gòu)件表面的這種效果，但是通常期望將刮板邊緣設(shè)定為不大于80°。
在既未分散碳納米管也未分散富勒烯的傳統(tǒng)刮板中，當(dāng)將邊緣角設(shè)定為銳角時(shí)，由于刮板的強(qiáng)度較低，因此發(fā)生了邊緣的“卷起”，或者由于這種情況，可能出現(xiàn)邊緣損壞的現(xiàn)象。然而，根據(jù)本實(shí)施例的清潔刮板40強(qiáng)度較高，從而能夠在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)保持較高的研磨作用。
盡管通過將碳納米管分散在清潔刮板40中實(shí)現(xiàn)了上述研磨作用，但在分散富勒烯的情況下，易于獲得更穩(wěn)定的效果。這里，適當(dāng)?shù)剡x擇和調(diào)整富勒烯的簇大小是很重要的，并通過將富勒烯的簇大小調(diào)整到大約5～30nm獲得足夠穩(wěn)定的研磨效果。
至此，雖然描述了用于清除感光體20的殘留色調(diào)劑的清潔裝置30的清潔刮板40，但不應(yīng)當(dāng)理解為該技術(shù)的申請(qǐng)范圍僅限于感光體20的清潔裝置30。
例如，該技術(shù)也可以應(yīng)用于清潔傳送帶16的帶清潔裝置17(參見圖1)。
在如圖1所示的傳送帶型的圖像形成裝置1中，在通常的操作時(shí)，色調(diào)劑等沒有附著到傳送帶16上。然而，色調(diào)劑可能由于諸如卡紙的故障而附著在傳送帶16上。在這種情況下，通過帶清潔裝置17來清理附著的色調(diào)劑。
對(duì)于該帶清潔裝置17，可以采用與上述清潔刮板40一樣的形式(下文中，對(duì)帶清潔裝置17的清潔刮板給出同樣標(biāo)號(hào)并將稱作“清潔刮板40”)。
除非另外發(fā)生卡紙等，否則色調(diào)劑圖像不會(huì)被印到傳送帶16上。即，在許多情況下，清潔刮板40在沒有色調(diào)劑的狀態(tài)下與傳送帶16連續(xù)摩擦，并且施加到清潔刮板40邊緣部分的應(yīng)力變大。使用傳統(tǒng)刮板，易于發(fā)生刮板“卷起”，然而，使用根據(jù)本實(shí)施例的清潔刮板40，由于整個(gè)刮板具有較高硬度，所以不會(huì)發(fā)生“卷起”。
此外，當(dāng)傳送帶16的表面由相對(duì)容易磨損的材料制成時(shí)，帶表面被削刮。然而，例如，當(dāng)傳送帶16由諸如聚亞胺樹脂的剛性材料制成時(shí)，相反會(huì)磨損刮板邊緣。在這種情況下，在碳納米管僅分散在邊緣部分中的刮板中(例如，在JP 2004-191708 A中披露的清潔刮板)，當(dāng)磨損刮板邊緣時(shí)，露出基材層，從而不僅由于削刮改變了清潔條件，而且改變了材料特性。此外，當(dāng)一旦露出了基材層時(shí)，更加快了邊緣的磨損，使得當(dāng)長(zhǎng)期使用時(shí)，容易發(fā)生清潔故障。
另一方面，在根據(jù)本實(shí)施例的清潔刮板40中，由于碳納米管或富勒烯不僅分散在邊緣部分中而且還分散在整個(gè)刮板基材中，因此即使當(dāng)邊緣部分磨損時(shí)，分散有碳納米管或富勒烯的區(qū)域也總是露出并與傳送帶16進(jìn)行接觸，使得沒有加速磨損并可以長(zhǎng)時(shí)間保持清潔性能。
此外，還存在根據(jù)圖像形成裝置的類型使用諸如中間轉(zhuǎn)印帶和中間轉(zhuǎn)印鼓的中間轉(zhuǎn)印體的形式。在這種中間轉(zhuǎn)印體中，即使在進(jìn)行普通操作時(shí)，色調(diào)劑圖像也總被中間轉(zhuǎn)印。也就是說，殘留在表面上的色調(diào)劑狀態(tài)與感光體20類似而不是與傳送帶16類似。中間轉(zhuǎn)印體的清潔刮板所需的性能與感光體20的清潔刮板40所需的性能沒有太大差別，并且也可將根據(jù)本實(shí)施例的清潔刮板40應(yīng)用于中間轉(zhuǎn)印體的清潔刮板。
以這種方式，依照根據(jù)本實(shí)施例的清潔刮板40，通過將作為微碳纖維的碳納米管或富勒烯不僅分散到邊緣部分而且還分散到包括邊緣部分的整個(gè)刮板中，即使當(dāng)刮板邊緣磨損時(shí)，也可以長(zhǎng)時(shí)期保持其效果。
此外，通過將邊緣部分的邊緣角設(shè)定為不大于90°(期望不大于80°)，可以減少在邊緣部分附近的色調(diào)劑等的滯留并抑制由于滯留的色調(diào)劑等而生成膜，或者避免對(duì)將被清潔的構(gòu)件(例如，感光體20)的不均勻且不必要的深度研磨效果。
此外，作為將邊緣部分設(shè)定為銳角和由于富勒烯等的分散而實(shí)現(xiàn)高硬度的協(xié)同效果，邊緣部分的微振動(dòng)效果增大，并提高了清潔性能。為此，可以實(shí)現(xiàn)由于清潔刮板40本身引起的具有均勻和適當(dāng)深度的研磨效果(不是由于滯留的色調(diào)劑引起的不均勻研磨)，并且即使生成膜，也可以除去膜本身。
此外，具體地，從清潔小粒徑色調(diào)劑的觀點(diǎn)來看，刮板硬度越高，清潔特性就提高的越多。然而，根據(jù)傳統(tǒng)刮板，刮板邊緣部分經(jīng)常被損壞或磨損。在根據(jù)本實(shí)施例的清潔刮板40中，由于通過分散富勒烯等可將刮板硬度設(shè)定為高等級(jí)(例如，70°或更高)，因此即使對(duì)小粒徑色調(diào)劑也能夠?qū)崿F(xiàn)高清潔性能。
(3)效果的驗(yàn)證測(cè)試(1)-具有碳納米管分散于其中的的清潔刮板的驗(yàn)證測(cè)試(a)測(cè)試方法使用聚氨酯橡膠和碳納米管，通過利用JP 2005-88767 A中描述的辦法制備清潔刮板。
制備具有0％(比較例)、0.02％、20％、以及30％的碳納米管的添加量的四種清潔刮板。
此外，基于JP 2004-191708 A中描述的過程制備僅在刮板的邊緣部分中涂覆具有分散的碳納米管的樹脂的清潔刮板。涂層的厚度大約為4μm。
另外，在50°～100°的范圍內(nèi)適當(dāng)選取邊緣部分的角度，從而制備18種刮板樣品。
調(diào)節(jié)每個(gè)刮板以具有330mm的寬度、1.5mm的厚度、以及12mm的長(zhǎng)度；如圖4A所示，通過粘合劑使粘附至L形金屬材料；以及如圖4A所示，使刮板以相對(duì)于感光體20°的接觸角(在圖4B中，邊緣部分的上表面和感光體20的接觸點(diǎn)上側(cè)附近的表面之間形成的角)，同時(shí)通過利用彈簧施加負(fù)荷以使接觸壓力每厘米增加60g，來與Φ30mm的有機(jī)感光體表面接觸。
通過首先以大約5％的比例在A4紙上印刷，接著以21℃的溫度和50％的濕度的常溫和常濕的環(huán)境下在100張紙上連續(xù)印刷來執(zhí)行該測(cè)試，從而確認(rèn)在初始狀態(tài)下是否能實(shí)現(xiàn)良好的清潔。
此后，在相同的常溫常濕的環(huán)境下，總共執(zhí)行10,000張紙的印刷。然后，測(cè)量此時(shí)感光體的平均削刮量，并且進(jìn)一步測(cè)量表面粗糙度。
這里，通過改變感光體的平均涂層厚度來計(jì)算平均削刮量。通過渦流涂層厚度測(cè)試儀來測(cè)量感光體的涂層厚度。為了測(cè)量，使用由Kett電氣實(shí)驗(yàn)室制造的LH300J。隨機(jī)地在十個(gè)位置執(zhí)行測(cè)量，并且將其平均值用作平均涂層厚度。
另一方面，通過由Mitutoyo公司制造的SURFTEST SJ-400來測(cè)量感光體和稍后描述的帶中的每一個(gè)的表面粗糙度。對(duì)于感光體，使用圓柱形測(cè)量單元；當(dāng)沿感光體的縱向移動(dòng)10mm時(shí)，在五個(gè)地方測(cè)量十點(diǎn)粗糙度(Rz)；以及通過削除上部數(shù)據(jù)和下部數(shù)據(jù)中的每一個(gè)，將剩余的三個(gè)地方的平均值用作測(cè)量值。對(duì)于帶，在其位于平坦的金屬板上的狀態(tài)下，將帶沿隨機(jī)方向移動(dòng)10mm；以同樣的方式，在五個(gè)地方測(cè)量十點(diǎn)粗糙度(Rz)；以及通過削除上部數(shù)據(jù)和下部數(shù)據(jù)中的每一個(gè)，將剩余的三個(gè)地方的平均值用作測(cè)量值。
此后，通過將環(huán)境設(shè)定為溫度為30℃且濕度為80％的高溫高濕條件，對(duì)10,000張紙執(zhí)行印刷。這時(shí)，檢驗(yàn)是否在圖像上出現(xiàn)瑕疵或清潔刮板是否“卷起”。隨后，在印刷20,000張紙之后，再次測(cè)量感光體的平均削刮量和表面粗糙度(Rz)。
之后，通過將環(huán)境設(shè)定為溫度為10℃且濕度為20％的低溫低濕條件，對(duì)30,000張紙執(zhí)行印刷。同樣，檢驗(yàn)是否在圖像上出現(xiàn)瑕疵等。在印刷30,000張紙之后，也測(cè)量平均削刮量和表面粗糙度(Rz)。
此后，通過將環(huán)境恢復(fù)到高溫高濕度的環(huán)境，對(duì)31,000張紙執(zhí)行通紙(paper-passing)。
最后，通過將環(huán)境設(shè)定為低溫低濕條件，總共對(duì)40,000張紙執(zhí)行印刷測(cè)試，從而確定是否出現(xiàn)任何問題。
(b)測(cè)試結(jié)果在圖5的表中示出了測(cè)試結(jié)果的總結(jié)。
(i)測(cè)試No.1～6(比較例其中未分散有碳納米管)在測(cè)試No.1中，通過使用具有相對(duì)較大粒徑的色調(diào)劑作為比較例來執(zhí)行測(cè)試。另外，在測(cè)試No.2及下列的所有測(cè)試中，均使用具有比測(cè)試No.1的粒徑略小的粒徑并具有比測(cè)試No.1相對(duì)更高的球形度形狀的色調(diào)劑，通過其容易獲得相對(duì)較高的圖像質(zhì)量。
具體地，在測(cè)試No.1中，通過使用具有6.3μm的體積平均粒徑并分別具有形狀系數(shù)SF-1為150和形狀系數(shù)SF-2為140的色調(diào)劑來執(zhí)行測(cè)試。同樣，在測(cè)試No.2及下列的所有測(cè)試中，通過使用具有對(duì)于體積平均粒徑略小的粒徑5.9μm和分別具有形狀系數(shù)SF-1為130和形狀系數(shù)SF-2為120的色調(diào)劑來執(zhí)行測(cè)試。
這里，通過使用Coulter counter TAII(由Beckman Coulter公司制造)和使用ISOTON-II(由Beckman Coulter公司制造)作為電解液來測(cè)量色調(diào)劑的體積平均粒徑。具體地，對(duì)于體積平均粒徑的測(cè)量方法，首先，將幾十mg的測(cè)量樣品添加到作為分散劑的表面活性劑中，并且在上述電解液中添加混合物并將其超聲波地分散，接著實(shí)現(xiàn)測(cè)量。此后，對(duì)于測(cè)量的粒徑分布，相對(duì)于劃分的粒徑范圍(通道)從小粒徑側(cè)描述出關(guān)于體積的累積分布，并將累積達(dá)到50％的粒徑定義為體積平均粒徑。
此外，球形度(形狀系數(shù)SF-1和SF-2的值)是通過隨機(jī)采樣使用Hitachi有限公司制造的FE-SEM(S-800)以500倍的放大率放大的100個(gè)顯影圖像以及通過接口由Nicolet圖像分析器(LUZEX)分析圖像信息而獲得的值，接著，根據(jù)以下表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。
表達(dá)式(1)(SF-1值)＝{(MXLNG)2/AREA}×(π/4)×100表達(dá)式(2)(SF-2值)＝{(PERI)2/AREA}×(1/4π)×100AREA色調(diào)劑的投影面積MXLNG絕對(duì)最大長(zhǎng)度PERI周長(zhǎng)通過粉碎法執(zhí)行色調(diào)劑的生產(chǎn)，以及通過熱處理調(diào)節(jié)球形度。通過使用該色調(diào)劑并利用未經(jīng)過碳納米管等的分散處理的傳統(tǒng)清潔刮板以60°的硬度執(zhí)行通紙測(cè)試所獲得的結(jié)果與測(cè)試No.1相關(guān)。
根據(jù)測(cè)試No.1的結(jié)果，盡管最初的清潔良好并且對(duì)30,000張紙執(zhí)行的印刷中沒有發(fā)現(xiàn)任何問題，但在達(dá)到35,000張紙之前發(fā)生了清潔故障。此外，觀察感光體表面，顯示生成部分膜。
在測(cè)試No.2中，通過使用具有5.9μm的體積平均粒徑和相對(duì)較高的球形度以具有形狀系數(shù)SF-1為130和形狀系數(shù)SF-2為120的小粒徑色調(diào)劑來執(zhí)行測(cè)試。
將該結(jié)果與測(cè)試No.1的結(jié)果進(jìn)行比較，首先，在清潔最初的100張紙時(shí)，已經(jīng)觀察到有一點(diǎn)清潔故障。此外，感光體的削刮量增加了一點(diǎn)，最后，在達(dá)到25,000張紙的狀態(tài)下，產(chǎn)生清潔故障。以這種方式，當(dāng)色調(diào)劑是具有小粒徑并具有高球形度的色調(diào)劑時(shí)，刮板清潔比較困難。
接著，當(dāng)通過將刮板的硬度分別設(shè)定為70°和90°執(zhí)行測(cè)試時(shí)(測(cè)試No.3和No.4)，提高了最初的清潔性能，并且未發(fā)生清潔故障。然而，當(dāng)執(zhí)行連續(xù)印刷測(cè)試時(shí)，未達(dá)到10,000張紙就發(fā)生清潔故障。此時(shí)，觀察刮板的邊緣，顯示產(chǎn)生部分“破損”。
以這種方式，當(dāng)使用小粒徑色調(diào)劑時(shí)，通過傳統(tǒng)刮板難以進(jìn)行清潔；并且當(dāng)接著增加刮板硬度時(shí)，刮板在此時(shí)容易產(chǎn)生破損。因此，應(yīng)當(dāng)注意，本實(shí)施例中的對(duì)策是必須的。然后，在此后的所有測(cè)試中，通過使用具有5.9μm粒徑的球形色調(diào)劑執(zhí)行比較和研究。
測(cè)試No.5的傳統(tǒng)刮板的其中未分散有碳納米管，當(dāng)邊緣角被設(shè)定為80°時(shí)，在10,000張紙之后，在高溫高濕環(huán)境下開始測(cè)試后不久刮板卷起。在10,000張紙之后，感光體具有0.5μm的削刮量和3.3μm的表面粗糙度。
在將邊緣角設(shè)定為90°(測(cè)試No.2)和100°(測(cè)試No.6)的情況下，盡管沒有發(fā)生刮板卷起，但在20,000張紙之后，在低溫低濕環(huán)境下開始連續(xù)印刷后不久發(fā)生清潔故障。此外，此時(shí)觀察感光體，顯示在某些地方生成感光體的膜。
此時(shí)，在對(duì)10,000張紙進(jìn)行印刷的感光體的削刮量為1.0～1.5μm，并與邊緣角為80°時(shí)相比，其削刮量增加了。此外，表面粗糙度是4.0～4.4μm。即，應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)將邊緣角設(shè)定為銳角時(shí)，雖然邊緣部分附近的色調(diào)劑的滯留量減少且感光體的平均削刮量減小，但由于表面粗糙度處于粗糙狀態(tài)中，因此，不僅研磨作用不穩(wěn)定，而且刮板容易發(fā)生卷起，而當(dāng)邊緣角增大時(shí)，感光體的削刮量增加，表面粗糙度增加，容易發(fā)生清潔故障或形成膜。此外，即使當(dāng)將邊緣角設(shè)定為銳角時(shí)，在傳統(tǒng)刮板中，應(yīng)當(dāng)注意，不能以初始狀態(tài)完全清潔小粒徑色調(diào)劑。
(ii)測(cè)試No.7、8、和9(碳納米管僅分散在邊緣部分中)在測(cè)試No.7、8、和9中，通過使用僅在清潔刮板的邊緣部分中涂覆其中分散有碳納米管的樹脂的樣品來執(zhí)行測(cè)試。
在具有80°的刮板邊緣角的測(cè)試No.7的樣品中，應(yīng)當(dāng)注意，雖然感光體的削刮量略大于其中未分散有碳納米管的比較例的削刮量，但是在對(duì)10,000張紙進(jìn)行印刷之后的表面粗糙度大約為2.0μm，并且與其中未分散有碳納米管的刮板相比，可以非常均勻地削刮感光體。此外，即使在低溫低濕環(huán)境下完成30,000張紙的印刷之后，圖像上也沒有產(chǎn)生問題。然而，在進(jìn)入高溫高濕環(huán)境后不久，發(fā)生了刮板卷起。此外，當(dāng)將刮板邊緣角設(shè)定為88°時(shí)，盡管削刮量略微增加且表面粗糙度增加，但直至對(duì)30,000張紙進(jìn)行印刷時(shí)，也沒有發(fā)生問題。當(dāng)將刮板邊緣角設(shè)定為92°時(shí)，與具有88°的刮板邊緣角的樣品相比，削刮量和表面粗糙度都增加了，并且在進(jìn)入低溫低濕環(huán)境印刷超過20,000張紙后不久就發(fā)生了清潔故障。此時(shí)，觀察刮板邊緣，顯示刮板邊緣磨損且露出刮板基材的狀態(tài)。
當(dāng)刮板邊緣角度增大時(shí)，盡管感光體的削刮量由于色調(diào)劑或其外部添加劑等而增加，但可以認(rèn)為，刮板邊緣的磨損量也同時(shí)增加，使得露出刮板基材。
(順便提及，表格中所示的測(cè)試No.4、5、和6中每一個(gè)的刮板硬度是關(guān)于整個(gè)刮板的硬度而不是關(guān)于邊緣部分的硬度，因此不討論硬度。)(iii)測(cè)試No.10～19(碳納米管完全分散于其中，分散量0.02或20％)在碳納米管均勻分散在整個(gè)刮板中的樣品中，注意，在具有0.02％分散量的樣品和具有20％分散量的樣品中，當(dāng)刮板邊緣角不大于80°時(shí)，不僅感光體的削刮量很小，而且表面粗糙度很低且穩(wěn)定。在所有這些樣品中，即使在對(duì)40,000張紙進(jìn)行印刷之后，圖像上也沒有產(chǎn)生問題。
圖6的曲線圖示出了當(dāng)碳納米管的添加量為20％且刮板邊緣角改變時(shí)，在完成20,000張紙的印刷時(shí)感光體的削刮量和表面粗糙度(Rz)。
根據(jù)圖6，刮板邊緣角越小，表面粗糙度就越低，從而可以均勻地削刮感光體。具體地，當(dāng)邊緣角不大于80°時(shí)，處于低狀態(tài)下的表面粗糙度基本穩(wěn)定。
此外，對(duì)于感光體的平均削刮量，應(yīng)當(dāng)注意，在刮板邊緣角達(dá)到大約80°的情況下，當(dāng)角度較小時(shí)，可以使削刮量變低；并且當(dāng)邊緣角一般不大于90°時(shí)，削刮量相對(duì)于角的傾斜基本為0，從而削刮量開始變得穩(wěn)定。在邊緣角為90°～80°處削刮量基本穩(wěn)定，當(dāng)使邊緣角變得更小時(shí)，削刮量反而趨向于略微增大。
對(duì)于這個(gè)現(xiàn)象，通過包含碳納米管且進(jìn)一步將刮板邊緣設(shè)定為銳角，研磨感光體的效果變得更大。另一方面，當(dāng)邊緣角度小于80°時(shí)，邊緣部分中的滯留色調(diào)劑或外部添加劑的量幾乎為0，即使將角設(shè)定為銳角，但由于色調(diào)劑或外部添加劑的感光體的研磨效果也不改變。即，可以認(rèn)為，獲得研磨效果的詳細(xì)原因不取決于色調(diào)劑等的滯留，而是主要取決于刮板本身。
此外，在邊緣角為90°的情況下，雖然與邊緣角為80°的情況相比，削刮量和表面粗糙度都增加了，但即使在對(duì)35,000張紙進(jìn)行印刷之后，圖像上也沒有產(chǎn)生問題。然而，這種情況沒有持續(xù)到40,000張，發(fā)生了清潔故障且生成膜。
在刮板邊緣角為100°的情況下，進(jìn)一步增加了削刮量和表面粗糙度。然而，與其中沒有分散于有碳納米管的比較例相比，獲得了更長(zhǎng)的使用壽命，并且在對(duì)25,000張紙進(jìn)行印刷之后，發(fā)生清潔故障且生成膜等。
(iv)測(cè)試No.20～22(碳納米管完全分散于其中，分散量30％)在具有30％碳納米管分散量的刮板中，總體上容易增加感光體的削刮量，即使通過將邊緣角設(shè)定為80°，在對(duì)25,000張紙進(jìn)行印刷之后，也會(huì)發(fā)生清潔故障等。然而，與上述情況相似，與其中未分散有碳納米管的比較例相比，獲得了更長(zhǎng)的使用壽命，并且硬度仍然是90°，幾乎沒有發(fā)生刮板的損壞等。因此，應(yīng)當(dāng)注意，本實(shí)施例是有效的。
根據(jù)上述內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)注意，通過將碳納米管分散在刮板中，當(dāng)削刮感光體時(shí)可以使表面粗糙度較小，并且產(chǎn)生了抑制發(fā)生清潔故障或膜的效果。另外，通過將刮板邊緣角設(shè)定為銳角，可以減少色調(diào)劑的感光體的削刮效果并減少平均削刮量，而在碳納米管僅分散在邊緣部分(測(cè)試No.7～9)中的類型中，由于長(zhǎng)期使用而產(chǎn)生了刮板的卷起或清潔故障，注意，在碳納米管被完全分散在整個(gè)刮板中(測(cè)試No.10～22)的本實(shí)施例中，即使將角設(shè)定為銳角，也根本不會(huì)發(fā)生刮板卷起。此外，只要通常將刮板邊緣設(shè)定為不大于80°的銳角，就可以獲得同樣穩(wěn)定的效果。
對(duì)于刮板硬度，注意，即使通過分散碳納米管使刮板比傳統(tǒng)刮板更硬，也沒有產(chǎn)生刮板的損壞等，并且在實(shí)例中，這種分散顯然有利于提高在具有70°或以上硬度的區(qū)域中的小粒徑色調(diào)劑的清潔性能。
在圖5所示表的最右列，按照五個(gè)級(jí)別“DD”(非常差)、“D”(差)、“C”(有點(diǎn)差)、“B”(中等)、以及“A”(良好)示出了綜合評(píng)價(jià)。在通紙測(cè)試中，分別地，在最初的常溫常濕環(huán)境下(～10,000張紙)發(fā)生清潔故障或“卷起”的情況被認(rèn)為是“DD”(非常差)；在接下來的高溫高濕環(huán)境下(～20,000張紙)發(fā)生清潔故障或“卷起”的情況被認(rèn)為是“D”(差)；在接下來的低溫低濕環(huán)境下(～30,000張紙)發(fā)生了清潔故障或“卷起”的情況被認(rèn)為是“C”(有點(diǎn)差)；在接下來的高溫高濕/低溫低濕環(huán)境下(～40,000張紙)發(fā)生了清潔故障或“卷起“的情況被認(rèn)為是“B”(中等)；到最后都未發(fā)生異常(40,000張紙)的情況被認(rèn)為是“A”(良好)。
(v)測(cè)試No.31～41(富勒烯完全分散于其中)圖7是示出了通過使用富勒烯分散在清潔刮板中的的樣品執(zhí)行的評(píng)價(jià)測(cè)試的測(cè)試結(jié)果的表。
雖然C60被用作富勒烯，但是可以相對(duì)容易地調(diào)整其簇大小。具體地，將甲苯以0.1％的濃度與C60的相關(guān)材料混合，接著使其與乙醇混合?？赏ㄟ^其混合比來控制富勒烯的平均簇大小。此后，從甲苯/乙醇液中提取富勒烯的相關(guān)材料并以與碳納米管相同的方式將其分散在聚氨酯橡膠中，從而制備了清潔刮板。圖7的結(jié)果是在平均簇大小大約為50nm的情況下的結(jié)果。測(cè)試方法與測(cè)試No.1～22中的測(cè)試方法相同。
順便提及，通過使用激光衍射型粒徑分布分析器(LA-950，由Horiba有限公司制造)測(cè)量富勒烯的簇大小。對(duì)于該測(cè)量方法，測(cè)量樣品被分散在離子交換水中并被投入單元(cell)中。從小粒徑側(cè)累積每個(gè)測(cè)量通道的體積平均粒徑。將累積達(dá)到50％的粒徑定義為體積平均粒徑。
通過觀察圖7所示的測(cè)試結(jié)果，注意，其趨勢(shì)與分散有碳納米管的情況完全相同。然而，應(yīng)當(dāng)注意，削刮量和表面粗糙度都略低于分散碳納米管的情況。即，對(duì)于使感光體的表面均勻并且非常輕微地削刮它的效果，應(yīng)當(dāng)注意，富勒烯比碳納米管更適合。
此外，對(duì)于刮板卷起和圖像的問題，注意，與分散碳納米管的情況相比，在邊緣角為100°的區(qū)域內(nèi)，顯然可以實(shí)現(xiàn)使用壽命的延長(zhǎng)。
(vi)測(cè)試No.51～57(富勒烯的粒徑變化)圖8是示出通過使用完全散布在整個(gè)清潔刮板上的具有變化簇大小的富勒烯執(zhí)行評(píng)價(jià)測(cè)試的測(cè)試結(jié)果的表。
通過在上述方法中改變乙醇的量來實(shí)現(xiàn)富勒烯簇大小的調(diào)節(jié)。此外，將刮板的邊緣角固定為80°，并將聚氨酯橡膠中的分散量設(shè)定為20％，從而制備刮板。測(cè)試方法與測(cè)試No.1～22中的相同。
根據(jù)圖8所示的測(cè)試結(jié)果，注意，雖然平均簇大小越大，感光體的平均削刮量就越大，但對(duì)于表面粗糙度，在簇大小過小或過大的任何情況下表面都會(huì)變得粗糙。在該測(cè)試結(jié)果中，在簇大小為3nm的情況下，雖然平均削刮量較小，但是表面粗糙度變得粗糙，在達(dá)到35,000張紙前就發(fā)生了清潔故障，并且觀察感光體，顯示有部分膜。此外，當(dāng)簇大小為500nm時(shí)，不僅平均削刮量很大，而且表面粗糙度也很粗糙，并且在達(dá)到35,000張紙之前，類似地發(fā)生了清潔故障且生成膜。
另一方面，在簇大小在5～300nm的范圍內(nèi)，表面粗糙度在低值水平時(shí)是穩(wěn)定的，并且在對(duì)40,000張紙進(jìn)行印刷之后，圖像上未產(chǎn)生問題。
此外，測(cè)試No.57示出了在使用C70代替C60作為富勒烯情況下的結(jié)果。以這種方式，獲得可以說是與C60完全相同的結(jié)果，注意，可以以同樣的方式使用C60和C70。
(vii)測(cè)試No.61～64(感光體的材料變化)圖9是示出了通過使用包含20％富勒烯(簇大小50nm)且將邊緣部分的角設(shè)定為80°制備的刮板以及改變感光體的材料執(zhí)行的評(píng)價(jià)測(cè)試的測(cè)試結(jié)果的表。該測(cè)試方法與測(cè)試No.1～22中的測(cè)試方法相同。
根據(jù)圖9所示的測(cè)試結(jié)果，在感光體由α-Si(非晶硅)制成且富勒烯僅包含在刮板邊緣部分中的樣品(測(cè)試No.62)中，雖然在對(duì)10,000張紙進(jìn)行印刷之后感光體的削刮量幾乎為零(0.2μm)且表面粗糙度(Rz)非常小(0.3)，但在高溫高濕環(huán)境下發(fā)生了刮板卷起。此時(shí)，作為刮板邊緣的觀察結(jié)果，邊緣部分磨損，并且露出作為基材的聚氨酯橡膠。
另一方面，在整個(gè)刮板中均包含富勒烯的測(cè)試No.63中，即使在對(duì)40,000張紙進(jìn)行印刷之后，也可以印刷很好的圖像。
與使用OPC(有機(jī)光電導(dǎo)體)的普通感光體相比，在對(duì)40,000張紙進(jìn)行印刷之后感光體的削刮量非常小，注意，通過本發(fā)明的清潔刮板可以防止生成膜，而且基本上不會(huì)削刮感光體。
此外，No.64是通過使用具有如JP 2005-173566 A中披露的包含鏈?zhǔn)骄酆瞎倌軋F(tuán)的空穴傳輸材料的感光體作為有機(jī)感光體執(zhí)行的測(cè)試實(shí)例。在這種感光體中，表面硬度較高，使得幾乎不形成劃痕，并獲得了較長(zhǎng)的感光體使用壽命。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，與使用由α-Si制成的感光體的情況類似，可以防止出現(xiàn)膜，而基本上不削刮感光體，即使在對(duì)40,000張紙進(jìn)行印刷之后，也完全不產(chǎn)生問題。
即，以這種方式，通過將具有硬表面的高耐用性的感光體與本實(shí)施例結(jié)合，可以在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)根本不削刮感光體的情況下防止出現(xiàn)膜。因此，應(yīng)當(dāng)注意，這種結(jié)合非常有利于實(shí)現(xiàn)圖像形成裝置的高耐用性。
(viii)測(cè)試No.71～73(傳送帶的清潔)圖10是示出了通過對(duì)傳送帶使用根據(jù)本發(fā)明的清潔刮板執(zhí)行的評(píng)價(jià)測(cè)試的測(cè)試結(jié)果的表。
類似測(cè)試No.35，通過在聚氨酯橡膠中包含20％的具有50nm簇大小的富勒烯并將刮板邊緣角設(shè)定為80°而制備的清潔刮板用作刮板。對(duì)于該測(cè)試方法，使用也起到紙張傳送手段的功能的所謂的轉(zhuǎn)印帶型(與圖1所示的傳輸帶16的類型相同)，并且每印刷10,000張紙就轉(zhuǎn)印固體調(diào)色劑，從而確認(rèn)是否能夠?qū)崿F(xiàn)清潔。至于帶材料，使用具有100μm厚度的聚酰亞胺。
該評(píng)價(jià)方法與測(cè)試No.1～22基本相同。然而，沒有測(cè)量削刮量和表面粗糙度，并且測(cè)試是否發(fā)生清潔故障或刮板卷起。
根據(jù)圖10所示的測(cè)試結(jié)果，在不包含富勒烯的普通刮板中，在完成10,000張紙的印刷操作之后，在高溫高濕環(huán)境下發(fā)生刮板卷起(測(cè)試No.71)。隨后，在僅在刮板邊緣部分中涂覆具有其中分散有富勒烯的樹脂的情況下，在對(duì)25,000張紙進(jìn)行印刷之后發(fā)生清潔故障(測(cè)試No.72)。此時(shí)，刮板邊緣磨損，并露出作為基材的聚氨酯橡膠。
另一方面，在使用根據(jù)本實(shí)施例的清潔刮板的測(cè)試No.73中，即使在對(duì)40,000張紙進(jìn)行印刷之后也沒有發(fā)生清潔故障，從而可以保持良好的清潔。
如上所述，依照根據(jù)本實(shí)施例的清潔裝置30和設(shè)置有該清潔裝置30的圖像形成裝置1，可以使高耐用性與良好的清潔性能彼此兼容。
順便提及，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，但是在不背離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)，可以在實(shí)施階段修改和具體化結(jié)構(gòu)元件。此外，通過適當(dāng)組合在上述實(shí)施例中披露的多個(gè)結(jié)構(gòu)元件，可以形成各種發(fā)明。例如，可以從實(shí)施例中所示的所有結(jié)構(gòu)元件中排除某些結(jié)構(gòu)元件。另外，可以適當(dāng)?shù)亟M合不同實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)元件。
權(quán)利要求
1.一種清潔裝置，設(shè)置有除去殘留在圖像載體表面上的顯影劑的清潔刮板，其中所述清潔刮板由其中分散有富勒烯和碳納米管中的至少一種的樹脂狀基質(zhì)制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔裝置，其中所述清潔刮板被形成為使得與所述圖像載體的表面接觸的清潔邊緣的邊緣角不大于90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔裝置，其中所述清潔裝置被形成為使得與所述圖像載體的所述表面接觸的清潔邊緣的邊緣角不大于80°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的清潔裝置，其中基于所述清潔刮板中的所述樹脂狀基質(zhì)的100重量部，以0.02重量部至20重量部的總量混合并分散富勒烯或碳納米管的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的清潔裝置，其中通過所述清潔刮板除去的所述顯影劑具有不大于6μm的體積平均粒徑、不大于140的形狀系數(shù)SF-1、以及不大于130的形狀系數(shù)SF-2。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的清潔裝置，其中所述清潔刮板具有70°以上的硬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的清潔裝置，其中分散在所述樹脂狀基質(zhì)中的所述富勒烯包括C60和C70中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的清潔裝置，其中分散在所述樹脂狀基質(zhì)中的所述富勒烯的簇具有5nm～300nm的平均粒徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的清潔裝置，其中所述圖像載體是由包含非晶硅的材料構(gòu)成的感光體。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的清潔裝置，其中所述圖像載體是具有包含鏈?zhǔn)骄酆瞎倌軋F(tuán)的空穴傳輸材料的有機(jī)感光體。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的清潔裝置涉及設(shè)置有清潔刮板的清潔裝置，其去除殘留在圖像載體表面上的顯影劑，其特征在于，清潔刮板由其中分散有富勒烯和碳納米管中的至少一種的樹脂狀基質(zhì)制成。根據(jù)本發(fā)明的清潔裝置，可以使高耐用性和良好的清潔性能彼此兼容。
文檔編號(hào)G03G15/00GK101086654SQ20071011044
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者渡邊猛, 高橋雅司, 神山三明 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東芝泰格有限公司