JP5812837B2 - 導電性部材、プロセスカートリッジ、および電子写真装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真装置における現像部材等に用い得る導電性部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置に関する。

現像部材はトナー容器内のトナーを感光体へと搬送するとともに、現像部材と感光体との間に形成される現像電界によりトナーを感光体表面へと現像させる役割を担っている。その際、現像部材表面には、帯電したトナーの対向電荷や、トナー規制部材である現像ブレードに印加されたバイアスから流れ込む。これらの電荷は短時間で減衰するため、現像部材の表面に一時的に電荷が残留しても感光体との近接位置、即ち現像位置に達するまでの間に緩和され、上記現像電界には殆ど影響を及ぼすものではなかった。
しかしながら、近年の電子写真装置のプロセススピードの高速化に伴って、現像部材の回転速度の高速化が必要となってきている。この場合、現像部材の表面に上記電荷が流れ込んでから現像位置に達するまでの時間が短くなり、現像部材の表面の電荷が緩和するだけの十分な時間が得られず、表面に電荷が残留することがある。その結果、現像部材の表面の残留電荷が、現像電界に影響を及ぼし、画像形成した際の画像の濃淡となって現れる場合がある。そのため、現像部材の表面の残留電荷のムラを低減させる技術が重要となっている。

ところで、カーボンブラックが分散されてなるシリコーンゴム混合物から形成された導電性の弾性層を有する現像部材における、表面への残留電荷の状態は、弾性層中のカーボンブラックの分散状態に依存する。そのため、かかる現像部材の表面の電荷の残留状態を均一にするためには、現像部材の表面および内部におけるカーボンブラックの分散状態を均一化させることが重要となる。
かかる課題に対し、特許文献１には、アルケニル基を１分子中に２個以上有し、温度２３℃における粘度が０．１〜３００Ｐａ・ｓであるアルケニル基含有ポリオルガノシロキサンおよび導電性カーボンブラックを含む配合物を、温度２３℃における可塑度が１００〜１，０００になるように混錬し、さらに、上記のアルケニル基含有ポリオルガノシロキサンを配合して形成した、温度２３℃における見かけ粘度が１〜１０００Ｐａ・ｓの液状導電性シリコーンゴム混合物の硬化物を芯金周囲に巻き付けて、硬化させることにより、体積抵抗率のばらつきが少ないシリコーンゴムの層を備えた導電性ロールを得られることが開示されている。

特開２００５−１１３０３１号公報

しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献１に係る方法で得られる導電性シリコーンゴム混合物は、シリコーンゴム中のカーボンブラックの分散状態については、未だ改善の必要があることを認識した。
そこで、本発明の目的は、電荷の残留状態にムラが少ない導電性部材を提供することにある。また、本発明の他の目的は、高品位の電子写真画像を形成し得る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。

本発明によれば、表面が導電性の基材と、該基材上に設けられた導電性の弾性層とを具備している導電性部材であって、該弾性層が下記（Ａ）乃至（Ｄ）を含有する混合物を硬化させてなるものである導電性部材が提供される。
（Ａ）ケイ素原子に結合したビニル基を２個有するオルガノポリシロキサン、
（Ｂ）下記化学構造式（１）であらわされるオルガノポリシロキサン

（上記化学構造式（１）中のｌ、ｍ、ｎはそれぞれ独立に正の整数を表わす。）、
（Ｃ）ヒドロシリル基を少なくとも２個有するハイドロジェンポリシロキサン、
（Ｄ）カーボンブラック。

本発明によれば、弾性層の電荷の残留状態のムラに起因する電子写真画像へのムラの発生を抑制し得る導電性部材を得ることができる。さらに、高品位な電子写真画像の形成に資するプロセスカートリッジおよび電子写真装置を得ることができる。

本発明に係る現像ローラの長手方向に対して垂直な断面図である。 本発明に係る電子写真プロセスカートリッジの断面図である。 本発明に係る電子写真装置の断面図である。

図１は、本発明に係る導電性部材の一態様に係る現像ローラ１の、長手方向に対して垂直な断面図である。現像ローラ１は、表面が導電性の基材である、円柱状または中空円筒状の導電性の軸芯体２、該軸芯体の周囲に形成された弾性層３を有している。さらに現像ローラ１は、該弾性層３の外周に表面層４の如き層が設けられていてもよい。
以下、図１の現像ローラ１について詳細に説明する。

＜弾性層３＞
弾性層３は、下記成分（Ａ）乃至（Ｄ）を含有する混合物を硬化させることにより形成されたものである：
（Ａ）ケイ素原子に結合したビニル基を少なくとも２個有するオルガノポリシロキサン、
（Ｂ）下記化学構造式（１）であらわされるオルガノポリシロキサン

（上記化学構造式（１）中のｌ、ｍ、ｎはそれぞれ独立に正の整数を表わす。）、
（Ｃ）ヒドロシリル基を少なくとも２個有するハイドロジェンポリシロキサン、
（Ｄ）カーボンブラック。

上記（Ａ）〜（Ｄ）を含む混合物の硬化物で構成されてなる弾性層３は、その表面の電荷の残留のムラが小さくなることを本発明者らは見出した。この理由は明らかでないが、当該硬化物の分子鎖の構造が、カーボンブラックの移動をよく抑えられる構造となっているためと考えられる。

上記成分（Ａ）乃至（Ｄ）を含有する混合物の硬化の過程において、カーボンブラックの移動が抑えられる理由は、以下のように考えられる。
すなわち、上記化学構造式（１）にあるように、上記成分（Ｂ）のオルガノポリシロキサンはＳｉＯ_３／２単位のケイ素原子を１個有する。加えて、該ケイ素原子から分岐した３本の直鎖状ジメチルシロキサン鎖の末端に１個ずつのアルケニル基を有する。従って上記混合物が硬化する際、ＳｉＯ_３／２単位のケイ素原子から広角に分岐した各分子鎖の先に、成分（Ｃ）のハイドロジェンポリシロキサンを介して成分（Ａ）、さらには成分（Ｂ）のオルガノポリシロキサンが連なっていく。これにより、硬化する過程において、シリコーンゴムの分子鎖が直鎖状のオルガノポリシロキサンと比較して広角に広がりながら伸延していく。そのため、硬化速度のムラに起因する力がカーボンブラックに加わりにくく、その結果として、シリコーンゴム混合物の硬化過程におけるカーボンブラックの移動が抑えられ、カーボンブラックが均一に分散して存在してなる弾性層が得られるものと推察される。

さらに、本発明によれば、硬化時の温度ムラや流速ムラ等の外部の影響を特に受けやすい弾性層の表面においてもカーボンブラックの存在ムラが抑制することができた。
オルガノポリシロキサンは、イオン性が高く凝集力の強いケイ素−酸素結合で構成される主鎖と、非イオン性で凝集力の弱い有機基の側鎖から構成されている。そのため、金属等の他材料との界面においてはイオン性の高い主鎖が界面に配向し水素結合を形成する。
従って、本発明の成分（Ｂ）のオルガノポリシロキサンの場合、金属等の他材料との界面においてはＳｉＯ_３／２単位のケイ素原子に結合した３本の分子鎖の主鎖が界面に吸着する。このように成分（Ｂ）のもつ３本の分子鎖が界面において同一面内に存在するため、弾性層の内部に比べ界面では成分（Ｂ）の分子鎖の広がりが特に大きくなると推察される。その結果、硬化時に外部から様々な影響を受けやすい弾性層の表面においても、カーボンブラックの移動が抑えられ存在ムラが抑制されたと考えられる。

＜成分（Ａ）＞
本発明で用いられる成分（Ａ）のオルガノポリシロキサンは、１分子中にケイ素原子に結合したビニル基を少なくとも２個有する。成分（Ａ）の一般式（２）を以下に示す。
Ｒ^１ _ａＳｉＯ_{（４−ａ）／２}・・・（２）
一般式（２）において、ａは１．５以上２．８以下の範囲の正数である。また、Ｒ^１のうち少なくとも２個はビニル基であり、それ以外のＲ^１は同一または異種の脂肪族不飽和炭素−炭素結合を含まない非置換または置換の１価の炭化水素基である。

また、成分（Ａ）のオルガノポリシロキサンの骨格は直鎖状でも分岐状でもよいが、導電性部材に要求される低い圧縮永久歪を始めとした優れた機械的特性を付与するためには、直鎖状であることが好ましい。
成分（Ａ）のオルガノポリシロキサンにおいて、ビニル基は分子鎖の途中、または末端のいずれに存在してもよい。硬化過程における反応性や組成物の機械的特性が優れることから、ビニル基は分子鎖の両末端に存在することが好ましい。

ビニル基以外のＲ^１としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基の如きアルキル基、シクロヘキシル基の如きシクロアルキル基、フェニル基の如きアリール基、２−フェニルエチル基、２−フェニルプロピル基の如きアラルキル基、クロロメチル基、クロロフェニル基、３−シアノプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基の如き置換炭化水素基が例示される。これらの中でも、安定した分子鎖の形成や有機基の立体障害を抑制するという観点からメチル基が好ましい。

成分（Ａ）のオルガノポリシロキサンの温度２５℃における粘度は、１Ｐａ・ｓ以上５００Ｐａ・ｓ以下が好ましい。ジメチルポリシロキサンにおけるＢａｒｒｙの式に代表されるように、オルガノポリシロキサンの粘度は分子量との相関が認められる。代表的な成分（Ａ）のオルガノポリシロキサンである両末端ビニル基封鎖型のジメチルポリシロキサンの場合、上記粘度範囲における分子量はおおよそ３００００以上１５００００以下である。これはジメチルシロキサンの重合度にしておおよそ４００以上２０００以下に相当する。また、オルガノポリシロキサンは１．６４Åのケイ素―酸素結合を持ち、らせん構造を採る。このようなオルガノポリシロキサンである成分（Ａ）の粘度を１Ｐａ・ｓ以上とすることで、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）と連結し伸延したときに、カーボンブラックが安定して存在しやすくなる。また、粘度を５００Ｐａ・ｓ以下とすることで、液状シリコーンとして効率よく成型することができる。成分（Ａ）は１種でも２種以上を混合してもよく、混合した場合の粘度は混合された状態の成分（Ａ）の粘度を指す。尚、本発明における粘度はブルックフィールド型粘度計などにより測定できる。

＜成分（Ｂ）＞
成分（Ｂ）のオルガノポリシロキサンは上記化学構造式（１）に示したオルガノポリシロキサンである。上述の通り、成分（Ｂ）が持つ広角に分岐し各先端にビニル基を有する分子鎖の存在により、混合物を硬化したときにカーボンブラックの移動を抑えることができ、表面電位ムラの抑制に大きく寄与するものである。
化学構造式（１）において、ｌ、ｍ、ｎはそれぞれ正の整数を表わし、それぞれ同一または異なっていても良い。本発明において、成分（Ｂ）のオルガノポリシロキサンは、末端に有するビニル基が下記に述べる成分（Ｃ）のハイドロジェンポリシロキサンの有するＳｉ−Ｈ基と付加反応するものである。

成分（Ｂ）のオルガノポリシロキサンのビニル基のモル量は、成分（Ａ）のビニル基のモル量に対して０．５倍以上４．０倍以下であることが好ましい。上記範囲とすることで、硬化の際に成分（Ｃ）を介した成分（Ａ）同士や成分（Ｂ）同士の架橋が抑えられ、カーボンブラックの移動を抑えるのに好ましい分子鎖を形成できたと考えられる。
成分（Ｂ）のオルガノポリシロキサンの温度２５℃における粘度を、０．０１５Ｐａ・ｓ以上０．０３０Ｐａ・ｓ以下とすることで弾性層３の表面電位ムラがより抑制され、好ましい。このように粘度の低い場合にはＷａｒｒｉｋの式によって分子量を推定できる。上記粘度範囲における分子量はおおよそ１５００以上３０００以下であり、仮に化学構造式（１）におけるｌ、ｍ、ｎが同じ値をとる場合、その値はおおよそ５以上１２以下である。成分（Ｂ）の粘度を０．０１５Ｐａ・ｓ以上とすることで、成分（Ｂ）における同一分子内のビニル基同士の過剰な近接が抑制され、同一分子内のビニル基同士が成分（Ｃ）のハイドロジェンポリシロキサンを介して結合することが少なくなる。その結果、成分（Ｃ）のハイドロジェンポリシロキサンを介して成分（Ａ）や同一の分子ではない成分（Ｂ）のオルガノポリシロキサンとの結合を促進し、カーボンブラックの移動を抑えるのに好ましい分子鎖を形成できたと推察される。さらに粘度を０．０３０Ｐａ・ｓ以下とすることで、運動性の高いシロキサン主鎖であっても、ＳｉＯ_３／２単位のケイ素原子からの広角な広がりを維持しやすく、硬化後にカーボンブラックの移動を抑えるのに好ましい分子鎖を形成できたと考えられる。

さらに、このような粘度範囲の成分（Ｂ）と、温度２５℃における粘度範囲が１０Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下である上記成分（Ａ）を組み合わせることがより好ましい。成分（Ａ）の粘度を１０Ｐａ・ｓ以上とすることで、上記粘度範囲の成分（Ｂ）と組み合わせたときに、弾性層３の表面電位ムラをさらに抑制することができる。これは、本発明に係る導電性のシリコーンゴム混合物の硬化物の表面において、カーボンブラックが一次粒子だけでなく、凝集体としても安定して存在しやすくなるためであると考えられる。
さらに、成分（Ａ）の粘度を１００Ｐａ・ｓ以下とすることで、適度な架橋密度と弾性が得られる。これにより、表面電位ムラの抑制とともに、導電性部材の弾性層に対して要求される小さい圧縮永久歪や適度な硬度を両立でき、より好ましい。

＜成分（Ｃ）＞
成分（Ｃ）はヒドロシリル基を少なくとも２個有するハイドロジェンポリシロキサンである。成分（Ｃ）は分子中に有するＳｉ−Ｈ基が成分（Ａ）および成分（Ｂ）が有するビニル基との間で付加反応することにより、主に架橋剤としての役割を果たす。混合物を効率よく架橋させるため、成分（Ｃ）には１分子中に３個以上のヒドロシリル基を有するものが好適に用いられる。さらに、分子鎖間のスペースを広げるため、鎖延長剤として１分子中にヒドロシリル基を２個有する成分（Ｃ）を用いてもよい。成分（Ｃ）の一般式（３）を以下に示す。
Ｈ_ｂ（Ｒ^２）_ｃＳｉＯ_{（４−ｂ−ｃ）／２}・・・（３）
但し、上記一般式（３）において、Ｒ^２は脂肪族不飽和炭素−炭素結合を含まない非置換または置換の１価の炭化水素基であり、ｂは０．００１以上１．０以下、ｃは０．７以上２．１以下、ｂ＋ｃは０．８以上３．０以下の正数である。また、１分子中には少なくとも２個のヒドロシリル基が必要である。
Ｒ^２としては、Ｒ^１と同様のものが挙げられる。また、Ｒ^１と同様の理由から、有機基としてはメチル基が好ましい。

さらに成分（Ｃ）のハイドロジェンポリシロキサンの分子構造としては直鎖状、分岐状、環状のものおよびこれらの混合物など特に制限することなく使用することができる。
成分（Ｃ）のハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、Ｓｉ−Ｈ基と成分（Ａ）および成分（Ｂ）のオルガノポリシロキサンが持つビニル基のモル比（Ｓｉ−Ｈ基のモル／ビニル基のモル）が１．０以上５．０以下となるように決定することが好ましい。上記範囲とすることで未反応物量が減少するため、未反応成分の滲出であるブリードアウトが少なく、加えて圧縮永久歪が小さい硬化物を得ることができる。

成分（Ｃ）のハイドロジェンポリシロキサンの温度２５℃における粘度は、０．００５Ｐａ・ｓ以上１Ｐａ・ｓ以下が好ましい。この粘度範囲における分子量はおおよそ７００以上３００００以下であり、重合度にしておおよそ１０以上４００以下である。粘度を０．００５Ｐａ・ｓ以上とすることで、少なくとも２個のＳｉ−Ｈ基を安定して有する分子とすることができ、粘度を１Ｐａ・ｓ以下とすることで他の成分と均質に混合しやすくなるため、好ましい。

＜成分（Ｄ）＞
成分（Ｄ）に用いるカーボンブラックは、導電性、硬度、圧縮永久歪に及ぼす影響を勘案した上で、特に制限することなく使用することができる。例えば導電性の高いアセチレンブラックや、ファーネスブラックとしてＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＭＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ等が挙げられる。また、付加重合型のシリコーンゴム混合物に添加するカーボンブラックとしては、低硫黄のものが硬化阻害を抑制できるため好ましい。シリコーンゴム混合物の導電性に影響を及ぼすカーボンブラックの物性には、例えば、一次粒径やＤＢＰ吸油量が挙げられる。

さらに本発明においては、成分（Ａ）、成分（Ｂ）および成分（Ｃ）から成る分子鎖間のスペースに存在しやすい一次粒径およびストラクチャーを選択することで、弾性層の表面電位のムラを、より抑制しやすい。
また、ポリマー成分への分散性、補強性を考慮することで、より優れた特性をもつ弾性層を形成することができる。これらのことから、例えば、算術平均一次粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、ＤＢＰ吸油量（Ａ法）が３０ｃｍ^３／１００ｇ以上２００ｃｍ^３／１００ｇ以下のカーボンブラックを好適に用いることができる。また、抵抗安定化の目的でＭＴ級などのカーボンブラックを混合して用いてもよい。カーボンブラックの含有量は、成分（Ａ）、成分（Ｂ）および成分（Ｃ）の総量に対して、１質量％以上２０質量％以下とすることが好ましく、より好ましい範囲は２質量％以上１０質量％以下である。この範囲とすることで、本発明の構成において表面電位ムラの少なく、また、適切な導電性および小さな圧縮永久歪を有する弾性層を得ることができる。
導電性部材の弾性層３の体積抵抗率は、１×１０^４Ω・ｃｍ以上１×１０^１０Ω・ｃｍ以下とすることが好ましい。弾性層３の体積抵抗率をこの範囲とすることで、感光体へのトナー現像量の制御を容易とすることができる。

＜成分（Ｅ）＞
上記成分（Ａ）〜成分（Ｄ）を含むシリコーンゴム混合物には、成分（Ａ）および成分（Ｂ）と成分（Ｃ）とのヒドロシリル化反応を促進するための触媒（以降、「成分（Ｅ）」とも称する）を配合することが好ましい。かかる触媒としては、遷移金属化合物、特に白金化合物を好適に用いることができる。付加反応による架橋によりシリコーンゴムを硬化させる場合には触媒は必須となる。白金化合物としては、白金元素単体、白金複合体、塩化白金酸等の白金化合物、塩化白金酸のアルコ−ル化合物、白金−ケトン錯体、白金−ビニルシロキサン錯体を例示することができる。成分（Ｅ）の含有量は必要となる硬化速度の観点から適宜決定される。本発明の構成においては、成分（Ａ）、成分（Ｂ）および成分（Ｃ）の合計の重量に対して、成分（Ｅ）に含まれる白金量換算で０．１ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下の範囲とすることで、好適な硬化速度が得られるため好ましい。

また、本発明の導電性シリコーンゴム混合物には、長期保管時の材料安定性や弾性層３成型時の作業性を向上させるため、硬化抑制剤が含有されていてもよい。さらに、弾性層の抵抗安定性や機械的強度を付与する等の目的で、無機充填剤に代表される非導電性充填剤が含有されていてもよい。さらに、本発明の混合物は必要に応じてトルエン、キシレンの如き有機溶媒に溶解又は分散されてもよい。本発明における成分（Ａ）および成分（Ｂ）と成分（Ｃ）とは、未硬化時の材料安定性を保つため、其々分離して混合することが好ましく、硬化させる直前にスタティックミキサー等を用いて混合させることが好ましい。

＜弾性層の成形方法＞
本発明の導電性シリコーンゴム混合物を用いた弾性層３の成形方法としては、例えば、押出成形、プレス成形、射出成形、液状射出成形、注型成形等各種成形法により、適切な温度および時間で加熱硬化させて軸芯体２上に成形する方法を挙げることができる。導電性部材はその形状が画像品位に直結するため、高い寸法精度を要求される。そのため上記方法の中でも、軸芯体２を設置した円筒形金型内に未硬化の弾性層材料を注入し加熱硬化する方法が好ましい。硬化は、用いる成分（Ｄ）や硬化抑制剤の種類や量を選択することで、適宜加熱温度や時間を調整することができる。また未反応物の低減など必要に応じて、成型後の弾性層３に対して二次的に加熱を行ってもよい。

導電性部材に要求される弾性は主に弾性層３が付与する。その硬度としては、例えば、アスカーＣ硬度が１０度以上８０度以下であることが好ましい。弾性層３のアスカーＣ硬度が１０度以上とすることで、圧縮永久歪を小さくできる。また、弾性層のアスカーＣ硬度が８０度以下であれば、トナーへのストレスを抑制することができ、導電性部材へのトナー融着を抑制することができる。ここでアスカーＣ硬度は、日本ゴム協会標準規格ＳＲＩＳ ０１０１に従って別途作製した試験片を用いて、アスカーゴム硬度計Ｃ型（高分子計器（株）製）により測定した測定値によって規定することができる。

＜軸芯体２＞
本発明に係る、表面が導電性の基材としての軸芯体２は、表面が導電性であればとくに限定されず、炭素鋼、合金鋼および鋳鉄、導電性樹脂の如き材質の中から、適宜選択される材料からなるものを用いることができる。
＜表面層４＞
表面層４は樹脂層であることが好ましく、例えば、フッ素樹脂，ポリアミド樹脂，メラミン樹脂，シリコーン樹脂，ウレタン樹脂等およびこれらの混合物が挙げられる。
表面層４には樹脂に導電性や補強性を付与する目的でカーボンブラックを添加したものを用いることができる。カーボンブラックの配合量は樹脂成分に対して３質量％以上３０質量％以下とすることが好ましい。表面層は前記樹脂とカーボンブラックと溶剤を混合、分散した塗工液を弾性層に塗工することによって得られる。塗工液に用いる溶剤としては、表面層として用いる樹脂が溶解するという条件内で適宜使用することができる。
表面層４の厚みは４μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。厚みが４μｍ以上であれば使用時の摩耗を抑制でき、５０μｍ以下であれば導電性部材の表面硬度によるトナーへのストレスを抑制できる。
表面層４の表面粗さはとくに限定はされないが、トナーの搬送力を確保して高品位な画像を得る目的で、適宜調整して用いることができる。表面粗さを制御する手段としては、表面層４に所望の粒径の粒子を含有させることが有効である。表面層４に含有させる粒子としては、粒径０．１μｍ以上３０．０μｍ以下の金属粒子および樹脂粒子を用いることができる。中でも、柔軟性に富み、比較的比重が小さくて塗料の安定性が得やすい樹脂粒子がより好ましい。表面層４を複数層形成する場合には、複数層全てに粒子を含有させても良いし、複数層のうちの少なくとも一層に粒子を含有させても良い。

また、本発明は、少なくとも前記現像ローラ１、現像ブレード２１、及びトナー容器２０を具備した、電子写真装置に着脱可能な図２に示すプロセスカートリッジに関する。さらに、本発明は、前記現像ローラの表面にトナーの薄層を形成し、その現像ローラを感光体に接触させて感光体表面にトナーを供給することにより、感光体に可視画像を形成させる電子写真装置に関する。このプロセスカートリッジは、図２に示すプロセスカートリッジ１７のように、感光体１８、クリーニングブレード２６、廃トナー収容容器２５、帯電ローラ２４とともに一体のオールインワンプロセスカートリッジとすることができる。

＜プロセスカートリッジ、電子写真装置＞
図３は、本発明の導電性部材を具備したプロセスカートリッジを用いた電子写真装置の概略構成を示す断面図である。図３の電子写真装置には、現像ローラ１、トナー供給ローラ１９、トナー容器２０および現像ブレード２１からなる現像装置２２が脱着可能に装着されている。また、感光体１８、クリーニングブレード２６、廃トナー収容容器２５、帯電ローラ２４からなるプロセスカートリッジ１７が脱着可能に装着されている。また、感光体１８、クリーニングブレード２６、廃トナー収容容器２５、帯電ローラ２４は電子写真装置本体に配備されていてもよい。感光体１８は矢印方向に回転し、感光体１８を帯電処理するための帯電ローラ２４によって一様に帯電され、感光体１８に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光２３により、その表面に静電潜像が形成される。上記静電潜像は、感光体１８に対して接触配置される現像装置２２によってトナー２０ａを付与されることにより現像され、トナー像として可視化される。

現像は露光部にトナー像を形成する所謂反転現像を行っている。可視化された感光体１８上のトナー像は、転写部材である転写ローラ２９によって記録媒体である紙３４に転写される。紙３４は、給紙ローラ３５および吸着ローラ３６を経て装置内に給紙され、エンドレスベルト状の転写搬送ベルト３２により感光体１８と転写ローラ２９の間に搬送される。転写搬送ベルト３２は、従動ローラ３３、駆動ローラ２８、テンションローラ３１により稼働している。転写ローラ２９および吸着ローラ３６には、バイアス電源３０から電圧が印加されている。トナー像を転写された紙３４は、定着装置２７により定着処理され、装置外に排紙されプリント動作が終了する。

一方、転写されずに感光体１８上に残存した転写残トナーは、感光体表面をクリーニングするためのクリーニング部材であるクリーニングブレード２６により掻き取られ廃トナー収容容器２５に収納され、クリーニングされた感光体１８は上述作用を繰り返し行う。
現像装置２２は、一成分現像剤としてトナー２０ａを収容したトナー容器２０と、トナー容器２０内の長手方向に延在する開口部に位置し感光体１８と対向設置された現像剤担持体としての現像ローラ１とを備えている。この現像装置２２は感光体１８上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。

また、現像ブレード２１として、金属製の板金にゴム弾性体を固定した部材や、ＳＵＳやリン青銅の薄板のようなバネ性を有する部材、もしくはその表面に樹脂やゴムを積層した部材が用いられる。また、現像ブレード２１に、現像ローラ１に印加する電圧よりも高い電圧を印加することにより、現像ローラ上のトナー層を制御することが可能であり、そのためには現像ブレード２１はＳＵＳやリン青銅の薄板を用いることが好ましい。なお、現像ローラ１および現像ブレード２１にはバイアス電源３０から電圧が印加されているが、現像ブレード２１に印加する電圧は、現像ローラ１に印加する電圧に対し、絶対値で１００Ｖから３００Ｖ大きい電圧とすることが好ましい。

現像装置２２における現像プロセスを、以下に説明する。回転可能に支持されたトナー供給ローラ１９により現像ローラ１上にトナーが塗布される。現像ローラ１上に塗布されたトナーは、現像ローラ１の回転により現像ブレード２１と摺擦される。ここで、現像ブレード２１に印加されたバイアスにより、現像ローラ１上のトナーが現像ローラ１上に均一にコートされる。現像ローラ１は感光体１８と回転しながら接触し、感光体１８上に形成された静電潜像を、現像ローラ１上にコートされたトナーにより現像することで画像が形成される。

トナー供給ローラ１９の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や軸芯体上にレーヨン、ポリアミド等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ１へのトナー２０ａ供給および未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。本実施例では、軸芯体の周囲にポリウレタンフォームを設けた弾性ローラを用いた。このトナー供給ローラ１９の現像ローラ１に対する当接幅としては、１ｍｍ以上８ｍｍ以下が例示される。また、現像ローラ１に対してその当接部において相対速度をもたせることが好ましい。

以下に、本発明の導電性部材、プロセスカートリッジ、電子写真装置を具体的に詳細に説明する。以下に示す部は質量部を示す。
実験例Ｉ 弾性ローラの作製および評価
＜弾性層の形成に使用する材料＞
［成分（Ａ）］
成分（Ａ）には表１に記載の粘度、ビニル基当量を有する分子鎖両末端ジメチルビニルシリル基封鎖の直鎖状ジメチルポリシロキサンを用いた。

［成分（Ｂ）］
成分（Ｂ）には表２に記載した粘度及びビニル基当量を有するオルガノポリシロキサンを用いた。

上記化学構造式（４）中のｌ´、ｍ´、ｎ´はそれぞれ正の整数を表わす。

［成分（Ｃ）］
成分（Ｃ）には、粘度０．０２０Ｐａ・ｓ、ケイ素原子に結合した水素原子当量８．８ｍｍｏｌ／ｇであり、分子鎖の途中にケイ素原子に結合した水素原子をもつメチルハイドロシロキサンとジメチルシロキサンの共重合体（Ｃ−１）を用いた。
［成分（Ｄ）］
成分（Ｄ）には表３に記載のカーボンブラックを用いた。

［成分（Ｅ）］
成分（Ｅ）には、Ｐｔ濃度２％の白金触媒（Ｅ−１）を用いた。

〔実施例１〕
＜弾性ローラの作製＞
始めに、表４に記載の材料をニーダで混練し混練物を作製した。

その後上記成分（Ａ）、（Ｂ）、さらに表５に記載の成分（Ｃ）の合計量１００部に対して５部となるように成分（Ｄ）としてＤ−１を添加し、２本ロールミルで分散させた。
次に、表５に記載の材料を２本ロールミルで混錬し混練物を作製した。

上記２種の混練物を、プラネタリーミキサを用いてさらに混錬し未硬化の導電性シリコーンゴム混合物を得た。
ついで、軸芯体２としてステンレス（ＳＵＳ３０４）製の、直径６．０ｍｍの軸芯体を用意した。この軸芯体２の周面に、プライマー（商品名：ＤＹ３５−０５１、東レダウコーニング社製）を塗布し、温度１５０℃で３０分間焼き付けた。
上記軸芯体２を円筒状の金型の内部に配置し、上記未硬化の導電性シリコーンゴム混合物を金型内（キャビティ）に注入した。続いて、金型を温度１５０℃で１５分間加熱した後、冷却して脱型した。その後、温度１８０℃で１時間加熱し硬化反応を完結させて弾性層３を形成した。こうして得られた弾性ローラの直径は１２．０ｍｍであり、弾性層３の長手方向の長さは２４０ｍｍだった。
また、本実施例の弾性ローラの弾性層のアスカーＣ硬度を、アスカーゴム硬度計Ｃ型（商品名、高分子計器株式会社製）を用いて測定した。また、下記の方法により、弾性層の周方向および長手方向の表面電位のムラを測定した。結果を表６に示す。

＜表面電位の測定方法＞
弾性層３の電荷残留は、コロナ荷電により荷電された材料表面の残留電位（以下表面電位とする）を測定するにより評価できる。
表面電位ムラの測定には誘電緩和解析装置（商品名：ＤＲＡ−２０００Ｌ、Ｑｕａｌｉｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ， Ｉｎｃ．製）を用いた。上記装置はスキャナと非接触の静電電位計等から構成されており、コロナ荷電器と静電プローブを内蔵したキャリッジを軸方向へ走査することによりローラ表面の任意の位置における表面電位を測定できる。ここで測定される表面電位とは、荷電器による荷電後、荷電器の進行方向に対して後方に位置するプローブによって測定されるローラ表面の残留電位を指す。測定は、弾性層３の長手方向へ１ｍｍ間隔に２４０点、周方向へ１０°間隔に３６点の合計８６４０点について行った。弾性層３とプローブの距離は０．７６ｍｍ、キャリッジの走査速度は４００ｍｍ／ｓ、コロナ荷電器への印加電圧は６ｋVとした。

＜表面電位ムラの評価＞
表面電位ムラを以下のように評価した。まず上述の表面電位の測定方法に従い８６４０点において測定したデータに基づき、導電性部材の表面電位ムラを周方向のムラおよび長手方向のムラに分けて評価した。
周方向に関して、周方向に測定した３６点のうち、４点分の幅（４ｍｍ幅）における長手方向全点の測定値（４点×２４０点＝９６０点）の平均を算出した。即ち、周方向に９分割した表面電位其々の平均値を得た。この９個の表面電位の平均値の差の絶対値のうち、最大の値をその導電性部材の周方向の表面電位ムラとした。
長手方向に関しては、長手方向に測定した２４０点のうち、２０点分の幅（２０ｍｍ幅）における周方向全点の測定値（３６点×２０点＝７２０点）の平均を算出した。即ち、長手方向に１２分割した表面電位其々の平均値を得た。この１２個の表面電位の平均値の差の絶対値のうち、最大の値をその導電性部材の長手方向の表面電位ムラとした。周方向および長手方向に対するこれらの幅は、表面電位ムラが存在する導電性部材を帯電ローラとして用いて画像を出力した場合に、画像の濃淡ムラとして識別されやすくなる幅である。

〔実施例２〜１２〕
実施例１における成分（Ａ）〜成分（Ｅ）を表６に示すようにした以外は実施例１と同様にして実施例２〜１２の弾性ローラを作製した。実施例１と同様の評価を行い、結果を表６に示した。
〔比較例１〜４〕
実施例１における成分（Ａ）〜成分（Ｅ）を表６に示すようにした以外は実施例１と同様にして比較例１〜４の弾性ローラを作製した。実施例１と同様の評価を行い、結果を表６に示した。

実験例ＩＩ
[実施例１３]
＜現像ローラの作製＞
次に、実施例１に係る弾性ローラを現像ローラとして用いるに先立って、トナー搬送性を確保するため、各弾性ローラの表面にウレタン樹脂を含む表面層を形成した。すなわち、下記表７に記載の材料を秤量しＭＥＫを加えたのち、ビーズミルを用いて分散させ表面層形成用の塗工液とした。

続いて、上記表面層形成用の塗工液をオーバーフロー型循環式塗布装置に入れた。上記塗布装置に実施例１に係る弾性ローラを浸漬し、引き上げた後に、風乾６０分、その後、温度１６０℃で５時間加熱し、ウレタン樹脂からなる表面層を形成し、実施例１３に係る現像ローラを作製した。なお、表面層４の膜厚は１０μｍであった。

＜画像出力評価＞
続いて、本実施例の現像ローラを用いて電子写真画像を作成した。そして、得られた電子写真画像を目視で観察して、現像ローラ起因の画像欠陥の有無、および、画像欠陥が認められる場合には、その程度を評価した。以下に、評価用画像の形成方法および評価方法を具体的に説明する。

［レーザープリンタ改造機の概要］
画像評価用にレーザープリンタは、レーザープリンタ（商品名：ＨＰ Ｃｏｌｏｒ ＬａｓｅｒＪｅｔ ＣＰ４５２５ｄｎ Ｐｒｉｎｔｅｒ、ヒューレッドパッカード社製）の記録メディアの出力スピードを６０ｐｐｍに改造したものである。改造は、高圧電源の設定、モーターのギア、紙搬送を適宜調節して行った。

［表面電位ムラ起因の画像濃淡評価］
実施例１３の現像ローラを、未使用のプロセスカートリッジ（商品名：ＣＥ２６０Ｘ、ヒューレッドパッカード社製、色：黒）に組み込んだ。なお、上記プロセスカートリッジは、現像ブレードの固定位置を変更し、現像ローラ上のトナー担持量が０．５０ｍｇ／ｃｍ²となるように調節した。また、このときの現像ローラと現像ブレードの当接圧力は３０ｇｆ／ｃｍ²である。
次に、このプロセスカートリッジを温度１５℃、湿度１０％ＲＨの環境に４８時間静置した。その後、このプロセスカートリッジを、上記レーザープリンタ改造機に装填し、同じ環境において、電子写真画像を連続して２０００枚出力した。なお、出力した電子写真画像は、Ａ４サイズの紙上に、大きさが４ポイントのアルファベット「Ｅ」の文字が１％の印字率で形成されてなるものである。

ここで、現像ローラが表面電位ムラを持つ場合、繰り返し現像されることによるトナーからのカウンターチャージや現像ブレードに印加されたバイアスが、現像ローラ上にムラを持って残留し、それが見かけの現像バイアスのムラとなるため画像濃淡として現れる。これを表８に記載の基準にて評価した。本実施例の現像ローラにおける結果を表１０に示す。
また、表６に記載した、弾性ローラ１の周方向および長手方向の表面電位ムラの内、大きい方の値を表１０に併記した。表面電位ムラ測定値のマッピングを画像と照らし合わせることで、発生した画像濃淡が表面電位ムラに由来したものであるかを判断することができる。

［高温高湿環境下での長期保管後のスジの画像評価］
本実施例の現像ローラを、上記の如く現像ブレードの固定位置を変更した未使用のプロセスカートリッジ（商品名：ＣＥ２６０Ｘ、ヒューレッドパッカード社製、色：黒）に組み込んだ。この電子写真プロセスカートリッジを、温度４０℃、湿度９５％ＲＨの環境に３０日間静置した。その後、さらに温度２３℃、湿度５０％ＲＨの環境に２４時間静置した。
その後、このプロセスカートリッジを当該レーザープリンタ改造機に装填し、同環境において、ハーフトーン画像を１０枚出力した。
このハーフトーンの画像出力および画像評価直後、現像ブレード当接位置に現れる現像ローラ表面の凹みの変形量を測定し、現像ローラの圧縮永久歪の指標とした。上記現像ローラ表面の変形量は、レーザー変位センサ（商品名：ＬＴ−９５００Ｖ、キーエンス社製）を用いて測定した。エアブローでトナーを除去した現像ローラの表面に対して、垂直方向にレーザー変位センサを設置し、現像ローラを任意の回転数で回転駆動して現像ローラ表面の周方向の変位を読み取り、変形量を測定した。変形量は、長手方向に４３ｍｍピッチの５点で測定を行い、５点の平均値とした。そして、画像評価と現像ローラの変形量を基に、表９に記載の評価条件でローラの変形に由来する画像弊害を評価した。本実施例の現像ローラにおける結果を表１０に示す。

[実施例１４〜２４]
実施例１３において用いた実施例１の弾性ローラを、実施例２〜１２の各弾性ローラに代えた以外は、実施例１３と同様にして実施例１４〜２４の現像ローラを作成し、評価した。
[比較例５〜８]
実施例１３において用いた実施例１の弾性ローラを、比較例１〜４の各弾性ローラに代えた以外は、実施例１３と同様にして比較例５〜８の現像ローラを作成し、評価した。

表１０および表１１から明らかなように、本発明に係る現像ローラでは、表面電位ムラおよびそれに起因した画像濃淡、高温高湿環境下での長期保管時のローラ変形に伴うスジの抑制が同時に達成されている。
比較例５の現像ローラは、弾性層の表面電位ムラが大きく、現像ローラとして画像評価を行った際に画像濃淡が悪化した。これは、比較例５の現像ローラが成分（Ａ）を含有しておらず、弾性層の硬化の際に、組成物の分子鎖間にカーボンブラックの移動を抑制できる構造でないため、カーボンブラックが均一に存在できなかったためと考えられる。
比較例６の現像ローラは、弾性層の表面電位ムラが大きく、現像ローラとして画像評価を行った際に画像濃淡が悪化した。これは、比較例６で使用したＢ−３が、ＳｉＯ_３／２単位のケイ素原子を有するものの、そこから分岐した分子鎖の先にビニル基がないためと考えられる。ＳｉＯ_３／２単位のケイ素原子から分岐した分子鎖の先にビニル基を持たないことで、成分（Ａ）および成分（Ｃ）が広がりを持って連なる架橋構造を形成せず、カーボンブラックが均一に存在できなかったと考えられる。
比較例７の現像ローラは、弾性層の表面電位ムラが大きく、現像ローラとして画像評価を行った際に画像濃淡が悪化した。これは、比較例７の現像ローラが成分（Ｂ）を含有していないため、成分（Ａ）および成分（Ｃ）が広がりを持って連なる架橋構造を形成せず、カーボンブラックが均一に存在できなかったためと考えられる。
比較例８の現像ローラの作製に用いた比較例４の弾性ローラの弾性層の形成には、オルガノポリシロキサンとして、粘度の大きい、すなわち分子量の大きいＡ−４のみを用いた。比較例８の現像ローラは、弾性層の表面電位ムラが大きく、現像ローラとして画像評価を行った際に画像濃淡が悪化した。また、高温高質環境下での長期静置時のローラ変形量が大きく、画像評価を行った際にスジが悪化した。比較例８のように、分子量の大きなオルガノポリシロキサンを用い、分子鎖を長くした場合でも、カーボンブラックの移動を抑制できず、カーボンブラックが均一に存在できなかったと考えられる。さらに、分子量が大きいことに加え、成分（Ｂ）を含まないことで、組成物の架橋密度が低下して圧縮永久歪が増大したため、スジが悪化したと考えられる。
以上のことから、本発明における構成とすることで、表面電位ムラの抑制および高温高湿環境下での長期保管時のローラ変形の抑制が両立できたことは明らかである。

１ 現像ローラ
２ 軸芯体
３ 弾性層
４ 表面層

Claims (5)

1. 表面が導電性の基材と、該基材の上に設けられた導電性の弾性層とを具備している導電性部材であって、
   該弾性層が下記（Ａ）乃至（Ｄ）を含有する混合物を硬化させてなるものであることを特徴とする導電性部材；
   （Ａ）ケイ素原子に結合したビニル基を２個有するオルガノポリシロキサン、
   （Ｂ）下記化学構造式（１）であらわされるオルガノポリシロキサン
   （化学構造式（１）中のｌ、ｍ、ｎはそれぞれ独立に正の整数を表わす）、
   （Ｃ）ヒドロシリル基を少なくとも２個有するハイドロジェンポリシロキサン、
   （Ｄ）カーボンブラック。
2. 前記成分（Ａ）の温度２５℃における粘度が１０Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下であり、前記成分（Ｂ）の温度２５℃における粘度が０．０１５Ｐａ・ｓ以上０．０３０Ｐａ・ｓ以下である請求項１に記載の導電性部材。
3. 前記成分（Ａ）が、分子鎖の両末端が、ジメチルビニルシリル基で封鎖された直鎖状ジメチルポリシロキサンである請求項１または２に記載の導電性部材。
4. 電子写真装置本体に脱着可能に装着されるプロセスカートリッジであって、該プロセスカートリッジは、少なくとも現像ローラ、現像ブレード、トナー容器を有し、かつ該現像ローラが、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性部材であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 感光体および該感光体に当接して配置される現像ローラを有する電子写真装置であって、該現像ローラが、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性部材であることを特徴とする電子写真装置。