JP4331568B2 - 導電性ロール - Google Patents

Description

本発明は、導電性ロールに関し、詳しくは、プリンター、複写機、ファクシミリ、ＡＴＭなどのＯＡ機器における電子写真装置の画像形成機構に使用され、電気特性を改良し、トナー散りを抑制するものである。

プリンター、電子写真複写機、ファクシミリ装置等の電子写真装置における導電性機構においては、感光ドラムを一様に帯電させるための帯電ロール、トナーを搬送させるためのトナー供給ロール、トナーを感光体に付着させるための現像ロール及びトナー像を感光体から用紙に転写するための転写ロール等の画像形成装置に用いられる種々の導電性ロールが用いられている。

このような導電性ロールは、一般的に、円柱状の芯金とこの芯金の周囲に同心円状に積層された加硫ゴム層とから構成されており、その用途に応じて、電気抵抗等の導電性、非汚染性、低硬度等の種々の性能が要求されている。中でも、転写ロールは、感光体に形成された静電潜像を紙へ転写するため、特に、電気抵抗等の導電性が重要なパラメータとなっている。

この種の導電性ロールにおいては、導電性を付与するため、ポリエチレンオキサイド等のポリエーテル構造を含む導電性オリゴマーや導電性可塑剤をゴム中に配合することにより、ロールの電気抵抗を制御する方法があるが、ブリードしやすいため、感光体を汚染する可能性がある。

その他、カーボンブラック又は金属酸化物等の導電付与剤をゴム中に練りこみ、分散させることによりロールの電気抵抗を制御する方法が挙げられるが、カーボンブラックは添加量のわずかな変化により電気抵抗値が急激に変化する領域があるため、電気抵抗値の制御が難しい場合がある。

そこで電気抵抗のばらつきを解決する方法として、エピクロルヒドリンゴム等の低抵抗イオン導電性ポリマーと、ＮＢＲ等の高抵抗イオン導電性ポリマーとをブレンドすることにより抵抗を調整する方法が挙げられる。ブレンド比を変化させるだけで抵抗を調整することができるので、電気抵抗の制御が容易である。しかし、エピクロルヒドリンゴムは、塩素系であるため、使用後に焼却処理したり、熱やせん断で分解してリサイクルしようとすると、処理条件によっては、燃焼時に塩化水素等の有害ガスやダイオキシンが発生する恐れもあり、昨今の環境問題への意識への高まりより、その廃棄時の取り扱いに難点がある。
また、エプクロルヒドリンゴムを使用すると静電容量が大きくなり、その周波数依存性も大きくなる。よって、静電容量を小さくするためには、導電材を用いて電気抵抗を調整する方が好ましい。

また、電気抵抗を所要値に設計したとしても、場合によっては、現像時に感光ドラムの両端部等で局所的なトナー付着が生じ、紙等にトナー像が飛び散って、転写されるトナーに散り（トナーずれ）が生ずるという問題がある。
この問題に対して、特開平１１−２４９３８６号では、トナーの端部かぶりと端部飛び散りを防ぐために、ローラの長手方向両端の各端面から長手方向１５％以内の端部の静電容量をその他の部分よりも大きくした導電性ローラが提案されている。

しかしながら、上記特開平１１−２４９３８６号の導電性ローラでは、端部のニップを小さくすることで静電容量を大きくして見かけの抵抗値を上げているにすぎず、周波数を変えることで材料そのものの静電容量が大きくなりすぎると、トナー散りが発生してしまうという問題がある。即ち、全体の静電容量がある範囲に収まらないと、端部以外の部分でも、トナーのかぶりや飛び散りが起こってしまうという問題がある。
特開平１１−２４９３８６号公報

本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、電気抵抗の調整が容易で且つ静電容量が小さく、電気特性に優れ、トナー散りを確実に抑制することができる導電性ロール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、芯金と、該芯金の表面側に導電性弾性層を備えた導電性ロールであって、
上記導電性弾性層は非ハロゲン系のゴム成分にイオン導電性充填剤を配合したゴム組成物からなり、
上記導電性弾性層のゴム成分は、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体から選択される少なくとも１種以上のゴムで、かつ、該ゴム成分は全て非ハロゲン系ゴムであり、
上記イオン導電性充填剤としてフルオロ基およびスルホニル基を有する陰イオンを備えた塩を非ハロゲン系ゴム成分１００重量部に対して０．２重量部以上１０重量部以下含有させ、
１００Ｈｚでの静電容量が１０ｐＦ以上５０ｐＦ以下であり、印加電圧１０００Ｖでの電気抵抗が１０の５乗Ω以上１０の９乗Ω以下であることを特徴とする導電性ロールを提供している。

トナー散りは、導電性弾性層の配合材料中で電気を流す媒体（カーボンブラック等の導電性充填剤、導電体、極性分子）の分極スピードが異なるために起こる現象であり、この分極が遅いとトナー散りが発生し易い。よって、本発明者らは、トナー散りの現象は、分極スピードを示す指標である静電容量が小さい方が起こりにくいと考え、鋭意研究の結果、静電容量を小さくし、周波数依存性を少なくすることにより、トナー散りを抑制することができることを見出し、上記静電容量を５０ｐＦ以下に特定している。

即ち、本発明の導電性ロールでは、電気抵抗が１０の５乗Ω以上１０の９乗Ω以下と低い上に、静電容量の範囲を５０ｐＦ以下としていることにより、分極スピードを適切な速さに制御でき、トナー散りを抑制することができる。その結果、確実にトナーを所望の位置に付着させることができ、よって良好な画像を得ることができる。

本発明の導電性ロールにおいて、１００Ｈｚでの静電容量を５０ｐＦ以下としているのは、５０ｐＦよりも大きい場合には、分極が遅くなり、トナー散りを抑制する効果が生じないためである。静電容量は１０ｐＦ以上である。
１００Ｈｚという周波数は、材料の持つ静電容量の周波数特性が現れやすい周波数であり、高周波での静電容量よりも静電容量が大きくなりやすい周波数である。特に、静電容量の周波数依存性が大きい材料は１００Ｈｚの周波数でも静電容量の値が十分大きくなるため、トナー散りの評価との相関が判り易く、周波数１００Ｈｚでの静電容量で規定している。ここでの静電容量とは、芯金を含めた導電性ロール全体の静電容量を指す。

また、本発明の導電性ロールで電気抵抗値を１０の５乗Ω以上１０の９乗Ω以下としているのは、カラー複写機あるいはカラープリンター用等の現像ロール、帯電ロール、転写ロール、トナー供給ロール等として用いる場合に適した電気抵抗値としていることによる。即ち、電気抵抗値が１０の５乗Ωより小さいと電流が流れすぎ、画像不良が発生しやすいためである。一方、１０の９乗Ωより大きいと、転写や帯電、トナー供給等の効率が低下し、導電性ロールとして実用に適しにくいためである。なお、好ましくは、１０の６乗Ω以上１０の９乗Ω以下である。

本発明の導電性ロールでは、交流の低周波数１０2Ｈｚ（Ｌ）での静電容量Ｃ（Ｌ）と、交流の高周波数１０5Ｈｚ（Ｈ）での静電容量Ｃ（Ｈ）とが、
０＜（Ｃ（Ｌ）−Ｃ（Ｈ））／（ｌｏｇ_１０Ｈｚ（Ｈ）−ｌｏｇ_１０Ｈｚ（Ｌ））＜１０の関係を満たすようにしている。

即ち、交流の低周波数１０^２Ｈｚ（Ｌ）での静電容量Ｃ（Ｌ）と、高周波数１０^５Ｈｚ（Ｈ）での静電容量Ｃ（Ｈ）とにおいて、Ｃ（Ｌ）とＣ（Ｈ）との差を、Ｈｚ（Ｈ）の対数値とＨｚ（Ｌ）の対数値との差で除した値が１０以下であることが好ましい。
上記数式の上記値が１０よりも大きいと、周波数依存性の大きく、トナーの散りが発生しやすくなる。

具体的に、低周波数とは１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範囲を指し、高周波数とは１００００Ｈｚ〜１０００００Ｈｚの範囲を指す。周波数が１０００Ｈｚ以上では、トナー散りが発生する材料で導電性弾性層を形成しても、あるいはトナー散りが発生しない材料で形成しても、静電容量は、ほぼ一定値である。しかし、１００Ｈｚ程度の低周波数となるとトナー散りを発生する材料においては静電容量が大きくなる。よって、低周波数１０^２Ｈｚ（Ｌ）と高周波数１０^５Ｈｚ（Ｈ）との静電容量とを評価値として用い、トナーの散りを発生しにくい材料として、トナー散りの発生を抑制している。

上述したように導電性ロールの電気的性能を最適化するため、導電性弾性層はゴム成分にイオン導電性充填剤を配合したゴム組成物からなり、イオン導電性充填剤として、陰イオンと陽イオンに解離可能なフルオロ基、スルホニル基を有するリチウム塩、カリウム塩、第４級アンモニウム塩、あるいはイミダゾリム塩を用いている。

導電性充填剤として、イオン導電性充填剤であるフルオロ基及びスルホニル基を有する陰イオンを備えた塩を用いると、フルオロ基及びスルホニル基を有する陰イオンを備えた塩は、強い電子吸引効果によって電荷が非局在化するため、陰イオンが安定なためゴム組成物中で高い解離度を示し、高いイオン導電性を実現できる。
このように、フルオロ基及びスルホニル基を有する陰イオンを備えた塩を配合して、均一に分散させ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、ゴム成分の配合を適宜調整することで、他の物性を悪化させることなく、低電気抵抗を実現し、かつ、感光体汚染の問題も抑制することができる。

具体的には、導電性弾性層は、エチレン−プロピレン―ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体から選択される少なくとも１種以上のゴムで、かつ、該ゴム成分はすべて非ハロゲン系ゴムである。該ゴム成分１００重量部に対して、イオン導電性充填剤であるフルオロ基及びスルホニル基を有する陰イオンを備えた塩を０．２重量部以上１０重量部以下含有したゴム組成物を用いて形成している。上記塩を１０重量部以下としているのは、１０重量部を越えると静電容量が大きくなりやすいためである。

上記フルオロ基及びスルホニル基を有する陰イオンを備えた塩としては、特に、ビスフルオロアルキルスルホニルイミドイオン、トリスフルオロアルキルスルホニルメチドイオンからなる塩が好ましい。

ＥＰＤＭは主鎖が飽和炭化水素からなり、主鎖に二重結合を含まないため、高濃度オゾン雰囲気、光線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難い。従って、耐候性、耐酸化性を高めることができる。ＥＰＤＭゴムとしては、ゴム成分のみからなる非油展タイプと、ゴム成分とともに親展油を含む油展タイプとが存在する。本発明にはいずれのタイプのものも使用可能である。上記観点より、ＥＰＤＭは全ゴム中２０重量％以上１００重量％以下で用いることができる。ＮＢＲやＢＲ等と混合する場合は２０重量％以上４０重量％以下が好ましい。

また、ＮＢＲは圧縮永久歪みや硬度が低く物性に非常に優れているので好ましい。また、ＮＢＲ（特に液状ＮＢＲを含有したもの）を混合するとポリマー鎖が動きやいため、加工性にも優れ、かつイオンの輸送効率も高くなるので電気抵抗も低くすることができる。また、低ニトリル量のＮＢＲ類はＴｇが低いため、粘弾性や電気抵抗値の環境依存性が小さく、室温付近では非常に良好な特性を示す。ＮＢＲは全ゴム中２０重量％以上８０重量％以下であるのが好ましい。

また、ゴム組成物には、必要に応じてオイル等の軟化剤、老化防止剤、その他充填剤等を配合しても良い。

また、本発明の導電性ロールに用いるゴム組成物に化学発泡剤を配合することで、ロールがスポンジ化され、ショアＥ硬度が２０以上４０以下であるのが良い。転写ロールなどのニップ幅を必要とする部材にも応用することができる。これにより、導電性ロールが静電潜像保持体に押しつけられた場合のニップ幅を大きくすることができる。
上記範囲としているのは、２０未満であると柔らかすぎて耐摩耗性が悪くなりやすいためである。一方、４０を越えると硬すぎて剛直な感光体と接触した時に画像上の欠陥が発生し易いことによる。なお、この場合、ゴム成分１００重量部に対して、化学発泡剤が２重量部以上１２重量部以下の割合で配合され、発泡助剤が１２重量部以下の割合で配合されていることが好ましい。

加硫剤としては、特に、低電気抵抗を実現できるため、粉末硫黄が好ましい。また、硫黄、有機含硫黄化合物の他、過酸化物なども使用可能である。有機含硫黄化合物としては、例えば、テトラメチルチウラムジスルフィド、Ｎ，Ｎ−ジチオビスモルホリンなどが挙げられる。過酸化物としてはベンゾイルペルオキシド等を挙げることができる。なお、これらのうち、加硫とともに発泡を行う場合には、加硫速度と発泡速度のバランスが良くなる点から硫黄を用いるのが好ましい。
加硫剤の添加量は、ゴム成分１００重量部に対して、０．５重量部以上５重量部以下、さらには１重量部以上３重量部以下が好ましい。

また、加硫促進剤を配合してもよく、消石灰、マグネシア（ＭｇＯ）、リサージ（ＰｂＯ）等の無機促進剤や以下に記す有機促進剤を用いることができる。
有機促進剤としては、２−メルカプト・ベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェン等のチアゾール系、スルフェンアミド系、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等のチウラム系、チオウレア系等を適宜組み合わせて用いることができる。
また、加硫促進剤は、ゴム成分１００重量部に対して、０．５重量部以上５重量部以下、さらには１重量部以上４重量部以下が好ましい。

本発明の導電性ロールは、常法により作成でき、例えば、上記ゴム組成物（混合物）を所要の配合でオープンロール、バンバリーミキサー、ニーダー等のゴム混練装置に投入し、１００℃で１〜２０分程度混練りした後、単軸押出機でチューブ状に予備成形し、この予備成形品を１６０℃、１０〜６０分加硫したのち、芯金を挿入し表面を研磨した後、所要寸法にカットしてロールとする等の従来公知の種々の方法を用いることができる。混練物の加硫は、例えば、電気プレス機、缶加硫、電子線の照射等により行うとよい。加硫時間等の加硫条件は、ゴム成分、加硫剤等の種類や配合比、発泡剤と発泡助剤の種類と量によって異なるが、加硫試験用レオメータ（例：キュラストメータ）により最適加硫時間を求めて決めるとよい。また、加硫温度は必要に応じて上記温度に上下して定めてもよい。なお、感光体汚染を低減させるため、なるべく十分な加硫量を得られるように加硫条件を設定することが好ましい。

成形は加硫前又は加硫と同時に行うことができる。例えば、混練物をロール形状の金型内に圧縮成形した後、金型を加熱することにより加硫する。またはインジェクション成形、トランスファー成形、押出成形により、チューブ状（ロール状）、シート状、ベルト状等の所望の形状に成形しながら加硫を行ってもよい。

導電性ロールは、円筒状に成形された導電性弾性層の肉厚が３ｍｍ〜９ｍｍ、好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍであるのが好ましい。これは、肉厚が上記範囲より小さいと適当なニップを得にくいためであり、上記範囲より大きいと部材が大きすぎて小型軽量化を図りにくいためである。

導電性ロールの機械的強度を向上させるため、必要に応じて、電気抵抗に影響を与えない範囲内で充填剤を配合することができる。充填剤としては、例えば、シリカ、カーボンブラック、クレー、タルク、炭酸カルシウム、二塩基性亜リン酸塩（ＤＬＰ）、塩基性炭酸マグネシウム、アルミナ等の粉体を挙げることができる。充填剤を配合する場合、充填剤は導電性ロール全体当たり３０重量％以下とするのが好ましい。これは充填剤の配合はゴムの引っ張り強度及び引き裂き強度の改善には有効であるものの、余り多く配合するとゴムの柔軟性を大きく低下させるためである。

本発明の導電性ロールは導電性弾性層１層のみとしても良いし、導電性弾性層以外に、ロールの抵抗調整や、表面保護等のために２層、３層等の複層構造としても良く、要求性能に応じて各層の配合、積層順序、積層厚み等を適宜設定することができる。なお、導電性ロールは、ゴム成分のみならず全体として非ハロゲン系であることが好ましい。また、導電性弾性層は最内層であるのが良い。芯金は、アルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳ、鉄等の金属製、セラミック製等とすることができる。

以上の説明より明らかなように、本発明によれば、電気抵抗を低く設定すると共に、周波数１００Ｈｚでの静電容量を上記規定範囲内の値としているため、導電性ロールのトナー散りを確実に抑制することができる。よって、導電性ロールの電気特性を向上させることができ、良好な画像を得ることができる。

また、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＢＲ、ＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体から選択されるゴム成分を用いているので、耐オゾン性にも優れる上に、非ハロゲン系ゴムであるため、ハロゲン成分が副反応を起こすことがなく、圧縮永久ひずみの低減と電気抵抗低の低減を両立して実現することができる。よって、使用後に焼却等の処理を行う場合においても、塩化水素ガス等の有害物質を発生する恐れが無く環境にも優しい製品とすることができる。

さらに、陰イオンと陽イオンに解離可能なフルオロ基及びスルホニル基を有する塩を含有することで、各種物性値低下させることなく、少量の添加で非常に大きく抵抗値を下げることが出来る。

従って、本発明の導電性ロールは、レーザービームプリンター、インクジェットプリンター、複写機、ファクシミリ，ＡＴＭなどのＯＡ機器における電子写真装置の画像形成機構等に好適に用いることができる。具体的には、トナーを感光体に付着させるための現像ロール、感光ドラムを一様に帯電させるための帯電ロール、トナー像を感光体から用紙に転写するための転写ロール、トナーを搬送させるためのトナー供給ロール、転写ベルトを内側から駆動するための駆動ロール等の導電性ロールとして極めて有用である。特に、ニップ幅を大きくすることができ、トナー散りを抑制できるため、効率良くトナー像を紙に転写することができ、転写ロールに好適である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施形態の導電性ロール１０を示す。導電性ロール１０は、導電性を有する円柱状のＳＵＳ製の芯金２と、芯金２の外周面上に円筒状の導電性を有する導電性弾性層１を備えている。導電性弾性層１の中空部に芯金２が圧入して取り付けられている。

導電性ロール１０は、ゴム成分として、非ハロゲン系であるＥＰＤＭ３０重量部とＮＢＲ７０重量部とを用いている。導電性充填剤として、ゴム成分１００重量部に対して、イオン導電性充填剤であるフルオロ基及びスルホニル基を有する陰イオンを備えた塩を５重量部、化学発泡剤を用いて発泡させた非ハロゲン系のゴム組成物を用いて形成された導電性弾性層１を備えている。フルオロ基及びスルホニル基を有する陰イオンを備えた塩として、リチウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを用いている。また、化学発泡剤としてアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）及び４，４'−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）を計８重量部用い、発泡助剤として尿素を４重量部用いている。

さらに、上記ゴム組成物には、加硫剤（硫黄）、加硫促進剤（ジベンゾチアジルジスルフィド）、無機充填剤（軽質炭酸カルシウム）を各所要量で配合しており、組成物全体として非ハロゲン系としている。

このゴム組成物を混練した後、押出機で円筒状に押出して予備成形し、これを所定寸法に裁断して予備成形体を得ている。この予備成形体を加圧式水蒸気式加硫缶に投入し、化学発泡剤がガス化して発泡すると共に、ゴム成分が架橋する温度で加硫している。

加硫処理の条件は、ゴム成分、化学発泡剤、加硫剤等の添加剤の種類や配合比によって異なり、適宜調整される。この加硫成形された円筒形状の導電性弾性層１の中空に金属製のシャフトからなる芯金（φ６ｍｍ）２を挿入し、研磨すると共にカットして仕上げている。

導電性ロール１０は、化学発泡剤を配合し、スポンジ化することにより，ショアＥ硬度を３３としている。また、１００Ｈｚでの静電容量を３３ｐＦとし、１ｋＶ印加時の電気抵抗値を１０^７．５Ωとしている。また、導電性ロール１０は、交流の低周波数Ｈｚ（Ｌ）での静電容量Ｃ（Ｌ）と、交流の高周波数Ｈｚ（Ｈ）での静電容量Ｃ（Ｈ）において、Ｃ（Ｌ）とＣ（Ｈ）との差を、Ｈｚ（Ｈ）の対数値とＨｚ（Ｌ）の対数値との差で除した値、即ち、数式１：（Ｃ（Ｌ）−Ｃ（Ｈ））／（ｌｏｇ_１０Ｈｚ（Ｈ）−ｌｏｇ_１０Ｈｚ（Ｌ））の値を２．７としている。

具体的には、本実施形態では、低周波数Ｈｚ（Ｌ）は１０２Ｈｚであり、静電容量Ｃ（Ｌ）は３３ｐＦである。また、高周波数Ｈｚ（Ｈ）は１０５Ｈｚであり、静電容量Ｃ（Ｈ）は２５ｐＦである。よって、数式１の値は２．７となる。

このように導電性ロール１０は、電気抵抗値が１０^７．５Ωと低く、静電容量も３３ｐＦと小さい上に、上記数式１の値を２．７としているため、トナー散りが確実に抑制される。また、塩素等のハロゲンを含まず、電気抵抗の調整が可能で、かつ優れた物性（圧縮永久ひずみが低く、低硬度）を得ることができる。従って、複写機、ファクシミリ、プリンターなどの電子写真装置の現像ロール、帯電ロール、転写ロール等に好適に用いることができる。特に転写ロールに最適である。

上記実施形態以外にも、導電性弾性層１は、ゴム成分としてＥＰＤＭを単独で用いても良いし、その他、ＮＢＲ、ＢＲ等から選択されるゴムを適宜配合量を調整して用いることができる。また、その他各種導電性充填剤を所望の配合量で配合しても良い。また、発泡させてなくても良い。

導電性ロール１０は芯金２の外周面上の導電性弾性層１の１層のみとしているが、ロールの抵抗調整や、表面保護等のために２層、３層等の複層構造としても良く、各層の配合、積層順序、積層厚み等を適宜設定することができる。芯金は、その他、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄等の金属製、セラミック製等としても良い。

以下、本発明の導電性ロールの実施例１〜１６及び比較例１〜６について、詳述する。 実施例１〜１６および比較例１〜６について、表１又は表２に記載の配合を常法により混練、押出、加硫、成形加工、研磨してシャフト径φ６ｍｍ、ロール外径φ１５ｍｍ、ゴム長さ２３０ｍｍの導電性ロールを作成した（即ち、導電性弾性層の厚み９ｍｍ）。詳しくは、表１又は表２の配合をニーダに投入し、１００℃で１〜２０分程度混練りした後、ゴム混練装置よりチューブ状に押し出して予備成形体を得た。次いで、この予備成形体を加硫缶に投入して１６０℃、３０分加硫した後、鉄製のシャフト（径φ６ｍｍ）を挿入し、研磨、カットして導電性ロール（外径φ１５ｍｍ、長さ２３０ｍｍ）を作成した。

なお、表１、２中の各配合の数値単位は重量部である。また、電気抵抗の数値は常用対数の値（ｌｏｇ_１０Ω）である。ＤＭはジベンゾチアジルジスルフィドである。発泡剤１は化学発泡剤４，４'−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、発泡剤２は化学発泡剤アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、発泡助剤は尿素である。
導電性添加塩１はリチウムービス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（住友スリーエム株式会社製）、導電性添加塩２はリチウムートリフルオロメタンスルフォネート（森田化学工業株式会社製）、導電性添加塩３はヘキシルトリメチルアンモニウムービス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（「ＩＬ−Ａ１」広栄化学工業株式会社製）、導電性添加塩４は１−エチル−３−メチルイミダゾリムービス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（「ＥＭＩ−ＴＳＦＩ」ステラケミファ株式会社製）、導電性添加塩５はカリウム−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（森田化学工業株式会社製）である。
なお、表中、数式１の欄は、上述した（Ｃ（Ｌ）−Ｃ（Ｈ））／（ｌｏｇ_１０Ｈｚ（Ｈ）−ｌｏｇ_１０Ｈｚ（Ｌ））の値を示す。数式１は０より大きく１０より小さい値を適正値とした。

（実施例１乃至実施例１６）
実施例１乃至実施例１６はいずれも、表１に示すように、電気抵抗の常用対数の値を本発明の範囲内とし、１００Ｈｚでの導電性ロールの静電容量も５０ｐＦ以下と本発明の範囲内とした。実施例１〜６、１６は導電性添加塩１、実施例７〜１０は導電性添加塩２、実施例１１は導電性添加塩５、実施例１２は導電性添加塩３、実施例１３は導電性添加塩４を用い、フルオロ基及びスルホニル基を有する陰イオンを備えた塩である導電性添加塩の種類を変更した。実施例１４、１５は導電性添加塩は用いなかった。
導電性添加塩３〜５を用いた実施例１１〜１３は陽イオンを大きくすることで通電上昇低減を図った。
また、実施例１６はＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体に導電性添加塩１をあらかじめプリブレンドしたものを用いた。

（比較例１乃至比較例６）
他方、比較例１乃至比較例６は、電気抵抗の常用対数の値あるいは１００Ｈｚでの静電容量を本発明の範囲外とした。比較例１〜３は導電性添加塩１を用い、比較例４〜６は導電性添加塩２を用いた。

実施例及び比較例の導電性ロールを、電気抵抗、硬度、静電容量（１００Ｈｚ）、感光体汚染の有無、トナー散りに関して以下の様に試験及び／又は評価した。

（静電容量）
ＬＣＲメータ（東洋テクニカ製）にて測定を行った。図２に示すように導電性ロール２０を載置しているアルミニウム板Ｐとシャフト２２との間に電圧をかけ、ＬＣＲメータにてＲ（抵抗）成分とＣ（コンデンサー）成分の並列回路で測定した。シャフト２２の両端荷重を５００ｇとし固定した。
周波数１００Ｈｚで測定した。また、低周波数Ｈｚ（Ｌ）は１００Ｈｚとし、高周波数Ｈｚ（Ｈ）は１０００００Ｈｚとして測定も行った。

（電気抵抗値の測定）
温度２３℃、相対湿度５５％雰囲気下で、図３に示すように、芯金２を通した導電性弾性層１を金属製円筒３上に当接搭載し、電源４の＋側に接続した内部抵抗ｒ（１０ｋΩ）の導線の先端を金属製円筒３の一端面に接続すると共に電源４の−側に接続した導線の先端を導電性弾性層１の他端面に接続して通電を行った。芯金２の両端部に５００ｇずつの荷重Ｆをかけ、芯金２と金属製円筒３間に１ｋＶの電圧をかけながら金属製円筒３を回転させることで間接的に導電性ロール１０を回転させた。このとき周方向に３６回抵抗測定を行い、その平均値を求めた。この値は１０の９．０乗以下であるのが適している。表１中には、常用対数値を示している。

（硬度（ショアＥ））
温度２３℃、相対湿度５５％の環境中で、左右の軸部に５００ｇの荷重をかけ、ショアＥ硬度計にて硬度測定を行った。
なお、４０以下を適正値とした。

（感光体汚染）
導電性ロールを感光体に５００ｇの荷重で押しつけ、４０℃、９０％ＲＨ下に２週間放置し感光体表面の汚染を目視にて確認した。感光体表面の汚染が目視にて確認されない場合は○、確認される場合は×とした。

（トナー散り評価）
ブラザー製ＬＢＰ ＨＬ−１２４０を用い、トナー散り評価を行った。
詳細には、１００μｍ幅の白黒ラインを画出しし、評価した。トナー散りがなかった場合には「なし」、トナー散りがあった場合には「あり」とした。

（判定）
上記測定及び試験結果から、要求性能を満たし導電性ロールとして優れている場合には○、劣る場合には×とした。

表２に示される様に、比較例１、４は電気抵抗の値が１０の９乗よりも大きいため、導電性ロールとして不適であった。比較例２、５及び比較例３、６は１００Ｈｚでの静電容量が５０ｐＦより大きく、数式１で規定の値も大きすぎて範囲外であったためにトナー散りが生じてしまった。

一方、表１に示される様に、実施例１乃至実施例１６の導電性ロールは、硬度（ショアＥ）が３１〜３９で適切であり、さらに感光体汚染も全く無く、数式１の値も１０以下で適切であり、トナー散りが全く無く、表１中、判定の結果が全て○であることに示される様に、全て優れた導電性ロールであることが確認された。実施例５、６はゴム成分としてＢＲとＥＰＤＭを用いて導電性添加塩１を配合しているため耐候性は良好であった。なお、ゴム成分をＢＲのみとして導電性添加塩を配合した場合にはオゾン劣化が生じる。
また、実施例１１〜１３では導電性添加塩３〜５を配合したため、陽イオンがリチウム陽イオンよりやや重いことから連続通電時の抵抗上昇をより大きく低減することができた。かつ、抵抗値の環境依存性もさらに低減していた。
さらに、ＢＲとＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体の２次元系である実施例１４は、静電容量を小さくしたまま抵抗調整が可能であり、ＢＲとＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体とクロロプレンの３次元系である実施例１５は、さらに環境変動も抑制することができた。さらには、ＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体に導電性添加塩１をあらかじめプリブレンドした実施例１６は、ＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体単独で使用するときよりも少量で所望の電気抵抗が得られると共に導電性添加塩１単独で使用するときよりも通電上昇を低減することが可能となった。

上記した実施例より、本発明の導電性ロールは、画像形成装置に用いる導電性ロールとして適した低電気抵抗値を示し、静電容量も小さいためトナーの散りを抑制でき、感光体汚染を防止できることが確認できた。また。実施例の配合は塩素を含まないので、環境に配慮した導電性ロールとすることもできた。

本発明の導電性ロールの概略図である。 導電性ロールの静電容量の測定方法を示す図である。 導電性ロールの電気抵抗の測定方法を示す図である。

符号の説明

１ 導電性弾性層
２ 芯金
１０ 導電性ロール

Claims (2)

1. 芯金と、該芯金の表面側に導電性弾性層を備えた導電性ロールであって、
   上記導電性弾性層は非ハロゲン系のゴム成分にイオン導電性充填剤を配合したゴム組成物からなり、
   上記導電性弾性層のゴム成分は、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体から選択される少なくとも１種以上のゴムで、かつ、該ゴム成分は全て非ハロゲン系ゴムであり、
   上記イオン導電性充填剤としてフルオロ基およびスルホニル基を有する陰イオンを備えた塩を非ハロゲン系ゴム成分１００重量部に対して０．２重量部以上１０重量部以下含有させ、
   １００Ｈｚでの静電容量が１０ｐＦ以上５０ｐＦ以下であり、印加電圧１０００Ｖでの電気抵抗が１０の５乗Ω以上１０の９乗Ω以下であることを特徴とする導電性ロール。
2. 前記１００Ｈｚでの静電容量が２８ｐＦ以上３７ｐＦ以下であり、印加電圧１０００Ｖでの電気抵抗が１０の６．９乗Ω以上１０の８．８乗Ω以下である請求項１に記載の導電性ロール。

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