帯電部材
【課題】電気抵抗が低く、ロット内・ロット間ばらつきや環境依存性が小さく、長期間、感光体等に圧接して放置した場合でも、感光体の汚染やセット画像不良の発生の無い、帯電部材を提供する。
【解決手段】帯電部材を良導電性の支持体と該支持体上の少なくとも１層以上からなる弾性体層とで形成し、弾性体層は結合ニトリル量が２５質量％以上４５質量％以下のアクリルニトリル−ブタジエン共重合体を含有するベースゴムに導電性粒子としてカーボンブラックを分散し、カーボンブラックは平均粒子径が２０〜４０ｎｍの低ストラクチャーカーボンブラックであり、アクリルニトリル−ブタジエン共重合体の温度１００℃でのムーニー粘度をＸ、弾性体層の２００Ｖで測定した体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラックの配合量をＹとした場合、下記関係式（１）を満足している。
０．６Ｘ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋５４ ・・・・・・ 式（1）
【解決手段】帯電部材を良導電性の支持体と該支持体上の少なくとも１層以上からなる弾性体層とで形成し、弾性体層は結合ニトリル量が２５質量％以上４５質量％以下のアクリルニトリル−ブタジエン共重合体を含有するベースゴムに導電性粒子としてカーボンブラックを分散し、カーボンブラックは平均粒子径が２０〜４０ｎｍの低ストラクチャーカーボンブラックであり、アクリルニトリル−ブタジエン共重合体の温度１００℃でのムーニー粘度をＸ、弾性体層の２００Ｖで測定した体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラックの配合量をＹとした場合、下記関係式（１）を満足している。
０．６Ｘ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋５４ ・・・・・・ 式（1）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置において感光体に当接して使用される帯電部材に関するものである。尚、以下、特に帯電部材の一例として、帯電ローラについてその詳細を記載するが、本発明は、その用途を帯電ローラのみに限定する物ではない。
【背景技術】
【０００２】
複写機や光プリンタ等の電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装置において、感光体や誘電体等の像担持体面を帯電処理する手段として、近年では接触帯電方式が採用されている。接触帯電方式においては、電圧を印加した帯電する部材（帯電部材とも記載する）を、被帯電体面に近接または接触させて、被帯電体面を帯電処理するもので、一般的には、金属製芯金の軸上に半導電性の弾性体層が形成されたゴムローラ型の帯電ローラが使用される。
【０００３】
接触帯電方式で用いられる帯電ローラの弾性体層には、感光体等の被帯電体表面のピンホールや傷などにより生じるリークを防止するために、適度な半導電性が必要である。また、被帯電体を均一に帯電させるためには、帯電部材の電気抵抗値が体積固有抵抗率で１×１０3Ω・ｃｍ以上１×１０9Ω・ｃｍ以下程度の均一な半導電性であることが重要である。そして、この様な電気特性を実現するために、エピクロルヒドリンゴムのような、それ自身が半導電性を有する極性ゴムにイオン導電剤を添加したイオン導電系ゴムにより、弾性体層を構成することが知られている。
【０００４】
イオン導電系ゴムは電気抵抗のバラツキが小さく均質なゴムが得られる特徴がある。その一方で、イオン導電剤を配合しないと１×１０7Ω・ｃｍ以下の低抵抗が得られ難く、イオン導電剤が感光体に付着することを防止する為に、比較的厚膜な表面層を設ける必要があった。また、イオン導電系ゴムは温度・湿度の環境によって電気抵抗が大きく変動する問題もある。
【０００５】
低抵抗化が可能で環境依存性も小さいゴム組成物としては、ベースゴムにカーボンブラック等の導電粒子を配合した電子導電系の導電性ゴム組成物が知られている。
【０００６】
しかしながら電子導電系ゴムはその電気抵抗が導電性粒子の分散状態に強く依存し、その結果、均質な電気抵抗を得ることが困難で、電気抵抗のロット内・ロット間ばらつきが大きい場合があった。
【０００７】
また、電子導電系ゴムを弾性体層に使用した帯電部材においては、帯電部材を感光体等に長期間圧接して放置した場合に、その当接部で画像不良を起こす、いわゆるセット画像不良が発生することがあった。
【０００８】
電子導電系ゴム組成物で均一な電気抵抗を得る方法としては、特定の範囲の比表面積とＤＢＰ吸油量のカーボンブラックを使用する方法（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。しかしながら、この方法においてはカーボンブラックとベースゴムとの親和性については示されておらず、セット画像不良についても検討されていない。
【０００９】
電気抵抗の均一性を向上させる他の手法として、ｐＨ5以下の酸性カーボンブラックを含有する導電部材が開示されている（特許文献２）。しかしｐＨ５以下の酸性カーボンブラックはゴムに配合した場合、抵抗低減効果が小さく、多量配合しないと低抵抗化できない。
【００１０】
また、導電性ローラに最適なゴム組成物として、イオン導電性のベースゴムに平均粒径の２／３倍以上のカーボンブラックを添加する方法が開示されている（特許文献３）。しかし、本方法はイオン導電系ゴムの環境依存性を低減することを目的としており、電気抵抗の均一性については言及されていない。また、カーボンブラックの分散状態やベースゴムとの親和性についても言及されておらず、セット画像不良についても検討されていない。
【特許文献１】特開平07-134469号報
【特許文献２】特開2002-23462号報
【特許文献３】特開2001-140855号報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明は、電気抵抗が低く、ロット内・ロット間ばらつきや環境依存性が小さく、長期間、感光体等に圧接して放置した場合でも、感光体の汚染やセット画像不良の発生の無い、帯電部材を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は電子導電系ゴムにおけるセット画像不良について調査した結果、セット画像不良は、帯電部材と感光体との当接部での長期変形により、カーボンの配列が変化し、当接部と非当接部とで電気抵抗の差が生じることで発生することが判明した。そして、この対策としては小粒子径・低ストラクチャーのカーボンブラックを高配合・高分散することが効果的であることを見出した。小粒子径・低ストラクチャーのカーボンブラックを高配合・高分散することによって電気抵抗が均一で変形による抵抗変動も小さくなる。そして、小粒子径・低ストラクチャーのカーボンブラックを高分散させる為には、カーボンとの親和性が良好な中高ニトリルゴムをベースポリマーとし、ベースポリマーの粘度と配合するガーボンの特性・配合量に最適値があることを見出した。
【００１３】
すなわち本発明に係る帯電部材は以下の通りである。
【００１４】
導電性支持体と、該導電性支持体上に形成した弾性体層とを有する帯電部材であって、
結合ニトリル量が２５質量％以上４５質量％以下のアクリルニトリル−ブタジエン共重合体を含有するベースゴムに導電性粒子としてカーボンブラックを分散した半導電性ゴムからなり、該カーボンブラックは平均粒子径が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の低ストラクチャーカーボンブラックであり、該半導電性ゴムは該アクリルニトリル−ブタジエン共重合体の温度１００℃でのムーニー粘度をＸ、弾性体層の２００Ｖで測定した体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラックの配合量をＹとした場合、下記関係式（１）
０．６Ｘ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋５４ ・・・・・・ 式（1）
を満足していること特徴とする帯電部材。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電気抵抗が低く、ロット内・ロット間ばらつきや環境依存性が小さく、長期間、感光体等に圧接して放置した場合でも、感光体の汚染やセット画像不良の発生の無い、帯電部材を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本願発明に係る帯電部材は、
導電性支持体と、該導電性支持体上に形成した弾性体層とを有する。
【００１７】
該弾性体層は、結合ニトリル量が２５質量％以上４５質量％以下のアクリルニトリル−ブタジエン共重合体を含有するベースゴムに導電性粒子としてカーボンブラックを分散した半導電性ゴムからなる。
【００１８】
また該カーボンブラックは、平均粒子径が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の低ストラクチャーカーボンブラックである。
【００１９】
更に該半導電性ゴムは、該アクリルニトリル−ブタジエン共重合体の温度１００℃でのムーニー粘度をＸ、弾性体層の２００Ｖで測定した体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなる前記カーボンブラックの配合量をＹとした場合、下記関係式（１）
０．６Ｘ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋５４ ・・・・・・ 式（1）
を満足している。
【００２０】
（２）上記の帯電部材は、該アクリルニトリル−ブタジエン共重合体の温度１００℃でのムーニー粘度をＸ、弾性体層の２００Ｖで測定した体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラック配合量をＹとした場合、下記の関係式（２）
２．６Ｘ＋１９ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋４０ ・・・・・式（２）
を満足していることが好ましい。
【００２１】
（３）また、上記のカーボンブラックは、ＤＢＰ吸油量が７０ｃｍ3／１００ｇ以上１００ｃｍ3／１００ｇ以下であることが好ましい。
【００２２】
（４）また上記のカーボンブラックは、ベースゴム１００質量部に対して３０質量部以上７０質量部以下配合されていることが好ましい。
【００２３】
（５）また上記のアクリルニトリル−ブタジエン共重合体は、温度１００℃でのムーニー粘度が２０以上５０以下であることが好ましい。
【００２４】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
図２には、本発明の帯電部材を有する電子写真装置の概略構成を示す。２１は被帯電体としての電子写真感光体であり、本例の電子写真感光体は、アルミニウムなどの導電性を有する支持体２１ｂと、支持体２１ｂ上に形成した感光層２１ａを基本構成層とするドラム形状の電子写真感光体である。軸２１ｃを中心に図上時計方向に所定の周速度をもって回転駆動される。
【００２５】
１は、電子写真感光体２１に接触配置されて電子写真感光体を所定の極性・電位に帯電（一次帯電）する帯電ローラである。帯電ローラ１は、芯金１１と、芯金１１上に形成した弾性層１２とからなり、芯金１１の両端部を不図示の押圧手段で電子写真感光体２１の回転駆動に伴い従動回転する。
【００２６】
電源２３で摺擦電源２３ａにより、芯金１１の所定の直流（ＤＣ）バイアスが印加されることで電子写真感光体２１が所定の極性・電位に接触帯電される。帯電ローラ１で周面が帯電された電子写真感光体２１は、次いで露光手段２４により目的画像情報の露光（レーザービーム走査露光、原稿画像のスリット露光など）を受けることで、その周面に目的の画像情報に対した静電潜像が形成される。
【００２７】
その静電潜像は、次いで、現像部材２５により、トナー画像として順次に可視像化されていく。このトナー画像は、次いで、転写手段２６により不図示の給紙手段部から電子写真感光体２１の回転と同期取りされて適正なタイミングをもって電子写真感光体２１と転写手段２６との間の転写部へ搬送された転写材２７に順次転写されていく。本例の転写手段２６は転写ローラであり、転写材２７の裏からトナーと逆極性の帯電を行うことで電子写真感光体２１側のトナー画像が転写材２７に転写されていく。
【００２８】
表面にトナー画像の転写を受けた転写材２７は、電子写真感光体２１から分離されて不図示の定着手段へ搬送されて像定着を受け、画像形成物として出力される。あるいは、裏面にも像形成するものでは、転写部への再搬送手段へ搬送される。
【００２９】
像転写後の電子写真感光体２１の周面は、前露光手段２８による前露光を受けて電子写真感光体ドラム上の残留電荷が除去（除電）される。この前露光手段２８には公知の手段を利用することができ、例えばＬＥＤチップアレイ、ヒューズランプ、ハロゲンランプおよび蛍光ランプなどを好適に例示することができる。
【００３０】
除電された電子写真感光体２１の周面は、クリーニング部材２９で転写残りトナーなどの付着汚染物の除去を受けて洗浄面化されて、繰り返して画像形成に供される。
【００３１】
帯電ローラ１は面移動駆動される電子写真感光体２１に従動駆動させてもよいし、非回転にしてもよいし、電子写真感光体２１の面移動方向に順方向または逆方向に所定の周速度をもって積極的に回転駆動させるようにしてもよい。
【００３２】
また、露光は、電子写真装置を複写機として使用する場合には、原稿からの反射光や透過光により行われる。あるいは、原稿を読み取り信号化し、この信号に基づいてレーザービームを走査したり、ＬＥＤアレイを駆動したり、または液晶シャッターアレイを駆動することにより行われる。
【００３３】
本発明の帯電部材を使用しうる電子写真装置としては、複写機、レーザービームプリンター、ＬＥＤプリンター、あるいは、電子写真製版システムなどの電子写真応用装置などが挙げられる。本発明の帯電部材は、帯電ローラ以外に、現像部材、転写部材、除電部材や、給紙ローラなどの搬送部材としても使用可能である。
【００３４】
本発明の帯電部材は芯金と、その外側に設けられた半導電体層により構成される。図１に本発明の帯電部材の例として、帯電ローラ１の模式図を示す。帯電ローラ１は芯金１１とその外周に設けられた弾性体層１２とから構成されており、必要によって、弾性体層１２の外側に表面層１３を設けることも出来る。
【００３５】
弾性体層はアクリルニトリル−ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）を含有するベースゴムに導電粒子としてカーボンブラックを分散させたゴム材料にて構成される。ＮＢＲはカーボンブラックとの親和性を高める為、中高ニトリルのものが好ましい。具体的な結合ニトリル量は２５質量％以上４５質量％であり、結合ニトリル量はＪＩＳ Ｋ６３８４（２００１年）記載のセミミクロケルダール法によって共重合体中の窒素含有量を測定し、計算により求めることが出来る。ニトリル量が２５質量％未満ではベースゴムの極性が小さく、カーボンとの親和性が充分でないために、セット画像不良画像改善効果が充分でない。また、ニトリル量４５質量％超では、ＮＢＲのガラス転移点が高くなりすぎ、結果的に得られた弾性体が非常に高硬度となってしまう。
【００３６】
ＮＢＲ原料はＪＩＳ Ｋ６３００−１（２００１年）に記載の方法で測定した１００℃でのムーニー粘度が２０以上５０以下であることが好ましい。ムーニー粘度が２０以上のＮＢＲではカーボンを混練する工程で、充分なせん断力がかかり、カーボンブラックの分散が充分となる。また、ムーニー粘度が５０以下のＮＢＲでは、カーボンの分散は良好であり、得られた未加硫ゴム組成物の粘度が適当で、加工性が良好で、結果的に得られた弾性体の電気抵抗が均一となるので好ましい。
【００３７】
カーボンブラックは平均粒子径が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の低ストラクチャーカーボンブラックである。平均粒子径が２０ｎｍ未満ではゴム原料への分散性が極めて悪くなり、電気抵抗の均一性が得られない。平均粒子径が４０ｎｍ超ではゴムに配合した際の電気抵抗低減効果が小さく、低電気抵抗の弾性体を得る為にカーボンブラックを多量配合する必要があり、結果的に得られた弾性体が非常に高硬度となってしまう。カーボンブラックの平均粒子径は原料から測定する場合は、カーボンブラック試料を超音波洗浄法により周波数２００ＫＨｚで３０分間クロロホルムに分散させたのち、分散試料を支持膜に固定した試料を調整する。または、カーボンブラックが分散されたゴム組成物から測定する場合は、ゴム試料をミクロトームを用いて厚さ１００ｎｍの超薄切片を作成し、支持膜に固定した試料を調整する。
【００３８】
これらを電子顕微鏡で観察、８００００〜１０００００倍の倍率で撮影し、得られた写真からランダムに１００個のカーボンブラック粒子について写真上の直径と写真の拡大倍率により粒子径を計算して算術平均粒子直径を求めることが出来る。使用するカーボンブラックは低ストラクチャーカーボンブラックである。低ストラクチャーカーボンブラックとは具体的には、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４（２００１年）に記載の方法で測定したＤＢＰ吸油量が５０ｃｍ3／１００ｇ以上１６０ｃｍ3／１００ｇ以下のカーボンブラックである。ＤＢＰ吸油量が５０ｃｍ3／１００ｇ以上のカーボンブラックではゴムに配合した際の電気抵抗低減効果が十分で、低電気抵抗の弾性体を得る為にカーボンブラックを多量配合する必要がない。その結果として得られた弾性体は適当な硬度を有するものとなる。ＤＢＰ吸油量が１６０以下のカーボンブラックでは、ゴムの混練や加工工程でのせん断でカーボンブラックのストラクチャー破壊が生じない。その結果、混練条件等の加工時の条件変動でも電気抵抗が変動せず、得られた部材の電気抵抗のロット内・ロット間ばらつきが小さく保てる。更に好ましいＤＢＰ吸油量の範囲としては７０ｃｍ3／１００ｇ以上１００ｃｍ3／１００ｇ以下である。
【００３９】
本発明で使用するカーボンブラックは ＪＩＳ Ｋ６２２１（１９８２年）で測定したｐＨが６以上９以下であることが好ましい。ｐＨ６以上のカーボンブラックではゴムに配合した際の電気抵抗低減効果が十分で、低電気抵抗の弾性体を得る為にカーボンブラックを多量配合する必要がなく、結果的に得られた弾性体が適当な硬度となる。ｐＨ９以下のカーボンブラックではゴムに配合した場合に加硫速度が速くなりすぎで未加硫ゴムを成形する際のスコーチ（ヤケ）が発生す恐れがない。
【００４０】
本発明に使用されるカーボンブラックの具体的な例（製造会社名、商品名またはグレード名）を以下に示す。
・ＳＵＮＢＬＡＣＫ２００； ＳＵＮＢＬＡＣＫ２８０； ＳＵＮＢＬＡＣＫ２８５； ＳＵＮＢＬＡＣ Ｋ３２０； ＳＵＮＢＬＡＣＫ３２５； ＳＵＮＢＬＡＣＫ６００； ＳＵＮＢＬＡＣＫ６０５；ＳＵ ＮＢＬＡＣＫ７１０； ＳＵＮＢＬＡＣＫ７１５； ＳＵＮＢＬＡＣＫ７２０； ＳＵＮＢＬＡＣＫ７ ２５（旭カーボン株式会社製）。
・ニテロン＃２００、ニテロン＃３００、ニテロン＃２００ＩＳ、ニテロン＃２００ＩＮ（新日化カーボ ンカーボン株式会社製）。
・ダイアブラックＬＩ、ダイアブラックＬＨ、ダイアブラックＩ、ダイアブラックＨＡ、ダイアブラック Ａ、ダイアブラックＳＨ、ダイアブラックＮ２３４、ダイアブラックＩＩ、ダイアブラックＮ３３９、 ＭＡ７、＃３２３０Ｂ、＃３３、＃４４、＃３２、＃４０００Ｂ、＃３０、＃４０、＃４７、＃５２、 ＃６５０Ｂ、ＭＡ６００、＃７５０Ｂ（三菱化学株式会社製）。
・シースト３、シースト３００、シースト３Ｈ、シースト５Ｈ、シースト６、シースト６００、シースト １１６、シースト１１６ＨＭ、シーストKH、シーストN、シーストNH、トーカブラック＃7400、トーカ ブラック＃４４００、トーカブラック＃7360SB、トーカブラック＃７３５０／Ｆ、トーカブラック＃５ ５００、トーカブラック＃７２７０ＳＢ、トーカブラック＃７５５０ＳＢ（東海カーボン株式会社製） 。
・Ｐｒｉｎｔｅｘ Ｌ、Ｐｒｉｎｔｅｘ４５（デグサ ジャパン株式会社製）。
【００４１】
これらのガーボンブラックはベースゴム１００質量部に対して３０質量部以上７０質量部以下配合されることが好ましい。カーボンブラックの配合量が３０質量部以上で、カーボンブラックの濃度が充分となり、変形によるカーボンブラックの配列変化が抑えられ、セット画像不良が発生しなくなる。また、カーボンブラックの配合量が７０質量部以下で、得られた弾性体の硬度が適切な範囲となる為好ましい。
【００４２】
さらに弾性層の材料には、必要に応じてゴムの配合剤として一般に用いられている充填剤、加工助剤、架橋助剤、架橋促進剤、架橋促進助剤、架橋遅延剤、分散剤等を添加することができる。軟化剤、可塑剤等の低分子量の配合剤は感光体汚染を防止するため配合しないことが好ましい。
【００４３】
これらの原料の混合方法としては、バンバリーミキサーや加圧式ニーダーといった密閉型混合機を使用した混合方法や、オープンロールのような開放型の混合機を使用した混合方法などを例示することができる。
【００４４】
ＮＢＲにカーボンブラックを配合して電気抵抗を調整する場合、カーボンブラックの配合量以外に、ゴムの混合時間やＮＢＲ原料の粘度によっても、その電気抵抗は変化する。本発明においてはカーボンブラック配合系ゴムの電気抵抗のバラツキを小さくすることを目的としており、そのためゴムの混合時間は出来るだけ長くし、混合後の加工時のせん断により電気抵抗が変動しないようにすることが好ましい。その為にはＮＢＲ原料の粘度が高いものを選択した方が混合時に大きなせん断力が生じ、ゴムへのカーボンブラックの分散が進行する。しかし、ＮＢＲ原料の粘度をあまり高くするとカーボンブラックの分散が進みすぎて電気抵抗が高くなる。そして、所望の電気抵抗を得る為にカーボンブラックを多量配合する必要が生じ、結果的に得られるゴム弾性体の硬度が大きくなる。あるいは、未加硫ゴムの粘度が非常に高くなり、加工性が低下する場合がある。
【００４５】
本発明者らは使用するＮＢＲ原料の粘度とカーボンブラックの特性、配合量について検討を行った。
その結果、以下の関係式（１）が成り立つ場合に、電気抵抗の均一性が良好で帯電部材用弾性体として最適なゴム組成物が得られることを確認した。
【００４６】
０．６Ｘ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋５４ ・・・・・・ 式（1）
尚、上記式（１）において、Ｘ：ＮＢＲ原料の１００℃でのムーニー粘度、Ｙ：弾性体層の２００Ｖで測定した体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラック配合量である。
【００４７】
そして、Yが０．６Ｘより小さい場合、ゴム中のカーボン濃度が少なく、変形によるカーボンブラックの配列変化が生じ、セット画像不良が発生する場合がある。Ｙが０．６Ｘ＋５４より大きい場合、カーボンブラックの配合量が多すぎて、得られた弾性体が非常に高硬度となる場合がある。より好ましいＹの範囲は以下の関係式（２）で表される範囲である。
【００４８】
０．６Ｘ＋１９ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋４０ ・・・・・式（２）
尚、本発明では、体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラック配合量をＹとしているが、ここでの体積抵抗率は製造上のバラツキ、測定上のバラツキを考慮して、４．０×１０4Ω・ｃｍ以上３．０×１０5Ω・ｃｍ以下の範囲にあれば良いものとする。
【００４９】
このような配合と製造条件により、弾性体層の体積抵抗率は１×１０3Ω・ｃｍ以上１×１０7Ω・ｃｍ、以下、硬度は５０°以上８５°以下に調整される。
【００５０】
弾性体の体積抵抗率が１×１０3Ω・ｃｍ未満では帯電部材の電気抵抗が低くなりすぎ、感光体上にピンホール等の欠陥が生じた場合に、ここに帯電電流が集中して、帯電部材、感光体が破損したり画像不良が発生する、リーク現象が発生する場合がある。また、弾性体層の体積抵抗率が１×１０7Ω・ｃｍ以上では、帯電部材の電気抵抗が高いために、帯電横筋やゴーストといった画像不良が発生しやすい場合がある。
【００５１】
また、弾性体層の硬度が５０°未満の場合、感光体への当接による帯電部材の変形量が大きくなり、セット画像不良が発生する場合がある。逆に弾性体層の硬度が８５°超の場合、帯電部材の硬度があまりに高く、感光体との当接不良が発生したり、長期の使用時にトナーや紙粉等の汚れが帯電部材表面に不均一に付着し、画像不良が発生する場合がある。
【００５２】
弾性体層の形成方法としては、以下の方法を挙げることができる。
・未加硫の半導電性ゴム組成物を押出機によりチューブ状に押出成形し、これを加硫缶で加硫成形したも のに芯金を圧入後、表面を研磨して所望の外径とする方法。
・加硫後の半導電性ゴム組成物をクロスヘッドを装着した押出機により、芯金を中心に円筒形に共押出し 、所望の外径の金型内部に固定、加熱し、成形体を得る方法等。
弾性体層の表面はトナーや紙粉等の汚れが付着し難いように、紫外線照射等による表面改質や表面層の形成が行われる。表面層としては、一般的には公知の被覆層が用いられる。被覆層は、例えばバインダー高分子に導電性粒子やイオン性電解質を適量混合して所望の電気抵抗値としたものの膜が挙げられる。ここで、バインダー高分子の具体例は、アクリル系ポリマー、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、シリコーン等を含む。また導電性粒子の具体例は、カーボンブラック、グラファイト、酸化物（酸化チタン、酸化錫等、金属（Ｃｕ、Ａｇ等）、酸化物や金属を粒子表面に被覆して導電化した導電粒子等をふくむ。
【００５３】
またイオン性電解質の具体例は、ＬｉＣｌＯ4、ＫＳＣＮ、ＮａＳＣＮ、ＬｉＣＦ3ＳＯ3等を含む。
前記表面層の他の例としては、オキシアルキレン基を有するポリシロキサンからなるゾル−ゲル膜が挙げられる。
【００５４】
表面被覆層の形成方法としては、上記の様な表層材料を溶剤に溶解または分散させた液を、ディッピング、リング塗工、ビーム塗工、ロールコーター、スプレー等の塗工法によって、弾性体層表面にコーティングする方法等を挙げることができる。
【００５５】
なお、本発明における帯電ローラには、必要に応じて、弾性体層や表面被覆層以外に、接着層、拡散防止層、下地層、プライマー層等の機能層を設けることもできる。
【実施例】
【００５６】
以下に実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、これらは、本発明を何ら限定するものではない。なお、以下、特に明記しない限り、「部」は「質量部」を意味しており、試薬等は特に指定のないものは市販の高純度品を用いた。
【００５７】
＜実施例1＞
（ゴム材料の調製）
下記の材料を、６リットル加圧ニーダー（製品名：ＴＤ６−１５ＭＤＸ トーシン社製）にて、充填率７０ｖｏｌ％、ブレード回転数３０ｒｐｍで１６分混合して未加硫ゴム組成物を得た。
・ベースゴムとしてＮＢＲ（商品名：ＪＳＲ Ｎ２３０ＳＶ ＪＳＲ社製； 結合ニトリル量３５質量％ 、ムーニー粘度３０．８）：１００部、
・加工助剤としてステアリン酸亜鉛：１部、
・加硫促進助剤として酸化亜鉛：５部、
・充填剤として炭酸カルシウム（商品名：シルバーＷ 白石工業社製）、
・導電剤としてカーボンブラック（商品名：トーカブラック#７３６０ＳＢ 東海カーボン社製、平均粒 子径２８ｎｍ、ＤＢＰ吸油量８７ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ７．５）：４８部。
【００５８】
次いで、下記の材料をロール径１２インチのオープンロールにて、前ロール回転数８ｒｐｍ、後ロール回転数１０ｒｐｍ、ロール間隙２ｍｍで２０分混合した後、ロール間隙を０．５ｍｍとして薄通し１０回を行い、弾性体層用の未加硫ゴム組成物を得た。
・上記未加硫ゴム組成物：１６４質量部、
・架橋剤として硫黄：１.２部、
・加硫促進剤としてテトラメチルチウラムモノスルフィド（商品名：ノクセラーＴＳ、大内新興化学社製 ）：１．２部。
【００５９】
（弾性体層の形成）
得られた未加硫ゴム組成物を、クロスヘッドを用いた押出成形によって、芯金（直径６ｍｍ、長さ２５２ｍｍ）を中心として、同軸状に円筒形に同時に押出し、端部を切断して、芯金の外周に未加硫の導電層と抵抗調整層を積層した仕込形状を作製した。得られた仕込形状を有する材料と、芯金の一体化したものを、熱風炉で１６０℃、３０分の加硫を行った。加硫後、両端を切断し、弾性層部分の軸方向幅を２２８ｍｍとした後、導電性弾性層部分の表面を回転砥石で研磨することによって、端部直径８．４ｍｍ、中央部直径８．５ｍｍのクラウン形状のゴムローラを得た。上記ゴム材料の混合から、押出、研磨までのゴムローラ作成を３回繰返し実施し、各回１０本、合計３０本の作成ゴムローラについて、電気抵抗の周ムラ、抵抗バラツキ、弾性体層の体積抵抗測定を行った。
【００６０】
（電気抵抗周ムラ測定）
図４にゴムローラの電気抵抗測定装置の概略図を示した。ゴムローラ４ａは芯金１１の両端部を不図示の押圧手段で円柱状のアルミドラム４１に圧接され、アルミドラム４１の回転駆動に伴い従動回転する。この状態で、ゴムローラ４ａの芯金部分１１に電源４２を用いて直流電圧を印加し、４１のアルミドラムに直列に接続した抵抗４３にかる電圧から、ゴムローラの電気抵抗を測定した。
【００６１】
ゴムローラ１の電気抵抗は、温度２３℃、湿度５０％Ｒ．Ｈ．（Ｎ／Ｎとも記載する）環境下で、図４の装置を使用し、芯金とアルミドラムの間に直流２００Ｖの電圧を３秒印加して、最大抵抗と最小抵抗の比から、ローラ電気抵抗の周ムラを測定した。測定は３０本のローラ全てについて実施し、その平均値は１．３倍であった。
【００６２】
（電気抵抗バラツキ測定）
図４のローラ抵抗測定機を使用した作成ローラ３０本の電気抵抗を測定結果から、電気抵抗の最大値の常用対数と最小値の常用対数の差を抵抗バラツキとした。その結果、抵抗バラツキは０．２オーダーであった。
【００６３】
（弾性層体積抵抗の測定）
図３に体積抵抗測定装置の概略図を示した。ゴムローラ４ａの中央部分には１．５ｃｍ幅のアルミシート３１が弾性体層と隙間無く密着するように巻きつけられている。この状態で、ゴムローラ４ａの芯金部分１１に電源４２を用いて直流電圧を印加し、３１のアルミシートに直列に接続した抵抗４３にかる電圧から、弾性体層の電気抵抗を測定した。
【００６４】
弾性体層の電気抵抗は、温度２３℃、湿度５０％Ｒ．Ｈ．（Ｎ／Ｎとも記載する）環境下で、図３の装置を使用し、芯金とアルミシートの間に直流２００Ｖの電圧を印加して測定した。
【００６５】
そして、測定された電気抵抗の値（Ωd）から、ローラ外径８．５ｍｍ、アルミシート幅１．５ｃｍ、弾性体層厚み１．５ｍｍであるので、以下の式（３）から体積抵抗率（ρd）を求めた。
【００６６】
ρd ＝ （Ωd×０．８５×π×１．５）／０．１５ ・・・・（３）
測定は３回のローラ作成において、各回１本ずつについて行い、その平均値を求めた。その結果、弾性体層の体積抵抗率は１．２×１０5Ω・ｃｍであった。
【００６７】
（硬度の測定）
弾性体層の硬度の測定は、マイクロ硬度計ＭＤ−１型（高分子計器株式会社製）を用い、２３℃／５５％ＲＨ環境においてピークホールドモードで測定した。より詳しくは帯電部材を金属製の板の上に置き、金属製のブロックを置いて帯電部材が転がらないように簡単に固定し、金属板に対して垂直方向から帯電部材の中心に正確に測定端子を押し当て５秒後の値を読み取る。これを帯電部材のゴム端部から３０〜４０ｍｍの位置の両端部及び中央部のそれぞれ周方向に３箇所ずつ、計９箇所を測定し、得られた測定値の平均値を弾性体層の硬度とした。その結果、硬度は７２°であった。
【００６８】
（表面層の形成）
次に、以下の材料を混合し、室温で攪拌し、次いで２４時間加熱還流（１２０℃）を行うことによって、加水分解性シラン化合物の縮合物を得た。
・フェニルトリエトキシシラン（ＰｈＴＥＳ）３７．４４ｇ（０．１５６ｍｏｌ（加水分解性シラン化合 物総量に対して４８．６７ｍｏｌ％相当））、
・グリシドキシプロピルトリエトキシシラン（ＧＰＴＥＳ）２１．６８ｇ（０．０７８ｍｏｌ）、
・ヘキシルトリメトキシシラン（ＨｅＴＭＳ）１３．２１ｇ（０．０６４ｍｏｌ）、
・トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン（ＦＴＳ、パーフルオ ロアルキル基の炭素数６）１１．４２ｇ（０．０２２ｍｏｌ）、
・水２５．９３ｇ、及び
・エタノール７１．９１ｇ。
・得られた縮合物を２−ブタノール／エタノールの混合溶剤に添加して固形分７質量％の縮合物含有アル コール溶液を調製した。
【００６９】
上記縮合物含有アルコール溶液１００ｇに対して、光カチオン重合開始剤としての芳香族スルホニウム塩（商品名：アデカオプトマーＳＰ−１５０、旭電化工業（株）製）を０．３５ｇの割合で添加した。さらにエタノールを添加して固形分２質量％の表面層用塗布液を調製した。
【００７０】
次に、ゴムローラの弾性層上に表面層用塗布液をリング塗布（吐出量：０．００８ｍｌ／ｓ（リング部のスピード：３０ｍｍ／ｓ、総吐出量：０．０６４ｍｌ）した。
【００７１】
次に、弾性層上にリング塗布した表面層用塗布液に２５４ｎｍの波長の紫外線を積算光量が８５００ｍＪ／ｃｍ2になるように照射し、表面層用塗布液を硬化（架橋反応による硬化）させた。この硬化物を２〜３秒間放置して乾燥させて表面層を形成した。紫外線の照射には、ハリソン東芝ライティング（株）製の低圧水銀ランプを用いた。
【００７２】
以上のようにして、支持体、該支持体上に形成された弾性層、および、該弾性層上に形成された表面層（表面層用塗布液を用いて形成したポリシロキサンを含有する層）を有する帯電ローラを作製した。
【００７３】
（画像評価）
作製した帯電ローラと電子写真感光体とを、これらを一体に支持するプロセスカートリッジに組み込んだ。このプロセスカートリッジをＡ４紙縦出力用の電子写真装置（Ｃｏｌｏｒ ＬａｓｅｒＪｅｔ ３５００ ヒューレット・パッカード製）に装着して電子写真画像を形成し、得られた電子写真画像を評価した。
【００７４】
画像出力は、１５℃／１０％ＲＨ環境下で行い、Ａ４紙にハーフトーン画像（電子写真感光体の回転方向と垂直方向に幅１ドットの線を間隔２ドットで描く画像）３０００枚出力した。出力画像の評価は、１枚出力時（初期）および３０００枚出力後（耐久後）において、出力画像を目視することによって行った。その結果、初期から耐久後まで、帯電ローラ起因の画像不良は見られなかった。
【００７５】
また、上記とは別の帯電ローラを組み込んだカートリッジを準備した。帯電ローラと感光体が当接した状態で、このカートリッジを４０℃、９５％Ｒ．Ｈ．の環境下で３０日間放置した。その後、もう一度、電子写真装置に組込み、２５℃／５０％ＲＨ環境下でハーフトーン画像の出力を行い、過酷環境放置後の画像評価を行った。その結果、帯電ローラの圧縮永久変形による画像不良は認められなかった。
【００７６】
尚、上記の画像評価基準は以下のとおりである。
【００７７】
○：画像不良が全く出ていないもの。
【００７８】
△：画像不良が極わずかに発生したもの。
【００７９】
×：画像不良がはっきりと発生したもの。
【００８０】
＜実施例２＞
ベースゴムＮＢＲをＪＳＲ社製 Ｎ２３０ＳＬ（結合ニトリル量３５質量％、ムーニー粘度４１．５）、カーボンブラックの配合量を５３質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．４倍、抵抗バラツキは０．２オーダー、体積抵抗率は１．４×１０5Ω・ｃｍ、硬度は７４°であった。
【００８１】
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においても、過酷放置後の画像評価においても、帯電ローラ起因の画像不良は見られなかった。
【００８２】
＜実施例３＞
ベースゴムＮＢＲを日本ゼオン社製 Ｎｉｐｏｌ ＤＮ３３３５（結合ニトリル量３３質量％、ムーニー粘度３４．４）、カーボンブラックの配合量を５２質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．４倍、抵抗バラツキは０．３オーダー、体積抵抗率は１．９×１０5Ω・ｃｍ、硬度は７５°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においても、過酷放置後の画像評価においても、帯電ローラ起因の画像不良は見られなかった。
【００８３】
＜実施例４＞
ベースゴムＮＢＲを日本ゼオン社製 Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２１９（結合ニトリル量３３．５質量％、ムーニー粘度２４．５）、カーボンブラックの配合量を４３質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．２倍、抵抗バラツキは０．３オーダー、体積抵抗率は７．４×１０4Ω・ｃｍ、硬度は７２°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においても、過酷放置後の画像評価においても、帯電ローラ起因の画像不良は見られなかった。
【００８４】
＜実施例５＞
ベースゴムＮＢＲをＪＳＲ社製 Ｎ２４０Ｓ（結合ニトリル量２６質量％、ムーニー粘度５１．０）、カーボンブラックの配合量を６２質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．６倍、抵抗バラツキは０．２オーダー、体積抵抗率は５．３×１０4Ω・ｃｍ、硬度は７７°であった。
【００８５】
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においても、過酷放置後の画像評価においても、帯電ローラ起因の画像不良は見られなかった。
【００８６】
＜実施例６＞
カーボンブラックにシースト６００（東海カーボン社製 平均粒子径２３ｎｍ、ＤＢＰ吸油量７５ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ８．０）を使用し、配合量を４３質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．３倍、抵抗バラツキは０．２オーダー、体積抵抗率は１．８×１０5Ω・ｃｍ、硬度は７１°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においても、過酷放置後の画像評価においても、帯電ローラ起因の画像不良は見られなかった。
【００８７】
＜実施例７＞
カーボンブラックにシースト３００（東海カーボン社製 平均粒子径２８ｎｍ、ＤＢＰ吸油量７５ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ８．０）を使用し、配合量を５９質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．４倍、抵抗バラツキは０．３オーダー、体積抵抗率は１．０×１０5Ω・ｃｍ、硬度は７５°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においても、過酷放置後の画像評価においても、帯電ローラ起因の画像不良は見られなかった。
【００８８】
＜実施例８＞ カーボンブラックにトーカブラック＃５５００（東海カーボン社製 平均粒子径２５ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１５５ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ５．０）を使用し、配合量を３１質量部とした以外は実施例２と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．３倍、抵抗バラツキは０．３オーダー、体積抵抗率は６．２×１０4Ω・ｃｍ、硬度は６７°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においては帯電ローラ起因の画像不良は見られなかったものの、過酷放置後の画像評価において、画像の端部に極わずかに帯電ローラの圧縮永久変形に起因すると考えられる黒スジ状の画像不良が見られた。
【００８９】
＜実施例９＞
カーボンブラックにトーカブラック＃５５００を使用し、配合量を２６質量部とした以外は実施例４と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．４倍、抵抗バラツキは０．４オーダー、体積抵抗率は９．２×１０4Ω・ｃｍ、硬度は６５°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においては帯電ローラ起因の画像不良は見られなかったものの、過酷放置後の画像評価において、画像の端部に極わずかに帯電ローラの圧縮永久変形に起因すると考えられる黒スジ状の画像不良が見られた。
【００９０】
＜実施例１０＞
カーボンブラックにトーカブラック＃７５５０（東海カーボン社製 平均粒子径２１ｎｍ、ＤＢＰ吸油量５３ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ７．５）を使用し、配合量を６５質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．５倍、抵抗バラツキは０．３オーダー、体積抵抗率は４．６×１０4Ω・ｃｍ、硬度は７８°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、過酷放置後の画像評価においては帯電ローラ起因の画像不良は見られなかったものの、耐久画像評価において、帯電ローラ表面の汚れに起因すると考えられる帯電ローラ周期の極わずかな濃度ムラが確認された。
【００９１】
＜実施例１１＞
カーボンブラックにトーカブラック＃７５５０を使用し、配合量を６６質量部とした以外は実施例２と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．６倍、抵抗バラツキは０．４オーダー、体積抵抗率は６．９×１０4Ω・ｃｍ、硬度は７８°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、過酷放置後の画像評価においては帯電ローラ起因の画像不良は見られなかったものの、耐久画像評価において、帯電ローラ表面の汚れに起因すると考えられる帯電ローラ周期の極わずかな濃度ムラが確認された。
【００９２】
＜比較例１＞
カーボンブラックにケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ（ライオン社製 平均粒子径３４ｎｍ、ＤＢＰ吸油量４９５ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ９．０）を使用し、配合量を５質量部とした以外は実施例４と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．８倍、抵抗バラツキは１．２オーダー、体積抵抗率は４．０×１０4Ω・ｃｍ、硬度は５６°であった。
【００９３】
＜比較例２＞
カーボンブラックにＶＡＬＣＡＮ ＸＣ７２（キャボット社製 平均粒子径３０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１７８ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ８．５）を使用し、配合量を２２質量部とした以外は実施例２と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．６倍、抵抗バラツキは０．８オーダー、体積抵抗率は４．９×１０4Ω・ｃｍ、硬度は６３°であった。
【００９４】
＜比較例３＞
カーボンブラックにシーストＧ−ＳＯ（東海カーボン社製 平均粒子径４３ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１１５ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ７．０）を使用し、配合量を７５質量部とした以外は実施例２と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．６倍、抵抗バラツキは０．４オーダー、体積抵抗率は１．６×１０4Ω・ｃｍ、硬度は８６°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価において、帯電ローラ表面の汚れに起因すると考えられる帯電ローラ周期の濃度ムラが確認された。
【００９５】
＜比較例４＞
カーボンブラックにＭＡ１１（三菱化学社製 平均粒子径２９ｎｍ、ＤＢＰ吸油量６４ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ３．５）を使用し、配合量を７７質量部とした以外は実施例２と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．７倍、抵抗バラツキは０．４オーダー、体積抵抗率は２．４×１０5Ω・ｃｍ、硬度は８６°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価において、帯電ローラ表面の汚れに起因すると考えられる帯電ローラ周期の濃度ムラが確認された。
【００９６】
＜比較例５＞
ベースゴムＮＢＲをＪＳＲ社製 Ｎ２５０ＳＬ（結合ニトリル量２０質量％、ムーニー粘度４３．０）、カーボンブラックはトーカブラック＃５５００で配合量を３０質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．４倍、抵抗バラツキは０．５オーダー、体積抵抗率は６．８×１０4Ω・ｃｍ、硬度は６０°であった。
【００９７】
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、過酷放置後の画像評価において、帯電ローラの圧縮永久変形に起因すると考えられる帯電ローラピッチの横黒スジ画像不良が確認された。
【００９８】
＜比較例６＞
ベースゴムＮＢＲをＪＳＲ社製 Ｎ２１５ＳＬ（結合ニトリル量４８質量％、ムーニー粘度４５．０）、カーボンブラックはトーカブラック＃７３６０ＳＢで配合量を５５質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．５倍、抵抗バラツキは０．４オーダー、体積抵抗率は５．３×１０4Ω・ｃｍ、硬度は８９°であった。
【００９９】
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価において、帯電ローラ表面の汚れに起因すると考えられる帯電ローラ周期の濃度ムラが確認された。
【０１００】
以上に述べた評価結果を表１、２にまとめた。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
【表２】
【０１０３】
表からか明らかなように、比較例１、２はカーボンブラックのストラクチャーが大きく、カーボン配合量が少ない為、電気抵抗のバラツキが大きい。比較例３はカーボンブラックの粒子径が大きく、比較例４はカーボンブラックのストラクチャーが小さい為、カーボンブラックの多量配合が必要で、その結果弾性層の硬度が高く、耐久画像評価にて画像不良が発生している。比較例５はＮＢＲ原料の結合ニトリル量が低く、カーボンブラックとＮＢＲ原料との親和性が低い為、過酷放置後に画像不良が発生している。比較例６はＮＢＲ原料の結合ニトリル量が高く、硬度が高い為、耐久画像評価にて画像不良が発生している。
【０１０４】
実施例１〜１１は本発明の範囲であり、電気抵抗の周ムラは１．６倍以下、電気抵抗のバラツキも０．４オーダー以下であり、耐久画像評価、過酷放置後画像評価いずれにおいても画像評価ランクは△以上で実用上問題無い、良好な画像が得られている。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明における帯電ローラの例を説明するための模式的断面図である。
【図２】本発明における電子写真装置の例を説明するための模式的断面図である。
【図３】本発明における弾性層の体積抵抗率測定法を説明するための模式図である。
【図４】本発明におけるゴムローラの抵抗測定法を説明するための模式図である。
【図５】本発明におけるＮＢＲ原料のムーニー粘度と体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラック配合量との関係を表したグラフである。
【符号の説明】
【０１０６】
１ 帯電ローラ
１１ 芯金
１２ 弾性体層
１３ 表面層
２１ 像担持体
２１ａ 感光層
２１ｂ 導電性支持体
２１ｃ 支軸
２３ 電源
２３ａ 摺擦電源
２４ 露光手段
２５ 現像手段
２６ 転写ローラ
２７ 転写材
２８ 前露光手段
２９ クリーニング手段
３１ アルミシート
４１ アルミドラム
４２ 外部電源
４３ 基準抵抗
４ａ ゴムローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置において感光体に当接して使用される帯電部材に関するものである。尚、以下、特に帯電部材の一例として、帯電ローラについてその詳細を記載するが、本発明は、その用途を帯電ローラのみに限定する物ではない。
【背景技術】
【０００２】
複写機や光プリンタ等の電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装置において、感光体や誘電体等の像担持体面を帯電処理する手段として、近年では接触帯電方式が採用されている。接触帯電方式においては、電圧を印加した帯電する部材（帯電部材とも記載する）を、被帯電体面に近接または接触させて、被帯電体面を帯電処理するもので、一般的には、金属製芯金の軸上に半導電性の弾性体層が形成されたゴムローラ型の帯電ローラが使用される。
【０００３】
接触帯電方式で用いられる帯電ローラの弾性体層には、感光体等の被帯電体表面のピンホールや傷などにより生じるリークを防止するために、適度な半導電性が必要である。また、被帯電体を均一に帯電させるためには、帯電部材の電気抵抗値が体積固有抵抗率で１×１０3Ω・ｃｍ以上１×１０9Ω・ｃｍ以下程度の均一な半導電性であることが重要である。そして、この様な電気特性を実現するために、エピクロルヒドリンゴムのような、それ自身が半導電性を有する極性ゴムにイオン導電剤を添加したイオン導電系ゴムにより、弾性体層を構成することが知られている。
【０００４】
イオン導電系ゴムは電気抵抗のバラツキが小さく均質なゴムが得られる特徴がある。その一方で、イオン導電剤を配合しないと１×１０7Ω・ｃｍ以下の低抵抗が得られ難く、イオン導電剤が感光体に付着することを防止する為に、比較的厚膜な表面層を設ける必要があった。また、イオン導電系ゴムは温度・湿度の環境によって電気抵抗が大きく変動する問題もある。
【０００５】
低抵抗化が可能で環境依存性も小さいゴム組成物としては、ベースゴムにカーボンブラック等の導電粒子を配合した電子導電系の導電性ゴム組成物が知られている。
【０００６】
しかしながら電子導電系ゴムはその電気抵抗が導電性粒子の分散状態に強く依存し、その結果、均質な電気抵抗を得ることが困難で、電気抵抗のロット内・ロット間ばらつきが大きい場合があった。
【０００７】
また、電子導電系ゴムを弾性体層に使用した帯電部材においては、帯電部材を感光体等に長期間圧接して放置した場合に、その当接部で画像不良を起こす、いわゆるセット画像不良が発生することがあった。
【０００８】
電子導電系ゴム組成物で均一な電気抵抗を得る方法としては、特定の範囲の比表面積とＤＢＰ吸油量のカーボンブラックを使用する方法（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。しかしながら、この方法においてはカーボンブラックとベースゴムとの親和性については示されておらず、セット画像不良についても検討されていない。
【０００９】
電気抵抗の均一性を向上させる他の手法として、ｐＨ5以下の酸性カーボンブラックを含有する導電部材が開示されている（特許文献２）。しかしｐＨ５以下の酸性カーボンブラックはゴムに配合した場合、抵抗低減効果が小さく、多量配合しないと低抵抗化できない。
【００１０】
また、導電性ローラに最適なゴム組成物として、イオン導電性のベースゴムに平均粒径の２／３倍以上のカーボンブラックを添加する方法が開示されている（特許文献３）。しかし、本方法はイオン導電系ゴムの環境依存性を低減することを目的としており、電気抵抗の均一性については言及されていない。また、カーボンブラックの分散状態やベースゴムとの親和性についても言及されておらず、セット画像不良についても検討されていない。
【特許文献１】特開平07-134469号報
【特許文献２】特開2002-23462号報
【特許文献３】特開2001-140855号報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明は、電気抵抗が低く、ロット内・ロット間ばらつきや環境依存性が小さく、長期間、感光体等に圧接して放置した場合でも、感光体の汚染やセット画像不良の発生の無い、帯電部材を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は電子導電系ゴムにおけるセット画像不良について調査した結果、セット画像不良は、帯電部材と感光体との当接部での長期変形により、カーボンの配列が変化し、当接部と非当接部とで電気抵抗の差が生じることで発生することが判明した。そして、この対策としては小粒子径・低ストラクチャーのカーボンブラックを高配合・高分散することが効果的であることを見出した。小粒子径・低ストラクチャーのカーボンブラックを高配合・高分散することによって電気抵抗が均一で変形による抵抗変動も小さくなる。そして、小粒子径・低ストラクチャーのカーボンブラックを高分散させる為には、カーボンとの親和性が良好な中高ニトリルゴムをベースポリマーとし、ベースポリマーの粘度と配合するガーボンの特性・配合量に最適値があることを見出した。
【００１３】
すなわち本発明に係る帯電部材は以下の通りである。
【００１４】
導電性支持体と、該導電性支持体上に形成した弾性体層とを有する帯電部材であって、
結合ニトリル量が２５質量％以上４５質量％以下のアクリルニトリル−ブタジエン共重合体を含有するベースゴムに導電性粒子としてカーボンブラックを分散した半導電性ゴムからなり、該カーボンブラックは平均粒子径が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の低ストラクチャーカーボンブラックであり、該半導電性ゴムは該アクリルニトリル−ブタジエン共重合体の温度１００℃でのムーニー粘度をＸ、弾性体層の２００Ｖで測定した体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラックの配合量をＹとした場合、下記関係式（１）
０．６Ｘ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋５４ ・・・・・・ 式（1）
を満足していること特徴とする帯電部材。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電気抵抗が低く、ロット内・ロット間ばらつきや環境依存性が小さく、長期間、感光体等に圧接して放置した場合でも、感光体の汚染やセット画像不良の発生の無い、帯電部材を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本願発明に係る帯電部材は、
導電性支持体と、該導電性支持体上に形成した弾性体層とを有する。
【００１７】
該弾性体層は、結合ニトリル量が２５質量％以上４５質量％以下のアクリルニトリル−ブタジエン共重合体を含有するベースゴムに導電性粒子としてカーボンブラックを分散した半導電性ゴムからなる。
【００１８】
また該カーボンブラックは、平均粒子径が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の低ストラクチャーカーボンブラックである。
【００１９】
更に該半導電性ゴムは、該アクリルニトリル−ブタジエン共重合体の温度１００℃でのムーニー粘度をＸ、弾性体層の２００Ｖで測定した体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなる前記カーボンブラックの配合量をＹとした場合、下記関係式（１）
０．６Ｘ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋５４ ・・・・・・ 式（1）
を満足している。
【００２０】
（２）上記の帯電部材は、該アクリルニトリル−ブタジエン共重合体の温度１００℃でのムーニー粘度をＸ、弾性体層の２００Ｖで測定した体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラック配合量をＹとした場合、下記の関係式（２）
２．６Ｘ＋１９ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋４０ ・・・・・式（２）
を満足していることが好ましい。
【００２１】
（３）また、上記のカーボンブラックは、ＤＢＰ吸油量が７０ｃｍ3／１００ｇ以上１００ｃｍ3／１００ｇ以下であることが好ましい。
【００２２】
（４）また上記のカーボンブラックは、ベースゴム１００質量部に対して３０質量部以上７０質量部以下配合されていることが好ましい。
【００２３】
（５）また上記のアクリルニトリル−ブタジエン共重合体は、温度１００℃でのムーニー粘度が２０以上５０以下であることが好ましい。
【００２４】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
図２には、本発明の帯電部材を有する電子写真装置の概略構成を示す。２１は被帯電体としての電子写真感光体であり、本例の電子写真感光体は、アルミニウムなどの導電性を有する支持体２１ｂと、支持体２１ｂ上に形成した感光層２１ａを基本構成層とするドラム形状の電子写真感光体である。軸２１ｃを中心に図上時計方向に所定の周速度をもって回転駆動される。
【００２５】
１は、電子写真感光体２１に接触配置されて電子写真感光体を所定の極性・電位に帯電（一次帯電）する帯電ローラである。帯電ローラ１は、芯金１１と、芯金１１上に形成した弾性層１２とからなり、芯金１１の両端部を不図示の押圧手段で電子写真感光体２１の回転駆動に伴い従動回転する。
【００２６】
電源２３で摺擦電源２３ａにより、芯金１１の所定の直流（ＤＣ）バイアスが印加されることで電子写真感光体２１が所定の極性・電位に接触帯電される。帯電ローラ１で周面が帯電された電子写真感光体２１は、次いで露光手段２４により目的画像情報の露光（レーザービーム走査露光、原稿画像のスリット露光など）を受けることで、その周面に目的の画像情報に対した静電潜像が形成される。
【００２７】
その静電潜像は、次いで、現像部材２５により、トナー画像として順次に可視像化されていく。このトナー画像は、次いで、転写手段２６により不図示の給紙手段部から電子写真感光体２１の回転と同期取りされて適正なタイミングをもって電子写真感光体２１と転写手段２６との間の転写部へ搬送された転写材２７に順次転写されていく。本例の転写手段２６は転写ローラであり、転写材２７の裏からトナーと逆極性の帯電を行うことで電子写真感光体２１側のトナー画像が転写材２７に転写されていく。
【００２８】
表面にトナー画像の転写を受けた転写材２７は、電子写真感光体２１から分離されて不図示の定着手段へ搬送されて像定着を受け、画像形成物として出力される。あるいは、裏面にも像形成するものでは、転写部への再搬送手段へ搬送される。
【００２９】
像転写後の電子写真感光体２１の周面は、前露光手段２８による前露光を受けて電子写真感光体ドラム上の残留電荷が除去（除電）される。この前露光手段２８には公知の手段を利用することができ、例えばＬＥＤチップアレイ、ヒューズランプ、ハロゲンランプおよび蛍光ランプなどを好適に例示することができる。
【００３０】
除電された電子写真感光体２１の周面は、クリーニング部材２９で転写残りトナーなどの付着汚染物の除去を受けて洗浄面化されて、繰り返して画像形成に供される。
【００３１】
帯電ローラ１は面移動駆動される電子写真感光体２１に従動駆動させてもよいし、非回転にしてもよいし、電子写真感光体２１の面移動方向に順方向または逆方向に所定の周速度をもって積極的に回転駆動させるようにしてもよい。
【００３２】
また、露光は、電子写真装置を複写機として使用する場合には、原稿からの反射光や透過光により行われる。あるいは、原稿を読み取り信号化し、この信号に基づいてレーザービームを走査したり、ＬＥＤアレイを駆動したり、または液晶シャッターアレイを駆動することにより行われる。
【００３３】
本発明の帯電部材を使用しうる電子写真装置としては、複写機、レーザービームプリンター、ＬＥＤプリンター、あるいは、電子写真製版システムなどの電子写真応用装置などが挙げられる。本発明の帯電部材は、帯電ローラ以外に、現像部材、転写部材、除電部材や、給紙ローラなどの搬送部材としても使用可能である。
【００３４】
本発明の帯電部材は芯金と、その外側に設けられた半導電体層により構成される。図１に本発明の帯電部材の例として、帯電ローラ１の模式図を示す。帯電ローラ１は芯金１１とその外周に設けられた弾性体層１２とから構成されており、必要によって、弾性体層１２の外側に表面層１３を設けることも出来る。
【００３５】
弾性体層はアクリルニトリル−ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）を含有するベースゴムに導電粒子としてカーボンブラックを分散させたゴム材料にて構成される。ＮＢＲはカーボンブラックとの親和性を高める為、中高ニトリルのものが好ましい。具体的な結合ニトリル量は２５質量％以上４５質量％であり、結合ニトリル量はＪＩＳ Ｋ６３８４（２００１年）記載のセミミクロケルダール法によって共重合体中の窒素含有量を測定し、計算により求めることが出来る。ニトリル量が２５質量％未満ではベースゴムの極性が小さく、カーボンとの親和性が充分でないために、セット画像不良画像改善効果が充分でない。また、ニトリル量４５質量％超では、ＮＢＲのガラス転移点が高くなりすぎ、結果的に得られた弾性体が非常に高硬度となってしまう。
【００３６】
ＮＢＲ原料はＪＩＳ Ｋ６３００−１（２００１年）に記載の方法で測定した１００℃でのムーニー粘度が２０以上５０以下であることが好ましい。ムーニー粘度が２０以上のＮＢＲではカーボンを混練する工程で、充分なせん断力がかかり、カーボンブラックの分散が充分となる。また、ムーニー粘度が５０以下のＮＢＲでは、カーボンの分散は良好であり、得られた未加硫ゴム組成物の粘度が適当で、加工性が良好で、結果的に得られた弾性体の電気抵抗が均一となるので好ましい。
【００３７】
カーボンブラックは平均粒子径が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の低ストラクチャーカーボンブラックである。平均粒子径が２０ｎｍ未満ではゴム原料への分散性が極めて悪くなり、電気抵抗の均一性が得られない。平均粒子径が４０ｎｍ超ではゴムに配合した際の電気抵抗低減効果が小さく、低電気抵抗の弾性体を得る為にカーボンブラックを多量配合する必要があり、結果的に得られた弾性体が非常に高硬度となってしまう。カーボンブラックの平均粒子径は原料から測定する場合は、カーボンブラック試料を超音波洗浄法により周波数２００ＫＨｚで３０分間クロロホルムに分散させたのち、分散試料を支持膜に固定した試料を調整する。または、カーボンブラックが分散されたゴム組成物から測定する場合は、ゴム試料をミクロトームを用いて厚さ１００ｎｍの超薄切片を作成し、支持膜に固定した試料を調整する。
【００３８】
これらを電子顕微鏡で観察、８００００〜１０００００倍の倍率で撮影し、得られた写真からランダムに１００個のカーボンブラック粒子について写真上の直径と写真の拡大倍率により粒子径を計算して算術平均粒子直径を求めることが出来る。使用するカーボンブラックは低ストラクチャーカーボンブラックである。低ストラクチャーカーボンブラックとは具体的には、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４（２００１年）に記載の方法で測定したＤＢＰ吸油量が５０ｃｍ3／１００ｇ以上１６０ｃｍ3／１００ｇ以下のカーボンブラックである。ＤＢＰ吸油量が５０ｃｍ3／１００ｇ以上のカーボンブラックではゴムに配合した際の電気抵抗低減効果が十分で、低電気抵抗の弾性体を得る為にカーボンブラックを多量配合する必要がない。その結果として得られた弾性体は適当な硬度を有するものとなる。ＤＢＰ吸油量が１６０以下のカーボンブラックでは、ゴムの混練や加工工程でのせん断でカーボンブラックのストラクチャー破壊が生じない。その結果、混練条件等の加工時の条件変動でも電気抵抗が変動せず、得られた部材の電気抵抗のロット内・ロット間ばらつきが小さく保てる。更に好ましいＤＢＰ吸油量の範囲としては７０ｃｍ3／１００ｇ以上１００ｃｍ3／１００ｇ以下である。
【００３９】
本発明で使用するカーボンブラックは ＪＩＳ Ｋ６２２１（１９８２年）で測定したｐＨが６以上９以下であることが好ましい。ｐＨ６以上のカーボンブラックではゴムに配合した際の電気抵抗低減効果が十分で、低電気抵抗の弾性体を得る為にカーボンブラックを多量配合する必要がなく、結果的に得られた弾性体が適当な硬度となる。ｐＨ９以下のカーボンブラックではゴムに配合した場合に加硫速度が速くなりすぎで未加硫ゴムを成形する際のスコーチ（ヤケ）が発生す恐れがない。
【００４０】
本発明に使用されるカーボンブラックの具体的な例（製造会社名、商品名またはグレード名）を以下に示す。
・ＳＵＮＢＬＡＣＫ２００； ＳＵＮＢＬＡＣＫ２８０； ＳＵＮＢＬＡＣＫ２８５； ＳＵＮＢＬＡＣ Ｋ３２０； ＳＵＮＢＬＡＣＫ３２５； ＳＵＮＢＬＡＣＫ６００； ＳＵＮＢＬＡＣＫ６０５；ＳＵ ＮＢＬＡＣＫ７１０； ＳＵＮＢＬＡＣＫ７１５； ＳＵＮＢＬＡＣＫ７２０； ＳＵＮＢＬＡＣＫ７ ２５（旭カーボン株式会社製）。
・ニテロン＃２００、ニテロン＃３００、ニテロン＃２００ＩＳ、ニテロン＃２００ＩＮ（新日化カーボ ンカーボン株式会社製）。
・ダイアブラックＬＩ、ダイアブラックＬＨ、ダイアブラックＩ、ダイアブラックＨＡ、ダイアブラック Ａ、ダイアブラックＳＨ、ダイアブラックＮ２３４、ダイアブラックＩＩ、ダイアブラックＮ３３９、 ＭＡ７、＃３２３０Ｂ、＃３３、＃４４、＃３２、＃４０００Ｂ、＃３０、＃４０、＃４７、＃５２、 ＃６５０Ｂ、ＭＡ６００、＃７５０Ｂ（三菱化学株式会社製）。
・シースト３、シースト３００、シースト３Ｈ、シースト５Ｈ、シースト６、シースト６００、シースト １１６、シースト１１６ＨＭ、シーストKH、シーストN、シーストNH、トーカブラック＃7400、トーカ ブラック＃４４００、トーカブラック＃7360SB、トーカブラック＃７３５０／Ｆ、トーカブラック＃５ ５００、トーカブラック＃７２７０ＳＢ、トーカブラック＃７５５０ＳＢ（東海カーボン株式会社製） 。
・Ｐｒｉｎｔｅｘ Ｌ、Ｐｒｉｎｔｅｘ４５（デグサ ジャパン株式会社製）。
【００４１】
これらのガーボンブラックはベースゴム１００質量部に対して３０質量部以上７０質量部以下配合されることが好ましい。カーボンブラックの配合量が３０質量部以上で、カーボンブラックの濃度が充分となり、変形によるカーボンブラックの配列変化が抑えられ、セット画像不良が発生しなくなる。また、カーボンブラックの配合量が７０質量部以下で、得られた弾性体の硬度が適切な範囲となる為好ましい。
【００４２】
さらに弾性層の材料には、必要に応じてゴムの配合剤として一般に用いられている充填剤、加工助剤、架橋助剤、架橋促進剤、架橋促進助剤、架橋遅延剤、分散剤等を添加することができる。軟化剤、可塑剤等の低分子量の配合剤は感光体汚染を防止するため配合しないことが好ましい。
【００４３】
これらの原料の混合方法としては、バンバリーミキサーや加圧式ニーダーといった密閉型混合機を使用した混合方法や、オープンロールのような開放型の混合機を使用した混合方法などを例示することができる。
【００４４】
ＮＢＲにカーボンブラックを配合して電気抵抗を調整する場合、カーボンブラックの配合量以外に、ゴムの混合時間やＮＢＲ原料の粘度によっても、その電気抵抗は変化する。本発明においてはカーボンブラック配合系ゴムの電気抵抗のバラツキを小さくすることを目的としており、そのためゴムの混合時間は出来るだけ長くし、混合後の加工時のせん断により電気抵抗が変動しないようにすることが好ましい。その為にはＮＢＲ原料の粘度が高いものを選択した方が混合時に大きなせん断力が生じ、ゴムへのカーボンブラックの分散が進行する。しかし、ＮＢＲ原料の粘度をあまり高くするとカーボンブラックの分散が進みすぎて電気抵抗が高くなる。そして、所望の電気抵抗を得る為にカーボンブラックを多量配合する必要が生じ、結果的に得られるゴム弾性体の硬度が大きくなる。あるいは、未加硫ゴムの粘度が非常に高くなり、加工性が低下する場合がある。
【００４５】
本発明者らは使用するＮＢＲ原料の粘度とカーボンブラックの特性、配合量について検討を行った。
その結果、以下の関係式（１）が成り立つ場合に、電気抵抗の均一性が良好で帯電部材用弾性体として最適なゴム組成物が得られることを確認した。
【００４６】
０．６Ｘ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋５４ ・・・・・・ 式（1）
尚、上記式（１）において、Ｘ：ＮＢＲ原料の１００℃でのムーニー粘度、Ｙ：弾性体層の２００Ｖで測定した体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラック配合量である。
【００４７】
そして、Yが０．６Ｘより小さい場合、ゴム中のカーボン濃度が少なく、変形によるカーボンブラックの配列変化が生じ、セット画像不良が発生する場合がある。Ｙが０．６Ｘ＋５４より大きい場合、カーボンブラックの配合量が多すぎて、得られた弾性体が非常に高硬度となる場合がある。より好ましいＹの範囲は以下の関係式（２）で表される範囲である。
【００４８】
０．６Ｘ＋１９ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋４０ ・・・・・式（２）
尚、本発明では、体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラック配合量をＹとしているが、ここでの体積抵抗率は製造上のバラツキ、測定上のバラツキを考慮して、４．０×１０4Ω・ｃｍ以上３．０×１０5Ω・ｃｍ以下の範囲にあれば良いものとする。
【００４９】
このような配合と製造条件により、弾性体層の体積抵抗率は１×１０3Ω・ｃｍ以上１×１０7Ω・ｃｍ、以下、硬度は５０°以上８５°以下に調整される。
【００５０】
弾性体の体積抵抗率が１×１０3Ω・ｃｍ未満では帯電部材の電気抵抗が低くなりすぎ、感光体上にピンホール等の欠陥が生じた場合に、ここに帯電電流が集中して、帯電部材、感光体が破損したり画像不良が発生する、リーク現象が発生する場合がある。また、弾性体層の体積抵抗率が１×１０7Ω・ｃｍ以上では、帯電部材の電気抵抗が高いために、帯電横筋やゴーストといった画像不良が発生しやすい場合がある。
【００５１】
また、弾性体層の硬度が５０°未満の場合、感光体への当接による帯電部材の変形量が大きくなり、セット画像不良が発生する場合がある。逆に弾性体層の硬度が８５°超の場合、帯電部材の硬度があまりに高く、感光体との当接不良が発生したり、長期の使用時にトナーや紙粉等の汚れが帯電部材表面に不均一に付着し、画像不良が発生する場合がある。
【００５２】
弾性体層の形成方法としては、以下の方法を挙げることができる。
・未加硫の半導電性ゴム組成物を押出機によりチューブ状に押出成形し、これを加硫缶で加硫成形したも のに芯金を圧入後、表面を研磨して所望の外径とする方法。
・加硫後の半導電性ゴム組成物をクロスヘッドを装着した押出機により、芯金を中心に円筒形に共押出し 、所望の外径の金型内部に固定、加熱し、成形体を得る方法等。
弾性体層の表面はトナーや紙粉等の汚れが付着し難いように、紫外線照射等による表面改質や表面層の形成が行われる。表面層としては、一般的には公知の被覆層が用いられる。被覆層は、例えばバインダー高分子に導電性粒子やイオン性電解質を適量混合して所望の電気抵抗値としたものの膜が挙げられる。ここで、バインダー高分子の具体例は、アクリル系ポリマー、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、シリコーン等を含む。また導電性粒子の具体例は、カーボンブラック、グラファイト、酸化物（酸化チタン、酸化錫等、金属（Ｃｕ、Ａｇ等）、酸化物や金属を粒子表面に被覆して導電化した導電粒子等をふくむ。
【００５３】
またイオン性電解質の具体例は、ＬｉＣｌＯ4、ＫＳＣＮ、ＮａＳＣＮ、ＬｉＣＦ3ＳＯ3等を含む。
前記表面層の他の例としては、オキシアルキレン基を有するポリシロキサンからなるゾル−ゲル膜が挙げられる。
【００５４】
表面被覆層の形成方法としては、上記の様な表層材料を溶剤に溶解または分散させた液を、ディッピング、リング塗工、ビーム塗工、ロールコーター、スプレー等の塗工法によって、弾性体層表面にコーティングする方法等を挙げることができる。
【００５５】
なお、本発明における帯電ローラには、必要に応じて、弾性体層や表面被覆層以外に、接着層、拡散防止層、下地層、プライマー層等の機能層を設けることもできる。
【実施例】
【００５６】
以下に実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、これらは、本発明を何ら限定するものではない。なお、以下、特に明記しない限り、「部」は「質量部」を意味しており、試薬等は特に指定のないものは市販の高純度品を用いた。
【００５７】
＜実施例1＞
（ゴム材料の調製）
下記の材料を、６リットル加圧ニーダー（製品名：ＴＤ６−１５ＭＤＸ トーシン社製）にて、充填率７０ｖｏｌ％、ブレード回転数３０ｒｐｍで１６分混合して未加硫ゴム組成物を得た。
・ベースゴムとしてＮＢＲ（商品名：ＪＳＲ Ｎ２３０ＳＶ ＪＳＲ社製； 結合ニトリル量３５質量％ 、ムーニー粘度３０．８）：１００部、
・加工助剤としてステアリン酸亜鉛：１部、
・加硫促進助剤として酸化亜鉛：５部、
・充填剤として炭酸カルシウム（商品名：シルバーＷ 白石工業社製）、
・導電剤としてカーボンブラック（商品名：トーカブラック#７３６０ＳＢ 東海カーボン社製、平均粒 子径２８ｎｍ、ＤＢＰ吸油量８７ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ７．５）：４８部。
【００５８】
次いで、下記の材料をロール径１２インチのオープンロールにて、前ロール回転数８ｒｐｍ、後ロール回転数１０ｒｐｍ、ロール間隙２ｍｍで２０分混合した後、ロール間隙を０．５ｍｍとして薄通し１０回を行い、弾性体層用の未加硫ゴム組成物を得た。
・上記未加硫ゴム組成物：１６４質量部、
・架橋剤として硫黄：１.２部、
・加硫促進剤としてテトラメチルチウラムモノスルフィド（商品名：ノクセラーＴＳ、大内新興化学社製 ）：１．２部。
【００５９】
（弾性体層の形成）
得られた未加硫ゴム組成物を、クロスヘッドを用いた押出成形によって、芯金（直径６ｍｍ、長さ２５２ｍｍ）を中心として、同軸状に円筒形に同時に押出し、端部を切断して、芯金の外周に未加硫の導電層と抵抗調整層を積層した仕込形状を作製した。得られた仕込形状を有する材料と、芯金の一体化したものを、熱風炉で１６０℃、３０分の加硫を行った。加硫後、両端を切断し、弾性層部分の軸方向幅を２２８ｍｍとした後、導電性弾性層部分の表面を回転砥石で研磨することによって、端部直径８．４ｍｍ、中央部直径８．５ｍｍのクラウン形状のゴムローラを得た。上記ゴム材料の混合から、押出、研磨までのゴムローラ作成を３回繰返し実施し、各回１０本、合計３０本の作成ゴムローラについて、電気抵抗の周ムラ、抵抗バラツキ、弾性体層の体積抵抗測定を行った。
【００６０】
（電気抵抗周ムラ測定）
図４にゴムローラの電気抵抗測定装置の概略図を示した。ゴムローラ４ａは芯金１１の両端部を不図示の押圧手段で円柱状のアルミドラム４１に圧接され、アルミドラム４１の回転駆動に伴い従動回転する。この状態で、ゴムローラ４ａの芯金部分１１に電源４２を用いて直流電圧を印加し、４１のアルミドラムに直列に接続した抵抗４３にかる電圧から、ゴムローラの電気抵抗を測定した。
【００６１】
ゴムローラ１の電気抵抗は、温度２３℃、湿度５０％Ｒ．Ｈ．（Ｎ／Ｎとも記載する）環境下で、図４の装置を使用し、芯金とアルミドラムの間に直流２００Ｖの電圧を３秒印加して、最大抵抗と最小抵抗の比から、ローラ電気抵抗の周ムラを測定した。測定は３０本のローラ全てについて実施し、その平均値は１．３倍であった。
【００６２】
（電気抵抗バラツキ測定）
図４のローラ抵抗測定機を使用した作成ローラ３０本の電気抵抗を測定結果から、電気抵抗の最大値の常用対数と最小値の常用対数の差を抵抗バラツキとした。その結果、抵抗バラツキは０．２オーダーであった。
【００６３】
（弾性層体積抵抗の測定）
図３に体積抵抗測定装置の概略図を示した。ゴムローラ４ａの中央部分には１．５ｃｍ幅のアルミシート３１が弾性体層と隙間無く密着するように巻きつけられている。この状態で、ゴムローラ４ａの芯金部分１１に電源４２を用いて直流電圧を印加し、３１のアルミシートに直列に接続した抵抗４３にかる電圧から、弾性体層の電気抵抗を測定した。
【００６４】
弾性体層の電気抵抗は、温度２３℃、湿度５０％Ｒ．Ｈ．（Ｎ／Ｎとも記載する）環境下で、図３の装置を使用し、芯金とアルミシートの間に直流２００Ｖの電圧を印加して測定した。
【００６５】
そして、測定された電気抵抗の値（Ωd）から、ローラ外径８．５ｍｍ、アルミシート幅１．５ｃｍ、弾性体層厚み１．５ｍｍであるので、以下の式（３）から体積抵抗率（ρd）を求めた。
【００６６】
ρd ＝ （Ωd×０．８５×π×１．５）／０．１５ ・・・・（３）
測定は３回のローラ作成において、各回１本ずつについて行い、その平均値を求めた。その結果、弾性体層の体積抵抗率は１．２×１０5Ω・ｃｍであった。
【００６７】
（硬度の測定）
弾性体層の硬度の測定は、マイクロ硬度計ＭＤ−１型（高分子計器株式会社製）を用い、２３℃／５５％ＲＨ環境においてピークホールドモードで測定した。より詳しくは帯電部材を金属製の板の上に置き、金属製のブロックを置いて帯電部材が転がらないように簡単に固定し、金属板に対して垂直方向から帯電部材の中心に正確に測定端子を押し当て５秒後の値を読み取る。これを帯電部材のゴム端部から３０〜４０ｍｍの位置の両端部及び中央部のそれぞれ周方向に３箇所ずつ、計９箇所を測定し、得られた測定値の平均値を弾性体層の硬度とした。その結果、硬度は７２°であった。
【００６８】
（表面層の形成）
次に、以下の材料を混合し、室温で攪拌し、次いで２４時間加熱還流（１２０℃）を行うことによって、加水分解性シラン化合物の縮合物を得た。
・フェニルトリエトキシシラン（ＰｈＴＥＳ）３７．４４ｇ（０．１５６ｍｏｌ（加水分解性シラン化合 物総量に対して４８．６７ｍｏｌ％相当））、
・グリシドキシプロピルトリエトキシシラン（ＧＰＴＥＳ）２１．６８ｇ（０．０７８ｍｏｌ）、
・ヘキシルトリメトキシシラン（ＨｅＴＭＳ）１３．２１ｇ（０．０６４ｍｏｌ）、
・トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン（ＦＴＳ、パーフルオ ロアルキル基の炭素数６）１１．４２ｇ（０．０２２ｍｏｌ）、
・水２５．９３ｇ、及び
・エタノール７１．９１ｇ。
・得られた縮合物を２−ブタノール／エタノールの混合溶剤に添加して固形分７質量％の縮合物含有アル コール溶液を調製した。
【００６９】
上記縮合物含有アルコール溶液１００ｇに対して、光カチオン重合開始剤としての芳香族スルホニウム塩（商品名：アデカオプトマーＳＰ−１５０、旭電化工業（株）製）を０．３５ｇの割合で添加した。さらにエタノールを添加して固形分２質量％の表面層用塗布液を調製した。
【００７０】
次に、ゴムローラの弾性層上に表面層用塗布液をリング塗布（吐出量：０．００８ｍｌ／ｓ（リング部のスピード：３０ｍｍ／ｓ、総吐出量：０．０６４ｍｌ）した。
【００７１】
次に、弾性層上にリング塗布した表面層用塗布液に２５４ｎｍの波長の紫外線を積算光量が８５００ｍＪ／ｃｍ2になるように照射し、表面層用塗布液を硬化（架橋反応による硬化）させた。この硬化物を２〜３秒間放置して乾燥させて表面層を形成した。紫外線の照射には、ハリソン東芝ライティング（株）製の低圧水銀ランプを用いた。
【００７２】
以上のようにして、支持体、該支持体上に形成された弾性層、および、該弾性層上に形成された表面層（表面層用塗布液を用いて形成したポリシロキサンを含有する層）を有する帯電ローラを作製した。
【００７３】
（画像評価）
作製した帯電ローラと電子写真感光体とを、これらを一体に支持するプロセスカートリッジに組み込んだ。このプロセスカートリッジをＡ４紙縦出力用の電子写真装置（Ｃｏｌｏｒ ＬａｓｅｒＪｅｔ ３５００ ヒューレット・パッカード製）に装着して電子写真画像を形成し、得られた電子写真画像を評価した。
【００７４】
画像出力は、１５℃／１０％ＲＨ環境下で行い、Ａ４紙にハーフトーン画像（電子写真感光体の回転方向と垂直方向に幅１ドットの線を間隔２ドットで描く画像）３０００枚出力した。出力画像の評価は、１枚出力時（初期）および３０００枚出力後（耐久後）において、出力画像を目視することによって行った。その結果、初期から耐久後まで、帯電ローラ起因の画像不良は見られなかった。
【００７５】
また、上記とは別の帯電ローラを組み込んだカートリッジを準備した。帯電ローラと感光体が当接した状態で、このカートリッジを４０℃、９５％Ｒ．Ｈ．の環境下で３０日間放置した。その後、もう一度、電子写真装置に組込み、２５℃／５０％ＲＨ環境下でハーフトーン画像の出力を行い、過酷環境放置後の画像評価を行った。その結果、帯電ローラの圧縮永久変形による画像不良は認められなかった。
【００７６】
尚、上記の画像評価基準は以下のとおりである。
【００７７】
○：画像不良が全く出ていないもの。
【００７８】
△：画像不良が極わずかに発生したもの。
【００７９】
×：画像不良がはっきりと発生したもの。
【００８０】
＜実施例２＞
ベースゴムＮＢＲをＪＳＲ社製 Ｎ２３０ＳＬ（結合ニトリル量３５質量％、ムーニー粘度４１．５）、カーボンブラックの配合量を５３質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．４倍、抵抗バラツキは０．２オーダー、体積抵抗率は１．４×１０5Ω・ｃｍ、硬度は７４°であった。
【００８１】
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においても、過酷放置後の画像評価においても、帯電ローラ起因の画像不良は見られなかった。
【００８２】
＜実施例３＞
ベースゴムＮＢＲを日本ゼオン社製 Ｎｉｐｏｌ ＤＮ３３３５（結合ニトリル量３３質量％、ムーニー粘度３４．４）、カーボンブラックの配合量を５２質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．４倍、抵抗バラツキは０．３オーダー、体積抵抗率は１．９×１０5Ω・ｃｍ、硬度は７５°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においても、過酷放置後の画像評価においても、帯電ローラ起因の画像不良は見られなかった。
【００８３】
＜実施例４＞
ベースゴムＮＢＲを日本ゼオン社製 Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２１９（結合ニトリル量３３．５質量％、ムーニー粘度２４．５）、カーボンブラックの配合量を４３質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．２倍、抵抗バラツキは０．３オーダー、体積抵抗率は７．４×１０4Ω・ｃｍ、硬度は７２°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においても、過酷放置後の画像評価においても、帯電ローラ起因の画像不良は見られなかった。
【００８４】
＜実施例５＞
ベースゴムＮＢＲをＪＳＲ社製 Ｎ２４０Ｓ（結合ニトリル量２６質量％、ムーニー粘度５１．０）、カーボンブラックの配合量を６２質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．６倍、抵抗バラツキは０．２オーダー、体積抵抗率は５．３×１０4Ω・ｃｍ、硬度は７７°であった。
【００８５】
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においても、過酷放置後の画像評価においても、帯電ローラ起因の画像不良は見られなかった。
【００８６】
＜実施例６＞
カーボンブラックにシースト６００（東海カーボン社製 平均粒子径２３ｎｍ、ＤＢＰ吸油量７５ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ８．０）を使用し、配合量を４３質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．３倍、抵抗バラツキは０．２オーダー、体積抵抗率は１．８×１０5Ω・ｃｍ、硬度は７１°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においても、過酷放置後の画像評価においても、帯電ローラ起因の画像不良は見られなかった。
【００８７】
＜実施例７＞
カーボンブラックにシースト３００（東海カーボン社製 平均粒子径２８ｎｍ、ＤＢＰ吸油量７５ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ８．０）を使用し、配合量を５９質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．４倍、抵抗バラツキは０．３オーダー、体積抵抗率は１．０×１０5Ω・ｃｍ、硬度は７５°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においても、過酷放置後の画像評価においても、帯電ローラ起因の画像不良は見られなかった。
【００８８】
＜実施例８＞ カーボンブラックにトーカブラック＃５５００（東海カーボン社製 平均粒子径２５ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１５５ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ５．０）を使用し、配合量を３１質量部とした以外は実施例２と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．３倍、抵抗バラツキは０．３オーダー、体積抵抗率は６．２×１０4Ω・ｃｍ、硬度は６７°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においては帯電ローラ起因の画像不良は見られなかったものの、過酷放置後の画像評価において、画像の端部に極わずかに帯電ローラの圧縮永久変形に起因すると考えられる黒スジ状の画像不良が見られた。
【００８９】
＜実施例９＞
カーボンブラックにトーカブラック＃５５００を使用し、配合量を２６質量部とした以外は実施例４と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．４倍、抵抗バラツキは０．４オーダー、体積抵抗率は９．２×１０4Ω・ｃｍ、硬度は６５°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価においては帯電ローラ起因の画像不良は見られなかったものの、過酷放置後の画像評価において、画像の端部に極わずかに帯電ローラの圧縮永久変形に起因すると考えられる黒スジ状の画像不良が見られた。
【００９０】
＜実施例１０＞
カーボンブラックにトーカブラック＃７５５０（東海カーボン社製 平均粒子径２１ｎｍ、ＤＢＰ吸油量５３ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ７．５）を使用し、配合量を６５質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．５倍、抵抗バラツキは０．３オーダー、体積抵抗率は４．６×１０4Ω・ｃｍ、硬度は７８°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、過酷放置後の画像評価においては帯電ローラ起因の画像不良は見られなかったものの、耐久画像評価において、帯電ローラ表面の汚れに起因すると考えられる帯電ローラ周期の極わずかな濃度ムラが確認された。
【００９１】
＜実施例１１＞
カーボンブラックにトーカブラック＃７５５０を使用し、配合量を６６質量部とした以外は実施例２と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．６倍、抵抗バラツキは０．４オーダー、体積抵抗率は６．９×１０4Ω・ｃｍ、硬度は７８°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、過酷放置後の画像評価においては帯電ローラ起因の画像不良は見られなかったものの、耐久画像評価において、帯電ローラ表面の汚れに起因すると考えられる帯電ローラ周期の極わずかな濃度ムラが確認された。
【００９２】
＜比較例１＞
カーボンブラックにケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ（ライオン社製 平均粒子径３４ｎｍ、ＤＢＰ吸油量４９５ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ９．０）を使用し、配合量を５質量部とした以外は実施例４と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．８倍、抵抗バラツキは１．２オーダー、体積抵抗率は４．０×１０4Ω・ｃｍ、硬度は５６°であった。
【００９３】
＜比較例２＞
カーボンブラックにＶＡＬＣＡＮ ＸＣ７２（キャボット社製 平均粒子径３０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１７８ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ８．５）を使用し、配合量を２２質量部とした以外は実施例２と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．６倍、抵抗バラツキは０．８オーダー、体積抵抗率は４．９×１０4Ω・ｃｍ、硬度は６３°であった。
【００９４】
＜比較例３＞
カーボンブラックにシーストＧ−ＳＯ（東海カーボン社製 平均粒子径４３ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１１５ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ７．０）を使用し、配合量を７５質量部とした以外は実施例２と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．６倍、抵抗バラツキは０．４オーダー、体積抵抗率は１．６×１０4Ω・ｃｍ、硬度は８６°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価において、帯電ローラ表面の汚れに起因すると考えられる帯電ローラ周期の濃度ムラが確認された。
【００９５】
＜比較例４＞
カーボンブラックにＭＡ１１（三菱化学社製 平均粒子径２９ｎｍ、ＤＢＰ吸油量６４ｃｍ3／１００ｇ、ｐＨ３．５）を使用し、配合量を７７質量部とした以外は実施例２と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．７倍、抵抗バラツキは０．４オーダー、体積抵抗率は２．４×１０5Ω・ｃｍ、硬度は８６°であった。
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価において、帯電ローラ表面の汚れに起因すると考えられる帯電ローラ周期の濃度ムラが確認された。
【００９６】
＜比較例５＞
ベースゴムＮＢＲをＪＳＲ社製 Ｎ２５０ＳＬ（結合ニトリル量２０質量％、ムーニー粘度４３．０）、カーボンブラックはトーカブラック＃５５００で配合量を３０質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．４倍、抵抗バラツキは０．５オーダー、体積抵抗率は６．８×１０4Ω・ｃｍ、硬度は６０°であった。
【００９７】
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、過酷放置後の画像評価において、帯電ローラの圧縮永久変形に起因すると考えられる帯電ローラピッチの横黒スジ画像不良が確認された。
【００９８】
＜比較例６＞
ベースゴムＮＢＲをＪＳＲ社製 Ｎ２１５ＳＬ（結合ニトリル量４８質量％、ムーニー粘度４５．０）、カーボンブラックはトーカブラック＃７３６０ＳＢで配合量を５５質量部とした以外は実施例１と同様にゴム材料の調製を行った。実施例１と同様にして、弾性体層の形成、抵抗周ムラ、抵抗バラツキ、体積抵抗率の測定を行い、表面層を形成して画像評価を行った。その結果、抵抗周ムラは１．５倍、抵抗バラツキは０．４オーダー、体積抵抗率は５．３×１０4Ω・ｃｍ、硬度は８９°であった。
【００９９】
また、実施例１と同様に表面層を形成し、画像評価を行った。その結果、耐久画像評価において、帯電ローラ表面の汚れに起因すると考えられる帯電ローラ周期の濃度ムラが確認された。
【０１００】
以上に述べた評価結果を表１、２にまとめた。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
【表２】
【０１０３】
表からか明らかなように、比較例１、２はカーボンブラックのストラクチャーが大きく、カーボン配合量が少ない為、電気抵抗のバラツキが大きい。比較例３はカーボンブラックの粒子径が大きく、比較例４はカーボンブラックのストラクチャーが小さい為、カーボンブラックの多量配合が必要で、その結果弾性層の硬度が高く、耐久画像評価にて画像不良が発生している。比較例５はＮＢＲ原料の結合ニトリル量が低く、カーボンブラックとＮＢＲ原料との親和性が低い為、過酷放置後に画像不良が発生している。比較例６はＮＢＲ原料の結合ニトリル量が高く、硬度が高い為、耐久画像評価にて画像不良が発生している。
【０１０４】
実施例１〜１１は本発明の範囲であり、電気抵抗の周ムラは１．６倍以下、電気抵抗のバラツキも０．４オーダー以下であり、耐久画像評価、過酷放置後画像評価いずれにおいても画像評価ランクは△以上で実用上問題無い、良好な画像が得られている。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明における帯電ローラの例を説明するための模式的断面図である。
【図２】本発明における電子写真装置の例を説明するための模式的断面図である。
【図３】本発明における弾性層の体積抵抗率測定法を説明するための模式図である。
【図４】本発明におけるゴムローラの抵抗測定法を説明するための模式図である。
【図５】本発明におけるＮＢＲ原料のムーニー粘度と体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラック配合量との関係を表したグラフである。
【符号の説明】
【０１０６】
１ 帯電ローラ
１１ 芯金
１２ 弾性体層
１３ 表面層
２１ 像担持体
２１ａ 感光層
２１ｂ 導電性支持体
２１ｃ 支軸
２３ 電源
２３ａ 摺擦電源
２４ 露光手段
２５ 現像手段
２６ 転写ローラ
２７ 転写材
２８ 前露光手段
２９ クリーニング手段
３１ アルミシート
４１ アルミドラム
４２ 外部電源
４３ 基準抵抗
４ａ ゴムローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持体と、該導電性支持体上に形成した弾性体層とを有する帯電部材であって、
結合ニトリル量が２５質量％以上４５質量％以下のアクリルニトリル−ブタジエン共重合体を含有するベースゴムに導電性粒子としてカーボンブラックを分散した半導電性ゴムからなり、該カーボンブラックは平均粒子径が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の低ストラクチャーカーボンブラックであり、該半導電性ゴムは該アクリルニトリル−ブタジエン共重合体の温度１００℃でのムーニー粘度をＸ、弾性体層の２００Ｖで測定した体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラックの配合量をＹとした場合、下記関係式（１）
０．６Ｘ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋５４ ・・・・・・ 式（1）
を満足していること特徴とする帯電部材。
【請求項２】
該アクリルニトリル−ブタジエン共重合体の温度１００℃でのムーニー粘度をＸ、弾性体層の２００Ｖで測定した体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラック配合量をＹとした場合、下記の関係式（２）
０．６Ｘ＋１９ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋４０ ・・・・・式（２）
を満足していること特徴とする請求項１に記載の帯電部材。
【請求項３】
該カーボンブラックはＤＢＰ吸油量が７０ｃｍ3／１００ｇ以上１００ｃｍ3／１００ｇ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電部材。
【請求項４】
該カーボンブラックがベースゴム１００質量部に対して３０質量部以上７０質量部以下配合されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電部材。
【請求項５】
該アクリルニトリル−ブタジエン共重合体は、温度１００℃でのムーニー粘度が２０以上５０以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電部材。
【請求項１】
導電性支持体と、該導電性支持体上に形成した弾性体層とを有する帯電部材であって、
結合ニトリル量が２５質量％以上４５質量％以下のアクリルニトリル−ブタジエン共重合体を含有するベースゴムに導電性粒子としてカーボンブラックを分散した半導電性ゴムからなり、該カーボンブラックは平均粒子径が２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の低ストラクチャーカーボンブラックであり、該半導電性ゴムは該アクリルニトリル−ブタジエン共重合体の温度１００℃でのムーニー粘度をＸ、弾性体層の２００Ｖで測定した体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラックの配合量をＹとした場合、下記関係式（１）
０．６Ｘ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋５４ ・・・・・・ 式（1）
を満足していること特徴とする帯電部材。
【請求項２】
該アクリルニトリル−ブタジエン共重合体の温度１００℃でのムーニー粘度をＸ、弾性体層の２００Ｖで測定した体積抵抗率が1×１０5Ω・ｃｍとなるカーボンブラック配合量をＹとした場合、下記の関係式（２）
０．６Ｘ＋１９ ≦ Ｙ ≦ ０．６Ｘ＋４０ ・・・・・式（２）
を満足していること特徴とする請求項１に記載の帯電部材。
【請求項３】
該カーボンブラックはＤＢＰ吸油量が７０ｃｍ3／１００ｇ以上１００ｃｍ3／１００ｇ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電部材。
【請求項４】
該カーボンブラックがベースゴム１００質量部に対して３０質量部以上７０質量部以下配合されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電部材。
【請求項５】
該アクリルニトリル−ブタジエン共重合体は、温度１００℃でのムーニー粘度が２０以上５０以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２９９１２０（Ｐ２００８−２９９１２０Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４５６２７（Ｐ２００７−１４５６２７）
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【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２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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