JP2019117230A - 帯電部材、帯電部材の製造方法、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐ピンホールリーク性に優れ、かつ放電ムラなどの異常放電による画像不良を抑制する。【解決手段】導電性の支持体、および、該支持体上の単層の導電性の弾性層、を有する帯電部材であって、弾性層はカーボンブラックを含み、弾性層の表面の表面抵抗値と、サンプルが含むカーボンブラックの質量％と、体積平均粒子径と、カーボンブラックの体積分布における小径側からの累積が９０％となる粒径値と、等の含有量を調整した。【選択図】なし

Description

本発明は電子写真画像形成装置に用いられる帯電部材および帯電部材の製造方法ならびにプロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置に関する。

特許文献１は、電子写真感光体の如き被接触体に接触させて、該被接触体を帯電させる帯電部材として用い得る導電部材を開示している。該導電部材は、導電剤を含有する高分子基材からなる単体構造からなり、被接触体との接触部近傍での導電剤の分布密度が、他の部分よりも小さいか、または、実質的にゼロである。かつ、該導電部材は、導電剤の分布密度が他の部分より小さいか、または、実質的にゼロである範囲が、被接触体との接触端からその内側２〜２０μｍまでの範囲である。そして、特許文献１は、かかる導電部材によって、導電剤の分布密度が大きい部分の電気抵抗に依らず、導電剤の分布密度が小さい部分の厚さで導電部材の電気抵抗をコントロールすることができることを開示している。かつ、特許文献１は、含有させる導電剤の量を厳密に制御しなくても、導電部材の電気抵抗をコントロールすることができることを開示している。

特開２００１−２０９２３５号公報

本発明者らの検討によれば、特許文献１に係る導電部材の如く、表面側の領域の電気抵抗を高めることによって異常放電の発生をある程度抑制させ得ることを確認した。しかしながら、特許文献１に係る導電部材によっても、未だ異常放電の発生を十分には抑制できない場合があった。特に、被接触体である電子写真感光体に、ピンホールの如き欠陥があった場合、当該導電部材と被接触体との間の印加電圧を高めた場合、および、画像形成工程において印加電圧が変動したような場合には、異常放電の発生確率が高くなった。

本発明の一態様は、異常放電がより発生しにくい帯電部材およびその製造方法を提供することに向けたものである。また、本発明の他の態様は、高品位な電子写真画像の形成に資するプロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。

本発明の一態様によれば、
導電性の支持体、および、該支持体上の単層の導電性の弾性層、を有する帯電部材であって、
該弾性層は、カーボンブラックを含み、かつ、厚さが８００μｍ以上であり、
該弾性層の表面の表面抵抗値をＲ１［Ω／□］とし、
該弾性層の表面から深さ５００μｍにおける表面抵抗値をＲ２［Ω／□］としたときに、Ｒ１およびＲ２が式（１）を満たし、
式（１）
Ｒ１／Ｒ２≧１０００
該弾性層の表面から深さ１００μｍまでの表面領域から切り出した一辺の長さが１０μｍの立方体形状の第１のサンプルが含むカーボンブラックの質量％をＷ１とし、体積平均粒子径をＭｖ１［ｎｍ］とし、カーボンブラックの体積分布における小径側からの累積が９０％となる粒径値をＤ９０ｖ１［ｎｍ］とし、
該弾性層の表面から深さ５００μｍから６００μｍまでの領域から切り出した一辺の長さが１０μｍの立方体形状の第２のサンプルが含むカーボンブラックの質量％をＷ２とし、体積平均粒子径をＭｖ２［ｎｍ］とし、体積分布における小径側からの累積が９０％となる粒径値をＤ９０ｖ２［ｎｍ］としたとき、
Ｗ１およびＷ２が式（２）を満たし、Ｍｖ１およびＭｖ２が式（３）を満たし、かつ、
Ｄ９０ｖ１およびＤ９０ｖ２が式（４）を満たす、帯電部材が提供される。
式（２）
０．９≦Ｗ１／Ｗ２≦１．１
式（３）
０．９≦Ｍｖ１／Ｍｖ２≦１．１
式（４）
０．９≦Ｄ９０ｖ１／Ｄ９０ｖ２≦１．１

本発明の別の態様によれば、前記帯電部材の製造方法であって、
（１）導電性の支持体上に、カーボンブラックを含む未加硫ゴム組成物の層を形成する工程と、
（２）該未加硫ゴム組成物の層の表面に電子線を照射して、該未加硫ゴム組成物の層の、該表面領域に相当する領域中の未加硫ゴムを架橋させる工程と、
（３）該工程（２）によって得られた該未加硫ゴム組成物の層中の未加硫ゴムを熱架橋せしめて、該弾性層を形成する工程と
を有する前記帯電部材の製造方法が提供される。

また、本発明の別の態様によれば、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、
電子写真感光体と、該電子写真感光体を帯電可能に配置されてなる帯電部材とを具備し、該帯電部材が、前記帯電部材であるプロセスカートリッジが提供される。
さらに本発明の別の態様によれば、電子写真感光体と、該電子写真感光体を帯電可能に配置されてなる帯電部材とを具備している電子写真画像形成装置であって、該帯電部材が、前記帯電部材である電子写真画像形成装置が提供される。

本発明の一態様によれば、ピンホールの如き欠陥を有する電子写真感光体に対しても安定して帯電させることのでき、かつ、印加電圧の変動によっても異常放電を生じにくい帯電部材を得ることができる。また、本発明の他の態様によれば、高品位な電子写真画像の形成に資するプロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置を得ることができる。

本発明の一態様に係る帯電部材（帯電ローラ）の断面を示す模式図である。 本発明の一態様に係る帯電部材を有する電子写真画像形成装置の一例を模式的に示す構成図である。 本発明の一態様に係る帯電部材を有するプロセスカートリッジの一例を模式的に示す構成図である。 本発明の一態様に係る帯電部材の製造方法を説明するためのフローチャートである。

本発明者らは、特許文献１に係る導電部材において、異常放電の発生を十分に抑制できてない場合がある理由を以下のように推測した。
すなわち、特許文献１に係る導電部材においては、被接触体と接する表面近傍における導電剤の分布密度が、該表面から深い領域における導電剤の分布密度よりも小さいか、または、実質的にゼロである。ここで、当該導電部材の芯金と被接触体との間に電圧が印加された場合、当該導電部材の表面に向かうにつれて電荷が集中し、当該導電部材の表面近傍に含まれてなる導電剤に電荷が過剰に蓄積されていく。その結果、被接触体である電子写真感光体のピンホールの如き欠陥部分が、当該導電部材と被接触体とのニップ部分近傍に接近や、印加電圧の変動をきっかけとして、電荷が過剰に蓄積された導電剤から異常放電が生じるものと考えられる。
そこで本発明者らは、導電性の弾性層の被接触体に近い表面側の領域の電気抵抗を、当該表面から離れた領域の電気抵抗よりも高めつつ、表面近傍の導電剤への過剰な電荷の集中が抑制されるような帯電部材を得るべく検討を重ねた。その結果、本発明に係る構成を見出すに至った。

すなわち、本発明の一態様に係る帯電部材は、導電性の支持体と、該支持体上の単層の導電性の弾性層と、を有する。
該弾性層は、カーボンブラックを含み、かつ、厚さが８００μｍ以上である。
また、弾性層の表面の表面抵抗値をＲ１［Ω／□］とし、
弾性層の表面から深さ５００μｍにおける表面抵抗値をＲ２［Ω／□］としたときに、Ｒ１およびＲ２が式（１）を満たす：
式（１）
Ｒ１／Ｒ２≧１０００。

また、該弾性層の表面から深さ１００μｍまでの表面領域から切り出した一辺の長さが１０μｍの立方体形状の第１のサンプルが含むカーボンブラックの含有量をＷ１質量％とし、
弾性層の表面から深さ５００μｍから６００μｍまでの領域から切り出した一辺の長さが１０μｍの立方体形状の第２のサンプルが含むカーボンブラックの含有量をＷ２質量％としたときに、Ｗ１およびＷ２が式（２）を満たす：
式（２）
０．９≦Ｗ１／Ｗ２≦１．１。

さらに、前記第１のサンプルが含むカーボンブラックの一次粒子の体積平均粒子径をＭｖ１［ｎｍ］とし、前記第２のサンプルが含むカーボンブラックの一次粒子の体積平均粒子径をＭｖ２［ｎｍ］としたときに、Ｍｖ１およびＭｖ２が式（３）を満たす：
式（３）
０．９≦Ｍｖ１／Ｍｖ２≦１．１。

さらにまた、前記第１のサンプルが含むカーボンブラックの一次粒子の体積分布における小径側からの累積が９０％となる粒径値をＤ９０ｖ１［ｎｍ］とし、
前記第２のサンプルが含むカーボンブラックの一次粒子の体積分布における小径側からの累積が９０％となる粒径値をＤ９０ｖ２［ｎｍ］としたときに、Ｄ９０ｖ１およびＤ９０ｖ２が式（４）を満たす：
式（４）
０．９≦Ｄ９０ｖ１／Ｄ９０ｖ２≦１．１。

式（２）は、弾性層の表面から深さ方向に１００μｍまでの表面領域と、弾性層の表面から深さが５００μｍから６００μｍまでの内部領域とで、含まれるカーボンブラックの量が実質的に等しいことを意味する。
式（３）および式（４）は、表面領域と、内部領域とで、含まれているカーボンブラックの一次粒子の体積平均粒子径および粒度分布が実質的に等しいことを意味する。

すなわち、式（２）〜式（４）係る条件を満たす弾性層において、表面領域に含まれるカーボンブラックと、内部領域に含まれるカーボンブラックとは、含有量、一次粒子の体積平均粒子径および粒度分布において実質的な差異がない。そのため、該帯電部材と、電子写真感光体との間に電圧を印加したときの、表面領域に含まれるカーボンブラックへの過剰な電荷の蓄積が生じにくい。また、式（１）に示したように、該弾性層の表面の表面抵抗値は、弾性層の内部領域の表面抵抗値よりも大きくなっている。その結果として、電子写真感光体の欠陥部分のニップ近傍への接近や、印加電圧の変動が生じた場合にも、当該帯電部材からは異常な放電がより発生しにくくなっているものと考えられる。

該帯電部材の最表面（ｏｕｔｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ）である弾性層の表面の表面抵抗値Ｒ１（Ω／□）の値としては、異常放電を抑制する観点から、例えば、１．０×１０^８Ω／□〜１．０×１０^１５Ω／□の範囲内とすることが好ましい。
また、弾性層の表面から深さ５００μｍの位置における表面抵抗値、すなわち、内部領域の帯電部材の最表面側の表面の表面抵抗値Ｒ２（Ω／□）の値としては、前記式（１）の関係を充足することを前提として、帯電部材としての放電能力を高める観点から、
例えば、１．０×１０^５Ω／□〜１．０×１０^１０Ω／□、特には、１０^５Ω／□〜１．０×１０^８Ω／□の範囲内とすることが好ましい。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。

＜帯電部材＞
図１に、本発明の一態様に係る、ローラ形状を有する帯電部材（以降、「帯電ローラ」ともいう）の概略断面図を示す。
帯電ローラは、導電性の支持体としての導電性の軸芯体（以下、「芯金」とも記載する。）１１と、該芯金上の弾性層１２とを有する。該弾性層の厚さＴは、例えば、８００μｍ以上、５０００μｍ以下である。
続いて、帯電部材を構成する各要素について順に説明する。

（導電性の支持体）
導電性の支持体は、特に限定されず、電子写真画像形成装置の分野で公知の導電性の支持体を用いることができる。例えば、鉄、銅、金、銀、アルミニウム、亜鉛、チタン、鉛、ニッケル、スズ、アンチモン、インジウム、クロム、アルミニウム合金、ステンレス鋼などの金属または合金製の支持体が挙げられる。支持体の形状は、導電性部材として必要な形状に応じて適宜選択することができる。

（導電性の弾性層）
導電性の弾性層は、バインダーポリマーと、カーボンブラックを含む混合物からなる。

・バインダーポリマー
バインダーポリマーは、導電性部材の実使用温度範囲でゴム弾性を示す材料であれば特に限定されるものではない。具体的には、例えば、原料ゴムの架橋物や熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。

原料ゴムの例を以下に示す。
天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、エピクロルヒドリンホモポリマー（ＣＨＣ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体（ＣＨＲ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体（ＣＨＲ−ＡＧＥ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体の水添物（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ、ＡＮＭ）。

架橋剤としては、硫黄、過酸化物等が挙げられる。
また、熱可塑性エラストマーとしては、以下のものが挙げられる。ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー等。

・カーボンブラック
カーボンブラックとしては、弾性層に導電性を付与し得るものであれば特に限定されないが、例えば、一次粒子の体積平均粒子径が、１０〜３００ｎｍの範囲内にあるものを用いることが好ましい。弾性層に所定の導電性を容易に付与し得るためである。

弾性層中に含まれるカーボンブラックの含有量としては、弾性層の弾性の維持および弾性層への所定の導電性の付与の観点から、バインダーポリマー１００質量部に対して、５質量部以上７０質量部以下であることが好ましい。

以下に用い得るカーボンブラックの具体例を挙げる。
ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラックの如き導電性カーボン；
ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴの如きゴム用カーボン；
酸化処理を施したカラー（インク）用カーボン；
熱分解カーボン。

＜帯電部材の製造方法＞
前記式（１）〜（４）に係る条件は、弾性層の表面領域に含まれるカーボンブラックの分散性を、弾性層の内部領域に含まれるカーボンブラックの分散性よりも高めることにより達成し得る。
具体的には、下記の工程を経ることで、前記式（１）〜（４）に係る条件を満たした弾性層を備える帯電部材を得ることができる（図４参照）。

工程（１）：導電性の支持体上に、カーボンブラックを含む未加硫ゴム組成物の層を形成する（Ｓ４０１）。
工程（２）：該未加硫ゴム組成物の層の表面に電子線を照射して、未加硫ゴム組成物の層の、該表面領域に相当する領域中の未加硫ゴムを架橋させる（Ｓ４０２）。
工程（３）：工程（２）によって得られた該未加硫ゴム組成物の層中の未加硫ゴムを熱架橋せしめて、弾性層を形成する（Ｓ４０３）。

すなわち、混合された未加硫ゴム組成物を、クロスヘッドを装着した押出し機により、芯金を中心に円筒形に共押出しし、所望の外径の金型内部に固定、加熱し、芯金の外周上に未加硫ゴム組成物の層を形成する方法が、生産性が良好なことから、好適である。

また、本発明の帯電部材の製造方法ではクロスヘッド押出し機などにより、芯金と共に押出された未加硫ゴム組成物の層の表面に、加熱処理する前に電子線照射を行う。

電子線を照射することによって、未加硫ゴム組成物の層の、該表面領域に相当する領域の未加硫ゴムが架橋されるが、電子線による架橋は、通常の熱による架橋と比較して、より短かい時間で反応が進む。そのため、当該表面領域においては、架橋工程におけるカーボンブラックの移動、および、それに伴うカーボンブラックの凝集が抑制される。すなわち、当該表面領域中のカーボンブラックは、高い分散状態のまま固定され、カーボンブラックのストラクチャー構造の発達が抑制される。その結果として、弾性層の表面領域および内部領域の各々に含まれるカーボンブラックの量、体積平均粒子径および粒度分布に大きな差がないにもかかわらず、式（１）に示す関係を満たすことが可能になる。

＜電子写真画像形成装置＞
本発明の一態様に係る電子写真画像形成装置の概略図（図２）を用いて、電子写真画像形成プロセスを説明する。被帯電部材としての電子写真感光体（以下、「感光体」とも記載する。）２１は、導電性の支持体２１ｂと、支持体２１ｂ上に形成された感光層２１ａとからなり、円筒形状を有する。そして、軸２１ｃを中心に図上時計周りに所定の周速度をもって駆動される。被帯電部材（感光体２１）は、帯電部材（帯電ローラ１０）によって帯電可能である。

帯電ローラ１０は感光体２１に接触配置されて感光体を所定の電位に帯電する。帯電ローラ１０は、芯金１１と、芯金１１上に形成された弾性層（表面層）１２とからなる。芯金１１の両端部が不図示の押圧手段で感光体２１に押圧されており、帯電ローラ１０は感光体２１に対し従動回転もしくは一定の速度差を持って回転する。電源２３から摺擦電極２３ａを介して、芯金１１に所定の直流電圧が印加されることで、感光体２１が所定の電位に帯電される。

帯電された感光体２１は、次いで露光手段２４により、その周面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。その静電潜像は、次いで、現像部材２５により、トナー画像として順次に可視像化される。このトナー画像は、転写材２７に順次転写されていく。転写材２７は不図示の給紙手段部から感光体２１の回転と同期取りされて適正なタイミングをもって感光体２１と転写手段２６との間の転写部へ搬送される。転写手段２６は転写ローラであり、転写材２７の裏からトナーと逆極性の帯電を行うことで感光体２１側のトナー画像が転写材２７に転写される。表面にトナー画像の転写を受けた転写材２７は、感光体２１から分離されて不図示の定着手段へ搬送されてトナーが定着され、画像形成物として出力される。像転写後の感光体２１の周面は、弾性ブレードに代表されるクリーニング部材２８によって感光体２１の表面に残留しているトナーなどが除去される。クリーニングされた感光体２１の周面は次のサイクルの電子写真画像形成プロセスに移る。

＜プロセスカートリッジ＞
図３にプロセスカートリッジの一例の概略構成を示す。プロセスカートリッジは、電子写真感光体３１、帯電ローラ３２、現像ローラ３３、クリーニング部材３４等を一体化し、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されている。帯電ローラ３２は電子写真感光体３１を帯電可能に配置されている。

以下に実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、これらは、本発明を限定するものではない。なお、以下、特に明記しない限り、試薬等で指定のないものは市販の高純度品を用いた。なお各例では、帯電ローラを作製した。

＜実施例１＞
（弾性層形成用の未加硫ゴム組成物−１Ａの調製）
下記の表１に示す材料を混合してＡ練りゴム組成物を得た。混合機は、６リットル加圧ニーダー（製品名：ＴＤ６−１５ＭＤＸ、（株）トーシン製）を用いた。混合条件は、充填率７０ｖｏｌ％、ブレード回転数３０ｒｐｍ、１６分間とした。

次いで、表２に示す材料を混合してＢ練りゴム組成物である未加硫ゴム組成物−１を得た。混合機は、ロール径１２インチ（０．３０ｍ）のオープンロール（製品名：１２×３０テストロール、関西ロール(株)製）を用いた。混合条件は、前ロール回転数１０ｒｐｍ、後ロール回転数８ｒｐｍで、ロール間隙２ｍｍとして合計２０回左右の切り返しを行った後、ロール間隙を０．５ｍｍとして１０回薄通しを行った。なお、テトラベンジルチウラムジスルフィドは加硫促進剤である。

次いで、得られた未加硫ゴム組成物−１に対して、絶縁性粒子として球状ポリメタクリル酸メチル樹脂粒子（商品名：ガンツパールＧＭ−０８０１、アイカ工業（株）製）２０質量部を混合して、未加硫ゴム組成物−１Ａを得た。混合機は、ロール径１２インチ（０．３０ｍ）のオープンロールを用いた。混合条件は、前ロール回転数８ｒｐｍ、後ロール回転数１０ｒｐｍで、ロール間隙２ｍｍとして合計２０回左右の切り返しを行った後、ロール間隙を０．５ｍｍとして１０回薄通しを行った。

（帯電ローラの作製）
直径６ｍｍ、長さ２５２ｍｍの円柱形状を有する、表面にニッケルメッキが施された鋼製の導電性基体を用意した。該導電性基体の軸方向の中央部の長さ２２２ｍｍの領域に導電性加硫接着剤（商品名：メタロックＵ−２０；（株）東洋化学研究所製）を塗布し、温度８０℃で３０分間乾燥した。

該基体と、未加硫ゴム組成物−１Ａとを、ダイス内径（直径）が、８．９ｍｍであるクロスヘッド押出成型機を用いて共押出しして、該基体の周面に、未加硫ゴム組成物−１Ａの層を形成して、未加硫ゴムローラを作製した。
押出成型時の温度は１００℃、押出成形機のスクリュ回転数は１０ｒｐｍとして、芯金の送り速度を変えながら共押出しすることにより、未加硫ゴム組成物−１Ａの層の外形形状を、クラウン形状とした。未加硫ゴム組成物−１Ａの層の軸方向の中央の外径は８．６ｍｍ、端部の外径は８．４ｍｍであった。

次に、未加硫ゴムローラの、未加硫ゴム組成物−１Ａの層の表面に電子線を照射して、未加硫ゴム組成物−１Ａの層の表面近傍の未加硫ゴムを架橋させた。電子線の照射には、最大加速電圧１５０ｋＶ・最大電子電流４０ｍＡの電子線照射装置（岩崎電気（株）製）を用い、照射時には窒素を充填した。電子線の照射条件は加速電圧：１５０ｋＶ、電子電流：３５ｍＡ、線量：１３２３ｋＧｙ、処理速度：１ｍ／分、酸素濃度：１００ｐｐｍとした。
最後に、電子線による表面架橋を施した未加硫ゴムローラを電気炉に入れ、温度１６０℃で４０分間加熱して、未加硫ゴム組成物−１Ａの層の内部に含まれる未加硫ゴムも架橋させて、本実施例に係る帯電ローラを作製した。

（評価１：弾性層の表面および内部領域の表面の表面抵抗値の測定）
得られた帯電ローラを温度２３℃、相対湿度５０％の環境下に２４時間静置した。その後、前記環境下において、以下のメータおよびプローブを用いて、３００Ｖの直流電圧を印加して、サンプリング周期１００Ｈｚ、３０秒後の電流を測定した。
・高抵抗メータ（商品名：Ｍｏｄｅｌ ６５１７Ｂ エレクトロメータ、（株）ケースレー）
・プローブ（２００μｍピッチ２探針）
弾性層の表面の表面抵抗値をＲ１［Ω／□］とし、
弾性層の表面から深さ５００μｍまでを切り取って露出させた内部領域の表面の表面抵抗値をＲ２［Ω／□］とした。

（評価２：弾性層の表面領域および内部領域の各々に含まれるカーボンブラックの含有量の測定）
得られた帯電ローラの弾性層の表面から深さ１００μｍまでの表面領域から、一辺の長さが１０μｍの立方体形状のサンプルを切り出し、加熱減量（ＴＧＡ）により、カーボンブラックの含有量の測定を行った。
サンプルが含むカーボンブラックの含有量（質量％）を測定する場合には、窒素をフローしながら昇温速度２５℃／分で室温から６００℃まで昇温し、乾燥空気をフローしながら６００℃から９００℃まで昇温する条件で測定する。室温から６００℃までの減量は、樹脂分として、６００℃から９００℃までの減量は、カーボンブラック分として、９００℃の時点で残っている残量は、灰分として扱う。以上の方法により得られたカーボンブラックの含有量をＷ１（質量％）とした。

弾性層の表面から深さ５００μｍから６００μｍまでの内部領域から、一辺の長さが１０μｍの立方体形状のサンプルを切り出し、上記と同様にして、加熱減量（ＴＧＡ）によりカーボンブラックの含有量の測定を行った。ここで得られたカーボンブラックの含有量を、Ｗ２（質量％）とした。

（評価３：弾性層中の表面領域および内部領域に含まれるカーボンブラックの体積平均粒子径およびＤ９０ｖの測定）
弾性層中の表面領域および内部領域に含まれるカーボンブラックの体積平均粒子径およびＤ９０ｖは、以下のようにして求めた。
まず、弾性層の表面から深さ１００μｍまでの表面領域から、ミクロトームを用いて厚さ１００ｎｍの超薄切片を取得し、この超薄切片を支持膜に固定した試料を作製する。次に、これらの試料を電子顕微鏡で観察し、８０，０００〜１００，０００倍の倍率で撮影する。そして、得られた写真からランダムに１００個のカーボンブラック粒子について写真上の直径と写真の拡大倍率とにより粒子径を計算して得られた体積平均粒子径をＭｖ１［ｎｍ］とした。また、体積分布における小径側からの累積が９０％となる粒径値をＤ９０ｖ１［ｎｍ］とした。
同様に、弾性層の表面から深さ５００μｍから６００μｍまでの内部領域から切り出したサンプルが含むカーボンブラックの体積平均粒子径をＭｖ２［ｎｍ］、体積分布における小径側からの累積が９０％となる粒径値をＤ９０ｖ２［ｎｍ］とした。

（評価４：帯電ローラの電気抵抗の測定）
帯電ローラは、芯金の両端部を不図示の押圧手段で直径３０ｍｍの円柱状のアルミドラムに圧接されており、アルミドラムの回転駆動に伴って従動回転する。この状態で、帯電ローラの芯金部分に、外部電源を用いて直流電圧を印加し、アルミドラムに直列に接続した基準抵抗にかかる電圧を測定した。なお、帯電ローラの電気抵抗は、測定された基準抵抗の電圧から、式（５）によって算出することができる。
式（５）
Ｒ ＝ Ｖｌ×Ｒｂ／Ｖｍ
（Ｒは帯電ローラの電気抵抗を表し、Ｖｌは印加電圧を表し、Ｒｂは基準抵抗値を表し、Ｖｍは測定した基準抵抗電圧を表す）。

帯電ローラの電気抵抗は、温度２３℃かつ相対湿度５０％の環境（Ｎ／Ｎ環境）下で、芯金とアルミドラムの間に直流２００Ｖの電圧を２秒間印加することで測定した。このときのアルミドラムの回転数は３０ｒｐｍとした。また、基準抵抗の抵抗値は帯電ローラの抵抗値の１／１００となるよう調整した。データのサンプリングは、電圧印加後１秒後から１秒間に周波数１０００Ｈｚで行い、得られた電気抵抗の平均値を、帯電ローラの抵抗値とした。

（評価５：画像評価）
画像評価に用いる電子写真画像形成装置として、カラーレーザプリンタ（商品名；ＬＢＰ５４００、キヤノン（株）製）を、記録メディアの出力スピード２００ｍｍ／秒（Ａ４縦出力）に改造したものを用意した。なお、画像の解像度は、６００ｄｐｉ、１次帯電の出力は直流電圧−１１００Ｖとした。

また、プロセスカートリッジとして、上記カラーレーザプリンタのブラックのプロセスカートリッジを用意した。そして、上記プロセスカートリッジに装着されていた帯電ローラを取り外し、本実施例で作製した帯電ローラを装着した。この帯電ローラは、電子写真感光体に対して、一端で４．９Ｎ、両端で合計９．８Ｎのバネによる押し圧力で当接させた。このプロセスカートリッジを、Ｎ／Ｎ環境下（温度２３℃、相対湿度５０％）に２４時間置いたのち、上記電子写真画像形成装置に装填し、同環境下で、ハーフトーン画像を１枚出力した。得られたハーフトーン画像を目視で観察し、下記の基準に基づいて評価した。

ランクＡ：横スジ状のムラが観察されない。
ランクＢ：軽微な横スジ状のムラが確認される。
ランクＣ：横スジ状のムラが確認される。
なお、ランクＢにおける「軽微な横スジ状のムラ」とは、例えば、画像形成プロセスにおいて感光体への前露光を適切に制御することによって、目視では、観察されないようにすることができる程度のムラをいう。

（評価６：電子写真感光体のピンホールに起因する異常放電の有無の評価）
プロセスカートリッジに装着されている電子写真感光体を取り出し、該電子写真感光体の表面に、直径が０．３ｍｍのピンホールを形成した。当該ピンホールの深さは０．１ｍｍとした。
ピンホールを形成した電子写真感光体と、本実施例に係る帯電ローラとをプロセスカートリッジに装着し、このプロセスカートリッジを、高温高湿環境下（温度４０℃、相対湿度９５％）に２４時間置いた。次いで、このプロセスカートリッジを、上記電子写真画像形成装置に装填し、同環境下でハーフトーン画像を出力した。このハーフトーン画像を１枚出力した。得られたハーフトーン画像を目視で観察し、電子写真感光体上のピンホールの位置に対応する位置から、画像出力方向に対して水平な方向に、周囲との濃度が異なる部分、すなわち、濃度ムラが存在する場合、ピンホールに起因する異常放電が発生したと判断した。評価の基準は下記のとおりとした。
ランクＡ：ピンホールに起因する異常放電の発生が観察されない。
ランクＢ：ピンホールに起因する異常放電による軽微な濃度ムラが確認される。
ランクＣ：ピンホールに起因する異常放電により、濃度ムが確認される。

＜実施例２＞
実施例１における、未加硫ゴム組成物−１Ａの層の表面への電子線の照射条件において、電子電流の値を３０ｍＡとした以外は、実施例１と同様にして帯電ローラを作製した。本実施例に係る帯電ローラを、実施例１に記載の評価１〜評価６に供した。

＜実施例３〜６＞
未加硫ゴム組成物中のカーボンブラックの量を表３に記載したように変更した以外は、実施例１における未加硫ゴム組成物−１Ａと同様にして未加硫ゴム組成物−３Ａ〜６Ａを調製した。次いで、未加硫ゴム組成物−３Ａ〜６Ａを用いた以外は、実施例１における帯電ローラと同様にして帯電ローラを作製した。本実施例に係る各帯電ローラを、実施例１に記載の評価１〜評価６に供した。

＜比較例１＞
実施例１における、未加硫ゴム組成物−１Ａの層の表面への電子線照射工程を行わない以外は実施例１と同様にして、当該層中の未加硫ゴムを熱で加硫させた。得られた加硫ゴム層の表面に、電子線を照射して、未加硫ゴム組成物−１Ａの層の表面近傍の未加硫ゴムを架橋させた。電子線の照射には、最大加速電圧１５０ｋＶ・最大電子電流４０ｍＡの電子線照射装置（岩崎電気（株）製）を用い、照射時には窒素を充填した。電子線の照射条件は加速電圧：１５０ｋＶ、電子電流：３５ｍＡ、線量：１３２３ｋＧｙ、処理速度：１ｍ／分、酸素濃度：１００ｐｐｍとした。
こうして、本比較例に係る帯電ローラを作製し、この帯電ローラを、実施例１に記載の評価１〜評価６に供した。
実施例１〜６および比較例１に係る帯電ローラの評価結果を表４に示す。

実施例１〜６は、画像ムラ評価やピンホールリーク評価において、実用上問題のない良好な画像が得られた。
比較例１ではゴムローラ表面への電子線照射を加硫後に行っているため、弾性層の表面の表面抵抗値が高抵抗を維持できず、[Ｒ１／Ｒ２]が１０００未満であるため、ピンホールリーク評価がランクＣである。

１０ 帯電ローラ
１１ 導電性の軸芯体（芯金）
１２ 弾性層（表面層）
２１ 感光体
２３ 電源
２４ 露光手段
２５ 現像部材
２６ 転写手段
２７ 転写材
２８ クリーニング部材

Claims (5)

1. 導電性の支持体と、該支持体上の単層の導電性の弾性層と、を有する帯電部材であって、
   該弾性層は、カーボンブラックを含み、かつ、厚さが８００μｍ以上であり、
   該弾性層の表面の表面抵抗値をＲ１［Ω／□］とし、
   該弾性層の表面から深さ５００μｍにおける表面抵抗値をＲ２［Ω／□］としたときに、Ｒ１およびＲ２が式（１）を満たし、
   式（１）
   Ｒ１／Ｒ２≧１０００
   該弾性層の表面から深さ１００μｍまでの表面領域から切り出した一辺の長さが１０μｍの立方体形状の第１のサンプルが含むカーボンブラックの含有量をＷ１質量％とし、一次粒子の体積平均粒子径をＭｖ１［ｎｍ］とし、カーボンブラックの体積分布における小径側からの累積が９０％となる粒径値をＤ９０ｖ１［ｎｍ］とし、
   該弾性層の表面から深さ５００μｍから６００μｍまでの領域から切り出した一辺の長さが１０μｍの立方体形状の第２のサンプルが含むカーボンブラックの含有量をＷ２質量％とし、一次粒子の体積平均粒子径をＭｖ２［ｎｍ］とし、カーボンブラックの体積分布における小径側からの累積が９０％となる粒径値をＤ９０ｖ２［ｎｍ］としたとき、
   Ｗ１およびＷ２が式（２）を満たし、Ｍｖ１およびＭｖ２が式（３）を満たし、かつ、
   Ｄ９０ｖ１およびＤ９０ｖ２が式（４）を満たす、ことを特徴とする帯電部材：
   式（２）
   ０．９≦Ｗ１／Ｗ２≦１．１；
   式（３）
   ０．９≦Ｍｖ１／Ｍｖ２≦１．１；
   式（４）
   ０．９≦Ｄ９０ｖ１／Ｄ９０ｖ２≦１．１。
2. 前記弾性層に含まれる前記カーボンブラックの含有量が、該弾性層に含まれるバインダーポリマー１００質量部に対して、５質量部以上７０質量部以下である請求項１に記載の帯電部材。
3. 請求項１または２に記載の帯電部材の製造方法であって、
   （１）前記導電性の支持体上に、カーボンブラックを含む未加硫ゴム組成物の層を形成する工程と、
   （２）該未加硫ゴム組成物の層の表面に電子線を照射して、該未加硫ゴム組成物の層の、前記表面領域に相当する領域中の未加硫ゴムを架橋させる工程と、
   （３）該工程（２）によって得られた該未加硫ゴム組成物の層中の未加硫ゴムを熱架橋せしめて、前記弾性層を形成する工程と
   を有することを特徴とする帯電部材の製造方法。
4. 電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、
   電子写真感光体と、該電子写真感光体を帯電可能に配置されてなる帯電部材とを具備し、該帯電部材が、請求項１または２に記載の帯電部材であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 電子写真感光体と、該電子写真感光体を帯電可能に配置されてなる帯電部材とを具備している電子写真画像形成装置であって、該帯電部材が、請求項１または２に記載の帯電部材であることを特徴とする電子写真画像形成装置。

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