JP6602173B2 - 電子写真用導電性部材、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

Description

本発明は、導電性部材、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。

電子写真方式を採用した画像形成装置である電子写真装置においては、導電性部材が様々な用途、例えば、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラなどの導電性ローラとして使用されている。

これら導電性ローラを長期間使用した場合、感光体に残留した外添剤やトナー等の粉塵が、汚れ物質として導電性ローラの表面に付着する。例えば、帯電ローラでは、汚れ物質が帯電ローラの表面に付着した場合、付着した箇所が部分的に高抵抗化し、高抵抗化した部分で帯電不良が発生する。その結果、汚れ起因による画像濃度ムラが発生することがあった。

近年、電子写真装置の高画質化、高速化、高耐久化が要望されており、これらの要求に伴い、トナーが小粒径化し、様々な種類の外添剤が使用される傾向がある。その結果、帯電部材への汚れ物質の堆積量が多くなっている。

また、電子写真装置の簡略化や廃棄物をなくす観点から、クリーナーレスシステム（トナーリサイクルシステム）が提案されている。この方式は、転写工程後の清掃手段であるドラムクリーナーを廃し、転写後の感光体上の転写残トナーを、現像装置による「現像同時クリーニング」で感光体上から除去し、現像装置に回収・再利用する電子写真プロセスである。現像同時クリーニングとは、転写後に感光体上に残留した転写残トナーを、次工程移行の現像時にかぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電圧差Ｖｂａｃｋ）によって回収する方法である。クリーナーレスシステムに接触帯電方式の帯電ローラを適用した場合、ドラムクリーナーを有する場合と比較し、感光体上の汚れ物質、特にトナーの残存量が劇的に増加し、帯電ローラへの汚れ物質の付着がより重大な課題となっている。

外添剤やトナー等の汚れ物質の付着を低減させるための手段として、例えば特許文献１では防汚性に優れたフッ素化合物、シリコーン化合物等を帯電部材表面にコーティングする手法が提案されている。

特開平６−２６６２０６号公報

帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ等の導電性ローラは、一般的に、導電性ローラに直流電圧を印加するため、導電性ローラに印加する直流電圧と感光体の表面電位間に電位差が生じる。一方、絶縁性を有するトナー、外添剤等の汚れ物質は、電子写真画像形成装置内において摺擦等の影響を受けることにより、その一部が正、或いは負の電荷を帯びている。導電性ローラと感光体の表面電位間に電位差が生じている以上、正、或いは負に帯電した汚れ物質のいずれか一方は、電位差の関係より導電性ローラに静電的に付着することを避けることができない。例えば、電子写真装置において感光体に当接して配置され、当該感光体を帯電させる帯電ローラの場合、正に帯電した汚れ物質は、帯電ローラと感光体ドラム間の電位差の関係より、帯電ローラ側に積極的に静電付着する。

特許文献１が開示している方法は、汚れ物質が化学的、物理的に付着することを想定している。そのため、電荷を有していない汚れ物質に対しては、付着を低減させる効果はある。ただし、前述の通り、静電的に付着する汚れ物質を避けることができない。クリーナーレスシステムの場合、転写残トナーの多くは正に帯電しているため、帯電ローラへの静電付着の問題がより顕著となる。

本発明はこのような技術背景に鑑みてなされたものであり、使用条件及び使用環境に依存せず外添剤、トナー等の汚れ物質の付着を抑制する導電性部材を提供することにある。また、本発明の他の目的は、高品位な電子写真画像を長期間に亘って安定的に形成可能なプロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置を提供することにある。

本発明の一態様によれば、導電性の支持体、導電性の弾性層及び表面層をこの順に有し、該表面層が、バインダー樹脂、及び、該バインダー樹脂中に分散されてなる個数平均粒子径が５．０ｎｍ以上、５０．０ｎｍ以下の導電性微粒子を含み、該導電性微粒子は、少なくともその一部が該表面層から露出し、該表面層の表面は、該導電性微粒子の露出部に由来する凸部を有し、該表面層は、体積抵抗率が、１．０×１０^１０Ω・ｃｍ以上、１．０×１０^１６Ω・ｃｍ以下であり、かつ、該表面層は、表面から深さ１μｍの位置でのユニバーサル硬度が、１．０Ｎ／ｍｍ^２以上、７．０Ｎ／ｍｍ^２以下であり、以下の（１）又は（２）を満たす電子写真用導電性部材が提供される。
（１）前記表面層の表面における縦２．０μｍ、横２．０μｍの領域を、走査型電子顕微鏡を用いて観察したとき、前記導電性微粒子の露出部の数が、５０個以上、５００個以下である。
（２）前記バインダー樹脂が、ポリカーボネート構造を有する。

また本発明の他の態様によれば、電子写真感光体と、該電子写真感光体に接触して配置されている帯電部材とを有し、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プロセスカートリッジであって、該帯電部材が上記の電子写真用導電性部材であるプロセスカートリッジが提供される。

さらに、本発明の他の態様によれば、電子写真感光体と、該電子写真感光体に接触して配置されている帯電部材とを有する電子写真画像形成装置であって、該帯電部材が、上記の電子写真用導電性部材である電子写真画像形成装置が提供される。

本発明によれば、静電付着の要因となるトナー由来の汚れ物質の付着量が低減される。さらに、導電性部材から汚れ物質へ電荷を注入し、導電性部材と感光体間の電位差を利用することで、汚れ物質を感光体に戻すことが可能となる。その結果、使用条件及び使用環境に依存せず導電性部材への汚れ付着量を劇的に低減させることが可能となり、長期にわたって感光体に対して安定的に帯電する導電性部材を得ることができる。また、本発明によれば、高品位な電子写真画像を形成することのでき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。

本発明に係る導電性部材の表面層の構成の説明図である。 本発明に係る導電性部材の表面層の構成の説明図である。 本発明に係る電子写真画像形成装置の説明図である。 ハーフトーン画像の説明図である。

帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ等の導電性ローラは、一般的に、導電性ローラに直流電圧を印加するため、導電性ローラに印加する直流電圧と感光体の表面電位間に電位差が生じる。一方、絶縁性を有するトナー、外添剤等の汚れ物質は、電子写真画像形成装置内において摺擦等の影響を受けることにより、その一部が正、或いは負の電荷を帯びている。導電性ローラと感光体の表面電位間に電位差が生じている以上、正、或いは負に帯電した汚れ物質のいずれか一方は、電位差の関係より導電性ローラに静電的に付着することを避けることができない。例えば、電子写真装置において感光体に当接して配置され、当該感光体を帯電させる帯電ローラの場合、正に帯電した汚れ物質は、帯電ローラと感光体ドラム間の電位差の関係より、帯電ローラ側に積極的に静電付着する。

本発明者らは、画像出力後の帯電ローラの表面に付着した汚れ物質を詳細に分析した結果、トナー由来の有機成分が数多く検出されることを確認した。さらに、トナー由来の汚れ物質の形状は、異形トナー、微粉化したトナー、微粉化したトナーと外添剤が混合したもの等、様々であった。感光体上に残存するトナー由来の汚れ物質は、正に帯電している場合が多いため、帯電ローラに容易に静電付着する。特に、異型トナー、微粉化したトナーは、現像性、転写性、回収性等が悪化するため、正帯電性の汚れ物質として、感光体上に残存し易い。

以上のことから、帯電ローラへの汚れ物質の付着量を低減させるためには、正帯電し易いトナー由来の汚れ物質、特に、異型トナー、微粉化したトナーを低減させることが有効であり、そのためには、帯電ローラの表面層が、以下の条件を満たす必要があることを見出した。
＜条件１＞該表面層の表面におけるユニバーサル硬度が１．０Ｎ／ｍｍ^２以上、７．０Ｎ／ｍｍ^２以下であること。
＜条件２＞該表面層の表面に導電性微粒子に由来する凸部を有すること。
＜条件３＞該表面層の体積抵抗率が１．０×１０^１０Ω・ｃｍ以上、１．０×１０^１６Ω・ｃｍ以下であること。

本発明者らは、トナーの微粉量は帯電ローラの硬度が高い場合に増加することを確認した。これは、帯電ローラと感光体との間をトナーが通過する際に、両者に押しつぶされ、トナーが割れや変形を引き起こしたためと考えられる。この現象は、クリーナーレスシステムの場合はより顕著となる。上記の条件１を満たすことにより、トナーに対して、帯電ローラが十分に柔らかくなり、帯電ローラによるトナーの変形、割れを抑制し、その結果、感光体上に残存する汚れ物質の絶対量が減少することがわかった。

条件１を満たした場合、表面層の柔軟性が高いため、タックが非常に強く、帯電ローラへの汚れ物質の付着量が増える。したがって、帯電ローラの表面層を低硬度とし、汚れ物質の帯電ローラの表面層への付着低減を両立させるための手段として、条件２が必要である。上記条件２に記載の表面層に導電性微粒子に由来する凸部を露出させた場合、凸部から汚れ物質へ、高効率で負電荷（電子）を注入できることがわかった。その結果、帯電ローラに付着した汚れ物質の電位が正から負に変化し、帯電ローラと感光体との電位差の関係から、汚れ物質が感光体に戻ることを確認した。条件１と条件２を両立することで、柔軟性を維持したまま、帯電ローラに蓄積する汚れ物質の付着量を低減できることがわかった。

さらに、条件１、条件２に加えて条件３を満たすことが必要である。本発明では、条件２を満たすことによって、負電荷（電子）を導電性微粒子に由来する凸部から汚れ物質へ注入し、汚れ物質を負に帯電させるが、表面層が低抵抗の場合、汚れ物質が感光体に戻りにくく、帯電ローラに堆積する汚れ物質の付着量が増大することを確認した。これは、負に帯電した汚れ物質が、表面層、特に導電性微粒子が表面に露出していないバインダー樹脂と直接接触した場合に、負電荷が表面層側に移動し、汚れ物質の負電荷が減衰することを示唆していると考えている。汚れ物質の負電荷の減衰を抑制するためには、表面層が高抵抗である必要があり、そのためには、表面層の体積抵抗率を１．０×１０^１０Ω・ｃｍ〜１．０×１０^１６Ω・ｃｍの範囲内に維持する必要がある。

以上のように、条件１から条件３のすべてを満たすことで、帯電ローラへの汚れ物質の付着量を大幅に低減させることができることがわかった。

＜導電性部材の構成＞
本発明に係る電子写真用導電性部材は、導電性の支持体、導電性の弾性層及び表面層をこの順に有している電子写真用導電性部材である。導電性部材がローラ形状である場合の電子写真用導電性部材は、導電性の支持体と、その外周に設けられた弾性層と、弾性層の外周に表面層を配置した構成である。

なお、以下、本発明の一実施形態に係る電子写真用の導電性部材として、ローラ形状の導電性部材（導電性ローラ、帯電ローラ等）を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明に係る電子写真用の導電性部材は、ローラ形状に限られるものではない。

＜導電性の支持体＞
導電性の支持体としては、電子写真用導電性部材の分野で公知なものから適宜選択して用いることができる。例えば炭素鋼合金表面に５μｍ程度の厚さのニッケルメッキを施した円柱である。

＜導電性の弾性層＞
導電性の弾性層は、例えば高分子弾性体に導電剤を分散して成形される。高分子弾性体としては、以下のものが挙げられる。エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等の合成ゴム；ＥＰＭ（エチレン・プロピレンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム等の合成ゴム；天然ゴム、イソプレンゴム；ＳＢＳ（スチレン・ブタジエン・スチレン−ブロックコポリマー）、ＳＥＢＳ（スチレン・エチレンブチレン・スチレン−ブロックコポリマー）等の熱可塑性エラストマー等。

高分子弾性体としては、特にエピクロルヒドリンゴムが好適である。高分子弾性体としてエピクロルヒドリンゴムを用いた場合、弾性層が均一に中抵抗領域の導電性を有するため、表面層上の導電性凸部が電荷注入点となり、汚れ物質に電荷を注入することができる。エピクロルヒドリンゴムとしては、以下のものが挙げられる。エピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体及び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三元共重合体。この中でも安定した中抵抗領域の導電性を示すことから、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三元共重合体が特に好適に用いられる。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三元共重合体は、重合度や組成比を任意に調整することで導電性や加工性を制御できる。

高分子弾性体は、エピクロルヒドリンゴム単独でもよいが、エピクロルヒドリンゴムを主成分として、必要に応じてエピクロルヒドリンゴム以外の前記ゴム等の一般的なゴムを含有してもよい。これらの一般的なゴムの使用量は、エピクロルヒドリンゴム１００質量部に対し、１〜５０質量部であるのが好ましい。

弾性層中の導電剤としては、イオン導電剤または電子導電剤を用いることができる。弾性層の電気抵抗率のムラを小さくするという目的により、イオン導電剤を含有することが好ましい。イオン導電剤が弾性層中に均一に分散し、弾性層の電気抵抗を均一化することにより、帯電ローラを直流電圧のみの電圧印加で使用したときでも均一な帯電を得ることができる。

イオン導電剤としては、イオン導電性を示すイオン導電剤であれば特に限定されず、例えば以下のものが挙げられる。過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウム等の無機イオン物質；ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、過塩素酸テトラブチルアンモニウム等の四級アンモニウム塩；トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、パーフルオロブタンスルホン酸カリウム等の有機酸無機塩。これらを単独で又は２種類以上組み合わせて用いることができる。イオン導電剤の中でも、環境変化に対して弾性層の電気抵抗が安定なことから特に過塩素酸４級アンモニウム塩が好適に用いられる。

電子導電剤としては、電子導電性を示す導電性粒子であれば特に限定されず、例えば以下のものが挙げられる。ファーネスブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック；酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等の金属酸化物系導電性粒子；アルミニウム、鉄、銅、銀等の金属系導電性粒子。また、これら導電剤は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

導電剤の配合量は、弾性層の体積抵抗率が、低温低湿環境（温度１５℃、相対湿度１０％）、常温常湿環境（温度２３℃、相対湿度５０％）および高温高湿環境（温度３０℃、相対湿度８０％）で、１×１０^３〜１×１０^９Ω・ｃｍの範囲内になるように決めることが好ましい。良好な帯電性能を発揮する帯電ローラが得られるためである。この他にも弾性層中には必要に応じて、可塑剤、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、分散剤及び離型剤の配合剤を含有させることもできる。弾性層の体積抵抗率は、弾性層に使用するすべての材料からなる組成物を厚さ１ｍｍのシートに成型し、該シートの両面に金属を蒸着して電極とガード電極を形成して得た体積抵抗率測定用試料を用いて測定することができる。具体的な測定方法は、後述する表面層の体積抵抗率の測定方法と同様である。

弾性層の硬度は、マイクロ硬度（ＭＤ−１型）で５０°以上７０°以下が好ましく、より好ましくは５０°以上６０°以下である。マイクロ硬度（ＭＤ−１型）を５０°以上にすることで、長期間静止状態で、帯電ローラと電子写真感光体とを当接させた場合に生じる帯電ローラの変形由来の画像濃度ムラの発生を抑制できる。マイクロ硬度（ＭＤ−１型）を７０°以下、好ましくは６０°以下にすることで、帯電ローラと感光体とのニップ幅を十分に確保することができ、本発明の表面層の表面に露出した導電性微粒子による凸部とトナー、外添剤等の汚れ物質との接触機会を増大させることができる。

なお、「マイクロ硬度（ＭＤ−１型）」とは、マイクロゴム硬度計（商品名：ＭＤ−１ ｃａｐａ タイプＣ、高分子計器株式会社製）を用いて測定される硬度である。具体的には、まず、表面層を剥離または切除することによって除去し、弾性層の表面を露出させた電子写真用部材を、常温常湿（温度２３℃、相対湿度５５％）の環境中に１２時間静置して、測定用試料とする。次いで、上記硬度計を用いて、この測定用試料の表面に対して、１０Ｎの力で押針を押し当てて、当接から３０秒後の値を読み取る。なお、測定モードは、ピークホールドモードとする。押針としては、高さ０．５０ｍｍ、直径１．００ｍｍの半球形の形状を有するものが使用される。

弾性層の形成方法としては、上記の導電剤及び高分子弾性体を含む原料を密閉型ミキサーで混合して、例えば、押し出し成形、射出成形、又は、圧縮成形の如き公知の方法により形成するのが好ましい。また、弾性層は、導電性支持体の上に直接導電性弾性体を成形して作製してもよく、予めチューブ形状に成形した導電性弾性体を導電性支持体上に被覆形成させてもよい。なお、弾性層の作製後に表面を研磨して形状を整えてもよい。

＜表面層＞
本発明に係る電子写真用導電性部材の表面層は、バインダー樹脂、及び、該バインダー樹脂中に分散されてなる個数平均粒子径が５．０ｎｍ以上、５０．０ｎｍ以下の導電性微粒子を含む層である。表面層は、バインダー樹脂及び導電性微粒子の他に、必要に応じて、粗し粒子、表面離型剤等を含有してもよい。

＜バインダー樹脂＞
バインダー樹脂としては、公知のバインダー樹脂を用いることができる。例えば、樹脂、天然ゴムやこれを加硫処理したもの、合成ゴムなどのゴム等を挙げることができる。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及びオレフィン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体等が使用できる。なお、本発明のバインダー樹脂としては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド等のエーテル結合を含有しないことが好ましい。エーテル系ウレタン樹脂は、ユニバーサル硬度を低減可能であるが、樹脂の体積抵抗率が低下するため、本発明のバインダー樹脂としては適さないからである。前記バインダー樹脂は、単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。バインダー樹脂としては、これらの中でも、表面層のユニバーサル硬度を低減することによる柔軟性と、表面層の高抵抗化を両立させるためには、特に、ポリカーボネート構造を含む樹脂であることが好ましい。ポリカーボネート構造は、極性が低いため、バインダー樹脂自身の体積抵抗率を高く維持できる。具体的には、ポリカーボネートポリオールと、ポリイソシアネートを共重合させたポリカーボネート系ポリウレタンが好ましい。

ポリカーボネートポリオールとしては、例えば以下のものが挙げられる。ポリノナメチレンカーボネートジオール、ポリ（２−メチル−オクタメチレン）カーボネートジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、ポリ（３−メチルペンタメチレン）カーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオール、ポリトリメチレンカーボネートジオール、ポリ（１，４−シクロヘキサンジメチレンカーボネート）ジオール、ポリ（２−エチル−２−ブチル−トリメチレン）カーボネートジオール、及びこれらのランダム／ブロック共重合体。

ポリイソシアネートは一般的に用いられる公知のものから選ばれ、例えば以下のものが挙げられる。トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメリックジフェニルメタンポリイソシアネート、水添ＭＤＩ、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等。これらの中でもトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメリックジフェニルメタンポリイソシアネートの如き芳香族イソシアネートがより好適に用いられる。

＜導電性微粒子＞
表面層は、個数平均粒子径が、５．０ｎｍ以上、５０．０ｎｍ以下の導電性微粒子を含んでいる。導電性微粒子としては、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等の金属酸化物系導電性粒子、アルミニウム、鉄、銅、銀等の金属系導電性粒子を挙げることができる。これらの導電性粒子は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。また、導電性粒子として、シリカ粒子を導電性粒子で被覆した複合粒子を用いることもできる。表面層に用いる導電性微粒子としては、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックは比重が低く、かつ、導電性が高いため、バインダー樹脂に対して少量の添加で、表面層として十分な導電性を確保することが可能となる。本発明では、表面層の硬度を低硬度に保つことが必要なため、好適である。

＜導電性微粒子に由来する凸部＞
本発明においては、表面層の柔軟性を維持し、かつ、汚れ物質の付着量を大幅に低減させる必要がある。具体的には、導電性微粒子の露出部に由来する凸部を利用し、汚れ物質に電荷を注入するため、この凸部のサイズの制御が重要である。本発明の導電性微粒子の露出部の状態の模式図を図１に示す。１１は本発明のバインダー樹脂、１２は導電性微粒子、１３は露出した導電性微粒子である。導電性微粒子の露出部に由来する凸部のサイズとしては、５．０ｎｍ以上、１００．０ｎｍ以下であることが好ましい。５．０ｎｍ以上にすることで、汚れ物質に対して電荷を注入する起点としての凸部として機能できる。また、１００．０ｎｍ以下にすることで感光体へ過度に電荷を注入することを抑制できる。なお、凸部のサイズとは、図１の１４のように、バインダー樹脂から露出した部分の導電性微粒子の個数平均粒子径を意味する。この凸部サイズの測定方法としては、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、任意の２μｍ四方の領域の画像を撮影し、得られた画像から無作為に選択した２０個の粒子について粒子径を測定し、算術平均粒子径を求める。

また、本発明においては、導電性微粒子に由来する凸部を利用し、汚れ物質に電荷を注入するため、凸部の数量の制御が重要である。導電性微粒子の露出部に由来する凸部の数としては、縦２．０μｍ、横２．０μｍの領域（４．０μｍ^２の領域）において５０個以上、５００個以下であることが好ましい。５０個以上にすることで、汚れ物質に対して電荷を注入する起点としての凸部の数を確保できる。また５００個以下にすることで感光体への電荷の注入を抑制できる。該凸部の数の算出は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、任意の２μｍ四方の領域の画像を撮影し、２値化後の画像より、導電点数を算出することによって行うことができる。

次に、本発明の表面層の表面に導電性微粒子を露出させる手法について説明する。導電性部材の導電性の弾性層の上にディッピング塗布法によって表面層を形成する場合、表面層の最表面に必ずスキン層が形成されるため、導電性微粒子が表面層の表面に露出せず、汚れ物質に電子を注入する効果が十分に得られない。導電性微粒子の少なくとも一部を表面層の表面に露出させて、その露出部が表面層の表面に凸部を形成するためには、最表面のスキン層を除去する必要がある。例えば、図２に示すように、紫外線処理、研磨法、電解研磨法、化学研磨法、イオンミリング法等を行うことで、バインダー樹脂２１の表面スキン層２４を除去し、導電性微粒子２２を表面層の表面に露出させることが可能となる。図２の２３は表面に露出した導電性微粒子である。本発明においては、表面層の硬度が低いため、紫外線処理を行うことでも、十分にスキン層を除去し、導電性微粒子を表面層の表面に露出させることができる。紫外線処理は、研磨法等と比較し、表面層へのダメージを最小限に抑えた上で、導電性微粒子を表面層の表面に露出させることができるため、好ましい。

導電性微粒子の露出状態は、電子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて確認できる。ＡＦＭのタッピングモードで高さ像を取得する。この場合、導電性微粒子の露出部に由来する部分が凸部として確認される。ディップコーティング後のスキン層が存在した状態で、高さ像を取得した場合には、前記凸部が確認されない。さらに、ＡＦＭのタッピングモードで位相像を取得する。この場合、導電性微粒子の位相ズレが少なく、かつ、バインダー樹脂と導電性微粒子との硬度差のため、濃淡コントラスト差が非常に大きな画像が得られる。ディップコーティング後のスキン層が存在した状態で位相像を取得した場合には、位相差が非常に数少なく、コントラスト差の低い画像が取得される。

＜粗し粒子＞
表面層には、本発明の効果を損なわない範囲で粗し粒子を含有してもよい。粗し粒子としては、例えば以下のものが挙げられる。アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂及びシリコーン樹脂等の有機系絶縁性粒子；酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、マイカ、ゼオライト及びベントナイト等の粒の無機系絶縁性粒子。本発明においては、外添剤、トナー等の汚れ物質に対して、表面層が変形することで接触機会を増大させる必要があるため、柔軟性を有する有機系絶縁性粒子を粗し粒子として用いることが好ましい。これらの粒子は１種を使用しても、２種以上を組み合わせて使用してもよい。粗し粒子の個数平均粒子径は、特に限定されないが、３μｍ以上、３０μｍ以下程度である。

＜その他添加剤＞
本発明において、本発明の効果が損なわれない程度に、表面層中には必要に応じてその他添加剤を加えても良い。添加剤としては、鎖延長剤、架橋剤、顔料、シリコーン添加剤、触媒としてアミン類、スズ錯体等を加えても良い。シリコーン添加剤を表面層に添加した場合、表面層の高抵抗化や、表面層に滑り性を付与し、感光体への電荷の注入の抑制や表面層の耐摩耗性を向上させるため、シリコーン添加剤の添加が特に好ましい。

＜表面層の層厚＞
表面層は、０．１μｍ以上１００μｍ以下の厚さを有することが好ましい。より好ましくは、１μｍ以上５０μｍ以下である。なお、表面層の膜厚は、ローラ断面を鋭利な刃物で切り出して、光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察することにより測定できる。

＜表面層のユニバーサル硬度＞
本発明においては、対象とする汚れ物質、特にトナーに対して、割れや変形させないことが極めて重要であるため、表面層には、従来にないレベルの柔軟性が求められる。本発明の導電性部材の硬度の目安は、表面層の表面から深さ１μｍの位置での「ユニバーサル硬度（ｔ＝１μｍ位置）」が１．０Ｎ／ｍｍ^２以上、７．０Ｎ／ｍｍ^２以下である。対象とする汚れ物質である外添剤やトナーは、そのサイズがサブミクロンから数ミクロンのオーダであるため、表面層の極最表面の硬度を制御する必要がある。表面層の表面から圧子を１μｍ押し込んだ時点での表面のユニバーサル硬度を１．０Ｎ／ｍｍ^２以上とすることで、長期間静止状態で、帯電ローラと電子写真感光体とを当接させた場合に生じる帯電ローラの変形由来の画像濃度ムラの発生を抑制できる。また、該ユニバーサル硬度を７．０Ｎ／ｍｍ^２以下にすることで、トナーの変形・割れを抑制できるため、感光体に残存する異型トナー、微粉化したトナーの絶対量を抑制できる。さらに、該ユニバーサル硬度を５．０Ｎ／ｍｍ^２以下にすることで、汚れ物質に対して、表面層が追従して変形するため、表面層の表面に露出した導電性微粒子による凸部と、汚れ物質の接触点が増加し、該凸部から汚れ物質への電子の注入効率が向上する。

ユニバーサル硬さが上記数値範囲内にある表面層は、以下のような方法によって得ることができる。すなわち、上記の通りバインダー樹脂の選択により、バインダー樹脂の形成する分子網目構造を厳密に制御することが必要である。バインダー樹脂としては、ポリオールとポリイソシアネートからなるウレタン樹脂が特に好ましい。具体的には、分子量として、１０００から３０００の原料ポリオールと、同じく分子量として１０００から３０００の原料ポリオールとイソシアネートを反応させたイソシアネート基末端プレポリマーとを熱硬化反応させる方法が好ましい。ここで、イソシアネートとしては、ポリメリックＭＤＩが好ましい。原料ポリオールの分子量を１０００以上にすることで柔軟性が得られる。また、分子量を３０００以下にすることで良好な反応性が得られる。イソシアネートとして、ポリメリックＭＤＩを用いることで、イソシアネートを過剰にすることなく未反応ポリオールや極性官能基の少ないウレタン樹脂が得られる。この結果、バインダー樹脂の体積抵抗率が高く、かつ、ユニバーサル硬度を低減できる。

なお、帯電ローラの表面層の表面のユニバーサル硬度は、例えば、ユニバーサル硬度計（商品名：フィッシャースコープＨＭ２０００ＸＹｐ、株式会社フィッシャー・インストルメンツ製）を用いて測定される。ユニバーサル硬度とは、圧子を、荷重をかけながら測定対象物に押し込むことにより求められる物性値であり、「（試験荷重）／（試験荷重下での圧子の表面積）（Ｎ／ｍｍ^２）」として求められる。四角錐などの圧子を、所定の比較的小さい試験荷重をかけながら被測定物に押し込み、所定の押し込み深さに達した時点でのその押し込み深さから圧子が接触している表面積を求め、上記式よりユニバーサル硬度を求める。

［マルテンス硬度］
また、本発明においては、表面層中に粗し粒子を添加し、表面層の表面に粗し粒子由来の凸部を設けることもできる。この場合において、粗し粒子としては、例えば、個数平均粒径が、３μｍ以上、３０μｍ以下のものが用いられる。

また、かかる粗し粒子を含み、該粒子に由来する凸部が表面に形成されてなる表面層において、該粒子由来の凸部の表面硬度を、所定の値以下とすることが好ましい。ここで、本発明において、表面層の粗さを調整するための粗し粒子に由来する凸部の表面硬度は、下記の通り、「マルテンス硬度」で表すこととする。そして、該粗し粒子由来の凸部におけるマルテンス硬度は、１０．０Ｎ／ｍｍ^２以下、特には、５．０Ｎ／ｍｍ^２以下であることが好ましい。これによって、帯電ローラが感光体と接触したときに、感光体の表面に傷を生じさせてしまうことを抑制できる。また、該粒子由来の凸部によるトナーの変形を抑制することができる。

帯電ローラの表面層の、該粒子に由来する凸部におけるマルテンス硬度は、例えば、超微小硬度計（商品名：ピコデンターＨＭ−５００、株式会社フィッシャー・インストルメンツ製）を用いて測定することができる。その際に圧子としては、ダイヤモンド製の四角錘形状を有するビッカース圧子を用いる。また、測定条件として、帯電ローラの表面層の該粒子由来の凸部の中心にビッカース圧子の先端を当接させ、次いで、該圧子を表面層中に所定の速度で押し込み、荷重が０．０４ｍＮに到達した時のマルテンス硬度（Ｎ＝０．０４ｍＮ）を測定する。そして、このようにして測定される、粗し粒子に由来する凸部のマルテンス硬度は、帯電ローラの表面に汚れをもたらすトナーの割れや変形の抑制効果とよく相関するものである。

＜表面層の体積抵抗率＞
本発明において、表面層の体積抵抗率は１．０×１０^１０Ω・ｃｍ以上、１．０×１０^１６Ω・ｃｍ以下である。帯電ローラの表面層の体積抵抗率を大きい値にすることが必要である。表面層の体積抵抗率が小さい場合、汚れ物質が感光体に戻りにくく、帯電ローラに堆積する汚れ物質の付着量が増大することが確認された。これは、負帯電した汚れ物質が、表面層、特に導電性微粒子が表面に露出していないバインダー樹脂と直接接触した場合に、汚れ物質の負電荷が帯電ローラの表面層側に移動し、汚れ物質の負電荷が減衰することを示唆していると、本発明者等は考えている。汚れ物質の負電荷の減衰を抑制するためには、表面層が高抵抗であることが必要であり、そのためには、表面層の体積抵抗率を１．０×１０^１０Ω・ｃｍ以上にすることが必要である。

また、表面層の体積抵抗率が低い場合、帯電ローラから感光体へ電荷が注入されることを確認している。この現象は表面層の硬度が低い場合、さらに、帯電ローラと感光体との間に周速差を設けた場合に顕著となる。実際の画像出力時は、放電による帯電量に、注入帯電量が加算されるため、注入帯電量が多い場合は、感光体の表面電位を安定に保つことが困難となる。安定した画像濃度で出力を維持するための注入帯電量の目安としては、５０Ｖ以下であり、そのためには、表面層の体積抵抗率を１．０×１０^１２Ω・ｃｍ以上にすることが好ましい。

また、表面層の体積抵抗率が高い場合は、帯電ローラとして放電が不安定となるため、表面層の体積抵抗率は、１．０×１０^１６Ω・ｃｍ以下であることが必要である。

帯電ローラから感光体への注入帯電量の測定は、例えば、注入帯電量が増加する高温高湿環境下（温度３０℃、相対湿度８０％）にて、帯電ローラが放電しない条件で帯電ローラに電圧を印加した際（例えば、ＤＣ−５００Ｖ）の感光体の表面電位を測定することで、注入帯電量を見積もることができる。

表面層の体積抵抗率の測定は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて、導電性モードによって測定した測定値を採用することができる。帯電ローラの表面層から、マニュピレーターを用いてシートを切り出し、表面層の片面に金属蒸着を施す。金属蒸着を施した面に直流電源を接続し、電圧を印加し、表面層のもう一方の面にはカンチレバーの自由端を接触させ、ＡＦＭ本体を通して電流像を得る。無作為に選んだ１００箇所の表面における電流値を測定し、測定された低電流値の上位１０箇所の平均電流値と、平均膜厚とカンチレバーの接触面積から、体積抵抗率を算出できる。

＜プロセスカートリッジ、及び、電子写真画像形成装置＞
本発明に係る導電性部材は、帯電部材としてプロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置に組み込むことができる。本発明に係るプロセスカートリッジは、電子写真感光体と、該電子写真感光体に接触して配置されている帯電部材とを有し、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プロセスカートリッジであって、該帯電部材が前記電子写真用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である。本発明に係る電子写真画像形成装置は、電子写真感光体と、該電子写真感光体に接触して配置されている帯電部材とを有する電子写真画像形成装置であって、該帯電部材が前記電子写真用導電性部材であることを特徴とする電子写真画像形成装置である。

図３は、本発明の電子写真画像形成装置の一例を示す模式的断面図である。静電潜像が形成された像担持体である静電潜像担持体（電子写真感光体）３１は、矢印Ｒ１方向に回転される。トナー担持体３３は矢印Ｒ２方向に回転することによって、トナー担持体３３と静電潜像担持体３１とが対向している現像領域にトナーを搬送する。また、トナー担持体にはトナー供給部材３４が接しており、矢印Ｒ３方向に回転することによって、トナー担持体の表面にトナーを供給している。

静電潜像担持体３１の周囲には帯電部材（帯電ローラ）３２、転写部材（転写ローラ）３６、クリーナー容器３７、クリーニングブレード３８、定着器３９、ピックアップローラ３１０等が設けられている。静電潜像担持体３１は帯電ローラ３２によって帯電される。そして、レーザ発生装置３１２によりレーザ光を静電潜像担持体３１に照射することによって露光が行われ、目的の画像に対応した静電潜像が静電潜像担持体の帯電面に形成される。静電潜像担持体上の静電潜像は現像器３５内のトナーで現像されてトナー画像を得る。トナー画像は転写材を介して静電潜像担持体に当接された転写部材（転写ローラ）により転写材（紙）３１１上へ転写される。トナー画像を載せた転写材（紙）は定着器へ運ばれ転写材（紙）上に定着される。また、一部静電潜像担持体上に残されたトナーはクリーニングブレードによりかき落とされ、クリーナー容器に収納される。

本発明の電子写真画像形成装置を構成する帯電装置としては、静電潜像担持体と帯電ローラとが当接部を形成して接触し、帯電ローラに所定の帯電バイアスを印加して静電潜像担持体面を所定の極性・電位に帯電させる接触帯電装置を用いることが好ましい。このように接触帯電を行うことで、安定した均一な帯電を行うことが出来、さらに、オゾンの発生を低減させることが可能である。また、静電潜像担持体との接触を均一に保ち、均一な帯電を行う為に、静電潜像担持体と同方向に回転する帯電ローラを用いることがより好ましい。

本発明の電子写真画像形成装置において好ましく適用される接触転写工程は、静電潜像担持体が記録媒体を介してトナーと逆極性の電圧が印加された転写部材と当接しながらトナー像を記録媒体に静電転写する工程が挙げられる。

本発明の電子写真画像形成装置において、トナー層厚規制部材がトナーを介して現像剤担持体に当接することによって現像剤担持体上のトナー層厚を規制する事が好ましい。現像剤担持体に当接するトナー層厚規制部材としては、規制ブレードが一般的であり、本発明においても好適に使用できる。

上記規制ブレードとしては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ＮＢＲの如きゴム弾性体；ポリエチレンテレフタレートの如き合成樹脂弾性体、リン青銅板、ＳＵＳ板等の金属弾性体が使用でき、さらに、それらの複合体であっても良い。更に、ゴム、合成樹脂、金属弾性体の如き弾性支持体に、トナーの帯電性をコントロールする目的で、樹脂、ゴム、金属酸化物、金属の如き帯電コントロール物質を、現像剤担持体の当接部分に当たるようにつけたものを用いても良い。この中でも、金属弾性体に樹脂、ゴムを現像剤担持体当接部に当たるように貼り合わせたものが特に好ましい。金属弾性体に貼り合わせる部材の材質としては、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ナイロン樹脂の如き正極性に帯電しやすいものが好ましい。

上記規制ブレード上辺部側である基部は、現像器側に固定保持され、下辺部側をブレードの弾性力に抗して現像剤担持体の順方向或いは逆方向にたわめ状態にして現像剤担持体の表面に適度の弾性押圧力をもって当接される。

規制ブレードと現像剤担持体との当接圧力は、現像剤担持体の母線方向の線圧として、好ましくは、１．２７Ｎ／ｍ以上、２４５．００Ｎ／ｍ以下、更に好ましくは４．９０Ｎ／ｍ以上、１１８．００Ｎ／ｍ以下が有効である。当接圧力が１．２７Ｎ／ｍ以上の場合、トナーの均一塗布が容易となり、カブリや飛散をより有効に抑止することができる。当接圧力が２４５．００Ｎ／ｍ以下の場合、トナーの劣化をより有効に抑制することができる。

現像剤担持体上のトナー層の量は、２．０ｇ／ｍ^２以上１２．０ｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。より好ましくは、３．０ｇ／ｍ^２以上１０．０ｇ／ｍ^２以下である。現像剤担持体上のトナー量が２．０ｇ／ｍ^２以上の場合、十分な画像濃度が得られる。一方、現像剤担持体上のトナー量が１２．０ｇ／ｍ^２以下の場合、規制不良を有効に抑制し得る。

なお、本発明において、現像剤担持体上のトナー量は現像剤担持体の表面粗さ（Ｒａ）、規制ブレードの自由長、規制ブレードの当接圧を変えることにより任意に変えることが可能である。

現像剤担持体に担持されたトナーを現像させるため、現像剤担持体はバイアス手段としての現像バイアス電圧が印加される。この現像バイアス電圧として直流電圧を使用するときに、静電潜像の画像部（現像剤が付着して可視化される領域）の電位と非画像部（現像剤が付着しない領域）の電位との間の値の電圧を現像剤担持体に印加するのが好ましい。静電潜像の画像部の電位と現像バイアス電位の差の絶対値（Ｖｃｏｎｔｒａｓｔ）の範囲としては５０Ｖ以上４００Ｖ以下であることが好ましい。この範囲内にすることで、好適な濃度の画像が形成される。また、現像された画像の濃度を高め、且つ階調性を向上させるためには、現像剤担持体に交番バイアス電圧を印加し、現像領域に向きが交互に反転する振動電界を形成してもよい。

静電潜像の非画像部の電位と現像バイアス電位の差の絶対値（Ｖｂａｃｋ）の範囲としては５０Ｖ以上６００Ｖ以下であることが好ましい。この範囲内にすることで、非画像部にトナーが現像することを好適に抑制することができる。

特に、クリーナー容器１１、クリーニングブレード１２を取り外したクリーナーレスシステムの場合は、感光体上に付着する紙粉によってＶｂａｃｋが不足して画像欠陥が発生しやすくなること、紙に転写されずに感光体上に残ったトナーを再びトナーが収容される現像容器内へ回収する必要があることから、Ｖｂａｃｋを高めに設定することが好ましい。この値の範囲としては３００Ｖ以上６００Ｖ以下とすることが好ましい。

本発明の電子写真画像形成装置は、前記帯電部材が前記電子写真感光体（静電潜像担持体）と速度差を持って移動される構成であることが好ましい。また、前記帯電部材が前記電子写真感光体の移動方向と順方向に速度差を保ちつつ移動される構成であることが好ましい。クリーナーレスの電子写真画像形成装置において、この構成を採用すると、電子写真感光体の転写残トナーが帯電部材の表面上へ移行することを抑制することができる。

以下に実施例によって本発明を更に詳細に説明する。

＜実施例１＞
＜１．未加硫ゴム組成物の調製＞
下記の表１に示す種類と量の各材料を加圧式ニーダーで混合してＡ練りゴム組成物を得た。さらに、前記Ａ練りゴム組成物１８３．０質量部と下記表２に示す種類と量の各材料をオープンロールにて混合して、未加硫ゴム組成物を調製した。

＜２．導電性弾性ローラの作製＞
快削鋼の表面に無電解ニッケルメッキ処理を施した全長２５２ｍｍ、外径６ｍｍの丸棒を用意した。次に前記丸棒の両端部１１ｍｍずつを除く２３０ｍｍの範囲に全周にわたって、接着剤を塗布した。接着剤は、導電性のホットメルトタイプのものを使用した。また、塗布にはロールコーターを用いた。本実施例において、前記接着剤を塗布した丸棒を導電性の支持体として使用した。

次に、導電性の支持体の供給機構、未加硫ゴム組成物の排出機構を有するクロスヘッド押出機を用意し、クロスヘッドには内径１２．５ｍｍのダイスを取付け、押出機とクロスヘッドの温度を８０℃に、導電性の支持体の搬送速度を６０ｍｍ／ｓｅｃに調整した。この条件で、押出機より未加硫ゴム組成物を供給して、クロスヘッド内にて導電性の支持体に未加硫ゴム組成物を弾性層として被覆し、未加硫ゴムローラを得た。次に、１７０℃の熱風加硫炉中に前記未加硫ゴムローラを投入し、６０分間加熱することで未研磨導電性弾性ローラを得た。その後、弾性層の端部を切除、除去した。最後に、弾性層の表面を回転砥石で研磨した。これによって、中央部直径が８．５ｍｍの導電性弾性ローラを得た。なお、このローラのクラウン量（中央部の外径と中央部から両端部方向に各９０ｍｍ離れた位置の外径の差の平均値）は１１０μｍであった。

＜３．塗工液１の作製＞
本発明に係る表面層を形成するためのバインダー樹脂の塗工液を以下の手法で作製した。窒素雰囲気下、反応容器内でポリメリックＭＤＩ（商品名：ミリオネートＭＲ２００ 日本ポリウレタン工業社製）２７質量部に対し、ポリエステルポリオール（商品名：Ｐ３０１０ クラレ株式会社製）１００質量部を反応容器内の温度を６５℃に保持しつつ、徐々に滴下した。滴下終了後、温度６５℃で２時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、イソシアネート基含有量４．３％のイソシアネート基末端プレポリマー１を得た。

イソシアネート基末端プレポリマー１の５４．９質量部に対して、同じくポリエステルポリオール（商品名：Ｐ２０１０、クラレ株式会社製）４１．５２質量部、カーボンブラック（ＭＡ２３０：三菱化学社製、個数平均粒子径３０ｎｍ、３０質量部）をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に溶解し、固形分が２７質量％になるように調整した。以上のように混合液１を作製した。内容量４５０ｍＬのガラス瓶内に、前記混合液１の２７０ｇと、平均粒径０．８ｍｍのガラスビーズ２００ｇを入れ、ペイントシェーカー分散機を用いて１２時間分散した。分散した後、平均粒子径７．０μｍのウレタン粒子（ダイミックビーズＵＣＮ−５０７０Ｄ：大日精化工業社製）を３０質量部添加した。その後、１５分間さらに分散し、ガラスビーズを除去して、表面層用塗工液１を得た。

＜４．導電性ローラの塗工＞
上記２で作製した導電性弾性ローラを、その長手方向を鉛直方向にして、その上端部を把持して、上記３の手法で作製した表面層用塗工液１中に浸漬（ディッピング）して、引き上げた後、２３℃で３０分間風乾した。次いで８０℃に設定した熱風循環乾燥機中で１時間乾燥し、更に１６０℃に設定した熱風循環乾燥機中で１時間乾燥させて、導電性弾性ローラの外周面上に表面層を形成した。前記ディッピング塗布の浸漬時間は９秒間、ローラの引き上げ速度は、初期速度が２０ｍｍ／ｓｅｃ、最終速度が２ｍｍ／ｓｅｃになるように調整し、２０ｍｍ／ｓｅｃから２ｍｍ／ｓｅｃの間は、時間に対して直線的に速度を変化させた。

＜５．導電性微粒子による凸部の作製＞
上記４の手法で作製した導電性ローラに２５４ｎｍの波長の紫外線を積算光量が９０００ｍＪ／ｃｍ^２になるように照射し、表面層の最表面のバインダー樹脂を分解した。紫外線照射には低圧水銀ランプ（ハリソン東芝ライティング社製）を用いた。以上の手法で導電性ローラ１を製造した。

＜６．特性評価＞
次に、得られた導電性ローラ１を以下の評価試験に供した。評価結果を表９に示す。

＜６−１．表面層の膜厚の測定＞
表面層の膜厚は、表面層の軸方向３箇所、円周方向３箇所、計９箇所における断面を、光学顕微鏡または電子顕微鏡で観察して測定し、その平均値を表面層の「膜厚」とした。評価結果を表９に示す。

＜６−２．表面層の体積抵抗率の測定＞
表面層の体積抵抗率は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（Ｑ−ｓｃｏｐｅ２５０：Ｑｕｅｓａｎｔ社）を用いて、導電性モードによって測定した。先ず、導電性ローラの表面層から、マニュピレーターを用いて、幅２ｍｍ、長さ２ｍｍのシートを切り出した。なお、表面層からのシートの切り出しは、該シートの一方の表面が、表面層の表面を含むように行った。次いで、該シートの表面層の表面側に白金を厚さ８０ｎｍに蒸着した。次に白金蒸着を施した面に直流電源（６６１４Ｃ：Ａｇｉｌｅｎｔ社）を接続して１０Ｖを印加し、表面層のもう一方の面にはカンチレバーの自由端を接触させ、ＡＦＭ本体を通して電流像を得た。無作為に選ばれた１００箇所の表面において測定し、低電流値の上位１０箇所の平均電流値と、前記６−１で測定された膜厚とから「体積抵抗率」を算出した。測定の条件を以下に示す。評価結果を「体積抵抗率」として表９に示した。

［測定条件］
測定モード：ｃｏｎｔａｃｔ
カンチレバー：ＣＳＣ１７
測定範囲：１０ｎｍ×１０ｎｍ
スキャンレイト：４Ｈｚ
印加電圧：１０Ｖ。

＜評価６−３．表面層のユニバーサル硬度の測定＞
表面層の表面から深さ１μｍの位置におけるユニバーサル硬度を、ユニバーサル硬さ計にて測定した。測定には超微小硬度計（商品名：フィッシャースコープ（ＦＩＳＣＨＥＲＳＣＯＰＥ）ＨＭ−２０００、ヘルムートフィッシャー社製）を用いた。具体的な測定条件を以下に示す。
測定圧子：ビッカース圧子（面角１３６、ヤング率１１４０、ポアソン比０．０７、圧子材料：ダイヤモンド）
測定環境：温度２３℃、相対湿度５０％
最大試験荷重：１．０ｍＮ
荷重条件：最大試験荷重に３０秒で達する速度で、時間に比例して荷重を印加した。

本評価においては、圧子が、表面層の表面から深さ１μｍに押し込まれた時点における荷重Ｆと、その際の圧子と表面層との接触面積Ａとを用いて、下記計算式（１）によりユニバーサル硬度を算出した。
計算式（１）
ユニバーサル硬度（Ｎ／ｍｍ^２）＝Ｆ／Ａ
測定結果を表９に示す。

＜評価６−４．表面層の粗し粒子由来の凸部におけるマルテンス硬度の測定＞
表面層の表面の、粗し粒子に由来する凸部におけるマルテンス硬度は、ユニバーサル硬さ計を用いて測定した。具体的には、超微小硬度計（商品名：ピコデンター（ＰＩＣＯＰＤＥＮＴＯＲ）ＨＭ−５００、ヘルムートフィッシャー社製）を用いた。測定条件を以下に示す。
測定圧子：ビッカース圧子（面角１３６、ヤング率１１４０、ポアソン比０．０７、圧子材料：ダイヤモンド）
測定環境：温度２３℃、相対湿度５０％
荷重速度および除荷速度：１ｍＮ／５０秒。

本評価においては、電子写真用部材の表面における粗し粒子に由来する凸部に対して、圧子の先端を当接させ、上記条件に記載の速度で荷重を負荷していき、荷重が０．０４ｍＮに到達した時点で、押し込み深さｈを求め、下記計算式（２）によりマルテンス硬度を算出した。
計算式（２）
マルテンス硬度ＨＭ（Ｎ／ｍｍ^２）＝Ｆ（Ｎ）／試験荷重下での圧子の表面積（ｍｍ^２）
測定結果を表９に示す。

＜評価６−５．表面粗さの測定＞
導電性ローラの表面の算術平均粗さＲａを測定した。測定はＪＩＳ Ｂ０６０１：１９８２に基づき、表面粗さ測定器（商品名：サーフコーダーＳＥ３４００、小坂研究所社製）を用いて行った。測定には、先端半径２μｍのダイヤモンド製接触針を用いた。測定スピードは０．５ｍｍ／ｓ、カットオフ周波数λｃは０．８ｍｍ、基準長さは０．８ｍｍ、評価長さは８．０ｍｍとした。測定は導電性ローラ１本当たり、軸方向３箇所、周方向３箇所の計９箇所の表面において各々粗さ曲線を測定してＲａの値を算出し、それらの９箇所のＲａの平均値を求めて帯電ローラのＲａの値とした。評価結果を表９に示す。

＜評価６−６．表面層の表面の導電性微粒子の露出部由来の凸部の測定＞
導電性ローラの表面層の表面の導電性微粒子の露出部に由来する凸部の個数の測定方法は以下の通りである。まず、導電性ローラから表面層を含む弾性層を切り出し、表面層の最表面に白金蒸着を行ない、走査型電子顕微鏡（商品名：Ｓ−４８００、日立ハイテクノロジー社製）を用いて縦２．０μｍ×横２．０μｍの領域を４００００倍で観察し、写真撮影を行なった。得られた画像を、画像解析ソフト（商品名：Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ、プラネトロン社製）を用いて解析した。撮影したＳＥＭ画像に対して、２値化処理を行い、凸部の個数を算出した。ＳＥＭ画像を５枚撮影し、算出した粒子数の平均値を、本発明の微細凸部の個数とした。評価結果を表９に示す。

＜７．画像評価＞
＜評価７−１．汚れ評価試験＞
電子写真装置として、レーザビームプリンター（商品名：ＨＰ ＬａｓｅｒＪｅｔ Ｐ１５０５ Ｐｒｉｎｔｅｒ、ＨＰ社製）を用意した。このレーザビームプリンターは、Ａ４サイズの紙を縦方向に出力可能である。また、このレーザプリンターのプリントスピードは２３枚／分であり、画像解像度は６００ｄｐｉである。上記レーザビームプリンター用のプロセスカートリッジ（商品名：「ＨＰ ３６Ａ（ＣＢ４３６Ａ）」、ＨＰ社製）に付属の帯電ローラを取り外し、導電性ローラ１を帯電ローラとして組み込み、そのプロセスカートリッジを上記レーザビームプリンターに装填した。

このレーザビームプリンターを用いて、低温低湿（温度１５℃、相対湿度１０％）環境下で、Ａ４サイズの紙上にサイズが４ポイントのアルファベット「Ｅ」の文字を、印字率が１％となるように印字する画像を２０００枚出力した。なお、電子写真画像の出力は、１枚出力する毎に７秒間かけて電子写真感光体の回転を停止させる、いわゆる、間欠モードで行った。間欠モードでの画像出力は、連続して電子写真画像の出力を行う場合と比較して、帯電ローラと電子写真感光体との摺擦回数が多くなるため、帯電ローラにとってより過酷な評価条件と言える。

このようにして２０００枚の画像の出力を終えた後、ハーフトーン画像（感光体の回転方向と垂直方向に幅１ドットの横線が、当該回転方向に２ドットの間隔で描かれた画像、図４参照）を出力し、得られた画像を以下の基準で評価した。評価結果を表９に示す。
Ａ：帯電ローラの表面にトナーや外添剤が固着することによる帯電ムラが、出力画像上確認できない。
Ｂ：帯電ローラの表面に塗工時のムラやスジ部分にトナーや外添剤が固着することによる帯電ムラが、出力画像上ほとんど確認できない。
Ｃ：帯電ローラの表面に塗工時のムラやスジ部分にトナーや外添剤が固着することによる帯電ムラが、出力画像上確認できる。
Ｄ：帯電ローラの表面に塗工時のムラやスジ部分にトナーや外添剤が固着することによる帯電ムラが、出力画像上確認でき、その帯電ムラの程度が大きい。具体的には、白い縦スジ状の帯電ムラが確認できる。

＜評価７−２．放電特性評価試験＞
前記「評価７−１」と同様にして、低温低湿環境下で画像を２０００枚形成し、次いで、ハーフトーン画像を出力し、得られた画像を以下の基準で評価した。評価結果を表９に示す。
Ａ：出力画像上、目視で白ポチは認められない。
Ｂ：出力画像上、わずかに白ポチが認められる。
Ｃ：出力画像上、全域にわたって白ポチが認められる。

＜評価７−３．高温高湿下の安定帯電性評価試験＞
プロセスカートリッジ（商品名：「ＨＰ ３６Ａ（ＣＢ４３６Ａ）」、ＨＰ社製）に付属の帯電ローラを取り外し、導電性ローラ１を帯電ローラとして組み込んだ。また、帯電ローラの位置から感光体の周方向に９０度回った位置であって感光体から２ｍｍ離れた位置に表面電位計プローブ（商品名：ＭＯＤＥＬ５５５Ｐ−１、トレックジャパン（株）社製）を配置した。このプロセスカートリッジをレーザビームプリンター（商品名：ＨＰＬａｓｅｒＪｅｔ Ｐ１５０５ Ｐｒｉｎｔｅｒ、ＨＰ社製）に装填した。高温高湿（温度３０℃、相対湿度８０％）環境下で、感光体ドラムの回転速度を半速にし、帯電ローラにＤＣ−５００Ｖの電圧を印加した際の感光体ドラムの中央部から９０ｍｍ離れた位置の表面電位（帯電量）を測定した。評価結果を表９に示す。

なお、本測定の表面電位の値は、帯電ローラが放電しない条件であるＤＣ−５００Ｖの測定結果である。ここで評価した帯電量は、放電以外の要因で感光体に加算される帯電量のため、本測定での帯電量の値が大きいほど、実際の画像出力時の感光体の表面電位の制御が困難となる。この現象は、特に高温高湿環境下にて顕著である。ここでは、安定した画像濃度で出力を維持するための安定帯電量の目安は、５０Ｖ以下である。

＜評価７−４．汚れ評価試験（クリーナーレス）＞
付属の帯電ローラ及びクリーニングブレードを取り外したプロセスカートリッジ（商品名：「ＨＰ ３６Ａ（ＣＢ４３６Ａ）」、ＨＰ社製）に、帯電ローラとして導電性ローラ１をセットした。また、帯電ローラが感光体の回転に対して順方向に１１０％の周速差を持って回転するギアを帯電ローラに取り付けた。このプロセスカートリッジをレーザビームプリンター（商品名：ＨＰ ＬａｓｅｒＪｅｔ Ｐ１５０５ Ｐｒｉｎｔｅｒ、ＨＰ社製）に装填し、感光体の回転方向と垂直方向に幅２ドット、間隔１００ドットの横線を描く画像を１００枚出力した。次いで、当該プロセスカートリッジから帯電ローラを取り外してテープ着色評価にてその汚れ具体を評価した。

テープ着色評価は以下のようにして行った。帯電ローラの表面にポリエステル粘着テープ（商品名：Ｎｏ．３１Ｂ、日東電工（株）社製）を貼り付けた後に、帯電ローラの表面に付着したトナーとともに粘着テープを剥がし取り、白紙に貼り付けた。これを帯電ローラの表面の画像印刷領域全域について行った後、粘着テープの反射濃度をフォトボルト反射濃度計（商品名：ＴＣ−６ＤＳ／Ａ、東京電色株式会社製）により画像印刷領域全域について測定して、最大値を求めた。次に、同じく白紙に貼り付けた新品のポリエステル粘着テープの反射濃度を測定して最小値を求め、反射濃度の増加分を着色濃度の値とした。着色濃度の値が小さいほど、帯電ローラの汚れ量が少なく良好であることから、帯電ローラの汚れ程度の指標とした。評価結果を表９に示す。

＜評価７−５．ＨＨ安定帯電性評価試験（クリーナーレス）＞
前記評価７−４の場合と同様に、帯電ローラが感光体ドラムに対して周速差を持って回転した場合の、高温高湿下の安定帯電性評価試験を、前記「評価７−３」と同様の手法で行った。

プロセスカートリッジ（商品名：「ＨＰ ３６Ａ（ＣＢ４３６Ａ）」、ＨＰ社製）に付属の帯電ローラ及びクリーニングブレードを取り除き、導電性ローラ１を帯電ローラとして組み込んだ。また、帯電ローラの位置から感光体ドラムの周方向に９０度回った位置であって感光体ドラムから２ｍｍ離れた位置に表面電位計プローブ（商品名：ＭＯＤＥＬ５５５Ｐ−１、トレックジャパン（株）社製）を配置した。このプロセスカートリッジをレーザビームプリンター（商品名：ＨＰ ＬａｓｅｒＪｅｔ Ｐ１５０５ Ｐｒｉｎｔｅｒ、ＨＰ社製）に装填し、帯電ローラにＤＣ−５００Ｖの電圧を印加した際の感光体ドラム中央部の表面電位（帯電量）を測定した。評価結果を表９に示す。

＜実施例２〜２７＞
塗工液１を表４に記載のそれぞれの塗工液に変更した以外は、実施例１と同様にして導電性ローラ２〜２７を製造し、評価した。なお、表４記載の塗工液の原料として、（Ａ）水酸基末端プレポリマー（ポリオール）、（Ｂ）イソシアネート基末端プレポリマー（イソシアネート）、（Ｃ）粗し粒子、（Ｄ）シリコーン添加剤は、表３に記載した。イソシアネート基末端プレポリマーの一部は、実施例１と同様に、表４に記載の通り、ポリオールとポリメリックＭＤＩ（商品名：ミリオネートＭＲ２００ 日本ポリウレタン工業社製）をあらかじめ反応させ、イソシアネート基含有量４．３％に調整したものを用いた。評価結果を表９に示す。

＜実施例２８＞
弾性層のゴム材料として、下記表５に記載の材料を用い、塗工液１を塗工液２に変更した以外は、実施例１と同様に導電性ローラ２８を製造し、評価した。評価結果を表９に示す。

＜実施例２９＞
下記表６に示す種類と量の各材料を加圧式ニーダーで混合してＡ練りゴム組成物を得た。さらに、このＡ練りゴム組成物と下記表７に示す種類と量の各材料をオープンロールにて混合して未加硫ゴム組成物を調製した。次いで、塗工液２を用いて表面層を形成した。これら以外は実施例１と同様にして、導電性ローラ２９を製造し、評価した。評価結果を表９に示す。

＜実施例３０＞
下記表８に記載の材料を混合し未加硫ゴム組成物を調製した。外径φ６ｍｍ、長さ２５８ｍｍのステンレス棒の芯金（導電性の支持体）を金型に配置し、前記未加硫ゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。

次に、該金型を１２０℃で８分間加熱し、その後室温に冷却した後に脱型した。その後、２００℃で６０分間加熱し、加硫硬化して、厚み３．０ｍｍの弾性層を芯金の外周面に設けた。その後、塗工液２を用いて表面層を形成した。これら以外は実施例１と同様にして、導電性ローラ３０を得た。評価結果を表９に示す。

＜比較例１＞
塗工液１４を用いて表面層を形成し、紫外線照射を施さなかった。これら以外は、実施例１と同様にして導電性ローラ３１を製造し、実施例１と同様に評価した。なお、当該表面層の表面に露出した導電性微粒子由来の凸部が存在しないため、本発明の条件に該当しない。評価結果を表１０に示す。

＜比較例２＞
表面層塗工液として塗工液２０を用いた以外は、実施例１と同様にして導電性ローラ３２を製造し、実施例１と同様に評価した。なお、当該表面層の表面の体積抵抗率が低いため、本発明の条件に該当しない。評価結果を表１０に示す。

＜比較例３＞
表面層塗工液として塗工液２１を用いた以外は、実施例１と同様にして導電性ローラ３３を製造し、実施例１と同様に評価した。なお、当該表面層の表面におけるユニバーサル硬度が高いため、本発明の条件に該当しない。評価結果を表１０に示す。

Claims (8)

1. 導電性の支持体、導電性の弾性層及び表面層をこの順に有している電子写真用導電性部材であって、
   該表面層が、バインダー樹脂、及び、該バインダー樹脂中に分散されてなる個数平均粒子径が５．０ｎｍ以上、５０．０ｎｍ以下の導電性微粒子を含み、
   該導電性微粒子は、少なくともその一部が該表面層から露出し、
   該表面層の表面は、該導電性微粒子の露出部に由来する凸部を有し、
   該表面層は、体積抵抗率が、１．０×１０^１０Ω・ｃｍ以上、１．０×１０^１６Ω・ｃｍ以下であり、かつ、
   該表面層は、表面から深さ１μｍの位置でのユニバーサル硬度が、１．０Ｎ／ｍｍ^２以上、７．０Ｎ／ｍｍ^２以下であり、
   前記表面層の表面における縦２．０μｍ、横２．０μｍの領域を、走査型電子顕微鏡を用いて観察したとき、前記導電性微粒子の露出部の数が、５０個以上、５００個以下であることを特徴とする電子写真用導電性部材。
2. 導電性の支持体、導電性の弾性層及び表面層をこの順に有している電子写真用導電性部材であって、
   該表面層が、バインダー樹脂、及び、該バインダー樹脂中に分散されてなる個数平均粒子径が５．０ｎｍ以上、５０．０ｎｍ以下の導電性微粒子を含み、
   該導電性微粒子は、少なくともその一部が該表面層から露出し、
   該表面層の表面は、該導電性微粒子の露出部に由来する凸部を有し、
   該表面層は、体積抵抗率が、１．０×１０^１０Ω・ｃｍ以上、１．０×１０^１６Ω・ｃｍ以下であり、かつ、
   該表面層は、表面から深さ１μｍの位置でのユニバーサル硬度が、１．０Ｎ／ｍｍ^２以上、７．０Ｎ／ｍｍ^２以下であり、
   前記バインダー樹脂が、ポリカーボネート構造を有することを特徴とする電子写真用導電性部材。
3. 前記導電性微粒子が、カーボンブラックである請求項１または２に記載の電子写真用導電性部材。
4. 前記表面層は、個数平均粒子径が３μｍ以上、３０μｍ以下の粗し粒子を含み、その表面に該粗し粒子由来の凸部を有し、かつ、該凸部における荷重が０．０４ｍＮに到達した時のマルテンス硬度が１０．０Ｎ／ｍｍ^２以下である請求項１〜３のいずれかの一項に記載の電子写真用導電性部材。
5. 前記表面層の導電性微粒子の露出部に由来する凸部が紫外線処理により形成されたものである請求項１〜４のいずれかの一項に記載の電子写真用導電性部材。
6. 電子写真感光体と、該電子写真感光体に接触して配置されている帯電部材とを有し、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プロセスカートリッジであって、該帯電部材が請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子写真用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。
7. 電子写真感光体と、該電子写真感光体に接触して配置されている帯電部材とを有する電子写真画像形成装置であって、該帯電部材が請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子写真用導電性部材であることを特徴とする電子写真画像形成装置。
8. 前記帯電部材が、前記電子写真感光体と速度差を持って移動される構成である請求項７に記載の電子写真画像形成装置。

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