JP7337648B2 - プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材に画像を形成する電子写真画像形成装置に関するものである。

プリンタや複写機等の電子写真方式画像形成装置（以下、画像形成装置）による画像形成は、ドラム型の感光体等の像担持体上の静電潜像をトナー像（現像剤像）に現像し、これを画像形成の対象である紙やシート等の記録材に転写し、定着させることでなされる。転写工程後の感光体上に残留するトナーはクリーニング装置により感光体面から除去されてクリーニング装置内に溜って廃トナーとなるが、環境保全や資源の有効利用、装置の小型化等の点から廃トナーは出ないことが望ましい。そこで、クリーニング装置にて回収される転写残トナーを現像装置において「現像同時クリーニング」することで感光体上から除去・回収し再利用するようにしたクリーナレス方式の画像形成装置が知られている。
ここで用いられる帯電装置としては、帯電バイアスが印加された帯電部材が、像担持体に接触した状態で像担持体に放電することで像担持体を帯電する、接触帯電方式の構成が一般的に知られている。特許文献１には、表面層に有機微粒子を含有させ、凹凸を形成した帯電部材を用いることによって、スジ状の帯電不良を改善する方法が提案されている。
また、帯電部材は、弾性層に導電性を付与するために、カーボンブラック等の導電性粒子を配合した電子導電性の導電性ゴム組成物を用いたものが知られている。しかしながら、このようにして形成された弾性層は、その電気抵抗が導電性粒子の分散状態に強く依存し、弾性層内での抵抗ムラが大きいという課題を有している。また、導電性粒子間の電荷は印加電圧によって電場効果による伝わり易さが変化する。そのため、電気抵抗値の電圧依存性が大きい。
また、イオン導電性の材料においては、周囲の温度および湿度等によってイオンの移動速度が変化する。よって、電気抵抗値の環境依存性が大きい。このように、電子導電性、イオン導電性のいずれも、帯電性能の安定性に課題を有しており、均一な画像を安定して得ることが難しかった。
このような課題に対して、特許文献２では、電気的特性が均一で、電圧依存性や環境変動が小さい半導電性ゴム組成物として次のような半導電性ゴム組成物およびそれを用いた帯電部材が提案されている。すなわち、体積抵抗率１×１０^１２Ω・ｃｍ以下のゴムを主体とするイオン導電性ゴム材料を含むマトリックスと、ゴムに導電性粒子を配合して導電化した電子導電性ゴム材料を含むドメインとを含んでなるマトリックスドメイン構造（海島構造）を有する半導電性ゴム組成物である。

特開２００３－３１６１１２号公報 特開２００２－００３６５１号公報

しかしながら、特許文献１、２の方法によって画像形成を行うと、以下に述べる課題があった。画像形成動作中において、転写されずに像担持体に残存したトナーは、帯電部材に接触する可能性がある。そして、トナーを被覆している被覆材も帯電部材に接触するため、トナー表面から被覆材の一部が離脱し、帯電部材に付着することがある。そのため、画像形成動作やトナーを用いた各種画像安定化制御を繰り返すうちに、帯電部材に被覆材の付着による汚れが蓄積する。
ここで、海島構造の帯電部材の表面において、ドメインが露出している部分が汚れると
、海島構造を有する帯電部材による安定した帯電性能を維持することができない。これは、ドメインの露出部が、マトリックスの露出部より電気抵抗が低く放電しやすいため、ドメインの露出部の汚れにより電気抵抗が変化することにより、帯電部材の放電が変化しやすいためである。これに対し、帯電部材の表面に凹凸を設けることにより、汚れによるスジ状の帯電ムラをある程度低減させることはできる。しかし、そのような凹凸があっても、ドメインの露出部が汚れることにより、帯電不良による画像不良が発生する場合があった。具体的には、帯電部材の帯電性能が不安定になるため、像担持体表面の帯電電位が変化し画像濃度や線幅が所望の値からズレたり、均一に帯電できなくなり画像濃度ムラ等の画像不良が発生したりする。つまり、長期の使用などにより、海島構造の帯電部材の安定した帯電性能を維持できず、均一な画像を安定して得られないという課題があった。

本発明の目的は、海島構造を有する帯電部材の汚れによる帯電不良を抑制し、安定して良好な画質を得ることができる技術を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明のプロセスカートリッジは、
記録材に画像を形成する画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
像担持体と、
前記像担持体に接触し、前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
前記像担持体の表面に形成された静電像を現像剤像に現像するための現像剤を担持する現像剤担持体と、
を備え、
前記現像剤像を被転写体に転写した後に前記像担持体に残った現像剤を前記現像剤担持体で回収するように構成されたプロセスカートリッジにおいて、
前記帯電部材は、導電性の支持体と、前記支持体に支持され前記像担持体と接触する弾性層と、を有し、
前記弾性層は、第一のゴムを含むマトリックスと、第二のゴムおよび電子導電剤を含み前記マトリックス中に散在する複数のドメインと、を有し、
前記ドメインの電気抵抗は、前記マトリックスの電気抵抗より低く、
前記マトリックスは、前記弾性層の外表面に露出して複数の凹部を形成するとともに、
前記複数のドメインには、前記凹部の底部で露出するドメインが含まれることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
像担持体と、
前記像担持体に接触し、前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
前記像担持体の表面に静電像を形成すべく、前記帯電部材により帯電された前記像担持体を露光する露光手段と、
前記静電像を現像剤像に現像する現像手段と、
前記現像剤像を前記像担持体から被転写体に転写する転写手段と、
を備え、
前記現像剤像を前記被転写体に転写した後に前記像担持体に残った現像剤を前記現像手段で回収するように構成された画像形成装置において、
前記帯電部材は、導電性の支持体と、前記支持体に支持され前記像担持体と接触する弾性層と、を有し、
前記弾性層は、第一のゴムを含むマトリックスと、第二のゴムおよび電子導電剤を含み前記マトリックス中に散在する複数のドメインと、を有し、
前記ドメインの電気抵抗は、前記マトリックスの電気抵抗より低く、
前記マトリックスは、前記弾性層の外表面に露出して複数の凹部を形成するとともに、
前記複数のドメインには、前記凹部の底部で露出するドメインが含まれることを特徴と
する。

本発明によれば、海島構造を有する帯電部材の汚れによる帯電不良を抑制し、安定して良好な画質を得ることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図 本発明の実施形態における帯電ローラの構成を説明する模式的断面図 本発明の実施形態における帯電ローラの表面を垂直方向から見た模式図 凹部の形状測定における形状像を示す図 凹部とトナー粒子と被覆材との大きさの関係を示す模式図 実施例１及び比較例１における帯電ローラの汚れ状態を示す図 弾性層の球状粒子に由来する凸部の表面を含む拡大断面図 ＡＦＭにより帯電ローラの電流測定する装置の概略構成図 実施例１及び比較例１における各測定結果及び画像評価の結果を示す表 実施例１及び比較例１における各測定結果及び画像評価の結果を示す表 本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御ブロック図

本発明において、数値範囲を表す「○○以上××以下」や「○○～××」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲（○○を下限値、××を上限値とする数値範囲）を意味する。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

［実施形態１］
＜画像形成装置の概略＞
図１を参照して、本発明の実施形態１に係る電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置）の全体構成および画像形成動作について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成を示す模式的断面図である。なお、図１は、画像形成装置１００が水平な設置面に載置される通常の設置状態における画像形成装置の構成を示しており、紙面左右方向が水平方向、紙面上下方向が装置上下方向にそれぞれ対応する。

本実施形態では、図面上、左側から右側にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の作像ステーションが併設されている。各作像ステーションは、それぞれの現像装置に収容させた現像剤（以下、トナーと記す）９０の色が異なるだけで互いに同様の構成の電子写真画像形成機構である。なお、以下の説明において、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを示すために符号に与えた添え字Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）は省略して総括的に説明する。

各作像ステーションは、主な構成として、像担持体としての感光ドラム１、帯電部材としての帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、一次転写装置（一次転写ローラ）５１等を有する。本実施形態では、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４は、プロセスカートリッジ８として一体化されており、画像形成装置本体（画像形成装置１００のうち、プロセスカートリッジ８を除いた部分）に対して着脱可能に構成されている。ただし、本発明におけるプロセスカートリッジ８としては、少なくとも感光ドラム１と帯電ローラ２を備え、一括して装置本体に対して着脱可能に構成されたものであってもよい。また、感光
ドラム１や帯電ローラ２を画像形成装置本体１００に括り付け、ユーザーによる交換を不要としたものであってもよい。すなわち、本発明を適用可能なカートリッジ構成は、特定の構成に限定されない。

感光ドラム１は、円筒状の感光体であり、その軸を中心に矢印の反時計方向に回転する。本実施形態では外周面が１００ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で回転駆動される。感光ドラム１は、帯電ローラ２によりその表面が一様に帯電される。本実施形態では、図２（ａ）に示したように、帯電ローラ２は、導電性支持体である円柱状の芯金２１上（外周面上）に導電性の弾性層２２を設けた導電性ローラである。なお、本発明の効果を得るにあたっては、帯電部材は、本実施形態における帯電ローラ２のようなローラ形状である必要はなく、例えば、導電性のシート部材を感光ドラム１に対し接触させ放電する帯電部材なども使用可能である。帯電ローラ２は、感光ドラム１に所定の圧力で接触させて帯電部を形成するように配設されており、感光ドラム１の回転に従動（追従）して回転する。帯電ローラ２に対して、帯電バイアスとして所定の電圧を印加することで、帯電ローラ２と感光ドラム１との間で放電を発生させて感光ドラム１を所定の電位Ｖｄに帯電させる。帯電された感光ドラム１には、露光手段としての露光装置３により画像信号に応じた静電潜像（静電像）が形成される。

現像装置４は、現像手段として、感光ドラム１上の静電潜像にトナー９０を供給してトナー像（現像剤像）として可視化する。本実施形態では、現像装置４は、負の正規帯電極性（静電潜像を現像するための帯電極性）を持つ一成分現像剤としてのトナー９０を内包する、接触現像方式の反転現像装置である。現像装置４には、現像剤担持体としての現像ローラ４２と、トナー供給ローラ４３と、規制ブレード４４が備えられている。現像ローラ４２は、弾性ゴム等で構成され、感光ドラム１に接触または近接し、回転駆動される。現像装置４に内包されたトナー９０は、トナー供給ローラ４３によって現像ローラ４２に供給され、規制ブレード４４によって薄層化された状態で現像ローラ４２上に保持され、現像に供される。

トナー９０は、流動性、帯電性などを改良するために、トナー９０の本体である有機化合物を含むトナー粒子の表面に、無機化合物を含む被覆材９１を被覆している（図５）。被覆材９１としては、例えば、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、酸化チタン微粒子などよりなる無機酸化物微粒子や、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子などの無機ステアリン酸化合物微粒子、あるいは、チタン酸ストロンチウム、チタン酸亜鉛などの無機チタン酸化合物微粒子などが挙げられる。これらは１種単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。被覆材９１によって流動性・帯電性等を改良しつつ、記録材への定着性の低下や感光ドラム１への被覆材９１による汚染を防ぐため、これらの種々の被覆材９１の量は、その合計が、トナー粒子１００質量部に対して、次の量であることが好ましい。すなわち、好ましくは０．０５質量部以上５．００質量部以下であり、より好ましくは０．１０質量部以上３．００質量部以下である。

感光ドラム１上に形成されたトナー像は、第１の転写手段としての一次転写装置５１により、被転写体としての中間転写ベルト５３に静電的に転写される。中間転写ベルト５３上には各色のトナー像が順次重ね合わせて転写され、フルカラーのトナー像が形成される。そしてフルカラーのトナー像は、第２の転写手段としての二次転写装置（二次転写ローラ）５２により記録材に転写される。その後、定着装置６により記録材上のトナー像が加圧及び加熱されて記録材に定着され、画像形成物として排紙される。
また、中間転写ベルト５３の移動方向において、二次転写装置５２の下流側にベルトクリーニング装置７が配設されており、中間転写ベルト５３上に残留したトナー９０を除去・回収する。

感光ドラム１、現像ローラ４２、トナー供給ローラ４３、一次転写ローラ５１、二次転写ローラ５２や、中間転写ベルト５３、記録材を搬送するための不図示の搬送ローラ、定着装置６の加圧ローラ等は、装置本体に設けられた各種モータ（動力源）から伝達される駆動力によりそれぞれ回転する。
また、装置本体には、帯電ローラ２、現像ローラ４２、一次転写ローラ５１、二次転写ローラ５２等のそれぞれに所定の電圧を印加するための、電源が取り付けられている。
図１１に示す制御ブロック図は、本実施例に係る画像形成装置の制御構成の一例を概略的に示している。プロセスカートリッジ８は代表的に一つだけ示している。また、中間転写ベルト５３の駆動制御構成は図示を省略している。制御部１０１は、ＣＰＵやメモリ等を有し、ホストコンピュータ等の外部装置から送信される画像情報及びプリント指示を受信し、画像形成装置１００の画像形成動作を制御する。すなわち、ここで説明する画像形成動作の各種動作は、制御部１０１によって制御される。

各作像ステーションは、感光ドラム１に専用のクリーニング装置を設けない、像担持体クリーナレス方式を採用している。一次転写装置５１の対向位置（一次転写位置）を通過した感光ドラム１表面が帯電部に到達するまでの間において、感光ドラム１表面に当接する部材はない。すなわち、感光ドラム１の回転方向において、帯電ローラ２が感光ドラム１を帯電する帯電部は、中間転写ベルト５３へトナー像を転写する一次転写部より下流で、露光装置３による露光部、現像装置４による現像部よりも上流に位置する。それにより、感光ドラム１と現像装置４の現像ローラ４２との対向位置である現像部において、感光ドラム１上に残留したトナー９０を現像ローラ４２により回収することを可能にしている。すなわち、現像部において、残留トナー９０が非画像形成部である場合は、感光ドラム１と現像ローラ４２との静電気力の関係により感光ドラム１上から現像ローラ４２上に付着回収され現像装置４のトナー収容部内に戻る。

一次転写装置５１により中間転写ベルト５３に転写されずに感光ドラム１上に残留したトナー９０は、帯電部を通過した後、現像装置４に回収される。その際、トナー９０を被覆している被覆材９１が帯電ローラ２に接触するため、トナー９０表面から被覆材９１の一部が離脱し、帯電ローラ２に付着することがある。
なお、本実施の形態ではクリーナレス構成において説明を行っているが、帯電部と一次転写部の間にクリーニング部材を設けた構成でもよい。

＜帯電ローラの構成＞
図２を参照して、本実施形態に係る帯電ローラ２、およびその弾性層２２について説明する。図２（ａ）は、本実施形態に係る帯電ローラ２の概略構成を示す模式的断面図であり、帯電ローラ２の回転軸方向から見た断面図となっている。図２（ｂ）は、本実施形態に係る帯電ローラ２の表面２２ａを含む弾性層２２を拡大し示した模式的断面図である。

図２（ａ）に示すように、帯電ローラ２は、導電性支持体としての芯金２１と、その外周に設けられた弾性層２２と、を有している。弾性層２２の表面２２ａは、感光ドラム１と接触し、感光ドラム１に対して放電する面となっている。
図２（ｂ）に示すように、弾性層２２は、イオン導電性のゴムＡを含むマトリックス２３と、ゴムＢと電子導電材とを含む電子導電性のドメイン２４とを有する。マトリックス２３は海相、ドメイン２４は、マトリックス２３中に複数個に分散、散在した島相を形成し、マトリックスドメイン構造（海島構造）を構築している。

本実施形態に係る帯電ローラ２（帯電部材）は、その外周面（弾性層２２の外周面２２ａ）において、上記ドメイン２４と上記マトリックス２３とが、所定の電気抵抗の比で露出する。マトリックス２３は、帯電ローラ２の外周面を凹凸状に形成し、ドメイン２４は、帯電ローラ２（マトリックス２３）の凹凸面における凹部２６の底部において露出する
ように構成されている。かかる外周面構成は、後述する製造方法により形成することができる。
これによって、放電点として機能するドメイン２４は、帯電ローラ２表面の凹部２６に存在するので、帯電ローラ２と被帯電体である感光ドラム１との接触位置において、トナー９０の表面は、帯電部材表面のドメイン２４と接触しにくくなる。その結果、ドメイン２４にトナー９０表面の被覆材９１が付着することを抑制し、帯電ローラ２の汚れによる帯電不良を抑え、安定して良好な画質を得ることができる。以下に詳しく述べる。

ドメイン２４に対するマトリックス２３の抵抗比は、所定の比にしており、ドメイン２４の電気抵抗は、マトリックス２３の電気抵抗よりも低い。これは後述する測定において、ドメイン２４の電流値が、マトリックス２３の電流値よりも大きいことから確認できる。

弾性層２２の表面２２ａにおいては、マトリックス２３に対して電気抵抗の低い複数のドメイン２４が散在するように露出している。ここで、帯電ローラ２からの放電は、電気抵抗が相対的に低い部分からの方が、被帯電体である感光ドラム１との電位差が大きくなり放電しやすい。よって、マトリックス２３の露出部よりも、ドメイン２４の露出部の方が、放電しやすい。

そのため、帯電ローラ２の表面に露出し分散したドメイン２４が放電点となることで、ドメイン２４が表面に露出せずにマトリックス２３に覆われた帯電ローラよりも、本実施形態の帯電ローラ２は均一な帯電を行うことができる。しかしながら、電気抵抗が低いドメイン２４に対し、トナー９０を被覆する被覆材９１による汚れが付着・蓄積すると、帯電不良が発生しやすいという一面もある。
そこで、本実施形態においては、帯電ローラ２の表面２２ａに露出し放電点となるドメイン２４を凹部２６の底部で露出するように構成することにより、トナー９０を被覆する被覆材９１と接触しにくくして被覆材９１との接触に起因する汚れを抑制し、帯電不良の発生を抑制する。それにより、海島構造の帯電ローラ２の特徴である、電気的特性が均一で、電圧依存性や環境変動が小さいことによる、安定した帯電性能を維持することを可能とする。

このため、本実施形態における帯電ローラ２の弾性層２２の表面２２ａは、図２（ｂ）に示すように、複数の凹部２６を有している。また、ドメイン２４は、凹部２６の底部に存在し、かつ、凹部２６の底部においてのみ弾性層２２の表面２２ａに露出している。一方で、凸部２５が、複数の凹部２６を囲むように形成され、凸部２５においてマトリックス２３が露出している。

ドメイン２４の体積分率は、弾性層２２の体積を基準として、５体積％以上２５体積％以下が好ましい。５体積％以上であれば、マトリックス２３の導電性を高くせずとも帯電部材として必要な放電を得ることができる。一方、ドメイン２４の体積分率が２５体積％以下であれば、弾性層２２全体の電気抵抗が低くなり過放電が起こることを抑制できる。さらに、ドメイン２４の体積分率は、１０体積％以上から２０体積％以下であることがより好ましい。

弾性層２２における一辺１０μｍの立方体中のドメイン２４の数（以降、「ドメイン数」と称する）は、１個以上５００個以下であることが好ましい。ちなみに、上記のドメイン数および体積分率において、おおよそのドメイン２４の直径は、０．５μｍから５μｍ程度となる。ドメイン数が５００個以下であることで、ドメイン２４同士が連結および近づきすぎることに起因して、弾性層２２全体の電気抵抗が低くなり過放電が起こることを抑制できる。一方、ドメイン数が１個以上であることで、ドメイン２４が少ないことに起
因してマトリックス２３の導電性を高くする必要が生じることや、弾性層２２全体の電気抵抗が高くなり放電不足が起こることを抑制できる。

底部にドメイン２４が露出した凹部２６の深さは、１．０μｍ以上４．０μｍ以下であることが好ましい。１．０μｍ以上であることで帯電ローラ２が感光ドラム１と当接した状態にて、ドメイン２４と感光ドラム１が接触することが抑制され、感光ドラム１上に付着したトナー９０や被覆材９１による汚れが抑制されるため好ましい。一方、４．０μｍ以下であることで、凹部２６にトナー９０が付着した場合にも、静電的に感光ドラム１側にトナー９０を戻し得る。

（弾性層の材料）
ドメイン２４は、電子導電性ゴム材料からなる。電子導電性ゴム材料とは、例えば、それ自体は導電性を示さないバインダーポリマーに、導電性粒子（電子導電剤）としてカーボンブラックを分散して電気抵抗を調整したものを含む。

バインダーポリマーとしては、従来から帯電部材の導電性弾性層、例えば電子写真装置用の帯電ローラの導電性弾性層に用いられている、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン－ブタジエンゴム、エチレン－プロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、エピクロルヒドリンゴム等を含むゴム組成物が、第二のゴムとして、好適に用いられる。

ドメイン２４に配合されるカーボンブラックの種類については、ドメイン２４に導電性を付与することができる導電性カーボンブラックであれば特に限定されるものではない。具体的には、例えば、ガスファーネスブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。

さらに、ドメイン２４を形成するゴム組成物には、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、軟化剤、分散剤、着色剤等を添加してもよい。

マトリックス２３は、カーボンブラックの如き導電性粒子を含まず、ドメイン２４よりも高い電気抵抗を有する。マトリックス２３に含まれるバインダーポリマーとしては、従来から帯電部材の導電性弾性層、例えば電子写真装置用の帯電ローラの導電性弾性層に用いられている、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン－ブタジエンゴム、エチレン－プロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、エピクロルヒドリンゴム等を含むゴム組成物が、第一のゴムとして、好適に用いられる。

上記のマトリックス２３を構成するゴム組成物には、弾性層２２の体積抵抗率を帯電部材として好適な中抵抗域（例えば、１．０×１０^５Ω・ｃｍ～１．０×１０^８Ω・ｃｍ）に調整するため、ブリードアウトしない程度にイオン導電剤を配合してもよい。

かかるイオン導電剤としては、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、ステアリルベタイン、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
機酸リチウム塩を例示することができる。

上記の様なイオン導電剤の配合量は、例えば、イオン導電性ゴムの１００質量部に対して０．５質量部以上５．０質量部以下である。

また、マトリックス２３を形成するゴム組成物には、例えば、粒子径が１μｍ～９０μｍの範囲にある球状粒子を添加してもよい。具体的には例えば、フェノール樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、ポリアクリロニトリル樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリウレタン樹脂粒子、ナイロン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、ポリプロピレン樹脂粒子、アクリル樹脂粒子、シリカ粒子、及びアルミナ粒子から選ばれる少なくとも一つの球状粒子が挙げられる。このようなゴム組成物を用いることにより、弾性層２２の外表面が、球状粒子に由来する凸部２２ｂを有する帯電部材とすることができる。

図７は、本実施形態に係る帯電部材であって、弾性層２２が、球状粒子２７を含み、弾性層２２の外表面が、球状粒子２７に由来する凸部２２ｂを有する帯電部材の説明図である。具体的には、図７は、弾性層２２の球状粒子２７に由来する凸部２２ｂが形成されている部分を、弾性層２２の厚み方向に切断したときの模式的断面図および凸部２２ｂの外表面の部分拡大図である。図７に示すように、球状粒子２７に由来する凸部２２ｂの外表面は、複数個の凹部２６を有し、ドメイン２４は、凹部２６の底部において露出している。そのため、たとえ、外表面に球状粒子２７に由来する凸部２２ｂが存在していても、導電性のドメイン２４が、トナー９０の表面と直接接触しにくい。

一般に、弾性層２２の材料として、非相溶系のポリマーブレンドを用いた場合、そのマトリックスドメイン構造は、各々のポリマー粘度やブレンド条件にもよるが、組成比が大きなゴム組成物および粘度の低いゴム組成物がマトリックス２３になる傾向がある。従って、ドメイン２４の体積分率は５体積％以上２５体積％以下が好ましい。その結果、安定したドメイン２４の形成が可能となり、導電性ゴム組成物全体のマトリックスドメイン構造が安定する。

さらに、安定したマトリックスドメイン構造を出現させる為には、ムーニー粘度計（ＳＭＶ－３００、島図製作所製）を用いた１００℃でのＭＬ１＋４の値において、ドメインの粘度がマトリックスの粘度に比べ高く、その粘度差は５ポイント以上６０ポイント以下であることがさらに好ましい。

（導電性支持体）
導電性支持体としての芯金２１は、導電性を有し、弾性層２２等を支持可能であって、かつ、帯電部材としての、典型的には帯電ローラ２としての強度を維持し得るものであればよい。

＜帯電ローラの製造方法＞
本実施形態に係る帯電ローラ２の製造方法の一例として、製造工程が簡略であるという観点から有効な方法を説明する。その製造方法は、下記工程（Ａ）～（Ｄ）を含む。
（Ａ）カーボンブラックおよびゴムを含む、ドメイン２４形成用のカーボンマスターバッチ（ＣＭＢ）を調製する工程；
（Ｂ）マトリックス２３となるゴム組成物を調製する工程；
（Ｃ）該カーボンマスターバッチと該ゴム組成物とを混練して、マトリックスドメイン構造を有するゴム組成物を調製する工程；
（Ｄ）該マトリックスドメイン構造を有するゴム組成物を、クロスヘッドから芯金と共に押し出して、該芯金の周囲を、該該マトリックスドメイン構造を有するゴム組成物で被覆する工程。

ここで、工程（Ａ）で調製されるカーボンマスターバッチのダイスウェル値をＤＳ（ｄ）および工程（Ｂ）で調製されるゴム組成物のダイスウェル値をＤＳ（ｍ）としたとき、ＤＳ（ｍ）／ＤＳ（ｄ）を１．０より大きくする。このことにより、本実施形態に係る帯電部材を形成することができる。

ダイスウェル値について説明する。ゴムをダイスの押出機を用いて押し出すと、押出機内では、圧力が加わっていることにより圧縮されていたゴムが、押出口から押し出されたことにより圧力が解放され、押し出されたゴムは膨張し、その厚みが、ダイスの押出口の隙間のサイズよりも厚くなる。ダイスウェル値は、押出口から押し出されたときのゴムの膨張の程度を表す指標である。

本実施形態に係る帯電部材の製造方法においては、ＤＳ（ｍ）／ＤＳ（ｄ）＞１．０なる関係を満たすドメイン２４形成用のカーボンマスターバッチとマトリックス２３形成用のゴム組成物とを混合して、マトリックスドメイン構造を有するゴム組成物を調製する。次いで、クロスヘッドの押出口から、このマトリックスドメイン構造を有するゴム組成物をスウェルさせつつ押し出す。そうすると、マトリックス２３の膨張率が、ドメイン２４の膨張率よりも大きいため、押し出されたゴム層の表面に存在しているドメイン２４の周囲のマトリックス２３が盛り上がり、その結果として、表面に凹部２６を有し、かつ、凹部２６の底部にドメイン２４が存在してなる未加硫ゴム組成物の層が形成される。上記ＤＳ（ｍ）／ＤＳ（ｄ）は、本態様に係る表面層の構成をより容易に形成するためには、１．１以上とすることが好ましい。

ドメイン２４形成用のカーボンマスターバッチおよびマトリックス２３形成用のゴム組成物のダイスウェル値は、例えば、添加するフィラー種や量で調整することができる。具体的には、フィラーの添加量の増加によって、ダイスウェル値は小さくなる。また、フィラーとして、カーボンブラックやシリカの如きゴムの補強効果の高いフィラーや、ベントナイト、グラファイトの如き鱗片状のフィラーを用いた場合、炭酸カルシウムを用いた場合と比較してダイスウェル値は小さくなる。

前記工程（Ｃ）における、ドメイン２４となるＣＭＢと、マトリックス２３となる未加硫ゴム組成物と、を混練して、マトリックスドメイン構造を有する未加硫ゴム組成物とする方法としては、例えば、下記（ｉ）及び（ｉｉ）に記載した方法を挙げることができる。
（ｉ）ドメイン２４となるＣＭＢ、および、マトリックス２３となる未加硫ゴム組成物のそれぞれを、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て混合した後に、オープンロールの様な開放型の混合機を使用して、ドメイン２４となるＣＭＢとマトリックス２３となる未加硫ゴム組成物と加硫剤や加硫促進剤といった原料とを混練して一体とする方法。
（ｉｉ）ドメイン２４となるＣＭＢを、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て混合した後に、ドメイン２４となるＣＭＢとマトリックス２３となる未加硫ゴム組成物の原材料を密閉型混合機にて混合した後に、オープンロールの様な開放型の混合機を使用して加硫剤や加硫促進剤といった原料を混練して一体とする方法。

前記工程（Ｄ）表面に凹部を有し、凹部の底部にドメイン２４が存在してなる未加硫ゴム組成物の層は、その後、工程（Ｅ）としての加硫工程を経て、本実施形態に係る帯電ローラ２の表面層とすることができる。加熱方法の具体例としては、ギアオーブンによる熱風炉加熱、遠赤外線による加熱加硫、加硫缶による水蒸気加熱などを挙げることができる。中でも熱風炉加熱や遠赤外線加熱は、連続生産に適しているため好ましい。

上記の方法によって形成されてなる、凹部２６の底部にドメイン２４が存在する表面形状をより良く維持するためには、得られた帯電ローラ２の表面の研磨は行わないことが好ましい。従って、本実施形態に係る帯電ローラ２の弾性層２２の外形形状を、クラウン形状にする場合には、クロスヘッドからの芯金の押出速度および未加硫ゴム組成物の押出速度を制御することにより、未加硫ゴム層の外径形状をクラウン形状に成形することが好ましい。なお、クラウン形状とは、弾性層２２の芯金２１の長手方向の中央部の外径が、端部の外径よりも大きい形状をいう。

加硫ゴムローラの両端部の加硫ゴム組成物は、後の別工程にて除去され、加硫ゴムローラが完成する。したがって、完成した加硫ゴムローラは芯金２１の両端部が露出している。表面層には、紫外線や電子線を照射することによる表面処理を行ってもよい。

＜マトリックスドメイン構造の有無の確認、ドメイン数、体積分率の測定＞
マトリックスドメイン構造の有無の確認方法、およびドメイン数、ドメイン２４の体積分率の測定方法の、一例を述べる。帯電ローラ２の弾性層２２から、厚さ１ｍｍの切片を切り出す。この切片をリンタングステン酸５％水溶液に１５分浸漬し、次いで、当該切片を取り出し、純水で洗浄し、更に室温（２５℃）で乾燥させる。このようにして得た染色された切片を、ＦＩＢ－ＳＥＭ（デュアルビームＳＥＭ Ｈｅｌｉｏｓ６００、ＦＥＩ製）を用いてマトリックスドメイン構造の観察を行う。具体的な測定手法を以下に示す。

帯電ローラ２の弾性層２２の表面に対して垂直にカッターの刃を当て、ｘ軸方向（ローラ長手方向）および、ｙ軸方向（ｘ軸に直交するローラの横断面における円形断面の接線方向）１ｍｍ角の切片を切り出す。切り出した切片をＦＩＢ－ＳＥＭ装置を用い、加速電圧１０ｋＶ、倍率１０００倍で、ｚ方向（ｘｙ面に直行するローラ表面に対する法線方向）から観察を行う。次に、ガリウムイオンビームを用いイオンビーム電流量２０ｎＡで、ｚ方向に１００ｎｍ間隔で表面から１０μｍの深さまで計１００枚の断面像を撮影する。

この断面像から３次元再構成して得られた３次元像からマトリックスドメイン構造の有無を確認し、一辺１０μｍの立方体中のドメイン２４の数を数える。ドメイン数を数える際に画像の境界に一部分が存在するドメイン２４については、除外し、かつ、ドメイン２４の体積に相当する真球の直径が２００ｎｍ以上となるドメイン２４の数を数える。

また、ドメイン２４の体積分率も同様に、この断面像から３次元再構成して得られた３次元像から測定した。ドメイン２４の体積に相当する真球の直径が２００ｎｍ以上となるドメイン２４の体積を積算し、ドメイン２４の体積とマトリックス２３の体積を合わせた全体積で除した百分率をドメイン２４の体積分率とした。

＜弾性層の体積抵抗率の測定＞
帯電ローラ２の弾性層２２をカミソリにて切出し、かまぼこ状のゴムの切片を得た。このゴムの切断面の体積抵抗率を４端子４探針法で測定した。測定の条件としては抵抗率計（ロレスタＧＰ、三菱化学アナリテック社製）にて、２３℃／５０％ＲＨ（相対湿度）の環境下で、印加電圧９０Ｖ、荷重１０Ｎ、ピン間距離１．０ｍｍ、ピン先０．０４Ｒ、バネ圧２５０ｇとした。

＜凹部の深さと電流値の測定＞
帯電ローラ２の弾性層２２の表面形状、および、凹部２６の底部にドメイン２４が存在していることの確認、および、マトリックス２３とドメイン２４の電流値は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（Ｅａｓｙ Ｓｃａｎ２、Ｎａｎｏｓｕｒｆ製）を用いて、測定した測定値を採用することができる。図８に導電性測定装置の構成図を示す。帯電ローラ８１の導電性基体に直流電源（ＰＬ－６５０－０．１、松定プレシジョン株式会社製）８４を接続
して８０Ｖを印加し、表面層にはカンチレバー８２の自由端を接触させ、ＡＦＭ本体８３を通して電流像を得る。測定の条件は、カンチレバー：ＡＮＳＣＭ－ＰＣ、測定環境：大気中、動作モード：広がり抵抗、セットポイント：２０ｎＮ、Ｐ－ゲイン：３０００、Ｉ－ゲイン：６００、Ｄ－ゲイン：０、ティップ電圧：３Ｖ、画像幅：１００μｍ、線数：２５６とした。

事前に、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）（Ｓ－３７００Ｎ、株式会社日立ハイテクノロジーズ製）によって弾性層２２の表面２２ａを観察したマトリックスドメイン構造の組成像とＡＦＭ測定の形状像および電流像の位置合わせをしながら、ドメイン２４が露出している凹部２６の深さおよび電流値の測定を行う。ＳＥＭによる組成像の測定条件としては、鮮明な像を得られるよう調整する範囲で特に限定は無いが、真空度：高真空、信号：ＢＳＥ（ＣＯＭＰＯ）、加速電圧：１５ｋＶ、ＷＤ：５ｍｍで測定することができる。

このＡＦＭ測定時に形状像と電流像を同時に取得する。ＡＦＭで得られた形状像から、事前にＳＥＭによって得られた組成像のうちドメイン２４の部分を抽出する。図４は、ＡＦＭの形状像のラインプロファイルであり、破線内の領域Ｊは抽出したドメイン２４の部分を示す。測定した全領域の高さ方向Ｚμｍの平均値に対して、上部に存在する部分を凸部２５、下に存在する部分を凹部２６として見ることができ、図４からドメイン２４が複数の凹部２６の底面に露出していることが分かる。この領域Ｊの高さ方向Ｚμｍの平均値を領域Ｊ以外の部分の平均値から引いた値を、帯電ローラ２の長手方向の位置が異なる任意の５ヶ所において測定し、得られた測定値の平均値を凹部２６の深さｈ（平均深さ）とした。

また、凹部２６の深さｈを算出するときに抽出したドメイン２４の電流値の平均値を、ドメイン２４の電流値Ａ２とした。一方、ドメイン２４以外の部分をマトリックス２３として、その電流値の平均値を、マトリックス２３の電流値Ａ１とした。
本実施形態において、ドメイン２４の電流値Ａ２は、マトリックス２３の電流値Ａ１よりも大きい。つまり、ドメイン２４の電気抵抗は、マトリックス２３の電気抵抗よりも低い。Ａ２／Ａ１が大きいほど、マトリックス２３に比べてドメイン２４の電気抵抗が低いことを示す。

＜凹部のフェレー径の測定＞
図３は、帯電ローラ２の弾性層２２の表面２２ａを垂直方向から見た図である。図３を用いて、凹部２６のフェレー径Ｆｉの測定方法について述べる。本実施形態における帯電ローラ２の凹部２６のフェレー径Ｆｉの測定には、上述の凹部２６の深さの測定同様に、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いることができる。

フェレー径Ｆｉは、孤立した各凹部Ｃｉの輪郭線Ｅｉ上（輪郭線上）の任意の２点を結ぶ直線のうち、前記２点の間の最長なる距離（距離Ｆｉ）である。なお、ｉは測定領域中の凹部２６における、１から凹部２６の総数までの個別の番号を示すものである。
ＡＦＭの形状像から、上述のドメイン２４が底面に存在している凹部２６の領域Ｊを特定することで、フェレー径Ｆｉを測定する。測定に使用する部分の高さは、領域Ｊの高さ方向Ｚμｍの平均値と、領域Ｊ以外の部分の平均値との中間点として、フェレー径Ｆｉを測定した。測定条件は、上述の凹部２６の深さの測定と同じ条件を用いた。帯電ローラ２の長手方向の位置が異なる任意の５ヶ所に対して測定し、測定した全ての孤立した各凹部Ｃｉにおけるフェレー径Ｆｉの最大値を、最大フェレー径２Ｒｓとする。
そして、そのようにして得られた凹部２６の最大フェレー径２Ｒｓの測定値から、凹部２６の最大フェレー径２Ｒｓの半分の値である凹部半径Ｒｓを算出する。

＜トナーの粒径の測定＞
トナー９０の体積平均粒径２Ｒｔは、以下の測定方法により測定した測定値を採用することができる。測定装置としては、コールターマルチサイザーＩＶ（べックマン・コールター製）を用いる。電解液としては、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約１質量％となるようにしたもの、例えば、ＩＳＯＴＯＮ ＩＩ（ベックマン・コールター製）が使用できる。測定方法としては、電解水溶液１００ｍｌ中に分散剤として、アルキルベンゼンスルホン酸塩を０．５ｍｌ加え、更に測定試料を１０ｍｇ加える。測定試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で１分間分散処理を行い、測定装置により３０μｍアパーチャーを用いて体積粒度分布を測定し、測定されたメディアン径（Ｄ５０）を体積平均粒径２Ｒｔとする。また、トナー９０の体積平均粒径２Ｒｔの測定値からその半分の値であるトナー半径Ｒｔを算出する。

＜被覆材の粒径の測定＞
被覆剤９１の個数平均粒径ｐの測定は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）（Ｓ－４８００、株式会社日立ハイテクノロジーズ製）を用いて行う。被覆剤９１が被覆されたトナー９０を観察して、最大２０万倍に拡大した視野において、ランダムに１００個の被覆剤９１の一次粒子の長径を測定してその個数平均粒径ｐを求める。観察倍率は、被覆剤９１の大きさによって適宜調整する。

本実施形態における帯電ローラ２のより具体的な実施例について、比較例との比較とともに、以下説明する。

［実施例１－１］
（カーボンマスターバッチ（ＣＭＢ）１の調製）
下記の表１に記載のカーボンマスターバッチ（ＣＭＢ）原料を表１に示す配合量で混合してＣＭＢ１を調製した。混合機は、６リットル加圧ニーダー（製品名：ＴＤ６－１５ＭＤＸ、トーシン社製）を用いた。混合条件は、充填率７０ｖｏｌ％、ブレード回転数３０ｒｐｍ、１６分間とした。

（表１）

（ＣＭＢのダイスウェルの算出）
上記で調製したＣＭＢ１について、以下の方法によってダイスウェルの値（ＤＳ（ｄ））を算出した。
すなわち、ダイスウェルの測定は、キャピラリーレオメーター（商品名：キャピログラフ１Ｄ型、株式会社東洋精機製）を用い、ＪＩＳ Ｋ ７１９９：１９９９に準拠して行う。
キャピラリー長：１０ｍｍ、キャピラリー直径Ｄ：２ｍｍ、炉体径：９．５５ｍｍ、ロードセルタイプ：２０ｋＮ、測定温度＝８０℃にて測定した。ダイスウェルとしては、ピストンスピード：１００ｍｍ／分（剪断速度：１．５２×１０２）において押し出された
ストランドの直径Ｒ［ｍｍ］を測定し、ダイスウェルＤＳ＝Ｒ／Ｄとして算出した。

（Ａ練りゴム組成物形成用原料１のダイスウェル値の算出）
Ａ練りゴム組成物の原料として、表２に記載の材料を用意した。
これらの材料を表２に記載の配合量で混合した。混合機は、６リットル加圧ニーダー（製品名：ＴＤ６－１５ＭＤＸ、トーシン社製）を用いた。混合条件は、充填率７０ｖｏｌ％、ブレード回転数３０ｒｐｍ、１６分間とした。得られた混合物について、ＣＭＢのダイスウェルの算出方法と同様にして、当該混合物のダイスウェルの値（ＤＳ（ｍ））を算出した。

（表２）

（未加硫ゴム組成物１の調製）
上記ＣＭＢ１に対して、表２に示す原料を加えて混練することにより、Ａ練りゴム組成物を得た。混合機は、６リットル加圧ニーダー（製品名：ＴＤ６－１５ＭＤＸ、トーシン社製）を用いた。混合条件は、充填率７０ｖｏｌ％、ブレード回転数３０ｒｐｍ、１６分間とした。
得られたＡ練りゴム組成物に、表３に示す原料を加えてさらに混練することにより、Ｂ練りゴム組成物としての未加硫ゴム組成物１を得た。混合機は、ロール径１２インチ（０．３０ｍ）のオープンロールを用いた。混合条件は、前ロール回転数１０ｒｐｍ、後ロール回転数８ｒｐｍで、ロール間隙２ｍｍとして合計２０回左右の切り返しを行った後、ロール間隙を０．５ｍｍとして１０回薄通しを行った。

（表３）

（加硫ゴム層の成形）
まず、加硫ゴム層を接着する接着層を有する芯金を得るため、次の操作を行った。すなわち、直径６ｍｍ、長さ２５２ｍｍの円柱形の導電性芯金（鋼製、表面はニッケルメッキ）の軸方向の中央部２２２ｍｍに導電性加硫接着剤（商品名：メタロックＵ－２０；東洋
化学研究所製）を塗布し、８０℃で３０分間乾燥した。
この接着層を有する芯金に、上記で調製した未加硫ゴム組成物１をクロスヘッド押出成型機にて被覆し、クラウン形状の未加硫ゴムローラを得た。成型温度は１００℃、スクリュ回転数は１０ｒｐｍとして、芯金の送り速度を変えながら成型した。クロスヘッド押出成型機のダイス内径は８．４ｍｍに対し、未加硫ゴムローラが太くなるように成形し、未加硫ゴムローラの軸方向の中央の外径は８．６ｍｍ、端部の外径は８．５ｍｍであった。
その後、電気炉にて温度１６０℃で４０分間加熱して未加硫ゴム組成物１の層を加硫して加硫ゴム層とした。加硫ゴム層の両端部を切断し、軸方向の長さを２３２ｍｍとして、加硫ゴムローラとした。

（押出後の加硫ゴム層の電子線照射）
得られた加硫ゴムローラの表面に電子線を照射して、弾性層（表面層）の表面に硬化された領域を有する帯電ローラｃ１を得た。電子線の照射には、最大加速電圧１５０ｋＶ・最大電子電流４０ｍＡの電子線照射装置（岩崎電気株式会社製）を用い、照射時には窒素を充填した。電子線の照射条件は加速電圧：１５０ｋＶ、電子電流：３５ｍＡ、線量：１３２３ｋＧｙ、処理速度：１ｍ／ｍｉｎ、酸素濃度：１００ｐｐｍであった。

［実施例１－２～１－７］
（ＣＭＢ２～ＣＭＢ７の調製）
表４に記載の材料を、表４に示す配合量（質量部）にて用いた以外は、ＣＭＢ１と同様にしてＣＭＢ２～ＣＭＢ７を調製した。また、ＣＭＢ１と同様にしてダイスウェル値を算出した。

（表４）

（Ａ練りゴム組成物形成用原料２～７のダイスウェル値の算出）
表５に記載の材料を表５に記載の配合量（質量部）にて用いた以外は、実施例１－１と同様にしてＡ練りゴム組成物形成用原料のダイスウェル値を算出した。

（表５）

（未加硫ゴム組成物２～７の調製および帯電ローラ２～７の作製）
上記ＣＭＢ２～ＣＭＢ７およびＡ練りゴム組成物形成用原料２～７を用いた以外は、実施例１－１に係る未加硫ゴム組成物１と同様にして、未加硫ゴム組成物２～７を調製した
。
そして、未加硫ゴム組成物２～７を用いた以外は、実施例１－１と同様にして帯電ローラｃ２～ｃ７を作製し、評価した。

［実施例１－８～１－２１］
実施例１－８～１－２１は、実施例１－１～１－７に対して、使用する帯電ローラ２と、トナー９０のトナー粒子と被覆材９１の組合せが異なる。実施例１－８～１－２１において帯電ローラ２には、それぞれ図９および図１０の各表に示す実施例１－１～１－７の帯電ローラｃ１～ｃ７のうちの１つを使用した。そしてトナー９０には、それぞれ図９および図１０の各表に示すように実施例１－１～１－７とはトナー９０または被覆材９１の大きさ（トナー半径Ｒｔまたは被覆材９１の個数平均粒径ｐ）が異なるものを使用した。

［実施例１－２２］
実施例１－１の（未加硫ゴム組成物１の調製）において、ＣＭＢ１、および表２に示す原料に加え、球状アクリル樹脂粒子（商品名：テクポリマーＭＢＸ－２０、粒子径２０μｍ、積水化成品工業社製）を、配合量にして１０質量部追加した。これ以外は、実施例１－１と同様にして、帯電ローラｃ８を作成し、評価した。
球状アクリル樹脂粒子は、架橋されているのでマトリックスを構成するＮＢＲとは相溶しない。
なお、球状アクリル樹脂粒子は電気絶縁性であるため、ゴムを含みドメイン２４よりも高い電気抵抗を有するマトリックス２３の一部として扱い、ドメイン２４の体積分率を算出し、ＤＳ（ｍ）／ＤＳ（ｄ）、ドメイン数、Ａ２／Ａ１を測定した。

［実施例１－２３］
実施例１－１の（未加硫ゴム組成物１の調製）において、ＣＭＢ１、および表２に示す原料に加え、球状ウレタン樹脂粒子（商品名：アートパールＣ－４００透明、粒子径２０μｍ、根上化学工業社製）を、配合量にして１０質量部追加した。これ以外は、実施例１－１と同様にして帯電ローラｃ９を作成し、評価した。
球状ウレタン樹脂粒子は、架橋されているため、マトリックスを構成するＮＢＲとは相溶しない。
なお、球状ウレタン樹脂粒子は電気絶縁性であるため、ゴムを含みドメイン２４よりも高い電気抵抗を有するマトリックス２３の一部として扱い、ドメイン２４の体積分率を算出し、ＤＳ（ｍ）／ＤＳ（ｄ）、ドメイン数、Ａ２／Ａ１を測定した。

［実施例１－２４］
球状ポリエチレン樹脂粒子マスターバッチＰＥ－ＭＢ１を以下のようにして調製した。
原材料として、表６に記載の材料を用意した。これらの材料を表６に記載の配合量で混合して、球状ポリエチレン樹脂粒子マスターバッチＰＥ－ＭＢ１を得た。
混合機は、６リットル加圧ニーダー（商品名：ＴＤ６－１５ＭＤＸ、トーシン社製）を用いた。混合条件は、充填率：５０ｖｏｌ％、ブレード回転数１０ｒｐｍ、５分間とした。混合時の最大到達温度は、８０℃であり、ポリエチレンの融点である１２０℃よりも十分に低い値であった。

（表６）

実施例１－１で調製した未加硫ゴム組成物１に対して、上記で調製した球状ポリエチレン樹脂粒子マスターバッチＰＥ－ＭＢ１を配合量にして１４．３質量部添加して、オープンロールで混練し、未加硫ゴム組成物１６を調製した。
オープンロール混練時の未加硫ゴム組成物８の最大到達温度は９２℃であった。
球状ポリエチレン樹脂粒子は、溶融温度以下で混練しているのでマトリックス２３のＮＢＲとは相溶しない。
なお、球状ポリエチレン樹脂粒子は電気絶縁性であるため、ゴムを含みドメイン２４よりも高い電気抵抗を有するマトリックス２３の一部として扱い、ドメイン２４の体積分率を算出し、ＤＳ（ｍ）／ＤＳ（ｄ）、ドメイン数、Ａ２／Ａ１を測定した。
未加硫ゴム組成物１に変えて未加硫ゴム組成物８を用いた以外は、実施例１－１と同様に帯電ローラｃ１０を作成し、評価した。

［比較例１］
比較例１（１－１～１－２）の帯電ローラ２の弾性層２２について説明する。帯電ローラ２の弾性層２２以外の構成に関しては、実施例１とほぼ変わらないため、ここでは説明を省略する。比較例１の弾性層２２は、実施例１と同様の、ゴムＡを含むマトリックス２３（海相）と、マトリックス２３より低い電気抵抗を有する、ゴムＢと電子導電材とを含むドメイン２４（島相）とを含んでなるマトリックスドメイン構造（海島構造）を構築している。また、弾性層２２の表面２２ａには、マトリックス２３とドメイン２４とが、露出している。ただし実施例１と異なり、帯電ローラ２の弾性層２２の表面２２ａは、複数の凹部２６を有さないものを採用した。

（比較例１－１）
実施例１－１の工程において、（加硫ゴム層の成形）後（押出後の加硫ゴム層の電子線照射）前の加硫ゴムローラの加硫ゴム層の表面をプランジカットの研磨方式の研磨機で研磨し、端部直径８．３ｍｍ、中央部直径８．５ｍｍのクラウン形状とした。研磨工程の後に、実施例１－１の（押出後の加硫ゴム層の電子線照射）工程を行うこと以外は、実施例１－１と同様の方法で帯電ローラｃ１１を作製し、同様に評価した。

（比較例１－２）
実施例１－１の工程における、（加硫ゴム層の成形）を押出ではなく型で成形し、端部直径８．５ｍｍ、中央部直径８．６ｍｍのクラウン形状とした以外は、実施例１－１と同様の方法で帯電ローラｃ１２を作製し、同様に評価した。
型の成形条件は、割型とプレス機を用い、加圧：１０ＭＰａ、温度：１６０℃、時間：４０分とした。

［画像濃度ムラ評価方法］
画像評価は以下のように行った。画像形成装置１００により、室温１５℃、相対湿度１０％Ｒｈ環境で、印字率１％の８，０００枚の画像形成を行った。画像形成２枚ごとに間欠時間３秒を設けた。８，０００枚の画像形成後のハーフトーン画像の画像濃度ムラを、目視にて以下の基準に基づき評価した。
Ａ：画像濃度ムラ発生なし
Ｂ：画像濃度ムラの軽微な発生があるが実使用上問題なし
Ｃ：画像濃度ムラが顕著に発生し実使用上問題あり

［実施例１および比較例１の比較］
実施例１（１－１～１－２４）および比較例１（１－１～１－２）における、帯電ローラ２やトナー９０、被覆材９１の各測定結果、および画像評価した結果を図９および図１０の各表に示す。

図９および図１０の各表に示すように、底部がドメイン２４である複数の凹部を有していない比較例１（１－１～１－２）では、画像濃度ムラが顕著に発生した。それに対し、底部がドメイン２４である複数の凹部を有する実施例１（１－１～１－２４）では、画像濃度ムラは発生なし、もしくは軽微な発生で実使用上問題ないレベルに抑制できている。

実施例１（１－１～１－２４）および比較例１（１－１～１－２）において、画像形成動作やトナー９０を用いた各種画像安定化制御を繰り返した場合の帯電ローラ２の表面２２ａの汚れ状態について、それぞれ図６（ａ）、図６（ｂ）に示す。像担持体クリーナレス方式を採用しているため、転写されずに感光ドラム１上に残留したトナー９０は、帯電部を通過した後、現像装置４に回収される。その際、トナー９０を被覆している被覆材９１が帯電ローラ２の表面２２ａに接触する。

比較例１では、図６（ｂ）に示すように、実施例１のような複数の凹部２６を有していないため、露出したドメイン２４を含む表面２２ａの全面にトナー９０の被覆材９１が接触する。そのため、電気抵抗が低いことで放電点となるドメイン２４にも、被覆材９１がトナー９０から離脱して付着してしまう。その結果、帯電ローラ２の帯電性能が不安定になるため、感光ドラム１表面の帯電電位が変化し画像濃度や線幅が所望の値からズレたり、均一に帯電できなくなり画像濃度ムラ等の画像不良が発生したりしてしまう。

それに対し、実施例１では、図６（ａ）に示すように、複数の凹部２６の底面にドメイン２４を有する、つまり露出したドメイン２４に被覆材９１が接触しにくい表面形状である。そのため、凹部２６の底面のドメイン２４には被覆材９１が付着しにくく、凸部２５のみに被覆材９１が付着する。ここで、電気抵抗が高いことで放電しにくいマトリックス２３に被覆材９１による汚れが付着しても、元々放電量が少ないため帯電性能への影響は少ない。これに加え、電気抵抗が低いことで放電点となるドメイン２４には、被覆材９１による汚れが付着しないため、帯電性能を維持できる。したがって、海島構造の帯電ローラ２の特徴である、電気的特性が均一で、電圧依存性や環境変動が小さいことによる、安定した帯電性能を維持でき、均一な画像を安定して得られる。

＜帯電ローラの表面形状の詳細＞
図５を用いて、本実施例における帯電ローラ２の表面２２ａの形状について、特に凹部２６とトナー９０と被覆材９１との大きさの関係について詳細に述べる。図５は、帯電ローラ２の表面２２ａにトナー９０が接触したときに、トナー９０およびトナー９０表面の被覆材９１が、凹部２６の底面に最も近くなる位置にあるときの、被覆材９１と、凸部２５および凹部２６との位置関係を示した模式図である。
なお、図５では被覆材９１と凹部２６をそれぞれ一つだけ示しているが、実際には、被
覆材９１は、トナー９０の表面全体に渡り複数散在しており、凹部２６も、帯電ローラ２の表面２２ａの全体に渡って複数散在している。

例えば、実施例１－１では、トナー９０の体積平均粒径２Ｒｔが７．００μｍであるのに対し、孤立した各凹部２６のフェレー径Ｆｉはそれぞれ、最大フェレー径２Ｒｓの１．７６μｍ以下と小さい。つまり、凹部２６のフェレー径Ｆｉの最大値である最大フェレー径２Ｒｓと、トナー９０の体積平均粒径２Ｒｔとの関係式として、下記式１を満たす。
２Ｒｓ＜２Ｒｔ … 式１

図９および図１０の各表において、各実施例が式１を満たすかどうかを、式１を満たすものを○、満たさないものを×として示す。このような関係にあることで、帯電ローラ２の表面２２ａとトナー９０が接触した際に、凹部２６にトナー９０が入り込むことを防止できる。そのため、凹部２６の底面にあるドメイン２４に対し、トナー９０のトナー粒子を被覆している被覆剤９１による汚れをより抑制することが可能である。これにより、式１を満たさない実施例１－１４よりも、式１を満たす実施例１－１３、１－１６は帯電不良による画像濃度ムラを抑制することができた。

また、例えば、実施例１－１では、凹部２６の深さｈ（平均深さ）は、被覆材９１の個数平均粒径ｐよりも大きい。さらに、凹部２６の深さｈは、凹部半径Ｒｓと、トナー半径Ｒｔと、被覆材９１の個数平均粒径ｐとの関係式として、下記式２を満たす。
ｈ＞Ｒｔ－（Ｒｔ^２－Ｒｓ^２）^１／２＋ｐ … 式２

図９および図１０の各表において、各実施例が式２を満たすかどうかを、式２を満たすものを○、満たさないものを×として示す。なお、式１を満たさないため計算不能なものは－と表記した。このような関係にあることで、図５に示すように、凹部２６にトナー粒子の一部分が侵入しても、凹部２６にトナー９０の表面の被覆剤９１が、凹部２６の底面にあるドメイン２４に接触することを防止することができる。それにより、ドメイン２４に対する被覆剤９１による汚れをより抑制することが可能である。これにより、式２を満たさない実施例１－１９よりも、式２を満たす実施例１－９、１－１８は帯電不良による画像濃度ムラを抑制することができた。また、式２を満たさない実施例１－２１よりも、式２を満たす実施例１－１０、１－１２、１－２０は帯電不良による画像濃度ムラを抑制することができた。また、式１と式２の両方を満たすことにより、実施例１－１～１－１０、１－１２～１－１８、１－２０、１－２２～１－２４は、帯電不良による画像濃度ムラをより抑制することができたため、耐久を通してより安定して良好な画質を得ることができた。

以上説明した通り、本実施例の構成によって、簡易な構成で、帯電部材の汚れによる帯電不良を抑制し、安定して良好な画質を得ることが可能となった。
なお、本実施形態では、被転写体として中間転写体である中間転写ベルト５３へ感光ドラム１からトナー像を転写する装置構成について例示したが、被転写体として記録材に直接、感光ドラム１からトナー像を転写する直接転写方式の装置構成であってもよい。

［実施形態２］
本発明の実施形態２において、現像剤としてのトナー９０以外の構成に関しては、実施形態１と変わらないため、ここでは説明を省略する。
実施形態２におけるトナー９０は、本体である有機化合物を含むトナー粒子の表面を無機化合物としての有機ケイ素重合体を含む被覆材９１で被覆することで、表面に複数の半球状の凸部が形成されたものを用いる。

実施形態２におけるトナー９０は、有機化合物を含むトナー粒子を含有し、該トナー粒
子の表面に無機化合物である有機ケイ素重合体を含有する被覆材９１を有し、該有機ケイ素重合体は、下記式（３）で表される構造を有する。
Ｒ－ＳｉＯ_３／２ … 式（３）
（前記Ｒは、炭素数が１以上、６以下の炭化水素基を示す。）

式（３）の構造を有する有機ケイ素重合体において、Ｓｉ原子の４個の原子価のうち１個はＲと、残り３個はＯ原子と結合している。Ｏ原子は、原子価２個がいずれもＳｉと結合している状態、つまり、シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）を構成する。有機ケイ素重合体としてのＳｉ原子とＯ原子を考えると、Ｓｉ原子２個でＯ原子３個を有することになるため、－ＳｉＯ_３／２と表現される。この有機ケイ素重合体の－ＳｉＯ_３／２構造は、多数のシロキサン結合で構成されるシリカ（ＳｉＯ_２）と類似の性質を有する。

式（３）で表される構造において、Ｒは、炭素数が１以上、６以下の炭化水素基であることが好ましい。これにより帯電量が安定しやすい。特に環境安定性に優れている、炭素数が１以上、５以下の脂肪族炭化水素基、又はフェニル基が好ましい。
また、上記Ｒは、炭素数が１以上、３以下の炭化水素基であることが、帯電性のさらなる向上のためにより好ましい。帯電性が良好であると、転写性が良く転写残トナーが少ないためドラム、帯電部材及び転写部材の汚染が良化する。
炭素数が１以上、３以下の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、又はビニル基が好ましく例示できる。環境安定性と保存安定性の観点から、より好ましくは、Ｒはメチル基である。

有機ケイ素重合体の製造例としては、ゾルゲル法が好ましい。ゾルゲル法は、液体原料を出発原料に用いて加水分解及び縮合重合させ、ゾル状態を経てゲル化する方法であり、ガラス、セラミックス、有機－無機ハイブリット、ナノコンポジットを合成する方法に用いられる。この製造方法を用いれば、表層、繊維、バルク体、微粒子などの種々の形状の機能性材料を液相から低温で作製することができる。
トナー粒子の表層に存在する被覆材９１を形成する有機ケイ素重合体は、具体的には、アルコキシシランに代表されるケイ素化合物の加水分解及び縮重合によって生成されることが好ましい。
このような有機ケイ素重合体を含有する表層をトナー粒子に設けることによって、環境安定性が向上し、かつ、長期使用時におけるトナー９０の性能低下が生じにくく、保存安定性に優れたトナー９０を得ることができる。

さらに、ゾルゲル法は、液体から出発し、その液体をゲル化することによって材料を形成しているため、様々な微細構造及び形状をつくることができる。特に、トナー粒子が水系媒体中で製造される場合には、有機ケイ素化合物のシラノール基のような親水基による親水性によってトナー粒子の表面に析出させやすくなる。上記微細構造及び形状は反応温度、反応時間、反応溶媒、ｐＨや有機金属化合物の種類及び量などによって調整することができる。

被覆材９１を形成する有機ケイ素重合体は、下記式（Ｚ）で表される構造を有する有機ケイ素化合物の縮重合物であることが好ましい。

（化１）

（式（Ｚ）中、Ｒ_１は、炭素数１以上６以下の炭化水素基を表し、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アセトキシ基、又は、アルコキシ基を表す。）

Ｒ_１の炭化水素基（好ましくはアルキル基）により疎水性を向上することができ、環境安定性に優れたトナー粒子を得ることができる。また、炭化水素基として芳香族炭化水素基であるアリール基、例えばフェニル基を用いることもできる。Ｒ_１の疎水性が大きい場合、様々な環境において帯電量変動が大きくなる傾向を示すことから、環境安定性を鑑みてＲ_１は炭素数１以上３以下の炭化水素基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。

Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アセトキシ基、又は、アルコキシ基である（以下、反応基ともいう）。これらの反応基が加水分解、付加重合及び縮重合させて架橋構造を形成し、耐部材汚染及び現像耐久性に優れたトナーを得ることができる。加水分解性が室温で穏やかであり、トナー粒子の表面への析出性と被覆性の観点から、炭素数が１以上、３以下のアルコキシ基であることが好ましく、メトキシ基やエトキシ基であることがより好ましい。また、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４の加水分解、付加重合及び縮合重合は、反応温度、反応時間、反応溶媒及びｐＨによって制御することができる。

本実施形態に用いられる有機ケイ素重合体を得るには、上記に示す式（Ｚ）中のＲ１を除く一分子中に３つの反応基（Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４）を有する有機ケイ素化合物（以下、三官能性シランともいう）を１種又は複数種を組み合わせて用いるとよい。

さらに、トナー９０中の被覆材９１を形成する有機ケイ素重合体の含有量は０．５質量％以上１０．５質量％以下であることが好ましい。

有機ケイ素重合体の含有量が０．５質量％以上であることで、表層の表面自由エネルギーを更に小さくすることができ、流動性が向上し、部材汚染やカブリの発生を抑制することができる。１０．５質量％以下であることで、チャージアップを発生し難くすることができる。有機ケイ素重合体の含有量は有機ケイ素重合体形成に用いる有機ケイ素化合物の種類及び量、有機ケイ素重合体形成時のトナー粒子の製造方法、反応温度、反応時間、反応溶媒及びｐＨによって制御することができる。

有機ケイ素重合体を含有する被覆材９１とトナー粒子は、隙間なく接していることが好ましい。これにより、トナー粒子の表層よりも内部の樹脂成分や離型剤等によるブリードの発生が抑えられ、保存安定性、環境安定性及び現像耐久性に優れたトナー９０を得ることができる。表層には上記の有機ケイ素重合体の他に、スチレン－アクリル系共重合体樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂や各種添加剤などを含有させてもよい。

トナー粒子を有機ケイ素重合体により被覆した後、流動性、帯電性などをさらに改良するために、実施形態１のように外添剤を外添したものをトナー９０とすることもできるが
、実施形態２では、外添を行わずにトナー９０とした。

実施形態２において、トナー半径Ｒｔは、３．５０μｍであり、被覆剤９１の個数平均粒径ｐは０．１０μｍであった。なお、被覆材９１の個数平均粒径ｐは、トナー粒子の表面の有機ケイ素重合体で形成された複数の半球状の凸部に対して、上述の方法で測定した。
実施形態２のようなトナー９０を用いた場合でも、実施形態１と同様に、本発明の帯電ローラ２により、帯電部材の汚れによる帯電不良を抑制し、安定して良好な画質を得る効果が得られた。

１…感光ドラム、２…帯電ローラ、２２…弾性層、２３…マトリックス、２４…ドメイン、４…現像装置、９０…トナー

Claims (13)

1. 記録材に画像を形成する画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
   像担持体と、
   前記像担持体に接触し、前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
   前記像担持体の表面に形成された静電像を現像剤像に現像するための現像剤を担持する現像剤担持体と、
   を備え、
   前記現像剤像を被転写体に転写した後に前記像担持体に残った現像剤を前記現像剤担持体で回収するように構成されたプロセスカートリッジにおいて、
   前記帯電部材は、導電性の支持体と、前記支持体に支持され前記像担持体と接触する弾性層と、を有し、
   前記弾性層は、第一のゴムを含むマトリックスと、第二のゴムおよび電子導電剤を含み前記マトリックス中に散在する複数のドメインと、を有し、
   前記ドメインの電気抵抗は、前記マトリックスの電気抵抗より低く、
   前記マトリックスは、前記弾性層の外表面に露出して複数の凹部を形成するとともに、
   前記複数のドメインには、前記凹部の底部で露出するドメインが含まれることを特徴とするプロセスカートリッジ。
2. 前記弾性層は、前記弾性層の表面を垂直な方向から見た時に、孤立した前記凹部の輪郭線上の任意の２点を結ぶ直線のうち、前記２点の間の最長なる距離Ｆｉの最大値が、前記現像剤の体積平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
3. 前記現像剤は、有機化合物を含むトナー粒子と、前記トナー粒子を被覆し、無機化合物を含む被覆材と、を含み、
   前記凹部の平均深さは、前記凹部の前記距離Ｆｉの最大値の半分をＲｓ、前記トナー粒子の体積平均粒径の半分をＲｔ、前記被覆材の個数平均粒径をｐとして、Ｒｔ－（Ｒｔ^２－Ｒｓ^２）^１／２＋ｐよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のプロセスカートリッジ。
4. 前記被覆材は、前記無機化合物として有機ケイ素重合体を含むことを特徴とする請求項３に記載のプロセスカートリッジ。
5. 前記帯電部材は、前記支持体が円柱状の支持体であり、該円柱状の支持体の外周面に前記弾性層を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
6. 前記帯電部材は、回転する前記像担持体に追従して回転するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
7. 前記帯電部材が前記像担持体を帯電する帯電部は、前記像担持体の回転方向において、前記像担持体から前記被転写体へ現像剤像を転写する転写部より下流で、前記静電像が現像剤像に現像される現像部よりも上流に位置することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
8. 前記被転写体は、記録材であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
9. 前記被転写体は、前記像担持体から前記現像剤像が転写される中間転写体であることを
   特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
10. 前記マトリックスは、前記第一のゴムに球状粒子が添加されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
11. 記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
    像担持体と、
    前記像担持体に接触し、前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
    前記像担持体の表面に静電像を形成すべく、前記帯電部材により帯電された前記像担持体を露光する露光手段と、
    前記静電像を現像剤像に現像する現像手段と、
    前記現像剤像を前記像担持体から被転写体に転写する転写手段と、
    を備え、
    前記現像剤像を前記被転写体に転写した後に前記像担持体に残った現像剤を前記現像手段で回収するように構成された画像形成装置において、
    前記帯電部材は、導電性の支持体と、前記支持体に支持され前記像担持体と接触する弾性層と、を有し、
    前記弾性層は、第一のゴムを含むマトリックスと、第二のゴムおよび電子導電剤を含み前記マトリックス中に散在する複数のドメインと、を有し、
    前記ドメインの電気抵抗は、前記マトリックスの電気抵抗より低く、
    前記マトリックスは、前記弾性層の外表面に露出して複数の凹部を形成するとともに、
    前記複数のドメインには、前記凹部の底部で露出するドメインが含まれることを特徴とする画像形成装置。
12. 前記被転写体は、記録材であることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記被転写体として、第１の転写手段としての前記転写手段により前記像担持体から前記現像剤像が転写される中間転写体と、
    前記中間転写体から記録材に前記像担持体を転写する第２の転写手段と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。

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