(57)【要約】【課題】長期間に亘り、使用条件及び使用環境に依存せず、異常放電が原因で発生する画像弊害を抑制する。【解決手段】導電性支持層とその外周面上に繊維で形成された網目状構造を有する表面層とを有する導電性部材。繊維径の上位１０％の算術平均値が０．２μｍ以上１５μｍ以下、該導電性支持層の外周部には表面層の厚さの１．０×１０−２〜１．０×１０１倍の高さを有する剛体構造体が存在し、かつ、下記の条件を満たす：表面層の表面における１辺が１．０ｍｍの正方形の領域内において、該繊維の交差が１つ以上観察され、かつ、剛体構造体の少なくとも一部が観察される。厚み方向の断面に露出する該繊維を母点としてボロノイ分割を行い、得られるボロノイ多角形の各々の面積Ｓ１と、該ボロノイ多角形の各々の母点の繊維の該断面における断面積Ｓ２との比「Ｓ１／Ｓ２」を算出したとき、それらの各比の上位１０％の算術平均値が４０以上、１６０以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持層と、該導電性支持層の上に形成された表面層と、を有する電子写真用の導電性部材であって、
該表面層は、繊維で形成された網目状構造を有し、
該繊維は、ＳＥＭ測定の画像から任意の１００箇所において測定した繊維径の上位１０％の算術平均値ｄＵ１０が０．２μｍ以上、１５．０μｍ以下であり、
該導電性支持層は、該導電性部材の厚さ方向の断面において、該表面層の厚さの１．０×１０−２〜１．０×１０１倍の高さを有する剛体構造体を有し、かつ、
該表面層は、下記（１）〜（３）の条件を満たすものであることを特徴とする電子写真用の導電性部材：
（１）該表面層に正対したときに、該表面層の表面における１辺が１．０ｍｍの正方形の領域内に該繊維の交差が１つ以上観察されること、
（２）該表面層に正対したときに、該表面層の表面における１辺が１．０ｍｍの正方形の領域内に該剛体構造体の少なくとも一部が観察されること、及び
（３）該表面層の厚み方向の断面に露出する該繊維を母点としてボロノイ分割を行い、得られるボロノイ多角形の各々の面積Ｓ１と、該ボロノイ多角形の各々の母点の繊維の該断面における断面積Ｓ２との比「Ｓ１／Ｓ２」を算出したとき、その上位１０％の算術平均値ｋＵ１０が４０以上、１６０以下であること。
【請求項２】
前記網目状構造の平均厚さが１０μｍ以上、４００μｍ以下である請求項１に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項３】
前記剛体構造体が、前記導電性支持層と一体化されて前記導電性支持層の一部として存在する請求項１または２に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項４】
前記剛体構造体が前記導電性支持層とは独立した構造体である請求項１または２に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項５】
前記剛体構造体が繊維からなり、該剛体構造体の算術平均繊維径が、網目状構造を形成する繊維の算術平均繊維径よりも大きい請求項１〜４のいずれかの一項に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項６】
前記剛体構造体と前記網目状構造を形成する繊維とが同一材料からなり、かつ前記剛体構造体同士が前記繊維を介して連結している請求項１、２及び４のいずれかの一項に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項７】
前記網目状構造を形成する繊維の体積抵抗率が１．０×１０５Ω・ｃｍ以上、１．０×１０１５Ω・ｃｍ以下である請求項１〜６のいずれかの一項に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項８】
前記網目状構造を有する表面層がエレクトロスピニング製法で形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの一項に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項９】
前記導電性部材が、帯電部材である請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項１０】
電子写真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、請求項１〜９のいずれかの一項に記載の導電性部材を具備していることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１１】
前記プロセスカートリッジが、電子写真感光体と、該電子写真感光体を帯電させるための帯電部材とを備え、該帯電部材が、前記導電性部材である請求項１０に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれかの一項に記載の導電性部材を具備していることを特徴とする電子写真装置。
【請求項１３】
前記電子写真装置が、電子写真感光体と、該電子写真感光体を帯電させるための帯電部材とを備え、該帯電部材が、前記導電性部材である請求項１２に記載の電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真用の導電性部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、転写ローラとして使用されている。この電子写真装置に使用される導電性部材は、電気抵抗値を１０３〜１０１０Ωに制御する必要があり、そのために、カーボンブラックに代表される電子導電剤や、第四級アンモニウム塩化合物等のイオン導電剤が添加されている。
【０００３】
カーボンブラック等の電子導電剤は温度や湿度等の使用環境に電気抵抗値が左右されないため、さまざまな導電性部材の導電剤として使用されている。しかし、カーボンブラック等の電子導電剤を用いて導電性を付与した場合、電子導電剤の分散ムラによって電気抵抗値のムラが生じる可能性があることが知られている。特に、電子導電剤が凝集してできる局所的に電気抵抗値が低い箇所の発生を防ぐことは非常に難しい。
【０００４】
一方で、イオン導電剤が添加されてなる導電性部材においては、イオン導電剤が分子サイズのレベルで分散されるため、電子導電剤を使用した場合に比べて電気抵抗値のムラを低減できる。しかし、このような導電性部材は使用環境の温度及び湿度によって、導電性部材の電気抵抗値が大きく変化するという欠点を有する。特に温度１５℃、相対湿度１０％の低温低湿環境下（以下、「Ｌ／Ｌ環境下」という場合がある。）では、導電性部材の乾燥により電気抵抗値が高くなる可能性があることが知られている。
【０００５】
以上のように、導電剤の分散ムラに起因する導電性部材の電気抵抗値の不均一化の是正と、使用環境に起因する導電性部材の電気抵抗値の変化の抑制とを両立することは難しい。このような課題を改善するため、特許文献１においては、帯電部材の表面に起毛された導電性の繊維絡合体を設けることで、帯電部材の表面の電気抵抗値の均一化を図っている。また、特許文献２においては、帯電部材の表面層中に粗し粒子を分散させ、Ｌ／Ｌ環境下における電気抵抗値の高さに起因する放電ムラを改善している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−１０１６５０号公報
【特許文献２】特開２００８−２７６０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
導電性部材の一例として、電子写真装置において感光体ドラムに当接して配置され、当該感光体ドラムをＤＣ電圧によって帯電させる帯電ローラにおいては、カーボンブラック等の電子導電剤によって電気抵抗値を制御する場合が多い。しかし、電子導電剤を使用した場合、当該電子導電剤の凝集に起因して生じる局所的に電気抵抗値が低い箇所から過剰な電荷量を有する異常放電が生じ、この異常放電に起因する白抜け画像が生じる場合があった。
【０００８】
また、Ｌ／Ｌ環境下においては、帯電ローラが乾燥して電気抵抗値が高くなることが原因で断続的な微弱放電が生じやすくなり、横スジ状の画像不良が発生する場合があった。特に、イオン導電剤を使用した場合、帯電ローラの含水量によって電気抵抗値が大きく変化するため、Ｌ／Ｌ環境下において横スジ状の画像不良が発生する可能性が高いことが知られている。
【０００９】
導電性部材の別の一例として、転写ローラの場合も帯電ローラと同様に、導電剤の分散ムラにより局所的に電気抵抗値の低い箇所が発生したり、電気抵抗値が使用環境によって適正な領域から外れたりすることにより、転写画像に異常が生じる場合があった。
【００１０】
以上のように、帯電ローラ、転写ローラ等のような電子写真用の導電性部材は、導電剤の分散ムラに起因する電気抵抗値の不均一化の是正と、使用環境に起因する電気抵抗値の変化の抑制とを両立させる必要がある。しかしながら、電子写真装置の高速化、長寿命化が求められている現状では、これらを両立可能な電気抵抗値の適正領域、或いは使用できる導電剤の種類が限定される傾向にあり、将来的には、導電性部材の電気抵抗値の制御だけでは画像不良を抑制できる導電性部材の提供が困難になる可能性がある。
【００１１】
一般的に、導電性部材の放電特性には、導電性部材の電気抵抗値だけではなく、導電性部材の表面形状も大きく影響する。即ち、導電性部材の電気抵抗値の制御だけでは達成が難しい部材構成であっても、導電性部材の表面形状を制御することにより、所望の放電特性を実現可能であることが知られている。
【００１２】
帯電部材の表面に起毛された導電性の繊維絡合体を設けた特許文献１の帯電部材では、電子写真装置の起動時に感光体ドラムと繊維絡合体との間に生じる摩擦が大きいと、高速で長期間の使用により当該繊維絡合体が摩耗あるいは破損して、これが原因となる画像不良が生じる場合がある。また、特許文献１は、当該繊維絡合体の繊維径よりも高精細な画像形成を行った場合の課題に対する解決手段を提示していない。
【００１３】
特許文献２では、帯電部材の長手方向の放電の進展を抑制することで、Ｌ／Ｌ環境下における横スジ状の画像不良の改善が試みられている。しかし、高精細な画像形成を目的に帯電電位を増大させた際に、電子導電剤に起因して生じた局所的に電気抵抗値が低い箇所において、過剰な放電電荷量を有する異常放電を抑制するためには、更なる改善が望まれる。
【００１４】
本発明は、以上のような技術背景に鑑みてなされたものであり、導電性部材の表面形状を制御することにより、高精細な画像を長期間に亘り出力できる放電特性或いは電気特性を有する導電性部材を提供することを目的としている。
【００１５】
また、本発明の目的は、電子導電剤に起因して生じた局所的に電気抵抗値の低い箇所が存在しても、過剰な放電電荷量を有する異常放電由来の白抜け画像を抑制できる導電性部材を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の別の目的は、Ｌ／Ｌ環境下において導電性部材の電気抵抗値の高さに起因する横スジ状の画像不良を抑制できる導電性部材を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の別の目的は、電子写真装置の起動時や長期間に亘る使用によって、感光体ドラムと導電性部材との摩擦によって生じる、導電性部材の表面の摩耗及び破損を低減させた導電性部材を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の別の目的は、高品位な電子写真画像を長期間に亘って安定的に画像形成可能なプロセスカートリッジおよび電子写真装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、導電性支持層と、該導電性支持層の上に形成された表面層とを有する電子写真用の導電性部材であって、該表面層は、繊維で形成された網目状構造を有し、該繊維は、ＳＥＭ測定の画像から任意の１００箇所において測定した繊維径の上位１０％の算術平均値ｄＵ１０が０．２μｍ以上、１５．０μｍ以下であり、該導電性支持層は、該導電性部材の厚さ方向の断面において、該表面層の厚さの１．０×１０−２〜１．０×１０１倍の高さを有する剛体構造体を有し、かつ、該表面層は、下記（１）〜（３）の条件を満たすものであることを特徴とする電子写真用の導電性部材である。
（１）該表面層に正対したときに、該表面層の表面における１辺が１．０ｍｍの正方形の領域内に該繊維の交差が１つ以上観察される。
（２）該表面層に正対したときに、該表面層の表面における１辺が１．０ｍｍの正方形の領域内に該剛体構造体の少なくとも一部が観察される。
（３）該表面層の厚み方向の断面に露出する該繊維を母点としてボロノイ分割を行い、得られるボロノイ多角形の各々の面積Ｓ１と、該ボロノイ多角形の各々の母点の繊維の該断面における断面積Ｓ２との比「Ｓ１／Ｓ２」を算出したとき、その上位１０％の算術平均値ｋＵ１０が４０以上、１６０以下である。
【００２０】
また本発明は、電子写真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、前記のいずれかの導電性部材を具備していることを特徴とするプロセスカートリッジである。
【００２１】
更に本発明は、前記のいずれかの導電性部材を具備していることを特徴とする電子写真装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、導電性部材の表面形状を制御することにより、高精細な画像を長期間に亘り、高速で出力できる放電特性或いは電気特性を有する導電性部材を提供することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、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装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施態様に係る導電性部材と被帯電体とのニップ近傍の拡大断面模式図である。
【図２】本発明の他の実施態様に係る導電性部材と被帯電体とのニップ近傍の拡大断面模式図である。
【図３Ａ】本発明に係る導電性部材の一例を示す概略断面図である。
【図３Ｂ】本発明に係る導電性部材の別の一例を示す概略断面図である。
【図４】エレクトロスピニング装置の概略図である。
【図５】本発明に係る導電性部材を用いたプロセスカートリッジの説明図である。
【図６】本発明に係る導電性部材を用いた電子写真装置の説明図である。
【図７】表面層の網目状構造を構成する繊維の断面の２値化画像の一例である。
【図８】ボロノイ分割後の繊維の断面の画像の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
電子導電剤を使用した導電性部材において、過剰な放電電荷量を有する異常放電が発生しやすいのは、導電剤の凝集によってできる局所的に電気抵抗値の低い箇所が原因である。局所的に電気抵抗値の低い箇所は時定数が小さいため、電源から導電性部材の表面への電荷補充能が高いと考えられる。さらに、電気抵抗値が高い樹脂中に電気抵抗値が非常に低い導電剤を分散した導電性部材に電圧を印加した場合、樹脂と導電剤との界面に電荷が蓄積することを考慮すると、導電剤の凝集箇所においては、導電剤が均一に分散された導電性部材の場合よりも、より多くの電荷量が放電に関与すると考えられる。
【００２６】
以上の理由から、電子導電剤を使用した導電性部材においては、局所的に電気抵抗値が低い箇所と感光体ドラムとの空間内にパッシェンの法則を超えた電位差が形成されると、過剰な放電電荷量を有する異常放電が生じやすいと推測される。その結果、感光体ドラムの表面に帯びる表面電荷量が増大し、結果として帯電電位が周囲よりも大きくなり、白抜けの画像不良として現れる。この過剰な放電電荷量を有する異常放電は、高速度カメラを使用して観察することが可能で、約２００μｍ〜７００μｍのサイズを有することが分かっている。また、異常放電は、過剰な放電電荷量を有する放電であるため、ＤＣ電圧が小さい条件においては発生しないが、印加電圧を大きくして放電電荷量を増大させると発生する。
【００２７】
上記のような異常放電の発生メカニズムを考慮すると、異常放電を抑制するためには、放電電荷量を低減すればよいと考えられる。本発明者らは鋭意検討の結果、繊維で形成された網目状構造を有する表面層を導電性部材の表面に構築することで、異常放電を抑制できることを見出した。本発明に係る導電性部材と感光体ドラムとの間に生じる放電を、高感度小型カメラを用いて直接観察した結果、導電性支持層の外周面に繊維で形成された網目状構造が存在した場合、単発の放電が細分化する現象を確認した。この現象は、当該表面層の有無により顕著に確認される。
【００２８】
異常放電を抑制できる理由は、以下のように推測している。まず、放電空間内において、繊維で形成された網目状構造を有する表面層中の微小空孔内で、電界がパッシェンの法則を超えると、微小空孔内の空気分子が電離し、電子と正イオンが生成して最初の放電が起こる。この最初の放電は、放電空間の小さな微小空孔内で生じるため、比較的低い電界で生じる。次に、生成された電子は、印加された電界に従って移動する過程で多くの空気中の分子と衝突し、電子雪崩を形成しながら網目状構造の空孔内において感光体ドラムの方向へ移動する。電子雪崩の先端では常に電子と分子との衝突が生じているので、電子雪崩は放電電荷量を増大させながら進展するが、網目状構造が放電空間内に存在するので、放電の進展が阻害される。すなわち、最初の放電が微小空孔内で小さな電圧で起こるため、単発の放電の放電電荷量が抑制されているのに加え、網目状構造によって放電の進展による放電電荷量の増大をも抑制できていると考えられる。
【００２９】
また、網目状構造を導入するメリットとして、Ｌ／Ｌ環境下において導電性部材が乾燥して電気抵抗値が高くなることによって微弱放電が発生し、その結果として生じる横スジ状の画像不良を抑制できることである。横スジ状の画像不良となる微弱放電が生じるメカニズムは次のように推測されている。長期間に亘る画像形成により感光体ドラムの電荷保持能が低下し、感光体ドラムと帯電部材との当接部において帯電電位の減衰が生じる。通常、帯電させるための放電は当接部の上流で完了するが、当接部において帯電電位の減衰が生じると、当接部の下流においても再度微弱な放電が生じる。この微弱放電は感光体ドラムの回転方向と垂直な方向に進展する性質を持ち、その結果、感光体ドラムの表面上で、当接部の下流における微弱な放電を受けた横スジ状の部位のみが周囲よりも帯電電位が大きくなり、横スジ状の画像不良として観察される。
【００３０】
本発明者らは、繊維で形成された網目状構造を有する表面層を使用すると、上述したようなＬ／Ｌ環境下における横スジ状の画像不良を抑制できることを見出した。理由は定かではないが、次のように推測している。上記のとおり、横スジ状の画像不良は導電性部材と感光体ドラムとの当接部の下流で生じる微弱放電が原因であると推測される。当該表面層を導電性部材の表面に導入すると、小さな電位差で生じる放電は表面層の微小空孔内で終了し、感光体ドラムまで進展しないと考えられる。また、網目状構造によって感光体ドラムの回転方向の垂直方向に放電が進展する現象も抑制できていると考えられる。したがって、Ｌ／Ｌ環境下における乾燥によって導電性部材の電気抵抗値が高くなっても、横スジ状の画像不良を抑制できていると推測される。
【００３１】
以上のように、繊維で形成された網目状構造を有する表面層を構築することで、異常放電が原因である白抜け画像の抑制を実現でき、Ｌ／Ｌ環境下における横スジ状の画像不良も抑制できる。また、これらの抑制効果の発現のためには、当該表面層が放電空間を区切るような構造として放電空間内に存在することが重要であると考えられる。
【００３２】
しかしながら、実際に本発明に係る導電性部材をプロセスカートリッジに組み込み、電子写真用の導電性部材として使用するためには、繊維で形成された網目状構造を有する表面層の耐久性を向上させることが必須である。感光体ドラムと導電性部材を接触して使用する場合、プロセス起動時に大きな摩擦力によって当該表面層が摩耗し破損する可能性があるからである。また、長期間に亘って当該表面層の機能を損なうことなく使用するためにも当該表面層の耐久性の向上を図ることが必要である。
【００３３】
本発明者らは鋭意、繊維で形成された網目状構造を有する表面層の耐久性に関する検討を行った結果、図１及び図２に示すように、導電性部材の表面に剛体構造体を形成することが有効であることを見出した。
【００３４】
すなわち、図１は、本発明の一実施態様に係る導電性部材１５と、導電性部材１５に対向して配置されている被帯電体１１とで形成されているニップ部近傍の拡大断面図である。なお、図１において、便宜上、導電性部材１５と被帯電体１１との間に間隙を設けて記載しているが、実際には、被帯電体１１を帯電させる際には、導電性部材１５と、被帯電体１１とは接触している。そして、図１において、符号１４は導電性支持層、符号１３は、導電性支持層１４と一体化されてなる剛体構造体、符号１２は、複数の剛体構造体１３の間に存在する網目状構造を有する表面層である。
【００３５】
また、図２は、本発明の他の実施態様に係る導電性部材２５と、導電性部材２５に対向して配置されている被帯電体２１とで形成されているニップ部近傍の拡大断面図である。図１と同様に、図２においても、便宜上、被帯電体２１と、導電性部材２５との間に間隙を設けて記載しているが、実際には、被帯電体２１を帯電させる際には、導電性部材２５と、被帯電体２１とは接触している。そして、図２において、符号２４は導電性支持層、符号２３は、導電性支持層２４上に、導電性支持層１４とは別部材として設けられてなる剛体構造体である。また、符号２２は、複数の剛体構造体２３の間に存在する網目状構造を有する表面層である。
【００３６】
本発明に係る導電性部材は、導電性支持体と一体として、または、導電性支持体とは別異の部材として当該導電性支持体の上に設けてなる剛体構造体によって、プロセス起動時の摩擦や長期間に亘る感光体ドラムとの摩擦によって表面層の網目状構造の変形、摩耗及び破損の可能性を大きく低減できることがわかった。
【００３７】
本発明に係る導電性部材によれば、剛体構造体が導電性部材と被帯電体（例えば、感光体ドラム等）との間でスペーサとして機能するため、網目状構造に加わる摩擦力を大きく低減できる。
【００３８】
さらに、剛体構造体は、繊維で形成された網目状構造を有する表面層の機能を補完する効果も有すると考えられる。当該表面層によって異常放電を抑制する場合、微小空孔内での放電の放電電荷量を抑制するために、当該表面層の電気抵抗値は大きいことが好ましい。しかしながら、当該表面層の電気抵抗値を大きくした場合、導電性部材の電気抵抗値が高くなることを促し、横スジ状の画像不良を生じさせる可能性がある。ここで、剛体構造体は導電性部材の表面に凹凸形状を形成し、導電性部材の表面から感光体ドラムへの放電を時間的に分断する機能があることを考慮すると、剛体構造体によっても、感光体ドラムの回転方向に垂直な方向に進展する放電を抑制できると考えられる。したがって、剛体構造体と繊維で形成された網目状構造を有する表面層を併用することで、網目状構造の電気抵抗値が高いことによって横スジ状の画像不良が発生しやすくなるデメリットを排除できる。
【００３９】
以上の理由から、導電性部材の電気抵抗値の制御だけでは達成が難しい部材構成であっても、当該導電性部材の表面に繊維で形成された網目状構造を有する表面層に剛体構造体を設けることによって、長期間に亘って安定した放電特性を有する導電性部材を提供できる。ここで安定した放電特性とは、局所的に電気抵抗値が低い箇所からの異常放電に由来する白抜けの画像不良を抑制すると同時に、Ｌ／Ｌ環境下において導電性部材の電気抵抗値が高くなることが原因となって生じる微弱放電に由来する横スジ状の画像不良を抑制できることを意味する。
【００４０】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００４１】
尚、本発明の導電性部材が、ローラ形状の導電性部材である場合、ｘ軸方向、ｙ軸方向、及びｚ軸方向は、それぞれ以下の方向を意味する。ｘ軸方向は、ローラの長手方向である。ｙ軸方向は、ｘ軸に直交するローラの横断面（即ち、円形断面）における接線方向である。ｚ軸方向は、ｘ軸に直交するローラの横断面における直径方向である。
【００４２】
また「ｘｙ平面」とは、ｚ軸に直交する平面を意味し、「ｙｚ断面」とは、ｘ軸に直交する断面を意味する。表面層の表面のごく小さい領域は、実質的にｚ軸に直交する平面と看做すことができるので、「表面層の表面における１辺が１．０ｍｍの正方形」とは、「ｘｙ平面」における正方形であって、ｘ軸方向に１．０ｍｍ、ｙ軸方向に１．０ｍｍの正方形を意味する。
【００４３】
導電性部材の「厚み方向」及び表面層の「厚み方向」とは、特に指定しない限り、ｚ軸方向を意味する。
【００４４】
図３Ａ及び３Ｂに、本発明に係るローラ形状の導電性部材の横断面（ｙｚ断面）における概略図を示す。この導電性部材は、導電性支持層と、該導電性支持層の外周に繊維で形成された網目状構造を有する表面層を有し、該導電性支持層と該表面層との間には、剛体構造体が存在している。導電性部材の構造としては、図３Ａ及び３Ｂに示す構成を一例として挙げることができる。
【００４５】
図３Ａの導電性部材は、導電性の軸芯体としての芯金３２からなる導電性支持層と、その外周に設けられた繊維で形成された網目状構造を有する表面層３１によって構成されている。この場合、剛体構造体は、芯金３２の外周面に存在し、芯金３２と一体化された構造であってもよく、また芯金３２とは独立した構造であってもよい。さらに、当該剛体構造体は表面層３１と一体化された構造であってもよく、また表面層３１とは独立した構造であってもよい。
【００４６】
また、図３Ｂの導電性部材は、導電性の軸芯体としての芯金３２とその外周に設けられた導電性樹脂層３３とからなる導電性支持層と、その外周に設けられた表面層３１によって構成されている。なお、必要に応じて本発明の効果を疎外しない範囲で当該導電性樹脂層３３を複数配置した多層構成であってもよい。この場合、剛体構造体は、導電性樹脂層３３の外周面に存在し、導電性樹脂層３３と一体化された構造であってもよく、また導電性樹脂層３３とは独立した構造であってもよい。さらに、当該剛体構造体は表面層３１と一体化された構造であってもよく、また表面層３１とは独立した構造であってもよい。
【００４７】
＜導電性支持層＞
〔導電性の軸芯体〕
導電性の軸芯体を構成する材料としては、電子写真用の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。例えば炭素鋼合金の表面に５μｍ程度の厚さのニッケルメッキを施した円柱である。
【００４８】
〔導電性樹脂層〕
本発明に係る導電性樹脂層を構成する材料としては、ゴム材料、樹脂材料等を用いることが可能である。ゴム材料としては、特に限定されるものではなく、電子写真用の導電性部材の分野において公知のゴムを用いることができ、具体的には以下のものが挙げられる。エピクロルヒドリンホモポリマー、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−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体の水素添加物、シリコーンゴム、アクリルゴム及びウレタンゴム等。樹脂材料としても、電子写真用の導電性部材の分野において公知の樹脂を用いることができ、具体的には以下のものが挙げられる。アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等。上記導電性樹脂層を形成するゴム材料や樹脂材料に対して、電気抵抗値の調整のため、必要に応じて、電子導電性を示すカーボンブラック；グラファイト；酸化錫等の酸化物；銅、銀等の金属、酸化物や金属を粒子表面に被覆して導電性を付与した導電性粒子；または、イオン導電性を示す第四級アンモニウム塩、スルホン酸塩等のイオン交換性能を有するイオン導電剤；を用いてもかまわない。また、本発明の効果を損なわない範囲で、ゴムや樹脂の配合剤として一般的に用いられている充填剤、軟化剤、加工助剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分散剤、発泡剤、粗し粒子等を添加することができる。
【００４９】
本発明に係る導電性樹脂層は、使用環境による電気抵抗値の依存性を考慮し、体積抵抗率が、１×１０３Ω・ｃｍ以上、１×１０９Ω・ｃｍ以下の電子導電性を示す導電性樹脂層を用いることが好ましい。電子導電性を示す導電性樹脂の欠点である、電子導電剤の分散ムラに起因する画像弊害も、本発明に係る繊維で形成された網目状構造を有する表面層の放電安定化効果によって抑制することができる。
【００５０】
＜表面層＞
本発明に係る導電性部材の表面層は、導電性支持層の外周面上または表面上に形成された層であって、繊維で形成された網目状構造を有する。
【００５１】
〔繊維〕
本発明の表面層の網目状構造を形成する繊維は、繊維径に対して１００倍以上の長さを有するものである。繊維径及び繊維長は、表面層の網目状構造を光学顕微鏡等で観察することによって確認できる。繊維の断面形状は特に限定されず、円形、楕円形、四角形、多角形，半円形、または任意の断面形状を有することができる。尚、本発明に係る繊維径とは、繊維の横断面形状が円形である場合は、その円の直径を意味し、繊維の横断面形状が円形でない場合は、その断面の重心を通る最長直線の長さを意味する。
【００５２】
［繊維径］
本発明の表面層の網目状構造を形成する繊維は、その繊維径の上位１０％の算術平均値ｄＵ１０が０．２μｍ以上、１５．０μｍ以下である。表面層は、導電性部材の最外層を形成するため、当該表面層を形成する繊維径が太すぎる場合は、プリント出力時に繊維のパターンが画像ムラとして現れる場合があるうえ、網目状構造内の空孔が大きいため、異常放電の細分化効果も低い可能性がある。繊維のパターンが画像ムラとして現れる現象は、繊維の一部分に太い箇所が存在する場合でも、画像ムラとして現れる可能性があるため、ｄＵ１０は１５．０μｍ以下、好ましくは１１．０μｍ以下、より好ましくは１．３μｍ以下である。ｄＵ１０を１５．０μｍ以下にすることで、繊維のパターンが画像ムラとして確認され難くなる。また、ｄＵ１０を１１．０μｍ以下にすることで異常放電のサイズである約２００〜７００μｍより大きい空孔の個数を大幅に低減できるため、異常放電由来の白抜け画像の発生を低減できる。より好ましくは、ｄＵ１０を１．３μｍ以下とすることで解像度に関わらずプリント出力した際に、繊維のパターンが画像ムラとしてほとんど確認されなくなると同時に、当該表面層内の空孔のサイズを全て１００μｍにできるため、異常放電の抑制効果が大幅に向上する。一方で、ｄＵ１０が極細の０．２μｍより細い場合、異常放電の細分化効果はあるが、電子雪崩が細分化した直後に再合流する可能性が高くなるため、ｄＵ１０を０．２μｍ以上にすることが好ましい。
【００５３】
尚、算術平均値「ｄＵ１０」は、以下の方法にて求められる繊維径である。先ず、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて導電性部材の表面層をその表面を正対する方向から観察し、ＳＥＭ測定画像から任意の１００箇所において繊維径を測定する。次いで、得られた１００点の繊維径から、繊維径の太い上位１０％に相当する１０点の繊維径を選び、それらの平均値を算出する。
【００５４】
尚、ＳＥＭ測定画像における繊維径の測定箇所は任意であるが、測定箇所が偏らないように、例えば、ＳＥＭ測定画像を縦方向に５〜２０分割、かつ横方向に２０〜５分割して得られる１００領域において、円形状に近い断面形状を有する繊維を１点ずつ任意選択し、その繊維径を測定する方法が挙げられる。
【００５５】
［繊維材料］
本発明の表面層における網目状構造を形成する繊維は、繊維状構造を形成できる限りにおいて特に制限はなく、樹脂材料をはじめとする有機材料、シリカ、チタニア等の無機材料、或いは、前記有機材料と無機材料をハイブリッドさせた材料を用いても構わない。
【００５６】
前記樹脂材料としては例えば以下のものが挙げられる。ポリエチレン、ポリプロピレンの如きポリオレフィン系ポリマー；ポリスチレン；ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド；ポリパラフェニレンオキサイド、ポリ（２、６−ジメチルフェニレンオキサイド）、ポリパラフェニレンスルフィドの如きポリアリーレン類（芳香族系ポリマー）；ポリオレフィン系ポリマー、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアリーレン類（芳香族系ポリマー）に、スルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、リン酸基、スルホニウム基、アンモニウム基、または、ピリジニウム基を導入したもの；ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンの如き含フッ素系のポリマー；含フッ素系のポリマーの骨格にスルホン酸基、カルボキシル基、または、リン酸基を導入したパーフルオロスルホン酸ポリマー、パーフルオロカルボン酸ポリマー、または、パーフルオロリン酸ポリマー；ポリブダジエン系化合物；エラストマーやゲルの如きポリウレタン系化合物；シリコーン系化合物；ポリ塩化ビニル；ポリエチレンテレフタレート；ナイロン；ポリアリレート等。なおこれらのポリマーは単独であるいは複数を組み合わせて用いてもよく、またポリマー鎖中に特定の官能基が導入されたものであってもよく、これらのポリマーの原料となる単量体の２種以上の組み合わせから製造される共重合体であってもよい。
【００５７】
前記無機材料としては、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ及びＺｎの酸化物等、より具体的には以下の金属酸化物が挙げられる。シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、アルミナゾル、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化クロム等。
【００５８】
加えて、前記表面層は、導電性支持層と密着性の高い材料であることも好ましい。導電層と密着性の高い材料を用いることで接着剤（粘着剤）等を用いることなく積層接合された導電性部材を構成することも可能となる。このためには、繊維材料は極性官能基を一部有することが好ましい。
【００５９】
［添加剤］
さらに、繊維で形成された網目状構造を有する表面層には、電気抵抗値の調整のため、本発明の効果を損なわない範囲で、かつ、網目状構造を形成できる限りにおいて樹脂材料に添加剤を加えてもよい。添加材の例として以下のものが挙げられる。電子導電性を示すカーボンブラック、グラファイト；酸化錫等の酸化物；銅、銀等の金属；酸化物や金属を粒子表面に被覆して導電性を付与した導電性粒子；イオン導電性を示す第四級アンモニウム塩、スルホン酸塩等のイオン交換性能を有するイオン導電剤等。また、本発明の効果を損なわない範囲で、樹脂の配合剤として一般的に用いられている充填剤、軟化剤、加工助剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分散剤、を添加してもよい。
【００６０】
繊維で形成された表面層の電気特性は、体積抵抗率で１×１０５〜１×１０１５Ω・ｃｍであることが好ましい。表面層の抵抗率を１×１０５Ω・ｃｍ以上とすることで、表面層からの放電電荷量を小さくでき、異常放電を抑制できる。一方で、表面層の体積抵抗率を１×１０１５Ω・ｃｍ以下とすることで、網目状構造体の層としての電気抵抗値が小さくでき、Ｌ／Ｌ環境における横スジ状の画像不良の抑制が可能となる。
【００６１】
なお、網目状構造を形成する繊維の体積抵抗率は、導電性部材の表面層から繊維をピンセット等で回収し、繊維１本に対して走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）のカンチレバーを接触させ、カンチレバーと導電性基板との間に繊維１本を挟むことで、測定することができる。また、同様に、表面層から繊維を回収し、加熱、或いは溶剤を用いて溶融し、シート化した後に、体積抵抗率を測定してもよい。
【００６２】
［表面層の網目密度］
本発明に係る導電性部材の表面層は、該表面層に正対したときに、該表面層の表面（ｘｙ平面）における１辺が１．０ｍｍの正方形の領域内に該繊維同士の交差の数（以下、「網目密度」という場合がある。）が１つ以上観察されることが必要である。
【００６３】
ここで、過剰な放電電荷量を有する異常放電のサイズは、約２００〜７００μｍであることが放電光の直接観察から分かっている。当該異常放電を、当該表面層によって細分化し、単発の放電の放電電荷量を抑制するには、網目状構造で囲まれた領域のサイズを当該異常放電のサイズ以下にすることが好ましい。当該異常放電は、導電性部材の表面に対して垂直方向（ｚ軸方向）に発生するため、表面層を当該表面層に正対した方向から観察した際に、網目状構造で囲まれた領域が当該異常放電のサイズ以下であれば異常放電の抑制効果が得られる。即ち、本発明において表面層の網目密度の制御は重要である。ここで、放電電荷量の少ない正常放電が観察される際、その放電光のサイズは３０〜７０μｍである。
【００６４】
また、Ｌ／Ｌ環境下において導電性部材の電気抵抗値が高くなることが原因で発生する横スジ状の画像不良を改善させるためにも、表面層の網目密度を制御することは重要である。横スジ状の画像不良を抑制するためには、電位差の小さい微弱放電を網目状構造の空孔内で完了させると同時に、感光体ドラムへの放電が発生しやすい条件下においても、放電空間内で横スジ状の放電を細分化するために、網目状構造内の空孔を小さくし、網目密度を大きくすることが好ましい。即ち、当該表面層中の繊維同士の交差の数を多くすることが好ましいと考えられる。
【００６５】
表面層の網目密度は、当該表面層の表面に対して垂直方向（ｚ軸方向）から、光学顕微鏡、或いはレーザー顕微鏡等を用いて、任意の１．０ｍｍ四方の正方形領域を１００点観察して算出する。１００箇所の測定点すべてにおいて、繊維同士の交差が１個以上確認できれば、巨大な放電を分断し細分化できる。この際、観察される像は、網目状構造の厚さ方向（ｚ軸方向）の情報をすべて積算した情報になるが、放電サイズの細分化に対しては、層厚の情報を含んだ当該表面層の網目密度が影響するため、本発明の判断方法が適切であると考えている。
【００６６】
尚、網目密度の測定箇所は任意であるが、測定箇所が偏らないように、例えば、導電性部材の表面層を長手方向に５〜２５等分し、周方向に２０〜４等分し、得られた１００領域の各領域における任意の１箇所（合計１００箇所）を測定箇所とする方法が挙げられる。
【００６７】
過剰な放電電荷量を有する異常放電を細分化させる観点から、各測定箇所における網目密度は１００（個／ｍｍ２）以上であることが好ましく、１０００（個／ｍｍ２）以上であることがより好ましい。この値が１００個以上であれば、約２００〜７００μｍである異常放電を正常放電のサイズに細分化できるためである。また各測定箇所における網目密度のが１０００（個／ｍｍ２）以上であれば、微弱放電が生じる空孔の数を多くすることができるので、Ｌ／Ｌ環境における横スジ状の画像不良の抑制機能が大幅に増大する。
【００６８】
［表面層の３次元構造］
本発明に係る導電性部材の表面層においては、繊維が３次元的に配置されており、空孔率の非常に大きい構造であることが重要である。また、前記のように過剰な放電電荷量を有する異常放電の細分化効果や、微弱放電の進展の阻害効果が発現されるためには、表面層内の空間が、繊維群によって区切られている状態が重要であると考えている。したがって、表面層内の繊維群と、当該繊維群により形成される表面層内の区切られた空間を定量化することが好ましい。
【００６９】
本発明者らは、表面層の構造を、各々の繊維と当該繊維が占有する空間という観点から、以下のように定義した。先ず導電性部材から表面層を切り出し、Ｘ線ＣＴによって当該表面層の断面（ｙｚ断面、ｘｚ断面の何れか）の断面画像を取得する。得られた断面画像を２値化して該繊維の断面画像を抽出し、当該断面画像中の繊維断面の画像群に対してボロノイ分割を行い、それぞれの繊維の断面が占有する表面層内の空間を定義した。
【００７０】
ここで、ボロノイ分割とは、平面上の任意の位置に配置された複数個の点（母点）に対して、同一距離空間上の他の点がどの母点に近いかによって領域分けすることである。特に二次元ユークリッド平面の場合、隣り合う母点の重心を結ぶ直線に垂直二等分線を引き、この垂直二等分線によって各繊維の最近隣領域を分割する手法である。そしてボロノイ分割を行って得られる各母点の最近隣領域をボロノイ多角形と呼ぶ。ボロノイ分割を用いる理由は、各々の隣り合う母点の垂直二等分線が一義的に決定されるため、ボロノイ多角形も一義的に決定されるからである。
【００７１】
本発明者らは、実際にボロノイ分割を行う際には、以下のようにして行った。まず、ｚ軸と直交し、当該繊維断面（ｙｚ断面）画像中の最上端と最下端にある繊維断面の重心を通過する２平面と、当該繊維断面（ｙｚ断面）との２交線に含まれ、当該繊維断面画像の幅と同じ長さの２本の直線を、当該繊維断面画像内に含まれるよう描画した。ここで、当該繊維断面画像中の最上端、最下端とは、繊維の断面画像のみを切り出す前の断面像内において、当該繊維断面像群中で導電性支持層との最短距離が最も大きいものを最上端、最短距離が最も小さいものを最下端のことをいう。そしてこの２直線を「表面層の占有領域の境界線」、当該２直線の同じ側の端部を直線で結んでできる長方形を「当該表面層の占有領域」と定義した。次に、当該占有領域において、繊維断面を母点とするボロノイ分割を行った。このような手順を取った理由は次のとおりである。断面画像中の最上部及び最下部にある繊維断面は、導電性部材の表面と平行な方向（ｙ軸方向）においては隣り合う繊維間と領域分割線を定義できるが、導電性部材の表面に対して垂直な方向（ｚ軸方向）においては母点が不足し、領域分割線を形成できないからである。また、当該表面層の厚さが小さい場合も同様に、上記手段を講じなければ、その断面画像において導電性部材の表面に対して垂直な方向に繊維断面が複数点存在する状態にならず、ボロノイ多角形を定義できない母点が生じるという欠点を有するからである。
【００７２】
本発明者らは鋭意検討の結果、上述の方法により得られるｙｚ断面におけるボロノイ多角形の各々の面積Ｓ１と、該ボロノイ多角形の各々の母点の繊維の該断面における断面積Ｓ２との比「Ｓ１／Ｓ２」（以下、「面積比ｋ」という場合がある。）の最適化が重要であることを見出した。即ち、表面層中の各繊維に対してボロノイ多角形が大きすぎると細分化効果が小さく、異常放電や微弱放電を抑制できない。一方で、表面層中の各繊維に対してボロノイ多角形が小さすぎると、網目状構造の空孔率が小さくなり、感光体ドラムの表面上で十分な放電を受けることができない部位が発生し、帯電電位が繊維の模様になり、画像上にも繊維状の画像不良が発生する。
【００７３】
具体的には、面積比ｋの上位１０％の算術平均値であるｋＵ１０値が１６０以下の場合、異常放電のサイズ（約２００〜７００μｍ）よりも大きい空孔の発生が少なく、異常放電を抑制し易い。一方、ｋＵ１０値が４０以上の場合、帯電不良や繊維の模様が直接画像に出力されることが殆どない。以上の理由から、ｋＵ１０値は４０以上、１６０以下であることが好ましい。ｋＵ１０値は、６０以上、１６０以下であることがより好ましい。ｋＵ１０値を６０以上、１６０以下とすることで、異常放電を細分化する効果が大幅に上昇する。
【００７４】
［表面層の厚さ］
前述したように、異常放電を抑制する効果を発現させるために、網目状構造を有する表面層は、導電性部材と感光体ドラムとの間の放電空間に存在することが重要である。異常放電は、導電性部材の表面に対して垂直方向に発生するため、網目状構造を有する表面層の厚さが重要であり、当該表面層の平均厚さｔｓが１０μｍ以上、４００μｍ以下であることが好ましい。平均厚さが１０μｍ以上であれば、放電がより微細化し、より安定化する効果が得られる。一方、平均厚さが４００μｍ以下であれば、導電性部材の絶縁化による帯電不良を防ぐことができる。
【００７５】
本発明においては、長期間に亘る使用によって、繊維で形成された網目状構造を有する表面層が摩耗或いは損耗しても、安定した放電特性を維持させることに鑑み、表面層の平均厚さは５０μｍ以上、４００μｍ以下であることが好ましい。
【００７６】
なお、「表面層の厚さ」とは、導電性支持層の表面から、表面に対して垂直方向（ｚ軸方向）に繊維で形成された網目状構造を有する表面層を形成する繊維が存在する位置までの長さを意味する。また「平均厚さ」とは、任意の１０箇所における表面層の厚さの測定値の平均値を意味する。この平均厚さは、導電性部材から、導電性支持層及び網目状構造の層を含む切片を切り出し、Ｘ線ＣＴ測定を行うことで測定することができる。
【００７７】
尚、表面層の厚さの測定箇所は任意であるが、測定箇所が偏らないように、例えば、導電性部材の表面層の長手方向を１０等分し、得られた１０領域の各領域における任意の１箇所（合計１０箇所）を測定箇所とする方法が挙げられる。
【００７８】
〔表面層の形成方法〕
本発明の網目状構造を有する表面層の作製方法は、特に限定されず、例えば以下の方法が挙げられる。エレクトロスピニング法（電界紡糸法・静電紡糸法）、複合紡糸法、ポリマーブレンド紡糸法、メルトブロー紡糸法、フラッシュ紡糸法等によって、原材料を繊維状に形成し、これを導電性支持層の表面に積層する方法。これらの方法によって得られる繊維状物は、すべて繊維径に対して十分な長さを有する。
【００７９】
なお、エレクトロスピニング法とは，シリンジに入った材料溶液とコレクター電極間に高電圧を印加することで，シリンジから押出された溶液が電荷を帯びて電界中に飛散して細線化し，繊維となってコレクターに付着する繊維の製造方法である。上記微細繊維の作製方法の中ではエレクトロスピニング法が好ましい。
【００８０】
エレクトロスピニング法による網目状構造の層の製造方法については、図４を用いて説明する。エレクトロスピニング法は、高圧電源４５、材料溶液の貯蔵タンク４１、紡糸口４６、および、アース４４されたコレクター４３を用いて行なわれる。材料溶液はタンク４１から紡糸口４６まで一定の速度で押し出される。紡糸口４６では、１〜５０ｋＶの電圧が印加されており、電気引力が材料溶液の表面張力を超える時、材料溶液のジェット４２がコレクター４３に向けて噴射される。この時、ジェット４２中の溶媒は徐々に揮発し、コレクター４３に到達する際には、ジェット４２のサイズがナノレベルまで減少する。
【００８１】
材料溶液の作製方法は特に限定されず、従来公知の方法を適宜用いることができる。溶媒の種類や溶液の濃度は、特に限定されず、エレクトロスピニングに最適な条件であればよい。また、材料溶液でなく、融点以上に加熱した溶融材料を利用してもよい。
【００８２】
本発明に係る網目状構造は、網目状構造を構成する繊維の繊維径、網目状構造の網目密度及び層厚を制御することによって得ることができる。そして、繊維の繊維径、網目状構造の網目密度及び層厚は、以下のようにして制御することが可能である。
【００８３】
まず、繊維の繊維径は、主に材料の固形分濃度で制御が可能であり、固形分濃度を下げることで繊維径の細径化が可能となる。その他の手段として、スピニングの際の印加電圧を大きくする、或いは、ジェット４２の体積を下げ、電気引力を増大させることにより細径化が可能となる。また、網目密度は主に印加電圧によって制御することが可能である。具体的には、印加電圧を上げることにより、電気引力を増大させ高密度化させることができる。印加電圧以外にも、紡糸（スピニング）の時間を長くする、吐出速度を上げることにより高密度化が可能となる。さらに、網目状構造の層厚は、紡糸（スピニング）の時間に比例する。そのため、紡糸時間を長くすることで、網目状構造の層厚を増加させることができる。
【００８４】
本発明では、導電性支持層をコレクターとして使用することによって、導電性支持層の外周面に網目状構造を有する表面層が被覆された導電性部材を直接的に作製することが可能である。この場合、該表面層はシームレスとなる。尚、表面層の製造方法によっては、継ぎ目ができる可能性がある。例えば、一旦、網目状構造の膜を作製した後に、この膜によって導電性支持層を被覆する方法では、網目状構造の層に継ぎ目ができる。継ぎ目部分の層厚は他の部位と比較して厚くなるため、継ぎ目部分において画像不良が発生する場合がある。よって、網目状構造を有する表面層はシームレスであることが好ましい。
【００８５】
また、導電性支持層と表面層は、直接積層させてもよく、また、接着剤（粘着剤）を用いて積層接合してもよく、従来公知の手法を適宜使用可能である。接着剤を使用して積層接合させた場合、導電性支持層と表面層との密着性を容易に向上させることができ、より耐久性の優れた導電性部材が得られる。
【００８６】
〔剛体構造体〕
本発明に係る剛体構造体とは、導電性部材が例えば感光体ドラムに接触された状態で使用される帯電部材である場合、感光体ドラムとの当接によって生じる当該剛体構造体の変形量が、前記表面層内の平均繊維径よりも小さい構造体を指す。
【００８７】
［剛体構造体の密度］
剛体構造体を導電性支持層の外周部に導入することによって、２つのメリットがある。即ち、繊維で形成された網目状構造を有する表面層の保護効果と、当該表面層のＬ／Ｌ環境下における横スジ状の画像不良の抑制の補助効果である。
【００８８】
第一に前記表面層の保護効果である。前記表面層の実用を考慮した場合、当該表面層は感光体ドラムとの接触或いは摩擦により破損、摩耗する可能性が考えられる。具体的には、プロセス起動時の大きな摩擦力や、長期間に亘る使用による摩耗が懸念される。そこで、剛体構造体を適切な密度で導電性支持層の外周部に設けると、剛体構造体が導電性部材と感光体ドラムとの間でスペーサとして働き、当該導電性支持層と感光体ドラムとの間に微小空隙を保持できるため、感光体ドラムと前記表面層の破損、摩耗を低減させることができる。
【００８９】
このような表面層の保護効果を得るためには、当該表面層中に存在する微小空孔が潰れないようにするため、剛体構造体の密度を適正化する必要がある。なお、「剛体構造体の密度」とは、表面層に正対した方向から観察したときに、該表面層の表面（ｘｙ平面）における１辺が１．０ｍｍの正方形の領域内に観察される剛体構造体の個数（個／ｍｍ２）を意味する。本発明者らは、当該表面層に正対した方向から観察したときに、該表面層の表面における１辺が１．０ｍｍの正方形の領域内に少なくとも剛体構造体の一部が観察されることが好ましいことを見出した。
【００９０】
第二に当該表面層のＬ／Ｌ環境下における横スジ状の画像不良の抑制の補助効果である。前記表面層による異常放電の抑制効果は、当該表面層の電気抵抗値を高くして、空孔内での放電の放電電荷量を抑制することで顕著に現れる。しかし、当該表面層の電気抵抗値を高くした場合、Ｌ／Ｌ環境下において導電性部材の電気抵抗値が高くなり、横スジ状の画像不良の発生を促すことが懸念される。そこで、導電性支持層の外周部に剛体構造体を適切な密度で設けることによって表面凹凸形状が形成され、導電性部材の表面から感光体ドラムへの放電の時間的分断ができる。尚、「放電の時間的分断」とは、凹凸構造によって放電ギャップに不均一性を与えることであり、感光体ドラムの回転方向と垂直な方向の放電が一斉に発生しないようにすることである。このような効果を得るためには、剛体構造体の密度は１００個／ｍｍ２以上であることが好ましい。
【００９１】
剛体構造体の密度は、当該導電性支持層の表面に対して垂直方向（ｚ軸方向）から、光学顕微鏡、或いはレーザー顕微鏡等を用いて、任意の１．０ｍｍ四方の正方形領域の１００箇所を観察して算出する。１００箇所の測定点すべてにおいて、剛体構造体の一部が１個以上確認できれば、横スジ状に進展する放電を分断できる。
【００９２】
なお、剛体構造体が連続する形状の場合は、次のように剛体構造体の密度を定義する。まず、当該導電性支持層の表面に対して垂直方向（ｚ軸方向）から、光学顕微鏡、或いはレーザー顕微鏡等を用いて、任意の１．０ｍｍ四方の正方形領域の１００箇所を観察する。次いで、１００個の１．０ｍｍ四方の正方形領域を、それぞれ、縦に１００等分、横に１００等分にし、合計１００００個の微小領域に分割する。当該微小領域のうち、剛体構造体の一部が観測される微小領域の数を当該観測領域内の剛体構造体の密度とする。
【００９３】
尚、剛体構造体の密度の測定箇所は任意であるが、測定箇所が偏らないように、例えば、導電性部材の表面層を長手方向に５〜２５等分し、周方向に２０〜４等分し、得られた１００領域の各領域における任意の１箇所（合計１００箇所）を測定箇所とする方法が挙げられる。
【００９４】
［剛体構造体の平均高さと表面層の平均厚さとの関係］
導電性支持層の外周部には、表面層の厚さ方向の断面において、表面層の厚さの１．０×１０−２〜１．０×１０１倍の高さを有する剛体構造体が存在している。剛体構造体の平均高さ「ｈｒ」と、表面層の平均厚さ「ｔｓ」との比「ｈｒ／ｔｓ」は当該表面層の破損、摩耗を低減するために適切に設定することが重要である。ここで、剛体構造体の平均高さ「ｈｒ」とは、任意の剛体構造体１００個を選択し、当該剛体構造体群に対してレーザー顕微鏡等を用いて得られる断面プロファイルデータから算出する。まず、レーザー顕微鏡を使用して、それぞれの剛体構造体の最高点を通りｚ軸に平行な平面上で、剛体構造体の最高点が中央に位置するような、長さ０．５ｍｍの上に凸な断面プロファイルを取得する。当該断面プロファイルを取得し、当該プロファイル中の最大値と最小値との差をその剛体構造体の高さとする。そして、任意の１００個の剛体構造体の高さの算術平均値を剛体構造体の平均高さとする。
【００９５】
尚、剛体構造体の高さの測定箇所は任意であるが、測定箇所が偏らないように、例えば、導電性部材の表面層を長手方向に５〜２５等分し、周方向に２０〜４等分し、得られた１００領域の各領域における任意の１箇所（合計１００箇所）を測定箇所とする方法が挙げられる。
【００９６】
本発明者らは、この比「ｈｒ／ｔｓ」が、１．０×１０−２〜１．０×１０１である場合に、剛体構造体の前記効果を得られることを見出した。当該比が、１．０×１０−２以上であれば、プロセス起動時の摩擦や長期間に亘る使用によって生じる表面層の破損や摩耗を抑制できる。一方、当該比が、１．０×１０１以下であれば、放電ギャップが大きすぎることがなく異常放電を抑制しやすくできる。尚、「ｈｒ／ｔｓ」が１．０より大きい場合は、剛体構造体の高さ平均値が表面層の外表面の厚みの平均値よりも大きいので、剛体構造体の先端部が表面層の外表面よりも外側に存在する状態である。
【００９７】
剛体構造体と表面層との関係としては、他に以下の事項が挙げられる。
【００９８】
剛体構造体と網目状構造の繊維とが同一材料からなり、かつ剛体構造体同士が網目状構造の繊維を介して連結していることが好ましい。この場合剛体構造体と網目状構造の層とが連結しているため、当該網目状構造の層が導電性支持層から剥離しにくくなり、当該網目状構造の破損を低減できるという利点がある。
【００９９】
また、剛体構造体の好ましい形態として、繊維形態が挙げられ、剛体構造体の算術平均繊維径が、網目状構造を形成する繊維の算術平均繊維径よりも大きいことが好ましい。この場合、粒子等の形状よりも、剛体構造体の高さの算術平均値の分布が狭いため、当接圧が均一になり、その結果、より均一に感光体ドラムを帯電できるという利点がある。
【０１００】
［剛体構造体の形成方法］
導電性支持層と一体化された構成の剛体構造体、及び、導電性支持層とは独立した構成の剛体構造体は、例えば以下のようにして形成することができる。
【０１０１】
［導電性支持層と一体化された構成の剛体構造体］
図３Ａのような構成の場合、導電性支持層３２の表面を凹凸形状にする方法が挙げられる。例としては、サンドブラスト、レーザー加工、機械研磨、化学研磨等、導電性支持層３２の表面に凹凸形状が形成される方法であればよく、また上記の方法に限らない。  
【０１０２】
図３Ｂのような構成の場合、導電性樹脂層３３の表面を凹凸形状にする方法が挙げられる。例としては、当該導電性樹脂層３３をサンドブラスト、レーザー加工、研磨等の方法で、表面に凹凸形状を形成する方法、あるいは当該導電性樹脂層３３に有機粒子、無機粒子等のフィラーを分散させる方法が挙げられる。有機粒子の構成材料の例としては、以下のものが挙げられる。ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタン、スチレン−アクリル共重合体、ポリメチルメタクリレート、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、セルロース、ポリオレフィン、シリコーン樹脂等。また無機粒子の構成材料の例としては、以下のものが挙げられる。シリカなどの酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ストロンチウム、ケイ酸バリウム、タングステン酸カルシウム、粘土鉱物、マイカ、タルク、カオリン等。
【０１０３】
［導電性支持層とは独立した構成の剛体構造体］
導電性支持層３２とは独立した構成として剛体構造体を導電性支持層３２に担持させる方法としては、例えば、導電性支持層３２の表面に微粉末を塗布する方法、表面層を形成する繊維の算術平均繊維径よりも太い算術平均繊維径を有する繊維を形成する方法、エレクトロスピニング法によって得られるビーズ構造を形成する方法等が挙げられる。また、上記エレクトロスピニング法によって得られるビーズ構造とは、エレクトロスピニング製法において、繊維を紡糸する過程において、紡糸条件によって発生する球状の構造である。
【０１０４】
導電性支持層の外周面に微粉末を塗布する場合、当該微粉末としては有機粉末、無機粉末が挙げられる。有機粉末及び無機粉末の構成材料の例としては、それぞれ、前記の有機粒子の構成材料及び無機粒子の構成材料と同様のものが挙げられる。微粉末の塗布する場合の製造方法としては、例えば、平面に散布された微粉末に導電性支持層を押し付ける方法、接着層を導電性支持層に塗布した後に微粉末を付着させる方法等が挙げられるが、これに限るものではない。
【０１０５】
表面層を形成する繊維よりも太い繊維や上記ビーズ構造の材料の例としては、太い繊維の形状やビーズ構造を形成できる限りにおいて制限はなく、下記のような有機材料および無機材料を用いることができる。
【０１０６】
有機材料としては、例えば以下のものが挙げられる。ポリエチレン、ポリプロピレンの如きポリオレフィン系ポリマー；ポリスチレン；ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド；ポリパラフェニレンオキサイド、ポリ（２、６−ジメチルフェニレンオキサイド）、ポリパラフェニレンスルフィドの如きポリアリーレン類（芳香族系ポリマー）；ポリオレフィン系ポリマー、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアリーレン類（芳香族系ポリマー）に、スルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、リン酸基、スルホニウム基、アンモニウム基、または、ピリジニウム基を導入したもの；ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンの如き含フッ素系のポリマー；含フッ素系のポリマーの骨格にスルホン酸基、カルボキシル基、またはリン酸基を導入したパーフルオロスルホン酸ポリマー、パーフルオロカルボン酸ポリマー、またはパーフルオロリン酸ポリマー；ポリブダジエン系化合物；エラストマーやゲルの如きポリウレタン系化合物；シリコーン系化合物；ポリ塩化ビニル；ポリエチレンテレフタレート；ナイロン；ポリアリレート等。なおこれらのポリマーは単独であるいは複数を組み合わせて用いることができ、またポリマー鎖中に特定の官能基が導入されたものであってもよく、これらのポリマーの原料となる単量体の２種以上の組み合わせから製造される共重合体であってもよい。
【０１０７】
無機材料としては、Ｓｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ及びＺｎの酸化物等が挙げられ、具体的には以下の金属酸化物が挙げられる。シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、アルミナゾル、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化クロム等。
【０１０８】
表面層を形成する繊維よりも太い繊維の製造方法としては、特に限定されないが、例えば以下の方法が挙げられる。エレクトロスピニング法（電界紡糸法・静電紡糸法）、複合紡糸法、ポリマーブレンド紡糸法、メルトブロー紡糸法、フラッシュ紡糸法等によって、原材料を繊維状に形成し、導電性支持層の表面に積層していく手法。なお、表面層を形成する繊維よりも太い繊維としては、当該太い繊維の下位１０％の算術平均繊維径ｄＬ１０が当該表面層の上位１０％の平均繊維径ｄＵ１０よりも大きい繊維であることが好ましい。ｄＬ１０は、任意の１００点の繊維径を測定し、測定した繊維径の下位１０％に相当する１０点の繊維径の平均値として求められる値である。
【０１０９】
エレクトロスピニング法によって得られるビーズ構造の製造条件としては、一般的には次のようなことが知られている。均一な繊維形状が得られる条件を基準にした際に、紡糸口４６とコレクター４３との間に印加される電圧を低下させる、あるいは紡糸口からの塗料溶液の吐出速度を増大させることによって、ビーズ構造を得ることができる。
【０１１０】
剛体構造体の製造方法、材料は上記に限られるものではないが、表面層の耐久性を考慮すると、剛体構造体が導電性支持層と一体化された構成が好ましい。剛体構造体の導電性支持層の外周面からの剥離を考慮すると、図３Ｂに示される構成であって、導電性樹脂層３３の表層部中に有機粒子、無機粒子等のフィラーが分散された構成がより好ましい。
【０１１１】
＜プロセスカートリッジ＞
図５は本発明に係る導電性部材を帯電ローラ等として用いた電子写真用プロセスカートリッジの概略断面図である。このプロセスカートリッジは、現像装置と帯電装置を一体化し、画像形成装置に着脱可能に設計されたものである。現像装置は、少なくとも現像ローラ５３とトナー容器５６を一体化したものであり、必要に応じてトナー供給ローラ５４、トナー５９、現像ブレード５８、攪拌羽５１０を備えていても良い。帯電装置は、感光体ドラム５１、クリーニングブレード５５、帯電ローラ５２、を少なくとも一体化したものであり、廃トナー容器５７を備えていても良い。帯電ローラ５２、現像ローラ５３、トナー供給ローラ５４、現像ブレード５８は、それぞれ電圧が印加されるようになっている。
【０１１２】
＜電子写真装置＞
図６は、本発明に係る導電性部材を帯電ローラ等として用いた電子写真画像形成装置の概略構成図である。この電子写真画像形成装置は、四つの前記プロセスカートリッジが着脱可能に装着されたカラー画像形成装置である。各プロセスカートリッジには、ブラック、マゼンダ、イエロー、シアンの各色のトナーが使用されている。感光体ドラム６１は矢印方向に回転し、帯電バイアス電源から電圧が印加された帯電ローラ６２によって一様に帯電され、露光光６１１により、その表面に静電潜像が形成される。一方トナー容器６６に収納されているトナー６９は、攪拌羽６１０によりトナー供給ローラ６４へと供給され、現像ローラ６３上に搬送される。そして現像ローラ６３と接触配置されている現像ブレード６８により、現像ローラ６３の表面上にトナー６９が均一にコーティングされると共に、摩擦帯電によりトナー６９へと電荷が与えられる。上記静電潜像は、感光体ドラム６１に対して接触配置される現像ローラ６３によって搬送されるトナー６９が付与されて現像され、トナー像として可視化される。
【０１１３】
可視化された感光体ドラム上のトナー像は、一次転写バイアス電源により電圧が印加された一次転写ローラ６１２によって、テンションローラ６０６と中間転写ベルト駆動ローラ６０７に支持、駆動される中間転写ベルト６１５に転写される。各色のトナー像が順次重畳されて、中間転写ベルト上にカラー像が形成される。
【０１１４】
転写材６１９は、給紙ローラにより装置内に給紙され、中間転写ベルト６１５と二次転写ローラ６１６の間に搬送される。二次転写ローラ６１６は、二次転写バイアス電源から電圧が印加され、中間転写ベルト６１５上のカラー像を、転写材６１９に転写する。カラー像が転写された転写材６１９は、定着器６１８により定着処理され、装置外に廃紙されプリント動作が終了する。
【０１１５】
一方、転写されずに感光体ドラム上に残存したトナーは、クリーニングブレード６５により掻き取られて廃トナー収容容器６７に収納され、クリーニングされた感光体ドラム６１は、上述の工程を繰り返し行う。また転写されずに一次転写ベルト上に残存したトナーもクリーニング装置６１７により掻き取られる。
【実施例】
【０１１６】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。
＜実施例１＞
＜１．未加硫ゴム組成物の調整＞
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１６６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未加硫ゴム組成物を調製した。
【０１１７】
【表１】
2015087768.tif 000003
【０１１８】
【表２】
2015087768.tif 000004
【０１１９】
＜２．導電性ローラの作製＞
［２―１．軸心体］
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。次にロールコータ―を用いて、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、接着剤としてメタロックＵ−２０（商品名、（株）東洋化学研究所製）を塗布した。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軸芯体として使用した。
【０１２０】
［２―２．導電性弾性層］
次に、導電性の軸芯体の供給機構、未加硫ゴムローラの排出機構を有するクロスヘッド押出機の先端に内径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、導電性の軸芯体の搬送速度を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軸芯体の外周部を未加硫ゴム組成物で被覆し、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ゴム組成物を加硫し、軸芯体の外周部に導電性弾性層が形成されたローラを得た。その後、導電性弾性層の両端部を各１０ｍｍ切除して除去し、導電性弾性層の長手方向の長さを２３１ｍｍとした。最後に、導電性弾性層の表面を回転砥石で研磨した。これによって、中央部から両端部側へ各９０ｍｍの位置における各直径が８．４ｍｍ、中央部直径が８．５ｍｍの導電性弾性ローラ１Ａを得た。
【０１２１】
［２―３．導電性樹脂層］
次にこの導電性弾性ローラ１Ａの上に、以下の方法に従って、導電性樹脂層を設けた。先ず、カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液にメチルイソブチルケトンを加え、固形分が１０質量％となるように調整した。このアクリルポリオール溶液１０００質量部（固形分１００質量部）に対して、下記の表３に示す材料を用いて混合溶液を調製した。このとき、ブロックＨＤＩとブロックＩＰＤＩの混合物は、「ＮＣＯ／ＯＨ＝１．０」となるように添加した。
【０１２２】
【表３】
2015087768.tif 000005
【０１２３】
次いで、４５０ｍＬのガラス瓶に上記混合溶液２１０ｇと、メディアとして平均粒径０．８ｍｍのガラスビーズ２００ｇを混合し、ペイントシェーカー分散機を用いて２４時間の前分散を行い、前分散塗工液を得た。さらに、前記前分散塗工液に、架橋タイプアクリル粒子（商品名：ＧＲ３００Ｗ、根上工業（株）製）を１９．２ｇ加え、１０分間の後分散を行い、導電性樹脂層形成用の塗料１を得た。
【０１２４】
前記導電性弾性ローラ１Ａを、その長手方向を鉛直方向にして、導電性樹脂層形成用の塗料１中に浸漬してディッピング法で塗工した。ディッピング塗布の浸漬時間は９秒間、引き上げ速度は、初期速度が２０ｍｍ／ｓｅｃ、最終速度が２ｍｍ／ｓｅｃ、その間は時間に対して直線的に速度を変化させた。得られた塗工物を常温で３０分間風乾し、次いで９０℃に設定した熱風循環乾燥機中において１時間乾燥し、更に１６０℃に設定した熱風循環乾燥機中において１時間乾燥した。このようにして導電性弾性ローラの外周面上に導電性樹脂層を形成するとともに、この導電性樹脂層中に剛体構造体として粗し粒子を含む導電性ローラ１Ｂを得た。
【０１２５】
＜３．表面層形成用塗工液の調製＞
メチルピロリドン（ＭＮＰ）とキシレンの混合溶剤にポリアミドイミド（ＰＡＩ）を溶解したポリアミドイミド溶液（東洋紡社製：バイロマックスＨＲ−１３ＮＸ、固形分濃度３０質量％）７．５ｇに、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）２．５ｇを加え、固形分が２２．５質量％になるように調整した。以上のようにして表面層形成用の塗工液１を作製した。
【０１２６】
＜４．導電性部材の製造＞
次にエレクトロスピニング法により、上記塗工液１を噴射し、生成した微細繊維を、コレクターとして取り付けた上記の導電性ローラ１Ｂに直接巻きとることで、導電性支持層の外周面上に、網目状構造の層を有する導電性部材１を作製した。
【０１２７】
すなわち、まずエレクトロスピニング装置（商品名：ＮＡＮＯＮ、メック社製）のコレクターとして、前記導電性ローラ１Ｂを備え付けた。次に、塗工液１をタンクに充填した。そして紡糸口に２５ｋＶの電圧を印加しながら左右に５０ｍｍ／ｓｅｃで移動させることで、塗工液１を導電性ローラ１Ｂに向けて、１ｍｌ／ｈｒで噴射した。その際、コレクターである導電性ローラは１０００ｍ／ｓｅｃで回転させた。上記塗工液１を９０秒間噴射することにより、網目状構造の層を有する導電性部材１を得た。
【０１２８】
＜５．特性評価＞
次に、得られた導電性部材１を以下の評価試験に供した。評価結果を表８に示す。
【０１２９】
［５−１．繊維の電気抵抗値の測定］
表面層を形成する繊維の体積抵抗率の測定方法については、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）（商品名：Ｑ−Ｓｃｏｐｅ２５０、Ｑｕｅｓａｎｔ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製）を用い、コンタクトモードを測定した。導電性部材から表面層中の繊維をピンセットで回収し、ステンレス鋼製の金属プレート上に回収した当該繊維を設置した。次に、金属プレートに直接接触している繊維を１本選び、繊維一本に対して、ＳＰＭのカンチレバーを接触させ、カンチレバーに５０Ｖの電圧を印加し、電流値を測定した。次に、ＳＰＭで当該繊維の表面形状を観察し、測定箇所における繊維の厚さとカンチレバーの接触面積とに基づき、繊維の体積抵抗率を算出した。
【０１３０】
以上の測定は、導電性部材の表面層を長手方向（ｘ軸方向）に５等分に分割し、得られた５領域のそれぞれの任意の１箇所において、行なった。このようにして得られた５箇所の体積抵抗率の算術平均値を表面層の体積抵抗率とした。
【０１３１】
［５−２．繊維径の測定］
網目状構造を形成する繊維径の測定には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（商品名：Ｓ−４８００、（株）日立ハイテクノロジーズ製）を用いて２０００倍で観察した。ＳＥＭを用いて導電性部材の表面層をその表面を正対する方向から観察し、ＳＥＭ測定画像を得た。該ＳＥＭ測定画像を縦方向に１０分割、かつ横方向に１０分割して得られる１００領域において、円形状に近い断面形状を有する繊維を１点ずつ選択し、その繊維径を測定した。次いで、得られた１００点の繊維径から、繊維径の太い上位１０％に相当する１０点の繊維径を選び、それらの平均値を算出し、上位１０％の算術平均値ｄＵ１０とした。  
【０１３２】
［５−３．表面層の網目密度の測定］
レーザー顕微鏡（商品名：ＬＳＭ５・ＰＡＳＣＡＬ、カール・ツァイス社製）を用いて、以下の測定箇所において、表面層に正対する方向（ｚ軸方向）から表面層の網目密度を測定した。表面層を長手方向に２５等分、周方向に４等分し、得られた１００領域において、それぞれ任意の１箇所を測定箇所とした。これらの各測定箇所（合計１００箇所）において、下記のサイズの正方形の領域を任意で選択し、それぞれの正方形領域について、繊維の交差が１つ以上観察されるか否かの確認を行い、以下の基準で評価した。
ランクＡ：１００μｍ四方の正方形領域（１００箇所）のすべてにおいて繊維の交差が１つ以上観察される。
ランクＢ：２００μｍ四方の正方形領域（１００箇所）のすべてにおいて繊維の交差が１つ以上観察される。
ランクＣ：１．０ｍｍ四方の正方形領域（１００箇所）のすべてにおいて繊維の交差が１つ以上観察される。
ランクＤ：１．０ｍｍ四方の正方形領域（１００箇所）において、繊維の交差が観察されない領域がある。
【０１３３】
［５−４．表面層の厚さの測定］
導電性部材の表面層に対して剃刀を当てて、ｘ軸方向及びｙ軸方向に各２５０μｍの長さ、ｚ軸方向には、導電性支持層であるゴムローラを含む７００μｍの深さで切片を切り出した。次に、Ｘ線ＣＴ検査装置（商品名：ＴＸ−３００、（株）東研製）を用い、この切片に対して、３次元再構築を行った。得られた３次元像から、ｚ軸に対して間隔１μｍで２次元のスライス画像（ｘｙ平面と平行）を５０枚切り出した。次に、これらのスライス像を２値化し、繊維部と空孔部を識別した。２値化したスライス像それぞれにおいて、繊維部の占める割合Ｒｆ（％）を数値化し、導電性支持層から表面側へ数値の確認をした際、Ｒｆが２％以下になった点を網目状構造の層の最表面部とした。以上の方法で、表面層の厚さを測定した。
【０１３４】
上記作業を、表面層を長手方向に１０等分して得られる１０領域の各領域内の任意の１箇所（合計１０箇所）で行い、表面層の平均厚さｔｓを求めた。
【０１３５】
［５−５．ボロノイ分割による面積比の測定］
導電性部材の表面層に対して剃刀を当てて、ｘ軸方向に１ｍｍ、ｙ軸方向に０．５ｍｍの長さ、ｚ軸方向には、導電性支持層であるゴムローラを含む７００μｍの深さで切片を切り出した。次に、Ｘ線ＣＴ検査装置（商品名：ＴＸ−３００、（株）東研製）を用い、この切片に対して、３次元再構築を行った。得られた３次元像から、ｘ軸に対して間隔３μｍで２次元のスライス画像群（ｙｚ平面と平行）を２０枚切り出した。
【０１３６】
先ず、画像処理ソフトＩｍａｇｅｐｒｏｐｌｕｓ  ｖｅｒ．６．３（Ｍｅｄｉａ  Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製）を使用し、前記スライス画像群のうちから１枚選択し、明るさとコントラストを繊維断面像のサイズが変化しない範囲で変更し、繊維断面像群と導電性支持層が黒く示されるように２値化処理を行い、２値化画像を得た。実際の当該２値化画像の一例が図７であり、符号７１が導電性支持層、符号７２が繊維断面像群である。
【０１３７】
次に、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ社製のウィンドウズ（登録商標）７に付属のペイントアプリケーションを用いて、当該２値化画像から該繊維の断面画像のみを切り出し、繊維断面画像（ｙｚ断面）を得た。さらに、ｚ軸と直交し、当該繊維断面（ｙｚ断面）中の最上端と最下端にある繊維断面の重心を通過する２平面と、当該繊維断面（ｙｚ断面）との２交線に含まれ、当該繊維断面画像の幅と同じ長さの２本の直線を当該繊維断面画像内に含まれるように描画した。ここで、当該繊維断面画像中の最上端、最下端とは、繊維の断面画像のみを切り出す前の断面像内において、当該繊維断面像群中で導電性支持層との最短距離が最も大きいものを最上端、最短距離が最も小さいものを最下端のことをいう。そして当該２直線の両端を直線で結んでできる長方形を当該表面層の占有領域と定義した。
【０１３８】
次いで、前記画像処理ソフトを使用し、上記占有領域内で、繊維断面群（ｙｚ断面）を母点としたプルーニング処理によってｙｚ断面においてボロノイ分割を行った。ボロノイ分割を行った後の図の一例が図８である。図８中、符号８１は占有領域を定義する平行な２直線、符号８２はボロノイ多角形の境界線、符号８３は繊維断面群である。そして、得られるボロノイ多角形の各々の面積Ｓ１と、該ボロノイ多角形の各々の母点の繊維の該断面における断面積Ｓ２との面積比ｋを算出し、面積比ｋの上位１０％の算術平均値ｋＵ１０を求めた。また、面積比ｋの平均値を求めた。
【０１３９】
［５−６．剛体構造体の密度の測定］
先ず、導電性部材から表面層をはがした。次に、レーザー顕微鏡（商品名：ＬＳＭ５・ＰＡＳＣＡＬ、カール・ツァイス社製）を用いて、以下の測定箇所において、表面層の表面に対して垂直な方向（ｚ軸方向）から剛体構造体の密度の測定を行った。表面層を長手方向に２５等分、周方向に４等分し、得られた１００領域において、それぞれ任意の１箇所を測定箇所とした。これらの各測定箇所（合計１００箇所）において、下記のサイズの正方形の領域を任意で選択し、それぞれの正方形領域について、剛体構造体が１つ以上観察されるか否かの確認を行い、以下の基準で評価した。
ランクＡ：１００μｍ四方の正方形領域（１００箇所）のすべてにおいて剛体構造体が１つ以上観察される。
ランクＢ：２００μｍ四方の正方形領域（１００箇所）のすべてにおいて剛体構造体が１つ以上観察される。
ランクＣ：１．０ｍｍ四方の正方形領域（１００箇所）のすべてにおいて剛体構造体が１つ以上観察される。
ランクＤ：１．０ｍｍ四方の正方形領域（１００箇所）において、剛体構造体が観察されない領域がある。
【０１４０】
［５−７．剛体構造体の平均高さｈｒと表面層の平均厚さｔｓの比の測定］
先ず、前記レーザー顕微鏡を用いて、前記［５−６］の導電性部材から剥がされた表面層の表面に対して垂直な方向（ｚ軸方向）から剛体構造体の観察を行った。レーザー顕微鏡の測定においては、レーザーの反射強度から、剛体構造体の断面プロファイルを得ることができる。まず、表面層を長手方向に２５等分、周方向に４等分し、得られた１００領域の各領域内から、任意の剛体構造体１個（合計１００個）を選択した。次いで、レーザー顕微鏡により、１００個の剛体構造体の最高点を中央とした０．５ｍｍに渡る断面プロファイルの最大値と最小値の差を剛体構造体の高さとし、当該剛体構造体の高さの１００点の算術平均値を剛体構造体の平均高さｈｒを求めた。次いで、この値と前記［５−４］で得られた表面層の平均厚さｔｓから、両者の比「ｈｒ／ｔｓ」を求めた。  
【０１４１】
［５−８．表面層の耐久性評価］
表面層の耐久性を確認するため、後述する［６−２．耐久試験後の画像欠陥の評価］を実施した際に、表面層の厚さの変化を評価した。耐久試験後、プロセスカートリッジを分解して導電性部材を取り出し、前述のＸ線ＣＴ検査装置（ＴＸ−３００）を用いて耐久後の表面層の厚さｔｓ２を求めた。次に、耐久試験前の表面層の厚さをｔｓ１として、両者の比「ｔｓ２／ｔｓ１」を１００分率で求めた。
【０１４２】
＜６．画像評価＞
導電性部材１を以下の評価試験に供した。評価結果を表５に示す。
【０１４３】
［６−１．初期の白抜け状の画像欠陥の評価］
この評価は本発明の導電性部材の初期の放電安定化の効果を確認するためのものである。電子写真装置として、電子写真式レーザープリンタ（商品名：Ｌａｓｅｒｊｅｔ  ＣＰ４５２５ｄｎ、ＨＰ社製）を用意した。但し、Ａ４サイズの紙の出力枚数が５０枚／分となるように、すなわち、紙の出力スピードは３００ｍｍ／秒となるように改造した。また、このレーザープリンタの画像解像度は１２００ｄｐｉである。
導電性部材１を帯電ローラとして、上記レーザープリンタ用のプロセスカートリッジに組み込み、このプロセスカートリッジを上記レーザープリンタに装填した。そして、このレーザープリンタを用いて、Ｌ／Ｌ環境（温度１５℃、相対湿度１０％の環境）下で、ハーフトーン画像を出力した。なお、ここで、ハーフトーン画像とは、感光体の回転方向と垂直方向に幅１ドット、間隔２ドットの横線を描く画像である。得られたハーフトーン画像を目視で観察し、以下の基準で評価した。
ランクＡ：白抜け状画像が無い。
ランクＢ：一部に軽微な白抜け状画像が見られる。
ランクＣ：全面に軽微な白抜け状画像が見られる。
ランクＤ：重度の白抜け状画像が見られ、目立つ。
【０１４４】
［６−２．耐久試験後の画像欠陥の評価］
次に、上述のレーザープリンタを使用して、Ｌ／Ｌ環境下で耐久試験を行った。耐久試験とは、２枚の画像を出力した後、感光体ドラムの回転を完全に約３秒間停止させ、画像出力を再開するという間欠的な画像形成動作を繰り返して４００００枚の電子写真画像を出力するものである。この際の出力画像は、サイズが４ポイントのアルファベットの「Ｅ」の文字が、Ａ４サイズの紙の面積に対し被覆率が４％となるように印字されるような画像（以下、「Ｅ文字画像」ともいう）とした。
【０１４５】
Ｅ文字画像を４００００枚出力後、上記レーザープリンタからプロセスカートリッジを取り出し、該プロセスカートリッジを分解して帯電ローラとして使用した導電性部材１を取り出し、Ｌ／Ｌ環境下に４８時間以上放置した。次いで、この導電性部材１を、再び上記プロセスカートリッジに帯電ローラとして組み込み、このプロセスカートリッジを上記レーザープリンタに装填した。このレーザープリンタを用いて、Ｌ／Ｌ環境下で、ハーフトーン画像を出力した。得られたハーフトーン画像を目視で観察し、白抜け状の画像欠陥及び横スジ状の画像欠陥の有無を下記の基準で評価した。  
【０１４６】
［白抜け状の画像欠陥の評価］
ランクＡ：白抜け状画像が無い。
ランクＢ：一部に軽微な白抜け状画像が見られる。
ランクＣ：全面に軽微な白抜け状画像が見られる。
ランクＤ：重度の白抜け状画像が見られ、目立つ。
【０１４７】
［横スジ状の画像欠陥の評価］
ランクＡ：横スジ状画像が無い。
ランクＢ：一部に軽微な横スジ状の白い線が見られる。
ランクＣ：全面に軽微な横スジ状の白い線が見られる。
ランクＤ：重度の横スジ状の白い線が見られ、目立つ。
【０１４８】
＜実施例２〜実施例３０＞
表面層形成用の塗工液として表４に示す組成の塗工液１〜９のいずれかを用い、剛体構造体である架橋タイプのアクリル粒子（粗し粒子）の平均粒径と使用量を、表６〜表８に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして導電性部材を製造し、評価した。評価結果を表１１〜表１３に示す。尚、実施例２〜３０は、主に表面層と剛体構造体の材料は変えずに、作製条件を変更した例である。
【０１４９】
【表４】
2015087768.tif 000006
ＰＡＩ：ポリアミドイミド、
ＰＥＯ：ポリエチレンオキサイド、
ＰＶＤＦ−ＨＰＦ：ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、
ＤＭＦ：ジメチルホルムアミド
ＩＰＡ：イソプロピルアルコール
ＫＦＢＳ：ノナフルオロブタンスルホン酸カリウム
ＣＢ：カーボンブラック
【０１５０】
＜実施例３１＞
導電性樹脂層を形成するためのＣＢ分散ウレタン混合溶液中に剛体構造体としての粗し粒子（架橋タイプアクリル粒子、ＧＲ３００Ｗ）を添加せずに、導電性ローラＢ３１を得た。また該粗し粒子を平面状に散布した状態で、導電性ローラＢ３１を押し付け、回転させて導電性ローラＢ３１の外周部に剛体構造体を導入した。これら以外は実施例１と同様にして導電性部材３１を製造し、評価した。評価結果を表１４に示す。
【０１５１】
＜実施例３２＞
導電性樹脂層を形成するためのＣＢ分散ウレタン混合溶液中に剛体構造体としての粗し粒子（架橋タイプアクリル粒子、ＧＲ３００Ｗ）を添加せずに、導電性ローラＢ３２を得た。ついで、導電性ローラＢ３２の外周に、剛体構造体として、メルトブロー紡糸法によって、下位１０％の平均繊維径が８０μｍのポリプロピレン繊維の層を形成した。これら以外は実施例１と同様にして導電性部材３２を製造し、評価した。評価結果を表１４に示す。尚、このポリプロピレン繊維は、表面層を形成する繊維よりも太い繊維である。
【０１５２】
＜実施例３３＞
繊維で形成された網目状構造を有する表面層を製造する塗工液を表４に示す塗工液に変更し、架橋タイプアクリル粒子（商品名：ＧＲ３００Ｗ、根上工業製）を使用せず、繊維で形成された網目状構造について形成条件を変更し、網目状構造とビーズ構造とを同時に形成した。これら以外は、実施例１と同様にして導電性部材３３を製造し、評価した。評価結果を表１４に示す。
【０１５３】
＜実施例３４＞
導電性支持層として、導電性樹脂層を設けていない導電性弾性ローラ３４Ａを使用したこと、及び、サンドブラストによって導電性弾性ローラ３４Ａの外周部に凹凸形状を形成したこと以外は実施例１と同様にして導電性部材３４を製造し、評価した。評価結果を表１４に示す。
【０１５４】
＜実施例３５＞
導電性弾性ローラ３５Ａ用の未加硫ゴムの材料として表５に示す材料を使用したこと以外は実施例３４と同様にして導電性部材３５を製造し、評価した。評価結果を表１４に示す。
【０１５５】
【表５】
2015087768.tif 000007
【０１５６】
＜実施例３６＞
導電性支持層として、導電性樹脂層を軸芯体に直接塗布したものを使用したこと、並びに、表面層の形成条件及び粗し粒子の平均粒径と使用量を、表９に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして導電性部材３６を製造し、評価した。評価結果を表１４に示す。
【０１５７】
＜実施例３７＞
導電性支持層として軸芯体のみからなる導電性支持層を使用したこと、表面層の形成条件を表９に示すように変更したこと、及び、軸芯体の表面をサンドブラストによって凹凸形状を形成したこと、以外は実施例１と同様にして導電性部材３７を製造し、評価した。評価結果を表１４に示す。
【０１５８】
＜実施例３８＞
厚さ２００μｍアルミニウム製のシート上に、実施例１の導電性樹脂層形成用の塗料を実施例１と同条件でディッピング塗布し、硬化させ、アルミニウム製シート上に、粗し粒子を含む導電性樹脂層を形成したブレード状の導電性支持層を作製した。次に、図４のコレクター部にブレード状の導電性支持層を設置したこと及び導電性支持層を回転させなかったこと以外は、実施例１と同様にして、導電性支持層の上に繊維で形成された網目状構造を有する表面層を設け、帯電ブレード３８を作製した。
【０１５９】
この帯電ブレードを実施例１と同様の高速用に改造した電子写真式レーザープリンタに取り付け、感光体ドラムの回転方向に対して、順方向になるよう当接配置させた。なお、帯電ブレードの感光体ドラムに対する当接点における接点と帯電ブレードとのなす角θは帯電性の点から２０°に設定し、また帯電ブレードの感光体ドラムに対する当接圧は２０ｇ／ｃｍ（線圧）に初期設定した。帯電ローラの場合と同様の条件で画像評価を行った。評価結果を表１４に示す。
【０１６０】
＜実施例３９＞
この実施例においては、繊維で形成された網目状構造を有する表面層をメルトブロー製法によって形成した。先ず、実施例１と同様にして、導電性弾性層上に、粗し粒子を分散させた塗料を塗布、硬化させることで、導電性ローラＢ３９を得、これを導電性支持層とした。熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂（ＰＰ）を準備し、メルトブロー装置を用いて導電性支持層上にポリプロピレン繊維を堆積させて表面層を形成した。製造条件は、ギアポンプ回転数３０ｒｐｍ、温度２８０℃、エア量０．５Ｎｍ３／ｍｉｎとした。なお、メルトブロー用ノズルと導電性支持層との距離は２００ｍｍとした。このように当該表面層の材料と製法を変更したこと以外は実施例１と同様にして導電性部材３９を製造し、評価した。評価結果を表１４に示す。
【０１６１】
＜比較例１〜３＞
表面層の製造条件を表１０に示す条件に変更したこと以外は実施例１と同様にして導電性部材Ｃ１〜Ｃ３を製造し、評価した。評価結果を表１５に示す。本比較例２においては、当該表面層の上位１０％の繊維径が大きく、繊維の模様が画像に出力され、白抜け画像、横スジ画像の評価をするに至らなかった。
【０１６２】
＜比較例４＞
表面層の製造条件を表１０に示す条件に変更したこと、及び剛体構造体を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして導電性部材Ｃ４を製造し、評価した。評価結果を表１５に示す。
【０１６３】
＜比較例５＞
粗し粒子の平均粒径を表１０に示す条件に変更したこと以外は実施例１と同様にして導電性部材Ｃ５を製造し、評価した。評価結果を表１５に示す。なお、本比較例においては、剛体構造体の高さが大きく、帯電不良となり、白抜け画像、横スジ画像の評価をするに至らなかった。
【０１６４】
＜比較例６＞
表面層として市販の金属ワイヤー（直径１０μｍの銅線、エレクトリゾーラ社製）を使用したこと以外は実施例１と同様にして導電性部材Ｃ６を製造し、評価した。評価結果を表１５に示す。
【０１６５】
【表６】
2015087768.tif 000008
【０１６６】
【表７】
2015087768.tif 000009
【０１６７】
【表８】
2015087768.tif 000010
【０１６８】
【表９】
2015087768.tif 000011
【０１６９】
【表１０】
2015087768.tif 000012
【０１７０】
【表１１】
2015087768.tif 000013
【０１７１】
【表１２】
2015087768.tif 000014
【０１７２】
【表１３】
2015087768.tif 000015
【０１７３】
【表１４】
2015087768.tif 000016
【０１７４】
【表１５】
2015087768.tif 000017
【符号の説明】
【０１７５】
１１  被帯電体
１２  網目状構造を有する表面層
１３  剛体構造体
１４  導電性支持層
１５  導電性部材
３１  網目状構造を有する表面層
３２  芯金
３３  導電性樹脂層
【図１】
2015087768.tif 000018
【図２】
2015087768.tif 000019
【図３Ａ】
2015087768.tif 000020
【図３Ｂ】
2015087768.tif 000021
【図４】
2015087768.tif 000022
【図５】
2015087768.tif 000023
【図６】
2015087768.tif 000024
【図７】
2015087768.tif 000025
【図８】
2015087768.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月26日(2015.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持層と、
該導電性支持層の上に形成された表面層と、
更に、該導電性支持層と一体化されて該導電性支持層の一部として存在する剛性構造体、または、該導電性支持層上に該導電性支持層とは独立して設けられた剛性構造体と、を有する電子写真用の導電性部材であって、
該表面層は、繊維で形成された網目状構造を有し、
該繊維は、ＳＥＭ測定の画像から任意の１００箇所において測定した繊維径の上位１０％の算術平均値ｄＵ１０が０．２μｍ以上、１５．０μｍ以下であり、
該剛性構造体は、該導電性部材の厚さ方向の断面において、該表面層の厚さの１．０×１０−２〜１．０×１０１倍の高さを有し、かつ、
該表面層は、下記（１）〜（３）の条件を満たすものであることを特徴とする電子写真用の導電性部材：
（１）該表面層に正対したときに、該表面層の表面における１辺が１．０ｍｍの正方形の領域内に該繊維の交差が１つ以上観察されること、
（２）該表面層に正対したときに、該表面層の表面における１辺が１．０ｍｍの正方形の領域内に該剛体構造体の少なくとも一部が観察されること、及び
（３）該表面層の厚み方向の断面に露出する該繊維を母点としてボロノイ分割を行い、得られるボロノイ多角形の各々の面積Ｓ１と、該ボロノイ多角形の各々の母点の繊維の該断面における断面積Ｓ２との比「Ｓ１／Ｓ２」を算出したとき、その上位１０％の算術平均値ｋＵ１０が４０以上、１６０以下であること。
【請求項２】
前記網目状構造の平均厚さが１０μｍ以上、４００μｍ以下である請求項１に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項３】
前記剛体構造体が繊維からなり、該剛体構造体の算術平均繊維径が、網目状構造を形成する繊維の算術平均繊維径よりも大きい請求項１または２に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項４】
前記剛体構造体と前記網目状構造を形成する繊維とが同一材料からなり、かつ前記剛体構造体同士が前記繊維を介して連結している請求項１〜３のいずれかの一項に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項５】
前記網目状構造を形成する繊維の体積抵抗率が１．０×１０５Ω・ｃｍ以上、１．０×１０１５Ω・ｃｍ以下である請求項１〜４のいずれかの一項に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項６】
前記網目状構造を有する表面層がエレクトロスピニング製法で形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの一項に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項７】
前記導電性部材が、帯電部材である請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項８】
電子写真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、請求項１〜７のいずれかの一項に記載の導電性部材を具備していることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
前記プロセスカートリッジが、電子写真感光体と、該電子写真感光体を帯電させるための帯電部材とを備え、該帯電部材が、前記導電性部材である請求項８に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれかの一項に記載の導電性部材を具備していることを特徴とする電子写真装置。
【請求項１１】
前記電子写真装置が、電子写真感光体と、該電子写真感光体を帯電させるための帯電部材とを備え、該帯電部材が、前記導電性部材である請求項１０に記載の電子写真装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明は、導電性支持層と、該導電性支持層の上に形成された表面層と、更に、該導電性支持層と一体化されて該導電性支持層の一部として存在する剛性構造体、または、該導電性支持層上に該導電性支持層とは独立して設けられた剛性構造体と、を有する電子写真用の導電性部材であって、該表面層は、繊維で形成された網目状構造を有し、該繊維は、ＳＥＭ測定の画像から任意の１００箇所において測定した繊維径の上位１０％の算術平均値ｄＵ１０が０．２μｍ以上、１５．０μｍ以下であり、該剛性構造体は、該導電性部材の厚さ方向の断面において、該表面層の厚さの１．０×１０−２〜１．０×１０１倍の高さを有し、かつ、該表面層は、下記（１）〜（３）の条件を満たすものであることを特徴とする電子写真用の導電性部材である。
（１）該表面層に正対したときに、該表面層の表面における１辺が１．０ｍｍの正方形の領域内に該繊維の交差が１つ以上観察される。
（２）該表面層に正対したときに、該表面層の表面における１辺が１．０ｍｍの正方形の領域内に該剛体構造体の少なくとも一部が観察される。
（３）該表面層の厚み方向の断面に露出する該繊維を母点としてボロノイ分割を行い、得られるボロノイ多角形の各々の面積Ｓ１と、該ボロノイ多角形の各々の母点の繊維の該断面における断面積Ｓ２との比「Ｓ１／Ｓ２」を算出したとき、その上位１０％の算術平均値ｋＵ１０が４０以上、１６０以下である。