融着部材における自己離型性ナノ粒子充填剤
【課題】オイルレス融着のための、長い耐用年数を有する高性能な融着用の新規なトップコート材料を有する融着部材およびそれらの製造方法を提供する。
【解決手段】融着部材を含む融着サブシステムであって、前記融着部材が、基材と前記基材上に配置されたトップコート層とを含み、前記トップコート層が、フルオロポリマー中に均一に分散され、前記トップコート層に連続自己離型性表面を形成するフッ素化ナノ粒子を含む融着サブシステムである。
【解決手段】融着部材を含む融着サブシステムであって、前記融着部材が、基材と前記基材上に配置されたトップコート層とを含み、前記トップコート層が、フルオロポリマー中に均一に分散され、前記トップコート層に連続自己離型性表面を形成するフッ素化ナノ粒子を含む融着サブシステムである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置および融着部材に関し、詳細には、融着部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真印刷プロセスにおいては、融着サブシステム内の融着部材と加圧部材によって形成されるニップを通して媒体を搬送し、該融着ニップを加熱することにより、媒体上のトナー画像を融着部材の表面と接触させて媒体上のトナー画像を定着させる。加熱によってトナーは粘着性になり、媒体に付着する。しかし、トナー画像のトナー粒子は、媒体に付着することに加えて融着部材にも吸着することがあり、その結果、オフセット画像が生ずることとなる。融着器上のオフセット画像をクリーニングしないと、それが次の回転で該媒体に印刷され、印刷物に望ましくない画像不良が生じることがある。トナー汚染、すなわち熱で軟化したトナー粒子の融着部材表面への付着、を克服するために、従来の溶融融着技術では、フルオロエラストマーをなどの非粘着性コーティングで被覆された融着部材が用いられている。しかし、フルオロエラストマー融着ロールは、現在、離型のためにＰＤＭＳ系融着オイルの使用を必要とし、これは、最終用途で問題を生じさせる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、これらの問題および先行技術の他の問題を克服して、オイルレス融着のための、長い耐用年数を有する高性能な融着用の新規なトップコート材料を有する融着部材、およびそれらの製造方法を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
様々な実施形態によれば、融着部材を備える融着サブシステムが提供される。前記融着部材は、基材および該基材上に配置されたトップコート層を含んでいてもよく、前記トップコート層は、フルオロポリマー中に実質的に均一に分散され、トップコート層に連続自己離型性表面を形成するフッ素化ナノ粒子を含む。
【０００５】
他の実施形態によれば、融着サブシステム部材の製造方法が提供される。前記方法は、基材を含む融着部材を提供すること、および金属アルコキシドとフルオロアルキルシランを含む混合物の共加水分解によってフッ素化ナノ粒子を形成することを含んでいてもよい。前記方法はまた、フッ素化ナノ粒子をフルオロポリマーに実質的に均一に分散するようにフルオロポリマーにフッ素化ナノ粒子を分散させて、コーティング組成物を形成すること、および前記コーティング組成物を基材上に塗布して被覆基材を形成することを含んでいてもよい。前記方法は、被覆基材を硬化させて基材上にトップコート層を形成すること、およびトップコート層が連続自己離型性表面を含むようにトップコート層を研磨することをさらに含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の様々な実施形態による、印刷装置の一例を示す略図である。
【図２】本発明の様々な実施形態による、図１に示した融着部材の断面の一例を示す略図である。
【図３Ａ】本発明の様々な実施形態による、通常の使用による磨耗前のトップコート層の一例を示す略図である。
【図３Ｂ】本発明の様々な実施形態による、通常の使用による磨耗後のトップコート層の一例を示す略図である。
【図４】本発明の様々な実施形態による、融着部材の断面の他の例を示す略図である。
【図５】本発明の様々な実施形態による、印刷装置の融着サブシステムを示す略図である。
【図６】本発明の様々な実施形態による、融着サブシステム部材の製造方法の一例を示す。
【図７】本発明の様々な実施形態による、画像形成方法の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、例示的な印刷装置１００を示す略図である。前記印刷装置１００は、電子写真感光体１７２、および該電子写真感光体１７２を均一に帯電させるための帯電ステーション１７４を備えていてもよい。電子写真感光体１７２は、図１に示すようにドラム感光体であってもよく、ベルト感光体（図示せず）であってもよい。前記印刷装置１００は、撮像ステーション１７６も備えていてもよく、ここで、電子写真感光体１７２上に潜像を形成するために原文書（図示せず）を光源（図示せず）で露光してもよい。印刷装置１００は、電子写真感光体１７２上の潜像を可視画像に変換するための現像サブシステム１７８、および該可視画像を媒体１２０に転写するための転写サブシステム１７９をさらに備えていてもよい。印刷装置１００はまた、媒体１２０上に可視画像を定着させるための融着サブシステム１０１を備えていてもよい。融着サブシステム１０１は、融着部材１１０、加圧部材１１２、給油サブシステム（図示せず）、およびクリーニングウェブ（図示せず）のうちの１つ以上を備えていてもよい。前記融着部材１１０および／または加圧部材１１２は、フルオロポリマーに実質的に均一に分散されたフッ素化ナノ粒子を含むトップコート層を有していてもよい。ある実施形態では、融着部材１１０は、図１に示すように、融着ロール１１０であってもよい。他の実施形態では、融着部材１１０は、図５に示すように、融着ベルト５１５であってもよい。様々な実施形態において、加圧部材１１２は、図１に示すように加圧ロール１１２であってもよく、加圧ベルト（図示せず）であってもよい。
【０００８】
図２は、例示的な融着部材１１０の断面を示す略図である。様々な実施形態において、融着部材１１０は、基材１０２の上に配置されたトップコート層１０６を含んでいてもよい。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、トップコート層１０６、３０６Ａ、３０６Ｂは、フルオロポリマー３０９の全体にわたって実質的に均一に分散されたフッ素化ナノ粒子３０７を含み、トップコート層１０６、３０６Ａ、３０６Ｂに連続自己離型性表面１０８、３０８を形成してもよい。様々な実施形態において、前記フッ素化ナノ粒子３０７は、実質的に凝集していなくてもよい。本明細書では、「実質的に凝集していないフッ素化ナノ粒子」という用語は、単一のフッ素化ナノ粒子と、フッ素化ナノ粒子の小さなクラスタの両方を指す。本明細書では、「自己離型性表面」という用語は、最少量の融着オイルで、または融着オイルを使用せずに、媒体を離型させる表面を指す。また、本明細書では、「連続自己離型性表面」という用語は、磨耗による厚みの減少にかかわらず、自己離型性表面を維持する表面を指す。特定の理論に拘束されることを意図するものではないが、トップコート層１０６、３０６Ａ、３０６Ｂの連続自己離型性表面１０８、３０８は、本質的に低い表面エネルギーを有するフッ素化ナノ粒子３０７をフルオロポリマー３０９中に実質的に均一に分散した結果であると考えられる。図３Ａに示すように、厚さがｔAであるトップコート層３０６Ａは、実質的に表面付近にフッ素化ナノ粒子３０７が存在するため、自己離型性表面３０８を有する。図３Ｂは、厚さがｔBである磨耗後のトップコート層３０６Ｂを示す。ここで、ｔBは、ｔAより小さい。しかし、磨耗にもかかわらず、トップコート層３０６Ｂは、実質的に表面付近にフッ素化ナノ粒子３０７が存在するため、依然として自己離型性表面３０８を有する。したがって、トップコート層１０６、３０６Ａ、３０６Ｂは、通常の使用による磨耗のため厚みが変わった後でさえ、融着時に連続自己離型性表面１０８、３０８が維持される。
【０００９】
様々な実施形態において、フッ素化ナノ粒子３０７は、出発材料として、金属アルコキシドとフルオロアルキルシランを含む混合物の共加水分解により形成されるフッ素化酸化物のナノ粒子を含んでいてもよい。金属アルコキシドの例には、オルトケイ酸テトラメチル、オルトケイ酸テトラエチル、オルトケイ酸テトラブチル、オルトケイ酸テトラプロピル、チタンブトキシド、チタンプロポキシド、チタンエトキシド、チタンメトキシド、ジルコニウムエトキシド、ジルコニウムプロポキシド、およびこれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。例えば、フルオロアルキルトリクロロシラン、フルオロアルキルトリメトキシシラン、およびフルオロアルキルトリエトキシシランなど、任意の適したフルオロアルキルシランを使用してもよい。この場合、フルオロアルキル基は、約６〜約３０個の炭素原子、および少なくとも５個のフッ素原子を含んでいてもよい。フルオロアルキルシランの例には、ノナフルオロへキシルトリメトキシシラン、ノナフルオロへキシルトリエトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン、およびこれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。オルトケイ酸テトラエチルとトリデカフルオロ（オクチル）トリエトキシシランの加水分解および縮合によるフッ素化シリカナノ粒子の調製例を下のスキーム１に示す。
【化１】
【００１０】
ある実施形態では、金属アルコキシドおよびフルオロアルキルシランを含む出発材料としての混合物もまた、シラン化合物、アミノシラン化合物、またはフェノール含有シラン化合物のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。アミノシラン化合物の例には、４−アミノブチルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、およびこれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。フェノール含有シラン化合物の例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない。
【化２】
（式中、Ｒは、１〜約１５個の炭素原子を含むヒドロカルビル基であり、Ｙは、例えば、ヒドロキシル基、アルコキシ基、ハロゲン基、カルボキシレート基など、任意の適した基であり、ｎは、１〜１２の整数であり、ｍは、１〜３の整数である。）
【００１１】
ある場合では、フッ素化ナノ粒子３０７の平均粒径は、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲であってもよく、他の場合には、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲であってもよく、さらに他の場合には、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲であってもよい。ある実施形態では、フッ素化ナノ粒子３０７は、トップコート層１０６、３０６Ａ、３０６Ｂの組成物の重量に対して、約０．５重量％〜約２０重量％の範囲の量で存在していてもよく、他の実施形態では、トップコート層１０６、３０６Ａ、３０６Ｂの組成物の重量に対して、約５重量％〜約１５重量％の範囲の量で存在していてもよい。
【００１２】
様々な実施形態では、フルオロポリマー３０９は、フルオロポリマー３０９の重量に対して、約６０重量％より多いフッ素を含有していてもよい。ある実施形態では、フルオロポリマー３０９としては、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）、ペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）、ペルフルオロ（エチルビニルエーテル）、およびこれらの混合物からなる群より選択される１以上のモノマー繰り返し単位を有するポリマーが挙げられる。しかし、任意の他の適したモノマー繰り返し単位を使用することができる。フルオロポリマー３０９の例には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のコポリマー、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とフッ化ビニリデン（ＶＤＦまたはＶＦ２）のコポリマー、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とフッ化ビニリデン（ＶＤＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマー、およびテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とフッ化ビニリデン（ＶＦ２）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のテトラポリマーが含まれるが、これらに限定されない。
【００１３】
ある実施形態では、フッ素化ナノ粒子３０７は、フルオロポリマーと化学結合している部分（moiety）を含むことができる。他の実施形態では、例えば、ビス−フェノール、ジアミンおよびアミノシランなどの架橋剤を使用して、フルオロポリマー３０９を架橋してもよい。
【００１４】
ある場合では、トップコート層１０６の厚さは、約５０ｎｍ〜約３００μｍであってもよく、他の場合には、トップコート層１０６の厚さは、約３μｍ〜約８０μｍであってもよい。
【００１５】
図４は、別の例示的な融着部材４１０の断面を示す略図である。前記融着部材４１０は、基材４０２上に配置された柔軟層４０４と、該柔軟層４０４上に配置され、フルオロポリマーに分散されたフッ素化ナノ粒子を含むトップコート層４０６を含んでいてもよく、トップコート層１０６、４０６は連続自己離型性表面１０８、３０８を有する。様々な実施形態において、柔軟層４０４は、シリコーン、フルオロシリコーンまたはフルオロエラストマーのうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。柔軟層の材料の例には、室温加硫（ＲＴＶ）シリコーンゴム；高温加硫（ＨＴＶ）シリコーンゴム；および低温加硫（ＬＴＶ）シリコーンゴムなどのシリコーンゴムが含まれるが、これらに限定されない。市販シリコーンゴムの例には、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）７３５ブラックＲＴＶおよびＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）ＲＴＶ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐ．、ミシガン、ミッドランド）、ならびに１０６ＲＴＶ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｒｕｂｂｅｒおよび９０ ＲＴＶ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｒｕｂｂｅｒ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｒｅｃｔｒｉｃ、ニューヨーク、アルバニー）が含まれるが、これらに限定されない。他の適したシリコーン材料としては、Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８２（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐ．、ミシガン、ミッドランド）；シロキサン（好ましくは、ポリジメチルシロキサン）；Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｒｕｂｂｅｒ ５５２（Ｓａｍｐｓｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇｓ、バージニア、リッチモンド）などのフルオロシリコーン；ジメチルシリコーン；ビニル架橋熱硬化性ゴムまたはシラノール室温架橋材などの料液体シリコーンゴムなどが挙げられるが、これらに限定されない。ある場合には、柔軟層４０４は、約１０μｍ〜約１０ｍｍの厚みであってもよく、他の場合には、約３ｍｍ〜約８ｍｍの厚みであってもよい。
【００１６】
図１、２、４に示す融着部材１１０、４１０において、基材１０２、４０２は、例えば、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミドイミド、ポリケトン、ポリフタルアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、およびポリアリールエーテルケトンなどの高温プラスチック基材であってもよい。他の実施形態では、基材１０２、４０２は、例えば、スチールおよびアルミニウムなどの金属基材であってもよい。基材１０２、４０２は、例えば、ロールおよびベルトなどの任意の適した形を有していてもよい。ベルト形状の基材１０２、４０２の厚みは、約５０μｍ〜約３００μｍであってもよく、ある場合には、約５０μｍ〜約１００μｍであってもよい。円筒形状またはロール形状の基材１０２、４０２の厚みは、約２ｍｍ〜約２０ｍｍであってもよく、ある場合には、約３ｍｍ〜約１０ｍｍであってもよい。
【００１７】
様々な実施形態において、融着部材１１０、４１０はまた、１つ以上の任意の接着層（図示せず）を含んでいてもよい。前記任意の接着層（図示せず）は、基材４０２と柔軟層４０４の間に、および／または柔軟層４０４とトップコート層４０６の間に、および／または基材１０２とトップコート層１０６の間に配置して、確実に層１０６、４０４、４０６のそれぞれが互いに適切に結合し、性能目標を果たすことができる。前記任意の接着層の材料の例には、エポキシ樹脂およびポリシロキサンが含まれるが、これらに限定されない。
【００１８】
印刷装置１００は、図１に示すような電子写真式プリンターであってもよい。ある実施形態では、印刷装置１００は、インクジェットプリンターであってもよい（図示せず）。
【００１９】
図５は、電子写真式プリンターにおけるベルト形状の融着サブシステム５０１の例を示す略図である。融着サブシステム５０１は、融着ベルト５１５および回転可能な加圧ロール５１２を有していてもよく、これらは、融着ニップ５１１を形成するように取り付けられる。様々な実施形態において、融着ベルト５１５および加圧ロール５１２は、図２に示すように基材１０２の上に、または図４に示すように柔軟層４０４の上に配置されたトップコート層１０６、４０６、およびフルオロポリマー３０９に分散されたフッ素化ナノ粒子３０７を含み、トップコート層１０６、４０６が連続自己離型性表面１０８、３０８を有していてもよい。融着されていないトナー画像を有する媒体５２０は、融着用の融着ニップ５１１を通して搬送される。
【００２０】
融着部材１１０、４１０、５１５における、フルオロポリマー３０９に分散されたフッ素化ナノ粒子３０７を含む本発明のトップコート層１０６、４０６の例は、オイルレス融着に必要とされる低い表面エネルギーおよび化学的不活性を有する。さらに、トップコート層１０６、４０６中のフッ素化ナノ粒子３０７充填剤は、トップコートの弾性率を増大させることができ、融着部材１１０、４１０、５１５の長期耐用に望ましい低表面エネルギーの融着表面と接触すると用紙端がスライドし得るので、前縁および側縁の磨耗の減少を生じさせることができる。加えて、トップコート層１０６、４０６は、例えば、スプレーコーティング、浸漬塗布、ブラシコーティング、ローラーコーティング、スピンコーティング、キャスティングおよびフローコーティングなどの単純な技術を用いて形成することができる。
【００２１】
様々な実施形態において、図１および５に示す加圧部材１１２、５１２も、例示的融着部材１１０、４１０の図２および図４に示すような断面を有していてもよい。
【００２２】
図６は、例示的な融着サブシステム部材の製造方法６００を概略的に図示するものである。方法６００は、基材を含む融着部材を用意するステップ６２１、および金属アルコキシドとフルオロアルキルシランとを含む混合物の共加水分解によってフッ素化ナノ粒子を形成するステップ６２２を含んでいてもよい。方法６００は、フルオロポリマー中に実質的に均一にフッ素化ナノ粒子が分散されるようにフルオロポリマーにフッ素化ナノ粒子を分散させて、コーティング組成物を形成するステップ６２３も含んでいてもよい。様々な実施形態において、フルオロポリマーとしては、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）、ペルフルオロ（エチルビニルエーテル）およびペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）からなる群より選択される１つ以上のモノマー繰り返し単位を有するポリマーを挙げることができる。フルオロポリマーの例には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のコポリマー、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とフッ化ビニリデン（ＶＤＦまたはＶＦ２）のコポリマー、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とフッ化ビニリデン（ＶＤＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマー、およびテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とフッ化ビニリデン（ＶＦ２）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマーが含まれるが、これらに限定されない。ある実施形態では、フルオロポリマーにフッ素化ナノ粒子を分散させるステップ６２３は、フッ素化ナノ粒子をフルオロポリマーに実質的に均一に分散させるように、フルオロポリマーとフッ素化ナノ粒子を混合溶解することを含んでいてもよい。他の実施形態では、フルオロポリマーにフッ素化ナノ粒子を分散させるステップ６２３は、第一の溶剤にフッ素化ナノ粒子を分散させること、第二の溶剤中にフルオロポリマーを含むフルオロポリマー溶液を用意すること、およびフッ素化ナノ粒子がフルオロポリマーに実質的に均一に分散されるように前記分散させたナノ粒子を該フルオロポリマー溶液に添加して、コーティング組成物を形成することを含んでいてもよい。前記第一の溶剤および第二の溶剤としては、これらに限定されないが、水、アルコール、Ｃ5〜Ｃ18脂肪族炭化水素、Ｃ6〜Ｃ18芳香族炭化水素、エーテル、ケトン、アミドおよびこれらの混合物などの任意の適した溶剤を使用することができる。方法６００は、前記コーティング組成物にフルオロポリマー架橋剤を添加するステップ６２４をさらに含んでいてもよい。架橋剤の例には、ビス−フェノール、ジアミン、およびアミノシロキサンが含まれるが、これらに限定されない。
【００２３】
融着サブシステム部材の製造方法６００は、基材上に前記コーティング組成物を塗布して被覆基材を形成するステップ６２５をさらに含んでいてもよい。例えば、スプレーコーティング、浸漬コーティング、ブラシコーティング、ローラーコーティング、スピンコーティング、キャスティングおよびフローコーティングなどの、基剤のある領域に分散液を塗布するための任意の適した技術を用いることができる。ある実施形態では、基材上にコーティング組成物を塗布して被覆基材を形成するステップ６２５は、基材上に柔軟層を形成すること、および該柔軟層上にコーティング組成物を塗布して被覆基材を形成することを含んでいてもよい。これらに限定されないが、シリコーン、フルオロシリコーンおよびフルオロエラストマーなどの任意の適した材料を使用して柔軟層を形成することができる。
【００２４】
方法６００は、前記被覆基材を硬化させて基材上にトップコート層を形成するステップ６２６、およびトップコート層の表面に連続自己離型性表面が形成されるようトップコート層を研磨するステップ６２７を含んでいてもよい。様々な実施形態において、硬化は、約２００℃〜約４００℃の範囲で行ってもよい。特定の理論に拘束されるものではないが、この硬化プロセス中にフッ素化架橋剤、および／または第一の溶剤および第二の溶剤が蒸発または分解して、トップコート層にフッ素化ナノ粒子およびフルオロポリマーのみが残ると考えられる。例えば、パッドを用いた機械的研磨などの、任意の適した研磨方法を用いることができる。
【００２５】
図７は、例示的な画像形成方法７００を示す。方法７００は、媒体上にトナー画像を形成するステップ７８１、フルオロポリマーに分散されたフッ素化ナノ粒子を含むトップコート層を有する融着部材を備えた融着サブシステムを用意するステップ７８２、融着サブシステムを通して媒体を搬送するステップ７８３、および融着用ニップを加熱して媒体上にトナー画像を融着するステップ７８４を含んでいてもよい。
【実施例】
【００２６】
実施例１−フッ素化ナノ粒子の調製
オルトケイ酸テトラエチル約２０．８部を、エタノール約１００ｍＬ中の約５．１部のトリデカフルオロ（オクチル）トリエトキシシランに添加した。前記溶液を水酸化アンモニウム／エタノール溶液（エタノール約１００ｍＬ中に約２４ｍＬの２８％ ＮＨ3・Ｈ2Ｏ）と混合し、室温で約１２時間、激しく攪拌した。得られた混合物を約１１０℃で約１時間、空気中で加熱した。沈殿したフッ素化シリカ粒子を洗浄、濾過した。粒径分析装置（商品名：Ｎａｎｏｔｒａｃ ２５２；Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ Ｉｎｃ．、フロリダ、ノース・ラルゴ）で測定した粒径は、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲であった。
【００２７】
実施例２−フルオロポリマーへのフッ素化ナノ粒子の分散
フルオロポリマー複合材「ＡFC」を次のように調製した。二軸スクリュ押出機を、約２０回転／分（ｒｐｍ）のローター速度で約２０分間使用して、約５グラムのフッ素化ナノ粒子と約５０グラムのＶｉｔｏｎ ＧＦ（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｓ，Ｉｎｃ．から入手可能）を約１７０℃で混合して、約１０ｐｐｈのフッ素化ナノ粒子を含有するポリマー複合材を形成した。同様の手順を用いて、２０ｐｐｈのフッ素化ナノ粒子を有するフルオロポリマー複合材「ＢFC」、および３０ｐｐｈのフッ素化ナノ粒子を有するフルオロポリマー複合材「ＣFC」を調製した。
【００２８】
実施例３−トップコート層の調製
メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）に溶解した１７重量％のフルオロポリマー複合材ＡFC、ＢFCおよびＣFCをそれぞれ含有する３種のコーティング組成物ＡCC、ＢCCおよびＣCCは、５ｐｐｈ（ＶＩＴＯＮ（登録商標）−ＧＦの重量に対する百分率）のＡＯ７００架橋剤（アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン架橋剤；Ｇｅｌｅｓｔ社製）および２４ｐｐｈのメタノールを配合して調製した。前記コーティング組成物ＡCC、ＢCCおよびＣCCを、バーコーターで３つのアルミニウム基材にコートし、約２４時間、４９℃〜２１８℃での段階的加熱処理によりコーティングを硬化させた。
【表１】
【００２９】
実施例４−実施例３の試料の表面自由エネルギーの測定
ギャップコートしたＶｉｔｏｎ／Ｆ−ＮＰ複合材コーティング試料Ａ、ＢおよびＣについて、調製時のまま、ならびにＷ−２０研磨紙を使用して研磨した後（試料ＡP、ＢPおよびＣP）の表面自由エネルギーを測定した。研磨は、使用に先立ち、ｉＧｅｎ Ｆｕｓｅｒロールに用いられるスーパー仕上げ手順を真似た。比較のために、Ｖｉｔｏｎ／ＡＯ７００対照試料Ｄ、および表面上に堆積させたフッ素化ナノ粒子の層を有するＶｉｔｏｎ／ＡＯ７００コーティング（Ｅ）も作製した。それぞれのサンプルの表面自由エネルギーを、水、ホルムミドおよびジヨードメタンの３つの液体の液滴の接触角により測定した。表面自由エネルギーを表２に示す。試料Ａ、ＢおよびＣ（調製時のままのギャップ塗工したＶｉｔｏｎ／Ｆ−ＮＰ複合材コーティング）の表面自由エネルギーは、対照試料Ｄのものと同等であった。しかし、研磨により、１０ｐｐｈの試料ＡPおよび２０ｐｐｈの試料ＢPについては、表面自由エネルギーが目標値１８ｍＮ／ｍ2（Ｔｅｆｒｏｎ（登録商標）についての値）近くに低下し、３０ｐｐｈの試料ＣPについては、表面自由エネルギーがＴｅｆｌｏｎ（登録商標）の値より低かった。さらに、３０ｐｐｈを添合することにより、Ｖｉｔｏｎ／ＡＯ７００表面上にフッ素化ナノ粒子のオーバーコートを有する試料Ｅで観察された、約１２ｍＮ／ｍ2という非常に低い表面自由エネルギー値に近づく。
【００３０】
【表２】
【００３１】
表２に記載した結果は、フッ素化ナノ粒子などの自己離型性ナノ粒子充填剤の添合により、フルオロエラストマーコーティングの表面エネルギーを大きく低下させることができることを示唆している。さらに、本発明のアプローチは、融着ロールにおいて現在使用されている材料の有するフルオロレラストマー特性を維持しながら、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）様材料の有する低い表面エネルギー特徴を兼備する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置および融着部材に関し、詳細には、融着部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真印刷プロセスにおいては、融着サブシステム内の融着部材と加圧部材によって形成されるニップを通して媒体を搬送し、該融着ニップを加熱することにより、媒体上のトナー画像を融着部材の表面と接触させて媒体上のトナー画像を定着させる。加熱によってトナーは粘着性になり、媒体に付着する。しかし、トナー画像のトナー粒子は、媒体に付着することに加えて融着部材にも吸着することがあり、その結果、オフセット画像が生ずることとなる。融着器上のオフセット画像をクリーニングしないと、それが次の回転で該媒体に印刷され、印刷物に望ましくない画像不良が生じることがある。トナー汚染、すなわち熱で軟化したトナー粒子の融着部材表面への付着、を克服するために、従来の溶融融着技術では、フルオロエラストマーをなどの非粘着性コーティングで被覆された融着部材が用いられている。しかし、フルオロエラストマー融着ロールは、現在、離型のためにＰＤＭＳ系融着オイルの使用を必要とし、これは、最終用途で問題を生じさせる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、これらの問題および先行技術の他の問題を克服して、オイルレス融着のための、長い耐用年数を有する高性能な融着用の新規なトップコート材料を有する融着部材、およびそれらの製造方法を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
様々な実施形態によれば、融着部材を備える融着サブシステムが提供される。前記融着部材は、基材および該基材上に配置されたトップコート層を含んでいてもよく、前記トップコート層は、フルオロポリマー中に実質的に均一に分散され、トップコート層に連続自己離型性表面を形成するフッ素化ナノ粒子を含む。
【０００５】
他の実施形態によれば、融着サブシステム部材の製造方法が提供される。前記方法は、基材を含む融着部材を提供すること、および金属アルコキシドとフルオロアルキルシランを含む混合物の共加水分解によってフッ素化ナノ粒子を形成することを含んでいてもよい。前記方法はまた、フッ素化ナノ粒子をフルオロポリマーに実質的に均一に分散するようにフルオロポリマーにフッ素化ナノ粒子を分散させて、コーティング組成物を形成すること、および前記コーティング組成物を基材上に塗布して被覆基材を形成することを含んでいてもよい。前記方法は、被覆基材を硬化させて基材上にトップコート層を形成すること、およびトップコート層が連続自己離型性表面を含むようにトップコート層を研磨することをさらに含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の様々な実施形態による、印刷装置の一例を示す略図である。
【図２】本発明の様々な実施形態による、図１に示した融着部材の断面の一例を示す略図である。
【図３Ａ】本発明の様々な実施形態による、通常の使用による磨耗前のトップコート層の一例を示す略図である。
【図３Ｂ】本発明の様々な実施形態による、通常の使用による磨耗後のトップコート層の一例を示す略図である。
【図４】本発明の様々な実施形態による、融着部材の断面の他の例を示す略図である。
【図５】本発明の様々な実施形態による、印刷装置の融着サブシステムを示す略図である。
【図６】本発明の様々な実施形態による、融着サブシステム部材の製造方法の一例を示す。
【図７】本発明の様々な実施形態による、画像形成方法の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、例示的な印刷装置１００を示す略図である。前記印刷装置１００は、電子写真感光体１７２、および該電子写真感光体１７２を均一に帯電させるための帯電ステーション１７４を備えていてもよい。電子写真感光体１７２は、図１に示すようにドラム感光体であってもよく、ベルト感光体（図示せず）であってもよい。前記印刷装置１００は、撮像ステーション１７６も備えていてもよく、ここで、電子写真感光体１７２上に潜像を形成するために原文書（図示せず）を光源（図示せず）で露光してもよい。印刷装置１００は、電子写真感光体１７２上の潜像を可視画像に変換するための現像サブシステム１７８、および該可視画像を媒体１２０に転写するための転写サブシステム１７９をさらに備えていてもよい。印刷装置１００はまた、媒体１２０上に可視画像を定着させるための融着サブシステム１０１を備えていてもよい。融着サブシステム１０１は、融着部材１１０、加圧部材１１２、給油サブシステム（図示せず）、およびクリーニングウェブ（図示せず）のうちの１つ以上を備えていてもよい。前記融着部材１１０および／または加圧部材１１２は、フルオロポリマーに実質的に均一に分散されたフッ素化ナノ粒子を含むトップコート層を有していてもよい。ある実施形態では、融着部材１１０は、図１に示すように、融着ロール１１０であってもよい。他の実施形態では、融着部材１１０は、図５に示すように、融着ベルト５１５であってもよい。様々な実施形態において、加圧部材１１２は、図１に示すように加圧ロール１１２であってもよく、加圧ベルト（図示せず）であってもよい。
【０００８】
図２は、例示的な融着部材１１０の断面を示す略図である。様々な実施形態において、融着部材１１０は、基材１０２の上に配置されたトップコート層１０６を含んでいてもよい。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、トップコート層１０６、３０６Ａ、３０６Ｂは、フルオロポリマー３０９の全体にわたって実質的に均一に分散されたフッ素化ナノ粒子３０７を含み、トップコート層１０６、３０６Ａ、３０６Ｂに連続自己離型性表面１０８、３０８を形成してもよい。様々な実施形態において、前記フッ素化ナノ粒子３０７は、実質的に凝集していなくてもよい。本明細書では、「実質的に凝集していないフッ素化ナノ粒子」という用語は、単一のフッ素化ナノ粒子と、フッ素化ナノ粒子の小さなクラスタの両方を指す。本明細書では、「自己離型性表面」という用語は、最少量の融着オイルで、または融着オイルを使用せずに、媒体を離型させる表面を指す。また、本明細書では、「連続自己離型性表面」という用語は、磨耗による厚みの減少にかかわらず、自己離型性表面を維持する表面を指す。特定の理論に拘束されることを意図するものではないが、トップコート層１０６、３０６Ａ、３０６Ｂの連続自己離型性表面１０８、３０８は、本質的に低い表面エネルギーを有するフッ素化ナノ粒子３０７をフルオロポリマー３０９中に実質的に均一に分散した結果であると考えられる。図３Ａに示すように、厚さがｔAであるトップコート層３０６Ａは、実質的に表面付近にフッ素化ナノ粒子３０７が存在するため、自己離型性表面３０８を有する。図３Ｂは、厚さがｔBである磨耗後のトップコート層３０６Ｂを示す。ここで、ｔBは、ｔAより小さい。しかし、磨耗にもかかわらず、トップコート層３０６Ｂは、実質的に表面付近にフッ素化ナノ粒子３０７が存在するため、依然として自己離型性表面３０８を有する。したがって、トップコート層１０６、３０６Ａ、３０６Ｂは、通常の使用による磨耗のため厚みが変わった後でさえ、融着時に連続自己離型性表面１０８、３０８が維持される。
【０００９】
様々な実施形態において、フッ素化ナノ粒子３０７は、出発材料として、金属アルコキシドとフルオロアルキルシランを含む混合物の共加水分解により形成されるフッ素化酸化物のナノ粒子を含んでいてもよい。金属アルコキシドの例には、オルトケイ酸テトラメチル、オルトケイ酸テトラエチル、オルトケイ酸テトラブチル、オルトケイ酸テトラプロピル、チタンブトキシド、チタンプロポキシド、チタンエトキシド、チタンメトキシド、ジルコニウムエトキシド、ジルコニウムプロポキシド、およびこれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。例えば、フルオロアルキルトリクロロシラン、フルオロアルキルトリメトキシシラン、およびフルオロアルキルトリエトキシシランなど、任意の適したフルオロアルキルシランを使用してもよい。この場合、フルオロアルキル基は、約６〜約３０個の炭素原子、および少なくとも５個のフッ素原子を含んでいてもよい。フルオロアルキルシランの例には、ノナフルオロへキシルトリメトキシシラン、ノナフルオロへキシルトリエトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン、およびこれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。オルトケイ酸テトラエチルとトリデカフルオロ（オクチル）トリエトキシシランの加水分解および縮合によるフッ素化シリカナノ粒子の調製例を下のスキーム１に示す。
【化１】
【００１０】
ある実施形態では、金属アルコキシドおよびフルオロアルキルシランを含む出発材料としての混合物もまた、シラン化合物、アミノシラン化合物、またはフェノール含有シラン化合物のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。アミノシラン化合物の例には、４−アミノブチルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、およびこれらの混合物が含まれるが、これらに限定されない。フェノール含有シラン化合物の例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない。
【化２】
（式中、Ｒは、１〜約１５個の炭素原子を含むヒドロカルビル基であり、Ｙは、例えば、ヒドロキシル基、アルコキシ基、ハロゲン基、カルボキシレート基など、任意の適した基であり、ｎは、１〜１２の整数であり、ｍは、１〜３の整数である。）
【００１１】
ある場合では、フッ素化ナノ粒子３０７の平均粒径は、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲であってもよく、他の場合には、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲であってもよく、さらに他の場合には、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲であってもよい。ある実施形態では、フッ素化ナノ粒子３０７は、トップコート層１０６、３０６Ａ、３０６Ｂの組成物の重量に対して、約０．５重量％〜約２０重量％の範囲の量で存在していてもよく、他の実施形態では、トップコート層１０６、３０６Ａ、３０６Ｂの組成物の重量に対して、約５重量％〜約１５重量％の範囲の量で存在していてもよい。
【００１２】
様々な実施形態では、フルオロポリマー３０９は、フルオロポリマー３０９の重量に対して、約６０重量％より多いフッ素を含有していてもよい。ある実施形態では、フルオロポリマー３０９としては、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）、ペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）、ペルフルオロ（エチルビニルエーテル）、およびこれらの混合物からなる群より選択される１以上のモノマー繰り返し単位を有するポリマーが挙げられる。しかし、任意の他の適したモノマー繰り返し単位を使用することができる。フルオロポリマー３０９の例には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のコポリマー、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とフッ化ビニリデン（ＶＤＦまたはＶＦ２）のコポリマー、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とフッ化ビニリデン（ＶＤＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマー、およびテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とフッ化ビニリデン（ＶＦ２）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のテトラポリマーが含まれるが、これらに限定されない。
【００１３】
ある実施形態では、フッ素化ナノ粒子３０７は、フルオロポリマーと化学結合している部分（moiety）を含むことができる。他の実施形態では、例えば、ビス−フェノール、ジアミンおよびアミノシランなどの架橋剤を使用して、フルオロポリマー３０９を架橋してもよい。
【００１４】
ある場合では、トップコート層１０６の厚さは、約５０ｎｍ〜約３００μｍであってもよく、他の場合には、トップコート層１０６の厚さは、約３μｍ〜約８０μｍであってもよい。
【００１５】
図４は、別の例示的な融着部材４１０の断面を示す略図である。前記融着部材４１０は、基材４０２上に配置された柔軟層４０４と、該柔軟層４０４上に配置され、フルオロポリマーに分散されたフッ素化ナノ粒子を含むトップコート層４０６を含んでいてもよく、トップコート層１０６、４０６は連続自己離型性表面１０８、３０８を有する。様々な実施形態において、柔軟層４０４は、シリコーン、フルオロシリコーンまたはフルオロエラストマーのうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。柔軟層の材料の例には、室温加硫（ＲＴＶ）シリコーンゴム；高温加硫（ＨＴＶ）シリコーンゴム；および低温加硫（ＬＴＶ）シリコーンゴムなどのシリコーンゴムが含まれるが、これらに限定されない。市販シリコーンゴムの例には、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）７３５ブラックＲＴＶおよびＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）ＲＴＶ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐ．、ミシガン、ミッドランド）、ならびに１０６ＲＴＶ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｒｕｂｂｅｒおよび９０ ＲＴＶ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｒｕｂｂｅｒ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｒｅｃｔｒｉｃ、ニューヨーク、アルバニー）が含まれるが、これらに限定されない。他の適したシリコーン材料としては、Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８２（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐ．、ミシガン、ミッドランド）；シロキサン（好ましくは、ポリジメチルシロキサン）；Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｒｕｂｂｅｒ ５５２（Ｓａｍｐｓｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇｓ、バージニア、リッチモンド）などのフルオロシリコーン；ジメチルシリコーン；ビニル架橋熱硬化性ゴムまたはシラノール室温架橋材などの料液体シリコーンゴムなどが挙げられるが、これらに限定されない。ある場合には、柔軟層４０４は、約１０μｍ〜約１０ｍｍの厚みであってもよく、他の場合には、約３ｍｍ〜約８ｍｍの厚みであってもよい。
【００１６】
図１、２、４に示す融着部材１１０、４１０において、基材１０２、４０２は、例えば、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミドイミド、ポリケトン、ポリフタルアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、およびポリアリールエーテルケトンなどの高温プラスチック基材であってもよい。他の実施形態では、基材１０２、４０２は、例えば、スチールおよびアルミニウムなどの金属基材であってもよい。基材１０２、４０２は、例えば、ロールおよびベルトなどの任意の適した形を有していてもよい。ベルト形状の基材１０２、４０２の厚みは、約５０μｍ〜約３００μｍであってもよく、ある場合には、約５０μｍ〜約１００μｍであってもよい。円筒形状またはロール形状の基材１０２、４０２の厚みは、約２ｍｍ〜約２０ｍｍであってもよく、ある場合には、約３ｍｍ〜約１０ｍｍであってもよい。
【００１７】
様々な実施形態において、融着部材１１０、４１０はまた、１つ以上の任意の接着層（図示せず）を含んでいてもよい。前記任意の接着層（図示せず）は、基材４０２と柔軟層４０４の間に、および／または柔軟層４０４とトップコート層４０６の間に、および／または基材１０２とトップコート層１０６の間に配置して、確実に層１０６、４０４、４０６のそれぞれが互いに適切に結合し、性能目標を果たすことができる。前記任意の接着層の材料の例には、エポキシ樹脂およびポリシロキサンが含まれるが、これらに限定されない。
【００１８】
印刷装置１００は、図１に示すような電子写真式プリンターであってもよい。ある実施形態では、印刷装置１００は、インクジェットプリンターであってもよい（図示せず）。
【００１９】
図５は、電子写真式プリンターにおけるベルト形状の融着サブシステム５０１の例を示す略図である。融着サブシステム５０１は、融着ベルト５１５および回転可能な加圧ロール５１２を有していてもよく、これらは、融着ニップ５１１を形成するように取り付けられる。様々な実施形態において、融着ベルト５１５および加圧ロール５１２は、図２に示すように基材１０２の上に、または図４に示すように柔軟層４０４の上に配置されたトップコート層１０６、４０６、およびフルオロポリマー３０９に分散されたフッ素化ナノ粒子３０７を含み、トップコート層１０６、４０６が連続自己離型性表面１０８、３０８を有していてもよい。融着されていないトナー画像を有する媒体５２０は、融着用の融着ニップ５１１を通して搬送される。
【００２０】
融着部材１１０、４１０、５１５における、フルオロポリマー３０９に分散されたフッ素化ナノ粒子３０７を含む本発明のトップコート層１０６、４０６の例は、オイルレス融着に必要とされる低い表面エネルギーおよび化学的不活性を有する。さらに、トップコート層１０６、４０６中のフッ素化ナノ粒子３０７充填剤は、トップコートの弾性率を増大させることができ、融着部材１１０、４１０、５１５の長期耐用に望ましい低表面エネルギーの融着表面と接触すると用紙端がスライドし得るので、前縁および側縁の磨耗の減少を生じさせることができる。加えて、トップコート層１０６、４０６は、例えば、スプレーコーティング、浸漬塗布、ブラシコーティング、ローラーコーティング、スピンコーティング、キャスティングおよびフローコーティングなどの単純な技術を用いて形成することができる。
【００２１】
様々な実施形態において、図１および５に示す加圧部材１１２、５１２も、例示的融着部材１１０、４１０の図２および図４に示すような断面を有していてもよい。
【００２２】
図６は、例示的な融着サブシステム部材の製造方法６００を概略的に図示するものである。方法６００は、基材を含む融着部材を用意するステップ６２１、および金属アルコキシドとフルオロアルキルシランとを含む混合物の共加水分解によってフッ素化ナノ粒子を形成するステップ６２２を含んでいてもよい。方法６００は、フルオロポリマー中に実質的に均一にフッ素化ナノ粒子が分散されるようにフルオロポリマーにフッ素化ナノ粒子を分散させて、コーティング組成物を形成するステップ６２３も含んでいてもよい。様々な実施形態において、フルオロポリマーとしては、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）、ペルフルオロ（エチルビニルエーテル）およびペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）からなる群より選択される１つ以上のモノマー繰り返し単位を有するポリマーを挙げることができる。フルオロポリマーの例には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のコポリマー、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とフッ化ビニリデン（ＶＤＦまたはＶＦ２）のコポリマー、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とフッ化ビニリデン（ＶＤＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマー、およびテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とフッ化ビニリデン（ＶＦ２）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマーが含まれるが、これらに限定されない。ある実施形態では、フルオロポリマーにフッ素化ナノ粒子を分散させるステップ６２３は、フッ素化ナノ粒子をフルオロポリマーに実質的に均一に分散させるように、フルオロポリマーとフッ素化ナノ粒子を混合溶解することを含んでいてもよい。他の実施形態では、フルオロポリマーにフッ素化ナノ粒子を分散させるステップ６２３は、第一の溶剤にフッ素化ナノ粒子を分散させること、第二の溶剤中にフルオロポリマーを含むフルオロポリマー溶液を用意すること、およびフッ素化ナノ粒子がフルオロポリマーに実質的に均一に分散されるように前記分散させたナノ粒子を該フルオロポリマー溶液に添加して、コーティング組成物を形成することを含んでいてもよい。前記第一の溶剤および第二の溶剤としては、これらに限定されないが、水、アルコール、Ｃ5〜Ｃ18脂肪族炭化水素、Ｃ6〜Ｃ18芳香族炭化水素、エーテル、ケトン、アミドおよびこれらの混合物などの任意の適した溶剤を使用することができる。方法６００は、前記コーティング組成物にフルオロポリマー架橋剤を添加するステップ６２４をさらに含んでいてもよい。架橋剤の例には、ビス−フェノール、ジアミン、およびアミノシロキサンが含まれるが、これらに限定されない。
【００２３】
融着サブシステム部材の製造方法６００は、基材上に前記コーティング組成物を塗布して被覆基材を形成するステップ６２５をさらに含んでいてもよい。例えば、スプレーコーティング、浸漬コーティング、ブラシコーティング、ローラーコーティング、スピンコーティング、キャスティングおよびフローコーティングなどの、基剤のある領域に分散液を塗布するための任意の適した技術を用いることができる。ある実施形態では、基材上にコーティング組成物を塗布して被覆基材を形成するステップ６２５は、基材上に柔軟層を形成すること、および該柔軟層上にコーティング組成物を塗布して被覆基材を形成することを含んでいてもよい。これらに限定されないが、シリコーン、フルオロシリコーンおよびフルオロエラストマーなどの任意の適した材料を使用して柔軟層を形成することができる。
【００２４】
方法６００は、前記被覆基材を硬化させて基材上にトップコート層を形成するステップ６２６、およびトップコート層の表面に連続自己離型性表面が形成されるようトップコート層を研磨するステップ６２７を含んでいてもよい。様々な実施形態において、硬化は、約２００℃〜約４００℃の範囲で行ってもよい。特定の理論に拘束されるものではないが、この硬化プロセス中にフッ素化架橋剤、および／または第一の溶剤および第二の溶剤が蒸発または分解して、トップコート層にフッ素化ナノ粒子およびフルオロポリマーのみが残ると考えられる。例えば、パッドを用いた機械的研磨などの、任意の適した研磨方法を用いることができる。
【００２５】
図７は、例示的な画像形成方法７００を示す。方法７００は、媒体上にトナー画像を形成するステップ７８１、フルオロポリマーに分散されたフッ素化ナノ粒子を含むトップコート層を有する融着部材を備えた融着サブシステムを用意するステップ７８２、融着サブシステムを通して媒体を搬送するステップ７８３、および融着用ニップを加熱して媒体上にトナー画像を融着するステップ７８４を含んでいてもよい。
【実施例】
【００２６】
実施例１−フッ素化ナノ粒子の調製
オルトケイ酸テトラエチル約２０．８部を、エタノール約１００ｍＬ中の約５．１部のトリデカフルオロ（オクチル）トリエトキシシランに添加した。前記溶液を水酸化アンモニウム／エタノール溶液（エタノール約１００ｍＬ中に約２４ｍＬの２８％ ＮＨ3・Ｈ2Ｏ）と混合し、室温で約１２時間、激しく攪拌した。得られた混合物を約１１０℃で約１時間、空気中で加熱した。沈殿したフッ素化シリカ粒子を洗浄、濾過した。粒径分析装置（商品名：Ｎａｎｏｔｒａｃ ２５２；Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ Ｉｎｃ．、フロリダ、ノース・ラルゴ）で測定した粒径は、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲であった。
【００２７】
実施例２−フルオロポリマーへのフッ素化ナノ粒子の分散
フルオロポリマー複合材「ＡFC」を次のように調製した。二軸スクリュ押出機を、約２０回転／分（ｒｐｍ）のローター速度で約２０分間使用して、約５グラムのフッ素化ナノ粒子と約５０グラムのＶｉｔｏｎ ＧＦ（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｓ，Ｉｎｃ．から入手可能）を約１７０℃で混合して、約１０ｐｐｈのフッ素化ナノ粒子を含有するポリマー複合材を形成した。同様の手順を用いて、２０ｐｐｈのフッ素化ナノ粒子を有するフルオロポリマー複合材「ＢFC」、および３０ｐｐｈのフッ素化ナノ粒子を有するフルオロポリマー複合材「ＣFC」を調製した。
【００２８】
実施例３−トップコート層の調製
メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）に溶解した１７重量％のフルオロポリマー複合材ＡFC、ＢFCおよびＣFCをそれぞれ含有する３種のコーティング組成物ＡCC、ＢCCおよびＣCCは、５ｐｐｈ（ＶＩＴＯＮ（登録商標）−ＧＦの重量に対する百分率）のＡＯ７００架橋剤（アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン架橋剤；Ｇｅｌｅｓｔ社製）および２４ｐｐｈのメタノールを配合して調製した。前記コーティング組成物ＡCC、ＢCCおよびＣCCを、バーコーターで３つのアルミニウム基材にコートし、約２４時間、４９℃〜２１８℃での段階的加熱処理によりコーティングを硬化させた。
【表１】
【００２９】
実施例４−実施例３の試料の表面自由エネルギーの測定
ギャップコートしたＶｉｔｏｎ／Ｆ−ＮＰ複合材コーティング試料Ａ、ＢおよびＣについて、調製時のまま、ならびにＷ−２０研磨紙を使用して研磨した後（試料ＡP、ＢPおよびＣP）の表面自由エネルギーを測定した。研磨は、使用に先立ち、ｉＧｅｎ Ｆｕｓｅｒロールに用いられるスーパー仕上げ手順を真似た。比較のために、Ｖｉｔｏｎ／ＡＯ７００対照試料Ｄ、および表面上に堆積させたフッ素化ナノ粒子の層を有するＶｉｔｏｎ／ＡＯ７００コーティング（Ｅ）も作製した。それぞれのサンプルの表面自由エネルギーを、水、ホルムミドおよびジヨードメタンの３つの液体の液滴の接触角により測定した。表面自由エネルギーを表２に示す。試料Ａ、ＢおよびＣ（調製時のままのギャップ塗工したＶｉｔｏｎ／Ｆ−ＮＰ複合材コーティング）の表面自由エネルギーは、対照試料Ｄのものと同等であった。しかし、研磨により、１０ｐｐｈの試料ＡPおよび２０ｐｐｈの試料ＢPについては、表面自由エネルギーが目標値１８ｍＮ／ｍ2（Ｔｅｆｒｏｎ（登録商標）についての値）近くに低下し、３０ｐｐｈの試料ＣPについては、表面自由エネルギーがＴｅｆｌｏｎ（登録商標）の値より低かった。さらに、３０ｐｐｈを添合することにより、Ｖｉｔｏｎ／ＡＯ７００表面上にフッ素化ナノ粒子のオーバーコートを有する試料Ｅで観察された、約１２ｍＮ／ｍ2という非常に低い表面自由エネルギー値に近づく。
【００３０】
【表２】
【００３１】
表２に記載した結果は、フッ素化ナノ粒子などの自己離型性ナノ粒子充填剤の添合により、フルオロエラストマーコーティングの表面エネルギーを大きく低下させることができることを示唆している。さらに、本発明のアプローチは、融着ロールにおいて現在使用されている材料の有するフルオロレラストマー特性を維持しながら、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）様材料の有する低い表面エネルギー特徴を兼備する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
融着部材を含む融着サブシステムであって、
前記融着部材が、
基材と、
前記基材上に配置されたトップコート層とを含み、
前記トップコート層が、フルオロポリマー中に均一に分散され、前記トップコート層に連続自己離型性表面を形成するフッ素化ナノ粒子を含む融着サブシステム。
【請求項２】
前記フルオロポリマーが、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）、ペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）、およびペルフルオロ（エチルビニルエーテル）からなる群より選択される１つ以上のモノマー繰り返し単位を含む、請求項１に記載の融着サブシステム。
【請求項３】
前記フッ素化ナノ粒子が、前記フルオロポリマーと化学結合している部分をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の融着サブシステム。
【請求項４】
前記フッ素化ナノ粒子が、金属アルコキシドとフルオロアルキルシランとを含む混合物の共加水分解によって形成されたフッ素化酸化物のナノ粒子を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の融着サブシステム。
【請求項１】
融着部材を含む融着サブシステムであって、
前記融着部材が、
基材と、
前記基材上に配置されたトップコート層とを含み、
前記トップコート層が、フルオロポリマー中に均一に分散され、前記トップコート層に連続自己離型性表面を形成するフッ素化ナノ粒子を含む融着サブシステム。
【請求項２】
前記フルオロポリマーが、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）、ペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）、およびペルフルオロ（エチルビニルエーテル）からなる群より選択される１つ以上のモノマー繰り返し単位を含む、請求項１に記載の融着サブシステム。
【請求項３】
前記フッ素化ナノ粒子が、前記フルオロポリマーと化学結合している部分をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の融着サブシステム。
【請求項４】
前記フッ素化ナノ粒子が、金属アルコキシドとフルオロアルキルシランとを含む混合物の共加水分解によって形成されたフッ素化酸化物のナノ粒子を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の融着サブシステム。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２１１２０９（Ｐ２０１０−２１１２０９Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１４１２（Ｐ２０１０−５１４１２）
【出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（５９６１７０１７０）ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（５９６１７０１７０）ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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