導電性ローラ及び電子写真装置
【課題】通電耐久性が向上した導電性ローラ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】導電性支持体上に設けた導電性弾性層に含まれる炭素粒子が、その算術平均粒子径ｄｎ１と標準偏差ｓ１の比（ｓ１／ｄｎ１）が０．１超０．３未満であり、下記式１にて算出される形状係数ＳＦ１の平均が１００超１２０未満であり、更に導電性弾性層から抽出される炭素粒子のストークス径Ｄｓｔ２と導電性弾性層の裁断面で測定した炭素粒子の算術平均粒子径ｄｎ２との比（Ｄｓｔ２／ｄｎ２）が１．０超１．２以下であること。
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） （式１）
式１中、ＭＸＬＮＧは炭素粒子の投影図における最大長さであり、ＡＲＥＡはその投影面積を意味する。
【解決手段】導電性支持体上に設けた導電性弾性層に含まれる炭素粒子が、その算術平均粒子径ｄｎ１と標準偏差ｓ１の比（ｓ１／ｄｎ１）が０．１超０．３未満であり、下記式１にて算出される形状係数ＳＦ１の平均が１００超１２０未満であり、更に導電性弾性層から抽出される炭素粒子のストークス径Ｄｓｔ２と導電性弾性層の裁断面で測定した炭素粒子の算術平均粒子径ｄｎ２との比（Ｄｓｔ２／ｄｎ２）が１．０超１．２以下であること。
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） （式１）
式１中、ＭＸＬＮＧは炭素粒子の投影図における最大長さであり、ＡＲＥＡはその投影面積を意味する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置、複写機等のＯＡ機器の帯電部材、現像部材、転写部材等に用いられる導電性ローラ及び該導電性ローラを有する電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真装置は、感光ドラムを中心に、その周りに該感光ドラムを均一に帯電する帯電部、感光ドラム上の帯電に対し画像情報を静電潜像として形成する印画（印字）部、静電潜像を感光ドラム上にトナー画像として顕像化（現像）する現像部、感光ドラム上のトナー画像を記録材に転写する転写部及び感光ドラムからトナー画像が転写された後に残るトナーやゴミを除去するためのクリーニング部が設けられており、さらに、記録材上のトナー画像を記録材に定着する定着部及び記録材を供給するための記録材供給部を有している。
【０００３】
このような装置において、画像は、まず感光ドラムのクリーニングに始まり、帯電、潜像形成、現像、転写、定着の各プロセスにより形成される。
【０００４】
帯電部では、帯電部材により感光ドラムの表面に、所定の極性で、電位が一様になるように一次帯電が行なわれる。次に、印画（印字）部で、目的画像情報の露光を受けることで、感光ドラム表面に目的画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像部にて現像部材より静電的にトナーが供給され、トナー画像として顕像化される。形成されたトナー画像は、転写部において転写部材よって感光ドラム表面から記録材に転写される。転写された未定着のトナー画像は、定着部に搬送されて、定着部で定着されて記録画像として出力される。
【０００５】
感光ドラムの帯電方式として、コロナ放電を代表とする非接触帯電方式と帯電ローラ等による接触帯電方式がある。オゾンが殆ど発生せず、帯電も均一になることから導電性弾性層を有する導電性ローラ（帯電ローラ）が多用されている。
【０００６】
また、現像部においては、静電的に帯電したトナーを静電潜像に供給し、顕像化してトナー画像を形成する。この際のトナー供給は通常帯電したトナーを表面に担持した導電性ローラ（現像ローラ）によることが多い。なお、この現像ローラは、トナーの種類にもよるが、導電性の金属の円柱、円筒、無端ベルトからなり、更にその表面に導電性被覆層が形成されて、トナーの搬送性、摩擦帯電性等を改良している。そのような中で、導電性被覆層が導電性弾性層とされているもの、すなわち、導電性ローラが一般的となっている。なお、円筒、無端ベルトのものは現像スリーブと呼ばれることもある。また、トナーが磁性一成分トナーや磁性二成分トナーでは、円筒内に磁石棒が挿入されている。
【０００７】
更に、転写部においては、転写部材から荷電され、感光ドラム上からトナー画像が記録材上へ移される。この際の転写部材としても、荷電のコントロールが容易であることから導電性ローラ（転写ローラ）が使用される。
【０００８】
このように用いられる導電性ローラの構成としては、金属等の導電性支持体上に、中程度の導電抵抗を有するゴム材等を主成分とする導電性弾性層、その導電性弾性層から低分子量物質等が染み出て表面に移行してくるのを遮るために設ける遮蔽層、導電性ローラの電気抵抗を調整するために設ける導電材等を分散させた樹脂を被覆した抵抗調整層、これらの層を保護する表面層などの多層構成を取ることが知られている。この中でも、表面層と導電性弾性層の二層構成が生産性や性能面を共に満たす構成として知られており、主流になりつつある。
【０００９】
導電性ローラの導電性を制御するための導電材として代表的なものとして、金属酸化物系導電材、導電性カーボンブラックが挙げられる。
【００１０】
金属酸化物系導電材として、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等が挙げられる。これら金属酸化物系導電材は、粒子がストラクチャーを形成しておらず、数十ｎｍサイズで樹脂・ゴム組成物に安定に分散される。一方、金属酸化物系導電剤は吸水性が強くかつ水と体積抵抗値が近いために、環境依存性が大きい。
【００１１】
導電性カーボンブラックは、安価でかつ少量で優れた導電性を付与できる材料であり、環境依存性が少ない。しかし、一次粒子が数十ｎｍサイズである炭素粒子が結合してストラクチャーを形成しているため不定形であり、表面積が大きく凝集しやすい。
【００１２】
導電材として導電性カーボンブラックを用いた導電性ローラでは、ＤＢＰ吸油量（例えば特許文献１）、Ｎ2吸着比表面積とＤＢＰ吸油量（例えば特許文献２）、平均粒径と真密度（例えば特許文献３）或いは表面ｐＨ（例えば特許文献４）を調整して導電性を制御している。
【００１３】
導電性カーボンブラックは、粒子形状が不定形であること、粒度分布にバラツキが大きいこと等により、導電性ローラの樹脂・ゴム層（導電性弾性層）において、カーボンブラック同士のつながり（導電パス）を形成しやすい。このため、少量で高い導電性を得られるが、形成された導電パスが細く、長時間電圧を印加して使用していると、導電パスが切断されて導電性ローラの電気抵抗が高くなってしまうこと（通電劣化現象）がある。それを防止するため、大量に導電性カーボンブラックを添加すると、増粘効果により樹脂・ゴム組成物の加工性が悪化する一方、導電性ローラでは導電パスが多数形成させることになり、導電性ローラの電気抵抗が異常に低くなる。そのような状態で帯電ローラとして使用すると、感光ドラム上に異常放電が発生することとなりやすい。
【００１４】
また、導電剤としてではないが、球形度の高いＭＴグレードのカーボンブラックを導電性弾性層に加えて印加電圧による抵抗値の安定性を向上させる手法も報告されている（例えば特許文献５）。この方法は、有効で好ましいものであるが、通電劣化に対して効果は限定的である。
【００１５】
導電性カーボンブラックをカップリング剤等で表面処理を施すことで、導電性ローラの通電劣化を抑制でき（例えば特許文献６）、確かに有効である。しかし、導電性カーボンブラックのカップリング剤による表面処理は技術的に難易度が高いこと、カップリング剤によるカーボンブラック表面処理効率が安定しないという難点がある。
【特許文献１】特開平４−１２０５６４号公報
【特許文献２】特許登録第３０１３６６５号公報
【特許文献３】特開平８−１２７６７５号公報
【特許文献４】特開平１０−１４８９９７号公報
【特許文献５】特開２００３−３４５０９０号公報
【特許文献６】特開２００２−２９６８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、本発明の課題は、通電耐久性が向上した導電性ローラ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは、上記課題を、導電性弾性層を形成するのに用いる材料から解決できないかと検討し、特定の炭素粒子を選択し、更に導電性弾性層から抽出した炭素粒子の粒子径と導電性弾性層中で測定した炭素粒子の粒子径の比等が特定の範囲にあることが重要であることを見出し、本発明に至った。
【００１８】
すなわち、本発明は、炭素粒子を含む導電性弾性層を有する導電性ローラであって、該炭素粒子が、電子顕微鏡で測定した算術平均粒子径ｄｎ１（ｎｍ）に対するその標準偏差ｓ１（ｎｍ）の比（ｓ１／ｄｎ１）が０．１超０．３未満であり、下記式１にて算出される形状係数ＳＦ１の平均が１００超１２０未満であり、更に導電性弾性層より抽出される炭素粒子のストークス径Ｄｓｔ２（ｎｍ）と導電性弾性層の裁断面で測定した炭素粒子の算術平均粒子径ｄｎ２（ｎｍ）との比（Ｄｓｔ２／ｄｎ２）が１．０超１．２以下であることを特徴とする導電性ローラである。
【００１９】
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） （式１）
式１中、ＭＸＬＮＧは短素粒子の投影図の最大長さ（ｎｍ）であり、ＡＲＥＡはその投影面積（ｎｍ2）を意味する。
【００２０】
該導電性ローラにおいて、炭素粒子の算術平均粒子径ｄｎ１が２０〜１５０ｎｍの範囲にあることが好ましい。
【００２１】
また、該導電性ローラにおいて、炭素粒子の体積抵抗値Ｒｖが０．１〜１０Ω・ｃｍの範囲にあることが好ましい。
【００２２】
上記炭素粒子は酸化処理されていることが好ましい。
【００２３】
本発明は、導電性支持体の外周上に、炭素粒子を含有する導電性弾性層が少なくとも一層形成されている上記の導電性ローラである。
【００２４】
また、本発明は、導電性支持体の外周上に、複数の導電性弾性層が形成され、その最外層が炭素粒子を含有する導電性弾性層である上記の導電性ローラである。
【００２５】
そしてまた、上記の導電性ローラを具備することを特徴とする電子写真装置である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の導電性ローラは、炭素粒子としてｓ１／ｄｎ１が０．１超０．３未満、式１で規定される形状係数ＳＦ１の平均が１００超１２０未満のものが使用されており、かつ、導電性弾性層から回収（抽出）された炭素粒子のＤｓｔ２と導電性弾性層中の炭素粒子のｄｎ２の比が１．０超１．２以下であるので、通電耐久性が良好である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の導電性ローラの好ましい例の断面図を図１に示す。本発明の導電性ローラ１００は、図１（ａ）に示すように、導電性支持体１０１の外周に少なくとも炭素粒子を含む導電性弾性層１０２が形成されている。なお、図１（ｂ）に示すように、導電支持体１０１と導電性弾性層１０２の間に別の導電性弾性層１０３が形成されていてもよい。この際の導電性弾性層１０２は表面層となっている。また、別の導電性弾性層１０３は表面層としての導電性弾性層１０２と原料構成が異なっていればよく、炭素粒子が導電性弾性層１０２に所定する性能を有していても構わない。
【００２８】
ここで用いられる炭素粒子は、電子顕微鏡で測定される算術平均粒子径ｄｎ１（ｎｍ）と該算術平均粒子径の標準偏差ｓ１の比（ｓ１／ｄｎ１）が０．１超０．３未満であること、及び下記式１で規定される形状係数ＳＦ１の平均が１００超１２０未満であることが必須である。
【００２９】
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） （式１）
式１中、ＭＸＬＮＧは炭素粒子の投影図の最大長さ（ｎｍ）であり、ＡＲＥＡはその投影面積（ｎｍ2）を意味する。
【００３０】
また、導電性弾性層を窒素気流下に８００℃で２時間分解処理して、抽出（回収）される炭素粒子（以下、抽出炭素粒子という）のストークス径Ｄｓｔ２（ｎｍ）と導電性弾性層の裁断面で測定した炭素粒子の算術平均粒子径ｄｎ２（ｎｍ）の比（Ｄｓｔ２／ｄｎ２）が１．０超１．２未満であることが必要である。炭素粒子がこのような導電性弾性層中での挙動を示すためには、原料での炭素粒子のストークス径Ｄｓｔ１とｄｎ１の比（Ｄｓｔ１／ｄｎ１）が１．０超１．２以下であることが望ましい。
【００３１】
炭素粒子とは、カーボンブラックも含む広義な意味で炭素を主成分として構成される粒子を示す。そして、ｓ１／ｄｎ１、ＳＦ１の平均及びＤｓｔ１／ｄｎ１が上記したような範囲を満たす炭素粒子は、球形度が高い単分散の炭素粒子である。このように球形度の高く、粒子径の揃った炭素粒子を導電性ローラの導電材とすることで、通電耐久性を向上させることが可能になった。
【００３２】
球形度が高く、粒子径も揃った炭素粒子が、樹脂・ゴム材料に配されて、導電性弾性層を形成したときに、炭素粒子は樹脂、ゴムに均一に分散され、また、相互の導電性パス形成も均一になり、結果として、導電性弾性層の導電性が均一でほぼ等方性となり、通電耐久性も向上する。
【００３３】
原料の炭素粒子のｓ１／ｄｎ１が０．１以下では粒度分布が極めて狭くなり、得ることが困難であり、また、０．３以上となると炭素粒子の分布が広くなってしまい、導電性ローラの通電耐久性を向上させることが困難となる。
【００３４】
また、原料の炭素粒子の形状係数ＳＦ１の平均が１００である、すなわち、すべての粒子が真球形状であるものを得ることは実質的に不可能であり、ＳＦ１が１２０超では球形から外れた粒子が多くなり、やはり導電性ローラの通電耐久性を向上させることが困難となる。
【００３５】
ここで、原料の炭素粒子はその算術平均粒子径ｄｎ１が２０〜１５０ｎｍであることが望ましい。ｄｎ１が２０ｎｍ未満の場合、炭素粒子の製造工程にて、炭素粒子中間体が凝集しやすく、球形度が好ましい炭素粒子が得られず、導電材として用いると、得られる導電性ローラは通電耐久性が悪化し安い。また、ｄｎ１が１５０超である場合、樹脂・ゴム材料に添加した時に加工性が悪化し、結果、導電性ムラが発生しやすい。
【００３６】
さらに、原料の炭素粒子は、体積抵抗値Ｒｖが０．１超１０未満（Ω・ｃｍ）であることが、少量の添加で、導電性弾性層に良好な導電性を付与することができるので、望ましい。
【００３７】
また、原料の炭素粒子は、表面が酸化処理されていると、なお一層好ましい。
【００３８】
炭素粒子の酸化処理とは、炭素粒子を、好ましくは製造工程の後処理工程で、酸化剤により処理して、炭素粒子の表面にカルボキシル基、ラクトン基、フェニル基、キノリン基、フェノール性水酸基などの酸性官能基を導入する工程である。ここで用いる酸化剤としては、酸素、硝酸、二酸化窒素、オゾン等が一般的である。酸化処理を行うことで、導電性ローラ中の樹脂・ゴム材料（バインダー）との親和性が向上する。バインダーとの親和性が向上することで、樹脂・ゴム層中での分散性が良好となり、炭素粒子が均一に配列し、異方性のない導電性パスが形成される。
【００３９】
ここで、本発明で使用する原料の炭素粒子の製造方法について説明する。
【００４０】
上記したよう特性を持つ炭素粒子は、炭化水素を水素と共に熱分解炉で熱分解することにより製造できる。
【００４１】
原料となる炭化水素として、メタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン、ブタジエン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の単環式芳香族炭化水素、ナフタレン、アントラセン等の多環式芳香族炭化水素、あるいはこれらの混合物や液化天然ガス（ＬＮＧ）などが用いられる。原料炭化水素が常温で液体又は固体の場合には、その沸点以上の温度に加熱して気化し、ガス状で熱分解炉に供給する。
【００４２】
炭化水素は水素をキャリアガスとして熱分解炉に供給され、比較的低温で、緩やかに熱分解される。こうすることにより、粒度分布がシャープで粒子凝集構造が小さく、球形度の高い、球形状の炭素粒子を製造することができる。
【００４３】
例えば、トルエンと水素との混合ガスを熱分解させた場合、トルエンは水素中で下記反応式１により熱分解して炭素を生成するものと想定される。
【００４４】
Ｃ6Ｈ5ＣＨ3 → ６Ｃ＋２Ｈ2＋ＣＨ4 （反応式１）
すなわち、反応式１より明らかなように、トルエンの熱分解反応は水素の存在により抑制されることになる。一方、熱分解反応により生成したメタンも熱分解するが、温度が低い場合には分解速度が遅く、トルエンの熱分解により生成した水素、メタンは共にトルエンの熱分解反応を抑制する方向に機能する。その結果、トルエンは緩やかに熱分解して球形度が高く、粒度分布がシャープな炭素粒子の生成が可能となる。
【００４５】
また、炭化水素の濃度を低く設定すると、分解反応の過程における炭素粒子の前駆体である中間粒子の濃度も低くなり、中間粒子相互の衝突機会が回避され、粒子間の結合が抑制され、粒子凝集体の形成が防止される。すなわち、単一球状で粒度分布もシャープな炭素粒子の生成が可能となる。
【００４６】
更に、炭化水素と水素の混合ガスの流速が遅く、層流状態で熱分解反応させると、分解反応過程における炭素粒子の前駆体である中間粒子相互の衝突機会が減少するので、粒子相互の凝集が抑制され、粒度分布がシャープで球形度の高い炭素粒子を生成することができるので好ましい。
【００４７】
従って、このような製造方法による炭素粒子の製造において、例えば、原料炭化水素の濃度を０．０１〜４０容量％に、炭化水素と水素の混合ガスのレイノルズ数Ｒｅを５０以下に、分解温度を１１００〜１３００℃の条件で熱分解するのが望ましい。
【００４８】
混合ガスのレイノルズ数Ｒｅは、物体の大きさＬ（ｃｍ）、流体の密度ρ（ｇ／ｃｍ3）、流体の粘度η（Ｐａ・ｓ）、流れの速さＵ（ｃｍ／ｓ）とすると下記式２と定義される。
Ｒｅ ＝ ρＵＬ／η （式２）
混合ガスの混合比、流速を制御することにより、レイノルズ数を制御することができる。レイノルズ数が１０００未満である低レイノルズ流体では、層流と呼ばれる乱れのない流れが形成される。一方、レイノルズ数が１０００以上である高レイノルズ流体は、乱流と呼ばれる不規則な流れが形成されやすい。乱流状態で混合ガスを熱分解反応すると、分解反応過程における炭素粒子の前駆体である中間粒子相互の衝突機会が不均一になり、粒子間で凝集が促進され、粒度分布がシャープで球形度の高い炭素粒子を生成することができない。
【００４９】
また、レイノルズ数が１０００未満である低レイノルズ流体であっても、そのレイノルズ数の値よって、流れが異なってくる。すなわち、レイノルズ数が１未満では、まったく淀みのなく定常で対称な流れを形成する。レイノルズ数が１以上２０以下では、炭素製造装置内の加熱帯の内壁や反応管において、レイノルズ数の大きさに依存する双子渦ができる。レイノルズ数が２０超１０００未満になると、双子渦が大きくなり、かつ振動し、カルマン渦列が形成される。
【００５０】
従って、本発明で使用する炭素粒子の製造では、レイノルズ数を１以上２０以下に設定するのが望ましい。この理由は、前述した双子渦が形成される程度の淀みが炭素粒子を形成する上で有用であり、レイノルズ数が１未満では、淀みが形成し難く炭素粒子の生成効率が低下し、レイノルズ数が２０超では、双子渦が大きくなりカルマン渦列が形成し、粒度分布がシャープで球形度の高い炭素粒子を生成することができないからである。
【００５１】
原料ガス中の炭化水素濃度〔（炭化水素ガス流量）／（炭化水素ガス流量＋水素ガス流量）〕を０．０１〜４０容量％に設定するのは、炭化水素濃度が４０容量％を越える場合には微細な粒子径で、粒子凝集体の小さい炭素粒子を生成することができず、一方０．０１容量％未満の低いガス濃度では炭素粒子の製造効率が低いばかりでなく反応ガス中における炭化水素が少ないために炭素粒子の生成反応が円滑に進まず、粒子性状等が不均一化して、球形度が低くかつ粒度分布もブロードとなる。
【００５２】
炭素粒子を液状の炭化水素を用いて製造する製造装置の概要を図２に示す。
【００５３】
高純度水素ガスが充填されたガスボンベ７、８が流量計９、１０を経て、一方（本図ではガスボンベ７）は配管１２を経て、液状の炭化水素を貯蔵する原料タンク１１に、他方（本図ではガスボンベ８）は配管１３を経て、炭化水素を加熱分解する分解炉１６に接続されている。原料タンク１１からは原料炭化水素がガスボンベ７から供給された水素により気化して水素と共に導出される配管１４が結合しており、この配管１４は分解炉１６の手前で配管１３と結合されている。なお、配管１３には、配管１４と結合し、分解炉１６との間に、分解炉１６内の反応圧力を測定するための圧力計１５が取り付けられている。
【００５４】
分解炉１６は、炉内が予熱帯域１７と加熱帯域１９に分けられている。炉外部に予熱帯域１７加熱用ヒータ１８が設けられ、熱電対（不図示）でコントロールされている温度調節器２２により調節できるようになっている。加熱帯域１９には、反応ガスの流速を調製するための反応管２０が設けられ、更に炉外部に該加熱帯域１９加熱用ヒータ２１が設けられている。加熱分解帯域１９の温度を測るために分解炉１６の原料ガス導入側末端には放射温度計２４が設けられ、この放射温度計２４によりヒータ２１がコントロールされている。なお、ヒータ１８、２１には電熱加熱方式や高周波誘導加熱方式が適用される。
【００５５】
分解炉１６からは、反応後の炭素粒子を含む反応済ガスを冷却するための冷却管２５を経て、炭素粒子を捕集する捕集室２６へ繋がる配管が出ている。捕集室２６には圧力調節弁２７が取り付けられ、分解炉１６の圧力を調節できるようになっている。圧力調節弁２７の先には減圧ポンプ２８が接続され、更に反応済ガス中の顆粒を捕集するための水槽２９が設けられ、反応済ガスが該水層２９中でバブリングするようになっている。水槽２９から出た反応済ガスは焼却炉３０にて燃やされて、排出される。
【００５６】
一方、捕集された炭素粒子は捕集室２６から取り出される。その後の炭素粒子の表面酸化装置は、取り出された炭素粒子を２００〜３００℃で加熱して脱気する予熱器３１、その後に、酸化剤と空気の混合気体で炭素粒子表面を酸化処理する反応器３２及び酸化処理済炭素粒子の表面に吸着した酸化剤を除去する脱着器３３からなっている。
【００５７】
本発明の導電性ローラの製造方法について、以下に記載する。
【００５８】
本発明の導電性ローラは、導電性支持体の外周上に、上記で製造されるような炭素粒子を含有する樹脂又はゴムからなる導電性弾性層を少なくとも一層形成して製造される。
【００５９】
導電性支持体は、導電性ローラの電極の役割を果たすものであり、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス等の金属または合金、クロムやニッケル処理をした鉄等の十分な導電性を有する材料で、通常構成されている。
【００６０】
樹脂又はゴムとしては、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂等が挙げられる。
【００６１】
樹脂又はゴム１００質量部に対し、上記した炭素粒子を１〜５０質量部、好ましくは５〜２５質量部を、顔料、充填剤、安定剤、発泡剤、凹凸形成剤等の通常の導電性被覆層を形成する際に使用される添加剤と共に配合して、導電性被弾性層用原料とされる。
【００６２】
次いで、導電性弾性層用原料はチューブ状に押出されて、必要により加熱架橋処理されチューブが形成され、所定の長さに切断され、そのチューブに必要により接着剤が塗布された上記導電性支持体が挿入して、導電性ローラとされる。導電性弾性層用原料を導電性支持体と共に押し出し、必要により過熱架橋して、導電性ローラを製造することもできる。また、導電性支持体を内蔵した金型に導電性弾性層用原料を注入し、金型内で冷却固化或いは加熱架橋して、導電性ローラを製造することもできる。なお、必要により、導電性弾性層表面を研磨することも可能である。また、紫外線等で照射処理しておくと、耐摩耗性が向上するので望ましい。
【００６３】
導電性弾性層が上記炭素粒子を含む導電性弾性層一層であるときは、通常０．５〜５ｍｍ、好ましくは、１〜３ｍｍとする。
【００６４】
本発明の導電性ローラは、少なくとも一層上記炭素粒子を含む導電性弾性層が形成されていればよく、特に、導電性支持体の上に、上記炭素粒子を含む導電性弾性層とは別の導電性弾性層を形成し、その上に上記炭素粒子を含む導電性弾性層を少なくとも一層形成されていることが好ましい。なお、導電性弾性層が複数であるときは、その最外層が上記炭素粒子を含む導電性弾性層（表面層）とすると、本発明の効果を得ることができるので好ましい。
【００６５】
上記炭素粒子を含む導電性弾性層（表面層）とは別の導電性弾性層を形成する樹脂及びゴムとしては、上記炭素粒子を含む導電性弾性層用に使用するものが、上記炭素粒子も含め、支障なく使用できる。また、導電性弾性層の形成は、必要により、導電付与剤（例えば、金属酸化物、導電性カーボンブラック、イオン導電剤等）、顔料、充填剤、安定剤、発泡剤、凹凸形成剤等の通常の導電性被覆層を形成する際に使用される添加剤と共に配合した樹脂又はゴム原料を、上記と同様にして導電性支持体上に導電性弾性層を形成する。通常、酸化亜鉛、導電性カーボンブラック等の導電付与剤を使用することが好ましく、原料の粘度を挙げないので酸化亜鉛が、また少量の添加で良好な導電性が得られるので導電性カーボンブラックが好ましく使用される。
【００６６】
この後、上記炭素粒子を含む導電性弾性層（表面層）を、この導電性弾性層の上に上記と同様にして形成することができる。その際には、導電性支持体に代えて導電性弾性層を有する導電性支持体を使用する。また、上記炭素粒子を含む導電性弾性層（表面層）の形成は、上記炭素粒子を含む導電性弾性層用原料を、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、酢酸エチル等の有機溶媒に溶解して塗布液とし、塗布乾燥、塗布硬化等により行なうこともできる。塗布の方法は特に限定されず、塗布液に浸漬する方法、塗布液を噴霧塗布する方法、刷毛、ローラ等で塗布する方法等が適宜選択される。なお、塗布液を循環させている中に浸漬する浸漬塗布によることが好ましい。
【００６７】
本発明において好ましい導電性ローラは、導電性支持体上に本発明の炭素粒子を含有する導電性弾性層を単層設けた導電ローラ、又は導電性支持体上に別の導電性弾性層を形成し、さらに本発明の炭素粒子を含有する導電性弾性層（表面層）を形成した導電性弾性層が二層構成を有している導電ローラである。
【００６８】
二層構成の導電性ローラの場合、導電性支持体上にエピクロロヒドリンゴムにイオン導電剤を添加した導電性ゴムを下側の導電性弾性層（基層）として形成し、その上に本発明の炭素粒子を含有するウレタン樹脂からなる導電性弾性層（表面層）を形成した導電性ローラが挙げられる。
【００６９】
下側の導電性弾性層（基層）は、押出成形等で成形された後に、研磨等の加工手段により成形され、次いで、ウレタン樹脂からなる導電性弾性層（表面層）は炭素粒子を含むポリオールとイソシアネートの原料塗料を、ディピングで塗布する加工成形を用いるのが好ましい。
【００７０】
単層構成の導電性ローラの場合、導電性支持体上にアクリルニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）に炭素粒子を添加したゴムを導電性弾性層として形成した導電性ローラが挙げられる。
【００７１】
ここで、導電性弾性層は、押出成形して形成された後、好ましくは研磨後に、紫外線照射をすることにより表面改質をしておくのが望ましい。
【００７２】
また、本発明は、前記導電性ローラを具備することを特徴とする電子写真装置である。
【００７３】
図３は、本発明の導電性ローラを具備する画像形成装置の一例の概略構成図である。
【００７４】
本例の画像形成装置は、転写式電子写真利用の反転現像方式、現像兼クリーニング方式（クリーナレス）である。
【００７５】
１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体であり、矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。２は電子写真感光体の帯電手段としての帯電ローラ（本発明の導電性ローラ）であり、電子写真感光体１に所定の押圧力で接触させてあり、本例では帯電ローラ２を駆動し、電子写真感光体１と等速回転する。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が印加され、電子写真感光体１の表面に所定の極性電位に一様に接触帯電方式・ＤＣ帯電方式で帯電処理される。例えば帯電ローラ２への印加の直流電圧が−１３００Ｖであるとき、電子写真感光体１の表面に、暗部電位−７００Ｖが帯電される。
【００７６】
３は露光手段であり、例えばレーザービームスキャナーである。電子写真感光体１の帯電処理面に露光手段３により目的の画像情報に対応した露光Ｌがなされることにより、電子写真感光体の表面電位が露光明部の電位（明部電位）に選択的に低下（減衰）して、静電潜像が形成される。通常、上記暗部電位を−７００Ｖとしたとき、明部電位を−１２０Ｖとすると好ましい。
【００７７】
４は反転現像手段であり、電子写真感光体１上の静電潜像の露光明部に、電子写真感光体１の帯電極性と同極性に帯電しているトナー（ネガトナー）を選択的に付着させて静電潜像をトナー画像として可視化（現像）する。なお、通常、反転現像手段４には、電子写真感光体１に接触し、トナーを付着させるための現像ローラ４ａ、現像ローラ４ａにトナーを供給すると共に使用されずに残っているトナーを掻き取るトナー供給ローラ４ｂ及び現像ローラ４ａ上のトナーの量を規制すると共に現像ローラ４ａと共にトナーを摩擦帯電するトナー層厚規制部材４ｃが備えられている。この現像ローラ４ａと電子写真感光体１の間に、トナーの静電潜像への転移を確実にするために、現像バイアスが印加電源Ｓ３により印加されている。上記暗部電位、明部電位としたとき、現像バイアスを−３５０Ｖとするのが適当である。なお、コントラストを挙げるために、交番電圧を更に負荷することもある。ここで、現像ローラとして、本発明の導電性ローラを採用することもできる。
【００７８】
５は転写手段としての転写ローラであり、電子写真感光体１に所定の押圧力で接触させて転写部を形成してあり、電子写真感光体１の回転と順方向に電子写真感光体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からトナーの帯電極性とは逆極性の転写電圧が印加される。転写部に対して不図示の給紙機構部から転写材Ｐが所定の制御タイミングで供給され、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。転写部において、電子写真感光体１上のトナー画像からトナーが転写材Ｐに静電的に引きつけられ、転写材Ｐ上にトナー画像が転写される。なお、転写ローラとして本発明の導電性ローラを使用することができる。
【００７９】
続いて、トナー画像を転写された転写材Ｐは、電子写真感光体１から分離されて、不図示のトナー画像定着手段へ導入され、トナー画像は定着処理を受けて画像形成物となる。
【００８０】
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構に移されて、そこから転写部へ再供給される。
【００８１】
転写残余トナー等の電子写真感光体１上の残留物は、帯電ローラ２により電子写真感光体１の帯電極性と同極性に帯電される。
【００８２】
そして、その転写残余トナーは、露光部を通って現像手段４に至って、バックコントラストにより電気的に現像装置内に回収され、現像兼クリーニング（クリーナーレス）が達成される。
【００８３】
本例では、電子写真感光体１、帯電ローラ２、現像手段４を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在のプロセスカートリッジ６としている。この際現像手段４を別体としてもよい。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例により本発明を説明する。
【００８５】
製造例１（炭素粒子ＣＢ１〜ＣＢ１７の作製）
図２に示した装置を使用した。すなわち、原料タンク１１にトルエンを入れ、高純度水素ガスボンベ７からステンレス製の配管１２を経由して、水素ガスをトルエン中に吹き込み、トルエンをバブリングし、トルエンを水素ガスとともにステンレス製の配管１４を経由して加熱炉１６に導入した。
【００８６】
一方、高純度水素ガスボンベ８からステンレス製の配管１３を経由して水素ガスを供給し、水素ガス流量を調整して、混合ガス中のトルエン濃度及び混合ガスの流速を制御した。
【００８７】
ここで、トルエンガス濃度、混合ガスのレイノルズ数、及び、反応温度を表１のように変えて２時間熱分解して、炭素粒子（未酸化処理品）を得た。次いで、酸化処理するものは、吸着している気体を予熱器３１中で２００〜３００℃で除いた後、酸化剤として窒素酸化物（ＮＯｘ）を用いて、反応器３２中で酸化処理して、炭素粒子（酸化処理品）を得た。
【００８８】
【表１】
【００８９】
上記で製造した炭素粒子について、以下の測定を行い、結果を表２に示した。
【００９０】
＜算術平均粒子径ｄｎ１及び標準偏差ｓ１＞
走査型電子顕微鏡「ＪＳＭ−６４８０」（商品名、日本電子株式会社製）により炭素粒子の５０個の炭素粒子の粒子径を直接測定した。その算術平均粒子径ｄｎ１およびその粒子径分布の標準偏差ｓ１を求めた。なお、各炭素粒子の粒子径は、画像で短径と長径を測定し、その平均を取った。
【００９１】
＜炭素粒子の形状係数ＳＦ１の算出＞
形状係数ＳＦ１は、上記炭素粒子のｄｎ１の測定における電子顕微鏡写真を使用して、必要データを得、下記式１に従って計算した。
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） （式１）
ここで、ＭＸＬＮＧとして、算術平均粒子径ｄｎ１を求めた各炭素粒子の長径を使用し、ＡＲＥＡはその写真から面積を求めて使用した。
【００９２】
＜ストークス径Ｄｓｔ１（ｎｍ）＞
ＪＩＳ Ｋ６２２１（１９８２）に基づいて乾燥した抽出した炭素粒子を少量の界面活性剤を含む２０容量％エタノール水溶液と混合して炭素分散濃度０．１ｋｇ／ｍ3の分散液を作成し、これを超音波で十分に分散させて試料とする。ディスク・セントリフュージ装置（英国Ｊｏｙｅｓ Ｌｏｂｅｌ社製）を１００ｓ-1の回転数に設定し、スピン液（２質量％グリセリン水溶液、２５℃）０．０１５ｄｍ3を加えた後、バッファー液（２０容量％エタノール水溶液、２５℃）０．００１ｄｍ3を注入する。次いで、温度２５℃の炭素分散液０．０００５ｄｍ3を注射器で加えた後、遠心沈降を開始し、同時に記録計を作動させて分布曲線を作成する。
【００９３】
この分布曲線より沈降時間Ｔを読み取り、下記式３に代入して、各沈降時間に対応するストークス径Ｄｓｔ（ｎｍ）を算出し、分布曲線での最大頻度の位置のストークス径を試料炭素粒子のストークス径Ｄｓｔ１（ｎｍ）とする。
【００９４】
【数１】
式２において、ηはスピン液の粘度（０．９３５×１０-3Ｐａ・ｓ）、Ｎはディスク回転スピード（１００ｓ-1）、ｒ1は炭素分散液注入点の半径（０．０４５６ｍ）、ｒ2は吸光度測定点までの半径（０．０４８２ｍ）、ρCBは炭素の密度（ｋｇ／ｍ3）、ρ1はスピン液の密度（１．００１７８×１０3ｋｇ／ｍ3）である。なお、カッコ内の数値は、上記測定条件による値である。また、計算に際しρCBは２．００×１０3ｋｇ／ｍ3とした。
【００９５】
＜体積抵抗値＞
炭素粒子の体積抵抗値（Ｒｖ）は、炭素粒子１００ｇを４．９ＭＰａの圧力で加圧してディスクを作成し、その状態で１５Ｖ印加時の電流を測定して、体積抵抗値を求めた。
【００９６】
【表２】
【００９７】
製造例２（二層構成の導電性ローラの作製用導電性弾性層を有する弾性ローラの作製）
エピクロルヒドリンゴム（ダイソー社製、商品名：ＣＧ１０２）１００質量部、炭酸カルシウム３０質量部、酸化亜鉛５質量部、ＤＯＰ１０質量部、として２−メルカプトベンズイミダゾール（老化防止剤）０．５質量部及び過塩素酸４級アンモニウム塩４質量部を、加圧ニーダーで３０分混練した後、加硫促進剤としてノクセラーＤＭ（商品名、大内新興化学工業社製）１質量部及びノクセラーＴＳ（商品名、大内新興化学工業社製）１質量部及び加硫剤として硫黄１．２質量部を加え、更に１５分間オープンロールで混練した。このゴム混合物をゴム押し出し機で、円筒形に押し出し、長さ３２０ｍｍに裁断して、加硫缶中で、１６０℃の水蒸気中で５０分間一次加硫し、導電性弾性層用の一次加硫チューブを得た。
【００９８】
導電性支持体としての径６ｍｍ、長さ２５２ｍｍの表面をニッケルメッキした鋼製円柱形の棒に熱硬化性接着剤を塗布し、それを上で得た導電性弾性層用の一次加硫チューブに挿入し、その後、電気オーブンで１６０℃２時間の二次加硫と接着剤の硬化を行い、未研磨の導電性弾性層を導電性支持体上に形成した。
【００９９】
この未研磨の導電性弾性層の両端部を切り落とし、長さ２３２ｍｍにした後、導電性弾性層表面を回転砥石で研磨し、外径８．５ｍｍの導電性弾性層（基層）を有する弾性ローラを得た。
【０１００】
実施例１（導電性弾性層を二層構成とした導電性ローラの製造）
ポリオール溶液（固形分２０質量％、ＯＨ価５０、溶剤ＭＥＫ）１００重量部に、ヘキサメチレンジイソシアネートをＯＨ／ＮＣＯ＝１．０になるように添加し、炭素粒子ＣＢ１（表２参照）１０重量部及びシリコーンオイル０．０７質量部を添加した後、固形分濃度が２４質量％になるようにＭＥＫにて濃度調整を行った。この混合液を、ジルコニアビーズ（平均粒径０．５ｍｍ）を分散メディアとして、横型サンドミルを３回通して分散した。ビーズを瀘過分離した分散液にて、導電性弾性層（表面層）用塗料を得た。
【０１０１】
上記して作製した塗料を浸漬槽に入れ、ダイアフラムポンプを使用した循環機で、流速３００ｍｌ／ｍｉｎで循環させる．その中に、製造例２で作製した弾性ローラを浸漬し、導電性弾性層（基層）の表面に塗工した。なお、浸漬槽から弾性ローラの引き上げ速度は１５ｍｍ／ｓとした。３０分間風乾した後、軸方向を反転して浸漬し、今度は引き上げ速度１００ｍｍ／ｍｉｎで塗工した。その後、３０分間風乾した後、硬化温度１６０℃で６０分間加熱して導電性ローラを得た。なお、炭素粒子を含む導電性弾性層（表面層）の厚みは２０μｍであった。
【０１０２】
この様にして作製した導電性ローラから導電性弾性層（表面層）を剥離し、窒素雰囲気下に８００℃で２時間処理して炭素粒子を抽出（回収）し、ストークス径Ｄｓｔ２（ｎｍ）を測定した。なお、測定方法は上記Ｄｓｔ１の測定と同様である。
【０１０３】
また、導電性弾性層（表面層）をカッターで切り出し、その端面の電子顕微鏡写真を、走査型電子顕微鏡「ＪＳＭ−６４８０」（商品名、日本電子社製）により撮影し、５０個の炭素粒子の粒子径を測定した。その値から算術平均粒子径ｄｎ２（ｎｍ）及び標準偏差ｓ２（ｎｍ）を求め、更に、ｓ２／ｄｎ２を算出した。そして、Ｄｓｔ２／ｄｎ２も算出した。これらの結果を表３に示した。
【０１０４】
更に、導電性ローラを帯電ローラとして使用したとき（実機評価）の性能及び帯電ローラとして使用前後の電気抵抗値も測定した。実機評価の方法及び電気抵抗値の測定方法は下記の通りである。また、得られた測定結果を表３に示す。
【０１０５】
＜実機評価＞
・画像形成装置
図３に示す画像形成装置を用いた。
【０１０６】
電子写真感光体１はアルミニウムシリンダーに厚み１８μｍのＯＰＣ層を形成し、最外層は変性ポリカーボネートを結合樹脂とする電荷輸送層とした反転現像方式である感光体ドラムである。そして、帯電ローラ２として上記で作製した導電性ローラを組み込む。露光装置３にはダイオードレーザーを採用している。
【０１０７】
現像部材４は、軸芯体上にシリコーンゴムからなる基層、その上にウレタン系導電性塗料を塗布して作製した現像ローラ４ａ、それに当接したトナー供給ローラ４ｂ及びトナー層厚規制部材４ｃが組み込まれており、現像ローラ４ａは電子写真感光体１と接触している。すなわち、接触現像方式となっている。
【０１０８】
転写ローラ５は、軸芯体にエピクロルヒドリンゴム−ＮＢＲ系ゴムの発泡体からなる導電性弾性層を有するローラを使用している。
【０１０９】
トナーとして、ワックスを中心に荷電制御剤と色素等を含むスチレンとブチルアクリレートの混合物を水中に懸濁し、重合して得たスチレン−ブチルアクリレートランダムコポリマー粒子の表面にポリエステル薄層を形成し、その表面にシリカ微粒子を外添した、ガラス転移温度６３℃、質量平均粒径６μｍの一成分非磁性トナーを用いた。
・通電耐久性
画像形成装置に取り付ける前（初期）と、低温低湿環境（Ｌ／Ｌ：１５℃／１０％ＲＨ）において、印字率４％のＡ４画像を連続１０万枚の画像出しを行った後（耐久後）に、図４に示すローラ電気抵抗測定装置にて、導電性ローラの電気抵抗値を測定した。
【０１１０】
すなわち、アルミドラムＸに導電性ローラＹを接触させ、接触面積が均一になるように導電性支持体の両端部に５００ｇの加重をかけ、アルミドラムＸを回転させ、導電性ローラＹは従動回転させながら２００Ｖの電圧をかけて流れる電流を測定し、導電性ローラの電気抵抗値（Ω）を求めた。
【０１１１】
通電耐久性の指標としては、電気抵抗値の変化（電気抵抗値（耐久後）／電気抵抗値（初期））で評価した。
【０１１２】
・画像評価
低温低湿環境（Ｌ／Ｌ：１５℃／１０％ＲＨ）の環境下において、印字率４％のＡ４画像連続１０万枚の画出しを行っている５枚目（初期）と１０万枚目（耐久後）のハーフトーン画像について、導電性ローラの抵抗値ムラに起因した画像不良を目視で下記基準により評価した。なお、導電性ローラの抵抗値ムラに起因した画像不良とは、ハーフトーン画像の印字方向に対して水平な方向に導電性ローラの回転ピッチに適合して濃度ムラ画像が発生するものである。
◎：未発生。
○：一部に軽微な濃度ムラが発生するものの、品質上問題なし。
△：全面に軽微な濃度ムラが発生するものの、品質上問題なし。
×：全面に濃度ムラが発生、品質を維持できない。
【０１１３】
実施例２〜１０、比較例１〜７
炭素粒子を表３に記載の使用炭素粒子（表２参照）に代える以外は実施例１と同様にして導電性ローラを作製した。そして、実施例１と同様の評価をし、結果を表３及び４に示した。
【０１１４】
【表３】
【０１１５】
【表４】
【０１１６】
実施例１１（単層構成導電性ローラの作製）
アクリルニトリル−ブタジエンゴム（アクリルニトリル量３１〜３６％）１００質量部、４，４’−ビス（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン（老化防止剤）１質量部、シランカップリング剤１質量部及び炭素粒子ＣＢ１（表２参照）２０質量部を加圧ニーダーで３０分混練した後、有機過酸化物（過安息香酸ｔ−ブチル）４質量部を加え、更に１５分間オープンロールで混練した。このゴム混合物をゴム押し出し機で、円筒形に押し出し、長さ３２０ｍｍに裁断して熱風炉を使用して、１６０℃の熱風で５０分間一次加硫し、導電性弾性層の一次加硫チューブを得た。
【０１１７】
導電性支持体としての径６ｍｍ、長さ２５２ｍｍの表面をニッケルメッキした鋼製円柱形の棒に熱硬化性接着剤を塗布し、それを上で得た一次加硫チューブに挿入し、その後、電気オーブンで１６０℃２時間の二次加硫と接着剤の硬化を行い、未研磨の導電性弾性層を導電性支持体上に形成した。この未研磨の導電性弾性層の両端部を長さ２３２ｍｍに切断した後、ゴム部分を回転砥石で研磨した。次いで、導電性弾性層の表面を、低圧水銀ランプ（ハリソン東芝ライティング製）で紫外線を５分間照射して、ＵＶ処理（紫外線積算光量：約６０００ｍＪ／ｃｍ2）をした。この低圧水銀ランプは主に２５４ｎｍの波長の紫外線を発するものである。こうして導電性ローラを得た。
【０１１８】
実施例１２〜２０、比較例８〜１４
炭素粒子を表５に記載の使用炭素粒子（表２参照）に代える以外は実施例１１と同様にして導電性ローラを作製した。
【０１１９】
上記実施例１１〜２０及び比較例８〜１４の導電性ローラを実施例１と同様の評価をし、結果を表５及び６に示した。
【０１２０】
【表５】
【０１２１】
【表６】
【０１２２】
＜評価結果＞
実施例１〜４の導電性ローラは、抵抗変化が１．３未満であり、かつ初期及び耐久後の画像評価が共に◎であることから、通電耐久性が非常に良好である。
【０１２３】
実施例５〜１４の導電性ローラは、抵抗変化が１．３以上２．０未満であり、かつ初期の画像評価が◎で、耐久後の画像評価が○であることから、通電耐久性が良好である。
【０１２４】
実施例１５〜２０の導電性ローラは、抵抗変化が２．０以上３．０未満であるが、初期の画像評価が○で、耐久後の画像評価が△であることから、通電耐久性が品質上問題ないレベルを保っている。
【０１２５】
比較例１〜１４の導電性ローラは、抵抗変化が３．０以上であり、初期の画像評価が○であるが、耐久後の画像評価が×であることから、通電耐久性が著しく劣化し、品質上問題がないレベルを保つことができていない。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の導電性ローラの断面図である。
【図２】炭素粒子の製造工程の概念図である。
【図３】本発明の電子写真装置の概略図である。
【図４】導電性ローラの電気抵抗値測定装置の概略図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１ 電子写真感光体
２ 帯電ローラ
３ 露光手段（レーザー）
４ 反転現像手段
４ａ 現像ローラ
４ｂ トナー供給ローラ
４ｃ トナー層厚規制部材
５ 転写ローラ
６ プロセスカートリッジ
７ 高純度水素ガスボンベ
８ 高純度水素ガスボンベ
９ 流量計
１０ 流量計
１１ 原料タンク
１２ 配管
１３ 配管
１４ 配管
１５ 圧力計
１６ 分解炉
１７ 予熱帯域
１８ 予熱帯域加熱用ヒータ
１９ 加熱帯域
２０ 反応管
２１ 加熱帯域加熱用ヒータ
２２ 温度調節器
２３ 温度調節器
２４ 放射温度計
２５ 冷却管
２６ 捕集室
２７ 圧力調節弁
２８ 減圧ポンプ
２９ 水槽
３０ 焼却炉
３１ 予熱器
３２ 反応器
３３ 脱着器
１００ 導電性ローラ
１０１ 導電性支持体
１０２ 導電性弾性層又は導電性弾性層（表面層）
１０３ 別の導電性弾性層
Ｌ 露光
Ｐ 転写材
Ｓ１ 帯電バイアス電源
Ｓ２ 転写バイアス電源
Ｓ３ 現像バイアス電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置、複写機等のＯＡ機器の帯電部材、現像部材、転写部材等に用いられる導電性ローラ及び該導電性ローラを有する電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真装置は、感光ドラムを中心に、その周りに該感光ドラムを均一に帯電する帯電部、感光ドラム上の帯電に対し画像情報を静電潜像として形成する印画（印字）部、静電潜像を感光ドラム上にトナー画像として顕像化（現像）する現像部、感光ドラム上のトナー画像を記録材に転写する転写部及び感光ドラムからトナー画像が転写された後に残るトナーやゴミを除去するためのクリーニング部が設けられており、さらに、記録材上のトナー画像を記録材に定着する定着部及び記録材を供給するための記録材供給部を有している。
【０００３】
このような装置において、画像は、まず感光ドラムのクリーニングに始まり、帯電、潜像形成、現像、転写、定着の各プロセスにより形成される。
【０００４】
帯電部では、帯電部材により感光ドラムの表面に、所定の極性で、電位が一様になるように一次帯電が行なわれる。次に、印画（印字）部で、目的画像情報の露光を受けることで、感光ドラム表面に目的画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像部にて現像部材より静電的にトナーが供給され、トナー画像として顕像化される。形成されたトナー画像は、転写部において転写部材よって感光ドラム表面から記録材に転写される。転写された未定着のトナー画像は、定着部に搬送されて、定着部で定着されて記録画像として出力される。
【０００５】
感光ドラムの帯電方式として、コロナ放電を代表とする非接触帯電方式と帯電ローラ等による接触帯電方式がある。オゾンが殆ど発生せず、帯電も均一になることから導電性弾性層を有する導電性ローラ（帯電ローラ）が多用されている。
【０００６】
また、現像部においては、静電的に帯電したトナーを静電潜像に供給し、顕像化してトナー画像を形成する。この際のトナー供給は通常帯電したトナーを表面に担持した導電性ローラ（現像ローラ）によることが多い。なお、この現像ローラは、トナーの種類にもよるが、導電性の金属の円柱、円筒、無端ベルトからなり、更にその表面に導電性被覆層が形成されて、トナーの搬送性、摩擦帯電性等を改良している。そのような中で、導電性被覆層が導電性弾性層とされているもの、すなわち、導電性ローラが一般的となっている。なお、円筒、無端ベルトのものは現像スリーブと呼ばれることもある。また、トナーが磁性一成分トナーや磁性二成分トナーでは、円筒内に磁石棒が挿入されている。
【０００７】
更に、転写部においては、転写部材から荷電され、感光ドラム上からトナー画像が記録材上へ移される。この際の転写部材としても、荷電のコントロールが容易であることから導電性ローラ（転写ローラ）が使用される。
【０００８】
このように用いられる導電性ローラの構成としては、金属等の導電性支持体上に、中程度の導電抵抗を有するゴム材等を主成分とする導電性弾性層、その導電性弾性層から低分子量物質等が染み出て表面に移行してくるのを遮るために設ける遮蔽層、導電性ローラの電気抵抗を調整するために設ける導電材等を分散させた樹脂を被覆した抵抗調整層、これらの層を保護する表面層などの多層構成を取ることが知られている。この中でも、表面層と導電性弾性層の二層構成が生産性や性能面を共に満たす構成として知られており、主流になりつつある。
【０００９】
導電性ローラの導電性を制御するための導電材として代表的なものとして、金属酸化物系導電材、導電性カーボンブラックが挙げられる。
【００１０】
金属酸化物系導電材として、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等が挙げられる。これら金属酸化物系導電材は、粒子がストラクチャーを形成しておらず、数十ｎｍサイズで樹脂・ゴム組成物に安定に分散される。一方、金属酸化物系導電剤は吸水性が強くかつ水と体積抵抗値が近いために、環境依存性が大きい。
【００１１】
導電性カーボンブラックは、安価でかつ少量で優れた導電性を付与できる材料であり、環境依存性が少ない。しかし、一次粒子が数十ｎｍサイズである炭素粒子が結合してストラクチャーを形成しているため不定形であり、表面積が大きく凝集しやすい。
【００１２】
導電材として導電性カーボンブラックを用いた導電性ローラでは、ＤＢＰ吸油量（例えば特許文献１）、Ｎ2吸着比表面積とＤＢＰ吸油量（例えば特許文献２）、平均粒径と真密度（例えば特許文献３）或いは表面ｐＨ（例えば特許文献４）を調整して導電性を制御している。
【００１３】
導電性カーボンブラックは、粒子形状が不定形であること、粒度分布にバラツキが大きいこと等により、導電性ローラの樹脂・ゴム層（導電性弾性層）において、カーボンブラック同士のつながり（導電パス）を形成しやすい。このため、少量で高い導電性を得られるが、形成された導電パスが細く、長時間電圧を印加して使用していると、導電パスが切断されて導電性ローラの電気抵抗が高くなってしまうこと（通電劣化現象）がある。それを防止するため、大量に導電性カーボンブラックを添加すると、増粘効果により樹脂・ゴム組成物の加工性が悪化する一方、導電性ローラでは導電パスが多数形成させることになり、導電性ローラの電気抵抗が異常に低くなる。そのような状態で帯電ローラとして使用すると、感光ドラム上に異常放電が発生することとなりやすい。
【００１４】
また、導電剤としてではないが、球形度の高いＭＴグレードのカーボンブラックを導電性弾性層に加えて印加電圧による抵抗値の安定性を向上させる手法も報告されている（例えば特許文献５）。この方法は、有効で好ましいものであるが、通電劣化に対して効果は限定的である。
【００１５】
導電性カーボンブラックをカップリング剤等で表面処理を施すことで、導電性ローラの通電劣化を抑制でき（例えば特許文献６）、確かに有効である。しかし、導電性カーボンブラックのカップリング剤による表面処理は技術的に難易度が高いこと、カップリング剤によるカーボンブラック表面処理効率が安定しないという難点がある。
【特許文献１】特開平４−１２０５６４号公報
【特許文献２】特許登録第３０１３６６５号公報
【特許文献３】特開平８−１２７６７５号公報
【特許文献４】特開平１０−１４８９９７号公報
【特許文献５】特開２００３−３４５０９０号公報
【特許文献６】特開２００２−２９６８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、本発明の課題は、通電耐久性が向上した導電性ローラ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは、上記課題を、導電性弾性層を形成するのに用いる材料から解決できないかと検討し、特定の炭素粒子を選択し、更に導電性弾性層から抽出した炭素粒子の粒子径と導電性弾性層中で測定した炭素粒子の粒子径の比等が特定の範囲にあることが重要であることを見出し、本発明に至った。
【００１８】
すなわち、本発明は、炭素粒子を含む導電性弾性層を有する導電性ローラであって、該炭素粒子が、電子顕微鏡で測定した算術平均粒子径ｄｎ１（ｎｍ）に対するその標準偏差ｓ１（ｎｍ）の比（ｓ１／ｄｎ１）が０．１超０．３未満であり、下記式１にて算出される形状係数ＳＦ１の平均が１００超１２０未満であり、更に導電性弾性層より抽出される炭素粒子のストークス径Ｄｓｔ２（ｎｍ）と導電性弾性層の裁断面で測定した炭素粒子の算術平均粒子径ｄｎ２（ｎｍ）との比（Ｄｓｔ２／ｄｎ２）が１．０超１．２以下であることを特徴とする導電性ローラである。
【００１９】
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） （式１）
式１中、ＭＸＬＮＧは短素粒子の投影図の最大長さ（ｎｍ）であり、ＡＲＥＡはその投影面積（ｎｍ2）を意味する。
【００２０】
該導電性ローラにおいて、炭素粒子の算術平均粒子径ｄｎ１が２０〜１５０ｎｍの範囲にあることが好ましい。
【００２１】
また、該導電性ローラにおいて、炭素粒子の体積抵抗値Ｒｖが０．１〜１０Ω・ｃｍの範囲にあることが好ましい。
【００２２】
上記炭素粒子は酸化処理されていることが好ましい。
【００２３】
本発明は、導電性支持体の外周上に、炭素粒子を含有する導電性弾性層が少なくとも一層形成されている上記の導電性ローラである。
【００２４】
また、本発明は、導電性支持体の外周上に、複数の導電性弾性層が形成され、その最外層が炭素粒子を含有する導電性弾性層である上記の導電性ローラである。
【００２５】
そしてまた、上記の導電性ローラを具備することを特徴とする電子写真装置である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の導電性ローラは、炭素粒子としてｓ１／ｄｎ１が０．１超０．３未満、式１で規定される形状係数ＳＦ１の平均が１００超１２０未満のものが使用されており、かつ、導電性弾性層から回収（抽出）された炭素粒子のＤｓｔ２と導電性弾性層中の炭素粒子のｄｎ２の比が１．０超１．２以下であるので、通電耐久性が良好である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の導電性ローラの好ましい例の断面図を図１に示す。本発明の導電性ローラ１００は、図１（ａ）に示すように、導電性支持体１０１の外周に少なくとも炭素粒子を含む導電性弾性層１０２が形成されている。なお、図１（ｂ）に示すように、導電支持体１０１と導電性弾性層１０２の間に別の導電性弾性層１０３が形成されていてもよい。この際の導電性弾性層１０２は表面層となっている。また、別の導電性弾性層１０３は表面層としての導電性弾性層１０２と原料構成が異なっていればよく、炭素粒子が導電性弾性層１０２に所定する性能を有していても構わない。
【００２８】
ここで用いられる炭素粒子は、電子顕微鏡で測定される算術平均粒子径ｄｎ１（ｎｍ）と該算術平均粒子径の標準偏差ｓ１の比（ｓ１／ｄｎ１）が０．１超０．３未満であること、及び下記式１で規定される形状係数ＳＦ１の平均が１００超１２０未満であることが必須である。
【００２９】
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） （式１）
式１中、ＭＸＬＮＧは炭素粒子の投影図の最大長さ（ｎｍ）であり、ＡＲＥＡはその投影面積（ｎｍ2）を意味する。
【００３０】
また、導電性弾性層を窒素気流下に８００℃で２時間分解処理して、抽出（回収）される炭素粒子（以下、抽出炭素粒子という）のストークス径Ｄｓｔ２（ｎｍ）と導電性弾性層の裁断面で測定した炭素粒子の算術平均粒子径ｄｎ２（ｎｍ）の比（Ｄｓｔ２／ｄｎ２）が１．０超１．２未満であることが必要である。炭素粒子がこのような導電性弾性層中での挙動を示すためには、原料での炭素粒子のストークス径Ｄｓｔ１とｄｎ１の比（Ｄｓｔ１／ｄｎ１）が１．０超１．２以下であることが望ましい。
【００３１】
炭素粒子とは、カーボンブラックも含む広義な意味で炭素を主成分として構成される粒子を示す。そして、ｓ１／ｄｎ１、ＳＦ１の平均及びＤｓｔ１／ｄｎ１が上記したような範囲を満たす炭素粒子は、球形度が高い単分散の炭素粒子である。このように球形度の高く、粒子径の揃った炭素粒子を導電性ローラの導電材とすることで、通電耐久性を向上させることが可能になった。
【００３２】
球形度が高く、粒子径も揃った炭素粒子が、樹脂・ゴム材料に配されて、導電性弾性層を形成したときに、炭素粒子は樹脂、ゴムに均一に分散され、また、相互の導電性パス形成も均一になり、結果として、導電性弾性層の導電性が均一でほぼ等方性となり、通電耐久性も向上する。
【００３３】
原料の炭素粒子のｓ１／ｄｎ１が０．１以下では粒度分布が極めて狭くなり、得ることが困難であり、また、０．３以上となると炭素粒子の分布が広くなってしまい、導電性ローラの通電耐久性を向上させることが困難となる。
【００３４】
また、原料の炭素粒子の形状係数ＳＦ１の平均が１００である、すなわち、すべての粒子が真球形状であるものを得ることは実質的に不可能であり、ＳＦ１が１２０超では球形から外れた粒子が多くなり、やはり導電性ローラの通電耐久性を向上させることが困難となる。
【００３５】
ここで、原料の炭素粒子はその算術平均粒子径ｄｎ１が２０〜１５０ｎｍであることが望ましい。ｄｎ１が２０ｎｍ未満の場合、炭素粒子の製造工程にて、炭素粒子中間体が凝集しやすく、球形度が好ましい炭素粒子が得られず、導電材として用いると、得られる導電性ローラは通電耐久性が悪化し安い。また、ｄｎ１が１５０超である場合、樹脂・ゴム材料に添加した時に加工性が悪化し、結果、導電性ムラが発生しやすい。
【００３６】
さらに、原料の炭素粒子は、体積抵抗値Ｒｖが０．１超１０未満（Ω・ｃｍ）であることが、少量の添加で、導電性弾性層に良好な導電性を付与することができるので、望ましい。
【００３７】
また、原料の炭素粒子は、表面が酸化処理されていると、なお一層好ましい。
【００３８】
炭素粒子の酸化処理とは、炭素粒子を、好ましくは製造工程の後処理工程で、酸化剤により処理して、炭素粒子の表面にカルボキシル基、ラクトン基、フェニル基、キノリン基、フェノール性水酸基などの酸性官能基を導入する工程である。ここで用いる酸化剤としては、酸素、硝酸、二酸化窒素、オゾン等が一般的である。酸化処理を行うことで、導電性ローラ中の樹脂・ゴム材料（バインダー）との親和性が向上する。バインダーとの親和性が向上することで、樹脂・ゴム層中での分散性が良好となり、炭素粒子が均一に配列し、異方性のない導電性パスが形成される。
【００３９】
ここで、本発明で使用する原料の炭素粒子の製造方法について説明する。
【００４０】
上記したよう特性を持つ炭素粒子は、炭化水素を水素と共に熱分解炉で熱分解することにより製造できる。
【００４１】
原料となる炭化水素として、メタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン、ブタジエン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の単環式芳香族炭化水素、ナフタレン、アントラセン等の多環式芳香族炭化水素、あるいはこれらの混合物や液化天然ガス（ＬＮＧ）などが用いられる。原料炭化水素が常温で液体又は固体の場合には、その沸点以上の温度に加熱して気化し、ガス状で熱分解炉に供給する。
【００４２】
炭化水素は水素をキャリアガスとして熱分解炉に供給され、比較的低温で、緩やかに熱分解される。こうすることにより、粒度分布がシャープで粒子凝集構造が小さく、球形度の高い、球形状の炭素粒子を製造することができる。
【００４３】
例えば、トルエンと水素との混合ガスを熱分解させた場合、トルエンは水素中で下記反応式１により熱分解して炭素を生成するものと想定される。
【００４４】
Ｃ6Ｈ5ＣＨ3 → ６Ｃ＋２Ｈ2＋ＣＨ4 （反応式１）
すなわち、反応式１より明らかなように、トルエンの熱分解反応は水素の存在により抑制されることになる。一方、熱分解反応により生成したメタンも熱分解するが、温度が低い場合には分解速度が遅く、トルエンの熱分解により生成した水素、メタンは共にトルエンの熱分解反応を抑制する方向に機能する。その結果、トルエンは緩やかに熱分解して球形度が高く、粒度分布がシャープな炭素粒子の生成が可能となる。
【００４５】
また、炭化水素の濃度を低く設定すると、分解反応の過程における炭素粒子の前駆体である中間粒子の濃度も低くなり、中間粒子相互の衝突機会が回避され、粒子間の結合が抑制され、粒子凝集体の形成が防止される。すなわち、単一球状で粒度分布もシャープな炭素粒子の生成が可能となる。
【００４６】
更に、炭化水素と水素の混合ガスの流速が遅く、層流状態で熱分解反応させると、分解反応過程における炭素粒子の前駆体である中間粒子相互の衝突機会が減少するので、粒子相互の凝集が抑制され、粒度分布がシャープで球形度の高い炭素粒子を生成することができるので好ましい。
【００４７】
従って、このような製造方法による炭素粒子の製造において、例えば、原料炭化水素の濃度を０．０１〜４０容量％に、炭化水素と水素の混合ガスのレイノルズ数Ｒｅを５０以下に、分解温度を１１００〜１３００℃の条件で熱分解するのが望ましい。
【００４８】
混合ガスのレイノルズ数Ｒｅは、物体の大きさＬ（ｃｍ）、流体の密度ρ（ｇ／ｃｍ3）、流体の粘度η（Ｐａ・ｓ）、流れの速さＵ（ｃｍ／ｓ）とすると下記式２と定義される。
Ｒｅ ＝ ρＵＬ／η （式２）
混合ガスの混合比、流速を制御することにより、レイノルズ数を制御することができる。レイノルズ数が１０００未満である低レイノルズ流体では、層流と呼ばれる乱れのない流れが形成される。一方、レイノルズ数が１０００以上である高レイノルズ流体は、乱流と呼ばれる不規則な流れが形成されやすい。乱流状態で混合ガスを熱分解反応すると、分解反応過程における炭素粒子の前駆体である中間粒子相互の衝突機会が不均一になり、粒子間で凝集が促進され、粒度分布がシャープで球形度の高い炭素粒子を生成することができない。
【００４９】
また、レイノルズ数が１０００未満である低レイノルズ流体であっても、そのレイノルズ数の値よって、流れが異なってくる。すなわち、レイノルズ数が１未満では、まったく淀みのなく定常で対称な流れを形成する。レイノルズ数が１以上２０以下では、炭素製造装置内の加熱帯の内壁や反応管において、レイノルズ数の大きさに依存する双子渦ができる。レイノルズ数が２０超１０００未満になると、双子渦が大きくなり、かつ振動し、カルマン渦列が形成される。
【００５０】
従って、本発明で使用する炭素粒子の製造では、レイノルズ数を１以上２０以下に設定するのが望ましい。この理由は、前述した双子渦が形成される程度の淀みが炭素粒子を形成する上で有用であり、レイノルズ数が１未満では、淀みが形成し難く炭素粒子の生成効率が低下し、レイノルズ数が２０超では、双子渦が大きくなりカルマン渦列が形成し、粒度分布がシャープで球形度の高い炭素粒子を生成することができないからである。
【００５１】
原料ガス中の炭化水素濃度〔（炭化水素ガス流量）／（炭化水素ガス流量＋水素ガス流量）〕を０．０１〜４０容量％に設定するのは、炭化水素濃度が４０容量％を越える場合には微細な粒子径で、粒子凝集体の小さい炭素粒子を生成することができず、一方０．０１容量％未満の低いガス濃度では炭素粒子の製造効率が低いばかりでなく反応ガス中における炭化水素が少ないために炭素粒子の生成反応が円滑に進まず、粒子性状等が不均一化して、球形度が低くかつ粒度分布もブロードとなる。
【００５２】
炭素粒子を液状の炭化水素を用いて製造する製造装置の概要を図２に示す。
【００５３】
高純度水素ガスが充填されたガスボンベ７、８が流量計９、１０を経て、一方（本図ではガスボンベ７）は配管１２を経て、液状の炭化水素を貯蔵する原料タンク１１に、他方（本図ではガスボンベ８）は配管１３を経て、炭化水素を加熱分解する分解炉１６に接続されている。原料タンク１１からは原料炭化水素がガスボンベ７から供給された水素により気化して水素と共に導出される配管１４が結合しており、この配管１４は分解炉１６の手前で配管１３と結合されている。なお、配管１３には、配管１４と結合し、分解炉１６との間に、分解炉１６内の反応圧力を測定するための圧力計１５が取り付けられている。
【００５４】
分解炉１６は、炉内が予熱帯域１７と加熱帯域１９に分けられている。炉外部に予熱帯域１７加熱用ヒータ１８が設けられ、熱電対（不図示）でコントロールされている温度調節器２２により調節できるようになっている。加熱帯域１９には、反応ガスの流速を調製するための反応管２０が設けられ、更に炉外部に該加熱帯域１９加熱用ヒータ２１が設けられている。加熱分解帯域１９の温度を測るために分解炉１６の原料ガス導入側末端には放射温度計２４が設けられ、この放射温度計２４によりヒータ２１がコントロールされている。なお、ヒータ１８、２１には電熱加熱方式や高周波誘導加熱方式が適用される。
【００５５】
分解炉１６からは、反応後の炭素粒子を含む反応済ガスを冷却するための冷却管２５を経て、炭素粒子を捕集する捕集室２６へ繋がる配管が出ている。捕集室２６には圧力調節弁２７が取り付けられ、分解炉１６の圧力を調節できるようになっている。圧力調節弁２７の先には減圧ポンプ２８が接続され、更に反応済ガス中の顆粒を捕集するための水槽２９が設けられ、反応済ガスが該水層２９中でバブリングするようになっている。水槽２９から出た反応済ガスは焼却炉３０にて燃やされて、排出される。
【００５６】
一方、捕集された炭素粒子は捕集室２６から取り出される。その後の炭素粒子の表面酸化装置は、取り出された炭素粒子を２００〜３００℃で加熱して脱気する予熱器３１、その後に、酸化剤と空気の混合気体で炭素粒子表面を酸化処理する反応器３２及び酸化処理済炭素粒子の表面に吸着した酸化剤を除去する脱着器３３からなっている。
【００５７】
本発明の導電性ローラの製造方法について、以下に記載する。
【００５８】
本発明の導電性ローラは、導電性支持体の外周上に、上記で製造されるような炭素粒子を含有する樹脂又はゴムからなる導電性弾性層を少なくとも一層形成して製造される。
【００５９】
導電性支持体は、導電性ローラの電極の役割を果たすものであり、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス等の金属または合金、クロムやニッケル処理をした鉄等の十分な導電性を有する材料で、通常構成されている。
【００６０】
樹脂又はゴムとしては、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂等が挙げられる。
【００６１】
樹脂又はゴム１００質量部に対し、上記した炭素粒子を１〜５０質量部、好ましくは５〜２５質量部を、顔料、充填剤、安定剤、発泡剤、凹凸形成剤等の通常の導電性被覆層を形成する際に使用される添加剤と共に配合して、導電性被弾性層用原料とされる。
【００６２】
次いで、導電性弾性層用原料はチューブ状に押出されて、必要により加熱架橋処理されチューブが形成され、所定の長さに切断され、そのチューブに必要により接着剤が塗布された上記導電性支持体が挿入して、導電性ローラとされる。導電性弾性層用原料を導電性支持体と共に押し出し、必要により過熱架橋して、導電性ローラを製造することもできる。また、導電性支持体を内蔵した金型に導電性弾性層用原料を注入し、金型内で冷却固化或いは加熱架橋して、導電性ローラを製造することもできる。なお、必要により、導電性弾性層表面を研磨することも可能である。また、紫外線等で照射処理しておくと、耐摩耗性が向上するので望ましい。
【００６３】
導電性弾性層が上記炭素粒子を含む導電性弾性層一層であるときは、通常０．５〜５ｍｍ、好ましくは、１〜３ｍｍとする。
【００６４】
本発明の導電性ローラは、少なくとも一層上記炭素粒子を含む導電性弾性層が形成されていればよく、特に、導電性支持体の上に、上記炭素粒子を含む導電性弾性層とは別の導電性弾性層を形成し、その上に上記炭素粒子を含む導電性弾性層を少なくとも一層形成されていることが好ましい。なお、導電性弾性層が複数であるときは、その最外層が上記炭素粒子を含む導電性弾性層（表面層）とすると、本発明の効果を得ることができるので好ましい。
【００６５】
上記炭素粒子を含む導電性弾性層（表面層）とは別の導電性弾性層を形成する樹脂及びゴムとしては、上記炭素粒子を含む導電性弾性層用に使用するものが、上記炭素粒子も含め、支障なく使用できる。また、導電性弾性層の形成は、必要により、導電付与剤（例えば、金属酸化物、導電性カーボンブラック、イオン導電剤等）、顔料、充填剤、安定剤、発泡剤、凹凸形成剤等の通常の導電性被覆層を形成する際に使用される添加剤と共に配合した樹脂又はゴム原料を、上記と同様にして導電性支持体上に導電性弾性層を形成する。通常、酸化亜鉛、導電性カーボンブラック等の導電付与剤を使用することが好ましく、原料の粘度を挙げないので酸化亜鉛が、また少量の添加で良好な導電性が得られるので導電性カーボンブラックが好ましく使用される。
【００６６】
この後、上記炭素粒子を含む導電性弾性層（表面層）を、この導電性弾性層の上に上記と同様にして形成することができる。その際には、導電性支持体に代えて導電性弾性層を有する導電性支持体を使用する。また、上記炭素粒子を含む導電性弾性層（表面層）の形成は、上記炭素粒子を含む導電性弾性層用原料を、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、酢酸エチル等の有機溶媒に溶解して塗布液とし、塗布乾燥、塗布硬化等により行なうこともできる。塗布の方法は特に限定されず、塗布液に浸漬する方法、塗布液を噴霧塗布する方法、刷毛、ローラ等で塗布する方法等が適宜選択される。なお、塗布液を循環させている中に浸漬する浸漬塗布によることが好ましい。
【００６７】
本発明において好ましい導電性ローラは、導電性支持体上に本発明の炭素粒子を含有する導電性弾性層を単層設けた導電ローラ、又は導電性支持体上に別の導電性弾性層を形成し、さらに本発明の炭素粒子を含有する導電性弾性層（表面層）を形成した導電性弾性層が二層構成を有している導電ローラである。
【００６８】
二層構成の導電性ローラの場合、導電性支持体上にエピクロロヒドリンゴムにイオン導電剤を添加した導電性ゴムを下側の導電性弾性層（基層）として形成し、その上に本発明の炭素粒子を含有するウレタン樹脂からなる導電性弾性層（表面層）を形成した導電性ローラが挙げられる。
【００６９】
下側の導電性弾性層（基層）は、押出成形等で成形された後に、研磨等の加工手段により成形され、次いで、ウレタン樹脂からなる導電性弾性層（表面層）は炭素粒子を含むポリオールとイソシアネートの原料塗料を、ディピングで塗布する加工成形を用いるのが好ましい。
【００７０】
単層構成の導電性ローラの場合、導電性支持体上にアクリルニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）に炭素粒子を添加したゴムを導電性弾性層として形成した導電性ローラが挙げられる。
【００７１】
ここで、導電性弾性層は、押出成形して形成された後、好ましくは研磨後に、紫外線照射をすることにより表面改質をしておくのが望ましい。
【００７２】
また、本発明は、前記導電性ローラを具備することを特徴とする電子写真装置である。
【００７３】
図３は、本発明の導電性ローラを具備する画像形成装置の一例の概略構成図である。
【００７４】
本例の画像形成装置は、転写式電子写真利用の反転現像方式、現像兼クリーニング方式（クリーナレス）である。
【００７５】
１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体であり、矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。２は電子写真感光体の帯電手段としての帯電ローラ（本発明の導電性ローラ）であり、電子写真感光体１に所定の押圧力で接触させてあり、本例では帯電ローラ２を駆動し、電子写真感光体１と等速回転する。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が印加され、電子写真感光体１の表面に所定の極性電位に一様に接触帯電方式・ＤＣ帯電方式で帯電処理される。例えば帯電ローラ２への印加の直流電圧が−１３００Ｖであるとき、電子写真感光体１の表面に、暗部電位−７００Ｖが帯電される。
【００７６】
３は露光手段であり、例えばレーザービームスキャナーである。電子写真感光体１の帯電処理面に露光手段３により目的の画像情報に対応した露光Ｌがなされることにより、電子写真感光体の表面電位が露光明部の電位（明部電位）に選択的に低下（減衰）して、静電潜像が形成される。通常、上記暗部電位を−７００Ｖとしたとき、明部電位を−１２０Ｖとすると好ましい。
【００７７】
４は反転現像手段であり、電子写真感光体１上の静電潜像の露光明部に、電子写真感光体１の帯電極性と同極性に帯電しているトナー（ネガトナー）を選択的に付着させて静電潜像をトナー画像として可視化（現像）する。なお、通常、反転現像手段４には、電子写真感光体１に接触し、トナーを付着させるための現像ローラ４ａ、現像ローラ４ａにトナーを供給すると共に使用されずに残っているトナーを掻き取るトナー供給ローラ４ｂ及び現像ローラ４ａ上のトナーの量を規制すると共に現像ローラ４ａと共にトナーを摩擦帯電するトナー層厚規制部材４ｃが備えられている。この現像ローラ４ａと電子写真感光体１の間に、トナーの静電潜像への転移を確実にするために、現像バイアスが印加電源Ｓ３により印加されている。上記暗部電位、明部電位としたとき、現像バイアスを−３５０Ｖとするのが適当である。なお、コントラストを挙げるために、交番電圧を更に負荷することもある。ここで、現像ローラとして、本発明の導電性ローラを採用することもできる。
【００７８】
５は転写手段としての転写ローラであり、電子写真感光体１に所定の押圧力で接触させて転写部を形成してあり、電子写真感光体１の回転と順方向に電子写真感光体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からトナーの帯電極性とは逆極性の転写電圧が印加される。転写部に対して不図示の給紙機構部から転写材Ｐが所定の制御タイミングで供給され、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。転写部において、電子写真感光体１上のトナー画像からトナーが転写材Ｐに静電的に引きつけられ、転写材Ｐ上にトナー画像が転写される。なお、転写ローラとして本発明の導電性ローラを使用することができる。
【００７９】
続いて、トナー画像を転写された転写材Ｐは、電子写真感光体１から分離されて、不図示のトナー画像定着手段へ導入され、トナー画像は定着処理を受けて画像形成物となる。
【００８０】
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構に移されて、そこから転写部へ再供給される。
【００８１】
転写残余トナー等の電子写真感光体１上の残留物は、帯電ローラ２により電子写真感光体１の帯電極性と同極性に帯電される。
【００８２】
そして、その転写残余トナーは、露光部を通って現像手段４に至って、バックコントラストにより電気的に現像装置内に回収され、現像兼クリーニング（クリーナーレス）が達成される。
【００８３】
本例では、電子写真感光体１、帯電ローラ２、現像手段４を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在のプロセスカートリッジ６としている。この際現像手段４を別体としてもよい。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例により本発明を説明する。
【００８５】
製造例１（炭素粒子ＣＢ１〜ＣＢ１７の作製）
図２に示した装置を使用した。すなわち、原料タンク１１にトルエンを入れ、高純度水素ガスボンベ７からステンレス製の配管１２を経由して、水素ガスをトルエン中に吹き込み、トルエンをバブリングし、トルエンを水素ガスとともにステンレス製の配管１４を経由して加熱炉１６に導入した。
【００８６】
一方、高純度水素ガスボンベ８からステンレス製の配管１３を経由して水素ガスを供給し、水素ガス流量を調整して、混合ガス中のトルエン濃度及び混合ガスの流速を制御した。
【００８７】
ここで、トルエンガス濃度、混合ガスのレイノルズ数、及び、反応温度を表１のように変えて２時間熱分解して、炭素粒子（未酸化処理品）を得た。次いで、酸化処理するものは、吸着している気体を予熱器３１中で２００〜３００℃で除いた後、酸化剤として窒素酸化物（ＮＯｘ）を用いて、反応器３２中で酸化処理して、炭素粒子（酸化処理品）を得た。
【００８８】
【表１】
【００８９】
上記で製造した炭素粒子について、以下の測定を行い、結果を表２に示した。
【００９０】
＜算術平均粒子径ｄｎ１及び標準偏差ｓ１＞
走査型電子顕微鏡「ＪＳＭ−６４８０」（商品名、日本電子株式会社製）により炭素粒子の５０個の炭素粒子の粒子径を直接測定した。その算術平均粒子径ｄｎ１およびその粒子径分布の標準偏差ｓ１を求めた。なお、各炭素粒子の粒子径は、画像で短径と長径を測定し、その平均を取った。
【００９１】
＜炭素粒子の形状係数ＳＦ１の算出＞
形状係数ＳＦ１は、上記炭素粒子のｄｎ１の測定における電子顕微鏡写真を使用して、必要データを得、下記式１に従って計算した。
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） （式１）
ここで、ＭＸＬＮＧとして、算術平均粒子径ｄｎ１を求めた各炭素粒子の長径を使用し、ＡＲＥＡはその写真から面積を求めて使用した。
【００９２】
＜ストークス径Ｄｓｔ１（ｎｍ）＞
ＪＩＳ Ｋ６２２１（１９８２）に基づいて乾燥した抽出した炭素粒子を少量の界面活性剤を含む２０容量％エタノール水溶液と混合して炭素分散濃度０．１ｋｇ／ｍ3の分散液を作成し、これを超音波で十分に分散させて試料とする。ディスク・セントリフュージ装置（英国Ｊｏｙｅｓ Ｌｏｂｅｌ社製）を１００ｓ-1の回転数に設定し、スピン液（２質量％グリセリン水溶液、２５℃）０．０１５ｄｍ3を加えた後、バッファー液（２０容量％エタノール水溶液、２５℃）０．００１ｄｍ3を注入する。次いで、温度２５℃の炭素分散液０．０００５ｄｍ3を注射器で加えた後、遠心沈降を開始し、同時に記録計を作動させて分布曲線を作成する。
【００９３】
この分布曲線より沈降時間Ｔを読み取り、下記式３に代入して、各沈降時間に対応するストークス径Ｄｓｔ（ｎｍ）を算出し、分布曲線での最大頻度の位置のストークス径を試料炭素粒子のストークス径Ｄｓｔ１（ｎｍ）とする。
【００９４】
【数１】
式２において、ηはスピン液の粘度（０．９３５×１０-3Ｐａ・ｓ）、Ｎはディスク回転スピード（１００ｓ-1）、ｒ1は炭素分散液注入点の半径（０．０４５６ｍ）、ｒ2は吸光度測定点までの半径（０．０４８２ｍ）、ρCBは炭素の密度（ｋｇ／ｍ3）、ρ1はスピン液の密度（１．００１７８×１０3ｋｇ／ｍ3）である。なお、カッコ内の数値は、上記測定条件による値である。また、計算に際しρCBは２．００×１０3ｋｇ／ｍ3とした。
【００９５】
＜体積抵抗値＞
炭素粒子の体積抵抗値（Ｒｖ）は、炭素粒子１００ｇを４．９ＭＰａの圧力で加圧してディスクを作成し、その状態で１５Ｖ印加時の電流を測定して、体積抵抗値を求めた。
【００９６】
【表２】
【００９７】
製造例２（二層構成の導電性ローラの作製用導電性弾性層を有する弾性ローラの作製）
エピクロルヒドリンゴム（ダイソー社製、商品名：ＣＧ１０２）１００質量部、炭酸カルシウム３０質量部、酸化亜鉛５質量部、ＤＯＰ１０質量部、として２−メルカプトベンズイミダゾール（老化防止剤）０．５質量部及び過塩素酸４級アンモニウム塩４質量部を、加圧ニーダーで３０分混練した後、加硫促進剤としてノクセラーＤＭ（商品名、大内新興化学工業社製）１質量部及びノクセラーＴＳ（商品名、大内新興化学工業社製）１質量部及び加硫剤として硫黄１．２質量部を加え、更に１５分間オープンロールで混練した。このゴム混合物をゴム押し出し機で、円筒形に押し出し、長さ３２０ｍｍに裁断して、加硫缶中で、１６０℃の水蒸気中で５０分間一次加硫し、導電性弾性層用の一次加硫チューブを得た。
【００９８】
導電性支持体としての径６ｍｍ、長さ２５２ｍｍの表面をニッケルメッキした鋼製円柱形の棒に熱硬化性接着剤を塗布し、それを上で得た導電性弾性層用の一次加硫チューブに挿入し、その後、電気オーブンで１６０℃２時間の二次加硫と接着剤の硬化を行い、未研磨の導電性弾性層を導電性支持体上に形成した。
【００９９】
この未研磨の導電性弾性層の両端部を切り落とし、長さ２３２ｍｍにした後、導電性弾性層表面を回転砥石で研磨し、外径８．５ｍｍの導電性弾性層（基層）を有する弾性ローラを得た。
【０１００】
実施例１（導電性弾性層を二層構成とした導電性ローラの製造）
ポリオール溶液（固形分２０質量％、ＯＨ価５０、溶剤ＭＥＫ）１００重量部に、ヘキサメチレンジイソシアネートをＯＨ／ＮＣＯ＝１．０になるように添加し、炭素粒子ＣＢ１（表２参照）１０重量部及びシリコーンオイル０．０７質量部を添加した後、固形分濃度が２４質量％になるようにＭＥＫにて濃度調整を行った。この混合液を、ジルコニアビーズ（平均粒径０．５ｍｍ）を分散メディアとして、横型サンドミルを３回通して分散した。ビーズを瀘過分離した分散液にて、導電性弾性層（表面層）用塗料を得た。
【０１０１】
上記して作製した塗料を浸漬槽に入れ、ダイアフラムポンプを使用した循環機で、流速３００ｍｌ／ｍｉｎで循環させる．その中に、製造例２で作製した弾性ローラを浸漬し、導電性弾性層（基層）の表面に塗工した。なお、浸漬槽から弾性ローラの引き上げ速度は１５ｍｍ／ｓとした。３０分間風乾した後、軸方向を反転して浸漬し、今度は引き上げ速度１００ｍｍ／ｍｉｎで塗工した。その後、３０分間風乾した後、硬化温度１６０℃で６０分間加熱して導電性ローラを得た。なお、炭素粒子を含む導電性弾性層（表面層）の厚みは２０μｍであった。
【０１０２】
この様にして作製した導電性ローラから導電性弾性層（表面層）を剥離し、窒素雰囲気下に８００℃で２時間処理して炭素粒子を抽出（回収）し、ストークス径Ｄｓｔ２（ｎｍ）を測定した。なお、測定方法は上記Ｄｓｔ１の測定と同様である。
【０１０３】
また、導電性弾性層（表面層）をカッターで切り出し、その端面の電子顕微鏡写真を、走査型電子顕微鏡「ＪＳＭ−６４８０」（商品名、日本電子社製）により撮影し、５０個の炭素粒子の粒子径を測定した。その値から算術平均粒子径ｄｎ２（ｎｍ）及び標準偏差ｓ２（ｎｍ）を求め、更に、ｓ２／ｄｎ２を算出した。そして、Ｄｓｔ２／ｄｎ２も算出した。これらの結果を表３に示した。
【０１０４】
更に、導電性ローラを帯電ローラとして使用したとき（実機評価）の性能及び帯電ローラとして使用前後の電気抵抗値も測定した。実機評価の方法及び電気抵抗値の測定方法は下記の通りである。また、得られた測定結果を表３に示す。
【０１０５】
＜実機評価＞
・画像形成装置
図３に示す画像形成装置を用いた。
【０１０６】
電子写真感光体１はアルミニウムシリンダーに厚み１８μｍのＯＰＣ層を形成し、最外層は変性ポリカーボネートを結合樹脂とする電荷輸送層とした反転現像方式である感光体ドラムである。そして、帯電ローラ２として上記で作製した導電性ローラを組み込む。露光装置３にはダイオードレーザーを採用している。
【０１０７】
現像部材４は、軸芯体上にシリコーンゴムからなる基層、その上にウレタン系導電性塗料を塗布して作製した現像ローラ４ａ、それに当接したトナー供給ローラ４ｂ及びトナー層厚規制部材４ｃが組み込まれており、現像ローラ４ａは電子写真感光体１と接触している。すなわち、接触現像方式となっている。
【０１０８】
転写ローラ５は、軸芯体にエピクロルヒドリンゴム−ＮＢＲ系ゴムの発泡体からなる導電性弾性層を有するローラを使用している。
【０１０９】
トナーとして、ワックスを中心に荷電制御剤と色素等を含むスチレンとブチルアクリレートの混合物を水中に懸濁し、重合して得たスチレン−ブチルアクリレートランダムコポリマー粒子の表面にポリエステル薄層を形成し、その表面にシリカ微粒子を外添した、ガラス転移温度６３℃、質量平均粒径６μｍの一成分非磁性トナーを用いた。
・通電耐久性
画像形成装置に取り付ける前（初期）と、低温低湿環境（Ｌ／Ｌ：１５℃／１０％ＲＨ）において、印字率４％のＡ４画像を連続１０万枚の画像出しを行った後（耐久後）に、図４に示すローラ電気抵抗測定装置にて、導電性ローラの電気抵抗値を測定した。
【０１１０】
すなわち、アルミドラムＸに導電性ローラＹを接触させ、接触面積が均一になるように導電性支持体の両端部に５００ｇの加重をかけ、アルミドラムＸを回転させ、導電性ローラＹは従動回転させながら２００Ｖの電圧をかけて流れる電流を測定し、導電性ローラの電気抵抗値（Ω）を求めた。
【０１１１】
通電耐久性の指標としては、電気抵抗値の変化（電気抵抗値（耐久後）／電気抵抗値（初期））で評価した。
【０１１２】
・画像評価
低温低湿環境（Ｌ／Ｌ：１５℃／１０％ＲＨ）の環境下において、印字率４％のＡ４画像連続１０万枚の画出しを行っている５枚目（初期）と１０万枚目（耐久後）のハーフトーン画像について、導電性ローラの抵抗値ムラに起因した画像不良を目視で下記基準により評価した。なお、導電性ローラの抵抗値ムラに起因した画像不良とは、ハーフトーン画像の印字方向に対して水平な方向に導電性ローラの回転ピッチに適合して濃度ムラ画像が発生するものである。
◎：未発生。
○：一部に軽微な濃度ムラが発生するものの、品質上問題なし。
△：全面に軽微な濃度ムラが発生するものの、品質上問題なし。
×：全面に濃度ムラが発生、品質を維持できない。
【０１１３】
実施例２〜１０、比較例１〜７
炭素粒子を表３に記載の使用炭素粒子（表２参照）に代える以外は実施例１と同様にして導電性ローラを作製した。そして、実施例１と同様の評価をし、結果を表３及び４に示した。
【０１１４】
【表３】
【０１１５】
【表４】
【０１１６】
実施例１１（単層構成導電性ローラの作製）
アクリルニトリル−ブタジエンゴム（アクリルニトリル量３１〜３６％）１００質量部、４，４’−ビス（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン（老化防止剤）１質量部、シランカップリング剤１質量部及び炭素粒子ＣＢ１（表２参照）２０質量部を加圧ニーダーで３０分混練した後、有機過酸化物（過安息香酸ｔ−ブチル）４質量部を加え、更に１５分間オープンロールで混練した。このゴム混合物をゴム押し出し機で、円筒形に押し出し、長さ３２０ｍｍに裁断して熱風炉を使用して、１６０℃の熱風で５０分間一次加硫し、導電性弾性層の一次加硫チューブを得た。
【０１１７】
導電性支持体としての径６ｍｍ、長さ２５２ｍｍの表面をニッケルメッキした鋼製円柱形の棒に熱硬化性接着剤を塗布し、それを上で得た一次加硫チューブに挿入し、その後、電気オーブンで１６０℃２時間の二次加硫と接着剤の硬化を行い、未研磨の導電性弾性層を導電性支持体上に形成した。この未研磨の導電性弾性層の両端部を長さ２３２ｍｍに切断した後、ゴム部分を回転砥石で研磨した。次いで、導電性弾性層の表面を、低圧水銀ランプ（ハリソン東芝ライティング製）で紫外線を５分間照射して、ＵＶ処理（紫外線積算光量：約６０００ｍＪ／ｃｍ2）をした。この低圧水銀ランプは主に２５４ｎｍの波長の紫外線を発するものである。こうして導電性ローラを得た。
【０１１８】
実施例１２〜２０、比較例８〜１４
炭素粒子を表５に記載の使用炭素粒子（表２参照）に代える以外は実施例１１と同様にして導電性ローラを作製した。
【０１１９】
上記実施例１１〜２０及び比較例８〜１４の導電性ローラを実施例１と同様の評価をし、結果を表５及び６に示した。
【０１２０】
【表５】
【０１２１】
【表６】
【０１２２】
＜評価結果＞
実施例１〜４の導電性ローラは、抵抗変化が１．３未満であり、かつ初期及び耐久後の画像評価が共に◎であることから、通電耐久性が非常に良好である。
【０１２３】
実施例５〜１４の導電性ローラは、抵抗変化が１．３以上２．０未満であり、かつ初期の画像評価が◎で、耐久後の画像評価が○であることから、通電耐久性が良好である。
【０１２４】
実施例１５〜２０の導電性ローラは、抵抗変化が２．０以上３．０未満であるが、初期の画像評価が○で、耐久後の画像評価が△であることから、通電耐久性が品質上問題ないレベルを保っている。
【０１２５】
比較例１〜１４の導電性ローラは、抵抗変化が３．０以上であり、初期の画像評価が○であるが、耐久後の画像評価が×であることから、通電耐久性が著しく劣化し、品質上問題がないレベルを保つことができていない。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の導電性ローラの断面図である。
【図２】炭素粒子の製造工程の概念図である。
【図３】本発明の電子写真装置の概略図である。
【図４】導電性ローラの電気抵抗値測定装置の概略図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１ 電子写真感光体
２ 帯電ローラ
３ 露光手段（レーザー）
４ 反転現像手段
４ａ 現像ローラ
４ｂ トナー供給ローラ
４ｃ トナー層厚規制部材
５ 転写ローラ
６ プロセスカートリッジ
７ 高純度水素ガスボンベ
８ 高純度水素ガスボンベ
９ 流量計
１０ 流量計
１１ 原料タンク
１２ 配管
１３ 配管
１４ 配管
１５ 圧力計
１６ 分解炉
１７ 予熱帯域
１８ 予熱帯域加熱用ヒータ
１９ 加熱帯域
２０ 反応管
２１ 加熱帯域加熱用ヒータ
２２ 温度調節器
２３ 温度調節器
２４ 放射温度計
２５ 冷却管
２６ 捕集室
２７ 圧力調節弁
２８ 減圧ポンプ
２９ 水槽
３０ 焼却炉
３１ 予熱器
３２ 反応器
３３ 脱着器
１００ 導電性ローラ
１０１ 導電性支持体
１０２ 導電性弾性層又は導電性弾性層（表面層）
１０３ 別の導電性弾性層
Ｌ 露光
Ｐ 転写材
Ｓ１ 帯電バイアス電源
Ｓ２ 転写バイアス電源
Ｓ３ 現像バイアス電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素粒子を含む導電性弾性層を有する導電性ローラであって、
該炭素粒子が、電子顕微鏡で測定した算術平均粒子径ｄｎ１（ｎｍ）に対するその標準偏差ｓ１（ｎｍ）の比（ｓ１／ｄｎ１）が０．１超０．３未満であり、下記式１にて算出される形状係数ＳＦ１の平均が１００超１２０未満であり、
更に導電性弾性層より抽出される炭素粒子のストークス径Ｄｓｔ２（ｎｍ）と導電性弾性層の裁断面で測定した炭素粒子の算術平均粒子径ｄｎ２（ｎｍ）との比（Ｄｓｔ２／ｄｎ２）が１．０超１．２以下である
ことを特徴とする導電性ローラ。
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） （式１）
式１中、ＭＸＬＮＧは炭素粒子の投影図における最大長さ（ｎｍ）であり、ＡＲＥＡはその投影面積（ｎｍ2）を意味する。
【請求項２】
炭素粒子の算術平均粒子径ｄｎ１が２０〜１５０ｎｍの範囲にある請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項３】
炭素粒子の体積抵抗値Ｒｖが０．１〜１０Ω・ｃｍの範囲にある請求項１又は２に記載の導電性ローラ。
【請求項４】
炭素粒子が酸化処理されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性ローラ。
【請求項５】
導電性支持体の外周上に、炭素粒子を含有する導電性弾性層が少なくとも一層形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性ローラ。
【請求項６】
導電性支持体の外周上に、複数の導電性弾性層が形成され、その最外層が炭素粒子を含有する導電性弾性層である請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性ローラ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載された導電性ローラを具備することを特徴とする電子写真装置。
【請求項１】
炭素粒子を含む導電性弾性層を有する導電性ローラであって、
該炭素粒子が、電子顕微鏡で測定した算術平均粒子径ｄｎ１（ｎｍ）に対するその標準偏差ｓ１（ｎｍ）の比（ｓ１／ｄｎ１）が０．１超０．３未満であり、下記式１にて算出される形状係数ＳＦ１の平均が１００超１２０未満であり、
更に導電性弾性層より抽出される炭素粒子のストークス径Ｄｓｔ２（ｎｍ）と導電性弾性層の裁断面で測定した炭素粒子の算術平均粒子径ｄｎ２（ｎｍ）との比（Ｄｓｔ２／ｄｎ２）が１．０超１．２以下である
ことを特徴とする導電性ローラ。
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４） （式１）
式１中、ＭＸＬＮＧは炭素粒子の投影図における最大長さ（ｎｍ）であり、ＡＲＥＡはその投影面積（ｎｍ2）を意味する。
【請求項２】
炭素粒子の算術平均粒子径ｄｎ１が２０〜１５０ｎｍの範囲にある請求項１に記載の導電性ローラ。
【請求項３】
炭素粒子の体積抵抗値Ｒｖが０．１〜１０Ω・ｃｍの範囲にある請求項１又は２に記載の導電性ローラ。
【請求項４】
炭素粒子が酸化処理されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性ローラ。
【請求項５】
導電性支持体の外周上に、炭素粒子を含有する導電性弾性層が少なくとも一層形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性ローラ。
【請求項６】
導電性支持体の外周上に、複数の導電性弾性層が形成され、その最外層が炭素粒子を含有する導電性弾性層である請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性ローラ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載された導電性ローラを具備することを特徴とする電子写真装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−１６３５７３（Ｐ２００７−１６３５７３Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５６１７０（Ｐ２００５−３５６１７０）
【出願日】平成１７年１２月９日（２００５．１２．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月９日（２００５．１２．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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