JP5736192B2 - フューザ部材 - Google Patents
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Description
例えば、フッ素化テクスチャー表面を形成できる。
傾いた極疎水性/極疎油表面では、後退表面の接触角が大きく、固体表面に貼りつく液滴の上がり坂側の界面傾向が低いため、重力が、表面を滑る液滴の抵抗性に勝る可能性がある。極疎水性/極疎油表面は、前進及び後退接触角(例えば、40°以下)間のヒステリシスが非常に低いものと説明することができる。より大きな液滴だと重力により影響され、容易に滑る傾向があるが、より小さな液体だと固定又は定位置にとどまったものとなる傾向があり得ることに留意する。
図2において、例示の定着部材200は、ベルト基材210と、それに形成された1層以上の機能層220及び外側表面層230を有する。外側表面層230は、テクスチャーを有するシリコン、及びシリコン上に配置されたコンフォーマルな疎油性コーティングを有する。この疎油性コーティングは、典型的に、厚さが1nm〜10nmの単分子層である。
テクスチャー構造とは、例えば、シリコン表面に形成される表面凹凸構造であり、後述するように、ピラー構造、つまり柱状構造、他にも溝構造が挙げられる。そして、例えば、当該凹凸表面の少なくとも一部に疎油性コーティングが施される。
ベルト基材210及びシリンダ形基材110は、当業者に知られているとおり、剛性及び構造上の完全性を維持するために、例えば、ポリマー材料(例えば、ポリイミド、ポリアラミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリフタルアミド、ポリアミド−イミド、ポリケトン、ポリフェニレンスルフィド、フルオロポリイミド又はフルオロポリウレタン)、金属材料(例えば、アルミニウム又はステンレス鋼)から形成することができる。
これらのゴムは公知であり、容易に商業的に利用可能であり、例えば、ダウコーニング製のシラスティック(登録商標)735ブラックRTV、及びシラスティック732RTV、ジェネラルエレクトリック製の106RTVシリコーンゴム、及び90RTVシリコーンゴム、ならびにダウコーニング東レシリコーン製のJCR6115CLEAR HTV、及びSE4705U HTVシリコーンゴムがある。その他の好適なシリコーン材料としては、シロキサン(例えば、ポリジメチルシロキサン)、フルオロシリコーン、例えば、サンプソンコーティング、リッチモンド、バージニアより入手可能なシリコーンゴム552、液体シリコーンゴム、例えば、ビニル架橋熱硬化性ゴム又はシラノール室温架橋材料等が挙げられる。その他の具体例は、ダウコーニングのシルガード182である。市販のLSRゴムとしては、ダウコーニング製のダウコーニングQ3−6395、Q3−6396、シラスティック590LSR、シラスティック591LSR、シラスティック595LSR、シラスティック596LSR、及びシラスティック598LSRがある。
機能層は、弾性を与え、無機粒子、例えば、SiC又はAl2O3等と必要に応じて混合することができる。
フルオロエラストマーは、1)フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン及びテトラフルオロエチレンのうち2つのコポリマー、2)フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン及びテトラフルオロエチレンのターポリマー、及び3)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及び硬化モノマーのテトラポリマーが挙げられる。
これらのフルオロエラストマーは、様々な名称で商業的に知られており、例えば、バイトンA(登録商標)、バイトンB(登録商標)、バイトンE(登録商標)、バイトンE 60C(登録商標)、バイトンE430(登録商標)、バイトン910(登録商標)、バイトンGH(登録商標)、バイトンGF(登録商標)、及びバイトンETP(登録商標)がある。硬化モノマーは、4−ブロモパーフルオロブテン−1,1,1−ジヒドロ−4−ブロモパーフルオロブテン−1,3−ブロモパーフルオロプロペン−1,1,1−ジヒドロ−3−ブロモパーフルオロプロペン−1又は任意のその他好適な公知の硬化モノマー、例えば、デュポンより商業的に入手可能なものとすることができる。その他の商業的に入手可能なフルオロポリマーとしては、フルオレル2170(登録商標)、フルオレル2174(登録商標)、フルオレル2176(登録商標)、フルオレル2177(登録商標)、及びフルオレルLVS76(登録商標)が挙げられる。さらに商業的に入手可能な材料としては、同じくスリーエム社より入手可能なアフラス(商標)、ポリ(プロピレン−テトラフルオロエチレン)、及びフルオレルII(登録商標)(LII900)、ポリ(プロピレン−テトラフルオロエチレンフッ化ビニリデン)、ならびにオーシモントより入手可能なFOR−60KIR、FOR−LHF、NMFOR−THF、FOR−TFS、TH、NH、P757、TNS、T439、PL958、BR9151、及びTN505とされるテクノフロン(いずれも登録商標)が挙げられる。
ベルトについて、機能層の厚さは、25μm〜約1mm、又は25μm〜約2mmとすることができる。
実施形態において、マイクロメートルサイズの溝構造を含むテクスチャーパターンを、可撓性基材に与えることができる。実施形態において、溝構造は、例えば、基材上に垂直に立設した側壁及び窪み部からなる凹凸構造、又はシリコン表面に形成された凹部である。側壁とは、サブミクロン範囲、例えば、250nmの起伏構造を有し、当該構造は、エッチングサイクルに対応している。
なお、ピラー配列構造、溝構造は、テクスチャー又は起伏パターン化垂直側壁、溝構造の上部に画定される凹凸構造、又はこれらの組み合わせを含む。本明細書で用いるテクスチャー又は起伏側壁とは、サブミクロン範囲で現れる側壁の粗さを意味する。実施形態において、側壁は、250nmの起伏構造を有し、本明細書に後述するとおり、エッチングサイクルに対応している。ピラー又は溝構造は、ベースシリコン層から、約0.25〜約5μm、約0.3〜約4μm、又は約0.5〜約2μmの高さ又は深さを有する。
例えば、シリコンテクスチャー構造を化学変性、或いはコーティング処理して、フッ素化テクスチャー構造(フッ素化ピラー構造、フッ素化溝構造)を得ることができる。
具体的な実施形態において、テクスチャー基材の化学変性には、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン又はこれらの組み合わせ等により、分子蒸着技術又は溶液コーティング技術を用いて、組織化された層を付着することが含まれる。
パッシベーション層は、テフロン(登録商標)と同様のC4F8により形成され、基材全体を保護し、さらなるエッチングを防ぐ。しかしながら、エッチング1フェーズ中、所望であれば、基材と衝突する指向性のあるイオンで、パッシベーション層を攻撃する。ピラーについては、指向性のあるイオンは、ピラー側壁に沿って指向されない。イオンが、パッシベーション層と衝突して、それをスパッタして落とすと、エッチング2中、基材の谷の下部が、化学エッチング剤に露出される。エッチング2は、短時間で(例えば、約5〜約10秒で)、シリコンを等方的にエッチングする役割を果たす。短いエッチング2工程だと、短い起伏の周期(5秒だと約250nm)となり、長いエッチング2だと、長い起伏の周期(10秒だと約880nm)となる。このエッチングサイクルは、所望のピラー又は溝高さが得られるまで繰り返すことができる。
ピラー構造については、テクスチャー又は起伏側壁を有するピラーを形成することができ、各起伏は1つのエッチングサイクルに対応する。溝構造について、フォトリソグラフィーには、垂直エッチングを形成するための複数のエッチングサイクルを用いることが含まれ、複数のエッチングサイクルのそれぞれには、a)保護パッシベーション層を付着し、b)所望であれば、エッチングしてパッシベーション層を除去し、c)シリコンを等方的にエッチングし、d)所望の溝構造構成が得られるまで、工程「a」〜「c」を繰り返すことが含まれる。このプロセスにおいて、溝構造は、テクスチャー又は起伏側壁を有するように形成することができ、各起伏は1つのエッチングサイクルに対応している。実施形態において、溝構造は、起伏側壁、凹凸構造又はこれらの組み合わせを含む。
図6を参照すると、プロセスには、クリーニングしたシリコン層601が配置された機能層600を提供し、クリーニングしたシリコン層601上にSiO2薄膜602を積層し、SiO2薄膜602にフォトレジスト材料604(SPRTM700−1.2フォトレジストを用いる5:1フォトリソグラフィー)を適用し、フォトレジスト材料604に露光及びこれを現像し、フッ素系反応性イオンエッチング(CH2F/O2)を用いて、ピラー配列構造又は溝構造606を含むSiO2層においてテクスチャーパターンを画定し、第2のフッ素系(SF6/O2)反応性イオンエッチングプロセスを用いた後、ホットストリッピンし、ピラニアクリーニングして、凹凸構造610を有するピラー配列構造又は溝構造608を形成することを含むことができる。
図7に、フルオロシランコートピラー構造表面(直径〜3μm、高さ〜1μm及びピッチ12μm)を示す。
図8に、フルオロシランコートシリコン溝構造(幅〜3μm、高さ〜4μm及びピッチ6μm)を示す。
コートテクスチャーシリコン表面は、機械的に堅牢で、例えば、高硬度であり、耐摩耗性に優れる。溝構造は、機械的な堅牢性がより良好である。これら2つの表面についてのヘキサデカン接触角を表1に示す。表1に示すように、各表面は、非常に高い接触角を有する。
フューザ部材として疎油性コーティングを備えたテクスチャーシリコン表面の優れた性能を立証するために、フューザ表面、融着トナー又はインク及び用紙との相互作用を示すシミュレーションを行った。本実験において、インクの融着液滴を、PTFEと極疎油性モデル表面の2つの表面に形成し、1枚の未コートの普通紙を、融着インク液滴と徐々に、かつ慎重に接触させ、事象全体のビデオを撮った。図9に、2つの表面についてのインクオフセット実験のコマ送りを示す。固体インク液滴は、PTFE表面と用紙の間で分割され、これが定着実験であった場合には、オフセットが生じるであろうことが示唆される。対照的に、極疎油性モデル表面について、固体インク液滴は、全く異なる挙動を示すことが分かった。接触の際に、残渣を全く残すことなく、インク液滴が用紙にまさに「ジャンプ」する。
Claims (2)
- 基材と、
前記基材に配置された機能層と、
前記機能層上に配置された外側層であって、テクスチャーを有するシリコン、及び前記シリコン上に配置された疎油性コーティングを含む外側層と、
を備えるフューザ部材。 - 基材と、
前記基材に配置された機能層であって、シリコーン、フルオロシリコーン、及びフルオロエラストマーからなる群より選択される機能層と、
テクスチャーパターンを有し、前記機能層上に配置されたシリコン層と、
前記シリコン層上に配置されたフルオロシランコーティングであって、ヘキサデカン接触角が約100°〜約175°であり、転落角が約1°〜約30°であるフルオロシランコーティングと、
を備えるフューザ部材。
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