JP7336289B2 - 電子写真用部材、電子写真プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真用部材、電子写真プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置に関する。

電子写真装置に用いられる電子写真用部材には、例えばトナーを安定的に搬送する機能が求められる。弾性を有する電子写真用部材の使用時の耐久性を高めるために、電子写真用部材の表面に部材の耐久性を高める為の表面層を設けた提案がなされている。また、電子写真用部材のトナー搬送力を向上させるために、導電部の表面に電気抵抗値が高い誘電部を設け、帯電させた誘電部にトナーを電気的に吸着させてトナーを搬送することができる電子写真用部材が開発されている。特許文献１は、非磁性一成分トナーを用いた電子写真画像の形成方法において好適に用いられる電子写真用部材の例を開示している。具体的には、表面の近傍に多数の微小閉電界（マイクロフィールド）を形成させることによって、多量の非磁性一成分トナーを担持し得る電子写真用部材を開示している。

特開２０１７－１５６７４５号公報

しかしながら、発明者らの検討によれば、特許文献１に係る電子写真用部材は、例えば、高温高湿度の環境下で長期間に亘って使用した場合、形成される電子写真画像の濃度が低下する場合があった。

本発明の一態様は、高温高湿度の過酷な環境下にて長期間使用されても、画像濃度の低下を抑制できる電子写真用部材の提供に向けたものである。
また、本発明の他の態様は、多様な環境の下での高品位な電子写真画像の形成に資するプロセスカートリッジの提供に向けたものである。
さらに、本発明の他の態様は、多様な環境の下でも高品位な電子写真画像を形成し得る電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。

本開示の一態様によれば、
導電性の基体と、該基体上の弾性層と、該弾性層上の被覆層と、を有する電子写真用部材であって、
該弾性層は、該基体に対向する側とは反対側の表面に第１の凸部を有し、
該電子写真用部材は、その外表面に、該第１の凸部に由来する第２の凸部を有し、
該電子写真用部材の外表面は、電気絶縁性の第１領域、および、導電性の第２領域とで構成されており、
温度３０℃、相対湿度８０％の環境下で測定される該弾性層の弾性率が、０．５ＭＰａ以上、３．０ＭＰａ以下であり、
該環境下で測定される該被覆層の弾性率が、５．０ＭＰａ以上、１００．０ＭＰａ以下である電子写真用部材が提供される。

本開示の他の態様によれば、電子写真画像形成装置に着脱可能に構成されている電子写真プロセスカートリッジであって、少なくとも上記の電子写真用部材を有する電子写真プロセスカートリッジが提供される。

本開示さらに他の態様によれば、少なくとも上記の電子写真用部材を有する電子写真画像形成装置が提供される。

本開示に係る電子写真用部材の一例を示す断面図である。 本開示に係る電子写真用部材表面近傍の一例を示す断面図である。 本開示に係る電子写真用部材表面近傍の一例を示す断面図である。 本開示に係る電子写真用部材表面近傍の一例を示す断面図である。 本開示に係る電子写真用部材表面近傍の一例を示す断面図である。 本開示係る電子写真プロセスカートリッジの一例を示す断面図である。 本開示に係る電子写真画像形成装置の一例を示す断面図である。

発明者らの検討によれば、特許文献１に係る電子写真用部材は、例えば、高温高湿度の環境下で長期間に亘って使用した場合、形成される電子写真画像の濃度が低下する場合があった。その理由を発明者らは以下のように推測している。

特許文献１に係る電子写真用部材は、外表面に、微小閉電界を形成するための電気絶縁性のドメインを有する。当該電子写真用部材を、高温高湿度の環境下にて長期間に亘って使用すると、ドメインが高温高湿環境下での長期間に亘る使用の過程で、繰り返し伸縮させられ、当該ドメインに微小な亀裂が発生し、亀裂から水分がドメイン内部に入り込む。それにより、当該ドメインの電気抵抗率が低下し、当該ドメインと、導電性弾性層の露出部との間で形成される微小閉電界が弱まることにより、トナーの搬送量が低下する。このことにより、電子写真画像濃度の低下が生じるものと考えられる。
このような考察にもとづき、発明者らは検討を重ねた結果、以下の構成を有する電子写真用部材が、高温高湿環境下での使用によっても微小電界の強度の低下を生じにくいこと、それにより、高品位な電子写真画像を安定して形成し得ることを見出した。
すなわち、本開示に係る電子写真用部材は、導電性の基体と、該基体上の弾性層と、該弾性層上の被覆層と、を有する。
該弾性層は、該基体に対向する側とは反対側の表面に第１の凸部を有し、該電子写真用部材は、その外表面に、該第１の凸部に由来する第２の凸部を有する。
また、該電子写真用部材の外表面は、電気絶縁性の第１領域、および、導電性の第２領域とで構成されている。
そして、温度３０℃、相対湿度８０％の環境下で測定される該弾性層の弾性率が、０．５ＭＰａ以上、３．０ＭＰａ以下である。
さらに、温度３０℃、相対湿度８０％の環境下で測定される該被覆層の弾性率が、５．０ＭＰａ以上、１００．０ＭＰａ以下である。

以下に、本開示に係る電子写真用部材について、詳細に説明する。

［電子写真用部材］
本開示において、電子写真用部材とは、現像剤担持体、転写部材、帯電部材、クリーニングブレード、現像剤層厚規制部材等の部材であり、具体例として、現像ローラ、転写ローラ、帯電ローラ等の導電性ローラ、クリーニングブレード、現像ブレード等が挙げられる。
以下、必要に応じて、本開示に係る電子写真用部材を代表例である現像ローラによって説明するが、本開示はこれに限定されない。

本開示に係る電子写真用部材の断面概略を図１に示す。
電子写真用部材は、導電性の基体１と、該導電性基体上の弾性層２と、該弾性層２上の被覆層３と、を有する。
また、該電子写真用部材の表面近傍の断面概略を図２に示す。
弾性層２は、基体に対向する側とは反対側の表面に第１の凸部５を有し、該電子写真用部材は、その外表面に、該第１の凸部５に由来する第２の凸部４を有する。
そして、該電子写真用部材の外表面は、少なくとも１つの電気絶縁性の第１領域６、および、導電性の第２領域７とで構成されており、温度３０℃、相対湿度８０％の環境下で測定される該弾性層２の弾性率が、０．５ＭＰａ以上、３．０ＭＰａ以下であり、該環境下で測定される該被覆層３の弾性率が、５．０ＭＰａ以上、１００．０ＭＰａ以下である。

電子写真用部材の外表面は、電気絶縁性の第１領域、および、導電性の第２領域とで構成されており、２つの領域の境界で微小閉電界を形成することによりトナーを安定的に搬送している。

電子写真用部材が電子写真画像形成装置の中に組み込まれて使用される場合には、電子写真用部材外表面はトナーを担持しつつ感光体や現像剤規制部材と当接した状態で摺擦されながら使用される。トナーを担持して感光体や現像剤規制部材と均一な力で当接させるため、弾性層２は柔軟な弾性体で形成されている。また、電子写真用部材は感光体や現像剤規制部材と当接した状態で繰り返し摺擦されるので、摺擦応力で弾性層が破壊されないために、弾性層の表面に弾性層の弾性体よりも摺擦に強い材料からなる被覆層３を設けている。

当接部の繰り返し通過により摺擦応力を受けた電子写真用部材の外表面は、その回転周方向に繰り返し引っ張られて伸縮する。外表面が繰り返し伸縮することにより、絶縁性の第１領域も繰り返し伸縮する。

特許文献１に係る現像ローラは、弾性層の表面に凸部５を有しない。この場合、絶縁性の第１領域は外表面の伸縮に略比例して伸縮する。このような凸部５が存在しない場合、高温高湿度の環境下での長期間に亘る使用により、絶縁性領域が繰り返し伸縮させられる。前記したように、微小な亀裂が発生すると考えられる。

一方、本開示に係る電子写真用部材は、弾性層表面に第１の凸部５を有し、電子写真用部材外表面に、該第１の凸部５に由来する第２の凸部４を有する。そのため、被覆層３には外に凸の部分が存在する。電子写真用部材外表面の被覆層が引っ張られた場合に、第１の凸部と第２の凸部とで作る被覆層のアーチが潰れる事により、電子写真用部材外表面の曲面長さは殆ど伸びない。外表面の曲面長さが伸びないので電気絶縁性の第１領域の曲面長さの伸びも小さくなる。また被覆層の伸びの一部を前記第２の凸部の高さが潰れることにより吸収することで、第２の凸部以外の部分の被覆層の伸び量も、第２の凸が無い場合に比較して小さくなる。
その結果、第２の凸部の被覆層と、それ以外の被覆層の両方ともにその表面の曲面長の伸びが抑制される。被覆層表面の曲面長の伸びが抑制されると、その一部である電気絶縁性の第１領域の曲面長の伸びも抑制され、絶縁性領域に微小な亀裂が発生しにくく、絶縁性領域の内部に入り込む水の量も低減され、電気抵抗率の低下も抑制される。よって過酷な条件下で耐久しても、電気絶縁性の第１領域の電気抵抗率の低下が抑制されるので、微小閉電界の強さも維持され、トナーの搬送性低下を防止するという効果がある。

第２の凸部が第１の凸部に由来する事は、電子写真用部材の断面を光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察することで確認できる。すなわち電子写真用部材をその軸方向に垂直な断面で顕微鏡観察して画像を得て、弾性層と被覆層との界面プロファイルと、電子写真用部材表面プロファイルとを抽出し、その両者のプロファイル曲線の相関から判別することが出来る。

＜導電性の基体＞
導電性の基体は、導電性を有し、その上に設けられる導電層を支持する機能を有する。材質としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケルの如き金属；これらの金属を含むステンレス鋼、ジュラルミン、真鍮及び青銅の如き合金、導電性を有する合成樹脂等を挙げることができる。基体の表面には、導電性を損なわない範囲で、メッキ処理を施すことができる。さらに、導電性の基体としては、樹脂製の基材の表面を金属で被覆して表面導電性としたものや、導電性樹脂組成物から製造されたものも使用可能である。なお、導電性の基体の表面には、導電性の基体と弾性層との接着性の向上を図るため、プライマーを塗布してもよい。プライマーの例としては、シランカップリング剤系プライマー、ウレタン系、アクリル系、ポリエステル系、ポリエーテル系またはエポキシ系の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等が挙げられる。

＜弾性層＞
弾性層が存在することにより、該電子写真用部材は、他の部材に均一に当接させ得る。
弾性層の、温度３０℃、相対湿度８０％の環境下で測定される弾性率は、０．５ＭＰａ以上、３．０ＭＰａ以下である。弾性率を前記範囲内とすることで、他部材との当接部における電子写真用部材の変形をより適正化でき、より過酷な条件下での長期の使用によっても電気絶縁性の第１領域の絶縁性の劣化を抑制し得る。
また、局部的な当接圧をより確実に緩和でき、トナーの劣化を抑制し得る。弾性層の弾性率は、弾性層の平滑な断面をマルテンス硬度計で計測することにより求める事が出来る。

弾性層用の材料としては、種々のゴム材を用いることができる。ゴム材に使用するゴムとしては、以下のものが挙げられる。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）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ウレタンゴム。これらは単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、シリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、これらのシロキサンの共重合体が挙げられる。

弾性層中には、導電性付与剤、非導電性充填剤、触媒などの各種添加剤が適宜配合される。導電性付与剤としてはアルミニウム、銅などの導電性金属の粒子、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタンなどの導電性金属酸化物の粒子、カーボンブラックなどを用いることができる。これらのうち、カーボンブラックは比較的容易に入手でき、良好な導電性が得られるため好ましい。導電性付与剤としてカーボンブラックを用いる場合、ゴム材中のゴム１００質量部に対してカーボンブラックを５～４０質量部配合することが好ましい。非導電性充填剤としては、シリカ、石英粉末、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウムなどが挙げられる。弾性層の電気抵抗率は、弾性層を平行な平面を有する薄片に切り出して既知の面積の２枚の電極で挟み、電極に印加した電圧と流れる電流と薄片の厚みと電極面積とから求める事が出来る。

弾性層の厚さは０．５ｍｍ～５．０ｍｍの範囲にあることが好ましく、２．０ｍｍ～４．０ｍｍの範囲にあることがより好ましい。なお、弾性層は導電性基体上に設けられていればよく、導電性基体の表面全体を被覆している必要はない。

弾性層の外表面には第１の凸部が形成されている。この第１の凸部が、第１の凸部５に由来する第２の凸部と共に被覆層の伸縮による電子写真用部材の表面曲線長の伸びを吸収し、電子写真用部材の表面の電気絶縁性の第１領域の体積抵抗率の低下を抑制して電子写真用部材のトナー搬送性を維持する。

導電性基体上に弾性層を設ける製造方法として、公知の方法を用いることができる。例えば、基体と弾性層形成用の材料を押出して成型する押し出し成形法、押し出して成形した後に研磨する研磨成形法がある。また、材料が液状であれば、円筒状のパイプとパイプ両端に配設された基体を保持するための駒を配設した金型に注入し、加熱等で硬化する型内成形方法等が挙げられる。

弾性層の外表面に第１の凸部を設ける方法としては、研磨成形法において表面研磨や研削で凸を設ける方法、押し出し成形時に材料に弾性の粒子を混合しておく方法、押し出し成形後の硬化する前に表面凹凸を転写する方法、等が挙げられる。また成型用の型内面に凹を形成しておき、凹を有する型内で型内成形を行う事によって型内面の凹を転写して凸とする方法が挙げられる。第１の凸部を設ける方法としては、該弾性層表面の形状を精密に形成できることから、特に型内成形で型内面を転写する方法が好ましい。

型内成形における金型の内面に凹を設ける方法としては、種々の公知の方法が使用可能である。例えば、サンドブラスト方法、硬い突起を押し付ける方法、切削する方法、レーザーを集中的に照射して凹を設ける方法、メッキ処理時に凹の元となる粒子を一緒に処理する方法、等がある。目的とする凸の大きさや密度に応じて金型内面の凹の大きさや密度を調整する。

第１の凸部は電子写真用部材の断面を光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察することで確認できる。すなわち電子写真用部材の弾性層と被覆層とを電子写真用部材の軸方向に垂直な断面で顕微鏡観察して画像を得て、弾性層と被覆層との界面を検出し、その界面の曲線から凸の大きさや分布を求める事が出来る。

第１の凸部の大きさとしては、その高さは、好ましくは２.０μｍ～５０.０μｍ、より好ましくは３.０μｍ～１５.０μｍである。また第１の凸部の幅は、好ましくは５.０μｍ～３００.０μｍ、より好ましくは１５.０μｍ～６０.０μｍである。
第１の凸部の大きさが前記範囲内であれば、被覆層を形成した時に第２の凸を適切な大きさで形成することが出来るので電子写真用部材の表面粗度が適切で、規制部材との当接部においてトナーを十分摺擦し、トナーを均一に帯電することが出来るという効果が達成できるので好ましい。

第１の凸部の個数密度としては、断面における弾性層と被覆層の界面の基線距離に対して凸の幅の合計が３％～９０％になる個数密度が好ましい。個数密度が前記範囲内であれば、電気絶縁性の第１領域の伸縮を抑制する効果が達成できる。凸の分布は均一であることが好ましい。

＜被覆層＞
被覆層は、温度３０℃、相対湿度８０％の環境下で測定される弾性率が５．０ＭＰａ以上、１００．０ＭＰａ以下である。前記弾性率と導電性を併せ持つため、被覆層の材料としては、樹脂のバインダーに導電剤を混合した材料である事が好ましい。被覆層の弾性率は、被覆層の平滑な断面をマルテンス硬度計で計測することにより求める事が出来る。被覆層を構成する樹脂バインダーとしては、ウレタン樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ウレア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、等の如き樹脂を用いるのが好ましい。

被覆層に用いる導電剤としては、電子導電剤またはイオン導電剤を用いることができる。被覆層は、感光体の近くに位置するために電子導電剤を含有するのが特に好ましい。電子導電剤またはイオン導電剤としては、前述の各種導電剤を用いることができる。

被覆層の導電性部が電子写真用部材の表面に直接露出すると導電性の第２領域となる。被覆層の体積抵抗率は、１×１０^５～１×１０^１１Ω・ｃｍであることが好ましい。
導電性の第２領域の抵抗が前記範囲内であれば、感光体や規制部材との当接部からの電荷の漏洩をより確実に防ぐことができる。そのため、電子写真用部材に十分な電圧が印加される。その結果トナーに十分な電荷を付与し得る。 また、電気絶縁性の第１領域と導電性の第２領域との間で形成される微小閉電界が強く、トナーの搬送性に優れ、現像濃度の低下を抑制し得る。
被覆層の体積抵抗率は、例えばクライオミクロトームを使用して被覆層を平行な平面を有する薄片に切り出して既知の面積の２枚の電極で挟み、電極に印加した電圧と流れる電流と薄片の厚み、及び電極面積から求められる。

被覆層には必要に応じて、レベリング剤、粗し粒子、誘電体、潤滑剤、吸着剤及び分散剤の如き配合剤を加えることもできる。粗し粒子は被覆層の表面粗度を調整するために添加する。

被覆層の成形方法としては、上記の被覆層を構成する材料を、サンドミル、ペイントシェーカ、ダイノミル及びパールミル等のビーズを利用した従来公知の分散装置を用いて公知の方法により分散させる。得られた被覆層形成用の樹脂塗料を、ディッピング法、スプレーコート法、ロールコート法及びリングコート法により、弾性層の上に塗工する。

被覆層の膜厚は、好ましくは、１.０～５０.０μｍ、より好ましくは、３.０～３０.０μｍである。被覆層の膜厚が前記範囲内であれば、電子写真用部材の柔軟性を維持し、硬度が適切で、感光体表面や電子写真用部材表面へのトナー等の融着を抑制する効果が達成できるので好ましい。また、被覆層の膜厚が前記範囲内であれば、弾性層を他部材の摺擦から保護する効果が達成されるので好ましい。なお、膜厚は弾性層凸と同様に電子写真用部材断面を光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察することで測定できる。

被覆層の膜厚を調整するために被覆層形成用塗料の樹脂の固形分と塗工引き上げ速度を制御する。被覆層形成用塗料中の樹脂の固形分を大きくすると被覆層の膜厚が大きくなり、固形分を小さくすると膜厚も小さくなる。被覆層形成用塗料においては、揮発する溶媒に対する樹脂の固形分を５～５０％に調整する。また、塗工引き上げ速度としては、膜厚制御の容易性の観点から、例えば２０～５０００ｍｍ／分とすることが好ましい。

被覆層の膜厚と粗し粒子の添加量を調整して、前記第１の凸に由来する第２の凸が形成される様に調整する。

被覆層は、図３に示す様に被覆層自体が相分離して絶縁性の第１領域６と導電性の第２領域７とに領域が分かれていてもよい。あるいは、図２に示す様に第１領域が被覆層の基体と対向する側とは反対側の表面上の電気絶縁性部で構成されている事が好ましい。この様な構成であると、被覆層のアーチがより均一に潰れる事により、第１領域の電気抵抗率の低下も抑制される。よって過酷な条件下で耐久しても、微小閉電界の強さの維持される効果が達成される。

＜電気絶縁性の第１領域＞
電子写真用部材の外表面には電気絶縁性の第１領域が分布している。第１領域は電子写真用部材の外表面の内、第２の凸部と第２の凸部ではない部分とのどちらに存在していてもよい。第２の凸部の上に多く存在していてもよいし、第２の凸部以外の部分に多く存在していてもよい。

第１領域は被覆層の該表面に設けられていてもよいし、被覆層の該表面の一部を変性して設けられていてもよい。

あるいは、図４に示す様に、被覆層の上にさらに表面層を設け、表面層の一部を絶縁性の第１領域として形成されていてもよい。また、図５に示す様に、表面層の外表面に絶縁性の第１領域を設けてもよい。この場合、表面層を設ける時に相分離させて第１領域とすることが出来る。特には表面層を塗工で設け、加熱乾燥やエネルギー線の照射時に相分離を発生させて第一の領域を設ける事が出来る。

また、第１領域が、被覆層の基体と対向する側とは反対側の表面上の電気絶縁性部で構成されていてもよい。この場合、電気絶縁性部が、表面上に複数個、互いに独立して存在してもよい。互いに独立して存在する場合、第１領域と第２領域との境界線が長くなり、微小閉電界を作る境界線の長さが長くなる事により、トナーの搬送性が大きくなる効果が達成できる。

電気絶縁性の第１領域は高抵抗である事が必要である。その電気抵抗率は１×１０^１３～１×１０^１８Ω・ｃｍが好ましい。抵抗が前記範囲内であれば、導電性の第２領域との間で形成される微小閉電界が強く、トナーの搬送性に優れ、現像濃度の低下を抑制する効果が達成できる。第１領域の電気抵抗率は、例えばクライオミクロトームを使用して第１領域を平行な平面を有する薄片に切り出して既知の面積の２枚の電極で挟み、電極に印加した電圧と流れる電流と薄片の厚みと電極面積とから求める事が出来る。

電気絶縁性の第１領域は、電子写真用部材の表面全体の面積に対してある面積を占めている。電子写真用部材表面全体に対する絶縁性の第１領域の面積比は、好ましくは、５％から９５％、より好ましくは１０％～８０％である。また絶縁性の第１領域と導電性の第２領域との境界部分に微小閉電界が発生するので、絶縁性の第１領域と導電性の第２領域との境界線が電子写真用部材の表面に均一に分布することが好ましい。均一に分布することにより、電子写真用部材表面の場所毎のトナーの搬送能力が均一になり、得られる画像濃度が均一になるので好ましい。電子写真用部材表面単位面積当たりの絶縁性の第１領域と導電性の第２領域との境界線の長さは、好ましくは２ｍｍ／ｍｍ^２～２００ｍｍ／ｍｍ^２である。

トナーの搬送性を大きくするためには、電気絶縁性の第１領域の電気抵抗が大きく、第１領域の分布が均一であることが好ましい。電気絶縁性の第１領域の電気抵抗が大きく、第１領域の分布が均一である場合、第１領域が帯電した場合の電荷の減衰が小さくなる。帯電した第１領域の電荷減衰が小さいと、第１と第２領域との境界で発生する微小閉電界の強度が減衰せず、帯電した時の電界が維持され、トナーの搬送性が維持されるので好ましい。第２領域はほぼ帯電しないので、電子写真用部材表面の第１領域の電荷減衰の時定数は、電子写真用部材表面全体の電荷減衰の時定数と同じである。よって電子写真用部材表面の電荷減衰を測定することにより微小閉電界の強度と、それに伴うトナー搬送力を測定することが出来る。電荷減衰の程度は、表面電位の電荷の経時変化を測定して、その減衰特性から時定数を求める事により比較することが出来る。電子写真用部材の時定数としては、好ましくは６０秒以上、より好ましくは３００秒以上である。時定数がこの範囲となる様に第１領域を設ける事により、トナー搬送性に優れた電子写真用部材を得ることが出来る。

絶縁性の第１領域を成す材料としては絶縁性の各種材料が使用可能である。また電子写真用部材が他部材との当接により変形した場合に比較的割れにくい材料である事が好ましい。具体的には、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム等の金属酸化物、ダイヤモンド、等の無機物が挙げられる。また、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリル、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、等の樹脂も挙げられる。電気抵抗が大きく、多少の変形でも割れにくく、摺擦に強いので、特にポリスチレン、ポリアクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、等の樹脂や、これらの樹脂の共重合体が好ましい。

絶縁性の第１領域を形成する方法としては、蒸着やＣＶＤ（化学気相成長法）などの手段を用いて被覆層の外表面に所望の分布パターンで絶縁性の第１領域を形成する方法が挙げられる。また、絶縁性の第１領域が樹脂を含む材料からなる場合、上記の樹脂を溶媒に溶解させて液状の第１領域形成用材料とし、該形成用材料を被覆層の外表面に所望の分布パターンで付着させ、その後で該形成用材料を乾燥、硬化させる方法がある。あるいは上記の樹脂に硬化性の硬化剤を添加して第１領域形成用材料とし、該第１領域形成用材料を被覆層の外表面に所望の分布パターンで付着させたあと硬化させる方法がある。もしくは上記の溶媒への溶解させる方法と硬化性の硬化剤を使用する方法とを併用することも可能である。

電気絶縁性の第１領域の弾性率は、電気絶縁性の第１領域の平滑な断面をＳＰＭ（Ｓｃａｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて測定する事が出来る。

液状の第１領域形成用材料を被覆層の該表面へ付着させる方法としては、例えば、ジェットディスペンサーによって液滴を飛ばして付着させる方法、スクリーン印刷によってパターン化した任意の場所に第１領域形成用材料を印刷する方法を挙げることができる。あるいは、ロールコート、スプレー、ディッピング法を用いて、第１領域形成用材料を塗工する方法により、第１領域を設けることができる。この場合、第１領域形成用材料が被覆層表面において被覆層に対して表面張力により液滴がまとまって存在する場所とハジキを起こして液滴が不在となる場所とを形成する。絶縁性の第１領域を所望の分布パターンで付着させる方法としては、簡便で安定して繋ぎ目が無く第１領域形成用材料を配置させることが出来るので、上記ハジキによる方法が好ましい。

上記ハジキにより液状の第１領域形成用材料を被覆層の該表面へ付着させる方法においては、被覆層を略均一に粗面化することにより第１領域形成用材料のハジキの分布を電子写真用部材該表面において均一化させる事が出来る。均一に粗面化する方法としては、被覆層の形成時に相分離や膨張により自己的に粗面化させる方法や、被覆層形成用材料の配合として粗し粒子を添加して被覆層を形成する方法などがある。簡便で安定的に均一に粗面化させられるので、上記粗し粒子を添加する方法が好適に用いられる。

第１領域の弾性率は被覆層の弾性率よりも大きい事が好ましい。弾性率が大きいと長期間使用した場合の伸縮による割れに対する耐久性が増すので好ましい。

また上記ハジキにより液状の第１領域形成用材料を被覆層の該表面へ付着させる方法においては、電気絶縁性の第１領域の面積比率を調整するために、第１領域形成用材料の塗料の固形分を制御する。第１領域形成用材料中の樹脂の固形分を大きくすると、第１領域の面積比率が大きくなり、固形分を小さくすると第１領域の面積比率も小さくなる。
第１領域形成用材料においては、揮発する溶媒に対する樹脂の固形分を１０～４０％に調整する。また上記ハジキにより液状の第１領域形成用材料を被覆層の該表面へ付着させる方法のうち、特にディッピング法を用いる場合においては、塗工引き上げ速度を大きくすると第１領域形成用材料の付着量が増加する。また同時に第１領域の面積比率が大きくなり、速度を小さくすると第１領域形成用材料の付着量が減少し、第１領域の面積比率も小さくなる。本開示においては塗工引き上げ速度を２０～５０００ｍｍ／分に調整する。さらに、単位面積当たりの電気絶縁性の第１領域と導電性の第２領域との境界線の長さは、前記樹脂の固形分や塗工引き上げ速度が同じならば、被覆層の粗面の状態により変化する。前記境界線の長さを大きくしたい場合には平均粒径の小さい粗し粒子を比較的多く添加すれば良く、前記境界線の長さを比較的小さくしたい場合には平均粒径の比較的大きい粗し粒子を比較的少なめに添加すればよい。

＜第１領域および第２領域の確認＞
該第1領域および第２領域が存在することは、まず、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡などを用い、電子写真用部材外表面に２つ以上の領域が存在することを観察することで確認することができる。

さらに、該第1領域が電気絶縁性であること、および、該第２領域が該第１領域よりも高い導電性を有することは、該第1領域および第２領域を含む電子写真用部材の外表面を帯電させた後、その残留電位分布を測定することによって確認することができる。
該残留電位分布は、例えば、コロナ放電装置などの帯電装置を用いて電子写真用部材外表面を十分に帯電させた後、帯電させた電子写真用部材外表面の残留電位分布を静電気力顕微鏡（ＥＦＭ）や表面電位顕微鏡（ＫＦＭ）などを用いて測定することで確認することができる。

また、該第１領域の電気絶縁性や該第２領域の導電性は、体積抵抗率に加え、残留電位の電位減衰時定数（以下、「時定数」ともいう。）によっても評価することができる。
残留電位の時定数とは、残留電位が初期値の１／ｅまで減衰するのにかかる時間として定義され、帯電した電位の保持のしやすさの指標となる。ここで、ｅは自然対数の底である。該第１領域の時定数が６０．０秒以上であると、該第１領域の帯電が速やかに行われ、且つ、帯電による電位を保持しやすいため好ましい。また、第２領域の時定数が６．０秒未満であると、第２領域の帯電が抑制され、帯電した第１領域との間に電位差を生じさせやすく、グラディエント力を発現させやすいため好ましい。なお、時定数の測定において、下記測定方法における測定開始の時点で残留電位が略０Ｖとなっていた場合、すなわち、測定開始の時点で電位が減衰しきっていた場合には、その測定点の時定数は６．０秒未満であったとみなす。該残留電位の時定数は、例えば、コロナ放電装置などの帯電装置を用いて現像ローラ外表面を十分に帯電させた後、帯電させた現像ローラ外表面の第1領域および第２領域の残留電位の時間推移を静電気力顕微鏡（ＥＦＭ）を用いて測定することで求めることができる。

［電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置］
本開示に係る電子写真画像形成装置は、静電潜像を形成、担持するための像担持体としての感光体ドラムと、感光体ドラムを帯電するための帯電手段としての帯電部材と、帯電された感光体ドラムに静電潜像を形成するための露光装置とを有する。さらに電子写真画像形成装置は、静電潜像をトナーにより現像してトナー画像を形成するための現像部材と、トナー画像を転写材に転写するための転写手段としての転写ローラを有する。そして現像部材が、例えば現像ローラとして、前述の電子写真用部材を有する。

図７に、本開示に係る電子写真画像形成装置の一例の概略を示す。また、図６には、図７の電子写真画像形成装置に装着される電子写真プロセスカートリッジの概略を示す。この電子写真プロセスカートリッジは、感光体ドラム８、帯電部材９、電子写真用部材１０、およびトナー規制部材１１を内蔵している。そして、電子写真プロセスカートリッジは、図７の電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されている。

感光体ドラム８は、不図示のバイアス電源に接続された帯電部材９によって一様に帯電（一次帯電）される。このときの像担持体である感光体ドラムの帯電電位は例えば－８００Ｖ以上－４００Ｖ以下である。次に、感光体ドラムは、静電潜像を書き込むための露光光１２を、不図示の露光装置により照射し、その表面に静電潜像が形成される。露光光には、ＬＥＤ光、レーザー光のいずれも使用することができる。露光された部分の感光体ドラムの表面電位は例えば－２００Ｖ以上－１００Ｖ以下である。

次に、電子写真用部材１０によって負極性に帯電したトナーが静電潜像に付与（現像）され、感光体ドラム上にトナー画像が形成され、静電潜像が可視像に変換される。このとき、電子写真用部材には不図示のバイアス電源によって例えば－５００Ｖ以上－３００Ｖ以下の電圧が印加される。なお、電子写真用部材は、感光体ドラムと例えば０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下のニップ幅をもって接触している。

感光体ドラム上で現像されたトナー画像は、中間転写ベルト１３に１次転写される。中間転写ベルト１３の裏面には１次転写部材１４が当接しており、１次転写部材１４に例えば＋１００Ｖ以上＋１５００Ｖ以下の電圧を印加することで、負極性のトナー画像を感光体ドラムから中間転写ベルト１３に１次転写する。１次転写部材１４はローラ形状であってもブレード形状であってもよい。

電子写真画像形成装置がフルカラー画像形成装置である場合、典型的には、上記の帯電、露光、現像、１次転写の各工程を、イエロー色、シアン色、マゼンタ色、ブラック色の各色に対して行う。そのために、図７に示す電子写真画像形成装置では、前記各色のトナーを内蔵した電子写真プロセスカートリッジが各１個、合計４個、電子写真画像形成装置本体に対し着脱可能な状態で装着されている。そして、上記の帯電、露光、現像、１次転写の各工程は、所定の時間差をもって順次実行され、中間転写ベルト１３上に、フルカラー画像を表現するための４色のトナー画像を重ね合わせた状態が作り出される。

中間転写ベルト１３上のトナー画像は、中間転写ベルト１３の回転に伴って、２次転写部材１５と対向する位置に搬送される。中間転写ベルト１３と２次転写部材１５との間には所定のタイミングで記録用紙の搬送ルート１６に沿って記録用紙が搬送されてきており、２次転写部材１５に２次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト１３上のトナー像を記録用紙に転写する。このとき、２次転写部材１５に印加されるバイアス電圧は、例えば＋１０００Ｖ以上、＋４０００Ｖ以下である。２次転写部材１５によってトナー像が転写された記録用紙は、定着装置１７に搬送され、記録用紙上のトナー画像を溶融させて記録用紙上に定着させた後、記録用紙を電子写真画像形成装置の外に排出することで、プリント動作が終了する。

本発明の一態様によれば、高温高湿度の過酷な環境下にて長期間使用されても、画像濃度の低下を抑制できる電子写真用部材を提供することが出来る。すなわち、繰り返し応力による微小な亀裂の発生を抑制し、水の侵入による絶縁性領域の電気抵抗率低下を低減し、微小閉電界の強度を維持してトナーを安定的に大量に搬送できる電子写真用部材を得ることが出来る。

また本発明の他の態様によれば、高品位な電子写真画像を安定して形成することができる電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置を得ることができる。

以下、製造例及び実施例により、本開示に係る電子写真用部材、電子写真プロセスカートリッジ、及び電子写真画像形成装置について構成具体的に説明する。なお、本開示に係る電子写真用部材、電子写真プロセスカートリッジ、及び電子写真画像形成装置は、これらに限定されるものではない。

［電子写真用部材の物性測定環境］
電子写真用部材の弾性率と電気抵抗率の測定は、全て３０℃、相対湿度８０％の高温高湿度環境下で１２時間以上放置した後に前記環境中で行った。

顕微鏡観察は、２２℃、相対湿度５０％の常温常湿度環境下で１２時間以上放置した後に前記環境中で行った。

＜弾性層の弾性率測定＞
鋭利な刃物を用いて電子写真用部材の軸方向に垂直な面で厚さ０．５ｍｍの弾性層サンプルを切り出した。得られたサンプルをガラス基板上に置き、マルテンス硬度計（商品名：ピコデンター（ＰＩＣＯＤＥＮＴＯＲ）ＨＭ－５００、ヘルムートフィッシャー社製、以下同じ）を用いて、測定した。なお、測定圧子は、四角錘型ダイヤモンドを用い、圧子侵入速度１００ｎｍ／秒、最大押し込み荷重３ｍＮ、押し込み時間１０秒間、クリープ時間１０秒間の条件を採用した。測定は電子写真用部材の軸方向の両端部と中央部の３点で行い、得られた測定結果の相加平均値を計算したものを弾性層の弾性率とした。

＜被覆層の弾性率測定＞
ミクロトームを用いて電子写真用部材の軸方向に垂直な面で、厚さ２０μｍの被覆層を含む電子写真用部材表面近傍サンプルを切り出す。得られたサンプルをガラス基板上に置き、マルテンス硬度計を用いて、被覆層の弾性率を測定した。なお、測定圧子は、四角錘型ダイヤモンドを用い、圧子侵入速度１００ｎｍ／秒、最大押し込み荷重３ｍＮ、押し込み時間１０秒間、クリープ時間１０秒間の条件を採用した。測定は電子写真用部材の軸方向の両端部と中央部の３点で行い、得られた測定結果の相加平均値を計算したものを被覆層の弾性率とした。

＜電気絶縁性の第１領域の弾性率測定＞
電子写真用部材の軸方向に垂直な面で、厚さ１ｍｍの電気絶縁性の第１領域を含む電子写真用部材表面近傍サンプルを切り出す。得られたサンプルをアクリルの埋設樹脂で固めた後にミクロトームを用いて電気絶縁性の第１領域を含む電子写真用部材の軸方向に垂直な断面を露出させる。得られたサンプルをガラス基板上に置き、まずマルテンス硬度計を用いて、埋設樹脂であるアクリルの弾性率を測定した。なお、測定条件は被覆層と同様であり、圧子は、四角錘型ダイヤモンドを用い、圧子侵入速度１００ｎｍ／秒、最大押し込み荷重３ｍＮ、押し込み時間１０秒間、クリープ時間１０秒間の条件を採用した。次に、前記サンプルをガラス基板上に置き、ＳＰＭ（商品名：ＭＦＰ－３Ｄ Ｏｒｉｇｉｎ、オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社製）のＡＦＭモードを用いて、測定した。アクリルの埋設樹脂部分と、測定対象である電気絶縁性の第１領域との粘弾性をそれぞれ測定し、その比率から電気絶縁性の第１領域の弾性率を算出した。測定は電子写真用部材の軸方向の両端部と中央部の３点で行い、得られた測定結果の相加平均値を計算したものを第１領域の弾性率とした。

＜弾性層の体積抵抗率の測定＞
鋭利な刃物を用いて電子写真用部材の軸方向に垂直な面で、厚さ０．５ｍｍの弾性層サンプルを切り出した。該弾性層サンプルを平滑なステンレス板である下電極の上に置き、直径０．５ｍｍの円形ステンレス製上電極で挟み、１Ｖの電圧を印加し、印加開始後３０秒後から４０秒後までの１０秒間の平均電流値を測定した。電極に印加した電圧と流れる電流と該弾性層サンプルの厚みと電極面積とから、計算により体積抵抗率を算出した。測定には微小電流計（商品名：ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ Ｒ８３４０Ａ ＵＬＴＲＡ ＨＩＧＨ ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ ＭＥＴＥＲ、（株）アドバンテスト製、以下同じ）を用いた。測定は電子写真用部材の軸方向の両端部と中央部の３点で行い、得られた測定結果の相加平均値を計算したものを弾性層の体積抵抗率とした。

＜被覆層の体積抵抗率の測定＞
ミクロトームを用いて電子写真用部材の軸方向に垂直な面で、厚さ２μｍの被覆層サンプルを切り出した。得られたサンプルを平滑なステンレス板である下電極の上に置き、直径２μｍの円形ステンレス製の上電極で挟み、１Ｖの電圧を印加し、印加開始後３０秒後から４０秒後までの１０秒間の平均電流値を測定した。電極に印加した電圧と流れる電流と薄片の厚みと電極面積とから、計算により体積抵抗率を算出した。測定には、微小電流計を用いる。測定は電子写真用部材の軸方向の両端部と中央部の３点で行い、得られた測定結果の相加平均値を計算したものを被覆層の体積抵抗率とした。

＜電気絶縁性の第１領域の体積抵抗率の測定＞
ＦＩＢを用いて電子写真用部材の表面に略平行な面で、厚さ０．５μｍの第１領域サンプルを第２領域が含まれない様に切り出した。得られたサンプルを平滑なステンレス板である下電極の上に置き、直径２μｍの円形ステンレス製上電極を用いて電極の全面が絶縁性部に接する様に挟み、０．５Ｖの電圧を印加し、印加開始後３０秒後から４０秒後までの１０秒間の平均電流値を測定した。電極に印加した電圧と流れる電流と薄片の厚みと電極面積とから計算により体積抵抗率を算出した。測定には微小電流計を用いた。

＜第１の凸高さ、第１の凸幅、第１の凸密度＞
鋭利な刃物を用いて電子写真用部材の軸方向に平行で半径方向に、垂直な断面で厚さ０．５ｍｍの弾性層サンプルを切り出した。共焦点型の光学顕微鏡（商品名：ＶＫ－８７００、キーエンス社製）で断面画像を撮影した。撮影倍率は、被覆層の膜厚を基準とし、膜厚と直角方向の撮影範囲が膜厚の２０倍から５０倍となる拡大率とした。画像上で、弾性層と被覆層の界面のプロファイルを抽出した。前記界面のプロファイルで基線から電子写真用部材外側へ凸になった部分の平均の高さ、幅を測定し平均することにより、第１の凸高さ、第１の凸幅を得た。また、画像上の凸の個数を計測し、画像幅とから計算して第１の凸密度を求めた。

測定は電子写真用部材の軸方向の両端部と中央部の３点で行い、得られた測定結果の相加平均値を計算したものをそれぞれ第１の凸高さ、凸幅、凸密度とした。

＜被覆層膜厚、第１の凸と第２の凸との相関＞
前記断面の画像を用いて、画像上の膜厚を画面上で等間隔に１０か所測定して平均することにより、被覆層膜厚を得た。また、前記断面の画像から電子写真用部材表面のプロファイルを抽出し、前記弾性層と被覆層の界面のプロファイルと水平方向位置における両プロファイルを比較し、相関係数を算出した。測定は電子写真用部材の軸方向の両端部と中央部の３点で行い、得られた測定結果の相加平均値を計算したものを用いた。

＜電気絶縁性の第１領域の面積比＞
電子写真用部材表面を、表面に垂直方向から共焦点型の光学顕微鏡（商品名：ＶＫ-８７００、キーエンス社製）で撮影し、表面画像を得た。表面画像から第１領域を抽出し、全面積に対する比率を計算により求めた。測定は電子写真用部材の軸方向の両端部と中央部の３点で行い、得られた測定結果の相加平均値を計算したものを第１領域の面積比率とした。

［弾性層成形用金型の作製］
超ジュラルミンを、内径１０ｍｍ長さ２４０ｍｍのパイプ状金型に加工した。パイプ状金型内面は表面粗度Ｒａ＝１.０μｍまで平滑に加工した。次にパイプ状金型を、平均粒径０.２μｍのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子０.３質量部とカチオン系界面活性剤０.１質量部含有の溶液でアルマイト処理した。金型内面にはＰＴＦＥ粒子の凝集により、凹が多数形成された。これを弾性層形成用金型１とした。弾性層形成用金型１のＰＴＦＥ粒子とカチオン系界面活性剤との配合を表１に示すように変えた以外は弾性層形成用金型１と同様にして、弾性層形成用金型２～１３を作製した。

［弾性層形成用導電性シリコーンゴム材料の作製］
粘度５０，０００ｍＰａ・ｓの分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン（ビニル基含有量０．０３質量％）（商品名：ＤＭＳ－Ｖ４６、ゲレスト社製）１００質量部、ＢＥＴ法比表面積２００ｍ²／ｇの湿式法シリカ５部、カーボンブラック１としてカーボンブラック（商品名：ＨＳ－１００、電気化学工業株式会社製）１０部、を均一になるまで混合してペースト状の主剤組成物を調製した。

前記ペースト状の主剤組成物１１５部に対して、白金の１，３－ジビニル－１，１，３，３－テトラメチルジシロキサン錯体２．４質量部（白金含有量０．５質量％）（商品名：ＳＩＰ６８３２．２、ゲレスト社製）を加えて均一に混合し、液状の触媒組成物を調製した。

前記ペースト状の主剤組成物１１５質量部に対して、平均分子式がＭｅ_３ＳｉＯ（ＭｅＨＳｉＯ）_３（Ｍｅ_２ＳｉＯ）_３ＳｉＭｅ_３で示されるメチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体（商品名：ＨＭＳ－１５１、ゲレスト社製）２５質量部を加えて均一に混合し、液状の硬化剤組成物を調製した。

前記触媒組成物と前記硬化剤組成物とを成形直前に等量で混合することにより、弾性層形成用の導電性シリコーンゴム材料とした。これを弾性層形成用材料１とした。

弾性層形成用材料１の分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサンの粘度（ポリマ粘度）とビニル基含有量とを表２に示すように変えた以外は弾性層形成用材料１と同様にして、弾性層形成用材料２～５を得た。

［被覆層形成用塗料の作製］
被覆層形成用の材料を下記表３に示す。

以下の各材料を容器内で配合した。
・ポリオール１・・・・・・・・・・・・・・・・１００．０ｇ
・ポリオール２・・・・・・・・・・・・・・・・・２０．０ｇ
・イソシアネート１・・・・・・・・・・・・・・・３３．７ｇ
・変性シリコーン１・・・・・・・・・・・・・・・・１．５ｇ
・カーボンブラック２・・・・・・・・・・・・・・３５．３ｇ
・粒子４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・７．７ｇ
・溶剤１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５８７．２ｇ
これを粒径１．５ｍｍのガラスビーズを８０質量％充填したサンドミルを使用して、２０℃以上２６℃未満の温度に保ちながら周速４ｍ／秒で１時間分散した。＃１００のナイロンメッシュでろ過し、被覆層形成用塗料１を得た。

以下、配合を表４に示す通りに変えた以外は被覆層形成用塗料１と同様にして、被覆層形成用塗料２～２６を作製した。

［絶縁性部用塗料の作製］
絶縁性部形成用の材料を下記表５に示す。

紫外線が当たらない場所で、以下の各材料を容器内で配合した。
・アクリレート１・・・・・・・・・・・・・・２００．０ｇ
・アクリレート２・・・・・・・・・・・・・・５００．０ｇ
・スチレン１・・・・・・・・・ ・・・・・５００．０ｇ
・開始剤１・・・・・・・・・ ・・・・・・・６０．０ｇ
・溶剤１・・・・・・・・・・・ ・・・・・５６６．１ｇ
上記配合の混合物を良くかき混ぜて混合し、＃３００のナイロンメッシュでろ過し、これを絶縁性部材料１とした。

以下、配合を表６に示す様に変更した以外は絶縁性部塗料１と同様にして、絶縁性部塗料２～８を作製した。

［実施例１］
［弾性基層ローラの製造］
導電性の基体として、外径６ｍｍ、長さ２７０ｍｍのＳＵＭ２２製でＫＮメッキを６μｍ施したメッキ鉄シャフトを準備した。該シャフトにプライマー（商品名：ＤＹ３５－０５１、東レダウコーニング社製）を塗布、焼付けしたものを用意した。弾性層形成用金型１と、その両端に軸芯体を固定するための駒と軸芯体を組み、内面に一端の駒から前記弾性層形成用材料１を注入し、１５０℃で、２０分加熱した。冷却後、金型から脱型し、２００℃のオーブンで５時間加熱し、軸芯体の周りに厚さ２．０ｍｍの弾性層を有する第１の凸部を有する弾性基層ローラ１を得た。

以下、弾性層形成用金型と弾性層形成用材料との組み合わせを表７に示すように変えた以外は弾性基層ローラ１と同様にして、弾性基層ローラ２～２５を得た。

［被覆層の形成］
弾性基層ローラ１に対して被覆層形成用塗料１を浸漬塗工し被覆層を設けた。弾性基層ローラ１をその長手方向を鉛直方向にして、基体の上端部を把持し、被覆層形成用塗料１中に８００ｍｍ／分で弾性層上端部まで浸漬し、１０秒停止後引き上げた。引き上げる時の初期塗工速度は５００ｍｍ／分であり、最終塗工速度は４００ｍｍ／分であり、位置に対して直線的に速度を変化させた。温度２２℃、相対湿度５０％の環境下で５分間風乾した後、１５０℃のオーブンで１時間３０分乾燥／焼成し、弾性層の上に被覆層が形成されたローラを得た。これを導電層ローラ１と称する。

弾性基層ローラと被覆層形成用塗料との組み合わせを表８に示すように変えた以外は導電層ローラ１と同様にして、導電層ローラ２～５０までを得た。

［絶縁性部の形成］
導電層ローラ１に対して絶縁性部塗料１を浸漬塗工し、絶縁性部を設けた。導電層ローラ１をその長手方向を鉛直方向にして、基体の上端部を把持し、絶縁性部塗料１中に８００ｍｍ／分で弾性層上端部まで浸漬し、１０秒停止後引き上げた。引き上げる時の塗工速度は５００ｍｍ／分の一定速度とした。温度２２℃、相対湿度５０％の環境下で５分間風乾した後、温度６０℃のオーブンで４０分乾燥し、その後、温度２２℃、相対湿度５０％の環境下で１時間冷却し、硬化前の電子写真用部材を得た。

次に前記硬化前の電子写真用部材に大気環境下で紫外線を照射させて、絶縁性部塗料の塗膜を硬化させた。前記硬化前の電子写真用部材を周方向にローラ回転させることができる治具に把持し、周囲の環境を温度２２℃１気圧の大気とした。その状態で硬化前の電子写真用部材を周方向回転させながら、高圧水銀ランプ（商品名：ハンディータイプＵＶ硬化装置、有限会社マリオネットワーク製）を用いて紫外線を電子写真用部材の表面全体に均一になる様に照射した。照射は、１２０秒間かけて積算光量が１００００ｍＪ／ｃｍ^２となるように、ローラを２回転／秒回しながら行った。照射後、ローラを温度２２℃、相対湿度５０％の環境下で１時間冷却し、実施例１の電子写真用部材を得た。

［画像評価方法］
電子写真用部材を使用した画像評価は全て温度３０℃、相対湿度８０％の高温高湿度環境下で１２時間以上放置した後に前記環境中で行う。

＜電子写真プロセスカートリッジの改造＞
レーザプリンタ（商品名：Ｍ５５３ｄｎ ヒューレットパッカード社製）を準備する。前記レーザプリンタのマゼンタ用プロセスカートリッジを改造して評価に用いた。該プロセスカートリッジのトナー供給ローラの駆動ギアを取り除き、トナー供給ローラを電子写真用部材に対して従動回転する構成へと変更する改造を行った。この改造プロセスカートリッジに電子写真用部材を組み込んで画出し評価に使用した。

＜初期画像出力と画像濃度測定＞
前記レーザプリンタに電子写真用部材を組み込んだ前記改造プロセスカートリッジをセットして、マゼンタのべた画像を出力した。

画像出力で得られたマゼンタのべた画像は、分光濃度計（商品名：Ｘ－ｒｉｔｅ、ビデオジェット・エックスライト株式会社製）を使用して初期画像濃度を測定した。画像濃度は画像上でランダムに５点測定し、平均値を測定値とした。

＜耐久評価＞
次に、前記改造カートリッジを再び組み立てて該レーザプリンタに組み込み、該レーザプリンタを用いて、幅２ドット、間隔９８ドットの横線を繰り返し描画するパターンを１秒間欠で２枚ずつ１万５千枚出力して耐久した。耐久後に再び初期画像出力と同様の画出しを行った。その結果を以下の基準で評価した。結果を表１５に示す。
ランク１：耐久前後の画像濃度差が０．１未満。
ランク２：耐久前後の画像濃度差が０．１以上０．２未満。
ランク３：耐久前後の画像濃度差が０．２以上０．３未満。
ランク４：耐久前後の画像濃度差が０．４以上。

＜耐久後残留電位の時定数測定＞
耐久後の画出しを終えた改造カートリッジを取り出し、トナー容器とクリーニング容器とを分解してトナー容器に組み込まれた電子写真用部材を取り出し、電子写真用部材の表面に担持されている現像剤をエアーにより吹き飛ばして除去した。現像剤を除去した電子写真用部材外表面の第１領域と第２領域とのそれぞれの残留電位の時定数を測定した。

残留電位の時定数は、電子写真用部材の外表面をコロナ放電装置によってコロナ帯電させ、その残留電位の時間推移を測定することにより求めた。すなわち、電子写真用部材外表面の第１領域上または第２領域の残留電位の時間推移を静電気力顕微鏡（ＭＯＤＥＬ １１００ＴＮ（製品名）、トレック・ジャパン 株式会社製、以下同じ）によって測定し、下記式（１）にフィッティングすることで求めた。

まず、電子写真用部材外表面を光学顕微鏡（ＶＨＸ５０００（製品名）、株式会社キーエンス製）を用いて観察し、該外表面に２つ以上の領域が存在することを確認した。次いで、クライオミクロトーム（ＵＣ－６（製品名）、ライカマイクロシステムズ社製）を用い、電子写真用部材から該電子写真用部材の外表面を含む薄片を切り出した。該薄片は、温度－１５０℃で、電子写真用部材外表面の大きさ１００μｍ×１００μｍ、被覆層外表面を基準とした厚さ１μｍ、該電子写真用部材外表面上の２つ以上の領域を含むように切り出した。

次に残留電位分布を測定した。残留電位分布は、前記薄片上の電子写真用部材外表面をコロナ放電装置によってコロナ帯電させ、その外表面の残留電位を、該薄片を走査させながら静電気力顕微鏡によって測定することによって得た。

まず、該薄片を、該電子写真用部材外表面を含む面が上面となるように平滑なシリコンウエハ上に載せ、温度２２℃、相対湿度５０％の環境下に２４時間放置した。次いで、同環境内において該薄片を載せたシリコンウエハを該静電気力顕微鏡に組み込んだ高精度ＸＹステージ上に設置した。コロナ放電装置は、ワイヤとグリッド電極間の距離が８ｍｍのものを用いた。該コロナ放電装置を、該グリッド電極と該シリコンウエハ表面との距離が２ｍｍ、となる位置に配置した。次いで、該シリコンウエハを接地し、該ワイヤに－５ｋＶ、該グリッド電極に－０．５ｋＶの電圧を、外部電源を用いて印加した。印加開始後に、該高精度ＸＹステージを用い、該薄片がコロナ放電放置装置直下を通過するように、シリコンウエハ表面と平行に速度２０ｍｍ／秒で走査させることで、該薄片上の電子写真用部材外表面をコロナ帯電させた。

続いて、該高精度ＸＹステージを用いて該薄片を静電気力顕微鏡のカンチレバー直下へ移動させた。次いで、該高精度ＸＹステージを用いて走査させながらコロナ帯電させた該電子写真用部材外表面の残留電位を測定することで、残留電位分布を測定した。測定条件を以下に示す。
測定環境：温度２２℃、相対湿度５０％；
測定箇所がコロナ放電装置直下を通過してから測定を開始するまでの時間：６０秒；
カンチレバー：Ｍｏｄｅｌ １１００ＴＮ用カンチレバー（型番；Ｍｏｄｅｌ １１００ＴＮＣ－Ｎ、トレック・ジャパン 株式会社製）；
測定面とカンチレバー先端とのギャップ：１０μｍ；
測定範囲：９９μｍ×９９μｍ；
測定間隔：３μｍ×３μｍ。

前記測定で得られた残留電位分布から、該薄片上に存在する２つ以上の領域の残留電位の有無を確認することで、各領域が第1領域であるか、該第１領域よりも高い導電性を有する第２領域であるかを確認した。具体的には、前記２つ以上の領域のうち、残留電位の絶対値が１Ｖ未満の箇所を含む領域を第２領域とし、該第２領域の残留電位の絶対値に対して、残留電位の絶対値が１Ｖ以上大きい個所を含む領域を第１領域とし、その存在を確認した。

上記で確認した第1領域と第２領域のそれぞれにおいて測定位置を決定し、残留電位の時定数の測定を行った。第１領域の測定点は、残留電位分布の測定で確認した該第１領域のうち、残留電位の絶対値が最も大きかった点とした。また、第２領域の測定点は、前記残留電位の測定で確認した該第２領域のうち、残留電位の絶対値が最も小さい点とした。

まず、前記残留電位分布の測定に用いた薄片を、現像ローラ外表面を含む面が上面となるように平滑なシリコンウエハ上に載せ、温度２２℃、相対湿度５０％の環境下に２４時間放置した。

続いて同環境内において、該薄片を載せたシリコンウエハを該静電気力顕微鏡に組み込んだ高精度ＸＹステージ上に設置した。コロナ放電装置は、ワイヤとグリッド電極間の距離が８ｍｍのものを用いた。該コロナ放電装置を、該グリッド電極と該シリコンウエハ表面との距離が２ｍｍとなる位置に配置した。次いで、該シリコンウエハを接地し、該ワイヤに－５ｋＶ、該グリッド電極に－０．５ｋＶの電圧を外部電源を用いて印加した。印加開始後に、該高精度ＸＹステージを用い、該薄片がコロナ放電放置装置直下を通過するようにシリコンウエハ表面と平行に速度２０ｍｍ／秒で走査させることで、該薄片をコロナ帯電させた。

続いて、該高精度ＸＹステージを用い、電気絶縁性部または導電層の測定点を静電気力顕微鏡のカンチレバー直下へ移動させ、残留電位の時間推移を測定した。測定には静電気力顕微鏡を用いた。測定条件を以下に示す。
測定環境：温度２２℃、相対湿度５０％；
測定箇所がコロナ放電装置直下を通過してから測定を開始するまでの時間：１５秒；
カンチレバー：Ｍｏｄｅｌ １１００ＴＮ用カンチレバー（型番；Ｍｏｄｅｌ１１００ＴＮＣ－Ｎ、トレック・ジャパン 株式会社製）；
測定面とカンチレバー先端とのギャップ：１０μｍ；
測定周波数：６．２５Ｈｚ；
測定時間：１０００秒。

前記測定で得られた残留電位の時間推移から、下記式（１）に最小二乗法でフィッティングすることによって、時定数τを求めた。

Ｖ０＝Ｖ（ｔ）×ｅｘｐ（－ｔ／τ） （１）
ｔ：測定箇所がコロナ放電装置直下を通過してからの経過時間（秒）
Ｖ０：初期電位（ｔ＝０秒のときの電位）（Ｖ）
Ｖ（ｔ）：測定箇所がコロナ放電装置直下を通過してからｔ秒後の残留電位（Ｖ）
τ：残留電位の時定数（秒）。

電子写真用部材外表面の長手方向３点×周方向３点の計９点において、残留電位の時定数τの測定を行い、その平均値を第１領域または第２領域の残留電位の時定数とした。なお、第２領域の測定において、測定開始の時点、すなわち、コロナ帯電してから１５秒後の時点で残留電位が略０Ｖとなっていた点を含む場合、その時定数は、残りの測定点の時定数の平均値未満とした。また、全ての測定点の測定開始時の電位が略０Ｖであった場合、その時定数は測定下限未満とした。

〔実施例２～１８、比較例１～２４〕
弾性基層ローラと被覆層形成用塗料とを表８に示すとおりに変えた以外は実施例１と同様にして、実施例２～１８、比較例１～２４の電子写真用部材を得た。

上記実施例２～１８、比較例１～２４について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表１５に示す。

〔実施例１９～３４、比較例２５～２８〕
弾性基層ローラを表９に示すとおりに変えた以外は実施例１と同様にして、実施例１９～３４、比較例２５～２８の電子写真用部材を得た。

上記実施例１９～３４、比較例２５～２８について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表１６に示す。

〔実施例３５～５０〕
弾性基層ローラと被覆層形成用塗料とを表１０に示すとおりに変えた以外は実施例１と同様にして、実施例３５～５０の電子写真用部材を得た。

上記実施例３５～５０について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表１７に示す。

〔実施例５１～７０〕
弾性基層ローラと被覆層形成用塗料とを表１１に示すとおりに変えた以外は実施例１と同様にして、実施例５１～７０の電子写真用部材を得た。

上記実施例５１～７０について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表１８に示す。

〔実施例７１～７６〕
［表面層塗料の製造］
ポリカーボネートポリオール（商品名：クラレポリオールＣ２０９０ 株式会社クラレ製）をポリオール３とした。

以下の各材料を容器内で配合した。
・ポリオール１・・・・・・・・・・・・・・・・・・３０．０ｇ
・ポリオール２・・・・・・・・・・・・・・・・・・３０．０ｇ
・ポリオール３・・・・・・・・・・・・・・・・・・６０．０ｇ
・イソシアネート１・・・・・・・・・・・・・・・３６．９ｇ
・変性シリコーン１・・・・・・・・・・・・・・・・１．６ｇ
・カーボンブラック２・・・・・・・・・・・・・２０．４ｇ
・溶剤１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８８６．４ｇ
これを粒径１．５ｍｍのガラスビーズを８０質量％充填したサンドミルを使用して、２０℃以上２６℃未満の温度に保ちながら周速４ｍ／秒で１時間分散した。＃１００のナイロンメッシュでろ過し、表面層塗料１を得た。以下、配合を下記表の通り変えた以外は表面層塗料１と同様にして、表面層塗料２から５を作成した。まとめて表１２に示す。

［表面層の形成］
導電層ローラ１に対して表面層塗料１を浸漬塗工し表面層を設けた。導電層ローラ１をその長手方向を鉛直方向にして、基体の上端部を把持し、表面層塗料１中に８００ｍｍ／分で導電層ローラ１の弾性層上端部まで浸漬し、１０秒停止後引き上げた。引き上げる時の初期塗工速度は３００ｍｍ／分であり、最終塗工速度は２５０ｍｍ／分であり、位置に対して直線的に速度を変化させた。温度２２℃、相対湿度５０％の環境下で５分間風乾した後、温度１５０℃のオーブンで１時間３０分乾燥／焼成し、被覆層の上に表面層が形成されたローラを得た。得られたローラの表面では、図４の様に表面層が相分離し、カーボンブラック２が存在する導電性の領域とカーボンブラック２が存在しない絶縁性の領域とが存在した。これを実施例７１の電子写真用部材とする。

表面層塗料１を表面層塗料２～４にそれぞれ変えた以外は実施例７１と同様にして、実施例７２～実施例７４の電子写真用部材を作製した。

実施例７１の表面層塗料１を表面層塗料５に変えた以外は実施例７１と同様にして導電層ローラに表面層塗料５を塗工し、表面層ローラ１を得た。表面層ローラ１の表面層は相分離せずカーボンブラック２は表面層全体に均一分散していた。次に表面層ローラ１に対して実施例１と同様にして絶縁性部を形成した。得られたローラの表面には図５の様に、表面層該表面に実施例１と同様な絶縁性部が形成されていた。これを実施例７５の電子写真用部材と称する。

表１３に示す材料及び配合比で各材料を配合し、これを粒径１．５ｍｍのガラスビーズを８０質量％充填したサンドミルを使用して、温度２０℃以上２６℃未満の温度に保ちながら周速４ｍ／秒で１時間分散した。＃１００のナイロンメッシュでろ過し、被覆層形成用塗料２７を得た。

弾性基層ローラ１を垂直に立て、１５００ｒｐｍで回転させ、温度２２℃、相対湿度５０％の環境下でスプレーガンを３０ｍｍ／秒で下降させながら前記覆層塗料２７を塗布した。スプレーガンと前記弾性基層ローラ１の表面との距離は、５０ｍｍとした。覆層塗料２７の塗膜が形成された塗工物を、オーブンに入れて、温度８０℃で１５分間加熱した後、オーブンの温度を１４０℃として２時間更に加熱して、塗膜を硬化させて、弾性基層ローラ上に膜厚１５．０μｍの導電性ウレタン樹脂層を形成した。こうして図３に示す様に、導電性ウレタン樹脂層のマトリックス表面中に、電気絶縁性のポリエステル領域を有する被覆層を表面に有する電子写真用部材を得た。これを実施例７６の電子写真用部材と称する。

〔比較例２９、３０〕
実施例１において絶縁性部を形成せず導電層ローラ１をそのまま電子写真用部材とした。これを比較例２９の電子写真用部材と称する。

メッキをしなかった以外は弾性層形成用金型１と同様にして、弾性層形成用金型１４を作った。弾性層形成用金型１４を使用する以外は実施例１と同様にして弾性層の形成と被覆層の形成、絶縁性部の形成を行い、第１の凸部１が無い以外は実施例１と同様の電子写真用部材を得た。これを比較例３０の電子写真用部材と称す。

上記実施例７１～７６と比較例２９～３０について、実施例１と同様の評価を行った。その結果を表２１に示す。

〔共通物性〕
それぞれの弾性基層ローラ毎の第１の凸の高さと幅、凸密度、弾性層の弾性率をまとめて表１４に示す。

それぞれの被覆層形成用塗料を使用して作成された被覆層の弾性率と体積抵抗率、膜厚を以下にまとめて表１５に示す。

それぞれの絶縁性部材を使用して作成された絶縁性部の弾性率と体積抵抗率を以下の表１６にまとめて示す。

［評価結果］
〔実施例１～実施例１８、比較例１～比較例２４〕
実施例１～実施例１８、比較例１～比較例２４の評価結果をまとめて表１７に示す。

上記表１７に示す様に、本構成の電子写真用部材に於いて、弾性層の弾性率が、０．５ＭＰａ以上、３．０ＭＰａ以下であり、被覆層の弾性率が、５．０ＭＰａ以上、１００．０ＭＰａ以下であれば耐久前後の画像濃度変化が小さく、電子写真用部材として非常に有用である。弾性率が上記の値をはずれると、耐久前後の画像濃度変化が非常に大きい。

〔実施例１９～実施例３４、比較例２５～比較例２８〕
実施例１９から実施例３４、比較例２５から比較例２８の評価結果をまとめて表１８に示す。

上記表１８に示す様に、本構成の電子写真用部材に於いて、弾性層の弾性率が、０．５ＭＰａ以上、３．０ＭＰａ以下であり、被覆層の弾性率が、５．０ＭＰａ以上、１００．０ＭＰａ以下であれば耐久前後の画像濃度変化が小さく、電子写真用部材として非常に有用である。弾性層に設けた第一の凸の大きさや密度に関わらず、効果がある。弾性率が上記の値をはずれると、耐久前後の画像濃度変化が非常に大きい。

〔実施例３５～実施例５０〕
実施例３５～実施例５０の評価結果をまとめて表１９に示す。

本構成の電子写真用部材に於いて、弾性層の弾性率が、０．５ＭＰａ以上、３．０ＭＰａ以下であり、被覆層の弾性率が、５．０ＭＰａ以上、１００．０ＭＰａ以下であれば耐久前後の画像濃度変化が小さく、電子写真用部材として非常に有用である。
上記表１９に示す様に、被覆層の膜厚や抵抗率、添加する粗し粒子を変えて第２の凸との相関を変えても効果がある。

〔実施例５１～実施例７０〕
実施例５１から実施例７０の評価結果をまとめて表２０に示す。

本構成の電子写真用部材に於いて、弾性層の弾性率が、０．５ＭＰａ以上、３．０ＭＰａ以下であり、被覆層の弾性率が、５．０ＭＰａ以上、１００．０ＭＰａ以下であれば耐久前後の画像濃度変化が小さく、電子写真用部材として非常に有用である。
上記表２０に示す様に、絶縁性部の体積抵抗率と被覆率を変えて試験しても効果がある。

〔実施例７１～実施例７６、比較例２９～比較例３０〕
実施例７１～実施例７６、比較例２９～比較例３０の評価結果をまとめて表２１に示す。

実施例７１～７６に於いて被覆層の外表面側の絶縁性の第１領域の形成方法を変えて電子写真用部材を作成した。本構成の電子写真用部材に於いて、弾性層の弾性率が、０．５ＭＰａ以上、３．０ＭＰａ以下であり、被覆層の弾性率が、５．０ＭＰａ以上、１００．０ＭＰａ以下であれば耐久前後の画像濃度変化が小さく、電子写真用部材として非常に有用である。

一方、比較例２９は被覆層の外表面側の絶縁性の第１領域が無い電子写真用部材であったので、初期から時定数が小さく、トナー搬送性に劣り、画像濃度が小さかった。

比較例３０は第１の凸部が無い以外は実施例１と同様の構成であったが、耐久前後の画像濃度変化が非常に大きい。

１‥‥導電性の基体
２‥‥弾性層
３‥‥被覆層
４‥‥第２の凸部
５‥‥第１の凸部
６‥‥電気絶縁性の第１領域
７‥‥導電性の第２領域
８‥‥感光体ドラム
９‥‥帯電部材
１０‥‥電子写真用部材
１１‥‥トナー規制部材
１２‥‥露光光
１３‥‥中間転写ベルト
１４‥‥１次転写部材
１５‥‥２次転写部材
１６‥‥記録用紙の搬送ルート
１７‥‥定着装置

Claims (15)

1. 導電性の基体と、該基体上の弾性層と、該弾性層上の被覆層と、を有する電子写真用部材であって、
   該弾性層は、該基体に対向する側とは反対側の表面に第１の凸部を有し、
   該電子写真用部材は、その外表面に、該第１の凸部に由来する第２の凸部を有し、
   該電子写真用部材の外表面は、少なくとも１つの電気絶縁性の第１領域、および、導電性の第２領域とで構成されており、
   温度３０℃、相対湿度８０％の環境下で測定される該弾性層の弾性率が、０．５ＭＰａ以上、３．０ＭＰａ以下であり、
   温度３０℃、相対湿度８０％の環境下で測定される該被覆層の弾性率が、５．０ＭＰａ以上、１００．０ＭＰａ以下であることを特徴とする電子写真用部材。
2. 前記第１領域が、前記被覆層の前記基体と対向する側とは反対側の表面上の電気絶縁性部で構成されている請求項１に記載の電子写真用部材。
3. 複数個の前記第１領域を有し、該複数個の第１領域の各々が、前記電気絶縁性部で構成されている請求項２に記載の電子写真用部材。
4. 前記電気絶縁性部が、樹脂を含む請求項２または３に記載の電子写真用部材。
5. 前記電気絶縁性部の弾性率が、前記被覆層の弾性率よりも大きい請求項２～４のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
6. 前記電気絶縁性部の体積抵抗率が、１×１０ ^１３ ～１×１０ ^１８ Ω・ｃｍである請求項２～５のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
7. 前記被覆層が、導電性であり、前記第２領域が、前記被覆層の前記基体と対向する側とは反対側の表面の一部で構成されている請求項１～６のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
8. 前記被覆層の体積抵抗率が、１×１０^５～１×１０^１１Ω・ｃｍである請求項７に記載の電子写真用部材。
9. 前記被覆層の前記基体と対向する側とは反対側の表面上に、さらに導電性の表面層を有し、該表面層は、該表面層の該被覆層と対向する側とは反対側の表面に電気絶縁性の領域と、導電性の領域とを具備し、
   該電気絶縁性の領域が、前記第１領域を構成し、
   該導電性の領域が、前記第２領域を構成する、請求項１に記載の電子写真用部材。
10. 前記電気絶縁性の領域の弾性率が、前記被覆層の弾性率よりも大きい請求項９に記載の電子写真用部材。
11. 前記表面層が、前記第１領域を構成する電気絶縁性部と、前記第２領域を構成する導電部とを具備する請求項９または１０に記載の電子写真用部材。
12. 前記電気絶縁性部の体積抵抗率が、１×１０^１３～１×１０^１８Ω・ｃｍであり、
    前記導電部の体積抵抗率が、１×１０^５～１×１０^１１Ω・ｃｍである請求項１１に記載の電子写真用部材。
13. 前記電子写真用部材の外表面を構成する電気絶縁性の第１領域の表面の電位をＶ０（Ｖ ）に帯電させたときに、該表面の電位がＶ０×（１／ｅ）まで減衰するのに要する時間と して定義される電位減衰時定数が、６０秒以上であり、
    前記電子写真用部材の外表面を構成する導電性の第２領域の表面の電位がＶ０（Ｖ）に 帯電させたときに、該表面の電位がＶ０×（１／ｅ）まで減衰するのに要する時間として 定義される電位減衰時定数が、６．０秒未満である請求項１～１２のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
14. 電子写真画像形成装置に着脱可能に構成されている電子写真プロセスカートリッジであ って、少なくとも現像部材を有し、該現像部材が請求項１～１３のいずれか一項に記載の 電子写真用部材であることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
15. 少なくとも現像部材を有し、該現像部材が請求項１～１３のいずれか一項に記載の電子 写真用部材であることを特徴とする電子写真画像形成装置。

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