JP2013213996A - 膜、膜を有する装置、電子写真感光体、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 - Google Patents

膜、膜を有する装置、電子写真感光体、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 長期間の使用によっても、表面の凹凸形状が無くなっていくことによる摩擦係数の増大が起きにくい膜および該膜を有する装置を提供する。
【解決手段】 硬度の異なる第1部分および第2部分を有し、第1部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])が0.01〜3GPaであり、第1部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])に対する第2部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])の比の値(H/H)が1.2〜30である膜であって、膜の表面が第1部分で構成される面および第2部分で構成される面を有し、第1部分および第2部分がそれぞれ連続して膜の膜厚方向に膜の膜厚の75%以上延在しており、膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分で構成される面の面積率が10〜80%であって、かつ、第1部分で構成される面および第2部分で構成される面の合計の面積率が50%以上である。
【選択図】 図3

Description

本発明は、新規な構造を有する膜および該膜を有する装置に関する。また、本発明は、表面層として該膜を有する電子写真感光体、ならびに、該電子写真感光体を有するプロセスカートリッジおよび電子写真装置に関する。
従来から部材の表面に特定の形状を設けることで摩擦を制御する技術が知られている。例えば、工業用機械材料の分野においては、特許文献1に記載されているように、軸受部材の表面に凸形状を設けることで、接触部材である軸との摩擦を低減させる技術がある。
また、特許文献3に記載されているように、磁気ヘッドのスライダー面にハニカム形状のテクスチュアを設けることで摩擦力を低減させる技術がある。
また、有機機能部材への応用として、特許文献2には、電子写真感光体や中間転写体などのトナー像担持体の表面(外周面)に凹凸形状を設けることで、表面に残留したトナーに対する高いクリーニング性と、接触部材であるクリーニングブレードの巻き込み(ブレード捲れ)の抑制とを両立する技術が開示されている。
また、特許文献4には、電子写真感光体の表面を滑らかな曲面の凸部を有する凹凸面とすることでクリーニングブレードの反転などを抑制する技術が開示されている。
さらに、摩擦を制御する他の技術として、部材に潤滑剤を含有させる技術も知られている。
特開2002−106578号公報 特開2005−128510号公報 特開平09−219077号公報 特開平07−092697号公報
しかしながら、表面に凹凸形状を有する部材は、接触部材との長期間の接触により、凹凸形状の摩耗が発生することがある。長期間の使用によって、部材の表面の凹凸形状が摩耗し、無くなっていくことで、部材の表面の摩擦係数が大きくなっていく。
本発明の目的は、長期間の使用によっても、表面の凹凸形状が無くなっていくことによる摩擦係数の増大が起きにくい膜および該膜を有する装置を提供することにある。また、本発明は、表面層として該膜を有する電子写真感光体、ならびに、該電子写真感光体を有す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。
本発明は、硬度の異なる第1部分および第2部分を有し、該第1部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])が0.01〜3GPaであり、該第1部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])に対する該第2部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])の比の値(H/H)が1.2〜30である膜であって、
該膜の表面が該第1部分で構成される面および該第2部分で構成される面を有し、
該第1部分および該第2部分がそれぞれ連続して該膜の膜厚方向に該膜の膜厚の75%以上延在しており、
該膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、該第2部分で構成される面の面積率が10〜80%であって、かつ、該第1部分で構成される面および該第2部分で構成される面の合計の面積率が50%以上である
ことを特徴とする膜である。
また、本発明は、上記膜を含む部材、および、該膜の表面と相対速度をもって接触しうる接触部材を有することを特徴とする装置である。
また、本発明は、表面層として上記膜を有することを特徴とする電子写真感光体である。
また、本発明は、電子写真感光体と、該電子写真感光体の表面をクリーニングするためのクリーニング手段とを一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、該電子写真感光体が、上記電子写真感光体であり、該クリーニング手段が、該電子写真感光体の表面に接触しうるクリーニングブレードを有することを特徴とするプロセスカートリッジである。
また、本発明は、電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、および、該電子写真感光体の表面をクリーニングするためのクリーニング手段を有する電子写真装置において、該電子写真感光体が、上記電子写真感光体であり、該クリーニング手段が、該電子写真感光体の表面に接触しうるクリーニングブレードを有することを特徴とする電子写真装置である。
本発明の膜においては、第2部分よりも第1部分が低硬度であり、摩耗しやすくなっていることで、使用により、第1部分が凹部となり、第2部分が凸部となるため、膜の表面における接触部材と接触する面積を減らすことができる。そのため、接触部材との摩擦を低減することが可能である。そして、使用により、低硬度の第1部分が高硬度の第2部分と比較してより削れることによって、長期間使用しても、第1部分と第2部分の高低差がほぼ一定の第2部分を凸部とした凹凸形状を維持することが可能となる。これにより、膜の表面の小さい摩擦係数を長期間維持することが可能となる。
本発明の膜の例を膜の表面の真上方向から見た図である。 本発明の膜の例を断面方向から見た図である。 本発明の膜の例を使用し、凹凸形状が形成された状態を断面方向から見た図である。 本発明の膜の別の例を膜の表面の真上方向から見た図である。 本発明の膜のさらに別の例を膜の表面の真上方向から見た図である。 本発明の膜のさらに別の例を断面方向から見た図である。 本発明の膜のさらに別の例を使用し、凹凸形状が形成され、凹部に潤滑性のある摩耗粉が溜まった状態を断面方向から見た図である。 スクエア型のニッケルメッシュ/平織りタイプステンレス鋼メッシュにおける線幅および開孔サイズを示す図である。 ハニカム型のニッケルメッシュにおける線幅および開孔サイズを示す図である。 フォトマスクを電子写真感光体の表面に巻き付ける方法を説明する図である。 ウレタンゴム製のブレードを電子写真感光体に対して当接させて摩擦係数を測定する方法を説明する図である。 本発明の電子写真感光体を有するプロセスカートリッジを備えた電子写真装置の概略構成の一例を示す図である。
図1は、本発明の膜の例を膜の表面の真上方向から見た図であり、図2は、断面方向から見た図である。また、図3は、本発明の膜の例を使用し、凹凸形状が形成された状態を断面方向から見た図である。図1〜3中、10は膜の第2部分であり、11は膜の第1部分である。また、図2および3中の膜の上側が接触部材と接触する表面である。
膜の第1部分11は第2部分10に比べて低硬度であるため、膜を接触部材と相対速度をもって接触させて使用することによって、第1部分11が第2部分10と比較してより削れ、図3のように、第2部分10を凸部、第1部分11を凹部とした凹凸形状ができる。これによって、膜の接触部材との接触面積が減少することで摩擦を低減することができる。そして、第2部分10が摩耗した分、第1部分11は速やかに削れることで、膜の表面の凹凸形状は維持され続けるため、長期間使用しても、凹凸形状を維持することが可能となる。そのため、膜の表面の小さい摩擦係数を維持することが可能となる。
また、第1部分11の屈折率が第2部分10の屈折率と同程度になるように材料に選択することで、光散乱による外観の変化を抑制することができるため好ましい。この場合、光学部材ならば、解像度低下を抑制することができるため、本発明を好適に用いることのできる分野としては、電子写真分野が挙げられる。
また、例えば図4のように、膜の表面において、第1部分411で構成される面が第2部分410で構成される面に取り囲まれているようにすることもできる。図4は、本発明の膜の別の例を膜の表面の真上方向から見た図である。図4のように、膜の表面において第1部分411で構成される面が第2部分410で構成される面に取り囲まれていることにより、使用によって凹部となる第1部分411(第1部分411で構成される面)が凸部となる第2部分410に囲まれた閉空間を成すようになり、膜と接触部材との間で空気を閉じ込めることができるようになる。そのため、圧縮空気による反発力が生じやすくなる。この反発力によって、荷重圧力(膜と接触部材との接触圧力)が減少し、接触部材との摩擦をさらに低減させることが可能である。ここで、閉空間とは、膜が接触部材と接触したときに凹部と接触部材によって形成される閉じられた空間を意味する。
本発明の膜を作製する方法としては、例えば、アクリレート、不飽和ポリエステル、エポキシ、オキセタン、ビニルエーテルなどの紫外線硬化性樹脂または電子線硬化性樹脂のモノマー(ならびに必要に応じて後述の潤滑剤)で形成した樹脂膜に対して、フォトマスクまたは電子線マスクを介して紫外線または電子線を照射して樹脂膜中の架橋密度を変えることで、各部分に硬度差をつけ、第1部分および第2部分を形成する方法が挙げられる。
紫外線硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂のモノマーとしては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2013213996
Figure 2013213996
Figure 2013213996
Figure 2013213996
また、マイクロメートルオーダー、さらにはナノメートルオーダーレベルの微細で、多数のロッドなどが一定の方向を向いている真鍮製などのマイクロ剣山に、(必要に応じて後述の潤滑剤を含有する)ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスチレン、ポリエチレンなどの樹脂溶液を流し込み、乾燥させることでも作製することができる。
また、例えば図5〜7のように、膜に潤滑剤を含有させることもできる。図5は、本発明の膜のさらに別の例を膜の表面の真上方向から見た図であり、図6は、本発明の膜のさらに別の例を断面方向から見た図である。また、図7は、本発明の膜のさらに別の例を使用し、凹凸形状が形成され、凹部に潤滑性のある摩耗粉が溜まった状態を断面方向から見た図である。図6および7中の膜の上側が接触部材と接触する表面である。図5および6のように、膜が潤滑剤512を含有していることにより、使用によって膜の表面が摩耗すると、図7のように、膜の表面には潤滑性のある摩耗粉513が生じる。そして、潤滑性のある摩耗粉513は、第2部分510を凸部、第1部分511を凹部とした凹凸形状の凹部に溜まるため、摩擦系から流出しにくく、摩擦系に長期間存在することになる。そのため、膜の表面の摩擦係数はさらに小さくなり、その小さい摩擦係数を長期間維持することが可能となる。凹部に溜まった潤滑性のある摩耗粉によって接触部材との摩擦をより低減するという観点からも、膜の表面において、第1部分で構成される面は第2部分で構成される面に取り囲まれていることが好ましい。第1部分で構成される面が第2部分で構成される面に取り囲まれていることにより、使用によって凹部となる第1部分(第1部分で構成される面)が凸部となる第2部分に囲まれた閉空間を成すようになり、この閉空間に潤滑性のある摩耗粉が溜まるようにすることによって、摩耗粉の摩耗系からの流出をさらに抑制することができるようになる。また、潤滑剤512は、第1部分511および第2部分510の少なくとも一方に含有されていることが好ましい。
膜に含有させる潤滑剤としては、固体潤滑剤または半固体潤滑剤であることが好ましい。
固体潤滑剤としては、例えば、フッ素原子含有化合物の重合体や、マイカ、タルクなどの層状酸化物や、グラファイトなどの層状炭化水素化合物や、二硫化モリブデンなどの金属硫化物や、シリコーンや、メラミンシアヌレートや、チッ化ホウ素などの粒子が挙げられる。フッ素原子含有化合物としては、例えば、四フッ化エチレン、三フッ化塩化エチレン、六フッ化エチレンプロピレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、二フッ化塩化エチレンなどが挙げられる。これらの中でも、固体潤滑剤としては、四フッ化エチレンの重合体の粒子、すなわち、ポリテトラフルオロエチレン粒子が好ましい。
潤滑剤が粒子である場合、その平均粒径は0.01〜10μmであることが好ましい。
半固体潤滑剤としては、例えば、フッ素グリース(増ちょう剤:ポリテトラフルオロエチレンなど、基油:パーフロロポリエーテルなど)、シリコーングリース(増ちょう剤:リチウム石鹸など、基油:フェニルメチルポリシロキサン、ジメチルポリシロキサンなど)、フルオロシリコーングリース(増ちょう剤:リチウム石鹸など、基油:フルオロシリコーンなど)、エステルグリース(増ちょう剤:ウレア、リチウム石鹸など)、ペンタフェニルエーテル・テトラフェニルエーテルなどのポリフェニルエーテルを基油とするポリフェニルエーテル系グリース(増ちょう剤:ベントナイトなど)などが挙げられる。
膜中の潤滑剤の含有量は、膜の全体積に対して20体積%以下であることが好ましい。膜中の潤滑剤の量を多くするほど、紫外線や電子線の照射などによって膜に硬度差をつけることが難しくなる傾向がある。これらの潤滑剤は1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよく、また、潤滑剤の分散剤とともに用いてもよい。
潤滑剤の大きさは、第2部分のサイズ以下であることが好ましい。潤滑剤のサイズが大きいほど、紫外線や電子線の照射などによって膜に硬度差をつけることが難しくなる傾向がある。
また、接触面積を減らして摩擦を低減させるという観点から、第1部分および第2部分の形状としては、任意の形状を選択することができるが、上記使用によって第1部分が凹部になり、第2部分が凸部になったときの形状としては、例えば、ホール型、ピラー型、ライン&スペース(L&S)型、スクエア型、ハニカム型などが挙げられる。これらの中でも、上述のように、閉空間に閉じ込めた空気によって接触部材との摩擦を低減させる場合や、潤滑性のある摩耗粉を閉空間に留めて摩耗粉の摩耗系からの流出を抑制する場合は、膜の表面を真上から見たときの閉空間の形状としては、ホール型、スクエア型、ハニカム型などが挙げられる。これらの中でも、ハニカム型が好ましい。
本発明においては、上記のとおり、膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分で構成される面の面積率は10〜80%でなければならないが、摩擦低減により効果的であり、摩耗もしにくくなるという観点から、20〜70%であることが好ましい。第2部分で構成される面の面積率が10%未満では、接触部材との接触面積が小さくなることで、凸部になった第2部分が接触部材の荷重に耐え切れずに破壊されやすくなる。第2部分で構成される面の面積率が80%超では、接触部材との接触面積が大きくなることで、摩擦低減効果が十分に得られず、摩擦係数が大きくなる。
また、本発明においては、上記のとおり、膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第1部分で構成される面および第2部分で構成される面の合計の面積率は50%以上でなければならないが、90%以上であることが好ましく、100%であることがより好ましい。第1部分で構成される面および第2部分で構成される面の合計の面積率が50%未満では、第1部分を凹部とし、第2部分を凸部とした凹凸形状によって、膜の表面の小さい摩擦係数を長期間維持するという効果が乏しくなる。
また、本発明においては、上記のとおり、第1部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])に対する第2部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])の比の値(H/H)は1.2〜30でなければならないが、第1部分と第2部分の高低差をより適度に維持するためには、1.5〜30であることが好ましい。第1部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])に対する第2部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])の比の値(H/H)が1.2未満では、第1部分と第2部分の摩耗速度に十分な差が出ないため、第1部分と第2部分の高低差を十分に得ることができず、摩擦低減効果が十分に得られない。第1部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])に対する第2部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])の比の値(H/H)が30超では、第1部分と第2部分の高低差が大きくなることで、凸部になった第2部分が接触部材の荷重に耐え切れずに破壊されやすくなる。
また、本発明においては、上記のとおり、第1部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])は、0.01〜3GPaである。第1部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])が0.01GPa以上であれば、第1部分と第2部分の高低差が適度に維持される。第1部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])が3GPa以下であれば、上記使用によって第2部分が適度に凸部になる。
また、本発明においては、上記のとおり、第1部分および第2部分がそれぞれ連続して膜の膜厚方向に膜の膜厚の75%以上延在していなければならないが、第1部分を凹部とし、第2部分を凸部とした凹凸形状をより長く維持するためには、90%以上延在していることが好ましく、さらには、第1部分および第2部分はそれぞれ膜を貫通している(=膜の膜厚の100%延在している)ことがより好ましい。膜の膜厚の75%未満では、第1部分を凹部とし、第2部分を凸部とした凹凸形状を長期間維持しにくくなる。
膜の膜厚は、1〜100μmであることが好ましい。
上記使用によって第1部分がスペース状の凹部になり、第2部分がライン状の凸部になったときの第1部分および第2部分のサイズは、それぞれ、0.1〜50μmであることが好ましい。ここで、第2部分のサイズとは、ライン&スペース型ではライン部の幅、ホール型ではホール径、ピラー型ではピラー径、ハニカム型では対向する頂点間距離を用いることができる。また、その他の形状であっても、例えば、表面における第2部分の連続領域において、最も狭い幅の距離を用いることができる。
また、膜の表面において第1部分で構成される面が第2部分で構成される面に取り囲まれているようにする場合、使用によって凸部となる第2部分に囲まれた閉空間の最長径は、閉じ込めた空気によって接触部材との摩擦を低減させるという観点から、0.1〜100μmであることが好ましい。ここで、閉空間の最長径とは、例えば、閉空間の形状が円状のホール型である場合はホールの直径であり、閉空間の形状がハニカム型である場合は対向する頂点間距離のうち最も長い距離である。その他の形状であっても、例えば、閉空間を挟む2本の平行線を引いたとき、これらの平行線の距離が最も長くなる場合の距離が閉空間の最長径である。
これらの値(サイズ)は、例えば、(株)ニレコ製の画像解析装置(商品名:LuzexAP)などの画像解析装置で簡便に算出することができる。
本発明において、膜の各種硬度は、特に断りがない場合、連続剛性測定法による硬度を意味する。連続剛性測定法による硬度は、超微小硬度計を用い、連続剛性測定法に従って測定することができる。そのように測定された第1部分の連続剛性測定法による硬度をH[GPa]とし、第2部分の連続剛性測定法による硬度をH[GPa]とする。ここで、連続剛性測定法とは、押しこみ試験中に圧子を微小振動させ、振動に対する応答振幅、位相差を時間の関数として取得し、押しこみ深さの連続的変化に対応して、除荷時の初期勾配を連続的に算出する方法である。具体的な測定方法は、試料に対して、正三角錐圧子(Berkovich圧子)を用いて押し込み負荷/除荷試験を行い、荷重−押しこみ深さ線図を取得する方法である。
上記第1部分で構成される面や第2部分で構成される面の面積率は、試料に垂直方向の微小振動を加え、表面の粘弾性の違いによって変化するカンチレバーのたわみ振幅を検出することにより、粘弾性像を得ることができ、これにより第2部分の面積率を算出することができる。
本発明を好適に用いられる分野として、電子写真分野がある。電子写真感光体の電荷輸送層や保護層などの表面層(最外層)において、本発明の膜を好適に用いることができる。その場合、接触部材としては、クリーニングブレードなどが挙げられる。クリーニングブレードにはウレタンゴム製部材が一般的に用いられる。
本発明を好適に用いられるその他の分野としては、自動車の機能部品が挙げられる。例えば、ワイパーや開閉可能な窓ガラスの、雨や雪が摺擦ですり抜けないよう、接触部材が相対速度を持って接触している面に、本発明の膜を用いたり、ワイパーや窓ガラスと接触する部材側に本発明の膜を用いたりすることができる。
以下、電子写真感光体の材料、層構成などについて説明する。
電子写真感光体は、支持体および支持体上に形成された感光層を有するものが一般的である。
感光層は、電荷輸送物質と電荷発生物質を同一の層に含有する単層型感光層であってもよいし、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とに分離した積層型(機能分離型)感光層であってもよい。電子写真特性の観点からは、積層型感光層が好ましい。また、積層型感光層には、支持体側から電荷発生層、電荷輸送層の順に積層した順層型感光層と、支持体側から電荷輸送層、電荷発生層の順に積層した逆層型感光層がある。電子写真特性の観点からは、順層型感光層が好ましい。また、電荷発生層や電荷輸送層自体をそれぞれ積層構成とすることができる。
支持体としては、導電性を有していればよく(導電性支持体)、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼などの金属製(合金製)の支持体を用いることができる。また、真空蒸着によって形成したアルミニウム、アルミニウム合金、酸化インジウム−酸化スズ合金などの被膜を有する金属製支持体やプラスチック製支持体を用いることもできる。また、カーボンブラック、酸化スズ粒子、酸化チタン粒子、銀粒子などの導電性粒子を含有させたプラスチック製支持体や紙製支持体や、導電性結着樹脂製の支持体などを用いることもできる。また、支持体の形状としては、円筒状、ベルト状などが挙げられるが、円筒状が好ましい。
支持体と感光層(電荷発生層、電荷輸送層)または後述の下引き層との間には、レーザー光などの散乱による干渉縞の抑制や、支持体の傷の被覆などを目的とした、導電層を設けてもよい。
導電層は、カーボンブラック、金属粒子、金属酸化物粒子などの導電性粒子を結着樹脂および溶剤とともに分散処理することによって得られる導電層用塗布液を塗布し、得られた塗膜を乾燥および/または硬化させることによって形成することができる。
導電層に用いられる結着樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド酸、ポリビニルアセタール、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエステルなどが挙げられる。
導電層用塗布液に用いられる溶剤としては、例えば、アルコール、スルホキシド、ケトン、エーテル、エステル、脂肪族ハロゲン化炭化水素、ハロゲン化芳香族化合物、芳香族化合物などの有機溶剤が挙げられる。
導電層の膜厚は、1〜40μmであることが好ましく、2〜20μmであることがより好ましい。
また、支持体または導電層と感光層(電荷発生層、電荷輸送層)との間には、感光層の接着性改良、支持体からの電荷注入性改良、感光層の電気的破壊に対する保護などを目的とした、バリア機能や接着機能を有する下引き層を設けてもよい。
下引き層は、樹脂(結着樹脂)を溶剤に溶解させることによって得られる下引き層用塗布液を塗布し、得られた塗膜を乾燥および/または硬化させることによって形成することができる。
下引き層に用いられる樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、アリル樹脂、アルキッド樹脂、エチルセルロース樹脂、エチレン−アクリル酸コポリマー、エポキシ樹脂、カゼイン樹脂、シリコーン樹脂、ゼラチン樹脂、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、ポリアクリレート、ポリアセタール、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリアリルエーテル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、ポリブタジエン、ポリプロピレン、ユリア樹脂などが挙げられる。
また、酸化アルミニウムなどの材料を用いて下引き層を形成してもよい。
下引き層用塗布液に用いられる溶剤としては、例えば、アルコール、スルホキシド、ケトン、エーテル、エステル、脂肪族ハロゲン化炭化水素、芳香族化合物などが挙げられる。
下引き層の膜厚は、0.05〜7μmであることが好ましく、0.1〜2μmであることがより好ましい。
電子写真感光体に用いられる電荷発生物質としては、例えば、モノアゾ、ジスアゾ、トリスアゾなどのアゾ顔料や、金属フタロシアニン、非金属フタロシアニンなどのフタロシアニン顔料や、インジゴ、チオインジゴなどのインジゴ顔料や、ペリレン酸無水物、ペリレン酸イミドなどのペリレン顔料や、アンスラキノン、ピレンキノンなどの多環キノン顔料や、スクワリリウム色素や、ピリリウム塩およびチアピリリウム塩や、トリフェニルメタン色素や、セレン、セレン−テルル、アモルファスシリコンなどの無機物質や、キナクリドン顔料や、アズレニウム塩顔料や、シアニン染料や、キサンテン色素や、キノンイミン色素や、スチリル色素や、硫化カドミウムや、酸化亜鉛などが挙げられる。これら電荷発生物質は1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。
感光層が積層型感光層である場合、電荷発生層に用いられる結着樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、アリル樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、スチレン−ブタジエンコポリマー、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、ベンザール樹脂、ポリアクリレート、ポリアセタール、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリアリルエーテル、ポリアリレート、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリビニルアセタール、ポリブタジエン、ポリプロピレン、メタクリル樹脂、ユリア樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー、酢酸ビニル樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ブチラール樹脂が好ましい。これらは、単独、混合または共重合体として、1種または2種以上用いることができる。
電荷発生層は、電荷発生物質を結着樹脂および溶剤とともに分散処理することによって得られる電荷発生層用塗布液を塗布し、得られた塗膜を乾燥および/または硬化させることによって形成することができる。分散方法としては、例えば、ホモジナイザー、超音波分散機、ボールミル、サンドミル、ロールミル、振動ミル、アトライター、液衝突型高速分散機などを用いた方法が挙げられる。電荷発生物質と結着樹脂との割合は、1:0.5〜1:4(質量比)の範囲が好ましい。
電荷発生層用塗布液に用いられる溶剤としては、例えば、アルコール、スルホキシド、ケトン、エーテル、エステル、脂肪族ハロゲン化炭化水素、ハロゲン化芳香族化合物、芳香族化合物などの有機溶剤が挙げられる。
電荷発生層の膜厚は、0.001〜6μmであることが好ましく、0.01〜2μmであることがより好ましい。
また、電荷発生層には、種々の増感剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤などを必要に応じて添加することもできる。
電子写真感光体に用いられる電荷輸送物質としては、例えば、トリアリールアミン化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、スチルベン化合物、ピラゾリン化合物、オキサゾール化合物、チアゾール化合物、トリアリールメタン化合物などが挙げられる。これら電荷輸送物質は1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。
感光層が積層型感光層である場合、電荷輸送層に用いられる結着樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、アリル樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリアクリルアミド、ポリアセタール、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリアリルエーテル、ポリアリレート、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリビニルブチラール、ポリフェニレンオキシド、ポリブタジエン、ポリプロピレン、メタクリル樹脂、ユリア樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ポリアリレート、ポリカーボネートが好ましい。これらは、単独、混合または共重合体として、1種または2種以上用いることができる。
電荷輸送層は、電荷輸送物質と結着樹脂を溶剤に溶解させることによって得られる電荷輸送層用塗布液を塗布し、得られた塗膜を乾燥および/または硬化させることによって形成することができる。電荷輸送物質と結着樹脂との割合は、2:1〜1:2(質量比)の範囲が好ましい。
電荷輸送層用塗布液に用いられる溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル、クロロベンゼン、クロロホルム、四塩化炭素などのハロゲン原子で置換された炭化水素などが挙げられる。
電荷輸送層の膜厚は、5〜30μmであることが好ましく、6〜25μmであることがより好ましい。
また、電荷輸送層には、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤などを必要に応じて添加することもできる。
感光層が単層型感光層である場合、該単層型感光層は、上記電荷発生物質および上記電荷輸送物質を上記結着樹脂および上記溶剤とともに分散処理することによって得られる単層型感光層用塗布液を塗布し、得られた塗膜を乾燥および/または硬化させることによって形成することができる。
また、感光層上には、該感光層を保護することを目的とした保護層を設けてもよい。保護層は、上述した各種結着樹脂を溶剤に溶解させることによって得られる保護層用塗布液を塗布し、得られた塗膜を乾燥および/または硬化させることによって形成することができる。
保護層の膜厚は、0.01〜10μmであることが好ましく、0.1〜7μmであることがより好ましい。
上記各層用の塗布液を塗布する際には、例えば、浸漬コーティング法(浸漬塗布法)、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ローラーコーティング法、マイヤーバーコーティング法、ブレードコーティング法などの塗布方法を用いることができる。
接触部材であるクリーニングブレードを電子写真感光体の表面に強く押し当てることで、残留トナーのクリーニングを行うことが一般的であるが、強く押し当てていることで、電子写真感光体の回転トルクが大きくなる。また、電子写真感光体の表面に形成した凹凸形状の破壊(特に凸部の破壊)が起こりやすい。
本発明の膜を電子写真感光体の表面層に用いることで、摩擦を低減することができるため、電子写真感光体の回転トルクを減らすことができる。また、電子写真感光体の表面の凹凸形状を長期間維持することができることから、小さい摩擦係数での接触の維持が可能となり、クリーニングブレードの巻き込み(ブレード捲れ)を抑制することができる。
図12に、本発明の電子写真感光体を有するプロセスカートリッジを備えた電子写真装置の概略構成の一例を示す。
図12において、本発明の円筒状の電子写真感光体1201は、軸1202を中心に矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。
回転駆動される電子写真感光体1201の表面(周面)は、帯電手段1203により正または負の電位に帯電され、次いで、露光手段(不図示)から出力される露光光(画像露光光)1204を受ける。こうして電子写真感光体1201の表面には、目的の画像に対応した静電潜像が形成されていく。帯電手段としては、例えば、コロトロン、スコロトロンなどを用いたコロナ帯電手段や、ローラー、ブラシ、フィルムなどを用いた接触帯電手段などが挙げられる。また、帯電手段に印加する電圧は、直流電圧のみであってもよいし、交流電圧を重畳した直流電圧であってもよい。また、露光手段としては、例えば、スリット露光、レーザービーム走査露光などが挙げられる。
電子写真感光体1201の表面に形成された静電潜像は、現像手段1205のトナーにより現像されてトナー画像となる。現像方式としては、磁性または非磁性の一成分または二成分トナーを接触または非接触させて現像する方式が挙げられる。トナーとしては、例えば、懸濁重合、乳化重合などによる重合トナーや、機械式粉砕法や球形化処理などによって球形化処理されたトナーなどが挙げられる。トナーの重量平均粒径は4〜7μmであることが好ましく、トナーの平均円形度は0.95〜0.99であることが好ましい。
電子写真感光体1201の表面に形成されたトナー画像は、転写手段1206によって、転写材(紙など)1207に順次転写されていく。転写材1207は、転写材供給手段(不図示)から電子写真感光体1201と転写手段1206との間(当接部)に電子写真感光体1201の回転と同期して取り出されて給送される。
トナー画像が転写された転写材1207は、電子写真感光体1201の表面から分離されて定着手段1208へ導入されて像定着を受けることにより、画像形成物(プリント、コピー)として電子写真装置外へプリントアウトされる。
トナー画像転写後の電子写真感光体1201の表面は、クリーニング手段に備わるクリーニングブレード1209によって転写残トナーの除去を受けた後、前露光手段(不図示)からの前露光光1210により除電処理され、繰り返し画像形成に使用される。
上述の電子写真感光体1201、帯電手段1203、現像手段1205、転写手段1206、クリーニング手段(クリーニングブレード1209)などから選択される構成要素のうち、複数のものを容器に納めてプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを電子写真装置本体に対して着脱自在に構成してもよい。図12では、電子写真感光体1201と、帯電手段1203、現像手段1205およびクリーニングブレード1209とを一体に支持してカートリッジ化して、電子写真装置本体のレールなどの案内手段1212を用いて電子写真装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ1211としている。
以下に、具体的な実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、これらに限定されるものではない。
(1)硬度の測定
上記連続剛性測定法による硬度の測定には、MTSシステムズ(株)製の超微小硬度計(商品名:Nano Indenter DCM)を用いた。使用圧子は、ダイヤモンド製正三角錐圧子であり、室温(25℃)・大気中にて、連続剛性測定法による硬度の測定を行った。
(2)第2部分の面積率の算出
上記第2部分で構成される面の面積率は、エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製の走査型プローブ顕微鏡(商品名:S−image)を用いて算出した。
(3)膜の作製
(実施例1−1)
シリコンウエハーの上に、信越化学工業(株)製のネガ型フォトレジスト材料である感光性シリコーンポリマー(商品名:SINR−3170PX)をスピンナーコートし、塗膜を形成した。次いで、塗膜に対して紫外線照射を2回行った。1回目の紫外線照射は塗膜の全面に対して行い、2回目の紫外線照射時に、ライン幅:4μm、スペース幅:4μmのフォトマスクを用いて照射を行った。1回目と2回目の紫外線照射量と紫外線照射時間は、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.5となるように、および、第1部分(低硬度部分)の硬度が約0.15GPaとなるように調整した。その後、塗膜を2分間90℃で乾燥させた。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は51%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例1−2)
第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.2となるように、および、第1部分(低硬度部分)の硬度が約0.15GPaとなるように1回目と2回目の紫外線照射量と紫外線照射時間を調整した以外は、実施例1−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は16μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は53%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.2であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.16GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例1−3)
縦100mm×横100mm×厚さ0.75mmのアルミニウム板の上に、下記組成の電荷輸送層用塗布液をマイヤーバーコートし、得られた塗膜を乾燥させることによって、膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
・電荷輸送層用塗布液
ビスフェノールZ型のポリカーボネート:10質量部
下記構造式(101)で示される化合物(電荷輸送物質):9質量部
Figure 2013213996

クロロベンゼン:100質量部
次に、上記電荷輸送層の上に、下記組成の表面層用塗布液をスプレーコートすることによって、膜厚5μmの塗膜を得た。
・表面層用塗布液
上記構造式(28)で示される化合物(電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物):10質量部
トリメチロールプロパントリアクリレート:10質量部
2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(光重合開始剤、商品名:IRGACURE651、BASF社製):1質量部
クロロベンゼン:100質量部
次いで、塗膜に対して紫外線照射を2回行った。1回目の紫外線照射は塗膜の全面に対して行い、2回目の紫外線照射時に、ライン幅:4μm、スペース幅:4μmのフォトマスクを用いて照射を行った。1回目と2回目の紫外線照射量と紫外線照射時間は、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約10となるように、および、第1部分(低硬度部分)の硬度が約0.15GPaとなるように調整した。その後、塗膜を2分間90℃で乾燥させた。乾燥して得られた表面層(膜)の膜厚は5μmであった。
得られた表面層(膜)の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は51%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた表面層(膜)について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は8.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例1−4)
縦100mm×横100mm×厚さ0.75mmのアルミニウム板の上に、下記組成の電荷輸送層用塗布液をマイヤーバーコートし、得られた塗膜を乾燥させることによって、膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
・電荷輸送層用塗布液
ビスフェノールZ型のポリカーボネート:10質量部
上記構造式(101)で示される化合物(電荷輸送物質):9質量部
クロロベンゼン:100質量部
次に、上記電荷輸送層の上に、下記組成の表面層用塗布液をスプレーコートすることによって、膜厚5μmの塗膜を得た。
・表面層用塗布液
上記構造式(28)で示される化合物(電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物):10質量部
メチルエチルケトン:100質量部
次いで、塗膜に対して電子線照射を2回行った。1回目の電子線照射は塗膜の全面に対して行い、2回目の電子線照射時に、ライン幅:4μm、スペース幅:4μmのメタルマスクを用いて照射を行った。電子線照射時は、窒素パージをし、加速電圧は30kVとした。1回目と2回目の電子線照射線量と電子線照射時間は、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約30となるように、および、第1部分(低硬度部分)の硬度が約0.15GPaとなるように調整した。その後、塗膜を2分間90℃で乾燥させた。乾燥して得られた表面層(膜)の膜厚は5μmであった。
得られた表面層(膜)の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は50%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた表面層(膜)について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は27.3であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.15GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例1−5)
第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.5となるように、および、第1部分(低硬度部分)の硬度が約0.05GPaとなるように紫外線照射量と紫外線照射時間を調整した以外は、実施例1−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は15μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は50%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.5であり、低硬度部分の硬度は0.05GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例1−6)
第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.7となるように、および、第1部分(低硬度部分)の硬度が約0.50GPaとなるように紫外線照射量と紫外線照射時間を調整した以外は、実施例1−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は16μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は49%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.7であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.51GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例1−7)
2回目の紫外線照射時に、ライン幅:20μm、スペース幅:20μmのフォトマスクを用いた以外は、実施例1−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は51%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.13GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例1−8)
2回目の紫外線照射時に、ライン幅:4μm、スペース幅:22.7μmのフォトマスクを用いた以外は、実施例1−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は16μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は16%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.7であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例1−9)
2回目の紫外線照射時に、ライン幅:4μm、スペース幅:1.3μmのフォトマスクを用いた以外は、実施例1−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は77%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.7であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例1−10)
表面層用塗布液における光重合開始剤の量を3質量部とし、かつ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.5となるように、第1部分(低硬度部分)の硬度が約0.15GPaとなるように、および、第2部分(高硬度部分)の膜の膜厚方向に延在している長さが約4μmとなるように紫外線照射量と紫外線照射時間を調整した以外は、実施例1−3と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は5μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は50%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)は膜を貫通しており、第2部分(高硬度部分)は膜の膜厚方向に膜の膜厚の75%延在していた。
(比較例1−1)
1回目の紫外線照射で膜の表面の硬度が約0.22GPaとなるように紫外線照射量と紫外線照射時間を調整し、かつ、2回目の紫外線照射を行わなかった以外は、実施例1−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜について硬度を測定したところ、硬度の異なる第1部分および第2部分の存在は認められず、膜の表面の硬度は0.22GPaであった。
(比較例1−2)
1回目の紫外線照射で膜の表面の硬度が約0.15GPaとなるように紫外線照射量と紫外線照射時間を調整し、2回目の紫外線照射を行わなかった以外は、実施例1−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜について硬度を測定したところ、硬度の異なる第1部分および第2部分の存在は認められず、膜の表面の硬度は0.15GPaであった。
(比較例1−3)
中心に直径51mmの円形の空洞が空いている直径81mm、厚さ1mmのポリカーボネートの基板に対して、ライン幅:4μm、スペース幅:4μm、ラインとスペースの高低差:2μmのパターンを持つ縦85mm×横85mm×厚さ0.8mmのニッケル製のスタンパーモールドを用いて、ポリカーボネートの基板側を100℃に加熱し、スタンパーモールド側を190℃に加熱して、6500Nの荷重で5分間インプリントの処理を行い、スタンパーモールドのパターンをポリカーボネートの基板に転写して膜を得た。
得られた膜について硬度を測定したところ、硬度の異なる第1部分および第2部分の存在は認められず、膜の表面の硬度は0.18GPaであった。
(比較例1−4)
2回目の紫外線照射時に、ライン幅:500μm、スペース幅:2000μm(2mm)のフォトマスクを用いた以外は、実施例1−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は19μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率が100%となる場合があった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.5であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.19GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(比較例1−5)
第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.1となるように、および、第1部分(低硬度部分)の硬度が約0.15GPaとなるように紫外線照射量と紫外線照射時間を調整した以外は、実施例1−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は16μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は51%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.1であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.15GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(比較例1−6)
第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約35となるように、および、第1部分(低硬度部分)の硬度が約0.15GPaとなるように紫外線照射量と紫外線照射時間を調整した以外は、実施例1−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は15μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は51%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は34.5であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.15GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(比較例1−7)
2回目の紫外線照射時に、ライン幅:4μm、スペース幅:76μmのフォトマスクを用いた以外は、実施例1−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は6%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.15GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(比較例1−8)
2回目の紫外線照射時に、ライン幅:4μm、スペース幅:0.7μmのフォトマスクを用いた以外は、実施例1−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は85%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.15GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(比較例1−9)
表面層用塗布液における光重合開始剤を5質量部とし、かつ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.5となるように、第1部分(低硬度部分)の硬度が約0.15GPaとなるように、および、第2部分(高硬度部分)の膜の膜厚方向に延在している長さが約0.2μmとなるように紫外線照射量と紫外線照射時間を調整した以外は、実施例1−3と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は5μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は50%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.7であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)は膜を貫通しており、第2部分(高硬度部分)は膜の膜厚方向に膜の膜厚の4%延在していた。
(比較例1−10)
以下の溶液1および溶液2を、インクジェット塗布装置(商品名:PixelJet128、Trident社製)の2つの溶液タンクにそれぞれ充填した。このインクジェット塗布装置は、2つの液体吐出手段を有しており、2つの液体吐出手段は、それぞれ複数のノズルを有している。
−溶液1−
以下の成分を混合したものを溶液1とした。
・フルオロカーボンシロキサンゴム組成物(商品名:サイフェル610、信越化学工業(株)製):75質量%
・フッ素系溶剤(商品名:X−70−580、信越化学工業(株)製):25質量%
−溶液2−
以下の成分を混合したものを溶液2とした。
・フルオロカーボンシロキサンゴム組成物(商品名:サイフェル650、信越化学工業(株)製):75質量%
・フッ素系溶剤(商品名:X−70−580、信越化学工業(株)製):25質量%
上記2つの液体吐出手段のそれぞれ20個のノズルを使用し、ノズルの吐出面とポリイミド板(厚さ1mmの正方形板(縦100mm×横100mm))との間隔が10mmとなるように配置し、2つの液体吐出手段からそれぞれ溶液1および溶液2を、駆動周波数2.6kHz、液体吐出手段の移動速度450mm/分の条件で、溶液1および溶液2のそれぞれの幅が4μmのライン状となるように、かつ、溶液1のラインと溶液2のラインの間隔が密接するように、かつ、溶液1のラインおよび溶液2のラインがポリイミド板の一辺と平行となるように、ポリイミド板の一端から対向する他端まで吐出させた。この工程を繰り返すことで、溶液1のラインの幅が4μmで、溶液2のラインの幅が4μmで、溶液1のラインと溶液2のラインが密接に平行配置された、真上方向から見たときに図1に示すようなパターンを持つ塗膜をポリイミド板上に得た。その後、塗膜を30分間120℃で一次加熱し、次いで、120分間200℃で二次加熱した。加熱して得られたポリイミド板上の膜の膜厚は20μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は50%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は2.8であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.00038GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
実施例1−1〜1−10および比較例1−1〜1−10をまとめて表1に示す。
Figure 2013213996
(実施例2−1)
シリコンウエハーの上に、信越化学工業(株)製のネガ型フォトレジスト材料である感光性シリコーンポリマー(商品名:SINR−3170PX)をスピンナーコートし、塗膜を形成した。次いで、塗膜に対して紫外線照射を2回行った。1回目の紫外線照射は塗膜の全面に対して行い、2回目の紫外線照射時に、正六角形の一辺の長さが10μm、壁の厚さが2μmのハニカム型のフォトマスクを用いて照射を行った。1回目と2回目の紫外線照射量と紫外線照射時間は、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.6になるように、および、第2部分(高硬度部分)の硬度が約0.22GPaとなるように調整した。その後、塗膜を2分間90℃で乾燥させた。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は23%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.22GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例2−2)
2回目の紫外線照射時に、正六角形の一辺の長さが10μm、壁の厚さが1μmのハニカム型のフォトマスクを用いた以外は、実施例2−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は18μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は12%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.7であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14(0.135)GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.23GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例2−3)
2回目の紫外線照射時に、正六角形の一辺の長さが10μm、壁の厚さが6μmのハニカム型のフォトマスクを用いた以外は、実施例2−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は69%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.23GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例2−4)
第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.2となるように、および、第2部分(高硬度部分)の硬度が約0.19GPaとなるように1回目と2回目の紫外線照射量と紫外線照射時間を調整した以外は、実施例2−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は16μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は23%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.2であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.15GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.18GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例2−5)
縦100mm×横100mm×厚さ0.75mmのアルミニウム板の上に、下記組成の電荷輸送層用塗布液をマイヤーバーコートし、得られた塗膜を乾燥させることによって、膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
ビスフェノールZ型のポリカーボネート:10質量部
上記構造式(101)で示される化合物(電荷輸送物質):9質量部
クロロベンゼン:100質量部
次に、上記電荷輸送層の上に、下記組成の表面層用塗布液をスプレーコートすることによって、膜厚5μmの塗膜を得た。
・表面層用塗布液
上記構造式(14)で示される化合物(電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物):10質量部
トリメチロールプロパントリアクリレート:10質量部
光重合開始剤:1質量部
クロロベンゼン:100質量部
次いで、塗膜に対して紫外線照射を2回行った。1回目の紫外線照射は塗膜の全面に対して行い、2回目の紫外線照射時に、正六角形の一辺の長さが10μm、壁の厚さが2μmのハニカム型のフォトマスクを用いて照射を行った。1回目と2回目の紫外線照射量と紫外線照射時間は第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約30となるように、および、第2部分(高硬度部分)の硬度が約0.30GPaとなるように調整した。その後、塗膜を2分間90℃で乾燥させた。乾燥して得られた表面層(膜)の膜厚は5μmであった。
得られた表面層(膜)の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は23%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は26.8であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.01(0.01044)GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.28GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例2−6)
第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.4となるように、および、第2部分(高硬度部分)の硬度が約0.02GPaとなるように1回目と2回目の紫外線照射量と紫外線照射時間を調整した以外は、実施例2−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は23%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.4であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.01(0.014)GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.02GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例2−7)
縦100mm×横100mm×厚さ0.75mmのアルミニウム板の上に、下記組成の電荷輸送層用塗布液をマイヤーバーコートし、得られた塗膜を乾燥させることによって、膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
ビスフェノールZ型のポリカーボネート:10質量部
上記構造式(101)で示される化合物(電荷輸送物質):10質量部
クロロベンゼン:100質量部
次に、上記電荷輸送層の上に、下記組成の表面層用塗布液をスプレーコートすることによって、膜厚5μmの塗膜を得た。
電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物(例示化合物No.9(上記構造式(9)で示される化合物)):10質量部
メチルエチルケトン:100質量部
次いで、塗膜に対して電子線照射を2回行った。1回目の電子線照射は塗膜の全面に対して行い、2回目の電子線照射時に、正六角形の一辺の長さが10μm、壁の厚さが2μmのハニカム型の電子線マスクを用いて照射を行った。電子線照射時は、窒素パージをし、加速電圧は30kVとした。1回目と2回目の電子線照射線量と電子線照射時間は、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.6となるように、および、第2部分(高硬度部分)の硬度が約5.00GPaとなるように調整した。その後、塗膜を2分間90℃で乾燥させた。乾燥して得られた表面層(膜)の膜厚は5μmであった。
得られた表面層(膜)の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は23%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.8であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は2.69GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は4.84GPaであった。
(実施例2−8)
2回目の紫外線照射時に、直径が0.2μm、中心間距離が0.4μmの円状のホール型のフォトマスクを用いた以外は、実施例2−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は21%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.7であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.13GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.22GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例2−9)
2回目の紫外線照射時に、正六角形の一辺の長さが50μm、壁の厚さが10μmのハニカム型のフォトマスクを用いた以外は、実施例2−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は18μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は23%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.23GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(比較例2−1)
塗膜の全面に対する1回目の紫外線照射を行わず、正六角形の一辺の長さが10μm、壁の厚さが2μmのハニカム型のフォトマスクを用いて紫外線照射を行った後に、紫外線を照射しなかった部分をエッチングした以外は、実施例2−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
また、得られた膜について硬度を測定したところ、硬度の異なる第1部分および第2部分の存在は認められず、膜の表面の硬度は0.24GPaであった。また、凹凸が認められ、凹凸の高低差は17μmであった。
(比較例2−2)
2回目の紫外線照射時に、正六角形の一辺の長さが10μm、壁の厚さが0.5μmのハニカム型のフォトマスクを用いた以外は、実施例2−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は6%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.23GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(比較例2−3)
2回目の紫外線照射時に、正六角形の一辺の長さが10μm、壁の厚さが8μmのハニカム型のフォトマスクを用いた以外は、実施例2−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は92%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.5であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.15GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.22GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(比較例2−4)
第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約40.0となるように、および、第2部分(高硬度部分)の硬度が約5.00GPaとなるように1回目と2回目の紫外線照射量と紫外線照射時間を調整した以外は、実施例2−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は16μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は23%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は37.3であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.13GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は4.85GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(比較例2−5)
表面層用塗布液における光重合開始剤を5質量部とし、かつ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.6となるように、第2部分(高硬度部分)の硬度が約0.22GPaとなるように、および、第2部分(高硬度部分)の膜の膜厚方向に延在している長さが約1μmとなるように1回目と2回目の紫外線照射量と紫外線照射時間を調整した以外は、実施例2−5と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は5μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の表面面積率は23%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.5であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.13GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.20GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)は膜を貫通しており、第2部分(高硬度部分)は膜の膜厚方向に膜の膜厚の20%延在していた。
(実施例3−1)
信越化学工業(株)製のネガ型フォトレジスト材料である感光性シリコーンポリマー(商品名:SINR−3170PX)に、潤滑剤としてのダイキン工業(株)製の平均粒径0.5μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粒子(商品名:ルブロンL−2)、および、東亜合成(株)製の界面活性剤(商品名:GF−300)を加えて混合液を得た。混合液中のポリテトラフルオロエチレン粒子の量(分散濃度)は10体積%になるようにした。これをシリコンウエハーの上にスピンナーコートし、得られた塗膜を2分間90℃で乾燥(前乾燥)させた。
次いで、塗膜に対して紫外線照射を2回行った。1回目の紫外線照射は塗膜の全面に対して行い、2回目の紫外線照射時に、ライン幅:4.0μm、スペース幅:4.0μmのフォトマスクを用いて照射を行った。1回目と2回目の紫外線照射量と紫外線照射時間は、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.6となるように、および、第1部分(低硬度部分)の硬度が約0.14GPaとなるように調整した。その後、塗膜を2分間90℃で乾燥(後乾燥)させた。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は51%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例3−2)
潤滑剤として平均粒径1.0μmのポリテトラフルオロエチレン粒子を用いた以外は、実施例3−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は16μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は53%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.15GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例3−3)
潤滑剤として平均粒径4.0μmのポリテトラフルオロエチレン粒子を用いた以外は、実施例3−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は40%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例3−4)
潤滑剤として平均粒径10μmのポリテトラフルオロエチレン粒子を用いた以外は、実施例3−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は20%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例3−5)
ポリテトラフルオロエチレン粒子の分散濃度を1体積%とした以外は、実施例3−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は55%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例3−6)
ポリテトラフルオロエチレン粒子の分散濃度を5体積%とした以外は、実施例3−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は50%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例3−7)
ポリテトラフルオロエチレン粒子の分散濃度を20体積%とした以外は、実施例3−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は30%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例3−8)
フォトマスクとして直径4.0μmであるホール構造を有するフォトマスクを用いた以外は、実施例3−2と同様に膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は52%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.13GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例3−9)
フォトマスクとして最大頂点間距離が4.0μmのハニカム構造を有するフォトマスクを用いた以外は、実施例3−2と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は16μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は51%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例3−10)
潤滑剤としてコープケミカル(株)製の平均粒径0.5μmのマイカ粒子(商品名:MK−100)を用いた以外は、実施例3−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は16μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は50%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.7であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例3−11)
潤滑剤としてMARUKA社製の平均粒径0.5μmの窒化ホウ素(BN)粒子(商品名:AP−20S)を用いた以外は、実施例3−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は50%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.7であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例3−12)
潤滑剤として堺化学工業(株)製の平均粒径0.5μmのメラミンシアヌレート(MCN)粒子(商品名:MC−5F)を用いた以外は、実施例3−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は50%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例3−13)
潤滑剤として宇部日東化成(株)製の平均粒径0.5μmのシリカ粒子(商品名:ハイプレシカ)を用いた以外は、実施例3−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は50%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例3−14)
縦100mm×横100mm×厚さ0.75mmのアルミニウム板の上に、下記組成の電荷輸送層用塗布液をマイヤーバーコートし、得られた塗膜を乾燥させることによって、膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
・電荷輸送層用塗布液
ビスフェノールZ型のポリカーボネート:10質量部
上記構造式(101)で示される化合物(電荷輸送物質):9質量部
クロロベンゼン:100質量部
次に、上記電荷輸送層上に、下記組成の表面層用塗布液をスプレーコートすることによって、膜厚5μmの塗膜を得た。
・表面層用塗布液
上記構造式(28)で示される化合物(電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物):10質量部
トリメチロールプロパントリアクリレート:10質量部
ポリテトラフルオロエチレン粒子(平均粒径1.0μm):1質量部(10体積%相当)
東亜合成(株)製の界面活性剤(商品名:GF−300):0.05質量部
2.2−ジメトキシ−1.2−ジフェニルエタン−1−オン(光重合開始剤、商品名:IRGACURE651、BASF社製):1質量部
クロロベンゼン:100質量部
次いで、塗膜に対して紫外線照射を2回行った。1回目の紫外線照射は塗膜の全面に対して行い、2回目の紫外線照射時に、ライン幅:4.0μm、スペース幅:4.0μmのフォトマスクを用いて照射を行った。1回目と2回目の紫外線照射量と紫外線照射時間は、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.5となるように、および、第1部分(低硬度部分)の硬度が約0.15GPaとなるように調整した。その後、塗膜を2分間90℃で乾燥させた。乾燥して得られた表面層(膜)の膜厚は5μmであった。
得られた表面層(膜)の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は51%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.14GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(実施例3−15)
縦100mm×横100mm×厚さ0.75mmのアルミニウム板の上に、下記組成の電荷輸送層用塗布液をマイヤーバーコートし、得られた塗膜を乾燥させることによって、膜厚20μmの電荷輸送層を形成した。
ビスフェノールZ型のポリカーボネート:10質量部
上記構造式(101)で示される化合物(電荷輸送物質):10質量部
クロロベンゼン:100質量部
次に、上記電荷輸送層上に、下記組成の表面層用塗布液をスプレーコートすることによって、膜厚5μmの塗膜を得た。
・表面層用塗布液
上記構造式(28)で示される化合物(電荷輸送性構造を有するラジカル重合性化合物):10質量部
ポリテトラフルオロエチレン粒子(平均粒径1.0μm):1質量部(10体積%相当)
東亜合成(株)製の界面活性剤(商品名:GF−300):0.05質量部
メチルエチルケトン:100質量部
次いで、塗膜に対して電子線照射を2回行った。1回目の電子線照射は塗膜の全面に対して行い、2回目の電子線照射時にライン幅:4.0μm、スペース幅:4.0μmの電子線マスク(メタルマスク)を用いた。電子線照射時は、窒素パージをし、加速電圧は30kVとした。1回目と2回目の電子線照射線量は、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値が約1.6となるように、および、第1部分(低硬度部分)の硬度が約0.15GPaとなるように調整した。その後、塗膜を2分間90℃で乾燥させた。乾燥して得られた表面層(膜)の膜厚は5μmであった。
得られた表面層(膜)の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は50%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。また、得られた膜について硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は1.6であり、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.15GPaであった。また、第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに膜を貫通していた。
(比較例3−1)
信越化学工業(株)製のネガ型フォトレジスト材料である感光性ポリイミドシリコーン(商品名:SPS−7750)に、潤滑剤としてのダイキン工業(株)製の平均粒径0.5μmのポリテトラフルオロエチレン粒子(商品名:ルブロンL−2)、および、東亜合成(株)製の界面活性剤(商品名:GF−300)を加えて混合液を得た。混合液中のポリテトラフルオロエチレン粒子の量(分散濃度)は10体積%になるようにした。これをシリコンウエハーの上にスピンナーコートし、得られた塗膜を2分間90℃で乾燥(前乾燥)させた。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜について硬度を測定したところ、硬度の異なる第1部分および第2部分の存在は認められず、膜の表面の硬度は0.14GPaであった。
(比較例3−2)
潤滑剤としてコープケミカル(株)製の平均粒径0.50μmのマイカ粒子(商品名:MK−100)を用いた以外は、比較例3−1と同様にして膜を得た。乾燥して得られた膜の膜厚は17μmであった。
得られた膜について硬度を測定したところ、硬度の異なる第1部分および第2部分の存在は認められず、膜の表面の硬度は0.14GPaであった。
実施例3−1〜3−15および比較例3−1〜3−2をまとめて表2に示す。
Figure 2013213996
(4)摩擦係数(動摩擦係数)の評価
膜の表面の摩擦係数の評価は、新東科学(株)製のトルク式摩擦抵抗測定機(商品名:TYPE:20)を用いて行った。測定機のターンテーブル(直径12.7mm)に測定対象の膜を設置し、厚さ3mm×幅1cm×長さ1cmのウレタンゴム製部材(JIS−A硬度:70度)を膜の円周端に24°(ゴム部材と膜が平行で接する場合を0°とする)の角度で従動方向(ウィズ方向)に当接させ、30g重の荷重をかけ、ターンテーブルに設置した膜(半径33mm)を回転数47.8rpmで回転させ、膜とウレタンゴム製部材との間にかかる力から、摩擦係数(動摩擦係数)を求めた。
摩擦係数(動摩擦係数)の値として、実施例1−1〜1−10および比較例1−1〜1−10に関しては、ウレタンゴム製部材を当接させて10時間または30時間回転させたときの値を用い、実施例2−1〜2−9、比較例2−1〜2−5、実施例3−1〜3−15および比較例3−1〜3−2に関しては、ウレタンゴム製部材を当接させて1時間または20時間回転させたときの値を用いた。
(5)表面の凹凸形状の評価
膜の表面の凹凸形状の評価は、TENCOR社製の表面形状測定装置(商品名:TENCORP−10)を用いて行った。第2部分による凸部と第1部分による凹部のそれぞれの幅と凸部と凹部の高低差を評価した。
(6)スティックアンドスリップの評価
スティックアンドスリップの評価は、実施例1−1〜1−10および比較例1−1〜1−9に関して、新東科学(株)製のトルク式摩擦抵抗測定機(商品名:TYPE:20)を用いて行った。上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後、上記ウレタンゴム製部材を膜の円周端に24°(ゴム部材と膜が平行で接する場合を0°とする)の角度で逆動方向(カウンター方向)に当接させ、30g重の荷重をかけ、ターンテーブルに設置した膜(半径33mm)回転数23.9rpm(遅い回転)、47.8rpm(速い回転)で回転させたときの上記ウレタンゴム製部材の挙動をスティックアンドスリップの評価に用いた。スティックアンドスリップの評価結果を、以下の3段階に分類した。
A:回転数23.9rpmおよび47.8rpmの回転で問題なく回転する挙動を示す。
B:回転数23.9rpmの回転では上記ウレタンゴム製部材が連続して飛び上がる挙動を示すが、回転数47.8rpmの回転では問題なく回転する挙動を示す。
C:回転数23.9rpmおよび47.8rpmの回転のどちらでも上記ウレタンゴム製部材が連続して飛び上がる挙動を示す。
スティックアンドスリップは、低い摩擦係数では発生しにくく、高い摩擦係数で発生しやすい傾向がある。
(7)凸部の破壊の評価
膜の表面において凸部になった第2部分の破壊の評価は、実施例1−1〜1−10、比較例1−1〜1−10、実施例2−1〜2−9および比較例2−1〜2−5に関して、(株)キーエンス製の超深度形状測定顕微鏡(商品名:VK−9510)と(株)ニレコ製の画像解析装置(商品名:LuzexAP)を用いて行った。
実施例1−1〜1−10および比較例1−1〜1−10に関しては、上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の凸部の破壊の評価結果を、以下の2段階に分類した。
A:一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積が凸部全体の面積の20%未満である。
C:一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積が凸部全体の面積の30%以上である。
また、実施例2−1〜2−9および比較例2−1〜2−5に関しては、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の凸部の破壊の評価結果を、以下の3段階に分類した。
A:一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積が凸部全体の面積の10%未満である。
B:一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積が凸部全体の10%以上20%未満である。
C:一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積が凸部全体の20%以上である。
(8)評価結果その1
(実施例1−1)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.44であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.24μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.42であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップは見られず、凸部の破壊も見られなかった。上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後も表面の形状を維持し、低い摩擦係数を維持していることがわかった。
(実施例1−2)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.18μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.56であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.19μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.50であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップは見られず、凸部の破壊も見られなかった。上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後も表面の形状を維持し、低い摩擦係数を維持していたが、実施例1−1よりも高い摩擦係数となった。
(実施例1−3)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.30μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.49であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.31μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.52であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップは見られず、凸部の破壊も見られなかった。上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後も表面の形状を維持し、低い摩擦係数を維持していることがわかった。
(実施例1−4)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.38μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.68であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.39であり、膜の表面の摩擦係数は0.73であった。遅い回転ではスティックアンドスリップが見られたが、速い回転ではスティックアンドスリップは見られなかった。また、凸部の破壊は見られなかった。上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間および30時間回転させた後の膜の表面の摩擦係数は、実施例1−1よりも高い摩擦係数となった。
(実施例1−5)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.36μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.62であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.36μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.68であった。遅い回転ではスティックアンドスリップが見られたが、速い回転ではスティックアンドスリップは見られなかった。また、凸部の破壊は見られなかった。上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間および30時間回転させた後の膜の表面の摩擦係数は、実施例1−1よりも高い摩擦係数となった。
(実施例1−6)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.27μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.61であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.28μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.66であった。遅い回転ではスティックアンドスリップが見られたが、速い回転ではスティックアンドスリップは見られなかった。また、凸部の破壊は見られなかった。上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間および30時間回転させた後の膜の表面の摩擦係数は、実施例1−1よりも高い摩擦係数となった。
(実施例1−7)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、20μm幅の第1部分による凹部と20μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.51μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.71であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、20μm幅の第1部分による凹部と20μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.51μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.70であった。遅い回転ではスティックアンドスリップが見られたが、速い回転ではスティックアンドスリップは見られなかった。また、凸部の破壊は見られなかった。上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間および30時間回転させた後の膜の表面の摩擦係数は、実施例1−1よりも高い摩擦係数となった。
(実施例1−8)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、22.7μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.57μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.53であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、22.7μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.58μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.54であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップは見られず、凸部の破壊も見られなかった。上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後も表面の形状を維持し、低い摩擦係数を維持していることがわかった。
(実施例1−9)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、1.3μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.15μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.75であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、1.3μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.16μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.73であった。遅い回転ではスティックアンドスリップが見られたが、速い回転ではスティックアンドスリップは見られなかった。また、凸部の破壊は見られなかった。上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間および30時間回転させた後の膜の表面の摩擦係数は、実施例1−1よりも高い摩擦係数となった。
(実施例1−10)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.26μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.45であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は0.26μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.43であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップは見られず、凸部の破壊も見られなかった。上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後も表面の形状を維持し、低い摩擦係数を維持していることがわかった。
(比較例1−1)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、凹凸は認められず、膜の表面の摩擦係数は1.77であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、やはり凹凸は認められず、膜の表面の摩擦係数は1.74であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップが発生し、不安定な摩擦挙動が認められた。
(比較例1−2)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、凹凸は認められず、膜の表面の摩擦係数は0.95であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、やはり凹凸は認められず、膜の表面の摩擦係数は0.91であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップが発生し、不安定な摩擦挙動が認められた。
(比較例1−3)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は1.68μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.99であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は1.05μmであり、上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させたことにより、凸部が摩耗したことで、凹凸形状が無くなりつつあることがわかった。膜の表面の摩擦係数は1.24であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップが発生し、不安定な摩擦挙動が認められ、凸部形状が破壊された面積が凸部全体の面積に対して41%見られた。
(比較例1−4)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、2000μm幅の第1部分による凹部と500μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は1.89μmであり、膜の表面の摩擦係数は1.88であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、2000μm幅の第1部分による凹部と500μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は1.93μmであり、膜の表面の摩擦係数は1.86であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップが発生し、不安定な摩擦挙動が認められた。凸部の破壊は見られなかった。
(比較例1−5)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.11μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.97であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.10μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.97であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップが発生し、不安定な摩擦挙動が認められた。凸部の破壊は見られなかった。
(比較例1−6)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.66μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.99であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.64μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.92であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップが発生し、不安定な摩擦挙動が認められた。凸部の破壊は見られなかった。
(比較例1−7)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、76μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.77μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.95であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、76μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.75μmであり、膜の表面の摩擦係数は1.23であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップが発生し、不安定な摩擦挙動が認められ、凸部の形状が破壊された面積が凸部全体の面積に対して36%見られた。
(比較例1−8)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、0.7μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.11μmであり、膜の表面の摩擦係数は1.05であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、0.7μm幅の第1部分による凹部と4μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.13μmであり、膜の表面の摩擦係数は1.03であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップが発生し、不安定な摩擦挙動が認められた。凸部の破壊は見られなかった。
(比較例1−9)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、凹凸は認められず、膜の表面の摩擦係数は1.06であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、やはり凹凸は認められず、膜の表面の摩擦係数は1.02であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップが発生し、不安定な摩擦挙動が認められた。
(比較例1−10)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、凹凸は認められず、膜の表面の摩擦係数は1.90であった。
上記ウレタンゴム製部材を当接させて30時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、やはり凹凸は認められず、膜の表面の摩擦係数は1.88であった。遅い回転および速い回転のどちらでもスティックアンドスリップが発生し、不安定な摩擦挙動が認められた。
(実施例2−1)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、表面に正六角形を凹部とし、それを取り囲む壁を凸部としたハニカム形状の凹凸が認められ、正六角形の一辺の長さは10μmであり、壁の厚さは2μmであり、凸部と凹部の高低差は0.22μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.44であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、ハニカム形状の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.43であった。一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積は凸部全体の面積の10%未満であった。
(実施例2−2)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、表面に正六角形を凹部とし、それを取り囲む壁を凸部としたハニカム形状の凹凸が認められ、正六角形の一辺の長さは10μmであり、壁の厚さは1μmであり、凸部と凹部の高低差は0.33μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.48であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、ハニカム形状の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は0.34μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.52であった。一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積は凸部全体の面積の14%であった。
(実施例2−3)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、表面に正六角形を凹部とし、それを取り囲む壁を凸部としたハニカム形状の凹凸が認められ、正六角形の一辺の長さは10μmであり、壁の厚さは6μmであり、凸部と凹部の高低差は0.11μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.75であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、ハニカム形状の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は0.12μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.72であった。一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積は凸部全体の面積の10%未満であった。
(実施例2−4)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、表面に正六角形を凹部とし、それを取り囲む壁を凸部としたハニカム形状の凹凸が認められ、正六角形の一辺の長さは10μmであり、壁の厚さは2μmであり、凸部と凹部の高低差は0.16μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.81であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、ハニカム形状の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は0.17μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.81であった。一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積は凸部全体の面積の12%であった。
(実施例2−5)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、表面に正六角形を凹部とし、それを取り囲む壁を凸部としたハニカム形状の凹凸が認められ、正六角形の一辺の長さは10μmであり、壁の厚さは2μmであり、凸部と凹部の高低差は0.24μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.45であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、ハニカム形状の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は0.34μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.85であった。一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積は凸部全体の面積の10%未満であった。
(実施例2−6)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、表面に正六角形を凹部とし、それを取り囲む壁を凸部としたハニカム形状の凹凸が認められ、正六角形の一辺の長さは10μmであり、壁の厚さは2μmであり、凸部と凹部の高低差は0.16μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.81であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、ハニカム形状の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は0.16μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.86であった。一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積は凸部全体の面積の15%であった。
(実施例2−7)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、表面に正六角形を凹部とし、それを取り囲む壁を凸部としたハニカム形状の凹凸が認められ、正六角形の一辺の長さは10μmであり、壁の厚さは2μmであり、凸部と凹部の高低差は0.27μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.53であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、ハニカム形状の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は0.35μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.88であった。一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積は凸部全体の面積の10%未満であった。
(実施例2−8)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、表面に直径が0.2μmであり、中心間距離が0.4μmである円状のホール型の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は0.03μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.85であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、ホール型の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は0.03μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.84であった。一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積は凸部全体の面積の10%未満であった。
(実施例2−9)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、表面に正六角形を凹部とし、それを取り囲む壁を凸部としたハニカム形状の凹凸が認められ、正六角形の一辺の長さは50μmであり、壁の厚さは10μmであり、凸部と凹部の高低差は0.84μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.83であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、ハニカム形状の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は0.89μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.86であった。一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積は凸部全体の面積の15%であった。
(比較例2−1)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、表面に正六角形を凹部とし、それを取り囲む壁を凸部としたハニカム形状の凹凸が認められ、正六角形の一辺の長さは10μmであり、壁の厚さは2μmであり、凸部と凹部の高低差は17μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.78であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、ハニカム形状の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は16μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.92であった。一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積は凸部全体の面積の23%であった。
(比較例2−2)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、表面に正六角形を凹部とし、それを取り囲む壁を凸部としたハニカム形状の凹凸が認められ、正六角形の一辺の長さは10μmであり、壁の厚さは0.5μmであり、凸部と凹部の高低差は0.35μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.54であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、ハニカム形状の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は0.39μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.94であった。一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積は凸部全体の面積の27%であった。
(比較例2−3)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、表面に正六角形を凹部とし、それを取り囲む壁を凸部としたハニカム形状の凹凸が認められ、正六角形の一辺の長さは10μmであり、壁の厚さは8μmであり、凸部と凹部の高低差は0.07μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.96であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、ハニカム形状の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は0.07μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.95であった。一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積は凸部全体の面積の10%未満であった。
(比較例2−4)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、表面に正六角形を凹部とし、それを取り囲む壁を凸部としたハニカム形状の凹凸が認められ、正六角形の一辺の長さは10μmであり、壁の厚さは2μmであり、凸部と凹部の高低差は0.27μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.49であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、ハニカム形状の凹凸が認められ、凸部と凹部の高低差は0.42μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.99であった。一辺1mmの正方形1つあたり、凸部の形状が破壊された面積は凸部全体の面積の10%未満であった。
(比較例2−5)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、表面に正六角形を凹部とし、それを取り囲む壁を凸部としたハニカム形状の凹凸が認められ、正六角形の一辺の長さは10μmであり、壁の厚さは2μmであり、凸部と凹部の高低差は0.22μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.47であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、凹凸は認められず、膜の表面の摩擦係数は1.61であった。
(摩擦係数の値の分類)
実施例1−1〜1−10および比較例1−1〜1−9に関しては、摩擦係数の値を、以下の3段階に分類した。
A:上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間または30時間回転させた後の膜の表面の摩擦係数の値が0.60以下である。
B:上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間または30時間回転させた後の膜の表面の摩擦係数の値が0.61以上0.80以下である。
C:上記ウレタンゴム製部材を当接させて10時間または30時間回転させた後の膜の表面の摩擦係数の値が0.81以上である。
また、実施例2−1〜1−9および比較例2−1〜2−5に関しては、摩擦係数の値を、以下の3段階に分類した。
A:上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間または20時間回転させた後の膜の表面の摩擦係数の値が0.60以下である。
B:上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間または20時間回転させた後の膜の表面の摩擦係数の値が0.61以上0.90以下である。
C:上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間または20時間回転させた後の膜の表面の摩擦係数の値が0.91以上である。
以上をまとめて表3に示す。
Figure 2013213996
(9)評価結果その2
(実施例3−1)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.33であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.24μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.33であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉(潤滑剤を含有する膜が摩耗することによって発生した、潤滑性のある摩耗粉のこと。以下同じ。)が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(実施例3−2)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.22μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.32であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.21μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.27であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(実施例3−3)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.28μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.37であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.24μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.35であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(実施例3−4)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.23μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.35であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.23μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.35であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(実施例3−5)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.27μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.65であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.26μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.64であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(実施例3−6)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.53であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.50であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(実施例3−7)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.26μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.26であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.26であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(実施例3−8)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、直径4.0μmでホール形状が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.32であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、直径4.0μmのホール形状が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.22であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(実施例3−9)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、最大対頂点距離が4.0μmのハニカム形状が認められ、凸部と凹部の高低差は0.24μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.32であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、最大対頂点距離が3.9μmのハニカム形状が認められ、凸部と凹部の高低差は0.24μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.20であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(実施例3−10)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.26μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.35であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.2μm幅の第1部分による凹部と3.8μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.26μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.31であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(実施例3−11)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.26μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.52であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.1μm幅の第1部分による凹部と3.9μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.47であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(実施例3−12)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.32であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.28であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(実施例3−13)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.42であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.38であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(実施例3−14)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.32であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.27であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(実施例3−15)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.32であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、4.0μm幅の第1部分による凹部と4.0μm幅の第2部分による凸部が認められ、凸部と凹部の高低差は0.25μmであり、膜の表面の摩擦係数は0.28であった。凹凸形状の凹部を確認したところ、摩耗粉が凹部に溜まっていることを光学顕微鏡で確認することができた。
(比較例3−1)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、凹凸は認められず、膜の表面の摩擦係数は0.33であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、やはり凹凸は認められず、膜の表面の摩擦係数は0.52であった。摺擦による摩耗粉の発生は確認できたが、すぐに摩擦系からなくなってしまった。
(比較例3−2)
上記ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、凹凸は認められず、膜の表面の摩擦係数は0.35であった。
また、上記ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面を確認・評価したところ、やはり凹凸は認められず、膜の表面の摩擦係数は0.53であった。摺擦による摩耗粉の発生は確認できたが、すぐに摩擦系からなくなってしまった。
摩耗粉の摩耗系からの流出による摩擦係数の増大を抑える効果の指標として、以下のように定義される低減率を用いて評価した。低減率が0%未満である場合、使用によって、摩擦係数の増大が起きていることを意味する。
低減率={(ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面の摩擦係数−ウレタンゴム製部材を当接させて20時間回転させた後の膜の表面の摩擦係数)÷ウレタンゴム製部材を当接させて1時間回転させた後の膜の表面の摩擦係数}×100
以上をまとめて表4に示す。
Figure 2013213996
(電子写真感光体作製用のフォトマスク)
以下のとおり電子写真感光体作製用のフォトマスクを準備した。なお、スクエア型のニッケルメッシュ/平織りタイプステンレス鋼メッシュにおける線幅および開孔サイズは図8に示すとおりであり、ハニカム型のニッケルメッシュにおける線幅および開孔サイズは図9に示すとおりである。
〈電子写真感光体作製用のフォトマスク1〉
線幅が10μmであり、開孔サイズが6μmであり、開孔率が14%であるスクエア型のニッケルメッシュ(商品名:#1500、(株)くればぁ製)を電子写真感光体作製用のフォトマスク1とした。
〈電子写真感光体作製用のフォトマスク2〜5〉
表5に示す線幅、開孔サイズおよび開孔率を有するスクエア型のニッケルメッシュをそれぞれ電子写真感光体作製用のフォトマスク2〜5とした。
〈電子写真感光体作製用のフォトマスク6〜8〉
表5に示す線幅、開孔サイズおよび開孔率を有するハニカム型のニッケルメッシュをそれぞれ電子写真感光体作製用のフォトマスク6〜8とした。
〈電子写真感光体作製用のフォトマスク9〉
厚さ40μmの透明樹脂膜(商品名:ゼオノアフィルムZF14−040、(株)オプテス製)の表面をコロナ処理により親水化した後、上記フォトマスク1をこの透明樹脂膜上に被せ、厚さ100nmの金蒸着を施すことで、スクエア型のパターン(蒸着した金パターンの面積率:64%)を作製した。これを電子写真感光体作製用のフォトマスク9とした。フォトマスク9の蒸着した金パターンの面積率は64%である。また、フォトマスク9のスクエア型のパターンのサイズ(図8の開孔サイズに対応)は15μmである。
〈電子写真感光体作製用のフォトマスク10〜16〉
電子写真感光体作製用のフォトマスク9の作製において、金蒸着の際に透明樹脂膜上に被せたフォトマスクを上記フォトマスク2〜8にした以外は同様にしてスクエア型のパターンを作製した。これらをそれぞれ電子写真感光体作製用のフォトマスク10〜16とした。フォトマスク10の蒸着した金パターンの面積率は36%であり、フォトマスク11の蒸着した金パターンの面積率は46%であり、フォトマスク12の蒸着した金パターンの面積率は64%であり、フォトマスク13の蒸着した金パターンの面積率は78%であり、フォトマスク14の蒸着した金パターンの面積率は34%であり、フォトマスク15の蒸着した金パターンの面積率は23%であり、フォトマスク16の蒸着した金パターンの面積率は62%である。また、フォトマスク10のスクエア型のパターンのサイズ(図8の開孔サイズに対応)は15μmであり、フォトマスク11のスクエア型のパターンのサイズ(図8の開孔サイズに対応)は17μmであり、フォトマスク12のスクエア型のパターンのサイズ(図8の開孔サイズに対応)は25μmであり、フォトマスク13のスクエア型のパターンのサイズ(図8の開孔サイズに対応)は45μmであり、フォトマスク14のハニカム型のパターンのサイズ(図9の開孔サイズに対応)は16μmであり、フォトマスク15のハニカム型のパターンのサイズ(図9の開孔サイズに対応)は16μmであり、フォトマスク16のハニカム型のパターンのサイズ(図9の開孔サイズに対応)は21μmである。
〈電子写真感光体作製用のフォトマスク101〉
線幅が1000μmであり、開孔サイズが1500μmであり、開孔率が36%であるスクエア型の平織りタイプステンレス鋼メッシュを電子写真感光体作製用のフォトマスク101とした。
〈電子写真感光体作製用のフォトマスク102〉
線幅が18μmであり、開孔サイズが7μmであり、開孔率が8%であるスクエア型のニッケルメッシュ(商品名:#1000、(株)くればぁ製)を電子写真感光体作製用のフォトマスク102とした。
〈電子写真感光体作製用のフォトマスク103〉
線幅が4.5μmであり、開孔サイズが46.5μmであり、開孔率が83%であるスクエア型のニッケルメッシュ(商品名:#500、(株)くればぁ製)を電子写真感光体作製用のフォトマスク103とした。
〈電子写真感光体作製用のフォトマスク104〜106〉
電子写真感光体作製用のフォトマスク9の作製において、金蒸着の際に透明樹脂膜上に被せたフォトマスクを上記フォトマスク101〜103にした以外は同様にしてスクエア型のパターンを作製した。これらをそれぞれ電子写真感光体作製用のフォトマスク104〜106とした。フォトマスク104の蒸着した金パターンの面積率は22%であり、フォトマスク105の蒸着した金パターンの面積率は8%であり、フォトマスク106の蒸着した金パターンの面積率は83%である。また、フォトマスク104のスクエア型のパターンのサイズ(図8の開孔サイズに対応)は1500μmであり、フォトマスク105のスクエア型のパターンのサイズ(図8の開孔サイズに対応)は7μmであり、フォトマスク106のスクエア型のパターンのサイズ(図8の開孔サイズに対応)は46.5μmである。
Figure 2013213996
(電子写真感光体)
〈電子写真感光体1〉
直径30mm、長さ357.5mm、厚さ0.75mmのアルミニウムシリンダーを支持体(導電性支持体)とした。
次に、ポリアミド(商品名:アミランCM8000、東レ(株)製)のメタノールに溶解させることによって、下引き層用塗布液(ポリアミド5質量%含有)を調製した。この下引き層用塗布液を支持体上に浸漬塗布し、得られた塗膜を乾燥させることによって、膜厚が0.5μmの下引き層を形成した。
次に、CuKαの特性X線回折におけるブラッグ角(2θ±0.2°)の7.4°および28.2°に強いピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶(電荷発生物質)3.5質量部、ポリビニルブチラール(商品名:エスレックBX−1、積水化学工業(株)製)1質量部、および、シクロヘキサノン120質量部を、直径1mmのガラスビーズを用いたサンドミルに入れ、3時間分散処理し、その後、これに酢酸エチル120質量部を加えることによって、電荷発生層用塗布液を調製した。この電荷発生層用塗布液を下引き層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を10分間100℃で乾燥させることによって、膜厚が0.15μmの電荷発生層を形成した。
次に、実施例1−3と同様に調製した電荷輸送層用塗布液を電荷発生層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を80分間125℃で乾燥させることによって、膜厚が20μmの電荷輸送層を形成した。このようにして得られた電子写真感光体を電子写真感光体1とした。電子写真感光体1は複数作製した。
〈電子写真感光体2〉
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名:カヤラッドDPHA、日本化薬(株)製)60質量部、分散処理前の平均粒径が0.03μmの酸化スズ粒子60質量部、光重合開始剤としての2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(商品名:IRGACURE651、BASF社製)20質量部、および、メタノール400質量部をサンドミルに入れ、66時間分散処理することによって、表面層用塗布液を調製した。この表面層用塗布液を電子写真感光体1の電荷輸送層上に浸漬塗布し、得られた塗膜にその硬度が約0.14GPaとなるように高圧水銀灯にて紫外線を照射することによって、表面層を形成した。このようにして得られた電子写真感光体を電子写真感光体2とした。電子写真感光体2は複数作製した。電子写真感光体2の表面の硬度はいずれも0.14GPaであり、表面層の膜厚はいずれも3μmであった。
〈電子写真感光体3〉
電子写真感光体2のうちの1つに対して、再度、表面に高圧水銀灯にて紫外線を照射し光硬化させた後に、1時間130℃でポストベーク処理をすることによって、電子写真感光体3を作製した。電子写真感光体3の表面の硬度は0.52GPaであり、表面層の膜厚は3μmであった。
〈電子写真感光体4〉
電子写真感光体作製用のフォトマスク1を幅5cmに切り、図10(図10中、1001は電子写真感光体であり、1002はフォトマスクである。)に示すように、電子写真感光体2のうちの1つの表面に巻き付け、再度、高圧水銀灯にて紫外線を照射し、光硬化させた。次いで、巻き付けてあったフォトマスク1を剥がし取った後に、1時間130℃でポストベーク処理をすることによって、電子写真感光体4を作製した。電子写真感光体4の表面の硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.18GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.48GPaであり、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は2.7であった。電子写真感光体4の表面層の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は14%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。電子写真感光体4の表面層の第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに表面層を貫通していた。
〈電子写真感光体5〜9および101〜105〉
電子写真感光体4の作製において用いた電子写真感光体作製用のフォトマスク1を表6に示すフォトマスクに変更した以外は、電子写真感光体4と同様にして電子写真感光体5〜9および101〜105を作製した。電子写真感光体5〜9および101〜105の表面層の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率、ならびに、電子写真感光体5〜9および101〜105の表面の第1部分(低硬度部分)の硬度、第2部分(高硬度部分)の硬度、および、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値を表6に示す。電子写真感光体5〜9および101〜105のいずれも、表面層の第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに表面層を貫通していた。電子写真感光体5〜9および101〜105のいずれも、表面の第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。
〈電子写真感光体10〉
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名:カヤラッドDPHA、日本化薬(株)製)60質量部、分散処理前の平均粒径が0.03μmの酸化スズ粒子60質量部、光重合開始剤としての2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(商品名:IRGACURE651、BASF社製)20質量部、メタノール400質量部をサンドミルに入れ、66時間分散処理することによって、表面層用塗布液を調製した。この表面層用塗布液を電子写真感光体1の電荷輸送層上に浸漬塗布し、得られた塗膜にその硬度が約0.31GPaとなるように高圧水銀灯にて紫外線を照射することによって、膜厚が3μmの表面層を形成し、電子写真感光体を得た。
次に、電子写真感光体作製用のフォトマスク12を幅5cmに切り、図10に示すように、上記電子写真感光体の表面に巻き付け、再度、高圧水銀灯にて紫外線を照射し、光硬化させた。次いで、巻き付けてあったフォトマスク12を剥がし取った後に、1時間130℃でポストベーク処理をすることによって、電子写真感光体10を作製した。電子写真感光体10の表面層の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域における、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率、ならびに、電子写真感光体10の表面の第1部分(低硬度部分)の硬度、第2部分(高硬度部分)の硬度、および、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値を表6に示す。電子写真感光体10の表面層の第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに表面層を貫通していた。電子写真感光体10の表面の第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。
Figure 2013213996
〈電子写真感光体11〉
電子写真感光体2の作製において用いた表面層用塗布液を以下のように調製した表面層用塗布液に変更した以外は、電子写真感光体2と同様にして電子写真感光体11を作製した。電子写真感光体11は複数作製した。
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名:カヤラッドDPHA、日本化薬(株))60質量部、分散処理前の平均粒径が0.04μmの酸化スズ粒子60質量部、ポリテトラフルオロエチレン粒子(平均粒径0.18μm)50質量部、光重合開始剤としての2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(商品名:IRGACURE651、BASF社製)20質量部、および、メタノール400質量部をサンドミルに入れ、66時間分散処理することによって、表面層用塗布液を調製した。電子写真感光体11の表面の硬度は0.14GPaであり、表面層の膜厚は3μmであった。
〈電子写真感光体12〉
電子写真感光体3の作製において用いた表面層用塗布液を以下のように調製した表面層用塗布液に変更した以外は、電子写真感光体3と同様にして電子写真感光体12を作製した。電子写真感光体12の表面の硬度は0.52GPaであり、表面層の膜厚は3μmであった。
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名:カヤラッドDPHA、日本化薬(株)製)60質量部、分散処理前の平均粒径が0.04μmの酸化スズ粒子60質量部、ポリテトラフルオロエチレン粒子(平均粒径0.18μm)50質量部、光重合開始剤としての2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(商品名:IRGACURE651、BASF社製)20質量部、および、メタノール400質量部をサンドミルに入れ、66時間分散処理することによって、表面層用塗布液を調製した。
〈電子写真感光体13〉
電子写真感光体作製用のフォトマスク1を幅5cmに切り、図10に示すように、電子写真感光体11のうちの1つの表面に巻き付け、再度、高圧水銀灯にて紫外線を照射し、光硬化させた。次いで、巻き付けてあったフォトマスクを剥がし取った後に、1時間130℃でポストベーク処理をすることによって、電子写真感光体13を作製した。電子写真感光体13の表面の硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.19GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.48GPaであり、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は2.5であった。電子写真感光体13の表面層の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は13%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。電子写真感光体13の表面層の第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに表面層を貫通していた。
〈電子写真感光体14〜27〉
電子写真感光体13の作製において用いた電子写真感光体作製用のフォトマスク1を表7に示すフォトマスクに変更した以外は、電子写真感光体13と同様にして電子写真感光体14〜27を作製した。電子写真感光体14〜27の表面層の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域における、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率、ならびに、電子写真感光体14〜27の表面の第1部分(低硬度部分)の硬度、第2部分(高硬度部分)の硬度、および、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値を表7に示す。電子写真感光体14〜27のいずれも、表面層の第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに表面層を貫通していた。電子写真感光体14〜27のいずれも、表面の第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。
〈電子写真感光体28および29〉
電子写真感光体24の作製において、フォトマスクを巻き付けた後の紫外線の照射強度を上げて、電子写真感光体の表面の第1部分(低硬度部分)の硬度、第2部分(高硬度部分)の硬度、および、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値を表7に示すようになるように変更した以外は、電子写真感光体24と同様にして電子写真感光体28および29を作製した。電子写真感光体28および29の表面層の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域における、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率、ならびに、電子写真感光体28および29の表面の第1部分(低硬度部分)の硬度、第2部分(高硬度部分)の硬度、および、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値を表7に示す。電子写真感光体28および29のいずれも、表面層の第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに表面層を貫通していた。電子写真感光体28および29のいずれも、表面の第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。
Figure 2013213996
〈電子写真感光体30〉
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名:カヤラッドDPHA、日本化薬(株)製)5質量部、および、例示化合物No.14(上記構造式(14)で示される化合物)20質量部を、エタノール60質量部/メチルエチルケトン15質量部の混合溶剤に溶解させることによって、表面層用塗布液を調製した。この表面層用塗布液を電子写真感光体1の電荷輸送層上に浸漬塗布し、得られた塗膜にその硬度が約0.20GPaとなるように電子線を照射することによって、表面層を形成した。このようにして得られた電子写真感光体を電子写真感光体30とした。電子写真感光体30は複数作製した。電子写真感光体30の表面の硬度はいずれも0.20GPaであり、表面層の膜厚はいずれも3μmであった。
〈電子写真感光体31〉
電子写真感光体30の作製において、電子線の照射線量を上げ、その後、1時間120℃でポストベーク処理をすることによって、電子写真感光体31を作製した。電子写真感光体31の表面の硬度は0.75GPaであり、表面層の膜厚は3μmであった。
〈電子写真感光体32〉
電子写真感光体作製用のフォトマスク1を幅5cmに切り、図10に示すように、電子写真感光体30のうちの1つの表面に巻き付け、再度、電子線を照射し、電子線硬化させた。次いで、巻き付けてあったフォトマスクを剥がし取った後に、1時間120℃でポストベーク処理をすることによって、電子写真感光体32を作製した。電子写真感光体32の表面の硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.20GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.74GPaであり、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は3.7であった。電子写真感光体32の表面層の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は15%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。電子写真感光体32の表面層の第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに表面層を貫通していた。
〈電子写真感光体33〜39および201〜203〉
電子写真感光体32の作製において用いた電子写真感光体作製用のフォトマスク1を表8に示すフォトマスクに変更した以外は、電子写真感光体32と同様にして電子写真感光体33〜39および201〜203を作製した。電子写真感光体33〜39および201〜203の表面層の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域における、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率、ならびに、電子写真感光体33〜39および201〜203の表面の第1部分(低硬度部分)の硬度、第2部分(高硬度部分)の硬度、および、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値を表8に示す。電子写真感光体33〜39および201〜203のいずれも、表面層の第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに表面層を貫通していた。電子写真感光体33〜39および201〜203のいずれも、表面の第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。
〈電子写真感光体40〉
電子写真感光体34の作製において、フォトマスクを巻き付けた後の電子線の照射線量を上げて、電子写真感光体の表面の第1部分(低硬度部分)の硬度、第2部分(高硬度部分)の硬度、および、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値を表8に示すようになるように変更した以外は、電子写真感光体34と同様にして電子写真感光体40を作製した。電子写真感光体40の表面層の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域における、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率、ならびに、電子写真感光体40の表面の第1部分(低硬度部分)の硬度、第2部分(高硬度部分)の硬度、および、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値を表8に示す。電子写真感光体40の表面層の第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに表面層を貫通していた。電子写真感光体40の表面の第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。
Figure 2013213996
〈電子写真感光体41〉
フッ素原子含有樹脂(商品名:GF−300、東亞合成(株)製)1.25質量部を、1,1,2,2,3,3,4−ヘプタフルオロシクロペンタン(商品名:ゼオローラH、日本ゼオン(株)製)37.5質量部/1−プロパノール37.5質量部の混合溶剤に溶解させた後、潤滑剤としてのポリテトラフルオロエチレン粒子(商品名:ルブロンL−2、ダイキン工業(株)製)25質量部を加え、これを高圧分散機(商品名:マイクロフルイダイザーM−110EH、米Microfluidics社製)に入れ、58.8MPa(600kgf/cm)の圧力で3回の分散処理を施すことによって、潤滑剤分散液を調製した。
次に、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名:カヤラッドDPHA、日本化薬(株)製)20質量部、例示化合物No.14(上記構造式(14)で示される化合物)80質量部、上記潤滑剤分散液45質量部、1,1,2,2,3,3,4−ヘプタフロオロシクロペンタン66.7質量部、および、1−プロパノール66.7質量部を混合し、攪拌した後、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)製の5μmメンブレンフィルターで加圧濾過を行うことによって、表面層用塗布液を調製した。この表面層用塗布液を用いて、電子写真感光体1の電荷輸送層上に浸漬塗布し、得られた塗膜にその硬度が約0.19GPaとなるように電子線を照射することによって、表面層を形成した。このようにして得られた電子写真感光体を電子写真感光体41とした。電子写真感光体41は複数作製した。電子写真感光体41の表面の硬度はいずれも0.19GPaであり、表面層の膜厚はいずれも3μmであった。
〈電子写真感光体42〉
電子写真感光体41の作製において、電子線の照射線量を上げ、その後、1時間120℃でポストベーク処理をすることによって、電子写真感光体42を作製した。電子写真感光体42の表面の硬度は0.74GPaであり、表面層の膜厚は3μmであった。
〈電子写真感光体43〉
電子写真感光体作製用のフォトマスク1を幅5cmに切り、図10に示すように、電子写真感光体41のうちの1つの表面に巻き付け、再度、電子線を照射し、電子線硬化させた。次いで、巻き付けてあったフォトマスクを剥がし取った後に、1時間120℃でポストベーク処理をすることによって、電子写真感光体43を作製した。電子写真感光体43の表面の硬度を測定したところ、第1部分(低硬度部分)の硬度は0.19GPaであり、第2部分(高硬度部分)の硬度は0.75GPaであり、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値は3.9であった。電子写真感光体43の表面層の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率は13%であり、第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。電子写真感光体43の表面層の第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに表面層を貫通していた。
〈電子写真感光体44〜58、62および301〜303〉
電子写真感光体43の作製において用いた電子写真感光体作製用のフォトマスクを表9に示すフォトマスクに変更した以外は、電子写真感光体43と同様にして電子写真感光体44〜58、62および301〜303を作製した。電子写真感光体44〜58、62および301〜303の表面層の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域における、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率、ならびに、電子写真感光体44〜58、62および301〜303の表面の第1部分(低硬度部分)の硬度、第2部分(高硬度部分)の硬度、および、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値を表9に示す。電子写真感光体44〜58、62および301〜303のいずれも、表面層の第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに表面層を貫通していた。電子写真感光体44〜58、62および301〜303のいずれも、表面の第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。
〈電子写真感光体59〉
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名:カヤラッドDPHA、日本化薬(株))10質量部、および、例示化合物No.27(上記構造式(27)で示される化合物)10質量部を、エタノール60質量部/メチルエチルケトン15質量部の混合溶剤に溶解させることによって、表面層用塗布液を調製した。この表面層用塗布液を電子写真感光体1の電荷輸送層上に浸漬塗布し、得られた塗膜にその硬度が約0.10GPaとなるように電子線を照射することによって、表面層を形成した。このようにして得られた電子写真感光体を電子写真感光体41−2とした。電子写真感光体41−2は複数作製した。電子写真感光体41−2の表面の硬度はいずれも0.10GPaであり、表面層の膜厚はいずれも3μmであった。
次に、電子写真感光体作製用のフォトマスク3を幅5cmに切り、図10に示すように、電子写真感光体41−2のうちの1つの表面に巻き付け、再度、電子線を照射し、電子線硬化させた。次いで、巻き付けてあったフォトマスクを剥がし取った後に、1時間120℃でポストベーク処理をすることによって、電子写真感光体59を作製した。電子写真感光体59の表面層の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域における、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率、ならびに、電子写真感光体59の表面の第1部分(低硬度部分)の硬度、第2部分(高硬度部分)の硬度、および、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値を表9に示す。電子写真感光体59の表面層の第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに表面層を貫通していた。電子写真感光体59の表面の第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。
〈電子写真感光体60、61および63〉
電子写真感光体59の作製において、フォトマスクを巻き付けた後の電子線の照射線量を上げて、電子写真感光体の表面の第1部分(低硬度部分)の硬度、第2部分(高硬度部分)の硬度、および、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値を表9に示すようになるように変更した以外は、電子写真感光体59と同様にして電子写真感光体60、61および63を作製した。電子写真感光体60、61および63の表面層の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域における、第2部分(高硬度部分)で構成される面の面積率、ならびに、電子写真感光体60、61および63の表面の第1部分(低硬度部分)の硬度、第2部分(高硬度部分)の硬度、および、第1部分(低硬度部分)の硬度に対する第2部分(高硬度部分)の硬度の比の値を表9に示す。電子写真感光体60、61および63のいずれも、表面層の第1部分(低硬度部分)および第2部分(高硬度部分)はともに表面層を貫通していた。電子写真感光体60、61および63のいずれも、表面の第1部分(低硬度部分)で構成される面および第2部分(高硬度部分)で構成される面の合計の面積率は100%であった。
Figure 2013213996
〈電子写真感光体64〉
電子写真感光体3の表面を、ラッピングテープにより研磨し、Rz=0.5μmの状態に粗面化することによって、電子写真感光体64を作製した。
〈電子写真感光体65〉
電子写真感光体31の表面を、ラッピングテープにより研磨し、Rz=0.5μmの状態に粗面化することによって、電子写真感光体65を作製した。
〈電子写真感光体66〉
電子写真感光体1の表面に、表面に凹部を有する金属モールドに圧接させながら、電子写真感光体1を回転させることによって、表面に四角柱状の凸部(四角柱の底面:6μm×6μm、高さ0.2μm、一辺1mmの正方形の領域において四角柱が占める面積は14%)を形成した。これを電子写真感光体66とした。
(実施例4−1〜4−6および比較例4−1〜4−8)
電子写真感光体2〜10および101〜105の評価を行った。
〈クリーニングブレードの状態の評価〉
電子写真感光体2〜10および101〜105を、キヤノン(株)製のモノクロ複写機のGP−215(商品名)に装着し、温度30℃/湿度80%RHの環境下で、10000枚の画像を出力し、電子写真感光体に接触(当接)するクリーニングブレード(ウレタンゴム製のブレード)の状態(ブレード捲れ、ブレード鳴き)を評価した。なお、評価に使用したモノクロ複写機のGP−215(商品名)は、電子写真感光体の表面をクリーニングするためのクリーニング手段を有し、このクリーニング手段が電子写真感光体の表面に接触するクリーニングブレードを有する複写機である。
ブレード捲れ、ブレード鳴きともに、10000枚の画像を出力するまでにブレード捲れ、ブレード鳴きが発生した場合をB、発生しなかった場合をAとする。
〈摩擦係数の評価〉
上記の10000枚の画像を出力後、新東科学(株)製の表面性測定機(商品名:Type14FW)を用い、垂直荷重30g、摺擦速度100mm/minの条件で、図11に示すように、ウレタンゴム製のブレード(ウレタンブレード)を電子写真感光体に対して26°傾けて当接させ、垂直荷重を加えた摩擦係数を測定した。図11中、3aは電子写真感光体であり、3bはウレタンゴム製のブレード(ウレタンブレード)であり、3cは電子写真感光体の留め具である。
〈摩耗量の評価〉
上記の10000枚の画像を出力後、(株)キーエンス製の超深度形状測定顕微鏡(商品名:VK−9510)と(株)ニレコ製の画像解析装置(商品名:LuzexAP)を用いて電子写真感光体の表面の摩耗量を測定した。
実施例4−1〜4−6および比較例4−1〜4−8の結果を表10に示す。
Figure 2013213996
実施例4−1〜4−6では、第1部分の硬度に対する第2部分の硬度の比の値が1.2〜30の範囲にあり、第2部分で構成される面の面積率が10〜80%の範囲にあるため、10000枚の画像を出力後も低い摩擦係数となっていた。
比較例4−1および4−2では、第1部分および第2部分が形成されていないため、第1部分と第2部分の高低差による摩擦低減効果が得られなかった。
比較例4−3では、第1部分の硬度に対する第2部分の硬度の比の値が1.2未満であるため、第1部分と第2部分の高低差を十分に得ることができず、摩擦低減効果が十分に得られなかった。
比較例4−5では、第2部分で構成される面の面積率が10%未満であるため、接触部材であるクリーニングブレードとの接触面積が小さくなることで、凸部になった第2部分が接触部材の荷重に耐え切れずに破壊されやすくなり、摩擦低減効果が十分に得られなかった。
比較例4−6および4−8では、第2部分で構成される面の面積率が80%超であるため、接触部材であるクリーニングブレードとの接触面積が大きくなり、摩擦低減効果が十分に得られなかった。
比較例4−4および4−7では、第2部分で構成される面の面積率が10%未満であるところと、第2部分で構成される面の面積率が80%超であるところとが混在しており、摩擦低減効果が十分に得られなかった。
(実施例4−7〜4−23および比較例4−9〜4−10)
電子写真感光体11〜29の評価を、実施例4−1〜4−6および比較例4−1〜4−8と同様にして行った。
実施例4−7〜4−23および比較例4−9〜4−10の結果を表11に示す。
Figure 2013213996
(実施例4−24〜4−32および比較例4−11〜4−15)
電子写真感光体30〜40および201〜203の評価を、実施例4−1〜4−6および比較例4−1〜4−8と同様にして行った。ただし、評価に使用した電子写真装置をキヤノン(株)製のモノクロ複写機のGP−215(商品名)からキヤノン(株)製のモノクロ複写機のGP−405(商品名)に変更した。また、画像出力枚数を10000枚から20000枚に変更した。GP−405(商品名)も、電子写真感光体の表面をクリーニングするためのクリーニング手段を有し、このクリーニング手段が電子写真感光体の表面に接触するクリーニングブレードを有する複写機である。
実施例4−24〜4−32および比較例4−11〜4−15の結果を表12に示す。
Figure 2013213996
(実施例4−33〜4−51および比較例4−16〜4−25)
電子写真感光体41〜63および301〜303の評価を、実施例4−24〜4−32および比較例4−11〜4−15と同様にして行った。
実施例4−33〜4−51および比較例4−16〜4−25の結果を表13に示す。
Figure 2013213996
本発明は、硬度の異なる第1部分および第2部分を有し、該第1部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])が0.01〜3GPaであり、該第1部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])に対する該第2部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])の比の値(H/H)が1.2〜30である膜であって、該膜の表面が該第1部分で構成される面および該第2部分で構成される面を有し、
該第1部分および該第2部分がそれぞれ連続して該膜の膜厚方向に該膜の膜厚の75%以上延在しており、
該膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、該第2部分で構成される面の面積率が10〜80%であって、かつ、該第1部分で構成される面および該第2部分で構成される面の合計の面積率が50%以上である
ことを特徴とする膜である。
本発明の膜を作製する方法としては、例えば、アクリレート、不飽和ポリエステル、エポキシ、オキセタン、ビニルエーテルなどの紫外線硬化性樹脂または電子線硬化性樹脂のモノマー(ならびに必要に応じて後述の潤滑剤)で形成した樹脂膜に対して、フォトマスクまたは電子線マスクを介して紫外線または電子線を照射して樹脂膜中の架橋密度を変えることで、各部分に硬度差をつけ、第1部分および第2部分を形成する方法が挙げられる。

Claims (10)

  1. 硬度の異なる第1部分および第2部分を有し、該第1部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])が0.01〜3GPaであり、該第1部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])に対する該第2部分の連続剛性測定法による硬度(H[GPa])の比の値(H/H)が1.2〜30である膜であって、
    該膜の表面が該第1部分で構成される面および該第2部分で構成される面を有し、
    該第1部分および該第2部分がそれぞれ連続して該膜の膜厚方向に該膜の膜厚の75%以上延在しており、
    該膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、該第2部分で構成される面の面積率が10〜80%であって、かつ、該第1部分で構成される面および該第2部分で構成される面の合計の面積率が50%以上である
    ことを特徴とする膜。
  2. 前記第1部分および前記第2部分が紫外線硬化性樹脂で形成されている請求項1に記載の膜。
  3. 前記第2部分が前記膜を貫通している請求項1または2に記載の膜。
  4. 前記膜の表面の任意の位置に配置された一辺1mmの正方形の領域において、前記第1部分で構成される面および前記第2部分で構成される面の合計の面積率が100%である請求項1〜3のいずれか1項に記載の膜。
  5. 前記膜の表面において、前記第1部分で構成される面が前記第2部分で構成される面に取り囲まれている請求項1〜4のいずれか1項に記載の膜。
  6. 前記膜が潤滑剤を含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の膜。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の膜を含む部材、および、該膜の表面と相対速度をもって接触しうる接触部材を有することを特徴とする装置。
  8. 表面層として請求項1〜6のいずれか1項に記載の膜を有することを特徴とする電子写真感光体。
  9. 電子写真感光体と、該電子写真感光体の表面をクリーニングするためのクリーニング手段とを一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、
    該電子写真感光体が、請求項8に記載の電子写真感光体であり、該クリーニング手段が、該電子写真感光体の表面に接触するクリーニングブレードを有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
  10. 電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、および、該電子写真感光体の表面をクリーニングするためのクリーニング手段を有する電子写真装置において、
    該電子写真感光体が、請求項8に記載の電子写真感光体であり、該クリーニング手段が、該電子写真感光体の表面に接触するクリーニングブレードを有することを特徴とする電子写真装置。
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