JP2005134503A

JP2005134503A - 二層構造の導電性ゴムローラ

Info

Publication number: JP2005134503A
Application number: JP2003368380A
Authority: JP
Inventors: Yougun Kii; 擁軍紀; Hirotoshi Murakami; 博俊村上; Toshio Kamata; 敏生鎌田; Takayuki Hattori; 高幸服部
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】環境変動が少なく、かつ電気抵抗ムラが小さいという特性を併せ持つゴムローラを提供する。
【解決手段】イオン導電性発泡弾性体からなる内層と、樹脂に導電性充填剤が配合され、厚さが２０〜２００μｍである外層とを備え、上記内層に上記外層を被覆した複合状態において、印加電圧５００Ｖでのローラ電気抵抗値［Ω］の常用対数値は５〜９乗、
電気抵抗の周方向のムラ（最大抵抗値／最小抵抗値）は１.４倍以下、印加電圧５００Ｖでの上記外層の体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕と上記内層のローラ抵抗値（外層体積抵抗率／内層ローラ抵抗値）の比率の常用対数値が１．０乗以下としている。
【選択図】図１

Description

本発明は二層構造の導電性ゴムローラに関し、詳しくは、複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンター等における帯電ローラ、現像ローラ、二次転写ローラ等の画像形成装置に関するゴムローラに好適に用いられるもので、特に、環境変動が少なく、電気抵抗ムラを小さくするものである。

従来、複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンター等に用いる帯電ローラ、現像ローラ、二次転写ローラにおいては、適度の安定した電気抵抗値を持たせる必要がある。このためローラを導電性ローラとする方法として、ポリマー中にエピクロルヒドリンゴム等を配合したイオン導電性エラストマーよりローラを成形する方法と、エラストマー中にカーボンブラック、金属酸化物等の粉末からなる導電性充填剤を配合した電子導電性エラストマーよりローラを成形する方法がある。

上記したいずれのエラストマーから成形された導電性ローラにおいても、帯電ローラ、現像ローラ、二次転写ローラとして用いられる場合、トナー離型性、耐摩耗性、耐久性に優れ、環境変動が少なく、電気抵抗ムラ（周方向の抵抗最大値／周方向の抵抗最小値）が小さいことが求められているが、未だ十分な性能が得られていない。

上記の問題を解決するため、二層構造の導電性ゴムローラが用いられており、例えば、特開２００１−２２１２２４号（特許文献１）で提供されている。
該二層構造の導電性ゴムローラでは、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）等からなる無極性ゴムに抵抗調整のためにカーボンブラックからなる電子導電充填剤を配合した発泡弾性体からなる内層を設け、有極性樹脂のポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）に抵抗調整のためにイオン導電性充填剤を添加した樹脂チューブを被せ、加熱密着させて外層としている。

しかしながら、上記二層構造の導電性ゴムローラでは、電気抵抗値の環境依存性（温度依存性および湿度依存性）を低減することはできるが、ゴムローラの電気抵抗ムラ（周方向の抵抗最大値／最小値）が大きく、特に、低電圧の場合には２倍以上となり、電気抵抗ムラを十分に低減できないという問題がある。

画像形成装置に用いるゴムローラには、トナー離型性、耐摩耗性、耐久性、環境変動が少ないことと同等に、電気抵抗ムラを小さくすることも要求されている。特に、帯電ローラ、現像ローラ、カラーレーザービームプリンタ用二次転写ローラなどにおいては電気抵抗ムラが小さいことは不可欠な特性である。しかしながら、上記した特性を併せ持つ導電性ゴムローラは得られていない。
特開２００１−２２１２２４号公報

本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、トナー離型性、耐摩耗性、耐久性などに優れ、環境変動が少なく、かつ電気抵抗ムラが小さいという特性を併せ持つゴムローラを提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明は、イオン導電性発泡弾性体からなる内層と、
樹脂に導電性充填剤が配合され、厚さが２０〜２００μｍである外層とを備え、
上記内層に上記外層を被覆した複合状態において、
印加電圧５００Ｖでのローラ電気抵抗値［Ω］の常用対数値は５〜９乗、
電気抵抗の周方向のムラ（最大抵抗値／最小抵抗値）は１.４倍以下、
印加電圧５００Ｖでの上記外層の体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕と上記内層のローラ抵抗値（外層体積抵抗率／内層ローラ抵抗値）の比率の常用対数値が１．０乗以下であり、かつ、１０℃相対湿度１５％から３２．５℃相対湿度９０％に変化させた時の抵抗変動値〔Ω〕の常用対数値△ｌｏｇ₁₀Ｒ〔Ω〕（ｌｏｇ₁₀Ｒ（１０℃相対湿度１５％）−ｌｏｇ₁₀Ｒ（３２．５℃相対湿度９０％））が１．３以下である二層構造の導電性ゴムローラを提供している。

本発明者が鋭意研究および実験を繰り返した結果、外層の体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕と内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比率の常用対数値を１．０乗以下とすることにより、複合した二層構造ゴムローラの電気抵抗は内層のイオン導電発泡弾性体の特性に近づくことを知見した。

図３は外層の体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕／内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比の常用対数値と、内層と外層とを複合したローラの抵抗値〔Ω〕／内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比の常用対数値の相関関係を示す。
図３に示されるように、外層の体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕／内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比の常用対数値が１乗以下となると、内層と外層とを複合したローラの抵抗値〔Ω〕／内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比の常用対数値が０．３以下となる。
図４は外層の体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕／内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比の常用対数値と複合後の周ムラとの相関関係を示す。図４に示されているように、体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕／内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比率の常用対数値が１乗以下となると、複合後のローラの周ムラを１．４倍以下と低減することができる。
即ち、内層はイオン導電性発泡弾性体とすることにより内層は電圧依存性が低く、ばらつきが小さい特性を有し、よって、内層に外層を被覆した複合後のゴムローラは電圧依存性が低く、ばらつきが小さい特性を持ち、電気抵抗の周方向のムラ（抵抗の最大値／最小値）を小さくすることができる。
また、外層は導電性充填剤と樹脂からなる主材料とすることにより、環境依存性を低くする特性を付与し、イオン導電性発泡弾性体からなる内層の環境変動を改良している。このように、内層は電圧依存性を低くすると共にばらつきを小さくし、外層は環境依存性を小さくすることにより。複合後の二層構造のゴムローラは電気抵抗の周方向のムラが小さく且つ環境依存性を改良したものとすることができる。

上記外層の厚さは２０〜２００μｍとしているが、好ましくは２０〜１５０μｍ、さらに好ましくは２５〜１２０μｍである。
上記範囲としているのは２０μｍより薄いと耐久性が悪くなるためであり、２００μｍよりも厚いと亀裂を発生することがあるためである。

上記イオン導電性発泡弾性体からなる内層は、非ハロゲン系ポリマーにフルオロ基（−Ｆ）あるいは／及びスルホニル基（−ＳＯ₂−）を含む陰イオンを備えた塩が配合されたポリマー組成物と、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）を含み、上記ポリマー組成物１００重量部に対してＥＰＤＭを１０〜９０重量部含んでいることが好ましい。

上記フルオロ基あるいは／及びスルホニル基を含む陰イオンを備えた塩は、ビスフルオロアルキルスルホンイミドの金属塩、フルオロアルキルスルホン酸の金属塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の金属塩を含んでいることが好ましい。
上記ビスフルオロアルキルスルホンイミドの金属塩、あるいは、フルオロアルキルスルホン酸の金属塩は、強い電子吸引効果によって電荷が非局在化するため、陰イオンが安定化し、ポリエチレンオキサイド中で高い解離度を示し、高いイオン導電性を実現することができる。このように、フルオロ基あるいは／及びスルホニル基を含む陰イオンを備えた塩を配合することで効率良く、低電気抵抗を実現することが可能になるため、ポリマー成分の配合を適宜調整することで、低電気抵抗を維持しながら、感光体汚染の問題も抑制することができる。

また、上記塩としては、リチウム塩が好ましいが、アルカリ金属、２Ａ族、あるいはその他の金属の塩や、第４級アンモニウム塩、第４級ホスホニウム塩、イミダゾリウム塩等でも良い。
具体的には、上記塩としては、例えば、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＮ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₂、ＬｉＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃，ＬｉＣＨ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₂、ＬｉＳＦ₅ＣＦ₂ＳＯ₃、Ｌｉ［（ＯＣＨ（ＣＦ₃）₂）₆Ｎｂ］等が挙げられる。
なお、上記塩は、イオン導電性発泡弾性体中に均一に分散していることが好ましい。また、上記の塩のうちＬｉＮ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₂等ビスフルオロアルキルスルホンイミドの金属塩では、ポリエチレンオキサイド鎖等への溶解性が極めて良好であり、さらにポリエチレンオキサイド鎖等を可塑化できるため添加することにより硬度を下げたり、体積抵抗率の環境依存性を低減することができ、非常に好ましい。

上記したように、非ハロゲン系ポリマーの組成物１００重量部に対してエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）を１０〜９０重量部含んでいることが好ましい。
上記範囲としているのは、ＥＰＤＭは主鎖が飽和炭素からなり、主鎖に二重結合を含まないため、高濃度オゾン雰囲気、紫外線を含む光照射等の環境下に長時間曝されても、分子主鎖切断が起こりにくいので、耐オゾン性、耐紫外線性及び耐熱性に優れたＥＰＤＭを上記のように含めることにより、二層構造ゴムローラ自体の耐オゾン性、耐紫外線性、耐熱性を向上することができるからである。なお、ＥＰＤＭの配合量はより好ましくは、２０〜７０重量部、さらに好ましくは３０〜４０重量部である。

上記非ハロゲン系ポリマーの組成物中のＥＰＤＭ以外のゴム成分としては、ジエン系ゴムが好ましく、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）等が良好に用いられ、１種または２種以上をブレンドしても良い。その他、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム等を用いることもできる。

なお、本出願中、ゴム成分の重量部とは、ゴムが非油展ゴムの場合、非油展ゴムの重量部を表し、ゴムが油展ゴムの場合は、油展ゴムからオイル成分の重量を差し引いたゴム成分のみの重量で重量部を表す。また、ゴムが油展ゴムと非油展ゴムの混合物の場合は、油展ゴムからオイル成分を差し引いたゴム成分のみの重量と非油展ゴムの重量との合計の重量で重量部を表す。

上記イオン導電性発泡弾性体からなる内層は、
印加電圧５００Ｖでのローラ電気抵抗値〔Ω〕が常用対数値で５〜９乗、
電気抵抗の周方向のムラ（最大抵抗値／最小抵抗値）が１.４以下、
硬度はアスカーＣで２０°〜６０°であることが好ましい。

上記のように内層は、印加電圧５００Ｖでのローラ電気抵抗値〔Ω〕が常用対数値で５〜９乗、即ち、１０⁵〜１０⁹［Ω］であることが好ましい。これは、１０⁹［Ω］より大きいと、ローラとした際に、転写、帯電、トナー供給等の効率が低下し実用に適さなくなるという問題があり、１０⁵［Ω］未満であると、それより小さいゴムローラを得るのが実際上困難となるためである。

また、上記のように、内層の電気抵抗値の最大と最小との比（最大抵抗値／最小抵抗値）である周ムラが１．４倍以下が好ましく、より好ましくは１．２倍以下である。上記周ムラが１．４倍を越えるとカラー印刷する時に画像ムラが出やすくなる。

さらに、上記のように、内層の硬度はアスカーＣで２０°〜６０°であるのが好ましい。これにより柔軟性が向上し、転写ロール等に使用したときに、転写部材を押圧した時のトナー画像の乱れが生じにくく、良好な画像を得ることができる。このように、導電性部材中の導電層の表面積が大きくなる発泡層とした場合でも、本発明に記載されるような二層構造とすることにより、移行汚染を防止でき非常に優れている。なお、アスカー硬度はより好ましくは２０°〜４０°、最も好ましくは２５°〜３５°である。

上記内層は、イオン導電性ポリマー組成物とＥＰＤＭに、さらに、発泡剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤等が配合される。

上記外層は、電子導電性充填剤を配合したポリイミド系樹脂あるいはポリオレフィン樹脂を主原料とし、該外層は上記内層と二重連続押し出しで成形し、または内層と別個に成形して拡張膨張させて内部に内層を圧入し、或いは熱収縮チューブとして成形して上記内層に被覆して熱収縮で密着させている。
なお、必ずしも熱収縮性とする必要はない。
配合する電子導電性充填剤としてはカーボン等の粒子が好適に用いられる。

上記外層は、印加電圧５００Ｖにおける体積抵抗率［Ω・ｃｍ］の常用対数値が６〜１２乗、配合している電子導電性充填剤のヨウ素吸着量が２０ｍｇ／ｇ〜８０ｍｇ／ｇとしていることが好ましい。

上記のように、外層の印加電圧５００Ｖにおける体積抵抗率［Ω・ｃｍ］は常用対数値で６〜１２乗、即ち、１０^6.0〜１０^12.0［Ω・ｃｍ］であるのが好ましい。これは、１０^12.0［Ω・ｃｍ］以上であると、導電性部材等とした際に良好な導電性が得られず実用に適さなくなるためである。また、組成物を成形してローラやベルト等とした際に転写や帯電、トナー等の効率が低下しやすいためである。１０^6.0［Ω・ｃｍ］以下であると、高印加電圧をかけると外層から放電しやすくなる。

さらに、上記のように、外層に配合する電気導電性充填剤のヨウ素吸着量が２０ｍｇ／ｇ〜８０ｍｇ／ｇの範囲、好ましくは４０ｍｇ／ｇである。
これは、２０ｍｇ／ｇより少ないと微量でも電気抵抗が変動するので均一な電気抵抗分布がとりにくくなり、電気抵抗の調節が難しくなるためである。８０ｍｇ／ｇを越えると大量の充填剤を入れなければならず、材料が硬くなり、成形加工がしにくくなるためである。

上記内層の厚さは４ｍｍ〜１０ｍｍで、外層の厚さは内層の厚さの３／１０００〜３０／１０００であることが好ましい。

上記したように、内層に外層を被覆した複合状態において、印加電圧５００Ｖでのローラ電気抵抗値［Ω］が常用対数値で５〜９乗、即ち、印加電圧５００Ｖでのローラ電気抵抗値が１０⁵〜１０⁹［Ω］であるのが好ましい。上記範囲としているのは、１０⁹［Ω］より大きいと、ゴムローラとして使用する際に、転写、帯電、トナー供給等の効率が低下し実用に適さないという問題があるからであり、１０⁵未満であると、それより小さい二層構造ゴムローラを得るのが実際上困難となるためである。

また、上記のように内層と外層の複合状態において、電気抵抗値の最大と最小との比（最大抵抗値／最小抵抗値）である周ムラが１．４倍以下している。
上記範囲としているのは、１．４倍を越えると、カラー印刷する時に画像ムラが出やすくなるからである。好ましくは１．２倍以下である。

さらに、内層に外層の複合状態において、上記式で示される１０℃相対湿度１５％から３２．５℃相対湿度９０％に変化させた時の抵抗変動値［Ω］が常用対数値で１．３乗以下、即ち、１０℃相対湿度１５％、３２．５℃相対湿度９０％の条件下での抵抗値Ｒ［Ω］を測定し、抵抗値の環境依存性Δｌｏｇ₁₀Ｒ＝ｌｏｇ₁₀Ｒ（１０℃相対湿度１５％）−ｌｏｇ₁₀Ｒ（３２．５℃相対湿度９０％）の値を１．３以下としている。

上記抵抗値の環境依存性の指標値が１．３以下であると、印刷環境が変化しても抵抗値が安定し、均一な画像ができる。他方、１．３より大きいと二層構造ゴムローラの使用環境の変化による抵抗値の変化が大きいため、より大きな電源を必要とし、装置としての消費電力や製品コストが上昇する。また、上記抵抗値あるいは体積抵抗率の環境依存性の指標値は、より好ましくは１．２以下が良い。

本発明の導電性ゴムローラは、内層の中空部に導電性芯材を圧入するか、あるいは両者を接着剤で接合して固定している。該芯材は、アルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳ、鉄等の金属製、セラミック製等とからなる。

二層構造のゴムローラとしては、画像形成装置において、感光ドラムを一様に帯電させるための帯電ローラ、トナーを感光体等から用紙または中間転写ベルト等に転写するための転写ローラ、トナーを搬送させるためのトナー供給ローラ、転写ベルトを内側から駆動させるための駆動ローラ等として好適に用いられる。

以上の説明より明らかなように、本発明によれば、電圧依存性が小さくばらつきが小さいイオン導電性発泡体からなる内層と、環境依存性が低い導電性充填剤と樹脂を主材料とした外層の二層構造の導電性ゴムローラとし、外層の体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕と内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比率の常用対数値を１．０以下としている。これにより、複合後の二層構造の導電性ゴムローラにおいては、電圧依存性やばらつきが小さい特性をもつことが可能なり、周ムラを１．４倍以下、さらには１．０倍〜１．２倍程度まで抑制できる一方、環境依存性は良い特性をもつことが可能となる。

また、内層に環境依存性の小さいイオン導電材料を用いることにより、周ムラを小さく、電圧依存性を小さく、さらには環境依存性をも小さくすることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の二層構造の導電性ゴムローラ１０を示し、該導電性ゴムローラ１０は、導電性を有する円柱状の金属製の芯材１１と、芯材１１の外表面に被覆するイオン導電性発泡体からなる内層１２と、さらに内層１２の表面側に円筒状に被覆する外層１３を備えている。円柱状の内層１２の中空部に、芯材１１を圧入するか、あるいは両者を接着剤で加硫接合して固定している。

上記外層１３は、樹脂層からなり、導電性充填剤をポリイミド系樹脂あるいはポリオレフィン樹脂に配合しており、厚さを２０〜２００μｍとしている。また、外層１３の体積抵抗値と内層１２のローラ抵抗比率の対数値を１．０以下としている。

上記内層１２は、イオン導電性発泡体からなり、非ハロゲン系ポリマーとフルオロ基あるいは／及びスルホニル基を含む陰イオンを備えた塩を含んでいる。非ハロゲンポリマーの組成物として、ポリマー１００重量部に対してエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）を１０〜９０重量部配合し、さらに、発泡剤を配合している。

内層１２の架橋剤として硫黄あるいは樹脂架橋剤であるフェノール系樹脂架橋剤、あるいは有機過酸化物を、架橋活性剤としては酸化亜鉛を配合し、加工性向上、硬度調整等の目的で必要に応じてパラフィンオイルを軟化剤として配合している。

内層１２は材料を混練機にて混練し、押し出し機で一定形状のチューブを押出、切断、缶加硫で加硫チューブを設ける。その後、接着剤を塗布している芯材１１に挿入し、加硫接着後に研磨、定寸カットで作成している。
外層１３は事前に配合したポリアミドイミド前駆体混合物をモールドにコーテイングして熱硬化後、モールドから取り外して作成している。この外層１３にエアーで内層１２を挿入し、内層１２に外層１３が被覆された二層構造のローラとしている。
あるいは、外層をポリオレフィン樹脂を主材として熱収縮チューブとして成形し、該熱収縮チューブを内層１３に被せ、加熱処理して内層に密着している。

上記のように内層１２に外層１３を被覆した二層構造のゴムローラ１０は、内層１２が電圧依存性やばらつきが小さいイオン導電性発泡材料からなり、外層１３の体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕と内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比率の常用対数値を１．０乗以下としているため、二層構造のゴムローラ１０は内層１２の特性に近付き、電圧依存性やばらつきが小さい特性を持たせることができる。よって、ゴムローラ１０の電気抵抗の周ムラを１．４倍以下に抑制することができる。
さらに、外層１３は環境依存性が低い電子導電充填剤を配合しているため、ゴムローラ１０の環境依存性も改良することができる。これにより、周ムラの発生が少なく且つ環境依存性が低いゴムローラとすることができる。

以下、本発明の実施例及び比較例について詳述する。
実施例１〜４及び比較例１〜３は下記の表１に記載の配合及び表２に記載の共通の配合からなる材料を用いた。

表１中、促進剤１はジベンゾチアジルスルフィド、促進剤２はテトラメチルチウラムモノスルフィドとした。

また、表１中のエピクロルヒドリンゴムは、エチレンオキサイド／エピクロルヒドリン／アリルグリシジルエーテルの共重合比率が５６モル％／４０モル％／４モル％である。
さらに、表１中、フルオロ基及びスルホニル基を含む陰イオンを備えた塩としては、リチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを用いた。

実施例１〜３、比較例１〜３については、以下の方法で製造した。
表１に上記の配合材料をそれぞれニーダに投入し、１００℃で１〜２０分程度混練りした後、表２に記載の材料をオープンロールにて混入することにより内層の混練物を作成した。かかる混練物をゴム用の一軸の押出成形機により押し出して一定形状のチューブをつくり、加圧水蒸気式加硫缶で１６０℃、３０分で加硫した。加硫チューブに接着剤塗布済みの金属製のシャフト（φ８ｍｍ）を挿入し、研磨して外径２０．４ｍｍとした。
外層はポリアミドイミド前駆体溶液にカーボンブラックを分散させたものをモールドにコーテイングして熱硬化させ、冷却後、脱型して作成した。モールドの外径は２０．０ｍｍとした。この外層にエアーで内層を挿入し、内層に外層が被覆された二層構造のローラとしている。
実施例４については、外層をポリオレフィン樹脂を用いて熱収縮チューブとして成形した。該熱収縮チューブに内層を挿入し、加熱して外層のチューブを密着させ、二層構造の導電性ゴムローラを得た。
実施例１〜４、比較例１〜３は、シャフト径φ８ｍｍ、二層の複合後のローラ外径φ２０．３４ｍｍ、ローラ長さ３４０ｍｍとした。

（実施例１〜４）
実施例１〜４はいずれも表１に示されるように、ＥＰＤＭとＮＢＲからなる非ハロゲンポリマーと、カーボンブラック、及びフルオロ基及びスルホニル基を含む陰イオンを備えた塩であるリチウムービス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドと、表２に示される各種加硫剤、加硫促進剤、発泡剤、酸化亜鉛、ステアリン酸とで構成されるゴム組成物から作製した内層を備えている。実施例１〜３は所定の厚みのポリアミドイミド樹脂で構成される外層を備え、実施例４は熱収縮チューブで構成される外層を備え、二層構造の導電性ゴムローラとした。

（比較例１〜３）
比較例１〜３は、表１に示すように、本発明の範囲外の二層構造の導電性ゴムローラの例であり、比較例１〜３はそれぞれ非ハロゲン系ポリマーであるＥＰＤＭを１０〜９０重量部の範囲外とし、フルオロ基及びスルホニル基を含む陰イオンを備えた塩を含まない内層で構成される二層構造の導電性ゴムローラとした。

（硬度測定）
上記の様に作製したローラについて高分子計器（株）製のゴム硬度計「ＳＲＩＳＯ１０１型」を用いて１０００ｇ荷重をかけたもとでの硬度（アスカーＣ硬度）を測定した。

（ローラ抵抗値の測定）
温度２３℃、相対湿度５５％雰囲気下で、図２に示すように、芯材２２を通した導電層２１をφ３０のアルミドラム２３上に当接搭載し、電源２４の＋側に接続した内部抵抗ｒ（１００Ω〜１０ｋΩ）の導電の先端をアルミドラム２３の一端面に接続すると共に電源２４の−側に接続した導線の先端を導電層２１の他端面に接続して通電を行った。芯材２２の両端部に５００ｇずつの荷重Ｆをかけ、芯材２２とアルミドラム２３間に５００Ｖの電圧をかけながらアルミドラム２３を回転数３０ｒｐｍで回転させることで間接的に導電性ローラ２０を回転させた。このとき周方向に３２回抵抗測定を行い、その平均値を求めた。内部抵抗の値は、ローラの抵抗値のレベルにあわせて、測定値の有効数字が極力大きくなるように調節した。この図２の装置で、印加電圧をＥとすると、ローラ抵抗値ＲはＲ＝ｒ×Ｅ／Ｖ−ｒとなるが、今回−ｒの項は微小とみなし、Ｒ＝ｒ×Ｅ／Ｖとし、内部抵抗ｒにかかる検出電圧Ｖよりローラ抵抗値Ｒを算出した。表中には、そのローラ抵抗値の平均値の常用対数値を用いて示している。

（ローラ抵抗値の周ムラ）
上記ローラ抵抗値の測定において得られた３２回の測定値を用い、１周内の周ムラ（（周方向の電気抵抗値の最大値／周方向の電気抵抗値の最小値）の比率）を求めた。この周ムラは１．４倍以下が好ましい。

（ローラ抵抗値の環境依存性の測定）
図２に示す装置を各測定環境に置き、印加電圧５００Ｖのもとで，１０℃相対湿度１５％（ＬＬ条件）あるいは３２．５℃相対湿度９０％（ＨＨ条件）の条件下でローラの電気抵抗値Ｒ［Ω］を測定し、Δｌｏｇ₁₀Ｒ＝ｌｏｇ₁₀Ｒ（１０℃相対湿度１５％）−ｌｏｇ₁₀Ｒ（３２．５℃相対湿度９０％）の式に従い、環境依存性を算出した。なお、表中には、その常用対数値を用いて示している。この値が１．３を超えると好ましくない。

（体積抵抗率の測定）
表１の外層の材料からスラブシート（１３０ｍｍ×１３０ｍｍ×２ｍｍ）を作製し、アドバンテストコーポレーション製のデジタル超高抵抗微少電流計Ｒ−８３４０Ａを用いて、２３℃相対湿度５５％の恒温恒湿条件下、印加電圧５００Ｖとして、ＪＩＳＫ６９１１に記載の体積抵抗値ρ_V［Ω・ｃｍ］を測定した。なお、表中には、体積抵抗率を常用対数値で示している。

表３に示すように、外層の体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕と内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比率の常用対数値を１．０以下とした実施例１〜４に関しては、複合した二層構造ゴムローラの抵抗は内層のイオン導電性発泡弾性体の良好な特性に近づくことが確認できた。環境依存性については、内層の環境依存性に依存しているが、外層の良好な特性の影響を受けて内層の環境変動より０．１から０．３乗改良できることも確認できた。

一方、比較例１については、内層ローラの環境依存性が大きいので、複合後のローラの環境依存性が１．８２乗に達して満足できなかった。
比較例２、３については、外層の体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕と内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比率の常用対数値が２．４０、３．６６と大きく、このために周ムラが大きくなって実用に耐えられないものとなった。

また、実施例１〜４は、内層に非ハロゲン系ポリマーとフルオロ基及びスルホニル基を含む陰イオンを備えた塩を含み、非ハロゲン系ポリマーとしてポリマー１００重量部に対しＥＰＤＭを３０重量部含む環境依存性が小さいイオン導電性発泡体を用い、外層の体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕と内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比率の実用対数値を１．０乗以下としている。このことから、周ムラが１．４倍以下、環境依存性が１．３以下である二層構造ゴムローラをつくることができた。また、これらのローラは感光体汚染等の実用上の問題も生じなかった。

（Ａ）は本発明の二層構造の導電性ゴムローラの概略斜視図、（Ｂ）は断面構成図である。ローラ抵抗値等のローラの電気特性の測定装置の概略図である。外層の体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕／内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比の常用対数値と、複合したローラの抵抗値〔Ω〕／内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比の常用対数値の相関性を示すグラフ。外層の体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕／内層のローラ抵抗値〔Ω〕の比の常用対数値と、複合したローラの周ムラの相関性を示すグラフ。

符号の説明

１０導電性ゴムローラ
１１芯材
１２内層
１３外層

Claims

イオン導電性発泡弾性体からなる内層と、
樹脂に導電性充填剤が配合され、厚さが２０〜２００μｍである外層とを備え、
上記内層に上記外層を被覆した複合状態において、
印加電圧５００Ｖでのローラ電気抵抗値［Ω］の常用対数値は５〜９乗、
電気抵抗の周方向のムラ（最大抵抗値／最小抵抗値）は１.４倍以下、
印加電圧５００Ｖでの上記外層の体積抵抗率〔Ω．ｃｍ〕と上記内層のローラ抵抗値（外層体積抵抗率／内層ローラ抵抗値）の比率の常用対数値が１．０乗以下であり、かつ、
１０℃相対湿度１５％から３２．５℃相対湿度９０％に変化させた時の抵抗変動値〔Ω〕の常用対数値△ｌｏｇ₁₀Ｒ〔Ω〕（ｌｏｇ₁₀Ｒ（１０℃相対湿度１５％）−ｌｏｇ₁₀Ｒ（３２．５℃相対湿度９０％））が１．３以下である二層構造の導電性ゴムローラ。
上記イオン導電性発泡弾性体からなる内層は、非ハロゲン系ポリマーにフルオロ基あるいは／及びスルホニル基を含む陰イオンを備えた塩が配合されたポリマー組成物と、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）を含み、上記ポリマー組成物１００重量部に対してＥＰＤＭを１０〜９０重量部含んでいる請求項１に記載の二層構造の導電性ゴムローラ。
上記イオン導電性発泡弾性体からなる内層は、
印加電圧５００Ｖでのローラ電気抵抗値〔Ω〕の常用対数値は５〜９乗、
電気抵抗の周方向のムラ（最大抵抗値／最小抵抗値）が１.４倍以下、
硬度はアスカーＣで２０°〜６０°である請求項１または請求項２に記載の二層構造の導電性ゴムローラ。
上記外層は、電子導電性充填剤を配合したポリイミド系樹脂あるいはポリオレフィン樹脂を主原料とし、該外層は上記内層と二重連続押し出しで成形し、または内層と別個に成形して拡張膨張させて内部に内層を圧入し、或いは熱収縮チューブとして成形して上記内層に被覆して熱収縮で密着させている請求項１乃至請求項３に記載のいずれか１項に記載の二層構造の導電性ゴムローラ。
上記外層は、印加電圧５００Ｖにおける体積抵抗率［Ω・ｃｍ］の常用対数値は６〜１２乗、上記電子導電性充填剤のヨウ素吸着量が２０ｍｇ／ｇ〜８０ｍｇ／ｇである請求項１乃至請求項４に記載のいずれか１項に記載の二層構造の導電性ゴムローラ。
上記内層の厚さは４ｍｍ〜１０ｍｍで、上記外層の厚さは内層の厚さの３／１０００〜３０／１０００である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の二層構造の導電性ゴムローラ。