清洁装置及使用该装置的图像形成装置转让专利
申请号 : CN200810004292.0
文献号 : CN101236399B
文献日 : 2010-06-09
发明人 : 渡边猛 , 神山三明
申请人 : 株式会社东芝 , 东芝泰格有限公司
摘要 :
本发明提供一种具有良好清洁性能、可靠性的清洁装置以及使用该装置的图像形成装置。清洁装置包括与上述图像载体表面接触的边缘部，上述边缘部由包括泡沫单元的弹性泡沫体构成，且上述泡沫单元的数量粒度分布值D10以及D90相对于色调剂的数量粒度分布值D10，满足下面(1)以及(2)的条件：(1)上述泡沫单元的数量粒度分布值D10大于等于上述色调剂的数量粒度分布值D10的1/4。(2)上述泡沫单元的数量粒度分布值D90小于等于50倍的上述色调剂的数量粒度分布值D10。
权利要求 :
1.一种清洁装置，接触地配置在图像载体表面，刮落残留在所述图像载体表面的色调剂，其特征在于，所述清洁装置包括与所述图像载体表面接触的边缘部，所述边缘部由包括泡沫单元的弹性泡沫体构成，所述泡沫单元的数量粒度分布值D10以及D90相对于所述色调剂的数量粒度分布值D10，满足下面(1)以及(2)的条件，其中，所述D10表示从整体数量的较小的开始数为第10％的直径，所述D90表示从整体数量的较小的开始数为第90％的直径：(1)所述泡沫单元的数量粒度分布值D10大于等于所述色调剂的数量粒度分布值D10的1/4倍；
(2)所述泡沫单元的数量粒度分布值D90小于等于50倍的所述色调剂的数量粒度分布值D10。
2.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，所述边缘部具有基于所述泡沫单元的微细的三维凹凸结构，且相对所述图像载体表面，形成非连续的接触面。
3.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，所述弹性泡沫体的Asker-C硬度大于等于15°、小于等于80°。
4.根据权利要求3所述的清洁装置，其特征在于，所述弹性泡沫体的Asker-C硬度大于等于35°、小于等于80°。
5.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，所述弹性泡沫体截面中的单元部分的面积率大于等于30％、小于等于85％。
6.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于还包括：加强支承机构，用于将所述弹性泡沫体按压于所述图像载体。
7.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，作为添加剂，所述弹性泡沫体包括从碳纳米管以及富勒烯构成的组中选择的至少一种。
8.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，具有除电功能或者带电功能。
9.根据权利要求2所述的清洁装置，其特征在于，所述弹性泡沫体是通过以下步骤制备而成：向亚临界或者超临界的流体中导入液态橡胶之后，从所述液态橡胶中排出所述亚临界或者超临界流体。
10.根据权利要求9所述的清洁装置，其特征在于，所述亚临界或者超临界流体为二氧化碳。
11.根据权利要求1所述的清洁装置，其特征在于，所述弹性泡沫体的背面层压有硬度比所述弹性泡沫体高的材料。
12.一种图像形成装置，包括：
图像形成机构，在图像载体上形成静电潜像；
显影机构，通过色调剂将由所述图像形成机构形成的静电潜像显影成色调剂图像；
转印机构，将由所述显影机构显影的色调剂图像转印到被转印材料上；以及清洁机构，接触地配置在所述图像载体的表面，用于刮落残留在转印后的图像载体表面的色调剂，所述图像形成装置的特征在于，
所述清洁机构包括权利要求1所述的清洁装置。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种清洁装置及使用该装置的图像形成装置，尤其涉及具有良好的清洁性能、可靠性的清洁装置以及使用该装置的图像形成装置。
背景技术
通常的电子照相出出处理包括：使感光体等图像载体带电的步骤；通过图像曝光，在感光体上形成静电潜像的步骤；利用色调剂显影静电潜图像，从而形成色调剂图像的步骤；将色调剂图像转印到被转印体上的步骤；清洁感光体上的残留色调剂的步骤；并且根据需要还包括对感光体除电的步骤。在干式电子照相方式的显影步骤中，使用粉末色调剂形成色调剂图像，并将其转印到纸张或中间转印介质等被转印体上。转印后的感光体上的残留色调剂或者因卡纸等而未能从感光体转印出去的色调剂，将在后续的清洁步骤中，由刮板、施加了偏压的刷子、辊等从感光体上去除清洁器。
例如，刮板清洁方式虽然具有比较廉价的结构，但是，通常不足以进行微粒子色调剂的清洁，为了获得充分的清洁性能，如果将刮板用力抵接于感光体上，则或者刮板的边缘部缺损一部分，或者刮板被卷起。此外，如果刮板的边缘部缺损或翻卷，则无法获得当初设定的清洁性能，从而发生清洁不良的现象，并在图像上产生重大的缺陷。
于是，采用了如下对策：使作为被清洁部件的感光体表面部分含氟树脂，或者在色调剂中混合硬脂酸锌等润滑剂，从而减轻刮板和感光体表面之间的摩擦之后，使色调剂容易从感光体剥离，由此扩大清洁条件的范围。但是，在感光体表面部分混合大量的脱模剂，需要牺牲一定程度的感光体特性，不易获得高性能的感光体。并且，在色调剂中混合润滑剂，作为色调剂的带电性能则受到不少的影响，很难获得高性能的色调剂。并且，即使实施上述对策，也很难同时实现充分的清洁性能和可靠性。
并且，除了刮板清洁方式之外，例如作为使用了辊的清洁装置，使用了海绵辊。这是将由泡沫氨基甲酸酯等构成的具有弹性的海绵辊接触于感光体上，且通过电场将色调剂移动到海绵辊侧，在图像形成动作中，将色调剂存在海绵辊中进行清洁，在不形成图像的纸间，或者结束动作时等，向感光体侧喷出色调剂，且通过显影器或者另外设置的清洁器回收该色调剂。与此不同，还公开有以下方式：将金属辊等再抵接在海绵辊上，且在这里设置刮板清洁器等，由此回收色调剂。
在使用了如上述的辊的清洁装置中，由于使用海绵辊并施加电场，轴承或偏压供给装置是必须的。并且，在将上述色调剂临时存在辊中之后再排出的方式中，无法控制逆带电色调剂等，无法避免画质劣化的问题，同时需要频繁进行排出动作等，从而降低了装置的性能。并且，在设置金属辊等来回收色调剂的方式中，还需要金属辊或刮板等部件，从而导致成本高且结构大型化。并且，在如上述的方式中，如果色调剂粒子的直径变小，则很难实现充分的清洁。在这样的情况下，进行了几种提高海绵辊等弹性辊的性能的尝试。
例如在特开2003-226773公报中公开了通过超临界流体技术制造清洁用泡沫弹性辊的方法、以及使用该方法的结果。并且，在特开2003-231769号公报中公开了使用超临界流体技术制造泡沫氨基甲酸酯的方法，还公开了通过该方法获得的泡沫海绵辊以及该泡沫海绵辊的使用结果。根据特开2003-231769号公报中公开的泡沫海绵辊，可以提高清洁性能，并且还可以制造相同结构的刮板。
另一方面，刮板清洁具有比较廉价的装置结构，因此有利于用作清洁装置。于是，本发明的发明者根据上述公报中公开的制造方法试制了泡沫刮板，且进行了试验，其结果是发现存在如下问题。
(i)使上述泡沫刮板为衬垫形状，使其以一定面积抵接于感光体上，则虽然可以实现初期的清洁性能，但是马上会由于堵塞而发生清洁不良的现象。
(ii)如一般的刮板那样，将上述泡沫刮板的边缘部抵接于感光体上时，从初期开始即无法获得良好的清洁性能。并且，进行使纸张通过试验时，则根据情况有时会立刻发生清洁不良现象。
(iii)与现有的聚氨酯橡胶相比，泡沫氨基甲酸酯的“粘度”较弱，清洁条件的界限(margin)较窄，非常容易发生刮板的卷起现象。
这样，虽然在特开2003-226773号公报以及特开2003-231769号公报中公开了通过超临界流体技术制造出的弹性泡沫体可以用作电子照相装置中的清洁辊或者刮板，但是，即使利用这些公报中公开的技术仅仅制造出了泡沫刮板，还是无法获得充分的清洁性能。本来，在刮板清洁时如果使用泡沫体，则从最初开始即发生“刮板缺损”现象，无法期待良好的清洁性能。并且，作为本领域的常识，所谓使用泡沫体的清洁是指使用清洁辊或清洁衬垫的技术，并不是指刮板清洁。因此，如同本发明，目前还没有提出过有意将弹性泡沫体使用于刮板清洁器中并改善清洁性能或持久性等的方案。
例如，刮板清洁方式虽然具有比较廉价的结构，但是，通常不足以进行微粒子色调剂的清洁，为了获得充分的清洁性能，如果将刮板用力抵接于感光体上，则或者刮板的边缘部缺损一部分，或者刮板被卷起。此外，如果刮板的边缘部缺损或翻卷，则无法获得当初设定的清洁性能，从而发生清洁不良的现象，并在图像上产生重大的缺陷。
于是，采用了如下对策：使作为被清洁部件的感光体表面部分含氟树脂，或者在色调剂中混合硬脂酸锌等润滑剂，从而减轻刮板和感光体表面之间的摩擦之后，使色调剂容易从感光体剥离，由此扩大清洁条件的范围。但是，在感光体表面部分混合大量的脱模剂，需要牺牲一定程度的感光体特性，不易获得高性能的感光体。并且，在色调剂中混合润滑剂，作为色调剂的带电性能则受到不少的影响，很难获得高性能的色调剂。并且，即使实施上述对策，也很难同时实现充分的清洁性能和可靠性。
并且，除了刮板清洁方式之外，例如作为使用了辊的清洁装置，使用了海绵辊。这是将由泡沫氨基甲酸酯等构成的具有弹性的海绵辊接触于感光体上，且通过电场将色调剂移动到海绵辊侧，在图像形成动作中，将色调剂存在海绵辊中进行清洁，在不形成图像的纸间，或者结束动作时等，向感光体侧喷出色调剂，且通过显影器或者另外设置的清洁器回收该色调剂。与此不同，还公开有以下方式：将金属辊等再抵接在海绵辊上，且在这里设置刮板清洁器等，由此回收色调剂。
在使用了如上述的辊的清洁装置中，由于使用海绵辊并施加电场，轴承或偏压供给装置是必须的。并且，在将上述色调剂临时存在辊中之后再排出的方式中，无法控制逆带电色调剂等，无法避免画质劣化的问题，同时需要频繁进行排出动作等，从而降低了装置的性能。并且，在设置金属辊等来回收色调剂的方式中，还需要金属辊或刮板等部件，从而导致成本高且结构大型化。并且，在如上述的方式中，如果色调剂粒子的直径变小，则很难实现充分的清洁。在这样的情况下，进行了几种提高海绵辊等弹性辊的性能的尝试。
例如在特开2003-226773公报中公开了通过超临界流体技术制造清洁用泡沫弹性辊的方法、以及使用该方法的结果。并且，在特开2003-231769号公报中公开了使用超临界流体技术制造泡沫氨基甲酸酯的方法，还公开了通过该方法获得的泡沫海绵辊以及该泡沫海绵辊的使用结果。根据特开2003-231769号公报中公开的泡沫海绵辊，可以提高清洁性能，并且还可以制造相同结构的刮板。
另一方面，刮板清洁具有比较廉价的装置结构，因此有利于用作清洁装置。于是，本发明的发明者根据上述公报中公开的制造方法试制了泡沫刮板，且进行了试验，其结果是发现存在如下问题。
(i)使上述泡沫刮板为衬垫形状，使其以一定面积抵接于感光体上，则虽然可以实现初期的清洁性能，但是马上会由于堵塞而发生清洁不良的现象。
(ii)如一般的刮板那样，将上述泡沫刮板的边缘部抵接于感光体上时，从初期开始即无法获得良好的清洁性能。并且，进行使纸张通过试验时，则根据情况有时会立刻发生清洁不良现象。
(iii)与现有的聚氨酯橡胶相比，泡沫氨基甲酸酯的“粘度”较弱，清洁条件的界限(margin)较窄，非常容易发生刮板的卷起现象。
这样，虽然在特开2003-226773号公报以及特开2003-231769号公报中公开了通过超临界流体技术制造出的弹性泡沫体可以用作电子照相装置中的清洁辊或者刮板，但是，即使利用这些公报中公开的技术仅仅制造出了泡沫刮板，还是无法获得充分的清洁性能。本来，在刮板清洁时如果使用泡沫体，则从最初开始即发生“刮板缺损”现象，无法期待良好的清洁性能。并且，作为本领域的常识，所谓使用泡沫体的清洁是指使用清洁辊或清洁衬垫的技术，并不是指刮板清洁。因此，如同本发明，目前还没有提出过有意将弹性泡沫体使用于刮板清洁器中并改善清洁性能或持久性等的方案。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种清洁装置以及使用该装置的图像形成装置，其中，在刮板清洁器中使用弹性泡沫体，使其具有良好的清洁性能以及可靠性。
为了解决上述问题，涉及本发明的清洁装置具有如下结构。
(i)一种清洁装置，抵接配置在图像载体的表面，刮落残留在上述图像载体表面的色调剂，上述清洁装置包括与上述图像载体表面抵接的边缘部，上述边缘部由包括泡沫单元(expanded cell)的弹性泡沫体构成，且上述泡沫单元的数量粒度分布值D10以及D90与色调剂的数量粒度分布值D10相比，满足下面(1)以及(2)的条件。
(1)上述泡沫单元的数量粒度分布值D10大于等于上述色调剂的数量粒度分布值D10的1/4倍。
(2)上述泡沫单元的数量粒度分布值D90小于等于50倍的上述色调剂的数量粒度分布值D10。
(ii)在上述(i)所述的清洁装置中，上述边缘部具有基于上述泡沫单元的微细的三维凹凸结构，且相对上述图像载体的表面，形成非连续的接触面。
(iii)在上述(i)所述的清洁装置中，上述弹性泡沫体的Asker-C硬度大于等于15°、小于等于80°。
(iv)在上述(iii)所述的清洁装置中，上述弹性泡沫体的Asker-C硬度大于等于35°、小于等于80°。
(v)在上述(i)所述的清洁装置中，上述弹性泡沫体的截面中的单元部分的面积率大于等于30％、小于等于85％。
(vi)在上述(i)所述的清洁装置中，上述清洁装置还包括用于将上述弹性泡沫体按压于上述图像载体的加强支承机构。
(vii)在上述(i)所述的清洁装置中，作为添加剂，上述弹性泡沫体包括从碳纳米管以及富勒烯构成的组(group)中选择的至少一种。
(viii)在上述(i)所述的清洁装置中，上述清洁装置具有除电功能或者带电功能。
(ix)在上述(ii)所述的清洁装置中，上述弹性泡沫体是通过在亚临界或者超临界的流体中导入液态橡胶之后，从上述液态橡胶中排出上述亚临界或者超临界流体的步骤制备的。
(x)在上述(ix)所述的清洁装置中，上述亚临界或者超临界流体为二氧化碳。
(xi)在上述(i)所述的清洁装置中，在上述弹性泡沫体的背面层压有硬度比上述弹性泡沫体高的材料。
(xii)一种图像形成装置，包括：图像形成机构，在图像载体上形成静电潜像；显影机构，通过色调剂对由上述图像形成机构形成的静电潜像显影为色调剂图像；转印机构，将由上述显影机构显影的色调剂图像转印到被转印材料上；以及清洁机构，抵接地配置在上述图像载体的表面，刮落残留在转印后的图像载体表面的色调剂，上述图像形成装置的上述清洁机构由上述(i)所述的清洁装置构成。
为了解决上述问题，涉及本发明的清洁装置具有如下结构。
(i)一种清洁装置，抵接配置在图像载体的表面，刮落残留在上述图像载体表面的色调剂，上述清洁装置包括与上述图像载体表面抵接的边缘部，上述边缘部由包括泡沫单元(expanded cell)的弹性泡沫体构成，且上述泡沫单元的数量粒度分布值D10以及D90与色调剂的数量粒度分布值D10相比，满足下面(1)以及(2)的条件。
(1)上述泡沫单元的数量粒度分布值D10大于等于上述色调剂的数量粒度分布值D10的1/4倍。
(2)上述泡沫单元的数量粒度分布值D90小于等于50倍的上述色调剂的数量粒度分布值D10。
(ii)在上述(i)所述的清洁装置中，上述边缘部具有基于上述泡沫单元的微细的三维凹凸结构，且相对上述图像载体的表面，形成非连续的接触面。
(iii)在上述(i)所述的清洁装置中，上述弹性泡沫体的Asker-C硬度大于等于15°、小于等于80°。
(iv)在上述(iii)所述的清洁装置中，上述弹性泡沫体的Asker-C硬度大于等于35°、小于等于80°。
(v)在上述(i)所述的清洁装置中，上述弹性泡沫体的截面中的单元部分的面积率大于等于30％、小于等于85％。
(vi)在上述(i)所述的清洁装置中，上述清洁装置还包括用于将上述弹性泡沫体按压于上述图像载体的加强支承机构。
(vii)在上述(i)所述的清洁装置中，作为添加剂，上述弹性泡沫体包括从碳纳米管以及富勒烯构成的组(group)中选择的至少一种。
(viii)在上述(i)所述的清洁装置中，上述清洁装置具有除电功能或者带电功能。
(ix)在上述(ii)所述的清洁装置中，上述弹性泡沫体是通过在亚临界或者超临界的流体中导入液态橡胶之后，从上述液态橡胶中排出上述亚临界或者超临界流体的步骤制备的。
(x)在上述(ix)所述的清洁装置中，上述亚临界或者超临界流体为二氧化碳。
(xi)在上述(i)所述的清洁装置中，在上述弹性泡沫体的背面层压有硬度比上述弹性泡沫体高的材料。
(xii)一种图像形成装置，包括：图像形成机构，在图像载体上形成静电潜像；显影机构，通过色调剂对由上述图像形成机构形成的静电潜像显影为色调剂图像；转印机构，将由上述显影机构显影的色调剂图像转印到被转印材料上；以及清洁机构，抵接地配置在上述图像载体的表面，刮落残留在转印后的图像载体表面的色调剂，上述图像形成装置的上述清洁机构由上述(i)所述的清洁装置构成。
附图说明
图1是用于说明本发明的清洁装置实施方式的概略截面图；
图2是用于说明包括加强支持机构的本发明的清洁装置的立体图；
图3是用于说明实际图像形成装置中的本发明清洁装置的使用状态示例的示意图；
图4是用于进一步详细地说明本发明的图像形成装置示例的概略图；
图5是用于说明包括本发明清洁装置的串联型彩色图像形成装置例的概略图；
图6是示出清洁刮板泡沫单元的数量粒度分布值D90以及色调剂的数量粒度分布值D10与初期状态的清洁性能之间关系的示意图；
图7是示出清洁刮板的硬度与初始状态的清洁性能之间关系的示意图；
图8是示出清洁刮板的泡沫单元的数量粒度分布值D10以及色调剂的数量粒度分布值D10与打印30,000张之后、且温度为10℃、相对湿度为20％、放置8小时后的清洁性能之间的关系的示意图；
图9是示出清洁刮板的单元部分的面积率与打印30,000张之后且温度为10℃、相对湿度为20％、放置8小时后的清洁性能之间关系的示意图；
图10是用于说明在弹性泡沫体的背面粘贴硬度比上述弹性泡沫体的硬度更高的衬里底层材料的实施方式的示意图。
图2是用于说明包括加强支持机构的本发明的清洁装置的立体图；
图3是用于说明实际图像形成装置中的本发明清洁装置的使用状态示例的示意图；
图4是用于进一步详细地说明本发明的图像形成装置示例的概略图；
图5是用于说明包括本发明清洁装置的串联型彩色图像形成装置例的概略图；
图6是示出清洁刮板泡沫单元的数量粒度分布值D90以及色调剂的数量粒度分布值D10与初期状态的清洁性能之间关系的示意图；
图7是示出清洁刮板的硬度与初始状态的清洁性能之间关系的示意图；
图8是示出清洁刮板的泡沫单元的数量粒度分布值D10以及色调剂的数量粒度分布值D10与打印30,000张之后、且温度为10℃、相对湿度为20％、放置8小时后的清洁性能之间的关系的示意图；
图9是示出清洁刮板的单元部分的面积率与打印30,000张之后且温度为10℃、相对湿度为20％、放置8小时后的清洁性能之间关系的示意图；
图10是用于说明在弹性泡沫体的背面粘贴硬度比上述弹性泡沫体的硬度更高的衬里底层材料的实施方式的示意图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行说明。
图1是用于说明本发明清洁装置的一实施方式的概略截面图。
本发明的清洁装置10用于将通过图像曝光形成的感光体上的静电潜像利用色调剂进行显影，在将所获得的色调剂图像转印到被转印体上之后，刮落感光体上的残留色调剂。
因此，本发明的清洁装置10形成为板块(block)体的形状，其作为刮板抵接于作为图像载体的感光体20的表面上，刮落朝箭头方向旋转的感光体20上的残留色调剂。
在本发明的清洁装置10中，抵接于感光体20的接触部是刮板的边缘部101。在图1的方式中，清洁装置10从感光体20的旋转方向的下游侧朝上游侧延伸，边缘部101与感光体20抵接成与感光体20的旋转方向相对。边缘部101由包括泡沫单元(cell)的弹性泡沫体构成，在本发明中，泡沫单元的数量粒度分布值D10以及D90的特性在于，相对于上述色调剂的数量粒度分布值D10满足下面(1)以及(2)的条件。
(1)上述泡沫单元的数量粒度分布值D10为上述色调剂的数量粒度分布值D10的1/4倍以上。
(2)上述泡沫单元的数量粒度分布值D90为上述色调剂的数量粒度分布值D10的50倍以下。
当不满足上述(1)以及(2)的条件时，无法提高清洁性能或可靠性。
优选方式是，(1)上述泡沫单元的数量粒度分布值D10是上述色调剂的数量粒度分布值D10的1/2倍以上、10倍以下；(2)上述泡沫单元的数量粒度分布值D90是上述色调剂的数量粒度分布值D10的2倍以上、20倍以下。
满足上述条件的本发明的清洁装置10的边缘部101具有基于泡沫单元的微细的三维凹凸结构，相对于感光体20的表面形成有非连续的接触面。由此，即使对小粒径化的色调剂等微粒子也可以发挥充分的清洁作用。并且，即使边缘部101被磨损，也会不断露出新的泡沫单元，因此，可以长时间保持清洁效果不会降低。尤其是，即使色调剂等微粒子为球形，泡沫单元也可以可靠地进行捕捉，球形微粒子无法挤出去，从而根本不会发生现有的清洁不良现象。
下面，说明上述(1)以及(2)条件的数值限定的意思。如果泡沫单元的直径过小，则与一般的没有泡沫单元的刮板相同，单元无法起到刀刃的作用。即，色调剂在边缘部非常容易地滚过，尤其是小粒径的色调剂挤过刮板。泡沫单元直径的适当范围与色调剂的粒径有关，泡沫单元的数量粒度分布值D10应该大于等于色调剂的数量粒度分布值D10的1/4倍。即，如果泡沫单元的数量粒度分布值D10小于色调剂的数量粒度分布值的D10的1/4倍，则泡沫单元的直径过小，如上所述，单元无法起到刀刃的作用，色调剂在边缘部容易地滚过，尤其是小粒径的色调剂则会挤过刮板。并且，并非泡沫单元越大越好，泡沫单元的数量粒度分布值D90要小于等于50倍的色调剂的数量粒度分布值D10。如果泡沫单元的直径超过该界限(margin)，则会发生如下现象：在边缘部，在有单元的位置上和没有单元的位置上的相对感光体表面的压力差变得过大；以及，在边缘部只有一个单元可以起到刀刃的作用，由于单元的角度而无法获得最佳的刀刃状态，因此，清洁界限显著下降。此外，泡沫单元直径的分布变化越急剧，清洁性能越好。
具有满足上述(1)以及(2)条件的泡沫单元的弹性泡沫体可以采用超临界流体技术制造。
本发明中的弹性泡沫体经过下述步骤制造：在亚临界或者超临界的流体中导入液态橡胶之后，从上述液态橡胶中排出上述亚临界或者超临界流体。
作为本发明的超临界流体或者亚临界流体，例如有处于超临界或者亚临界状态的二氧化碳、氮气、乙烷、乙烯等。本发明中的液态橡胶是指以在室温(15～30℃)的条件下的形状对原料橡胶进行分类时，呈液态形状、且具有流动性的液态橡胶。
作为上述的液态橡胶(液态橡胶，liquid rubber)，可以例举液态聚氨酯橡胶、液态硅橡胶、液态异丁烯橡胶、液态异戊二烯橡胶、液态聚丁二烯橡胶、液态聚环氧烷、以及氢化异戊二烯等。这些可以单独使用，还可以将二种以上进行组合使用。并且，作为上述液态橡胶，优选使用通过聚氨酯反应或者氢化甲硅烷基反应(hydrosilyl reaction)而交联的液态橡胶。
作为上述液态聚氨酯橡胶是指成形为液态、且可交联的原料橡胶，作为液态成型法可以例举出预聚物法(prepolymer method)和一步法(one-shot method)。上述的预聚物法是通过聚醚型多元醇或者聚酯型多元醇与诸如甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)等的二异氰酸酯化合物的反应，将分子末端作为NCO或者OH。并且，对于上述NCO末端的橡胶(封端的橡胶)，添加诸如水、甘醇、二胺类等的增链剂，以获得高分子量并实现交联，在TDI体系中使用芳香族二胺，而在MDI体系中使用1，4-丁二醇与三羟甲基丙烷(TMP)的混合物。并且，上述一步法是进一步混合原料后进行注塑的方法。
关于上述液态硅橡胶，聚合度是1,000～200,000的二有机多分子硅醚(diorganopolysiloxane)为主要成分，根据侧链的种类，被分为二甲基硅氧烷(二甲基硅氧烷硅酮，dimethyl silicone)、甲基乙烯基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷、氟硅氧烷(fluorosilicone)等。上述液态硅橡胶有单组分型(one-pack type)和双组分型(two-pack type)，根据硬化温度可以分为室温硬化型(RTV)和加热硬化型(高温：HTV、低温：LTV)，并且，根据硬化反应机理(机制)分为冷凝型和加成型(addition type)。并且，作为用于实现交联的官能团，使用了具有乙烯基等链烯基的官能团或者使用具有羟基、铵基、或环氧基的官能团。
上述液态橡胶的数均分子量(Mn)优选在1,000～200,000的范围内，并且尤其优选在2,000～50,000的范围内。
为了使上述液体橡胶交联，除了液体橡胶之外，根据需要还使用交联剂(硬化剂)、催化剂、硫化促进剂、硫化助剂(vulcanizationaid)、发泡剂、发泡助剂等。并且，为了使其具有导电性，还可以混合导电剂等。
作为上述的交联剂(硬化剂)，根据上述液态橡胶的种类使用最适宜的交联剂。例如，作为上述液态硅橡胶用硬化剂，可以例举出氢化甲硅烷基硬化剂、促进对于乙烯基的加成反应或羟基的脱水反应或者缩合反应的有机过氧化物。
作为上述的催化剂并没有特别的限定，只要对交联反应起到催化剂的功能即可，但是在加成反应中，优选使用氢化硅烷化催化剂。作为上述氢化硅烷化催化剂(hydrosilylation catalyst)，例如有氯铂酸、氯铂酸与醇、醛、或酮等的络合物、铂/乙烯基硅氧烷络合物、铂/烯络合物、铂/亚磷酸盐络合物、具有负载(担载，support)在铂、氧化铝、硅石、碳黑等载体上的固体铂的催化剂，此外，还可以例举钯化合物、铑化合物、铱化合物、钌化合物等。可以单独使用这些催化剂，也可以两种以上并用。此外，作为对于上述羟基或铵基或环氧基的交联反应的催化剂，除了上述的氢化硅烷化催化剂之外，还可以使用锡基化合物、含有氨基的化合物、金属脂肪酸性盐(Pb、Zn、Fe、Zr、Co等)等。作为上述的锡基化合物，例如有二月桂酸二丁锡、二乙酸二丁锡(dibutyltin diacetate)等。并且，作为上述的含有氨基的化合物，例如有三亚乙基二胺(TEDA)等。
作为上述的硫化促进剂，适合使用例如秋兰姆系、噻唑系等硫化促进剂。作为上述的硫化助剂例如有ZnO(两种氧化锌)等。
作为上述泡沫剂，例如有偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮碳酰胺(azocarbonamide)、N，N′-二硝基五亚甲基四胺(dinitropentamethylenetetramine)(DPT)、碳酸氢钾、尿素、4，4’-氧双苯磺酰肼等。此外，在本发明中，可以辅助性地使用泡沫剂。
作为上述的泡沫助剂，例如有尿素系泡沫助剂、金属氧化物系泡沫助剂、金属肥皂系泡沫助剂、水杨酸系泡沫助剂等。可以单独使用这些助剂，也可以两种以上混合使用，根据上述泡沫剂的种类，选择最适当的助剂。作为上述金属氧化物系泡沫助剂，例如有氧化锌(II)等。作为上述金属肥皂系泡沫助剂，例如有硬脂酸钙等。作为上述水杨酸系泡沫助剂例如有水杨酸。
作为上述的导电剂，例如有碳黑(乙炔黑等)、石墨、钛酸钾、氧化铁、导电性氧化钛、导电性氧化锌、导电性氧化铟、离子导电剂(第四级铵盐、硼酸盐、界面活性剂等)等。可以单独使用这些导电剂，也可以两种以上混合使用。
并且，本发明中的弹性泡沫体还可以添加碳纳米管(carbonnanotube)或富勒烯(碳笼，fullerene)类。富勒烯具有提高磨损性的效果，适量添加，则可以提高弹性体自身的可靠性。并且，通过添加少于通常的碳烟末的碳纳米管，可以获得较高的导电性，因此，例如适用于兼作感光体或带等的除电或带电装置的刮板时，将成为非常有效的添加剂。碳纳米管可以使用公知的碳纳米管，可以使用直径为1nm～500nm、长度为10nm～500μm的碳纳米管。关于富勒烯，可以使用粒径为1nm～1μm的富勒烯。富勒烯的添加量优选相对于液体橡胶为0.3～30质量％。碳纳米管的添加量优选相对于液体橡胶为0.3～30质量％。
本发明的弹性泡沫体可以使用上述的各种材料，例如按照下面的方法制作。即，首先，混合上述液体橡胶、所需要的交联剂(硬化剂)、导电剂、碳纳米管、富勒烯等，调制泡沫体材料(液体状)，将其以规定的形状保持在高压室中。接着，使处于超临界状态或者亚临界状态的二氧化碳等超临界流体或者亚临界流体与保持在高压室内的泡沫体材料接触，使超临界流体或者亚临界流体浸透溶解于液体橡胶中并浸渍其中。其次，将上述高压室内的压力降低至规定范围之内，排出浸渍在液体橡胶中的超临界流体或者亚临界流体，且通过其作用而发泡。此外，将其从高压室取出并成形，例如通过交联，可以获得希望获得的弹性泡沫体。此外，具有满足上述(1)以及(2)条件的泡沫单元的弹性泡沫体是通过适当选择上述发泡条件，例如高压室内的压力条件、发泡温度、发泡时间、交联温度、交联时间等而获得的。如上所述，使液体橡胶发泡时，与固体橡胶相比，液体橡胶具有柔软性，因此具有单元容易均匀分布形成的优点。并且，与固体橡胶相比，成形时所需要的压力也较小，由于压力而导致的残余变形较少，从而可以获得高精度的弹性泡沫体。并且，在本发明中，可以在通过排出超临界流体或者亚临界流体而发泡的同时进行交联。
本发明中的弹性泡沫体的Asker-C硬度优选为大于等于15°、小于等于80°。进一步优选为大于等于35°、且小于等于80°。Asker-C硬度小于15°，则弹性泡沫体过于柔软，所以，即使使边缘部与感光体抵接成与感光体的旋转方向相对，也无法施加可以清洁色调剂的压力。假设加强弹性泡沫体的接触压力，则会发生边缘部被损坏的现象。并且，如果Asker-C硬度超过80°，则在边缘部单元不会被磨损，因此单元较大时，色调剂容易挤过去，从而发生清洁不良现象。接触压力优选为0.05～20kg/cm2。并且，作为感光体和边缘部的接触宽度的夹持宽度(图1中的符号N)优选为0.2～5mm。如上所述，由于设定夹持宽度，因此，即使小粒径的色调剂挤过泡沫单元，位于夹持宽度方向的其他泡沫单元捕捉小粒径的色调剂的可能性也非常高。
并且，本发明中的弹性泡沫体的截面中的单元部分的面积率优选大于等于30％、小于等于85％。而且，优选大于等于40％、小于等于70％。在该面积率的范围之内，清洁性能更加良好。
关于如上所述制成的弹性泡沫体，适当地使用离心成形、挤压成形、形状成形(shape molding)等，加工成希望尺寸的刮板状(例如，厚度为3mm，宽幅为330mm，长度为12mm)，就可以作为本发明的清洁装置。优选方式是，本发明的清洁装置还包括用于向感光体按压弹性泡沫体的加强支承机构。图2是用于说明具有加强支承机构的本发明的清洁装置的立体图。如图2所示，本发明的清洁装置10’还包括向感光体20按压弹性泡沫体11的加强支承机构。在图2的方式中，加强支承机构是板金30。在图2的方式中，弹性泡沫体11和板金30之间粘着宽度为5mm，即，突出长度为7mm。在实际的图像形成装置中，本发明的清洁装置可以如图3所示地使用。在图3中，未图示的图像形成装置1安装本发明的清洁装置10’作为清洁机构，感光体20上的残留色调剂被刮落。在本发明的清洁装置10’中，通过弹簧12，以一定的压力将弹性泡沫体11的边缘部抵接于感光体20的表面。刮落的残留色调剂被回收到残留色调剂回收盒13内，通过麻花钻14输送到未图示的废弃色调剂盒中。
图4是用于进一步详细地说明本发明的图像形成装置的一个例子的示意图。在图4中，如在图3中说明的，图像形成装置1安装有本发明的清洁装置10’作为清洁机构，清洁机构刮落感光体20上的残留色调剂，被刮落的残留色调剂被回收到残留色调剂回收盒13内，并通过麻花钻14被输送到废弃色调剂盒15中。沿箭头方向旋转的感光体20通过带电机构21带电，通过曝光机构22在感光体上形成静电潜像。接着，通过显影器23利用色调剂显影静电潜像，并形成色调剂图像，将该色调剂图像转印到被转印体24上。转印时使用了夹持辊25，并以一定的压力将被转印体24按压于感光体20上，从而可以将色调剂图像转印到被转印体24上。
图5是用于说明包括本发明的清洁装置的串列型彩色图像形成装置的一个例子的示意图。在图5中，串列型彩色图像形成装置2包括黄色显影单元41、深红色显影单元42、青绿色显影单元43、黑色显影单元44。各显影单元包括在图4中说明的带电机构21、曝光机构22、显影器23、本发明的清洁装置10’。并且，各显影单元分别包括用于转印的夹持辊25。未图示的被转印体通过旋转辊45、46的旋转在无缝带47上移动。通过黄色显影单元41、深红色显影单元42、青绿色显影单元43、黑色显影单元44，分别在被转印体上转印图像，从而形成彩色图像。旋转辊46上设置有带清洁机构48，对无缝带47的表面进行清洁。此外，如果还付与本发明的清洁装置除电功能或者带电功能，则可以实现图像形成装置的简化以及小型化，因此优选这样方式。
实施例
利用下面的材料制作包括弹性泡沫体的清洁刮板。
·“试样A1～A10”
在RIM(反应性注射成型，reaction injection m0lding)机内，在10MPa×50℃的条件下，使CO2浸渍在由100重量份(以下简称为“份”)的聚丙二醇(PPG)多元醇(日本聚氨酯公司制造(NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.，)、OH值：131mgKOH/g、粘度：790mpa·s/25℃)、8份的碳黑(电化学工业公司制造(Denki KagakuKogyo K.K.)、DENKABLACK HS100)、2份的碳纳米管、40份的异氰酸盐(酯)(Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd制造、COLONATE 1407)组成的组合物中，进行混合之后，控制压力(0.5～5MPa)、温度(100～150℃)、时间(10～50分钟)，并且进一步控制交联温度(100～200℃)和时间(15～50分钟)，从而制备弹性泡沫体，并调节泡沫单元的直径和硬度。之后，制成图2所示的清洁装置。
·“试样B1～B13”
在混合注入机内，在10MPa×50℃的条件下，使CO2浸渍于由100重量份的液体EPDM(Uniroyal Chemical Company Inc.制造、TRILENE66、粘度：3500Pa·s/25℃)、1份的硬脂酸(淡南化学公司制造)、5份的交联助剂(白水化学公司制造、锌华一号)、8份的碳黑(电化学工业公司制造、乙炔黑HS100)、2份的富勒烯类、3份的硫化促进剂(大内新兴化学公司制造、NOCCELER DM)、1.5份的硫化剂(轻井泽精錬公司制造、硫磺)构成的组合物中，进行混合之后，控制压力(0.5～5MPa)、温度(100～150℃)、时间(10～50分钟)，并且控制交联温度(100～200℃)和时间(15～50分钟)，从而制作弹性泡沫体，调节泡沫单元的直径和硬度。之后，制成了图2所示的清洁装置。
·“试样C1～C2”
将100重量份的固体形聚氨酯材料(坂井化学公司制造、UN278)、10份的碳黑(电化学工业公司制造、乙炔黑HS100)、5份的交联助剂(白水化学公司制造、锌华白一号)、1.5份的硫化剂(轻井泽精錬公司制造、硫磺)、1份的交联促进剂(TSE公司制造、CURATHANE)、2份的交联促进剂(住友化学公司制造、SOXINOMP)、1份的交联促进剂(大内新兴化学工业公司制造、NOCCELERBZ)、4～8份的作为泡沫剂的DPT(三协化成公司制造、CELLMICA)、4～8份的尿素系发泡助剂(三协化成公司制造、CELTONE N)进行素炼之后，在120～180℃的温度、常压、20～50分钟的条件下进行发泡、交联，调节泡沫单元的直径和硬度。之后，制成了图2所示的清洁装置。
对于这样获得的25种试样，使用ASKER-C硬度测量计(高分子计器公司制造)测定了硬度。并且，利用刀具切断之后，用基恩士(KEYENCE)公司制造的显微镜(VHX500)拍摄弹性泡沫体的截面照片，以NIRECO公司制造的全自动图像解析装置(LUZEX)获得单元的数量粒度分布值(D50、D90)。
D10表示从整体数量的较小的开始数为第10％的直径，D50也被称为中值直径，表示累计50％中的直径(将整体分为两个部分时的成为交界的直径)，并且，D90表示累计90％中的直径。
并且，将那时的截面中的单元部分的相对于整体的面积比(％)作为发泡率，用与上述相同的测定器进行测定。表2示出了其测定结果。
试验中使用的是如下所述的色调剂。
试验用色调剂是通过粉碎法制作聚酯色调剂，通过分级调节色调剂直径、以及粒度分布。粒径是使用日机装microtrac粒度分布测定装置MT3300EX测定了数量粒度分布值(D10、D50、D90)。表1示出了试验用色调剂的数量粒度分布值(D10、D50、D90)。
组合如上所述的试料，进行清洁性能的试验。试验是使用图4所示的图像形成装置进行的。清洁性能的试验方法是在累计打印张数在1000张以下的初期状态下，在A4纸上进行打印率为100％的整面图案的打印，在连续打印3张之后，立即使打印率为0％的白纸通过，确认纸张的污浊状态。此时，完全没有发生污浊的纸张标为O，看起来有些地方有污浊，但几乎没有问题的纸张标为Δ，发生有污浊的纸张标为×。
并且，在上述初期状态下，在A4纸上进行打印率为100％的整面图案的打印，在连续打印3张之后，立即用修补带(mending tape)缠绕结束清洁工序后的感光体，确认是否发生了清洁不良。对于清洁不良，用反射率差(％)进行了评价。反射率差(％)是将从感光体上拨下来的修补带粘在白纸上，测定那时的反射率(R1)，并且将未粘在感光体上的修补带同样粘在白纸上，测定反射率(R2)，定义反射率差＝(1-(R1/R2))×100％。即，如果是0％，则被完全清洁，如果是100％，则完全没有被清洁。在这里，反射率差越小越好，但是，如果是大概小于等于3％，即对图像没有不良影响。
并且，进行30,000张的打印率为6％的文字图表(chart)的打印，之后，将环境条件设为温度10℃、相对湿度20％，放置8小时之后，进行打印率为100％的整面图案的打印，并连续打印3张，与上述同样，测定纸张的污浊以及反射率差。
表2示出其测定结果。
表1
试料No. 粒度分布值D10 (μm) 粒度分布值D50 (μm) 粒度分布值D90 (μm) 色调剂A 2.5 4.5 6.5 色调剂B 3.5 4.6 6.4 色调剂C 3.5 5.9 8.4
图6是示出清洁刮板的泡沫单元的数量粒度分布值D90以及色调剂的数量粒度分布值D10、与初期状态的清洁性能之间的关系图。在色调剂A中，在泡沫单元的D90小于等于125μm的区域中清洁效果良好，在色调剂B、C中，泡沫单元的D90小于等于175μm，则具有良好的清洁性能。即，泡沫单元的D90相当于色调剂的D 10的约50倍的值，而未能发现与色调剂的其他值(D50、D90)相关。在这里，在作为不通过使用超临界流体的方法而制作的清洁刮板的试料C1、C2中，无法缩小泡沫单元的D90，其结果是，最小也是190μm。使用该清洁刮板进行同样的试验，其结果为泡沫单元的D90过大，从而从初期状态开始即无法进行良好的清洁。这是因为，对于没有使用超临界流体的发泡方法，看到泡沫单元的D10即可得知，与使用超临界流体的方法相比，泡沫单元直径的分布更广，其结果是，在清洁刮板的边缘部很难获得更加均匀的压力分布，清洁条件的范围变窄。对此，在试料A1-A9中，因为是使用了超临界流体的发泡方法，因此可以均匀地控制泡沫单元的直径。因此，与试料C1、C2相比，可以获得更加良好的清洁性能。
图7是示出清洁刮板的硬度与初期状态的清洁性能之间关系图。可以确认，与色调剂A、B、C无关，清洁刮板的硬度在15°～80°的范围内，可以获得良好的清洁特性。此外，在图7中，没有划分未满足本发明的上述(1)以及(2)条件的泡沫单元。
图8是示出清洁刮板的泡沫单元的数量粒度分布值D10以及色调剂的数量粒度分布值D10、与打印30,000张之后、且在温度为10℃、相对湿度为20％的条件下放置8小时之后的清洁性能之间的关系图。从图8中可以确认，如果泡沫单元的D10过小，则无法获得良好的清洁性能。对此，双方也有相关，泡沫单元的D10大体上需要大于色调剂的D10×(1/4)。对于这个现象，考虑上述原因，可以推测微粒子色调剂难以滚动的泡沫单元的D10大概在该范围之内。
并且，图9是示出清洁刮板的单元部分的面积率与打印30,000张之后、且在温度为10℃、相对湿度为20％的条件下放置8小时之后的清洁性能之间的关系图。从图9中可知，如果大体上单元部分的面积率为30％～85％，则可以获得良好的清洁性能。此外，在图9中，没有划分未满足本发明的上述(1)以及(2)条件的泡沫单元。
其次，在高温多湿环境(温度30℃、相对湿度85％)中，对如上所述而获得的清洁刮板A5进行了使10000张纸张连续通过的试验，其结果，刮板整体被卷曲。这里，如图10所示，从清洁刮板的背面贴上由聚氨酯树脂构成的衬里材料200(厚度为1mm或者1.5mm)，刮板整体难于卷曲。因为在弹性泡沫体11的背面层压硬度大于上述弹性泡沫体的材料，所以可以防止上述的刮板卷曲，所以优选此方式。粘贴的聚氨酯树脂可以使用用于通常的刮板清洁器的聚氨酯橡胶，而不是泡沫体。在这里，使用了硬度(Asker-C)50°的聚氨酯橡胶刮板，通过粘贴剂粘贴在弹性泡沫体上。使用由获得的层压体构成的清洁刮板，进行与上述相同的评价。其结果为如表3所示。由于在泡沫弹性体11上层压衬里材料，从而即使在高温多湿的环境下进行10000张的打印作业，也可以良好地进行清洁。
并且，在表3中同时示出了，未在泡沫弹性体上层压衬里材料，而是改变清洁刮板的硬度，且在高温多湿环境下进行10000张的打印作业的结果。
刮板试料直接使用了B2～B6。其结果，在硬度小于等于30°时，在高温多湿的环境下，发生卷曲现象，但是，在硬度大于等于35°时，未发生卷曲现象，即使没有衬里，也可以使用。
并且，在上述实施例中，增加碳纳米管的添加量，使清洁刮板具有感光体的除电功能，并进行了与上述相同的评价。表3中同时示出了其结果。(1)与公知的具有除电功能的清洁刮板相同，大幅增加碳黑(添加量＝15％)、使刮板的阻抗值为106～109Ω·cm(用三菱油化制造的表面阻力表-HR100探测器(probe)500v测定了体积阻力率)、(2)不改变碳黑的添加量，增加碳纳米管的添加量(添加量＝8重量份)，将阻力值调整为与上述的刮板相同的阻力值、以及(3)碳纳米管的添加量与上述的(2)相同，减少碳黑的添加量(添加量＝2重量份)，添加相当于碳黑减少部分的富勒烯，将刮板的阻力值调整为与上述的刮板的阻力值相同，对上述3种情况进行了比较。其结果，在上述(1)的除电刮板中，还未达到30000张的打印作业时，刮板即严重缺损，因此发生了清洁不良现象。在上述的(2)的除电刮板中，在结束30000张的打印作业之后，仍然维持良好的清洁性。这是因为提供相同的导电性所需要的碳纳米管的量是碳黑的1/6～1/4，因此不会因为添加超过所需要的量而使刮板变得脆弱，从而不易发生缺损。并且，在上述(3)的除电刮板中，即使在30000张的打印作业之后再进行30000张的打印作业，提高了耐磨损性，未发生清洁不良现象。相对于此，在上述(2)的除电刮板中，在相同的条件下，由于磨损而发生了清洁不良。此外，富勒烯的提高磨损性的效果并不限定于除电刮板。在本实施例中，作为导电性刮板例举了除电刮板，但是使感光体或带等带电的刮板也可以获得相同的效果。
以特定的方式详细说明了本发明，但是在不脱离本发明的精神以及范围的情况下，可以有各种变更以及改良，这对于本领域技术人员是显而易见的。
根据如上所述的本发明，可以提供一种清洁装置以及使用该装置的图像形成装置，其在刮板清洁器中采用弹性泡沫体，从而具有良好的清洁性能以及可靠性。
图1是用于说明本发明清洁装置的一实施方式的概略截面图。
本发明的清洁装置10用于将通过图像曝光形成的感光体上的静电潜像利用色调剂进行显影，在将所获得的色调剂图像转印到被转印体上之后，刮落感光体上的残留色调剂。
因此，本发明的清洁装置10形成为板块(block)体的形状，其作为刮板抵接于作为图像载体的感光体20的表面上，刮落朝箭头方向旋转的感光体20上的残留色调剂。
在本发明的清洁装置10中，抵接于感光体20的接触部是刮板的边缘部101。在图1的方式中，清洁装置10从感光体20的旋转方向的下游侧朝上游侧延伸，边缘部101与感光体20抵接成与感光体20的旋转方向相对。边缘部101由包括泡沫单元(cell)的弹性泡沫体构成，在本发明中，泡沫单元的数量粒度分布值D10以及D90的特性在于，相对于上述色调剂的数量粒度分布值D10满足下面(1)以及(2)的条件。
(1)上述泡沫单元的数量粒度分布值D10为上述色调剂的数量粒度分布值D10的1/4倍以上。
(2)上述泡沫单元的数量粒度分布值D90为上述色调剂的数量粒度分布值D10的50倍以下。
当不满足上述(1)以及(2)的条件时，无法提高清洁性能或可靠性。
优选方式是，(1)上述泡沫单元的数量粒度分布值D10是上述色调剂的数量粒度分布值D10的1/2倍以上、10倍以下；(2)上述泡沫单元的数量粒度分布值D90是上述色调剂的数量粒度分布值D10的2倍以上、20倍以下。
满足上述条件的本发明的清洁装置10的边缘部101具有基于泡沫单元的微细的三维凹凸结构，相对于感光体20的表面形成有非连续的接触面。由此，即使对小粒径化的色调剂等微粒子也可以发挥充分的清洁作用。并且，即使边缘部101被磨损，也会不断露出新的泡沫单元，因此，可以长时间保持清洁效果不会降低。尤其是，即使色调剂等微粒子为球形，泡沫单元也可以可靠地进行捕捉，球形微粒子无法挤出去，从而根本不会发生现有的清洁不良现象。
下面，说明上述(1)以及(2)条件的数值限定的意思。如果泡沫单元的直径过小，则与一般的没有泡沫单元的刮板相同，单元无法起到刀刃的作用。即，色调剂在边缘部非常容易地滚过，尤其是小粒径的色调剂挤过刮板。泡沫单元直径的适当范围与色调剂的粒径有关，泡沫单元的数量粒度分布值D10应该大于等于色调剂的数量粒度分布值D10的1/4倍。即，如果泡沫单元的数量粒度分布值D10小于色调剂的数量粒度分布值的D10的1/4倍，则泡沫单元的直径过小，如上所述，单元无法起到刀刃的作用，色调剂在边缘部容易地滚过，尤其是小粒径的色调剂则会挤过刮板。并且，并非泡沫单元越大越好，泡沫单元的数量粒度分布值D90要小于等于50倍的色调剂的数量粒度分布值D10。如果泡沫单元的直径超过该界限(margin)，则会发生如下现象：在边缘部，在有单元的位置上和没有单元的位置上的相对感光体表面的压力差变得过大；以及，在边缘部只有一个单元可以起到刀刃的作用，由于单元的角度而无法获得最佳的刀刃状态，因此，清洁界限显著下降。此外，泡沫单元直径的分布变化越急剧，清洁性能越好。
具有满足上述(1)以及(2)条件的泡沫单元的弹性泡沫体可以采用超临界流体技术制造。
本发明中的弹性泡沫体经过下述步骤制造：在亚临界或者超临界的流体中导入液态橡胶之后，从上述液态橡胶中排出上述亚临界或者超临界流体。
作为本发明的超临界流体或者亚临界流体，例如有处于超临界或者亚临界状态的二氧化碳、氮气、乙烷、乙烯等。本发明中的液态橡胶是指以在室温(15～30℃)的条件下的形状对原料橡胶进行分类时，呈液态形状、且具有流动性的液态橡胶。
作为上述的液态橡胶(液态橡胶，liquid rubber)，可以例举液态聚氨酯橡胶、液态硅橡胶、液态异丁烯橡胶、液态异戊二烯橡胶、液态聚丁二烯橡胶、液态聚环氧烷、以及氢化异戊二烯等。这些可以单独使用，还可以将二种以上进行组合使用。并且，作为上述液态橡胶，优选使用通过聚氨酯反应或者氢化甲硅烷基反应(hydrosilyl reaction)而交联的液态橡胶。
作为上述液态聚氨酯橡胶是指成形为液态、且可交联的原料橡胶，作为液态成型法可以例举出预聚物法(prepolymer method)和一步法(one-shot method)。上述的预聚物法是通过聚醚型多元醇或者聚酯型多元醇与诸如甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)等的二异氰酸酯化合物的反应，将分子末端作为NCO或者OH。并且，对于上述NCO末端的橡胶(封端的橡胶)，添加诸如水、甘醇、二胺类等的增链剂，以获得高分子量并实现交联，在TDI体系中使用芳香族二胺，而在MDI体系中使用1，4-丁二醇与三羟甲基丙烷(TMP)的混合物。并且，上述一步法是进一步混合原料后进行注塑的方法。
关于上述液态硅橡胶，聚合度是1,000～200,000的二有机多分子硅醚(diorganopolysiloxane)为主要成分，根据侧链的种类，被分为二甲基硅氧烷(二甲基硅氧烷硅酮，dimethyl silicone)、甲基乙烯基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷、氟硅氧烷(fluorosilicone)等。上述液态硅橡胶有单组分型(one-pack type)和双组分型(two-pack type)，根据硬化温度可以分为室温硬化型(RTV)和加热硬化型(高温：HTV、低温：LTV)，并且，根据硬化反应机理(机制)分为冷凝型和加成型(addition type)。并且，作为用于实现交联的官能团，使用了具有乙烯基等链烯基的官能团或者使用具有羟基、铵基、或环氧基的官能团。
上述液态橡胶的数均分子量(Mn)优选在1,000～200,000的范围内，并且尤其优选在2,000～50,000的范围内。
为了使上述液体橡胶交联，除了液体橡胶之外，根据需要还使用交联剂(硬化剂)、催化剂、硫化促进剂、硫化助剂(vulcanizationaid)、发泡剂、发泡助剂等。并且，为了使其具有导电性，还可以混合导电剂等。
作为上述的交联剂(硬化剂)，根据上述液态橡胶的种类使用最适宜的交联剂。例如，作为上述液态硅橡胶用硬化剂，可以例举出氢化甲硅烷基硬化剂、促进对于乙烯基的加成反应或羟基的脱水反应或者缩合反应的有机过氧化物。
作为上述的催化剂并没有特别的限定，只要对交联反应起到催化剂的功能即可，但是在加成反应中，优选使用氢化硅烷化催化剂。作为上述氢化硅烷化催化剂(hydrosilylation catalyst)，例如有氯铂酸、氯铂酸与醇、醛、或酮等的络合物、铂/乙烯基硅氧烷络合物、铂/烯络合物、铂/亚磷酸盐络合物、具有负载(担载，support)在铂、氧化铝、硅石、碳黑等载体上的固体铂的催化剂，此外，还可以例举钯化合物、铑化合物、铱化合物、钌化合物等。可以单独使用这些催化剂，也可以两种以上并用。此外，作为对于上述羟基或铵基或环氧基的交联反应的催化剂，除了上述的氢化硅烷化催化剂之外，还可以使用锡基化合物、含有氨基的化合物、金属脂肪酸性盐(Pb、Zn、Fe、Zr、Co等)等。作为上述的锡基化合物，例如有二月桂酸二丁锡、二乙酸二丁锡(dibutyltin diacetate)等。并且，作为上述的含有氨基的化合物，例如有三亚乙基二胺(TEDA)等。
作为上述的硫化促进剂，适合使用例如秋兰姆系、噻唑系等硫化促进剂。作为上述的硫化助剂例如有ZnO(两种氧化锌)等。
作为上述泡沫剂，例如有偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮碳酰胺(azocarbonamide)、N，N′-二硝基五亚甲基四胺(dinitropentamethylenetetramine)(DPT)、碳酸氢钾、尿素、4，4’-氧双苯磺酰肼等。此外，在本发明中，可以辅助性地使用泡沫剂。
作为上述的泡沫助剂，例如有尿素系泡沫助剂、金属氧化物系泡沫助剂、金属肥皂系泡沫助剂、水杨酸系泡沫助剂等。可以单独使用这些助剂，也可以两种以上混合使用，根据上述泡沫剂的种类，选择最适当的助剂。作为上述金属氧化物系泡沫助剂，例如有氧化锌(II)等。作为上述金属肥皂系泡沫助剂，例如有硬脂酸钙等。作为上述水杨酸系泡沫助剂例如有水杨酸。
作为上述的导电剂，例如有碳黑(乙炔黑等)、石墨、钛酸钾、氧化铁、导电性氧化钛、导电性氧化锌、导电性氧化铟、离子导电剂(第四级铵盐、硼酸盐、界面活性剂等)等。可以单独使用这些导电剂，也可以两种以上混合使用。
并且，本发明中的弹性泡沫体还可以添加碳纳米管(carbonnanotube)或富勒烯(碳笼，fullerene)类。富勒烯具有提高磨损性的效果，适量添加，则可以提高弹性体自身的可靠性。并且，通过添加少于通常的碳烟末的碳纳米管，可以获得较高的导电性，因此，例如适用于兼作感光体或带等的除电或带电装置的刮板时，将成为非常有效的添加剂。碳纳米管可以使用公知的碳纳米管，可以使用直径为1nm～500nm、长度为10nm～500μm的碳纳米管。关于富勒烯，可以使用粒径为1nm～1μm的富勒烯。富勒烯的添加量优选相对于液体橡胶为0.3～30质量％。碳纳米管的添加量优选相对于液体橡胶为0.3～30质量％。
本发明的弹性泡沫体可以使用上述的各种材料，例如按照下面的方法制作。即，首先，混合上述液体橡胶、所需要的交联剂(硬化剂)、导电剂、碳纳米管、富勒烯等，调制泡沫体材料(液体状)，将其以规定的形状保持在高压室中。接着，使处于超临界状态或者亚临界状态的二氧化碳等超临界流体或者亚临界流体与保持在高压室内的泡沫体材料接触，使超临界流体或者亚临界流体浸透溶解于液体橡胶中并浸渍其中。其次，将上述高压室内的压力降低至规定范围之内，排出浸渍在液体橡胶中的超临界流体或者亚临界流体，且通过其作用而发泡。此外，将其从高压室取出并成形，例如通过交联，可以获得希望获得的弹性泡沫体。此外，具有满足上述(1)以及(2)条件的泡沫单元的弹性泡沫体是通过适当选择上述发泡条件，例如高压室内的压力条件、发泡温度、发泡时间、交联温度、交联时间等而获得的。如上所述，使液体橡胶发泡时，与固体橡胶相比，液体橡胶具有柔软性，因此具有单元容易均匀分布形成的优点。并且，与固体橡胶相比，成形时所需要的压力也较小，由于压力而导致的残余变形较少，从而可以获得高精度的弹性泡沫体。并且，在本发明中，可以在通过排出超临界流体或者亚临界流体而发泡的同时进行交联。
本发明中的弹性泡沫体的Asker-C硬度优选为大于等于15°、小于等于80°。进一步优选为大于等于35°、且小于等于80°。Asker-C硬度小于15°，则弹性泡沫体过于柔软，所以，即使使边缘部与感光体抵接成与感光体的旋转方向相对，也无法施加可以清洁色调剂的压力。假设加强弹性泡沫体的接触压力，则会发生边缘部被损坏的现象。并且，如果Asker-C硬度超过80°，则在边缘部单元不会被磨损，因此单元较大时，色调剂容易挤过去，从而发生清洁不良现象。接触压力优选为0.05～20kg/cm2。并且，作为感光体和边缘部的接触宽度的夹持宽度(图1中的符号N)优选为0.2～5mm。如上所述，由于设定夹持宽度，因此，即使小粒径的色调剂挤过泡沫单元，位于夹持宽度方向的其他泡沫单元捕捉小粒径的色调剂的可能性也非常高。
并且，本发明中的弹性泡沫体的截面中的单元部分的面积率优选大于等于30％、小于等于85％。而且，优选大于等于40％、小于等于70％。在该面积率的范围之内，清洁性能更加良好。
关于如上所述制成的弹性泡沫体，适当地使用离心成形、挤压成形、形状成形(shape molding)等，加工成希望尺寸的刮板状(例如，厚度为3mm，宽幅为330mm，长度为12mm)，就可以作为本发明的清洁装置。优选方式是，本发明的清洁装置还包括用于向感光体按压弹性泡沫体的加强支承机构。图2是用于说明具有加强支承机构的本发明的清洁装置的立体图。如图2所示，本发明的清洁装置10’还包括向感光体20按压弹性泡沫体11的加强支承机构。在图2的方式中，加强支承机构是板金30。在图2的方式中，弹性泡沫体11和板金30之间粘着宽度为5mm，即，突出长度为7mm。在实际的图像形成装置中，本发明的清洁装置可以如图3所示地使用。在图3中，未图示的图像形成装置1安装本发明的清洁装置10’作为清洁机构，感光体20上的残留色调剂被刮落。在本发明的清洁装置10’中，通过弹簧12，以一定的压力将弹性泡沫体11的边缘部抵接于感光体20的表面。刮落的残留色调剂被回收到残留色调剂回收盒13内，通过麻花钻14输送到未图示的废弃色调剂盒中。
图4是用于进一步详细地说明本发明的图像形成装置的一个例子的示意图。在图4中，如在图3中说明的，图像形成装置1安装有本发明的清洁装置10’作为清洁机构，清洁机构刮落感光体20上的残留色调剂，被刮落的残留色调剂被回收到残留色调剂回收盒13内，并通过麻花钻14被输送到废弃色调剂盒15中。沿箭头方向旋转的感光体20通过带电机构21带电，通过曝光机构22在感光体上形成静电潜像。接着，通过显影器23利用色调剂显影静电潜像，并形成色调剂图像，将该色调剂图像转印到被转印体24上。转印时使用了夹持辊25，并以一定的压力将被转印体24按压于感光体20上，从而可以将色调剂图像转印到被转印体24上。
图5是用于说明包括本发明的清洁装置的串列型彩色图像形成装置的一个例子的示意图。在图5中，串列型彩色图像形成装置2包括黄色显影单元41、深红色显影单元42、青绿色显影单元43、黑色显影单元44。各显影单元包括在图4中说明的带电机构21、曝光机构22、显影器23、本发明的清洁装置10’。并且，各显影单元分别包括用于转印的夹持辊25。未图示的被转印体通过旋转辊45、46的旋转在无缝带47上移动。通过黄色显影单元41、深红色显影单元42、青绿色显影单元43、黑色显影单元44，分别在被转印体上转印图像，从而形成彩色图像。旋转辊46上设置有带清洁机构48，对无缝带47的表面进行清洁。此外，如果还付与本发明的清洁装置除电功能或者带电功能，则可以实现图像形成装置的简化以及小型化，因此优选这样方式。
实施例
利用下面的材料制作包括弹性泡沫体的清洁刮板。
·“试样A1～A10”
在RIM(反应性注射成型，reaction injection m0lding)机内，在10MPa×50℃的条件下，使CO2浸渍在由100重量份(以下简称为“份”)的聚丙二醇(PPG)多元醇(日本聚氨酯公司制造(NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.，)、OH值：131mgKOH/g、粘度：790mpa·s/25℃)、8份的碳黑(电化学工业公司制造(Denki KagakuKogyo K.K.)、DENKABLACK HS100)、2份的碳纳米管、40份的异氰酸盐(酯)(Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd制造、COLONATE 1407)组成的组合物中，进行混合之后，控制压力(0.5～5MPa)、温度(100～150℃)、时间(10～50分钟)，并且进一步控制交联温度(100～200℃)和时间(15～50分钟)，从而制备弹性泡沫体，并调节泡沫单元的直径和硬度。之后，制成图2所示的清洁装置。
·“试样B1～B13”
在混合注入机内，在10MPa×50℃的条件下，使CO2浸渍于由100重量份的液体EPDM(Uniroyal Chemical Company Inc.制造、TRILENE66、粘度：3500Pa·s/25℃)、1份的硬脂酸(淡南化学公司制造)、5份的交联助剂(白水化学公司制造、锌华一号)、8份的碳黑(电化学工业公司制造、乙炔黑HS100)、2份的富勒烯类、3份的硫化促进剂(大内新兴化学公司制造、NOCCELER DM)、1.5份的硫化剂(轻井泽精錬公司制造、硫磺)构成的组合物中，进行混合之后，控制压力(0.5～5MPa)、温度(100～150℃)、时间(10～50分钟)，并且控制交联温度(100～200℃)和时间(15～50分钟)，从而制作弹性泡沫体，调节泡沫单元的直径和硬度。之后，制成了图2所示的清洁装置。
·“试样C1～C2”
将100重量份的固体形聚氨酯材料(坂井化学公司制造、UN278)、10份的碳黑(电化学工业公司制造、乙炔黑HS100)、5份的交联助剂(白水化学公司制造、锌华白一号)、1.5份的硫化剂(轻井泽精錬公司制造、硫磺)、1份的交联促进剂(TSE公司制造、CURATHANE)、2份的交联促进剂(住友化学公司制造、SOXINOMP)、1份的交联促进剂(大内新兴化学工业公司制造、NOCCELERBZ)、4～8份的作为泡沫剂的DPT(三协化成公司制造、CELLMICA)、4～8份的尿素系发泡助剂(三协化成公司制造、CELTONE N)进行素炼之后，在120～180℃的温度、常压、20～50分钟的条件下进行发泡、交联，调节泡沫单元的直径和硬度。之后，制成了图2所示的清洁装置。
对于这样获得的25种试样，使用ASKER-C硬度测量计(高分子计器公司制造)测定了硬度。并且，利用刀具切断之后，用基恩士(KEYENCE)公司制造的显微镜(VHX500)拍摄弹性泡沫体的截面照片，以NIRECO公司制造的全自动图像解析装置(LUZEX)获得单元的数量粒度分布值(D50、D90)。
D10表示从整体数量的较小的开始数为第10％的直径，D50也被称为中值直径，表示累计50％中的直径(将整体分为两个部分时的成为交界的直径)，并且，D90表示累计90％中的直径。
并且，将那时的截面中的单元部分的相对于整体的面积比(％)作为发泡率，用与上述相同的测定器进行测定。表2示出了其测定结果。
试验中使用的是如下所述的色调剂。
试验用色调剂是通过粉碎法制作聚酯色调剂，通过分级调节色调剂直径、以及粒度分布。粒径是使用日机装microtrac粒度分布测定装置MT3300EX测定了数量粒度分布值(D10、D50、D90)。表1示出了试验用色调剂的数量粒度分布值(D10、D50、D90)。
组合如上所述的试料，进行清洁性能的试验。试验是使用图4所示的图像形成装置进行的。清洁性能的试验方法是在累计打印张数在1000张以下的初期状态下，在A4纸上进行打印率为100％的整面图案的打印，在连续打印3张之后，立即使打印率为0％的白纸通过，确认纸张的污浊状态。此时，完全没有发生污浊的纸张标为O，看起来有些地方有污浊，但几乎没有问题的纸张标为Δ，发生有污浊的纸张标为×。
并且，在上述初期状态下，在A4纸上进行打印率为100％的整面图案的打印，在连续打印3张之后，立即用修补带(mending tape)缠绕结束清洁工序后的感光体，确认是否发生了清洁不良。对于清洁不良，用反射率差(％)进行了评价。反射率差(％)是将从感光体上拨下来的修补带粘在白纸上，测定那时的反射率(R1)，并且将未粘在感光体上的修补带同样粘在白纸上，测定反射率(R2)，定义反射率差＝(1-(R1/R2))×100％。即，如果是0％，则被完全清洁，如果是100％，则完全没有被清洁。在这里，反射率差越小越好，但是，如果是大概小于等于3％，即对图像没有不良影响。
并且，进行30,000张的打印率为6％的文字图表(chart)的打印，之后，将环境条件设为温度10℃、相对湿度20％，放置8小时之后，进行打印率为100％的整面图案的打印，并连续打印3张，与上述同样，测定纸张的污浊以及反射率差。
表2示出其测定结果。
表1
试料No. 粒度分布值D10 (μm) 粒度分布值D50 (μm) 粒度分布值D90 (μm) 色调剂A 2.5 4.5 6.5 色调剂B 3.5 4.6 6.4 色调剂C 3.5 5.9 8.4
图6是示出清洁刮板的泡沫单元的数量粒度分布值D90以及色调剂的数量粒度分布值D10、与初期状态的清洁性能之间的关系图。在色调剂A中，在泡沫单元的D90小于等于125μm的区域中清洁效果良好，在色调剂B、C中，泡沫单元的D90小于等于175μm，则具有良好的清洁性能。即，泡沫单元的D90相当于色调剂的D 10的约50倍的值，而未能发现与色调剂的其他值(D50、D90)相关。在这里，在作为不通过使用超临界流体的方法而制作的清洁刮板的试料C1、C2中，无法缩小泡沫单元的D90，其结果是，最小也是190μm。使用该清洁刮板进行同样的试验，其结果为泡沫单元的D90过大，从而从初期状态开始即无法进行良好的清洁。这是因为，对于没有使用超临界流体的发泡方法，看到泡沫单元的D10即可得知，与使用超临界流体的方法相比，泡沫单元直径的分布更广，其结果是，在清洁刮板的边缘部很难获得更加均匀的压力分布，清洁条件的范围变窄。对此，在试料A1-A9中，因为是使用了超临界流体的发泡方法，因此可以均匀地控制泡沫单元的直径。因此，与试料C1、C2相比，可以获得更加良好的清洁性能。
图7是示出清洁刮板的硬度与初期状态的清洁性能之间关系图。可以确认，与色调剂A、B、C无关，清洁刮板的硬度在15°～80°的范围内，可以获得良好的清洁特性。此外，在图7中，没有划分未满足本发明的上述(1)以及(2)条件的泡沫单元。
图8是示出清洁刮板的泡沫单元的数量粒度分布值D10以及色调剂的数量粒度分布值D10、与打印30,000张之后、且在温度为10℃、相对湿度为20％的条件下放置8小时之后的清洁性能之间的关系图。从图8中可以确认，如果泡沫单元的D10过小，则无法获得良好的清洁性能。对此，双方也有相关，泡沫单元的D10大体上需要大于色调剂的D10×(1/4)。对于这个现象，考虑上述原因，可以推测微粒子色调剂难以滚动的泡沫单元的D10大概在该范围之内。
并且，图9是示出清洁刮板的单元部分的面积率与打印30,000张之后、且在温度为10℃、相对湿度为20％的条件下放置8小时之后的清洁性能之间的关系图。从图9中可知，如果大体上单元部分的面积率为30％～85％，则可以获得良好的清洁性能。此外，在图9中，没有划分未满足本发明的上述(1)以及(2)条件的泡沫单元。
其次，在高温多湿环境(温度30℃、相对湿度85％)中，对如上所述而获得的清洁刮板A5进行了使10000张纸张连续通过的试验，其结果，刮板整体被卷曲。这里，如图10所示，从清洁刮板的背面贴上由聚氨酯树脂构成的衬里材料200(厚度为1mm或者1.5mm)，刮板整体难于卷曲。因为在弹性泡沫体11的背面层压硬度大于上述弹性泡沫体的材料，所以可以防止上述的刮板卷曲，所以优选此方式。粘贴的聚氨酯树脂可以使用用于通常的刮板清洁器的聚氨酯橡胶，而不是泡沫体。在这里，使用了硬度(Asker-C)50°的聚氨酯橡胶刮板，通过粘贴剂粘贴在弹性泡沫体上。使用由获得的层压体构成的清洁刮板，进行与上述相同的评价。其结果为如表3所示。由于在泡沫弹性体11上层压衬里材料，从而即使在高温多湿的环境下进行10000张的打印作业，也可以良好地进行清洁。
并且，在表3中同时示出了，未在泡沫弹性体上层压衬里材料，而是改变清洁刮板的硬度，且在高温多湿环境下进行10000张的打印作业的结果。
刮板试料直接使用了B2～B6。其结果，在硬度小于等于30°时，在高温多湿的环境下，发生卷曲现象，但是，在硬度大于等于35°时，未发生卷曲现象，即使没有衬里，也可以使用。
并且，在上述实施例中，增加碳纳米管的添加量，使清洁刮板具有感光体的除电功能，并进行了与上述相同的评价。表3中同时示出了其结果。(1)与公知的具有除电功能的清洁刮板相同，大幅增加碳黑(添加量＝15％)、使刮板的阻抗值为106～109Ω·cm(用三菱油化制造的表面阻力表-HR100探测器(probe)500v测定了体积阻力率)、(2)不改变碳黑的添加量，增加碳纳米管的添加量(添加量＝8重量份)，将阻力值调整为与上述的刮板相同的阻力值、以及(3)碳纳米管的添加量与上述的(2)相同，减少碳黑的添加量(添加量＝2重量份)，添加相当于碳黑减少部分的富勒烯，将刮板的阻力值调整为与上述的刮板的阻力值相同，对上述3种情况进行了比较。其结果，在上述(1)的除电刮板中，还未达到30000张的打印作业时，刮板即严重缺损，因此发生了清洁不良现象。在上述的(2)的除电刮板中，在结束30000张的打印作业之后，仍然维持良好的清洁性。这是因为提供相同的导电性所需要的碳纳米管的量是碳黑的1/6～1/4，因此不会因为添加超过所需要的量而使刮板变得脆弱，从而不易发生缺损。并且，在上述(3)的除电刮板中，即使在30000张的打印作业之后再进行30000张的打印作业，提高了耐磨损性，未发生清洁不良现象。相对于此，在上述(2)的除电刮板中，在相同的条件下，由于磨损而发生了清洁不良。此外，富勒烯的提高磨损性的效果并不限定于除电刮板。在本实施例中，作为导电性刮板例举了除电刮板，但是使感光体或带等带电的刮板也可以获得相同的效果。
以特定的方式详细说明了本发明，但是在不脱离本发明的精神以及范围的情况下，可以有各种变更以及改良，这对于本领域技术人员是显而易见的。
根据如上所述的本发明，可以提供一种清洁装置以及使用该装置的图像形成装置，其在刮板清洁器中采用弹性泡沫体，从而具有良好的清洁性能以及可靠性。