JP2012088701A - アルミナナノ繊維を加えたポリマーマトリックスで構成される光沢を変えることが可能なフューザーコーティング材料 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像の光沢度を制御する。
【解決手段】例示的な実施形態は、電子写真デバイスおよび電子写真プロセスで用いられるフューザー部材のための材料、方法、システムを提供し、ここで、フューザー部材は、融合したトナー画像に望ましい光沢度を与えるために、ポリマーマトリックス１１０中に分散した複数のナノセラム繊維１２０を含むコーティング材料１００Ａ〜Ｆを含んでいてもよい。
【選択図】図１−１
【解決手段】例示的な実施形態は、電子写真デバイスおよび電子写真プロセスで用いられるフューザー部材のための材料、方法、システムを提供し、ここで、フューザー部材は、融合したトナー画像に望ましい光沢度を与えるために、ポリマーマトリックス１１０中に分散した複数のナノセラム繊維１２０を含むコーティング材料１００Ａ〜Ｆを含んでいてもよい。
【選択図】図１−１
Description
本教示は、一般的に、電子写真デバイスおよび電子写真プロセスのためのコーティング材料に関し、より詳細には、画像の光沢度を変えることが可能なように、ナノ繊維を含むコーティング材料に関する。
電子写真による画像形成は、実質的に均一に帯電した感光体の上に、望ましい書類の光画像表示を感光させることによって行われる。この光画像に応答して、感光体が放電し、感光体表面に望ましい書類の静電潜像を作成する。次いで、この潜像の上にトナー粒子が堆積し、トナー画像を形成する。次いで、このトナー画像が、感光体から基板（例えば、シート紙）に転写される。次いで、転写されたトナー画像を、通常は熱および／または圧力を用い基板に融合させる。次いで、感光体表面からトナー残渣を取り除き、別の画像を作り出すための準備として、再び帯電させる。
光沢は、鏡面反射に関する表面の性質である。鏡面反射は、平滑で均一な表面からの反射によって生じる、境界の明瞭な光線である。光沢は、光線が表面から反射する場合に、入射光の角度が反射光の角度と等しいという反射則に従う。光沢性能は、一般的に、光沢計によって、Ｇａｒｄｎｅｒ Ｇｌｏｓｓ Ｕｎｉｔ（ｇｇｕ）で測定される。
複写物および印刷物に関する光沢の許容度は、関与する市場区分によって変わる。着色製品を印刷する場合、特定の画像光沢度が、典型的には望ましい。画像の光沢度は、印刷プロセスで用いられるトナー配合物に顕著な影響を与える。従来から、画像の光沢度は、融合操作の後に画像の光沢を調節するさらなる装置を用いることによって、さらに制御される。しかし、さらなる装置を用いることなく、画像の光沢度を制御することが望ましい。
種々の実施形態によれば、本教示は、フューザー部材を備えている。フューザー部材は、基板と、基板の上に配置された、平均表面粗さが約０．１μｍ〜約１．５μｍの範囲のコーティング材料とを備えていてもよい。コーティング材料は、ポリマーマトリックスと、凝集していないナノ繊維、ナノ繊維クラスター、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される形態で、前記ポリマーマトリックス中に配置された複数のナノセラム繊維とを含んでいてもよい。
種々の実施形態によれば、本教示は、融合方法も含む。融合方法は、まず、フューザーロールのコーティング材料とバックアップ部材との間に接触アークを作成することを含んでいてもよい。コーティング材料は、ポリマーマトリックス中に配置された複数のナノセラム繊維を含んでいてもよく、コーティング材料は、約０．１μｍ〜約１．５μｍの範囲の平均表面粗さを有していてもよい。融合する場合、接触アークに印刷媒体を通し、その結果、印刷媒体の上にあるトナー画像が、コーティング材料と接触し、印刷媒体の上で融合してもよい。印刷媒体の上にある、融合したトナー画像は、約３０ｇｇｕ〜約７０ｇｇｕの範囲の光沢度を有していてもよい。
種々の実施形態によれば、本教示は、さらに、フューザーロールとバックアップロールとを含む融合システムを含んでいる。フューザーロールは、凝集していないナノ繊維、ナノ繊維クラスター、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される形態で、ポリマーマトリックス中に配置された複数のナノセラム繊維を含む最外層を含んでいてもよい。バックアップロールは、フューザーロールとともに接触アークを形成し、接触アークを通る印刷媒体の上でトナー画像を融合するような構成であってもよい。フューザーロールの最外層は、約０．１μｍ〜約１．５μｍの範囲の平均表面粗さを有し、その結果、融合したトナー画像が、約３０ｇｇｕ〜約７０ｇｇｕの範囲の光沢度を有していてもよい。
例示的な実施形態は、電子写真デバイスおよび電子写真プロセスで有用なコーティング材料を提供する。コーティング材料は、ポリマーマトリックス中に分散し、分布し、および／または凝集している複数のナノセラム繊維を含んでいてもよい。例えば、融合性能、印刷性能、および／または電子写真部材の熱特性、機械特性、電気特性を制御するか、または高めるために、コーティング材料を、フューザー部材または他の固定部材、加圧部材、および／または、剥離ドナー部材のような電子写真部材および電子写真デバイスの最外層として用いてもよいが、それに限定されない。
本明細書で使用される場合、他の意味であると明記されていない限り、用語「ナノ繊維」は、細長い構造、例えば、少なくとも１つの寸法（例えば、幅または直径）が約１０００ｎｍ未満であり、平均アスペクト比が、約１０〜約１００、または約１０〜約５０、または約１０〜約２０の範囲である繊維粒状物を指す。一般的に、アスペクト比は、ナノ繊維の最も短い寸法に対する最も長い寸法の比率であり、例えば、ナノ繊維の直径に対する長さの比率である。ナノ繊維は、平均長さが約２０ｎｍ〜約４００ｎｍ、または約２０ｎｍ〜約２００ｎｍ、または約２０ｎｍ〜約８０ｎｍの範囲であってもよく、平均幅または平均径が、約２ｎｍ〜約４ｎｍ、または約２ｎｍ〜約３ｎｍ、または約２ｎｍ〜約２．５ｎｍの範囲であってもよい。ある実施形態では、ナノ繊維は、直径が約２ｎｍであり、長さが約５０ｎｍ〜約１０００ｎｍであってもよい。
いくつかの実施形態では、ナノ繊維は、種々の断面形状（円形、四角形、長方形、および／または三角形の形状を含むが、それに限定されない）を有していてもよい。ナノ繊維は、平均表面積が、例えば、約４５０ｍ２／ｇ〜約６００ｍ２／ｇ、または約４５０ｍ２／ｇ〜約５００ｍ２／ｇ、または約４５０ｍ２／ｇ〜約４７５ｍ２／ｇの範囲であってもよい。ある実施形態では、ナノ繊維は、平均表面積が約６００ｍ２／ｇであってもよい。
本明細書で使用される場合、他の意味であると明記されていない限り、用語「ナノセラム繊維」は、主にセラミック材料で作られたナノ繊維を指す。ナノセラム繊維として使用される例示的なセラミック材料としては、限定されないが、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化タングステンまたは他のセラミックを挙げることができる。ある実施形態では、ナノセラム繊維は、アルミナセラミック繊維であってもよい。いくつかの実施形態では、セラミックナノ繊維としては、例えば、焼成セラミック、板状セラミック、融合したセラミック、および／またはヒュームドセラミックが挙げられる。本明細書で開示されているように、ポリマーマトリックスに分散したナノセラム繊維は、上に記載したセラミックから選択される１種類のセラミックを含んでいてもよく、または２種類以上のセラミックの混合物を含んでいてもよく、ポリマーマトリックス中で、量および繊維の大きさが同じもの、または異なるものを用いてもよい。
いくつかの実施形態では、複数のナノ繊維が、凝集していないナノ繊維として（図１Ａ〜１Ｂ、１Ｅ〜１Ｆの１２０を参照）、ナノ繊維クラスターとして（図１Ｃ〜１Ｆの１２５を参照）、またはこれらの組み合わせとして（図１Ｅ〜１Ｆを参照）ポリマーマトリックスに配置されていてもよい。例えば、例示的なコーティング材料にクラスターが含まれていてもよい。クラスターは、開示されているナノ繊維（例えば、ナノセラム繊維）の凝集物から作られてもよい。ナノ繊維クラスターは、平均粒径が、約５ミクロン〜約２０ミクロン、または、約５ミクロン〜約１５ミクロン、または、約５ミクロン〜約１０ミクロンの範囲であってもよい。本明細書で使用される場合、平均クラスター径は、クラスターの形状に基づいて、ナノ繊維クラスターの任意の特徴的な寸法の平均粒径、例えば、当業者に知られているような重量平均粒度（ｄ５０）を指す。例えば、平均クラスター径は、実質的に球状の粒子の直径という観点で与えられてもよく、または、不規則な形状のクラスターの公称直径という観点で与えられてもよい。さらに、クラスターの形状は、任意の様式に限定されない。このようなナノ繊維クラスターは、丸形、楕円形、四角形、独特の形などを含む種々の断面形状をしていてもよい。
特に、図１Ａ〜１Ｆは、本教示の種々の実施形態による例示的なコーティング材料１００Ａ〜Ｆを示す。示されているように、コーティング材料１００Ａ〜１００Ｆは、複数の凝集していないナノ繊維１２０および／または複数のナノ繊維クラスター１２５を含んでいてもよい。図１Ａ〜１Ｆに示されている複数の凝集していないナノ繊維１２０（またはナノ繊維クラスター１２５）は、ポリマーマトリックス１１０中で直径または形状が同じであってもよく、異なっていてもよく、他の繊維／フィラー／ポリマーを加えてもよく、存在する繊維／フィラー／ポリマーが除かれるか、または改質されていてもよいことに留意されたい。
得られるポリマーマトリックスの物理的特性、例えば、熱伝導率、および／または機械的な堅牢性、および融合性能、および／または印刷性能を実質的に制御するか、または高めるために、凝集していないナノ繊維１２０および／またはナノ繊維クラスター１２５が、ポリマーマトリックス１１０内に分布していてもよい。例えば、コーティング材料を、種々の融合システムおよび実施形態で、フューザー部材の最外層として用いてもよく、ポリマーマトリックス中に含まれるポリマーに依存して、コーティング材料によって、融合した画像の光沢性能を高めることができる。
特定の用途に対し、望ましい性質を与えるために、ポリマーマトリックス１１０に種々のポリマーを用いてもよい。ポリマーマトリックス１１０で使用されるポリマーとしては、限定されないが、シリコーンエラストマー、フルオロエラストマー、フルオロプラスチック、サーモエラストマー、フルオロ樹脂、および／または樹脂が挙げられる。
ある実施形態では、ポリマーマトリックス１１０としては、フルオロエラストマー、例えば、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、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）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦまたはＶＦ２）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、およびこれらの混合物からなる群から選択されるモノマー繰り返し単位を有するフルオロエラストマーが挙げられる。また、フルオロエラストマーは、キュアサイトモノマーを含んでいてもよい。
市販のフルオロエラストマーとしては、例えば、ＶＩＴＯＮ（登録商標）Ａ：ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）およびフッ化ビニリデン（ＶＤＦまたはＶＦ２）のコポリマー、ＶＩＴＯＮ（登録商標）Ｂ：テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマー、ＶＩＴＯＮ（登録商標）ＧＦ：ＴＦＥ、ＶＦ２、ＨＦＰのテトラポリマー、および、ＶＩＴＯＮ（登録商標）Ｅ；ＶＩＴＯＮ（登録商標）Ｅ−６０Ｃ、ＶＩＴＯＮ（登録商標）Ｅ４３０、ＶＩＴＯＮ（登録商標）９１０；ＶＩＴＯＮ（登録商標）ＧＨ、およびＶＩＴＯＮ（登録商標）ＧＦが挙げられる。ＶＩＴＯＮ（登録商標）という名称は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ、Ｉｎｃ．（ウィルミントン、デラウェア）の商標であり、本明細書では、「ＶＩＴＯＮ」とも呼ばれる。
他の市販のフルオロエラストマーとしては、３Ｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（セントポール、ミネソタ）から入手可能なもの、例えば、ＤＹＮＥＯＮＴＭフルオロエラストマー、ＡＦＬＡＳ（登録商標）フルオロエラストマー（例えば、ポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレン））、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）フルオロエラストマー（例えば、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）ＩＩ（例えば、ＬＩＩ９００）ポリ（プロピレンテトラフルオロエチレンアニリデンフルオリド）、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）２１７０、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）２１７４、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）２１７６、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）２１７７、および／またはＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）ＬＶＳ ７６が挙げられる。さらなる市販のフルオロエラストマー材料としては、Ｓｏｌｖａｙ Ｓｏｌｅｘｉｓ（ウエストデプトフォード、ＮＪ）から入手可能な、ＦＯＲ（登録商標）−６０ＫＩＲ、ＦＯＲ（登録商標）−ＬＨＦ、ＦＯＲ（登録商標）−ＮＭ、ＦＯＲ（登録商標）−ＴＨＦ、ＦＯＲ（登録商標）−ＴＦＳ、ＦＯＲ（登録商標）−ＴＨ、ＦＯＲ（登録商標）−ＴＮ５０５として特定される「ｔｅｃｎｏｆｌｏｎｓ」が挙げられる。
いくつかの実施形態では、ポリマーマトリックス１１０としては、影響を与える硬化剤（本明細書では、架橋剤またはクロスリンカーとも呼ばれる）で架橋され、比較的やわらかいエラストマーを形成し、弾性を示すポリマーを挙げることができる。例えば、ポリマーマトリックスが、フッ化ビニリデンを含有するフルオロエラストマーを用いる場合、硬化剤としては、ビスフェノール化合物、ジアミノ化合物、アミノフェノール化合物、アミノ−シロキサン化合物、アミノ−シラン、および／またはフェノール−シラン化合物が挙げられる。例示的なビスフェノールクロスリンカーは、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ、Ｉｎｃ．から入手可能なＶＩＴＯＮ（登録商標）Ｃｕｒａｔｉｖｅ Ｎｏ． ５０（ＶＣ−５０）であってもよい。ＶＣ−５０は、溶媒懸濁物に溶解させることができ、例えば、ＶＩＴＯＮ（登録商標）−ＧＦ（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ、Ｉｎｃ．）で架橋するための反応性部位が容易に利用可能である。
ポリマーマトリックス１１０としては、フルオロプラスチックが挙げられ、限定されないが、ＰＦＡ（ポリフルオロアルコキシポリテトラフルオロエチレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、および／またはＦＥＰ（フッ素化エチレンプロピレンコポリマー）が挙げられる。これらのフルオロプラスチックは、種々の商品名で市販されていてもよく、例えば、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ、Ｉｎｃ．（ウィルミントン、デラウェア）から入手可能なＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＰＦＡ、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＰＴＦＥ、またはＴＥＦＬＯＮ（登録商標） ＦＥＰが挙げられる。
図１Ｃにおいて、例示的なコーティング材料１００Ｃは、ポリマーマトリックス１１０にランダムに、または均一に分散したナノ繊維クラスター１２５の形態でナノ繊維を含んでいてもよい。図１Ｅにおいて、例示的なコーティング材料１００Ｅは、それぞれがポリマーマトリックス１１０にランダムに、または均一に分散した複数の凝集していないナノ繊維１２０および複数のナノ繊維クラスター１２５の形態でナノ繊維を含んでいてもよい。
いくつかの実施形態では、従来の粒子フィラーを含む種々の他の粒子フィラーが、場合により、開示されているコーティング材料に含まれていてもよい。図１Ｂ、１Ｄ、１Ｆに例示的に示されるように、複数の粒子フィラー１３０が、凝集していないナノ繊維１２０および／またはナノ繊維クラスター１２５をすでに含むポリマーマトリックス１１０内に分散していてもよい。
粒子フィラー１３０は、ミクロンスケールおよび／またはナノスケールの寸法を有していてもよい。粒子フィラー１３０は、有機物、無機物、または金属であってもよく、例えば、銅粒子、銅フレーク、銅針状物、酸化アルミニウム、ナノアルミナ、酸化チタン、銀フレーク、窒化アルミニウム、ニッケル粒子、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを含む、金属または金属酸化物の従来のコンポジットフィラー材料を挙げることができる。
いくつかの実施形態では、図１Ａ〜１Ｆに示される凝集していないナノ繊維１２０（例えば、ナノセラム繊維）、ナノ繊維クラスター１２５（例えば、ナノセラム繊維クラスター）のうち、１つ以上の形態である複数のナノ繊維が、コーティング材料１００Ａ〜Ｂ中に、コーティング材料全体の約０．０１重量％〜約６０重量％、または約１重量％〜約３０重量％、または約５重量％〜約１５重量％の量で存在してもよい。本開示で想定される凝集していないナノ繊維１２０およびナノ繊維クラスター１２５の組み合わせの数に制限はない。
例えば、凝集していないナノ繊維１２０（例えば、ナノセラム繊維）およびナノ繊維クラスター１２５（例えば、ナノセラム繊維クラスター）の形態が、図１Ｅ〜１Ｆに示されるように両方ともポリマーマトリックス１１０中に存在する場合、凝集していないナノ繊維１２０に対するナノ繊維クラスター１２５の比率は、重量で約２０〜約１、または約１０〜約１、または約５〜約１の範囲であってもよい。
いくつかの実施形態では、コーティング材料１００Ａ〜Ｆは、望ましい平均表面粗さ、例えば、約０．０１μｍ〜約３．０μｍ、または約０．１μｍ〜約１．５μｍ、または約０．５μｍ〜約１．０μｍの平均表面粗さを与えてもよい。例えば、このコーティング材料が電子写真印刷中のフューザー部材として用いられる場合、この表面粗さによって、画像光沢度を制御しやすくなる場合がある。
コーティング材料１００Ａ〜Ｆは、望ましい機械特性を与えることができる。例えば、コーティング材料１００Ａ〜Ｆは、約５００ｐｓｉ〜約５，０００ｐｓｉ、または約１，０００ｐｓｉ〜約４，０００ｐｓｉ、または約１，５００ｐｓｉ〜約３，５００ｐｓｉの範囲の引張強度を有していてもよく；伸び％は、約２０％〜約１０００％、または約５０％〜約５００％、または約１００％〜約４００％の範囲であってもよく；靱性は、約５００ｉｎ．−ｌｂｓ．／ｉｎ．３〜約１０，０００ｉｎ．−ｌｂｓ．／ｉｎ．３、または約１，０００ｉｎ．−ｌｂｓ．／ｉｎ．３〜約５，０００ｉｎ．−ｌｂｓ．／ｉｎ．３、または約２，０００ｉｎ．−ｌｂｓ．／ｉｎ．３〜約４，０００ｉｎ．−ｌｂｓ．／ｉｎ．３の範囲であってもよく；初期弾性率は、約１００ｐｓｉ〜約２，０００ｐｓｉ、または約５００ｐｓｉ〜約１，５００ｐｓｉ、または約８００ｐｓｉ〜約１，０００ｐｓｉの範囲であってもよい。
コーティング材料１００Ａ〜Ｆは、約０．０１ｍｍ２／ｓ〜約０．５ｍｍ２／ｓ、または約０．０５ｍｍ２／ｓ〜約０．２５ｍｍ２／ｓ、または約０．１ｍｍ２／ｓ〜約０．１５ｍｍ２／ｓの範囲の望ましい平均熱拡散率を与えてもよく、約０．０１Ｗ／ｍＫ〜約１．０Ｗ／ｍＫ、または約０．１Ｗ／ｍＫ〜約０．７５Ｗ／ｍＫ、または約０．２５Ｗ／ｍＫ〜約０．５Ｗ／ｍＫの範囲の望ましい平均熱伝導率を与えてもよい。
種々の実施形態では、開示されているコーティング材料１００Ａ〜Ｆを、任意の適切な電子写真部材および電子写真デバイスで用いてもよい。例えば、図２は、本教示の種々の実施形態による例示的な電子写真部材２００を示す。部材２００は、例えば、電子写真デバイスで用いられるフューザー部材、加圧部材、および／またはドナー部材であってもよい。部材２００は、例えば、ロール、ドラム、ベルト、ドレルト、プレートまたはシートの形態であってもよい。
図２に示されているように、部材２００は、基板２０５と、基板２０５の上に形成された最外層２５５とを備えていてもよい。
基板２０５は、限定されないが、金属、プラスチック、および／またはセラミックを含む材料から作られていてもよい。例えば、金属としては、アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、鋼、ニッケル、および／または銅が挙げられる。プラスチックとしては、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリ（アリーレンエーテル）、および／またはポリアミドが挙げられる。
示されているように、部材２００は、例えば、例示的なコア基板２０５の上に形成された最外層２５５を含むフューザーローラーであってもよい。コア基板は、例えば、円筒形の管、または円柱形のシャフトの形態であってもよいが、当業者は、部材２００の剛性および構造一体性を維持するために、他の基板形態、例えば、ベルト基板を用いてもよいことを理解するであろう。
最外層２５５は、例えば、図１Ａ〜１Ｆに示されるようなコーティング材料１００Ａ〜１００Ｆを含んでいてもよい。したがって、最外層２５５は、ポリマーマトリックスに分散した、凝集していないナノ繊維、ナノ繊維クラスター、およびこれらの組み合わせの形態での複数のナノ繊維と、場合により、粒子フィラー（例えば、金属または金属酸化物）とを含んでいてもよい。図２Ａに示されるように、最外層２５５は、基板２０５の上に直接形成されていてもよい。種々の他の実施形態では、部材の用途に応じて、１つ以上のさらなる機能層が、最外層２５５と基板２０５との間に形成されていてもよい。
例えば、部材２００Ｂは、シリコーンゴム層のような柔軟層／弾性層２３５が、最外層２５５とコア基板２０５との間に配置された２層構造を有していてもよい。別の例では、例示的なフューザー部材２００は、例えば、弾性層２３５と基板２０５との間、または弾性層２３５と最外層２５５との間に形成された接着層（図示されない）を備えていてもよい。
ある実施形態では、本明細書に開示されるような融合性能を高めるために、例示的なフューザー部材２００Ａ〜Ｂが、従来の融合システムで使用されてもよい。図３は、図２Ａ〜２Ｂの開示されている部材２００Ａまたは２００Ｂを用いた、例示的な融合システム３００を示す。
例示的なシステム３００は、適切な基板２０５の上に、最外層２５５を有する例示的なフューザーロール２００Ａまたは２００Ｂを備えていてもよい。基板２０５は、例えば、任意の適切な金属から加工された、中空の円筒形であってもよい。フューザーロール２００は、さらに、円筒形と同一の外延を有する、基板２０５の中空部分に配置された適切な加熱要素３０６を有していてもよい。バックアップロールまたは加圧ロール３０８は、当業者には知られているように、フューザーロール２００と協働し、爪部または接触アーク３１０を形成し、これを介し、印刷媒体３１２（例えば、コピー紙または他の印刷基板）が通り、その結果、印刷媒体３１２の上にあるトナー画像３１４が、融合プロセス中に最外層２５５と接触してもよい。融合プロセスは、約６０℃（１４０°Ｆ）〜約３００℃（５７２°Ｆ）、または約９３℃（２００°Ｆ）〜約２３２℃（４５０°Ｆ）、または約１６０℃（３２０°Ｆ）〜約２３２℃（４５０°Ｆ）の範囲の温度で行われてもよい。場合により、バックアップロールまたは加圧ロール３０８によって、融合プロセス中に圧力が加えられてもよい。融合プロセスの後、印刷媒体３１２が接触アーク３１０を通った後に、融合したトナー画像３１６が、印刷媒体３１２の上に形成されてもよい。
本明細書で開示されているように、印刷媒体３１０の上にあるトナー画像３１６の総光沢量は、ナノ繊維を含有するコーティング材料をフューザー部材の最外層として用いることによって制御することができる。ポリマーマトリックスまたはナノ繊維のために選択されるポリマーに依存して、所望なように適切な画像光沢度を得ることができる。例えば、従来のフューザー材料は、ｉＧｅｎ構造において光沢度が７０ｇｇｕを超える画像を製造するが、ナノ繊維を含む例示的なフューザー材料は、光沢度を制御可能な画像を製造することができ、例えば、融合した画像または印刷した画像の光沢度を、約７０ｇｇｕ未満、例えば、約３０ｇｇｕ〜約７０ｇｇｕ、または約４０ｇｇｕ〜約６０ｇｇｕ、または約４５ｇｇｕ〜約５５ｇｇｕの範囲まで減らした画像を製造することができる。
融合した画像の光沢度を制御することに加え、開示されているコーティング材料は、フューザー部材にとって望ましい物理特性を与えてもよい。例示的な実施形態では、ＶＩＴＯＮ（登録商標）ＧＦポリマーマトリックス中に約１５重量％のナノセラム繊維を含むコーティング材料は、熱伝導率が約０．２８Ｗｍ−１Ｋ−１であってもよく、一方、ナノ繊維を含まない従来のフューザーロールは、約０．１７Ｗｍ−１Ｋ−１未満の熱伝導率を示す。熱伝導率が改良されることによって、融合中の生産時間が速くなる場合がある。
種々の実施形態は、さらに、開示されているコーティング材料（図１Ａ〜１Ｆを参照）を作成するための方法、および例示的な融合部材（図２Ａ〜２Ｂおよび図３を参照）を作成するための方法を含んでいてもよい。例えば、図４は、本教示の種々の実施形態による例示的なフューザー部材を作成する方法を示す。
図４の４１０では、例えば、使用する望ましいポリマーおよび／またはナノ繊維に依存して、適切な溶媒中、望ましいポリマー（例えば、ＶＩＴＯＮ（登録商標）ＧＦ）と、ナノ繊維（例えば、ナノセラム繊維）を含む液体コーティング分散物を調製することができる。水、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチル−ｔｅｒｔブチルエーテル（ＭＴＢＢ）、メチル ｎ−アミルケトン（ＭＡＫ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、Ａｌｋａｌｉｓ、メチルアルコール、エチルアルコール、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、または任意の他の低分子量カルボニル、極性溶媒、不燃性油圧油を含む種々の溶媒を、Ｗｉｔｔｉｇ反応溶媒（例えば、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチル２−ピロリドン（ＮＭＰ）とともに、液体コーティング分散物を調製するのに用いてもよいが、それに限定されない。
例えば、液体コーティング分散物は、まず、適切な溶媒にポリマーを溶解し、次いで、複数のナノ繊維を、望ましい性能（例えば、望ましい融合性能、熱伝導率または機械的な堅牢性）を与えるような量でこの溶媒に加えることによって作成することができる。別の例では、液体コーティング分散物は、まず、ポリマーと複数のナノ繊維とを混合した後、この混合物を上述のような適切な溶媒に溶解するか、または分散させることによって作成することができる。
種々の実施形態では、液体コーティング分散物を調製する際に、機械的な補助（例えば、撹拌、超音波処理、および／または磨砕機によるボール粉砕／研磨）を利用し、分散物の混合を促進してもよい。例えば、撹拌棒およびテフロン製ブレードを取り付けた撹拌設定を用い、ナノ繊維をポリマーとともに溶媒中で十分に混合した後、さらなる化学硬化剤（例えば、硬化剤）と、場合により、他の粒子フィラー（例えば、金属酸化物）とを、この混合した分散物に加えてもよい。
４２０で、例示的なフューザー部材は、所定量の液体コーティング分散物を、基板（例えば、図２Ａ〜２Ｂの基板２０５）に適用することによって作成することができる。液体コーティング分散物を基板に適用することは、堆積、コーティング、印刷、成形、および／または押出成形のプロセスを含んでいてもよい。例示的な実施形態では、液体コーティング分散物（すなわち、反応混合物）は、基板の上にスプレーコーティング、フローコーティング、および／または射出成型されてもよい。
４３０で、適用された液体コーティング分散物を、例えば、硬化プロセスによって固化させ、基板（例えば、図２の基板２０５）の上にコーティング層（例えば、層２５５）を作成してもよい。硬化プロセスは、例えば、乾燥プロセスおよび／または温度上昇を含む段階的なプロセスを含んでいてもよい。分散組成物によっては、種々の硬化計画を用いてもよい。種々の実施形態では、硬化プロセスの後に、硬化した部材を、例えば、水浴および／または室温で冷却してもよい。
いくつかの実施形態では、固化したコーティング層（すなわち、フューザー部材の最外層）は、厚みが、５μｍ〜約１００μｍ、または約１０μｍ〜約７５μｍ、または約１５μｍ〜約５０μｍの範囲であってもよい。いくつかの実施形態では、基板の上にコーティング材料を作成する前、または作成した後に、さらなる機能層（図２Ｂの２３５を参照）を作成してもよい。
（実施例）
（実施例）
例示的なフューザー部材の最外層は、ＶＩＴＯＮ（登録商標）ＧＦトップコートフューザー材料中、濃度が約１５重量％のナノセラム繊維を用いて作成され、これを従来のｉＧｅｎフューザーロールにコーティングした。図５は、種々の融合温度で、例示的なフューザー部材を用いて融合した画像の光沢結果（５６０のデータ点を参照）と、従来のフューザー部材を用いて融合した画像の光沢結果（５６２、５６４、５６６、５６８のデータ点を参照）とを比較している。図５に示されているように、所望な場合、開示されているコーティング材料を含む例示的なフューザー部材を用いることによって、光沢度の低いものが得られた。
Claims (10)
- 基板と、
前記基板の上に配置された、平均表面粗さが約０．１μｍ〜約１．５μｍの範囲のコーティング材料と、を備え、前記コーティング材料が、
ポリマーマトリックスと、
凝集していないナノ繊維、ナノ繊維クラスター、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される形態で、前記ポリマーマトリックス中に配置された複数のナノセラム繊維と、を含む、フューザー部材。 - 前記コーティング材料の前記表面粗さによって、約３０ｇｇｕ〜約７０ｇｇｕの範囲の光沢度を有する、融合したトナー画像が得られる、請求項１に記載の部材。
- 前記複数のナノセラム繊維が、前記コーティング材料の合計の約０．０１重量％〜約６０重量％の範囲の量で存在する、請求項１に記載の部材。
- 前記ナノ繊維クラスターが、約５μｍ〜約２０μｍの範囲の平均クラスター径を有する、請求項１に記載の部材。
- 前記凝集していないナノ繊維および前記ナノ繊維クラスターの両方が前記ポリマーマトリックス中に存在する場合、前記凝集していないナノ繊維に対する前記ナノ繊維クラスターの比率が、重量で約２０〜約１の範囲である、請求項１に記載の部材。
- 前記ポリマーマトリックスが、フルオロエラストマー、フルオロプラスチック、シリコーンエラストマー、サーモエラストマー、樹脂、フルオロ樹脂、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される１つ以上のポリマーを含み、
前記フルオロエラストマーが、キュアサイトモノマーと、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）およびこれらの組み合わせからなる群から選択されるモノマー繰り返し単位とを含み、
前記フルオロプラスチックが、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンおよびヘキサフルオロプロピレンのコポリマー、テトラフルオロエチレンおよびペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）のコポリマー、テトラフルオロエチレンおよびペルフルオロ（エチルビニルエーテル）のコポリマー、テトラフルオロエチレンおよびペルフルオロ（メチルビニルエーテル）のコポリマー、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の部材。 - フューザーロールのコーティング材料とバックアップ部材との間に接触アークを作成し、前記コーティング材料が、ポリマーマトリックス中に配置された複数のナノセラム繊維を含み、前記コーティング材料が、約０．１μｍ〜約１．５μｍの範囲の平均表面粗さを有することと、
前記接触アークに印刷媒体を通し、その結果、前記印刷媒体の上にあるトナー画像が、前記コーティング材料と接触し、前記印刷媒体の上で融合し、ここで、前記印刷媒体の上にある、融合したトナー画像が、約３０ｇｇｕ〜約７０ｇｇｕの範囲の光沢度を有することとを含む、融合方法。 - 前記コーティング材料が、約０．０１ｍｍ２／ｓ〜約０．５ｍｍ２／ｓの範囲の熱拡散率を有し、約０．０１Ｗ／ｍＫ〜約１．０Ｗ／ｍＫの範囲の熱伝導率を有する、請求項７に記載の方法。
- 凝集していないナノ繊維、ナノ繊維クラスター、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される形態で、前記ポリマーマトリックス中に配置された複数のナノセラム繊維を含む最外層を備える、フューザーロールと、
前記フューザーロールとともに接触アークを形成し、前記接触アークを通る印刷媒体の上でトナー画像を融合するような構成のバックアップロールとを備え、前記フューザーロールの前記最外層が、約０．１μｍ〜約１．５μｍの範囲の平均表面粗さを有し、その結果、融合したトナー画像が、約３０ｇｇｕ〜約７０ｇｇｕの範囲の光沢度を有する、融合システム。 - 前記フューザーロールの前記最外層が、約１，０００ｐｓｉ〜約４，０００ｐｓｉの範囲の引張強度を有し、伸びが、約５０％〜約５００％の範囲であり、靱性が、約１，０００ｉｎ．−ｌｂｓ．／ｉｎ．３〜約５，０００ｉｎ．−ｌｂｓ．／ｉｎ．３の範囲であり、初期弾性率が、約５００ｐｓｉ〜約１，５００ｐｓｉの範囲である、請求項９に記載のシステム。
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