(57)【要約】【課題】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。【解決手段】導電性支持層と、その外周面上に導電性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。該導電性繊維は、イオン導電性を有し、繊維径の上位１０％の算術平均値が０．２μｍ以上、１５μｍ以下であり、該表面層は、下記（１）および（２）の条件を常に満たす。（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１ｍｍの正方形の領域内に該導電性繊維の交差が１つ以上観察される。（２）該表面層の厚み方向の断面に露出する該導電性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導電性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
2015087767.tif 000002
【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、導電性繊維で形成された網目状構造を有し、
該導電性繊維は、イオン導電性を有し、ＳＥＭ測定画像の任意の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、
該表面層は、下記（１）および（２）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導電性繊維の交差が１つ以上観察されること、及び、
（２）該表面層の厚み方向の断面に露出する該導電性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導電性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ｋＵ１０が４０以上、１６０以下であること。
【請求項２】
前記導電性繊維は、樹脂とイオン導電剤とを含み、該イオン導電剤が該樹脂に化学的に結合してなるものである請求項１に記載の電子写真用の導電性部材。
【請求項３】
前記導電性繊維は、樹脂とイオン導電剤とを含み、該イオン導電剤が、第四級アンモニウム基と、下記式（１）〜（５）で示される群から選択される少なくとも１つのイオン種を含む請求項１または２に記載の電子写真用の導電性部材：
【化１】
2015087767.tif 000020
【化２】
2015087767.tif 000021
［式（２）において、ｎは１〜４の整数を表す。］、
【化３】
2015087767.tif 000022
【化４】
2015087767.tif 000023
【化５】
2015087767.tif 000024
［式（５）において、Ｒ１は、炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、ヘテロ原子を含んでもよい。］。
【請求項４】
前記導電性繊維は、樹脂とイオン導電剤とを含み、該イオン導電剤がスルホン酸基と、下記式（６）〜（１０）で示される群から選択される少なくとも１つのイオン種を含む請求項１または２に記載の電子写真用の導電性部材：
【化６】
2015087767.tif 000025
［式（６）において、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、水素、或いは、炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、ヘテロ原子を含んでもよい。］、
【化７】
2015087767.tif 000026
［式（７）において、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、それぞれ独立に、水素、或いは、炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、ヘテロ原子を含んでもよい。］、
【化８】
2015087767.tif 000027
［式（８）において、Ｒ９及びＲ１０は、それぞれ独立に、水素、或いは、炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、ヘテロ原子を含んでもよい。］、
【化９】
2015087767.tif 000028
［式（９）において、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は、それぞれ独立に、炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、ヘテロ原子を含んでもよい。］、
【化１０】
2015087767.tif 000029
［式（１０）において、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は、それぞれ独立に、炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、ヘテロ原子を含んでもよい。］。
【請求項５】
前記導電性部材が前記網目状構造を有する表面層を保護する剛体構造体を有することを特徴とする請求項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】
前記導電性部材が、帯電部材である請求項１〜５のいずれか一項に記載の導電性部材。
【請求項７】
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１〜６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８】
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７に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の導電性部材と電子写真感光体とを具備していることを特徴とする電子写真装置。
【請求項１０】
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９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で使用されている。例えば、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラが挙げられる。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る。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、電気抵抗値が温度や湿度等の使用環境に左右されないため、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部材に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た導電性部材は、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場合がある。
【０００５】
特許文献１においては、導電性基体上に電子共役性ポリマーを付与した導電性繊維絡合体を設けた帯電部材が提案されている。電気抵抗の不均一化がなく、安定した導電性を示し、被帯電体である電子写真感光体の均一な帯電を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−２７２１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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する電気抵抗値が低い箇所から過剰な放電電荷量を有する異常放電が生じ、この異常放電に由来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導電性部材の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る。さらに、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】
特許文献１の帯電部材は電気抵抗値の不均一化がなく、安定した導電性を示し、電子写真感光体の均一な帯電を可能としている。しかし、高速、高画質化した電子写真画像形成装置においては、更なる改善が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る電子写真用の導電性部材は、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、導電性繊維で形成された網目状構造を有し、該導電性繊維は、イオン導電性を有し、ＳＥＭ測定画像の任意の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、該表面層は、下記（１）および（２）の条件を満たすものである。
（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導電性繊維の交差が１つ以上観察される。
（２）該表面層の厚み方向の断面に露出する該導電性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導電性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ｋＵ１０が４０以上、１６０以下である。
【００１４】
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。
【００１５】
更に本発明は、前記導電性部材と電子写真感光体と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】
【００１６】
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って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得ることができる。また、本発明によれば、高品位な電子写真画像の安定的な形成に資するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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２】本発明に係る導電性部材の他の例を示す概略断面図である。
【図３】エレクトロスピニング法の装置の概略図である。
【図４】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概略図である。
【図５】本発明に係る導電性部材を用いた電子写真画像形成装置の概略図である。
【図６】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７】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】
【００１８】
本発明に係る電子写真用の導電性部材は、導電性支持層の外周面上または表面上に導電性繊維で形成された網目状構造を有する表面層を有する。該導電性繊維は、イオン導電性を有し、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）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以下である。また、該表面層は下記（１）及び（２）の条件を満たす。
（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導電性繊維の交差が１つ以上観察される。
（２）該表面層の厚み方向の断面に露出する該導電性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と、該ボロノイ多角形の各々の母点の導電性繊維の該断面における断面積との比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ｋＵ１０が４０以上、１６０以下である。
【００１９】
本発明の導電性部材は、複写機、レーザープリンタ等の電子写真プロセス（電子写真方式）を採用した画像形成装置（電子写真装置）に搭載される導電性部材として使用することができる。具体的には、帯電部材、現像部材、転写部材、除電部材や、給紙ローラ等の搬送部材として使用可能である。また、帯電ブレードや転写パッド等の定常的に通電を行う導電性部材に好適である。
【００２０】
導電性部材の形状は適宜選択することができ、例えば、ローラ形状やベルト形状とすることができる。なお、以下、ローラ形状の導電性部材（導電性ローラ）、特には、導電性ローラの代表例である帯電ローラに着目して本発明を説明する場合があるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２１】
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。
【００２２】
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。表面層の表面の微小領域は、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。
【００２３】
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。
【００２４】
図１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。本発明の導電性部材は、図１に示すように、導電性の基体である導電性支持層１０１と、その外周に設けられた表面層１０２とからなることができる。この場合、表面層１０２は本発明の網目状構造を有する表面層である。また、導電性部材は、図２に示すように、導電性支持層を２０１及び２０２の２層とし、その外周に表面層２０３を設けることもできる。このように、本発明の導電性部材は、導電性支持層を多層構成とすることができる。
【００２５】
＜導電性支持層＞
〔導電性の軸芯体〕
導電性支持層は、導電性の部材の表面層に給電するために導電性を有する。導電性の部材がローラ形状である場合には、例えば、導電性の軸芯体が挙げられる。導電性を有する導電性支持層は、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。導電性支持層を構成する他の材料として、以下のものが挙げられる。鉄、アルミニウム、チタン、銅及びニッケルの如き金属；これらの金属を含むステンレス鋼、ジュラルミン、真鍮及び青銅の如き合金；カーボンブラックや炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料。剛直で導電性を示す公知の材料を使用することもできる。また、形状としては円柱形状の他に、中心部分を空洞とした円筒形状とすることもできる。
【００２６】
〔導電性樹脂層〕
さらに、導電性支持層を図２のように多層化することができる。例えば、前述した導電性の軸芯体上にゴム材料、樹脂材料等の弾性材を用いた導電性樹脂層を形成す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、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、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に対して、電気抵抗値の調整のため、必要に応じて以下のものを添加することができる。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；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。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、発泡剤、粗し粒子等を添加することができる。
【００２７】
本発明に係る導電性支持層の体積抵抗率の目安は、１×１０３Ω・ｃｍ以上、１×１０９Ω・ｃｍ以下である。なお、本発明に係る網目状構造を有する表面層によって、過剰な放電電荷量を有する異常放電に起因する画像弊害を抑制できることを確認している。その効果は、導電性支持層の電気抵抗値が十分に低い場合、例えば電子導電剤を分散させた系においても確認されている。従って、使用環境による電気抵抗値の依存性を考慮すると、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。
【００２８】
＜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、導電性繊維で形成された網目状構造を有する。
【００２９】
〔導電性繊維〕
本発明の導電性繊維を構成する材料は、イオン導電性を有し、網目状構造を形成できる限りにおいていかなる材料であってもよい。例えば、イオン導電性を有しない樹脂材料、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に対して、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導電剤等を混合したものが挙げられる。また、イオン導電剤等を混合することなくイオン導電性を有する樹脂材料、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ることも可能である。
【００３０】
［樹脂材料］
本発明の導電性繊維を構成する樹脂材料としては、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；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。なおこれらは一種類を単独であるいは複数種類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。
【００３１】
［イオン導電剤］
これらの樹脂材料がイオン導電性を有さない場合は、イオン導電剤を混合することができる。イオン導電剤は、公知のものが使用可能であり、例えば以下のものが挙げられる。過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウム等の無機イオン物質；ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、トリオクチルプロピルアンモニウムブロミド、変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート等の陽イオン性界面活性剤；ラウリルベタイン、ステアリルべタイン、ジメチルアルキルラウリルベタイン等の両性イオン界面活性剤；過塩素酸テトラエチルアンモニウム、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、過塩素酸トリメチルオクタデシルアンモニウム等の第四級アンモニウム塩；トリフルオロメタンスルホン酸リチウム等の有機酸リチウム塩。イオン導電剤の使用量は樹脂材料１００質量部に対して０．１〜５質量部が好ましい。
【００３２】
また、これらのイオン導電剤は樹脂材料と化学的に結合していることが好ましい。イオン導電剤が樹脂材料と化学的に結合していないと、被帯電体である電子写真感光体を帯電する能力が向上し、より少ない帯電量で電子写真感光体を所望の電位することが可能である。しかし、イオン導電剤が樹脂材料と化学的に結合していないと、イオン導電剤が過度に染み出す場合がある。これに対して、イオン導電剤が樹脂材料と化学的に結合していることにより、イオン導電剤の過度の染み出しを防ぐことが可能となる。好ましい例として、例えば、樹脂材料に四級アンモニウム塩またはスルホン酸塩を化学的に結合させたものが挙げられる。四級アンモニウム塩およびスルホン酸塩は、導電性繊維の電気抵抗値を所望の範囲に設定できるので非常に好ましい。
【００３３】
四級アンモニウム塩またはスルホン酸塩を形成する、四級アンモニウム基またはスルホン酸基のカウンターイオンとしては、それぞれ、以下のものが挙げられる。即ち、四級アンモニウム基のカウンターイオン（陰イオン）としては、フッ素、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン等のハロゲンイオン等が挙げられ、特に式（１）〜（５）で示される構造を有するイオン種が好ましい。また、スルホン酸基のカウンターイオン（陽イオン）としては、プロトン、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属イオンが挙げられ、特に式（６）〜（１０）で示される構造を有するイオン種が好ましい。
【００３４】
【化１】
2015087767.tif 000003
【００３５】
式（１）で示されるイオンとして、具体的には例えば、シクロ‐ヘキサフルオロプロパン−１，３‐ビス（スルホニル）イミドが挙げられる。
【００３６】
【化２】
2015087767.tif 000004
【００３７】
式（２）中、ｎは１〜４の整数を表す。式（２）で示されるイオンとして、具体的には例えば、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、ビス（ペンタフルオロエチルスルホニル）イミド、ビス（ヘプタフルオロプロピルスルホニル）イミド、ビス（ノナフルオロブチルスルホニル）イミドが挙げられる。
【００３８】
【化３】
2015087767.tif 000005
【００３９】
式（３）で示されるイオンとして、具体的には例えば六フッ化リンが挙げられる。
【００４０】
【化４】
2015087767.tif 000006
【００４１】
式（４）で示されるイオンとして、具体的には例えば四フッ化ホウ素が挙げられる。
【００４２】
【化５】
2015087767.tif 000007
【００４３】
式（５）中、Ｒ１は、炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、ヘテロ原子を含んでもよい。式（５）で示されるイオンを含む化合物として、具体的には例えば以下のものが挙げられる。メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸、ペンタンスルホン酸、ヘキサンスルホン酸、ヘプタンスルホン酸、オクタンスルホン酸、ノナンスルホン酸、デカンスルホン酸等。
【００４４】
【化６】
2015087767.tif 000008
【００４５】
式（６）中、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、水素、或いは、炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、ヘテロ原子を含んでもよい。式（６）で示されるイオンとして、具体的には例えば以下のものが挙げられる。１−メチルイミダゾリウム、１−エチルイミダゾリウム、１−ブチルイミダゾリウム、１−オクチルイミダゾリウム、１−デシルイミダゾリウム、１，３−ジメチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム、１−オクチル−３メチルイミダゾリウム、１−デシル−３−メチルイミダゾリウム、１、３−ジエチルイミダゾリウム、１−プロピル−３−エチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−エチルイミダゾリウム、１−ヘキシル−３−エチルイミダゾリウム、１−オクチル−３エチルイミダゾリウム、１−デシル−３−エチルイミダゾリウム、１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−プロピル−２，３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−ヘキシル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−オクチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−デシル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−エチルイミダゾリウム等。
【００４６】
【化７】
2015087767.tif 000009
【００４７】
式（７）中、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、それぞれ独立に、水素、或いは、炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、ヘテロ原子を含んでもよい。式（７）で示されるイオンとして、具体的には例えば以下のものが挙げられる。Ｎ−メチルピリジニウム、Ｎ−エチルピリジニウム、Ｎ−ブチルピリジニウム、Ｎ−ヘキシルピリジニウム、Ｎ−オクチルピリジニウム、Ｎ−デシルピリジニウム、Ｎ−メチル−３−メチルピリジニウム、Ｎ−エチル−３−メチルピリジニウム、Ｎ−ブチル−３−メチルピリジニウム、Ｎ−ヘキシル−３−メチルピリジニウム、Ｎ−オクチル−３−メチルピリジニウム、Ｎ−デシル−３−メチルピリジニウム、Ｎ−メチル−４−メチルピリジニウム、Ｎ−エチル−４−メチルピリジニウム、Ｎ−ブチル−４−メチルピリジニウム、Ｎ−ヘキシル−４−メチルピリジニウム、Ｎ−オクチル−４−メチルピリジニウム、Ｎ−デシル−４−メチルピリジニウム、Ｎ−メチル−３，４−ジメチルピリジニウム、Ｎ−エチル−３，４−ジメチルピリジニウム、Ｎ−ブチル−３，４−ジメチルピリジニウム、Ｎ−ヘキシル−３，４−ジメチルピリジニウム、Ｎ−オクチル−３，４−ジメチルピリジニウム、Ｎ−デシル−３，４−ジメチルピリジニウム、Ｎ−メチル−３，５−ジメチルピリジニウム、Ｎ−エチル−３，５−ジメチルピリジニウム、Ｎ−ブチル−３，５−ジメチルピリジニウム、Ｎ−ヘキシル−３，５−ジメチルピリジニウム、Ｎ−オクチル−３，５−ジメチルピリジニウム、Ｎ−デシル−３，５−ジメチルピリジニウム等。
【００４８】
【化８】
2015087767.tif 000010
【００４９】
式（８）中、Ｒ９及びＲ１０は、それぞれ独立に、水素、或いは、炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、ヘテロ原子を含んでもよい。式（８）で示されるイオンとして、具体的には例えば以下のものが挙げられる。１，１−ジメチルピロリジニウム、１−エチル−１−メチルピロリジニウム、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム、１−ヘキシル−１−メチルピロリジニウム、１−オクチル−１−メチルピロリジニウム、１−デシル−１−メチルピロリジニウム、１，１−ジエチルピロリジニウム、１−ブチル−１−エチルピロリジニウム、１−ヘキシル−１−エチルピロリジニウム、１−オクチル−１−エチルピロリジニウム、１−デシル−１−エチルピロリジニウム、１，１−ジブチルピロリジニウム等。
【００５０】
【化９】
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【００５１】
式（９）中、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は、それぞれ独立に、炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、ヘテロ原子を含んでもよい。式（９）で示されるイオンとして、具体的には例えば以下のものが挙げられる。トリブチルメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、メチルトリオクチルアンモニウム、テトラオクチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラへプチルアンモニウム、テトラペンチルアンモニウム、テトラヘキシルアンモニウム等。
【００５２】
【化１０】
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【００５３】
式（１０）中、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は、それぞれ独立に、炭素数１〜１０の炭化水素基を表し、ヘテロ原子を含んでもよい。式（１０）で示されるイオンとして、具体的には例えば以下のものが挙げられる。テトラブチルホスホニウム、トリメチルヘキシルホスホニウム、トリエチルペンチルホスホニウム、トリエチルオクチルホスホニウム、トリブチルメチルホスホニウム、トリブチルオクチルホスホニウム等。なお、上述の式（１）〜（１０）で示される各カウンターイオンは複数種を併用することも可能である。
【００５４】
式（１）〜（１０）で示されるカウンターイオンは、前述した樹脂材料との親和性が高いため、樹脂材料中において均一に分散し、分散ムラに起因する電気抵抗値のムラをより低減できる点においても好適である。さらに、式（１）〜（１０）で示されるカウンターイオンは、イオン液体の性質を示すため、水分量が少ない状態においても液体として存在し、樹脂材料中を移動できる。即ち、低湿環境下における電気抵抗値の低下を改善できる点においても好適である。ここで、イオン液体とは、融点が１００度以下の溶融塩である。
【００５５】
式（１）〜（１０）で示されるカウンターイオンの中でも式（１）、（２）、（６）、（７）及び（８）で示されるものがより好ましい。これは、これらのカウンターイオンのサイズが非常に大きいためである。これにより、必要以上に移動速度が速くなることがない。また、これらの式（１）、（２）、（６）、（７）及び（８）で示されるカウンターイオンは、他のサイズが大きいカウンターイオンである式（９）及び（１０）で示されるものに比べ、樹脂材料の分子鎖にからみにくい構造であるため、移動する際の抵抗が小さい。そのため、電気抵抗値の上昇を抑えることができる。
【００５６】
式（１）〜（１０）で示されるカウンターイオンの存在は、イオン交換反応を利用したイオンの抽出により検証できる。導電性部材の表面層からはぎ取った導電性繊維を塩酸、或いは水酸化ナトリウムの希薄水溶液中で攪拌し、導電性繊維中のカウンターイオンを水溶液中に抽出する。抽出後の水溶液を乾燥し、抽出物を回収後、飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦ−ＭＳ）にて質量分析を行うことでカウンターイオンの同定は可能である。なお、抽出物中のカウンターイオンは、カチオン或いはアニオンであるため、そのイオン質量が高い場合においても、ＴＯＦ−ＭＳ測定において分解させることなく分析できる。さらに、抽出物の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析により元素分析を行い、その結果を前記質量分析の結果と組み合わせることで、カウンターイオンの同定はより容易となる。
【００５７】
また、導電性繊維中には、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、分散剤等を添加することができる。
【００５８】
導電性繊維で形成された網目状構造を有する表面層の電気特性は、体積抵抗率で１×１０１Ωｃｍ以上、１×１０８Ωｃｍ以下であることが好ましい。表面層の体積抵抗率が１×１０８Ωｃｍ以下であると網目状構造を嵩高くしても、導電性部材の電気抵抗値の上昇を抑えることができる。網目状構造を嵩高くできることは、異常放電を抑制する能力が向上するので好ましい。表面層の体積抵抗率が１×１０１Ωｃｍ以上であると網目状構造からの過剰な放電を抑制でき、白ぬけ画像の発生を抑えることができる。
【００５９】
なお、網目状構造を有する表面層を形成する導電性繊維の体積抵抗率は、以下の方法で測定可能である。まず、導電性支持層から網目状構造を有する表面層をピンセット等で回収する。続いて、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本を挟むことで体積抵抗率を測定することができる。また、同様に、導電性支持層から網目状構造を有する表面層を回収し加熱、或いは溶剤を用いて溶融し、シート化した後に、体積抵抗率を測定することができる。
【００６０】
［繊維の形状］
本発明の表面層の網目状構造を形成する導電性繊維は、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、本発明において繊維径とは、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。
【００６１】
［繊維径］
本発明の表面層の網目状構造を形成する導電性繊維は、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。ｄＵ１０が１５．０μｍ以下であることで、繊維由来の帯電不足による画像ムラの発生を抑えることができる。またｄＵ１０が０．２μｍ以上であることで、放電量が過剰な異常放電を、均一な微弱な放電に分断することができる。繊維由来の画像ムラの抑制と放電量が過剰な異常放電の抑制の効果をバランスよく高めるためには、ｄＵ１０は０．５μｍ以上、２μｍ以下であることが好ましい。
【００６２】
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測定の画像から任意の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。
【００６３】
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観察画面を縦方向に５〜２０等分割、かつ横方向に２０〜５等分割して得られる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。
【００６４】
［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導電性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。表面層における導電性繊維同士の交差の数は、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観察することができる。観察の範囲は、ｘｙ平面における任意の１．０ｍｍ四方の正方形領域１００箇所である。１００箇所の全てにおいて、導電性繊維同士の交差が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とを、本発明者等は確認している。その際、観察される像は、表面層の層厚方向（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網目状構造の網目間距離が影響するため、本発明の判断方法が適切であると考えている。
【００６５】
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、網目密度は１（個／ｍｍ２）以上である。また、Ｌ／Ｌ環境における横スジ状の画像不良を抑制する観点から、１００箇所における網目密度の平均値は１００（個／ｍｍ２）以上であることが好ましい。
【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等分割し、周方向に２０〜４等分割し、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】
［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と考えられる。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、当該表面層内の空間が、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られる。したがって、表面層内の繊維群と、当該繊維群によって形成される表面層内の分割された空間を定量化することが好ましい。
【００６８】
そこで本発明者らは、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横断面（ｙｚ断面、ｘｚ断面のいずれか）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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。図７にその概略を示す。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７０１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とした。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、当該領域内においてボロノイ分割７０２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７０３が不足し、領域分割線を形成できないからである。また、表面層の層厚が小さい場合も同様に、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欠点を有するからである。
【００７１】
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。本発明において面積比ｋの上位１０％の算術平均値ｋＵ１０が４０以上、１６０以下であることが好ましい。即ち、ｋＵ１０が１６０以下であることで、表面層中の各繊維に対してボロノイ多角形が大きくなりすぎず、細分化効果が大きくなり、異常放電や微弱放電を抑制できる。一方で、ｋＵ１０が４０以上であることで表面層中の各繊維に対してボロノイ多角形が小さくなりすぎず、空孔率が適度な大きさとなる。そのため、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することがなくなり、画像不良が発生し難くなる。異常放電の抑制と感光体ドラムに十分な放電を行うという点から、ｋＵ１０の範囲は６０以上、１２０以下であることがより好ましい。  
【００７２】
［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。
【００７３】
本発明においては、長期間に亘る使用によって、導電性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。
【００７４】
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）に網目状構造を有する表面層を形成する導電性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。
【００７５】
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等分割し、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。
【００７６】
〔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。
【００７７】
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。
【００７８】
エレクトロスピニング法による網目状構造の製造方法については、図３を用いて説明する。エレクトロスピニング法は、高圧電源３０５、材料溶液の貯蔵タンク３０１、紡糸口３０６、および、アース３０４されたコレクター３０３を用いて行なわれる。材料溶液はタンク３０１から紡糸口３０６まで一定の速度で押し出される。紡糸口３０６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３０２がコレクター３０３に向けて噴射される。この時、ジェット中の溶媒は徐々に揮発し、コレクターに到達する際には、ジェット３０２のサイズがナノレベルまで減少する。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。
【００７９】
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。
【００８０】
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３０２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。
【００８１】
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上に網目状構造の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、網目状構造の層はシームレスとなる。尚、網目状構造の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、網目状構造の層はシームレスであることが好ましい。
【００８２】
また、導電性支持層と網目状構造を有する表面層は、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、導電性支持層と網目状構造を有する表面層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。
【００８３】
＜剛体構造体＞
本発明の効果は、本発明に係る網目状構造を有する表面層が存在することで、発現する。つまり、この網目状構造の構造が変化すると、放電特性も変化する可能性がある。従って、特に長期間に亘る使用を目的とした場合、表面層の網目状構造を保護する剛体構造体を導入することで、感光体ドラムの表面と表面層の網目状構造との摩擦、摩耗を低減し、網目状構造の構造変化を抑制することが好ましい。ここで、「剛体構造体」とは、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１μｍ以下である構造体のことを指す。
【００８４】
当該剛体構造体を設ける方法は、本発明の効果を妨げない限りにおいて制限はなく、例えば、導電性部材に離間部材を導入する方法等が挙げられる。当該離間部材は、感光体ドラムと網目状構造を有する表面層を離間でき、かつ、本発明の効果を妨げない限りにおいて制限はなく、例えばリング、スペーサ等が挙げられる。
【００８５】
当該離間部材を導入する方法の一例としては、導電性部材がローラ形状の場合は、導電性部材よりも外径が大きく、かつ、感光体ドラムと網目状構造を有する表面層との空隙を保持できる硬度を有するリングを導入する方法が挙げられる。また別の離間部材を導入する方法の一例としては、導電性部材がブレード形状である場合は、網目状構造を有する表面層と感光体ドラムとが摩擦、摩耗しないように、両者を離間できるようなスペーサを導入する方法が挙げられる。
【００８６】
当該離間部材を構成する材料は、本発明の効果を妨げない範囲で制限はなく、かつ、当該離間部材を介した通電を防ぐために、非導電性の公知の材料を適宜使用すればよい。例えばポリアセタール樹脂、高分子量ポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂等の摺動性に優れた高分子材料、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物材料が挙げられる。
【００８７】
＜プロセスカートリッジ＞
図４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プロセスカートリッジの概略図である。このプロセスカートリッジは、画像形成に必要な現像装置と帯電装置を一体化し、電子写真装置の本体に着脱可能に設計されたものである。現像装置は、電子写真感光体上にトナー像を現像する現像ローラ４０３、現像ローラにトナーを供給するＲＳローラ４０４、現像ローラ上のトナーを均一に規制する現像ブレード４０８を有する。さらに、トナー４０９、トナーを撹拌する撹拌羽４１０、トナーを収納するトナー容器４０６からなる。帯電装置は、電子写真感光体４０１を帯電する帯電ローラ４０２、電子写真感光体４０１上の残トナーなどを除去するクリーニングブレード４０５、回収したトナー等を収納する廃トナー容器４０７からなる。
【００８８】
＜電子写真装置＞
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装置の概略図である。この電子写真装置は、四色のプロセスカートリッジ５０１〜５０４と、中間転写ベルト５０８に感光体上のトナー像を転写する一次転写ローラ５０５、転写材５１２に転写する二次転写ローラ５０９、トナー像を定着する定着装置５１１などから構成される。
【００８９】
前述したプロセスカートリッジ５０１〜５０４で現像されたトナー像は、テンションローラ５０６と中間転写ベルト駆動ローラ５０７に支持、駆動される中間転写ベルト５０８上に、一次転写ローラ５０５により転写される。さらに、中間転写ベルト５０８上に転写されたトナー像は、二次転写ローラ５０９により普通紙などの転写材５１２に転写される。尚、転写材５１２は、搬送部材を有する給紙システム（不図示）により搬送される。定着装置５１１は、加熱されたロール等で構成され、転写されたトナー像を転写材５１２に定着し、機外に排出される。なお、転写されずに中間転写ベルト上に残存したトナーもクリーニング装置（中間転写ベルトクリーナー）５１０により掻き取られる。
【実施例】
【００９０】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。はじめに、網目状構造（表面層）の形成に用いる塗工液１〜１９の調製方法を、下記製造例１〜１９にて説明する。
【００９１】
＜製造例＞
〔製造例１；塗工液１の調製〕
ポリエチレンオキサイド（分子量：９０００００）５ｇに、脱イオン水を加え、粘度が３００ｍＰａ・ｓになるように調整した。さらに、前記ポリエチレンオキサイド１００質量部に対して、イオン導電剤としてテトラメチルアンモニウムクロライドを２質量部加えて撹拌した。このようにして塗工液１を作製した。
【００９２】
〔製造例２；塗工液２の調製〕
ジアリルジメチルアンモニウムクロリド共重合体水溶液（商品名：ＰＡＳ−Ｈ１０Ｌ、ニットーボーメディカル株式会社製、濃度２８％）２０ｇに脱イオン水を加え、粘度が３００ｍＰａ・ｓになるように調整して、塗工液２を作製した。
【００９３】
〔製造例３；塗工液３の調製〕
ポリスチレンスルホン酸ナトリウム水溶液（商品名：ポリナスＰＳ−１００、東ソー有機化学株式会社製、濃度２１％）２５ｇに脱イオン水を加え、粘度が３００ｍＰａ・ｓになるように調整して、塗工液３を作製した。
【００９４】
〔製造例４；塗工液４の調製〕
ジアリルジメチルアンモニウムクロリド共重合体水溶液（商品名：ＰＡＳ−Ｈ１０Ｌ、ニットーボーメディカル株式会社製、濃度２８％）２０ｇ、及びシクロヘキサフルオロプロパン−１，３ビス（スルホニル）イミドリチウム１５ｇを用意した。上記の二種を混合しジアリルジメチルアンモニウムクロリドの塩素イオンをシクロヘキサフルオロプロパン−１，３ビス（スルホニル）イミドイオンに交換した。さらに脱イオン水を加え、粘度が３００ｍＰａ・ｓになるように調整して、塗工液４を作製した。
【００９５】
〔製造例５〜１０；塗工液５〜１０の調製〕
シクロヘキサフルオロプロパン−１，３ビス（スルホニル）イミドリチウムの代わりに、それぞれ、以下の種類と量の化合物を用いたこと以外は、製造例４と同様にして、ジアリルジメチルアンモニウムクロリドの塩素イオンを各化合物中の陰イオンに交換した。このようにして塗工液５〜１０を調製した。
ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドカリウム１５ｇ（製造例５）、
ビス（ペンタフルオロエチルスルホニル）イミドカリウム１７ｇ（製造例６）、
ビス（ノナフルオロブチルスルホニル）イミドカリウム２７ｇ（製造例７）、
ヘキサフルオロリン酸カリウム９ｇ（製造例８）、
テトラフルオロホウ酸リチウム５ｇ（製造例９）、
ブタンスルホン酸ナトリウム７ｇ（製造例１０）。
【００９６】
【表１】
2015087767.tif 000013
【００９７】
〔製造例１１；塗工液１１の調製〕
ポリスチレンスルホン酸ナトリウム水溶液（商品名：ポリナスＰＳ−１００、東ソー有機化学株式会社製、濃度２１％）２５ｇ、及び１−エチル−３‐メチルイミダゾリウムクロリド５ｇを用意した。上記の二種を混合して、ポリスチレンスルホン酸ナトリウムのナトリウムイオンを１−エチル−３‐メチルイミダゾリウムイオンに交換した。さらに脱イオン水を加え、粘度が３００ｍＰａ・ｓになるように調整して、塗工液１１を作製した。
【００９８】
〔製造例１２〜１８；塗工液１２〜１８の調製〕
１−エチル−３‐メチルイミダゾリウムクロリドの代わりに、それぞれ、以下の種類と量の化合物を用いたこと以外は、製造例４と同様にして、ジアリルジメチルアンモニウムクロリドの塩素イオンを各化合物中の陰イオンに交換した。このようにして塗工液１２〜１８を調製した。
１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムクロリド７ｇ（製造例１２）、
１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムクロリド５ｇ（製造例１３）、
１−エチル−３−メチルピリジニウムクロリド５ｇ（製造例１４）、
１−ブチル−１−メチルピロリジニウム５ｇ（製造例１５）、
テトラブチルアンモニウム８ｇ（製造例１６）、
メチルトリオクチルアンモニウム１１ｇ（製造例１７）、
テトラブチルホスホニウム８０％水溶液１０ｇ（製造例１８）。
【００９９】
【表２】
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【０１００】
〔製造例１９；塗工液１９の調製〕
ブチラール樹脂水溶液（商品名：ＫＷ−１  積水化学株式会社製、濃度２６．５％）５ｇに脱イオン水を加え、粘度が３００ｍＰａ・ｓになるように調整して、塗工液１９を作製した。
＜実施例１＞
〔１．未加硫ゴム組成物の調製〕
下記の表３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４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。
【０１０１】
【表３】
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【０１０２】
【表４】
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【０１０３】
〔２．導電性支持層の作製〕
快削鋼の表面に無電解ニッケルメッキ処理を施した全長２５２ｍｍ、外径６ｍｍの丸棒を用意した。次にロールコータ―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。
【０１０４】
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、軸芯体の外周部に弾性層が形成されたローラを得た。その後、弾性層の両端部を各１１ｍｍ切除して除去し、弾性層部の長手方向の長さを２３０ｍｍとした。最後に、弾性層の表面を回転砥石で研磨した。これによって、中央部から両端部側へ各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。本実施例においては、この導電性弾性ローラを導電性支持層として使用した。
【０１０５】
〔３．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支持層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形成し、本発明の導電性部材を作製した。
【０１０６】
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、前記導電性弾性ローラ１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を導電性弾性ローラ１Ａに向けて噴射した。噴射量は５ｍｌ／ｈとした。その際、コレクターである導電性弾性ローラ１Ａを１０００ｒｐｍで回転させた。上記塗工液１を１８０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。
【０１０７】
〔４．表面層の網目状構造の評価〕
導電性部材１について、以下の方法で表面層の網目状構造の評価を行った。評価結果を表６に示す。
【０１０８】
［４−１．算術平均値ｄＵ１０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、焦点の合っている繊維を１箇所ずつ選択し、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。
【０１０９】
［４−２．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）から導電性部材１を観察した。その際、表面層を長手方向（ｘ軸方向）に２５等分割、周方向に４等分割し、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、表面（ｘｙ平面）の１．０ｍｍ四方の正方形の領域を観察し、各領域内における繊維の交差の数を測定した。１００箇所における交差の数の算術平均値を求め、以下の基準で評価した。
ランクＡ：交差の数が１以上１０未満である。
ランクＢ：交差の数が１０以上１００未満である。
ランクＣ：交差の数が１００以上１０００未満である。
ランクＤ：交差の数が１０００以上１００００未満である。
ランクＥ：交差の数が１００００以上である。
ランクＦ：交差の数が１未満の領域があったもの。
【０１１０】
［４−３．ボロノイ分割による面積比の測定］
先ず、導電性部材１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：ＴＯＨＫＥＮ−Ｓｋｙ  Ｓｃａｎ  ２０１１、Ｓｋｙ  Ｓｃａｎ社製）（線源  ＴＸ−３００、（株）東研製）を用い、切り出した切片に対して、３次元再構築を行った。撮像条件は、管電圧を２０ｋＶし、焦点サイズ０．４μｍとし、試料を８秒間で、０．３°ずつ３６０°回転させた。撮影した画像は、１２８０×１０２４ｐｉｘｅｌである。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２０枚切り出した。
【０１１１】
次に、これらのスライス像に対してボロノイ分割を行った。先ず、画像処理ソフト「Ｉｍａｇｅｐｒｏｐｌｕｓ  ｖｅｒ．６．３」（Ｍｅｄｉａ  Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製）を使用し、当該スライス画像の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６であり、符号６０１が導電性支持層、符号６０２が繊維断面像群である。
【０１１２】
次に、マイクロソフト社製の「ウィンドウズ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、繊維断面画像を得た。さらに、当該繊維断面（ｙｚ断面）画像中の繊維断面の重心群を直交座標上に転写し、最小２乗法によって得られる当該重心群の分布の近似直線を得た。そして、当該近似直線に平行で、当該繊維断面画像中の最上端と最下端にある繊維断面を除いて最上端と最下端にある繊維断面を通過し、長さが１ｍｍの２直線（ｙ軸方向）を描画した。ここで、当該繊維断面画像中の最上端、最下端とは、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網目状構造の占有領域と定義した。
【０１１３】
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７である。図７中、符号７０１は占有領域を定義する平行な２直線、符号７０２はボロノイ多角形の境界線、符号７０３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、この面積比ｋの上位１０％の算術平均値ｋＵ１０を求めた。
【０１１４】
〔５．画像評価〕
導電性部材１を帯電部材として、電子写真装置に組み込み、以下の方法で画像評価を行った。評価結果を表６に示す。
【０１１５】
［５−１．横スジ状の画像欠陥の評価］
この評価は導電性部材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、電子写真式のレーザープリンタ（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、紙の出力スピードが、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を帯電部材として、上記レーザープリンタ用のカートリッジに組み込み、この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環境下（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：横スジ状画像が無い。
ランクＢ：印字エリアの１０％未満に軽微な横スジ状の白い線が見られる。
ランクＣ：印字エリアの１０％以上３０％未満に軽微な横スジ状の白い線が見られる。
ランクＤ：印字エリアの３０％以上に軽微な横スジ状の白い線が見られる。
ランクＥ：印字エリアの３０％以上に重度の横スジ状の白い線が見られ、目立つ。
【０１１６】
［５−２．白抜け状の画像欠陥の評価］
この評価は導電性部材１の放電安定化の効果を確認するためのものである。前記［５−１］における評価の場合と同様にしてハーフトーン画像を出力し、得られた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：印字エリアの１％未満に白抜けが見られる。
ランクＣ：印字エリアの１％以上３％未満に白抜けが見られる。
ランクＤ：印字エリアの３％以上に白抜けが見られる。
【０１１７】
［５−３．ベタ白画像の評価］
この評価は導電性部材の放電安定化の効果を確認するためのものである。前記［５−１］での評価で用いた、改造されたレーザープリンタを用いた。導電性部材１を帯電部材として、上記レーザープリンタ用のカートリッジに組み込み、この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、ベタ白画像の出力を行った。その際、帯電部材に印加する電圧を変更した。
すなわち、本評価は、本評価に供する帯電部材が、実用上問題のないベタ白画像を形成可能な印加電圧Ｖ１の範囲を測定するものである。そして、本発明に係る網目状構造の層を有しない、導電性支持層のみからなる帯電部材を用いたときに、実用上問題のないベタ白画像を形成可能な標準的な印加電圧Ｖ０を「−１１００Ｖ」として、「Ｖ１−Ｖ０」で表される印加電圧の差によって、導電性部材１の性能を評価した。測定は全て、温度２３℃、相対湿度５０％の環境下で行い、以下の基準で評価した。ここで、「Ｖ１−Ｖ０」の値が大きいほど、本評価に供した帯電部材は、実用上問題のないベタ白画像を形成可能な印加電圧の範囲が広い、すなわち、印加電圧の許容範囲が広い、ということができる。
ランクＡ：Ｖ１がＶ０より７５Ｖ以上１００Ｖ未満で、実用上の問題がないベタ白画像を形成できる。
ランクＢ：Ｖ１がＶ０より５０Ｖ以上７５Ｖ未満で、実用上の問題がないベタ白画像を形成できる。
ランクＣ：Ｖ１がＶ０より２５Ｖ以上５０Ｖ未満で、実用上の問題がないベタ白画像を形成できる。
ランクＤ：Ｖ１がＶ０より２５Ｖ未満で、実用上の問題がないベタ白画像を形成できる。
【０１１８】
［５−４．耐久試験後の横スジ状の画像欠陥の評価］
次に、本発明の導電性部材が、多数枚の画像を出力した後でも、横スジ画像の発生を抑制し得る効果を有することを確認するために本評価を行った。
前記［５−１］で用意したレーザープリンタを用いて、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１００００枚の電子写真画像を出力した。ここで出力する画像は、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。
そして、Ｅ文字画像を、１００００枚出力した後、ハーフトーン画像を１枚出力し、このハーフトーン画像を目視で観察して、下記の基準で評価した。なお、画像出力は、前記［５−１］と同様に、Ｌ／Ｌ環境下で行った。
ランクＡ：横スジ状画像が無い。
ランクＢ：印字エリアの１０％未満に軽微な横スジ状の白い線が見られる。
ランクＣ：印字エリアの１０％以上３０％未満に軽微な横スジ状の白い線が見られる。
ランクＤ：印字エリアの３０％以上に軽微な横スジ状の白い線が見られる。
ランクＥ：印字エリアの３０％以上に重度の横スジ状の白い線が見られ、目立つ。
【０１１９】
＜実施例２〜１８＞
網目状構造用の塗工液及び導電性部材の製造条件を表５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２〜１８を製造し、評価した。評価結果を表６または表７に示す。
【０１２０】
＜実施例１９＞
実施例１の弾性層の長手方向の外側に、ポリオキシメチレン製の外径８．６ｍｍ、内径６．０ｍｍ、幅２ｍｍのリング（離間部材）を取り付け、芯金に連れまわるように接着剤で接着したこと以外は実施例１と同様にして導電性部材１９を製造し、評価した。評価結果を表６及び表７に示す。本実施例においては、離間部材を導入することで、離間部材が感光体ドラムと接触し、平均して５０μｍ程度の空隙が導電性部材と感光体ドラムとの間に形成された。
【０１２１】
＜比較例１〜４＞
網目状構造用の塗工液及び導電性部材の製造条件を表５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Ｃ１〜Ｃ４を製造し、評価した。評価結果を表７に示す。
【０１２２】
【表５】
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【０１２３】
【表６】
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【０１２４】
【表７】
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【符号の説明】
【０１２５】
１０１：導電性支持層
１０２：表面層
２０１：導電性支持層
２０２：導電性支持層
２０３：表面層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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