JP4227448B2

JP4227448B2 - 導電性部材、画像形成装置及びプロセスカートリッジ

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Publication number: JP4227448B2
Application number: JP2003105458A
Authority: JP
Inventors: 智士谷口; 誠司都留; 弘行長田; 宏井上; 敦池田; 利博大高; 紀明黒田; 信治土井
Original assignee: Canon Inc; Canon Chemicals Inc
Current assignee: Canon Inc; Canon Chemicals Inc
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: JP2004306519A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機、プリンター、ファックス等の画像形成装置に用いられる導電性部材、該導電性部材を具備する画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものであり、特には、帯電手段のように均一な導電性を強く要求される用途に好適に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成法としては多数の方法が知られているが、どのような画像形成法においても、種々の導電性部材がさまざまな目的で使用されている。例えば、帯電工程においては、感光体を所定の極性及び電位にする帯電部材が、また例えば現像工程においては現像部材が、代表として挙げられ、ローラ、ブレード、ブラシ、ベルト、フィルム、シート、チップ等、さまざまな形状の導電性部材を感光体表面に対向（接触又は近接）させて、直流電圧や、直流電圧と交流電圧の重畳電圧を印加して使用されている。
【０００３】
一方、最近のコンピューター及びその周辺機器の普及と高性能化に伴い、それらの出力装置としての画像形成装置にも年々高機能化が求められている。例えば、カラー化やグラフィック画像の増大の流れがあるが、この場合、より一層の高画質が求められるようになり、画像の忠実な再現性が重要となる。それに対応する手段の一つとして高解像度化の流れがある。即ち原画像をいかに細かく認識し、再現するかということであり、６００ｄｐｉから１２００ｄｐｉ、あるいはそれ以上への技術開発がその一例として挙げられる。この様な、より一層の高画質（あるいは高解像度）が求められる画像形成装置に、従来の導電性部材を用いた場合、印加する電圧や画像を出力する環境、あるいは出力する画像パターンや使用する画像形成装置等、特定の条件の下あるいは条件の組み合わせによっては白や黒の微小なスジやポチが発生することがあった。また、出力画像の全体的な増加に伴い、画像形成装置には従来以上の高耐久化も求められるようになっており、初期の良好な画像を長期にわたり維持することが必要となってきている。これらの問題を解決するために、導電性部材の表面形状、摩擦係数、あるいは表面濡れ性を制御する検討が多数なされており、所望の効果を挙げている。
【０００４】
例えば、特許文献１〜特許文献３においては、導電性部材の表面形状を制御して帯電均一性及び耐久性を向上させた導電性部材が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−４９６０５号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平７−１９９５９３号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平７−２７８４３３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
画像形成装置の高機能化は様々な方向性を指向している。即ち、現在の画像形成装置において、高画質／高耐久は必要条件であるがすでに十分条件ではなく、高画質／高耐久を前提として更なる付加価値が求められているのが実情である。更なる付加価値の例として、環境対応及びメディア対応ということを特に挙げることができる。
【０００９】
環境対応とは、第一に、必要な時に、必要なだけ、必要なところで、出力画像を得ることができる、ということである。このためには、出力装置はネットワークで結ばれていることが必要であり、更には瞬時に画像出力が可能になることが重要である。そのためには、狭いスペースでも設置可能であることが望まれる。その要望に対応するには、コンパクトで小型の画像形成装置であることが好ましく、小型であれば電力消費の低減にも好ましい効果を及ぼす。これらを考えると、導電性部材に直流電圧に交流電圧を重畳させて使用するより、直流電圧のみを印加する方式が好ましいといえる。
【００１０】
そして、第二には、環境汚染がないということである。特に、交流電圧を重畳させた場合には、多量のオゾンが発生し、感光体や帯電部材等の劣化を導くために非常に不都合である。特開平７−４９６０５号公報においては、ある程度大きなギャップが存在する帯電装置が提案されているが、オゾンの発生という面からして好ましくない。また、上記発明は帯電部材のトナーや紙粉等の汚れに関する帯電不良を考慮しているが、放電生成物による帯電部材の汚染という問題が新たに発生し、帯電部材の高耐久化を妨げることが明らかとなった。
【００１１】
続いて、メディア対応について説明する。メディア対応とは各種被転写材に対して良好な画質を提供することである。現在、オフィスはもちろんのこと個人レベルでもコンピューターからカラー画像やグラフィック画像を出力する機会が飛躍的に増大している。
【００１２】
例えば、オフィスでは従来の白黒あるいはモノカラープリントからフルカラープリントへの流れが急激に進みつつある。特に、プレゼンテーション等を行う場合には、視覚的にも印象的にもカラー画像が好ましい。この場合、被転写材として透過性ＰＥＴフィルム（ＯＨＴ）を使用することが多い。また、画像の入力装置の進化も急激で、例えばデジタルカメラで撮影した電子映像をコンピューターに取り込み、必要に応じて画像処理や編集を行ってプリンターで出力したり、写真を直接複写機でコピーする機会も増えつつある。写真画像を出力する場合には被転写材としては特殊紙（例えば、表面処理した紙や高グロス紙等）を使用することが多い。ＯＨＴや特殊紙は普通の紙に比べ厚さが厚く材質的にも異なることがあり、これらの被転写材上に良好な画像を得るためには、通常の紙を用いる場合に比べプロセススピードを小さくして対応することがある。
【００１３】
また、例えば個人レベルでも特殊紙を使用することがあるだけでなく、はがきのように厚くて小さいものを使用する頻度が高い。
【００１４】
このように材質的にも厚さ、大きさの面でも、種々のメディア（被転写材）に対応するには、それに応じて適正となるように、１台の画像形成装置が数種のプロセススピードを有することが好ましい。この場合、一般には通常速を標準として、その１／２速、１／３速、１／４速等の複数のプロセススピードを有する。例えば、普通紙の場合は９４ｍｍ／ｓｅｃ（標準速）で、ＯＨＴの場合は３１ｍｍ／ｓｅｃ（１／３速）を切り替えて使用する、ということであるが、この程度のプロセススピードの違いが画像均一性に及ぼす影響は大きいことが検討により明らかになった。
【００１５】
このように、種々のメディア（被転写材）に対応するために、１台で複数のプロセススピードを設定することが可能な画像形成装置に、従来の導電性部材を、特に帯電部材として用いた場合、以下のような問題が発生した。
【００１６】
帯電部材としての導電性部材に直流電圧のみを印加する方式を採用した画像形成装置の場合、例えば９４ｍｍ／ｓｅｃ（標準速）では良好な帯電均一性が得られる導電性部材であっても、例えば３１ｍｍ／ｓｅｃ（１／３速）では微小で短い白や黒の横スジが発生することがある。この現象は、特に低湿環境で発生し易いといえる。
【００１７】
また、複数のプロセススピードを有する画像形成装置を用いた場合には感光体と導電性部材の静的／動的な接触状態、トルク、摺擦状態、電圧の印加状態等が不定期に変化するだけでなくそれらのかかり具合等の程度も異なるので、一定のプロセススピードのみを有する画像形成装置に比べ、種々のストレスがかかり易い。その結果、導電性へ及ぼす前記外部起因の影響が複雑になると共に導電性部材表面を、より磨耗し易くなる傾向がある。従って、導電性部材の劣化は促進され、画像特性を維持することがより困難になってくる。この導電性部材劣化の画像に対する影響は、特に、直流電圧のみを印加して感光体を帯電する画像形成装置において、更には、低温低湿環境において顕著である。
【００１８】
そして、上記の問題は、先に挙げた、特開平７−４９６０５号公報、特開平７−１９９５９３号公報及び特開平７−２７８４３３号公報で開示されている帯電部材においても顕著に現れることが明らかとなった。
【００１９】
このような事情に鑑み、本発明の目的は、種々のメディア（被転写材）に対応するために、１台で数種のプロセススピードを有する画像形成装置においても良好な画像を長期にわたって得ることのできる導電性部材を提供することであり、更には導電性部材に直流電圧のみを印加して感光体を帯電する画像形成装置にも好適に使用できる導電性部材を提供することである。
本発明の別の目的は、上記導電性部材を具備する画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、（ｉ）導電性支持体と、該導電性支持体の上方に設けられた被覆層とを有し、該被覆層が、最も上方の表面層及び該表面層の下の層の少なくとも２層で構成される導電性部材において、
該下の層の表面上に該表面層を設けた後の該表面層の１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）が、該表面層を設ける前の該下の層の１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）より大きく、かつ、
該下の層の表面上に該表面層を設けた後の該表面層の表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）が、該表面層を設ける前の該下の層の表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）より小さい
ことを特徴とする導電性部材が提供される。
【００２１】
また、本発明に従って、（ ii ）前記表面層が微粒子を含有している（ｉ）に記載の導電性部材が提供される。
【００２２】
また、本発明に従って、（ iii ）前記微粒子が絶縁性微粒子である（ ii ）に記載の導電性部材が提供される。
【００２３】
また、本発明に従って、（ iv ）前記絶縁性微粒子が樹脂微粒子である（ iii ）に記載の導電性部材が提供される。
【００２４】
また、本発明に従って、（ｖ）前記微粒子が表面処理されている（ ii ）〜（ iv ）のいずれかに記載の導電性部材が提供される。
【００２５】
また、本発明に従って、（ vi ）前記下の層の表面上に前記表面層を設けた後の前記表面層の１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）をＲｚ１（μｍ）とすると、２≦Ｒｚ１≦５０を満たす（ｉ）〜（ｖ）のいずれかに記載の導電性部材が提供される。
【００２６】
また、本発明に従って、（ vii ）前記下の層の表面上に前記表面層を設けた後の前記表面層の表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）をＳｍ１（μｍ）とすると、１５≦Ｓｍ１≦３００を満たす（ｉ）〜（ vi ）のいずれかに記載の導電性部材が提供される。
【００２７】
また、本発明に従って、（ viii ）電子写真感光体と、
該電子写真感光体に接触又は近接している導電性部材を有し、該導電性部材に電圧を印加することによって該電子写真感光体を帯電する帯電手段と、
該帯電手段によって帯電された該電子写真感光体を露光して該電子写真感光体に静電潜像を形成する露光手段と、
該露光手段によって静電潜像が形成された該電子写真感光体にトナーを供給して該静電潜像に応じたトナー像を該電子写真感光体上に形成する現像手段と
を備えた画像形成装置において、
該導電性部材が（ｉ）〜（ vii ）のいずれかに記載の導電性部材であることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２８】
また、本発明に従って、（ ix ）前記導電性部材に印加する電圧が直流電圧のみである（ viii ）に記載の画像形成装置が提供される。
【００２９】
また、本発明に従って、（ｘ）５０ｍｍ／ｓｅｃ以下及び６０ｍｍ／ｓｅｃ以上の２種以上のプロセススピードを有する（ viii ）又は（ ix ）に記載の画像形成装置が提供される。
【００３０】
また、本発明に従って、（ xi ）電子写真感光体と、該電子写真感光体を帯電する帯電手段用であって該電子写真感光体に接触又は近接している導電性部材とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
該導電性部材が（ｉ）〜（ vii ）のいずれかに記載の導電性部材であることを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施の形態にかかる画像形成装置及びプロセスカートリッジの概略構成について説明する。
【００３２】
（Ｉ）画像形成装置及びプロセスカートリッジ
図１は、本実施の形態の画像形成装置の一実施の形態を示す概略構成図である。
【００３３】
本実施の形態の画像形成装置は、転写式電子写真利用の反転現像方式の装置である。
【００３４】
像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（感光体）１は、図中の矢印が示す所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動する。プロセススピードは可変である。感光体１には、例えばロール状の導電性支持体と該支持体上に無機感光材料又は有機感光材料を含有する感光層とを少なくとも有する公知の感光体等を採用すればよい。また、感光体１は、感光体表面層を設ける前の表面粗さ以上である面を所定の極性・電位に帯電させるための電荷注入層を更に有していてもよい。
【００３５】
帯電部材としての帯電ローラ（導電性ローラ）２は、ローラ形状に限られるわけではない。帯電ローラ２と帯電ローラ２に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加電源Ｓ１とによって帯電手段が構成されている。帯電ローラ２は、感光体１に所定の押圧力で接触させてあり、本例では感光体１の回転に対して順方向に回転駆動する。この帯電ローラ２に対して帯電バイアス印加電源Ｓ１から、所定の直流電圧（本例では−１１００Ｖとする）が印加されることで、感光体１の表面が所定の極性電位（本例では暗部電位−５００Ｖとする）に一様に接触帯電方式のうちのＤＣ帯電方式で帯電処理される。
【００３６】
露光手段３には公知の手段を利用することができ、例えばレーザービームスキャナー等を好適に例示することができる。感光体１の帯電処理面に該露光手段３により目的の画像情報に対応した露光がなされることにより、感光体帯電面の露光明部の電位（本例では明部電位−１５０Ｖとする）が選択的に低下（減衰）して感光体１に静電潜像が形成される。
【００３７】
反転現像手段である現像手段４は、公知の手段を利用することができ、例えば本例における現像手段４は、トナーを収容する現像容器の開口部に配設されてトナーを担持搬送するトナー担持体４ａと、収容されているトナーを攪拌する攪拌部材４ｂと、トナー担持体４ａのトナーの担持量（トナー層厚）を規制するトナー規制部材４ｃとを有する構成とされている。現像手段４は、感光体１表面の静電潜像の露光明部に、感光体１の帯電極性と同極性に帯電（本例では現像バイアス−４００Ｖとする）しているトナー（ネガトナー）を選択的に付着させて静電潜像をトナー像として可視化する。現像方式としては特に制限はなく、既存の方法全てを用いることができる。既存の方法としては、例えば、ジャンピング現像方式、接触現像方式及び磁気ブラシ方式等が存在するが、特にカラー画像を出力する画像形成装置には、トナーの飛散性改善等の目的より、接触現像方式が好ましいといえる。接触現像方式に用いられるトナー担持体４ａとしては、接触安定性の確保という面から、ゴム等の弾性を有する化合物を用いることが望ましい。例えば、金属等の導電性支持体上に導電性を付与した弾性層を設ける現像ローラを例示することができる。上記の弾性層は、弾性材料を発泡成形した発泡体を弾性材料として用いてもよい。また、更にこの上に層を設けたり、表面処理を施してもよい。表面処理としては、ＵＶ及び電子線を用いた表面加工処理、化合物等を表面に付着及び含浸させる表面改質処理等の方法を挙げることができる。
【００３８】
転写手段としての転写ローラ５は、公知の手段を利用することができ、例えば金属等の導電性支持体上に中抵抗に調製された弾性樹脂層を被覆してなる転写ローラ等を例示することができる。転写ローラ５は、感光体１に所定の押圧力で接触させて転写ニップ部を形成させてあり、感光体１の回転と順方向に感光体１の回転周速度とほぼ同じ周速度で回転する。また、転写バイアス印加電源Ｓ２からトナーの帯電特性とは逆極性の転写電圧が印加される。転写ニップ部に対して不図示の給紙機構部から転写材Ｐが所定のタイミングで給紙され、その転写材Ｐの裏面が転写電圧を印加した転写ローラ５により、トナーの帯電極性とは逆極性に帯電されることにより、転写ニップ部において感光体１面側のトナー画像が転写材Ｐの表面側に静電転写される。
【００３９】
転写ニップ部でトナー画像の転写を受けた転写材Ｐは、感光体面から分離して、不図示のトナー画像定着手段へ導入されて、トナー画像の定着を受けて画像形成物として出力される。両面画像形成モードや多重画像形成モードの場合は、この画像形成物が不図示の再循環搬送機機構に導入されて転写ニップ部へ再導入される。
【００４０】
転写残余トナー等の感光体１上の残留物は、ブレード型等のクリーニング手段により、感光体上より回収される。この後、再び帯電ローラ２による帯電を受け、繰り返し画像形成を行うのである。
【００４１】
なお、本例の画像形成装置は、二以上の異なる手段等を、例えば樹脂成形体等の支持部材によって一体的に支持し、この一体的な構成のまま画像形成装置本体に着脱自在に構成されたプロセスカートリッジを有する装置であってもよい。二以上の異なる手段等は、例えば感光体１と現像手段４、感光体１と帯電手段２と現像手段４、帯電手段２と現像手段４等の組み合わせが考えられるが、前述した手段等や組み合わせに限定されず、手段や部材の寿命、又はトナーの消費の程度等を考慮して選択することが好ましい。
【００４２】
（II）感光体
本発明における画像形成装置及びプロセスカートリッジに用いられる感光体の具体的構成としては、図２に示されるように、導電性支持体１ａと、この導電性支持体１ａ上に形成される感光層１ｂとを有する。感光層１ｂには、図示するように電荷発生層１１ｂと電荷輸送層１２ｂとを積層した構成を好ましくは用いることができる。
【００４３】
また上記感光体は、上記以外の層を有していてもよく、図３に示されるように導電性支持体１ａと、この導電性支持体１ａ上に形成される下引き層１ｃと、この下引き層１ｃ上に形成される感光層１ｂとを有する構成を用いることができる。
【００４４】
導電性支持体１ａとしては、回転自在に設けられる円筒状の導電体が一般的に用いられる。このような導電性支持体１ａとしては、例えばアルミニウムやステンレス等の金属、紙、プラスチック等の円筒状シリンダー、シート又はフィルム等が挙げられる。また、これらの円筒状シリンダー、シート又はフィルム等の導電性支持体１ａには、必要に応じて導電性ポリマー層あるいは酸化スズ、酸化チタン及び銀微粒子等の導電性微粒子を含有する樹脂層を有していてもよい。
【００４５】
感光層１ｂは光導電性を有する層であり、電荷発生材料としては、公知の電荷発生材料を使用することができ、例えば、銅フタロシアニン、オキシチタニウムフタロシアニン、シリコンフタロシアニン及びガリウムフタロシアニン等に代表されるフタロシアニン化合物、ビスアゾ顔料及びトリスアゾ顔料等を挙げることができる。
【００４６】
感光層を形成するに当たっては、溶液又は分散液状態の層形成材料を導電性支持体や下引き層等の上に塗布し、塗布膜を乾燥等によって硬化させる方法が好ましくは用いられる。感光層の塗布方法としては、ディッピング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、ブレードコーティング法及びビームコーティング法等の公知の方法が挙げられる。
【００４７】
電荷発生層１１ｂは、感光して電荷を発生する層であり、一般に電荷発生材料を結着樹脂に分散させた構成の層が用いられる。
【００４８】
また、電荷発生層１１ｂで用いられる上記結着樹脂としては、電荷発生層１１ｂの層形成方法や、結着樹脂の有する物性等によって異なるが、層形成に通常用いられるディッピング方法に用いられる公知の結着樹脂を好ましくは用いることができる。このような結着樹脂としては、例えば、ポリビニルブチラール、ポリアリレート（ビスフェノールと芳香族ジカルボン酸の重縮合体）、ポリカーボネート、ポリエステル、フェノキシ樹脂、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール及びポリビニルピロリドン等を挙げることができる。
【００４９】
電荷発生層１１ｂは一般に、前記の電荷発生材料を０．２〜４倍量の結着樹脂、及び溶剤と共に、ホモジナイザー、超音波、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル又は高圧衝突分散機等の方法で十分に分散し、塗布、乾燥されて形成される。その厚みは５μｍ以下が好ましく、特には０．０１〜１μｍの範囲が好ましい。電荷発生層の膜厚が薄過ぎると十分な感度を得ることが不可能にとなる傾向にあり、電荷発生層の膜厚が厚過ぎるとゴースト画像レベルが悪化する傾向にあり好ましくない。
【００５０】
上記電荷発生層を形成する際に用いられる溶剤は、樹脂の種類によって異なり、また、電荷輸送層や下引き層を溶解しない種類から選択することが好ましい。具体的には、メタノール、エタノール及びイソプロパノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン及びシクロヘキサノン等のケトン類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドやＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等のアミド類、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類、酢酸メチルや酢酸エチル等のエステル類、クロロホルム、塩化エチレン、ジクロルエチレン、四塩化炭素及びトリクロロエチレン等の脂肪族ハロゲン化炭化水素あるいはベンゼン、トルエン、キシレン、リグロイン、クロロベンゼン及びジクロロベンゼン等の芳香族化合物が用いられる。
【００５１】
電荷輸送層１２ｂは、電荷発生層１１ｂで発生した電荷を輸送する層であり、一般に電荷輸送材料を結着樹脂に分散させた構成の層が用いられる。電荷輸送層１２ｂには、通常知られている種々の電荷輸送材料を用いることができ、このような電荷輸送材料としては、例えば、ヒドラゾン系化合物、ピラゾリン系化合物、スチリル系化合物、オキサゾール系化合物、チアゾール系化合物、トリアリールメタン系化合物及びポリアリールアルカン系化合物等が挙げられる。
【００５２】
また、電荷輸送層１２ｂで用いられる上記結着樹脂としては、電荷発生層１１ｂと同様に層形成方法や結着樹脂の物性等によって異なるが、例えばアクリル樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂及び不飽和樹脂等から選ばれる樹脂が好ましい樹脂として挙げられる。特に好ましい樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル基重合体、ポリカーボネート樹脂、ジアリルフタレート樹脂及びポリアリレート樹脂等が挙げられる。
【００５３】
電荷輸送層１２ｂは、一般的には前記の電荷輸送材料と結着樹脂を溶剤に溶解し、塗布して形成する。電荷輸送材料と結着樹脂との混合割合は一般に２：１〜１：２程度である。溶剤としては、前記電荷発生層１１ｂと同様の溶剤を用いることができる。アセトンやメチルエチルケトン等のケトン類、酢酸メチルや酢酸エチル等のエステル類、トルエンやキシレン等の芳香属炭化水素類又は、クロルベンゼン、クロロホルム及び四塩化炭素等の塩素系炭化水素類等が用いられる。生成した電荷輸送層の膜厚は、５〜４０μｍが好ましく、より好ましくは７〜３０μｍの範囲である。電荷輸送層の膜厚が薄過ぎると感光体の削れによる表面電位変動が大きくなり、例えば同じ削れ量で考えた場合、電荷輸送層の薄い感光体は、電荷輸送層の厚い感光体に比べ、容量の変化が大きく、その分表面電位変動が大きくなってしまう。これにより、帯電開始電圧が変化してしまうため帯電電位安定性や耐久性の面で好ましくない。電荷輸送層の膜厚が厚過ぎると特に低温低湿度環境において、画像上に過剰帯電電位ムラ起因と考えられる微小な白抜けやガサツキが発生し易くなる。
【００５４】
下引き層１ｃは、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、感光層の電気的破壊に対する保護等のために形成される。下引き層は、前述した感光層等と同様に形成することができ、公知の材料を用いることができる。下引き層の膜厚は０．２〜２μｍ程度が好ましい。
【００５５】
本発明に用いられる感光体には、前記感光層の機能を妨げない範囲で、前述した各層の他にも、例えば感光層上に形成され感光層を保護するための保護層等、更に機能の異なる層を形成してもよい。また、電荷発生層や電荷輸送層等の各層には、酸化防止剤、紫外線吸収剤、潤滑剤等の種々の添加剤を含有させることができる。
【００５６】
また、本発明に用いられる感光体は、露光手段の露光光、例えばレーザー光の干渉により発生する干渉縞を防止することを目的として、表面を粗面化してもよい。感光体の表面を粗面にする方法としては、研磨粒子や、研磨粒子をテープ及び紙等に接着させそれを押し当てることに研磨する等の公知の研磨方法を使用することができる。また、研磨粒子を表面にぶつけるサンドブラスト法等も用いることができ、更には、感光体の表面層中に金属酸化物や樹脂微粒子等の電気的に不活性な微粒子を分散する方法等を用いることができる。前記微粒子は、後の導電性部材に記載の微粒子と同様のものを使用することができる。
【００５７】
（III）導電性部材
本実施の形態の導電性部材に関しての例を図４〜図８に示す。
【００５８】
以下では、特に帯電手段に用いられる導電性部材（ローラ形状のものを特に「帯電ローラ」という）について言及しているが、特に帯電手段に限るわけではなく、その他の手段（例えば転写手段）にも応用可能である。
【００５９】
例えば、導電性部材は図４に示すようにローラ形状であり、導電性支持体２ａと、その外周一帯に形成された弾性層２ｂと、更にその外周に形成された表面層２ｄから構成されている。
【００６０】
本実施の形態における導電性部材の他の構成を図５及び図６に示す。図５に示すように、導電性部材は弾性層２ｂと表面層２ｄとの間に抵抗層２ｃを設けた三層構造であってもよいし、図６に示すように抵抗層２ｃと表面層２ｄの間に第２の抵抗層２ｅを設けた四層構造であってもよいし、更に抵抗層を設けて、導電性支持体２ａの上に四層以上を形成した構造であってもよい。
【００６１】
更には、本発明の導電性部材はローラ形状に限られることはなく、図７及び図８に代表される様に、シート、ベルト、フィルム又は板状等の様々な形状をとることが可能であり、それぞれに対して、前述した層構成をとることが可能である。
【００６２】
本実施の形態において用いられる導電性支持体は、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム及びニッケル等の金属材料を用いることができる。更に、これらの金属表面に耐傷性付与を目的としてメッキ処理を施しても構わないが、導電性を損なわないことが必要である。
【００６３】
本実施の形態において用いられる弾性層２ｂは、被帯電体としての感光体１に対する給電や、導電性部材の感光体に対する良好な均一密着性を確保するために、適当な導電性と弾性とを有するものである。
【００６４】
また、ローラ形状である帯電ローラ２は、帯電ローラ２と感光体１の均一密着性を確保するために、弾性層２ｂの研磨によって中央部を一番太く、両端部にいくほど細くなる形状、いわゆるクラウン形状に形成することが好ましい。一般に使用されている帯電ローラは、導電性支持体２ａの両端部に所定の押圧力が与えられて感光体１と当接するので、中央部の押圧力が小さく、両端部ほど大きくなっているために、帯電ローラの真直度が十分であれば問題ないが、十分でない場合には中央部と両端部に対応する画像に濃度ムラが生じてしまう場合がある。上記クラウン形状は、これを防止するために形成される。
【００６５】
本実施の形態において用いられる弾性層２ｂの材料としては、合成ゴム及び熱可塑性エラストマーのようなエラストマーならばどのようなものを用いてもよい。例えば、合成ゴムとしては、天然ゴム（加硫処理等）、ＥＰＤＭ、ＳＢＲ、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ＩＲ、ＢＲ、ＮＢＲ及びＣＲ等が挙げられる。熱可塑性エラストマーとしては、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタ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、フッ素ゴム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、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー及び塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。これらの材料は、単独又は２種類以上を混合してもよく、共重合体であってもよい。
【００６６】
また、これらの弾性材料を発泡成形した発泡体を弾性材料として用いてもよい。好ましくは、導電性部材と感光体とのニップを確保するため、弾性層材料には、合成ゴム材料を用いるのがよいといえる。
【００６７】
弾性層２ｂの導電性は、上記の弾性材料中にカーボンブラック、導電性金属酸化物、アルカリ金属塩及びアンモニウム塩等の導電剤を適宜添加することにより、１０^８Ω・ｃｍ未満に調整されることが好ましい。弾性層２ｂの導電性が１０^８Ω・ｃｍ以上であると、導電性部材の帯電能力が低くなり、被帯電体を均一に帯電する、帯電均一性を満足することができなくなってしまう。また、弾性層２ｂの弾性や硬度は、軟化油、可塑剤等の添加及び上記弾性材料を発泡させることにより調整される。
【００６８】
本実施の形態において用いられる表面層２ｄを構成する材料としては、樹脂及びエラストマーならばどのようなものを用いてもよい。樹脂としては、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂、スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＳＥＢＣ）及びオレフィン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＣＥＢＣ）等が挙げられる。また、エラストマーは、弾性層材料に挙げたものと同様である。
【００６９】
表面層２ｄは、導電性部材の表面を構成し、被帯電体である感光体と接触するため、感光体を汚染してしまう材料では好ましくない。また、表面離型性のよいものが好ましいといえる。従って、表面層材料としては、樹脂を用いるのが好ましいといえる。
【００７０】
表面層２ｄには、各種導電剤を添加し、電気抵抗を所望の値に調整することが好ましい。表面層の導電性材料としては、金属酸化物、金属、カーボンブラック、カーボン系導電性材料等を挙げることができる。これらの材料形状は、微粒子形状、繊維形状等、所望の電気抵抗が得られれば、特に、限られるものではない。
【００７１】
金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、酸化チタン（二酸化チタン、一酸化チタン等）及び酸化鉄等が挙げられる。前記金属酸化物は、それのみで十分な導電性を示すものもあるがそうでないものも存在する。材料の導電性を十分なものとするため、これらの化合物に、ドーパントを添加してもよい。一般的に金属酸化物は格子欠陥の存在により余剰電子が生成し、導電性を示すと考えられ、ドーパント添加によって格子欠陥の形成が促進され、十分な導電性を得ることができるのである。例えば、酸化亜鉛のドーパントとしてはアルミニウム、酸化錫のドーパントとしてはアンチモン、酸化インジウムのドーパントとしては錫などが使用される。また、酸化チタンの導電性を得る場合は、酸化チタンに導電性酸化錫を被覆したものなども挙げることができる。
【００７２】
金属材料としては、銀、銅、ニッケル及び亜鉛等が挙げられる。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ファーネスブラック及びチャンネルブラック等が挙げられる。カーボン導電性材料としては、グラファイト、カーボンファイバー、活性炭及び木炭等を挙げることができる。
【００７３】
これらの導電剤は、表面（疎水化）処理を施してもよく、表面処理としては、カップリング処理や脂肪酸処理が挙げられる。カップリング処理としては、シランカップリング剤及びチタネート系カップリング剤等を用いたもの、脂肪酸処理としては、ステアリン酸等の酸を用いたものが代表的である。これらの処理を施すことにより、導電剤の表面層材料に対する分散性の向上を図ることができる。従って、導電剤は、表面処理を施したものを用いるのが好ましい。また、分散性を向上させるためには、導電剤は、特に、微粒子形状であることが好ましい。また、所望の電気抵抗を得るためにはこれらの各種導電剤を二種以上併用してもよい。
【００７４】
また、表面層２ｄには、導電性の制御及び補強性の向上を目的として、下記に示す様な各種絶縁性材料が含有されてもよいが、特に制限はない。また、材料形状は、微粒子形状、繊維形状等、特に制限はないが、導電剤と同様に、表面層材料に対してこれらの材料の分散性を向上させるには、前記絶縁性材料は、微粒子形状が好ましいといえる。
【００７５】
これらの絶縁性材料としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン（二酸化チタン、一酸化チタン等）、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、三酸化アンチモン等の金属酸化物、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、二硫化モリブデン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、タルク、カオリンクレー、マイカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ゼオライト、ウオラストナイト、けいそう土、ガラスビーズ、ベントナイト、モンモリナイト、アスベスト、中空ガラス球、黒鉛、もみ殻、有機金属化合物及び有機金属塩等を挙げることができる。また、公知の樹脂、例えば、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、（メタ）アクリル樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂及びこれらの共重合体、変性物、誘導体等も使用することができる。
【００７６】
これらの絶縁性材料は１種でも２種以上併用してもよく、各種の表面処理、変性、官能基や分子鎖の導入、コート等を施したものでもよい。
【００７７】
ところで、本発明において、導電性材料とは、１×１０^１０Ω・ｃｍ未満の体積抵抗率を有する材料のことであり、絶縁性材料とは、１×１０^１０Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有する材料のことである。
【００７８】
また、表面層２ｄには離型性物質を含有することが好ましい。離型性物質には種々のものがあり分類の仕方もいろいろあるが、機能面から考えると、低表面エネルギーを利用するものと摺動性を利用するものが多い。また、その性状も液体であったり、固体であったりする。例えば固体で摺動性をもつものは一般に固体潤滑剤として知られ、固体潤滑ハンドブック（発行所；株式会社幸書房、昭和５７年３月１５日発行の第２版）に述べられているものが使用できる。また、珪素やフッ素を分子内に含む化合物がオイル状であるいは固体（離型性樹脂あるいは粉末、ポリマーの一部に離形成を有する部位を導入したもの）状で使用される。更には、ワックスや高級脂肪酸（その塩やエステル、その他誘導体を含む）も挙げることができる。
【００７９】
離型性物質を含有すれば表面層の摩擦係数を小さくすることが可能になるので、導電性部材表面の汚れ付着を低減できるだけでなく、ドラムと導電性部材間での相対移動が滑らかになるのでスティックスリップのような不規則な移動状態の出現を減らすことができ、その結果、変音の発生や導電性部材表面の不規則な磨耗等の回転ムラに起因するであろうと思われる種々の現象を改善することができる。
【００８０】
表面層２ｄの電気抵抗は、弾性層の電気抵抗より大きく、１０^１６Ω・ｃｍ以下に調整されることが好ましい。表面層２ｄの電気抵抗が弾性層よりも小さいと被帯電体表面のピンホール及び傷等によるリークを防止することができなくなり、１０^１６Ω・ｃｍよりも大きいと、例えば、帯電ローラの場合には、帯電能力が低くなり、帯電均一性を満足することができなくなってしまう。
【００８１】
本実施の形態の導電性部材には、弾性層中に含有される軟化油や可塑剤等の導電性部材表面へのブリードアウトを防止する目的で、弾性層２ｂに接した位置に抵抗層２ｃを設けることができる。
【００８２】
上記抵抗層２ｃを構成する材料は、弾性層２ｂに用いられる材料と同様のものを用いることができる。また、上記抵抗層２ｃは、導電性又は半導電性を有していることが好ましい。導電性材料は表面層２ｄに挙げられた各種導電剤を用いることができる。この場合、所望の電気抵抗を得るためには、前記各種導電剤を二種以上併用してもよい。
【００８３】
抵抗層２ｃの電気抵抗は、表面層の電気抵抗以下、弾性層の電気抵抗以上に調整されることが好ましい。本範囲を外れると、帯電均一性を満足することができなくなってしまうことがある。
【００８４】
なお、前記弾性層２ｂ、表面層２ｄ及び抵抗層２ｃには、前述した各種材料の他にも他の機能を有する材料を適宜用いることができる。このような他の材料としては、例えば弾性層２ｂでは、２−メルカプトベンズイミダゾール等の老化防止剤、ステアリン酸及びステアリン酸亜鉛に代表される滑剤等を例示することができる。
【００８５】
また、前記弾性層、表面層及び抵抗層には、表面処理を施してもよい。表面処理としては、ＵＶ及び電子線を用いた表面加工処理、化合物等を表面に付着及び含浸させる表面改質処理等の方法を挙げることができる。
【００８６】
また、前記弾性層２ｂ、表面層２ｄ及び抵抗層２ｃの導電性（電気抵抗）の測定は、例えば抵抗測定装置（三菱化学（株）製絶縁抵抗計Ｈｉｒｅｓｔａ−ＵＰ）を用いて行う。より詳しくは、前記弾性層２ｂにおいては、弾性層材料自体を２ｍｍ厚に膜成形し、２３℃／５５％ＲＨの環境下で２５０Ｖの電圧を３０秒間印加して導電性の測定を行う。表面層２ｄ及び抵抗層２ｃにおいては、各々の層を形成したものと同一の結着樹脂を塗料化し、そのクリア塗料をアルミシート上にコーティングし、上記の条件でそれぞれの層の導電性を測定する。
【００８７】
また、前記弾性層２ｂ、表面層２ｄ及び抵抗層２ｃの作製は、各層を好適な層厚に形成するのに適当な方法であれば特に限定されず、樹脂化合物の層形成において公知の方法を用いて作製することができる。これらの層の作製は、例えば、予め所定厚に形成されたシート状又はチューブ状の層を接着又は被覆することによって行ってもよいし、静電スプレーやディッピング塗工等、従来より知られている工法によって、又はそれに準じて行ってもよい。また、押出し成形によって大まかに層形成した後に研磨等によって形状を整える方法であってもよいし、型内で所定の形状に材料を硬化、成形する方法であってもよい。
【００８８】
また、前記弾性層２ｂ、表面層２ｄ及び抵抗層２ｃの層厚は、それぞれの層の機能の発現を損なわない範囲であれば特に限定されないが、弾性層であれば０．５ｍｍ以上であることが好ましい。弾性層の層厚が０．５ｍｍ未満になると、弾性層に適度な弾性を保持させることができず、被帯電体との当接が適正でなくなるため、帯電均一性等を満足することができなくなってしまうという不都合が生じ好ましくない。
【００８９】
また、表面層及び抵抗層であればその層厚は１μｍ〜１０００μｍであることが好ましい。表面層の層厚が上記範囲よりも小さ過ぎると層厚のムラが発生し易くなると共に弾性層の凹凸がそのまま導電性部材表面に現れてしまう。これにより帯電均一性等を満足することができなくなると共に、導電性部材表面が粗れているために、トナー粒子及び外添剤がローラ表面に付着し易くなるという不都合が生じ好ましくない。また、上記範囲よりも大き過ぎると弾性層に保持させた適度な弾性が失われ、被帯電体との当接が適正でなくなるため、帯電均一性等を満足させることができなくなってしまうという不都合が生じ好ましくない。
【００９０】
また、前記弾性層２ｂ、表面層２ｄ及び抵抗層２ｃの層厚は、層断面を光学顕微鏡により観察し、その層厚を実測することにより求める。具体的には、ローラをカッターナイフ等により切断し、その切断部分を光学顕微鏡により観察し、それぞれの層厚を測定する。
【００９１】
以下、本発明について、特に、本発明の導電性部材を帯電手段に用いた場合について詳細に説明する。プロセススピードと導電性部材の特性とは密接な関係がある。即ち、均一な感光体の帯電状態を得るには、感光体上の単位面積当たりの電荷量は一定である必要がある。この時、プロセススピードが速ければ、単位時間当たりに感光体表面に供給する電荷量が多く、プロセススピードが遅ければ電荷量は少なくてよい。従って、プロセススピードが決定されればそれに合せて導電性部材の設計をすればよいのであるが、プロセススピードが複数ある場合、あるプロセススピードに合せて適正に設計した導電性部材が、他のプロセススピードにおいては問題が発生することがある。例えば、９０ｍｍ／ｓｅｃに適するように設計した導電性部材は、３０ｍｍ／ｓｅｃでは電荷の供給が過剰になり感光体上に部分的な過帯電状態が生じ、白や黒の微小なスジ等の画像不良が発生することが多い。逆に、低速に適するように設計した導電性部材は高速では電荷の供給が不足気味になり感光体上に部分的な帯電不足状態が生じ、白や黒のポチ状の画像不良及び黒いスジ状の画像不良となることが多い。複数のプロセススピードが概ね１０％（（高速−低速）／低速）の範囲であれば、１つの導電性部材で対応することは可能であるが、その範囲を越えると帯電条件や環境等特定の組み合わせにおいて問題が発生することが我々の検討で明らかになった。
【００９２】
我々が鋭意検討を重ねた結果、上記の問題においては、導電性部材の表面状態を制御することにより解決可能であることが明らかとなった。まず、導電性部材の表面をある程度粗すことが必要である。これにより、優先的に放電を行う部分を作ってやることができる。導電性部材表面を粗すということは、導電性部材表面上に凹凸ができるということであり、この凸部分においては、導電性部材と感光体ドラムとの間隔が他の部分よりも狭くなっている。従って、優先的にこの凸部分からの放電を誘発することが可能になる。この凸部分を狭い間隔で均一に作製することによって、感光体ドラムの帯電均一性は大幅に向上する。
【００９３】
続いて、均一に分布する凸部分を作製するには、表面層を設ける前の表面粗さも制御する必要があるといえる。例えば、弾性層の上に表面層を設けた導電性部材を作製する際には、弾性層の表面粗さは、ある程度小さいことが好ましいといえる。我々が鋭意検討を行った結果、表面層を設けた後の表面粗さよりも、表面粗さが小さければ帯電の均一性を満たすことが可能であることが明らかとなった。好ましくは、表面層の粗さに対応しつつ、表面層よりも小さいことが好ましいといえる。
【００９４】
そして、上記の様に導電性部材を設計してやることによって、プロセススピードが変化しても、帯電均一性能力を保持することができる導電性部材を提供することが可能になったのである。
【００９５】
例えば、以下、２層ローラ構成の導電性部材で考察を行う。表面層を設けた後の表面状態が粗れていることにより、帯電均一性を満足することが可能であると先に述べたが、表面層を設ける前の部分、即ち、弾性層からの前記表面層への電荷の供給は、弾性層が平滑であればある程度均一に行うことができる。更には、表面層の状態にある程度対応していれば更に好ましいといえる。表面層への電荷の供給を、均一に行うことができるため、凸部分では、同程度の放電を行うことができ、均一な帯電を達成することができる。また、前述した様に、表面層を設けて凸部分を形成する際、弾性層の形状を制御しておくことにより、凸部分をより均一に形成することが可能になる。従って、表面層を設ける前と設ける後の表面粗さの制御は非常に重要であるといえる。
【００９６】
また、表面粗さに加えて、表面凹凸平均間隔も同時に制御してやることが好ましい。表面層を設ける前は、凹凸間隔を大きく、ほとんど凹凸のない状態が好ましく、特には表面層に対応しているが表面層より間隔を大きくすることが好ましく、表面層を設けた後の凹凸間隔は表面層を設ける前より小さいことが好ましい。
【００９７】
そして、上記に示したような表面性の制御で帯電均一性能力が向上することにより、数種のプロセススピードに容易に対応可能になったのである。
【００９８】
また、表面層と弾性層との界面には電荷の移動と共に、電荷保持の能力も均一に分布することになると考えることができる。これにより、プロセススピードの変化に伴う適切な電荷の供給が可能になったのではないかと考察している。
【００９９】
更には、導電性部材の帯電均一性能力の向上に伴い、感光体の表面性、即ち、表面粗さや表面凹凸間隔がこれまで以上の範囲で対応可能であることも明らかとなった。例えば、特開平１１−２０２５２９号公報に記載されている様に、従来は、感光体ドラム表面の表面粗さＲｚは０．１０〜１．００μｍが好ましいと言われていたが、本発明の導電性部材を使用することにより、そのラチチュードを大幅に向上することができたと考えている。
【０１００】
続いて、本発明を達成するための手段について、２層ローラ構成の導電性部材を例に用いて説明する。
【０１０１】
まず、表面層制御の方法としては、例えば、前述した絶縁性材料の中から、特に微粒子形状のものを表面層に含有させる方法を挙げることができるし、その他、天然繊維や化学繊維及びガラス繊維等を表面層中に含有させる方法も挙げることができる。好ましくは、表面層には樹脂を使用しているため、樹脂材料の微粒子を添加することが好ましい。この際、その微粒子径を適時選択することによって、目的の表面性を得ることが可能である。表面層樹脂中に微粒子を添加する場合、分布状態を均一にするため、表面処理を施してもよい。表面処理は前述の方法をとることが可能である。
【０１０２】
また、別の方法として、表面を機械的に研磨する方法も挙げることができる。この粗面化方法は、前述した感光体ドラムの粗面化方法と同様の方法を用いることができる。表面層表面制御に関しては、表面層完成後の加工の手間等を考えると、前記の樹脂微粒子添加による制御が特に好ましいといえる。
【０１０３】
弾性層表面状態の制御方法としては、前記の機械的研磨を用いることが好ましい。より好ましくは、砥石により研磨する方法が好ましいといえる。一般的に、ローラ形状の弾性体を研磨する方法は、トラバース方式という研磨方法がとられている。本方式は短い砥石をローラに準じて移動させることにより、ローラを研磨するものである。それに対して、幅広研磨方式という研磨方法も存在する。本方式は、文字通り幅の広い砥石、即ち、ローラ長さと同程度の幅の砥石を用い、それを一度押し当てることにより、僅かな時間でローラ研磨ができるという方式である。一度に研磨可能であるので、砥石の形状を制御すれば、容易に、所望の表面粗さの弾性層を作製することができる。砥石の形状を所望の形状に成形し、本方式を用いて弾性層を成形することが、より好ましいといえる。
【０１０４】
なお、本発明の表面粗さは、ＪＩＳＢ０６０１表面粗さの規格における１０点平均表面粗さＲｚである。１０点平均表面粗さＲｚの測定は、（株）小坂研究所製の表面粗さ測定器ＳＥ−３４００を用いて行う。より詳しくは、本測定器により、本導電性部材の任意の６点におけるＲｚを測定し、その６点の平均値をもって、１０点平均表面粗さとする。また、本発明の表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）もＲｚと同様の測定器を用いて、同様に６点の平均値をもってその値とする。
【０１０５】
【実施例】
以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。なお、実施例中の「部」は「質量部」を意味する。
【０１０６】
実施例に記載の微粒子の平均粒径は、微粒子を光学あるいは電子顕微鏡による観察から任意の１００個の微粒子を抽出し、微粒子を差し挟む二本の水平線の間隔をもってその微粒子の粒径とし、その個数基準の平均径を平均粒径とした。
【０１０７】
更に、実施例に記載の微粒子の体積抵抗率は、Ｌｏｒｅｓｔａ−ＧＰ又はＨｉｒｅｓｔａ−ＵＰにＭＣＰ−ＰＤ４１（全て三菱化学（株）製）を接続して測定した値をもって微粒子の体積抵抗率とした。サンプル量は、微粒子の密度などによって適時調節するのが好ましい。本発明においては、酸化スズ微粒子に関しては１．５ｇ、カーボンブラック微粒子に関しては０．５ｇとし、印加圧力は一定の１０．１ＭＰａ（１０２ｋｇｆ／ｃｍ^２）とした。印加電圧は、Ｌｏｒｅｓｔａ−ＧＰにより測定する際には１０Ｖに固定し、Ｈｉｒｅｓｔａ−ＵＰにより測定する際には、印加電圧により測定する抵抗領域が異なるため、測定する抵抗値に合わせて適時印加電圧を変化させた。
【０１０８】
＜実施例１〜１８の弾性層の製造例＞
下記の要領で本実施の形態の導電性部材に用いる弾性層を作製した。
【０１０９】
エピクロルヒドリンゴム三元共重合体１００部
（エピクロルヒドリン：エチレンオキサイド：アリルグリシジエーテル
＝４０ｍｏｌ％：５６ｍｏｌ％：４ｍｏｌ％）
軽質炭酸カルシウム微粒子３５部
脂肪族ポリエステル系可塑剤５部
ステアリン酸１部
老化防止剤ＭＢ（２−メルカプトベンズイミダゾール）０．５部
酸化亜鉛微粒子５部
カーボンブラック微粒子（表面未処理品）３部
（平均粒径：０．１μｍ、体積抵抗率：０．１Ω・ｃｍ）
四級アンモニウム塩（式（１））１部
【０１１０】
【化１】
【０１１１】
以上の材料を５０℃に調節した密閉型ミキサーにて１０分間混練し、原料コンパウンドを調製する。このコンパウンドに原料のゴムのエピクロルヒドリンゴム１００部に対し、加硫剤としての硫黄１部、加硫促進剤としてのＤＭ（ジベンゾチアジルスルフィド）１部及びＴＳ（テトラメチルチウラムモノスルフィド）０．５部を加え、５０℃に温調した二本ロール機にて１０分間混練する。得られたコンパウンドを、φ６ｍｍステンレス製の芯金に外径φ１５ｍｍのローラ状になるように押出し成形機にて成形し、加熱蒸気加硫した後、外径がφ１２ｍｍになるように研磨加工を行い、弾性層を得た。この際、研磨加工においては、幅広研磨方式を採用し表１の実施例１〜１８に示すような表面性の弾性層を作製した。ローラ長は２３２ｍｍとした。
【０１１２】
作製した部材について、前述した方法により表面粗さ（Ｒｚ）及び表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）を測定した。結果を表１に示す。
【０１１３】
＜実施例１９〜２２の弾性層の製造例＞
下記の要領で本実施の形態の導電性部材に用いる弾性層を作製した。
【０１１４】
ＮＢＲ１００部
カーボンブラック微粒子（表面未処理品）５部
（平均粒径：０．２μｍ、体積抵抗率：０．１Ω・ｃｍ）
炭酸カルシウム微粒子３０部
酸化亜鉛微粒子５部
脂肪酸２部
【０１１４】
以上の材料を６０℃に調節した密閉型ミキサーにて１０分間混練し、２０℃に冷却した密閉型ミキサーで更に２０分間混練し、原料コンパウンドを調製する。このコンパウンドに原料ゴムのＮＢＲ１００部に対し加硫剤としての硫黄１部、加硫促進剤としてのノクセラーＴＳを３部加え、５０℃に調節した二本ロール機にて１０分間混練する。得られたコンパウンドを、φ６ｍｍステンレス製芯金の周囲に外径φ１５ｍｍのローラ状になるように押出成型機にて成形し、加熱加硫成型した後、外径がφ１２ｍｍになるように研磨加工を行い、弾性層を得た。この際、研磨加工においては、幅広研磨方式を採用し表１の実施例１９〜２２に示すような表面性の弾性層を作製した。ローラ長は２３２ｍｍとした。
【０１１５】
作製した部材について、前述した方法により表面粗さ（Ｒｚ）及び表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）を測定した。結果を表１に示す。
【０１１６】
＜実施例２３〜２６の抵抗層の製造例＞
本実施例では、前記実施例１９〜２２の弾性層上に、以下に示すような抵抗層を被覆形成した。
【０１１７】
抵抗層２ｃの材料として、
エピクロルヒドリンゴム１００部
四級アンモニウム塩（式（１）と同様）２部
メチルエチルケトン３００部
を用い、ガラス瓶を容器として混合溶液を作製した。これに、分散メディアとして、ガラスビーズ（平均粒径φ０．８ｍｍ）を充填率８０％になるように充填し、ペイントシェーカー分散機を用いて０．５時間分散した。
【０１１８】
この塗料を用いて、ディッピング法にて１回コートを行った。引き上げ速度については、初期の速度を１６ｍｍ／ｓｅｃとし、この後１秒間に１．１２５ｍｍ／ｓｅｃずつ速度を直線的に減速させた。この後、２４時間以上常温で風乾して抵抗層を所有するローラ部材を得た。
【０１１９】
作製した部材について、前述した方法により表面粗さ（Ｒｚ）及び表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）を測定した。結果を表１に示す。
【０１２０】
＜実施例１〜８の表面層の製造例＞
上記弾性層の上に表面層２ｄを被覆形成した。表面層２ｄは下記に示す表面層塗料をディッピング法にてコート成形した。ディッピング回数は２回とした。
【０１２１】
まず、表面層の塗料として、
カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液１００部
メチルイソブチルケトン２５０部
導電性酸化錫微粒子（トリフルオロプロピルトリメトキシシラン処理品）
（平均粒径：０．０５μｍ、体積抵抗率：１０^３Ω・ｃｍ）１３０部
疎水性シリカ微粒子（ジメチルポリシロキサン処理品）３部
（平均粒径：０．０１２μｍ、体積抵抗率：１０^１６Ω・ｃｍ）
変性ジメチルシリコーンオイル０．０８部
架橋ＰＭＭＡ微粒子（平均粒径：２０．７μｍ）５０部
を用い、ガラス瓶を容器として混合溶液を作製した。これに、分散メディアとして、ガラスビーズ（平均粒径φ０．８ｍｍ）を充填率８０％になるように充填し、ペイントシェーカー分散機を用いて６時間分散した。分散溶液にヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）とイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）の各ブタノンオキシムブロック体１：１の混合物を、ＮＣＯ／ＯＨ＝１．０となるように添加し、ディッピング用の表面層用塗料を調製した。
【０１２２】
前記弾性層の表面上に表面層用塗料をディッピング法にて２回コートした。引き上げ速度は、６ｍｍ／ｓｅｃとした。まず、１コート目を塗工した後１０〜３０分間常温で風乾し、ローラを反転させて２コート目を１コート目と同様に塗工する。この後、３０分間以上常温で風乾し、続いて、熱風循環乾燥機中で温度１６０℃にて１時間乾燥した。
【０１２３】
作製した導電性部材について、前述した方法により表面粗さ（Ｒｚ）及び表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）を測定した。結果を表１に示す。
【０１２４】
＜実施例９〜１３の表面層の製造例＞
上記弾性層の上に表面層を被覆形成した。塗料中の架橋ＰＭＭＡ微粒子を、架橋ＰＭＭＡ微粒子（平均粒径：１０．５μｍ）１２０部に変更した以外は、実施例１〜８の表面層と同様にして、表面層を被覆成形した。
【０１２５】
作製した導電性部材について、前述した方法により表面粗さ（Ｒｚ）及び表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）を測定した。結果を表１に示す。
【０１２６】
＜実施例１４〜１８の表面層の製造例＞
上記弾性層上に表面層を被覆成形した。表面層は下記に示す表面層塗料をディッピング法にてコート成形した。ディッピング回数は２回とした。
【０１２７】
まず、表面層の塗料として、
カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液１００部
メチルイソブチルケトン２５０部
導電性酸化錫微粒子（ヘキシルトリメトキシシラン処理品）１５０部
（平均粒径：０．０２μｍ、体積抵抗率：１０^２Ω・ｃｍ）
を用い、ガラス瓶を容器として混合溶液を作製した。これに、分散メディアとして、ガラスビーズ（平均粒径φ０．８ｍｍ）を充填率８０％になるように充填し、ペイントシェーカー分散機を用いて１２時間分散した。分散溶液にヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）とイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）の各ブタノンオキシムブロック体１：１の混合物を、ＮＣＯ／ＯＨ＝１．２となるように添加し、ディッピング用の表面層用塗料を調製した。これを実施例１〜８と同様の方法で表面層を得た。
【０１２８】
ここから、更に、表面を研磨した。研磨方法としては、紙上に研磨粒子を接着させ、その紙を、回転しているローラに押し当てることによって研磨を行った。所望の表面粗さを得るために、研磨粒子径及び研磨粒子接着量等をその都度制御した。
【０１２９】
作製した導電性部材について、前述した方法により表面粗さ（Ｒｚ）及び表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）を測定した。結果を表１に示す。
【０１３０】
＜実施例１９〜２２の表面層の製造方法＞
上記弾性層上に、表面層を被覆成形した。表面層は下記に示す表面層塗料をディッピング法にてコート成形した。ディッピング回数は２回とした。
【０１３１】
ディッピング用の塗料として、
ポリビニルブチラール樹脂１００部
エタノール２００部
導電性カーボンブラック微粒子４２部
（イソプロピルトリイソステアロイルチタネート処理品）
（平均粒径：０．１μｍ、体積抵抗率：１Ω・ｃｍ）
架橋ポリメタクリル酸ブチル微粒子（平均粒径：５．８μｍ）１００部
を用い、ガラス瓶を容器として混合溶液を作製した。これに、分散メディアとして、ガラスビーズ（平均粒径φ０．８ｍｍ）を充填率８０％になるように充填し、ペイントシェーカー分散機を用いて３６時間分散した。続いて、実施例１〜８と同様にして、表面層を塗工し、この後、１時間以上風乾した。
【０１３２】
作製した導電性部材について、前述した方法により表面粗さ（Ｒｚ）及び表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）を測定した。結果を表１に示す。
【０１３３】
＜実施例２３〜２６の表面層の製造方法＞
上記抵抗層上に表面層を実施例１〜８と同様に被覆成形した。
【０１３４】
作製した導電性部材について、前述した方法により表面粗さ（Ｒｚ）及び表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）を測定した。結果を表１に示す。
【０１３５】
＜実施例１〜２６及び比較例で使用する感光体の製造方法＞
まず、本実施例及び比較例に使用する電荷発生材料はオキシチタニウムフタロシアニン使用し、上記化合物を下記の要領で作製した。
【０１３６】
α−クロロナフタレン１００ｇ中、ｏ−フタロジニトリル５．０ｇ、四塩化チタン２．０ｇを２００℃にて３時間加熱攪拌した後、５０℃まで冷却して析出した結晶を濾別し、ジクロロチタニウムフタロシアニンのペーストを得た。次にこれを１００℃に加熱したＮ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド１００ｍｌで攪拌・洗浄し、次いで６０℃のメタノール１００ｍｌで２回洗浄を繰り返し濾別した。更にこの得られたペーストを脱イオン水１００ｍｌ中８０℃で１時間攪拌し、濾別して青色のオキシチタニウムフタロシアニン結晶を得た。収量は４．３ｇであった。この化合物の元素分析値は以下の通りであった。
【０１３７】
元素分析値（Ｃ_３２Ｈ_１６Ｎ_８ＴｉＯ）
ＣＨＮＣｌ
計算値（％）６６．６８２．８０１９．４４０．００
実測値（％）６６．５０２．９９１９．４２０．４７
【０１１４】
次に、得られた結晶を濃硫酸３０ｍｌに溶解させ２０℃の脱イオン３００ｍｌ中に攪拌下で滴下して再析出、濾過し、十分に水洗した後、非晶質のオキシチタニウムフタロシアニンを得た。この非晶質のオキシチタニウムフタロシアニン４．０ｇをメタノール１００ｍｌ中室温（２２℃）下、８時間懸濁・攪拌処理し、濾別、減圧乾燥し低結晶性のオキシチタニウムフタロシアニンを得た。更に、低結晶性のオキシチタニウムフタロシアニン２．０ｇにｎ−ブチルエーテル４０ｍｌを加え、１ｍｍφガラスビーズと共にミリング処理を室温下（２２℃）２０時間行った。この分散液より固形分を取りだし、メタノール、水で十分に洗浄、乾燥した。収量は１．８ｇであった。この結晶の特性Ｘ線回折におけるブラッグ角（２θ±０．２°）は、９．０°、１４．２°、２３．９°及び２７．１°に強いピークを有していた。
【０１３８】
上記の電荷発生材料を用い、下記の要領で本実施例及び比較例に使用する感光体を作製した。
【０１３９】
直径３０ｍｍ、長さ２６０ｍｍのアルミニウムシリンダーを導電性支持体とし、それに、以下の材料より構成される塗料を導電性支持体上にディッピング法で塗布し、１４０℃で３０分間の条件で熱硬化し、膜厚が１５μｍの導電層を形成した。
【０１４０】
導電性顔料：酸化スズコート処理酸化チタン微粒子１０部
抵抗調節用顔料：酸化チタン微粒子１０部
バインダー樹脂：フェノール樹脂１０部
レベリング剤：シリコーンオイル０．００１部
溶剤：メタノール／メチルセロソルブ＝１／１２０部
【０１１４】
次に、この上にＮ−メトキシメチル化ナイロン３部と共重合ナイロン３部とをメタノール６５部／ｎ−ブタノール３０部との混合溶媒に溶解し、この溶液をディッピング法で塗布し、膜厚が０．５μｍの中間層を形成した。
【０１４１】
次に、上記で作製した電荷発生材料（オキシチタニウムフタロシアニン）３部とポリビニルブチラール（商品名：エスレックＢＭ−２、積水化学製）２部及びシクロヘキサノン８０部を、φ１ｍｍガラスビーズを用いたサンドミル装置で４時間分散した後、メチルエチルケトン１１５部を加えて電荷発生層用分散液を得た。これを前記中間層上にディッピング法で塗布し、膜厚が０．２μｍの電荷発生層を形成した。
【０１４２】
次に、下記式（２）で示されるアミン化合物７部、下記式（３）で示されるアミン化合物３部及び下記式（４）で示されるビスフェノールＺポリカーボネート樹脂（粘度平均分子量２２０００）１２部を、モノクロルベンゼン５５部及びジクロルメタン１２部に溶解した。この塗料を前述の電荷発生層の上にディッピング法で塗布し、１１０℃で１時間乾燥し、膜厚が２０μｍの電荷輸送層を形成した。
【０１４３】
【化２】
【０１４４】
【化３】
【０１４５】
【化４】
【０１４６】
作製した感光体について、前述した方法により表面粗さ（Ｒｚ）及び表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）を測定した。結果を表１に示す。
【０１４７】
＜実施例２７〜３０で使用する感光体の製造方法＞
前記方法で感光体を作製した後、表面制御を行うため、感光体表面を研磨した。研磨方法は、実施例１４〜１８に示す導電性部材研磨方法と同様の研磨方法を用いた。
【０１４８】
作製した感光体について、前述した方法により表面粗さ（Ｒｚ）及び表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）を測定した。結果を表１に示す。
【０１４９】
＜比較例１〜６の導電性部材の製造方法＞
比較例１〜６において下記の方法で導電性部材を作製した。
【０１５０】
ＥＰＤＭ１００部
導電性カーボンブラック微粒子（表面未処理品）２０部
（平均粒径：０．１μｍ、体積抵抗率：０．１Ω・ｃｍ）
酸化亜鉛微粒子１００部
脂肪酸２部
【０１１４】
以上の材料を６０℃に調節した密閉型ミキサーにて１０分間混練した後、ＥＰＤＭ１００部に対してパラフィンオイル１５部を加え、２０℃に冷却した密閉型ミキサーで更に２０分間混練し、原料コンパウンドを調製する。このコンパウンドに原料のゴムのＥＰＤＭ１００部に対し加硫剤としての硫黄０．５部、加硫促進剤としてのＭＢＴ（２−メルカプトベンゾチアゾール）１部、ＴＭＴＤ（テトラメチルチウラムジスルフィド）１部、ＺｎＭＤＣ（ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛）１．５部を加え、２０℃に冷却した二本ロール機にて１０分間混練する。得られたコンパウンドを、φ６ｍｍステンレス製芯金の周囲に外径φ１５ｍｍのローラ状になるように押出成型機にて成形し、加熱加硫成型した後、外径がφ１２ｍｍになるように研磨加工を行い、弾性層を得た。この際、研磨加工においては、幅広研磨方式を採用し表１の比較例１〜６に示すような表面性の弾性層を作製した。ローラ長は２３２ｍｍとした。
【０１５１】
作製した部材について、前述した方法により表面粗さ（Ｒｚ）及び表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）を測定した。結果を表１に示す。
【０１５２】
表面層は下記に示す表面層塗料をディッピング法にてコート成形した。ディッピング回数は２回とした。
【０１５３】
まず、ディッピング用の塗料として、
ポリビニルブチラール樹脂１００部
エタノール２００部
カーボンブラック微粒子（表面未処理品）２５部
（平均粒径：０．１μｍ、体積抵抗率：０．８Ω・ｃｍ）
を用い、ガラス瓶を容器として混合溶液を作製した。これに、分散メディアとして、ガラスビーズ（平均粒径φ０．８ｍｍ）を充填率８０％になるように充填し、ペイントシェーカー分散機を用いて８時間分散し、表面層用塗料を調製した。続いて、実施例１〜８と同様にして、表面層を塗工し、この後、１時間以上風乾した。
【０１５４】
作製した導電性部材について、前述した方法により表面粗さ（Ｒｚ）及び表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）を測定した。結果を表１に示す。
【０１５５】
＜導電性部材を帯電手段に用い、直流電圧のみを印加した際の帯電均一性評価＞
図１に示す電子写真方式の画像形成装置において、作製した感光体と、作製した導電性部材を取り付け（導電性部材は帯電手段に取り付ける）、環境１（温度２３℃／湿度５５％ＲＨ）、環境２（温度３２．５℃／湿度８０％ＲＨ）、環境３（温度１５℃／湿度１０％ＲＨ）の各環境下において、上述した画像形成動作によってハーフトーン画像を出力した。導電性部材と感光体との組み合わせは、表１に示す通りである。実施例２７〜３０に用いた導電性部材は、実施例４と同様のものであり、また、実施例３１〜３２に用いた導電性部材と感光体は、実施例６と同様のものである。使用する画像形成装置は基本的に、９４ｍｍ／ｓｅｃと３０ｍｍ／ｓｅｃの２種のプロセススピードに設定した。
【０１５６】
しかし、実施例３１においては、プロセススピードを９４ｍｍ／ｓｅｃと４７ｍｍ／ｓｅｃの２種類に、実施例３２においては、９４ｍｍ／ｓｅｃと１５ｍｍ／ｓｅｃの２種類にそれぞれ設定した。
【０１５７】
また、この時、感光体ドラム１の表面電位ＶＤは、−５００Ｖとなるように各環境において印加電圧を調節して画像を出力した。
【０１５８】
画像評価結果を表１に示す。表中の画像レベルは、ランク１が非常に良好、ランク２は良好、ランク３はハーフトーン画像上微かにスジ及びポチ状の画像欠陥がある、ランク４はスジ及びポチ状の画像欠陥が目立つというレベルである。２種のプロセススピード双方において評価を行い、悪い方の評価のランクをもって本実施例及び比較例の評価ランクとする。結果を表１に示す。
【０１５９】
＜導電性部材を帯電手段に用い、直流電圧のみを印加した際の耐久性評価＞
上記帯電均一性を評価した後に、各環境で、連続１００００枚の画像出し耐久試験を行った。耐久試験中はプロセススピードを９４ｍｍ／ｓｅｃに設定し、耐久を行った後、５０００枚及び１００００枚において帯電均一性の画像チェックを行った。画像チェックの際には、それぞれの実施例及び比較例の初期評価を行ったプロセススピードと同様のプロセススピードにて前記と同様の帯電均一性の評価を行った。結果を表２に示す。
【０１６０】
表中の画像レベルは、ランク１が初期画像と変わりなし、ランク２はほとんど変化なし（微かな濃度ムラあり）、ランク３はハーフトーン画像でかすかにスジ及びポチが発生、ランク４はハーフトーン画像でスジ及びポチが発生というレベルである。
【０１６１】
【表１】
【０１６２】
【表２】
【０１６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、種々のメディア（被転写材）に対応するために、１台で数種のプロセススピードを有する画像形成装置であれ、更には、導電性部材に直流電圧のみを印加して感光体を帯電する画像形成装置であれ、画像欠陥を発生させることなく、安定した帯電特性を維持することが可能になり、長期にわたり良質な画像を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性部材を具備する画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明で用いる感光体の一例を示す概略図である。
【図３】本発明で用いる感光体の他の例を示す概略図である。
【図４】本発明の導電性部材の一例を示す概略図である。
【図５】本発明の導電性部材の他の例を示す概略図である。
【図６】本発明の導電性部材の他の例を示す概略図である。
【図７】本発明の導電性部材の他の例を示す概略図である。
【図８】本発明の導電性部材の他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
１像担持体（電子写真感光体）
２帯電部材（帯電ローラ）
２ａ導電性支持体
２ｂ弾性層
２ｃ抵抗層
２ｄ抵抗層
２ｅ表面層
３露光手段
４現像手段
４ａトナー担持体
４ｂ攪拌部材
４ｃトナー磁性部材
５転写手段
６クリーニング手段
Ｌ露光光
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３バイアス印加電源
Ｐ転写材

Claims

導電性支持体と、該導電性支持体の上方に設けられた被覆層とを有し、該被覆層が、最も上方の表面層及び該表面層の下の層の少なくとも２層で構成される導電性部材において、
該下の層の表面上に該表面層を設けた後の該表面層の１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）が、該表面層を設ける前の該下の層の１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）より大きく、かつ、
該下の層の表面上に該表面層を設けた後の該表面層の表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）が、該表面層を設ける前の該下の層の表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）より小さい
ことを特徴とする導電性部材。
前記表面層が微粒子を含有している請求項１に記載の導電性部材。
前記微粒子が絶縁性微粒子である請求項２に記載の導電性部材。
前記絶縁性微粒子が樹脂微粒子である請求項３に記載の導電性部材。
前記微粒子が表面処理されている請求項２〜４のいずれかに記載の導電性部材。
前記下の層の表面上に前記表面層を設けた後の前記表面層の１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）をＲｚ１（μｍ）とすると、２≦Ｒｚ１≦５０を満たす請求項１〜５のいずれかに記載の導電性部材。
前記下の層の表面上に前記表面層を設けた後の前記表面層の表面凹凸平均間隔（Ｓｍ）をＳｍ１（μｍ）とすると、１５≦Ｓｍ１≦３００を満たす請求項１〜６のいずれかに記載の導電性部材。
電子写真感光体と、
該電子写真感光体に接触又は近接している導電性部材を有し、該導電性部材に電圧を印加することによって該電子写真感光体を帯電する帯電手段と、
該帯電手段によって帯電された該電子写真感光体を露光して該電子写真感光体に静電潜像を形成する露光手段と、
該露光手段によって静電潜像が形成された該電子写真感光体にトナーを供給して該静電潜像に応じたトナー像を該電子写真感光体上に形成する現像手段と
を備えた画像形成装置において、
該導電性部材が請求項１〜７のいずれかに記載の導電性部材であることを特徴とする画像形成装置。
前記導電性部材に印加する電圧が直流電圧のみである請求項８に記載の画像形成装置。
５０ｍｍ／ｓｅｃ以下及び６０ｍｍ／ｓｅｃ以上の２種以上のプロセススピードを有する請求項８又は９に記載の画像形成装置。
電子写真感光体と、該電子写真感光体を帯電する帯電手段用であって該電子写真感光体に接触又は近接している導電性部材とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
該導電性部材が請求項１〜７のいずれかに記載の導電性部材であることを特徴とするプロセスカートリッジ。