JP6166167B2 - 定着器部材 - Google Patents

Description

本開示は全般に、デジタル、多重画像などを含む電子写真画像化装置に有用な、定着器部材用中間層に関する。

通常の定着器部材は、剥離層に対するクッション材および支持体を提供する中間層を含む。該中間層は普通、シリコーンなどの一種のエラストマーまたはゴムである。しかし、シリコーンおよび他のエラストマー材料は、製造中に昇温に供された場合分解する可能性がある。これが、定着器部材の不適切な性能を引き起こし得る。高温の製造温度に耐え得る、定着器部材中の中間層として有用な材料を有することが望ましい。

一実施形態に従って、基材および基材上に配置された、ポリイミドエアロゲル層を含む定着器部材を提供する。該ポリイミドエアロゲル層は、約５０パーセントから約９５パーセントの気孔率を有する。フルオロポリマーを含む表面層は、ポリイミドエアロゲル層上に配置される。

別の実施形態に従って、基材、基材上に配置されたポリイミドエアロゲル層および熱耐性層上に配置されたフルオロポリマーを含む表面層を有する定着器部材を提供する。ポリイミドエアロゲル層は、約５０パーセントから約９５パーセントの気孔率および約２ｎｍから約２００ｎｍの孔径を含む。

別の実施形態に従って、基材、基材上に配置されたポリイミドエアロゲル層およびポリイミドエアロゲル層上に配置された表面層を有する定着器部材を記載する。該ポリイミドエアロゲル層は、約５０パーセントから約９５パーセントの気孔率および約２ｎｍから約２００ｎｍの孔径を有する。該ポリイミドエアロゲル層は、約０．５ｍｍから約１０ｍｍの厚みを有する。剥離層は、ポリテトラフルオロエチレンおよびパーフルオロアルコキシポリマー樹脂からなる群から選択されるフッ素プラスチック（ｆｌｕｏｒｏｌａｓｔｉｃ）である。

図１は、本教示に従った円筒状基材を有する、例示的定着部材を表す図である。 図２は、本教示に従ったベルト基材を有する、例示的定着部材を表す図である。 図３Ａは、本教示に従った図１に示す定着器ローラーを使用する、例示的定着構造を表す図である。 図３Ｂは、本教示に従った図１に示す定着器ローラーを使用する、例示的定着構造を表す図である。 図４Ａは、本教示に従った図２に示す定着器ベルトを使用する、別の例示的定着構造を表す図である。 図４Ｂは、本教示に従った図２に示す定着器ベルトを使用する、別の例示的定着構造を表す図である。 図５は、転写固定装置を使用する、例示的定着器構造を表す図である。

さまざまな実施形態において、固定部材は、例えば、基材およびこの上に形成された１または複数の機能層を含むことができる。該基材は、特定の構造、例えば図１および図２に示すような構造に依存して、非導電性または導電性の適切な材料を使用して、さまざまな形状、例えば円筒形（例えば、シリンダーチューブ）、円筒ドラム、ベルトまたはフィルムに形成することができる。

具体的には、図１は、円筒形基材１１０を有する例示的固定部材または定着部材１００を表し、図２は、本教示に従ったベルト基材２１０を有する、別の例示的固定部材または定着部材２００を表す。図１に表された固定部材または定着部材１００および図２に表された固定部材または定着部材２００が、一般化された略図を表し、他の層／基材を加えることも、または既存の層／基材の除去または改良も可能であることは、当業者には容易に明らかなはずである。

図１において、例示的固定部材１００は、円筒形基材１１０および１または複数の機能層１２０（中間層とも称される）ならびにこの上に形成された外層１３０を有する定着器ローラーであってよい。さまざまな実施形態において、円筒形基材１１０は、例えば、中空構造を有し、この中に加熱灯を含むシリンダーチューブまたは固体の円筒形シャフトの形態をとることができる。図２において、例示的固定部材２００は、１または複数の機能層、例えば２２０およびこの上に形成された外表面２３０を備えたベルト基材２１０を含むことができる。

基材層
ベルト基材２１０（図２）および円筒形基材１１０（図１）は、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、ポリフタラミド、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またはフルオロポリウレタン）および金属材料（例えば、アルミニウム、ニッケルまたはステンレス鋼）から形成し、当業者に公知のように、剛性および構造整合性を維持することができる。

中間層
定着器部材中の中間層１２０（図１）２２０（図２）として適切なポリイミドエアロゲルを開示する。該ポリイミドエアロゲルは、剥離層に対するクッション材を提供し、剥離層に対する支持基材を提供する。該ポリイミドエアロゲルは、機械的に強く、柔軟で熱耐性である。該ポリイミドエアロゲルは、約５０パーセントから約９５パーセントの気孔率を有する。該ポリイミドエアロゲルは優れた柔軟性、高い引張強度（すなわち４−９ＭＰａ）および高い分解開始温度を有する。定着器ベルトは、高温ポリイミドゲル層を基材層の上部にコーティングし、その後表面剥離層をコーティングすることによって作ることができる。場合により、熱耐性補強層を、発泡層と表面剥離層との間にコーティングする。

ローラー構造に関して、中間層または機能層の厚みは、約０．０１０ｍｍから約１０ｍｍまたは約１ｍｍから約８ｍｍまたは約２ｍｍから約７ｍｍであってよい。ベルト構造に関して、機能層は、約１０ミクロンから最大約２ｍｍまたは２５ミクロンから約１．５ｍｍまたは５０ミクロンから約１ｍｍであってよい。

剥離層
剥離層１３０（図１）、２３０（図２）の例示的実施形態は、フルオロポリマーを含む。本明細書に記載の配合物における使用に適切なフルオロポリマーは、フッ素含有ポリマーを含む。これらのポリマーは、ビニリデンフルオリド、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル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反復単位を含むフルオロポリマーを含む。該フルオロポリマーは、直鎖または分枝のポリマーおよび架橋フルオロエラストマーを含むことができる。フルオロポリマーの例は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）；パー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）および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）およびビニリデンフルオリド（ＶＤＦまたはＶＦ２）のコポリマー；テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオリド（ＶＤＦ）およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマー；ならびにテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオリド（ＶＦ２）およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）および硬化部位モノマーのターポリマーならびにこれらの混合物を含む。該フルオロポリマー粒子は、化学的安定性および熱安定性を提供し、低い表面エネルギーを有する。該フルオロポリマー粒子は、約２５５℃から約３６０℃または約２８０℃から約３３０℃の溶融温度または硬化温度を有する。これらの粒子は溶融または硬化して、剥離層を形成する。

定着器部材１００（図１）、２００（図２）に関して、表面層または剥離層１３０（図１）、２３０（図２）は、約１０ミクロンから約１００ミクロンまたは約２０ミクロンから約８０ミクロンまたは約４０ミクロンから約６０ミクロンであってよい。

添加剤および追加の導電性または非導電性のフィラーが、基材層１１０（図１）および２１０（図２）、ならびに剥離層１３０（図１）および２３０（図２）中に存在してもよい。さまざまな実施形態において、例えば無機粒子を含む他のフィラー材料または添加剤を、コーティング組成物およびその後形成される表面層に使用することができる。本明細書において使用する導電性フィラーは、カーボンブラック、例えばカーボンブラック、グラファイト、フラーレン、アセチレンブラック、フッ化カーボンブラックなど；カーボンナノチューブ；金属酸化物およびドープされた金属酸化物、例えば酸化スズ、二酸化アンチモン、アンチモンがドープされた酸化スズ、二酸化チタン、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、インジウムがドープされた三酸化スズなど、ならびにこれらの混合物を含むことができる。特定のポリマー、例えばポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）、ピロール、ポリインドール、ポリピレン、ポリカルバゾール、ポリアズレン、ポリアゼピン、ポリ（フルオリン）、ポリナフタレン、有機スルホン酸の塩、リン酸のエステル、脂肪酸のエステル、アンモニウム塩またはホスホニウム塩ならびにこれらの混合物を、導電性フィラーとして使用することができる。さまざまな実施形態において、当業者に公知の他の添加剤が、開示の複合材料を形成するために含まれてもよい。

該剥離層は、任意の適切な公知の様式で、ポリイミドエアロゲル層上にコーティングされる。基材層上のこのような材料にコーティングする通常の技術は、流しコーティング、液体スプレーコーティング、浸漬コーティング、巻き線ロッドコーティング（ｗｉｒｅ ｗｏｕｎｄ ｒｏｄ ｃｏａｔｉｎｇ）、流動層コーティング、粉体コーティング、静電スプレー、音波スプレー、ブレードコーティング、モールディング、ラミネート加工などを含む。該フルオロポリマーは、その後硬化または溶融して、剥離層を形成する。

接着層
場合により任意の公知および利用可能な適切な接着層が、剥離層１３０（図１）、２３０（図２）、中間層１２０（図１）、２２０（図２）および基材１１０（図１）、２１０（図２）の間に配置することができる。適切な接着層の例は、アミノシラン（例えばＨＶ Ｐｒｉｍｅｒ１０、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇなど）などのシラン、チタン酸塩、ジルコン酸塩、アルミン酸塩などおよびこれらの混合物を含む。一実施形態において、約０．００１パーセントから約１０パーセント溶液の接着層を、基材上にワイピングすることができる。該接着層は、基材上または外層上に、約２ナノメートルから約２，０００ナノメートルまたは約２ナノメートルから約５００ナノメートルの厚みにコーティングすることができる。該接着層は、スプレーコーティングまたはワイピングを含む任意の適切な公知の技術によりコーティングすることができる。

添加剤および追加の導電性または非導電性のフィラーが、基材層１１０（図１）および２１０（図２）ならびに２３０（図２）および剥離層１３０（図１）および２３０（図２）中に存在してもよい。さまざまな実施形態において、例えば無機粒子を含む他のフィラー材料または添加剤を、コーティング組成物およびその後形成される表面層に使用することができる。本明細書において使用する導電性フィラーは、カーボンブラック、例えばカーボンブラック、グラファイト、フラーレン、アセチレンブラック、フッ化カーボンブラックなど；カーボンナノチューブ；金属酸化物およびドープされた金属酸化物、例えば酸化スズ、二酸化アンチモン、アンチモンがドープされた酸化スズ、二酸化チタン、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、インジウムがドープされた三酸化スズなど、ならびにこれらの混合物を含むことができる。特定のポリマー、例えばポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）、ピロール、ポリインドール、ポリピレン、ポリカルバゾール、ポリアズレン、ポリアゼピン、ポリ（フルオリン）、ポリナフタレン、有機スルホン酸の塩、リン酸のエステル、脂肪酸のエステル、アンモニウム塩またはホスホニウム塩ならびにこれらの混合物を、導電性フィラーとして使用することができる。さまざまな実施形態において、当業者に公知の他の添加剤が、開示の複合材料を形成するために含まれてもよい。

図３Ａ−３Ｂおよび図４Ａ−４Ｂは、本教示に従った定着工程のための例示的定着構造を表す。図３Ａ−３Ｂに表した定着構造３００Ａ−Ｂおよび図４Ａ−４Ｂに表した定着構造４００Ａ−Ｂは、一般化された略図を表し、他の部材／層／基材／構造を加えること、または既存の部材／層／基材／構造を除去または改良することが可能であることは当業者には容易に明らかなはずである。電子写真プリンターを本明細書において記載しているが、開示した装置および方法は、他の印刷技術にも適用可能である。例は、オフセット印刷およびインクジェット機および固体転写固定（ｓｏｌｉｄ ｔｒａｎｓｆｉｘ）機を含む。

図３Ａ−３Ｂは、本教示に従った、図１に示す定着器ローラーを使用する定着構造３００Ａ−Ｂを表す。構造３００Ａ−Ｂは、定着器ローラー１００（すなわち、図１の１００）を含み、同定着器ローラー１００は、画像支持材料３１５のための加圧機構３３５、例えば、図３Ａの圧力ローラーまたは図３Ｂの圧力ベルトとともに定着器ニップ（ｆｕｓｅｒ ｎｉｐ）を形成することができる。さまざまな実施形態において、加圧機構３３５は、加熱灯３３７と組み合わせて使用し、画像支持材料３１５におけるトナー粒子の定着工程のための圧力および熱の両方を提供できる。加えて、構造３００Ａ−Ｂは、図３Ａおよび３Ｂに示すように、１または複数の外部熱ローラー３５０とともに、例えばクリーニングウェブ３６０を含むことができる。

図４Ａ−４Ｂは、本教示に従った、図２に示す定着器ベルトを使用する定着構造４００Ａ−Ｂを表す。構造４００Ａ−Ｂは、定着器ベルト２００（すなわち、図２の２００）を含み、同定着器ベルト２００は、媒体基材４１５のための加圧機構４３５、例えば、図４Ａの圧力ローラーまたは図４Ｂの圧力ベルトとともに定着器ニップ（ｆｕｓｅｒ ｎｉｐ）を形成することができる。さまざまな実施形態において、加圧機構４３５は、加熱灯と組み合わせて使用し、媒体基材４１５におけるトナー粒子の定着工程のための圧力および熱の両方を提供できる。加えて、構造４００Ａ−Ｂは、定着器ベルト２００を動かすための機械系４４５を含むことができ、したがって、トナー粒子を定着させ、媒体基材４１５の上の画像を形成できる。機械系４４５は、１または複数のローラー４４５ａ−ｃを含み、これらは必要に応じて、熱ローラーとしても使用可能である。

図５は、ベルト、シート、フィルムなどの形態が可能である、転写固定部材（ｔｒａｎｓｆｉｘ ｍｅｍｂｅｒ）７の実施形態の図を明示する。転写固定部材７は、上記の定着器ベルト２００と似たように構成されている。中間転写部材１の上に配置された現像された画像１２は、ローラー４および８を介して転写固定部材７に接触し、転写される。ローラー４および／またはローラー８は、これらに関して熱を有していても、または有していなくてもよい。転写固定部材７は、矢印１３の方向に進む。現像された画像は、コピー基材９がローラー１０および１１の間を進むにつれてコピー基材９に転写され、定着される。ローター１０および／または１１は、これらに関して熱を有していても、または有していなくてもよい。

ポリイミドエアロゲル（ポリイミドフォームとも称される）の中間層を、定着器部材における中間層としての使用のために開示する。該ポリイミドエアロゲル層は、基材および表面剥離層１３０（図１）、２３０（図２）の間であるが、他の任意選択の中間層を定着器部材中に含むことができる。該ポリイミドエアロゲル層は、衝撃吸収、適合性、柔軟性およびエネルギー管理において、改良された性能を提供する。結果として、ポリイミドエアロゲル層を有する定着器部材は、紙の損傷を最小化し、定着効率の改良を提供し、広い媒体ラチチュードを提供し、画像の質を改良し、エネルギー効率を強化する。

定着器部材における中間層としての使用のためのポリイミドエアロゲルまたはポリイミドフォームを記載し、ポリイミドエアロゲルまたはポリイミドフォームは熱耐性および絶縁体を提供する。該ポリイミドエアロゲルは、約０．１ｇｍ／ｃｍ^３から約０．５ｇｍ／ｃｍ^３または約０．１５ｇｍ／ｃｍ^３から約０．４５ｇｍ／ｃｍ^３または約０．２ｇｍ／ｃｍ^３から約０．４ｇｍ／ｃｍ^３の密度を有する。該ポリイミドエアロゲルは、約１００ｍ^３／ｇから約５５０ｍ^３／ｇまたは約１５０ｍ^３／ｇから約４５０ｍ^３／ｇまたは約２００ｍ^３／ｇから約４００ｍ^３／ｇの表面積を有する。該ポリイミドエアロゲルは、約２ｎｍから約２００ｎｍまたは５ｎｍから約１８０ｎｍまたは１０ｎｍから約１５０ｎｍの孔径を有する。

該ポリイミドエアロゲル層は、ゲルを形成する組成物をコーティングすることにより調製される。溶媒をポリイミドゲルから抽出する。溶媒の抽出後、定着器部材における中間層として適切なポリイミドエアロゲル層が残る。フルオロポリマー剥離層をその後、ポリイミドエアロゲル層上にコーティングし、硬化させ、定着器部材を形成（ｆｒｏｍ）する。

ポリイミドゲルは、１または複数の無水物キャップド（ｃａｐｐｅｄ）ポリアミック酸オリゴマーおよび１または複数の多価アミン（ジアミンまたはトリアミン）の溶媒中組成物をコーティングし、ゲルを形成することによって作られる。多価アミンは、イミド化反応を介してポリアミック酸オリゴマーと架橋し、ポリイミドゲル層を形成する。イミド化官能の完了後、溶媒を、溶媒抽出を介して除去し、ポリイミドエアロゲル層を提供する。溶媒抽出は、超臨界ＣＯ_２を介して達成することができる。キャストポリイミドエアロゲルフィルムは、優れた柔軟性、高い引張強度（すなわち４−９ＭＰａ）および高い分解開始温度（すなわち、４６０℃−６１０℃）を有する。

開示の無水物キャップドポリアミック酸オリゴマーは、ピロメリト酸二無水物のポリアミック酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物のポリアミック酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物のポリアミック酸などおよびこれらの混合物のうちの１つを含む。

実施形態において、該無水物キャップドポリアミック酸オリゴマーは、二無水物とジアミンとの反応から形成される。適切な二無水物は、芳香族二無水物および芳香族テトラカルボン酸二無水物を含み、例えば９，９−ビス（トリフルオロメチル）キサンテン−２，３，６，７−テトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物、２，２−ビス（（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物、４，４’−ビス（３，４−ジカルボキシ−２，５，６−トリフルオロフェノキシ）オクタフルオロビフェニル二無水物、３，３’，４，４’−テトラカルボキシビフェニル二無水物、３，３’，４，４’−テトラカルボキシベンゾフェノン二無水物、ジ−（４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル）エーテル二無水物、ジ−（４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル）スルフィド二無水物、ジ−（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ジ−（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、１，２，４，５−テトラカルボキシベンゼン二無水物、１，２，４−トリカルボキシベンゼン二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリト酸二無水物、１，２，３，４−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、１，２，７，８−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４−４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、２，２−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）スルホン２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサクロロプロパン二無水物、１，１−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、１，１−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、４，４’−（ｐ−フェニレンジオキシ）ジフタル酸二無水物、４，４’−（ｍ−フェニレンジオキシ）ジフタル酸二無水物、４，４’−ジフェニルスルフィドジオキシビス（４−フタル酸）二無水物、４，４’−ジフェニルスルホンジオキシビス（４−フタル酸）二無水物、メチレンビス（４−フェニレンオキシ−４−フタル酸）二無水物、エチリデンビス（４−フェニレンオキシ−４−フタル酸）二無水物、イソプロピリデンビス−（４−フェニレンオキシ−４−フタル酸）二無水物、ヘキサフルオロイソプロピリデンビス（４−フェニレンオキシ−４−フタル酸）二無水物などを含む。

無水物キャップドポリアミック酸オリゴマーの調製における使用に適切な例示的ジアミンは、４，４’−ビス−（ｍ−アミノフェノキシ）−ビフェニル、４，４’−ビス−（ｍ−アミノフェノキシ）−ジフェニルスルフィド、４，４’−ビス−（ｍ−アミノフェノキシ）−ジフェニルスルホン、４，４’−ビス−（ｐ−アミノフェノキシ）−ベンゾフェノン、４，４’−ビス−（ｐ−アミノフェノキシ）−ジフェニルスルフィド、４，４’−ビス−（ｐ−アミノフェノキシ）−ジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノ−アゾベンゼン、４，４’−ジアミノビフェニル、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノ−ｐ−ターフェニル、１，３−ビス−（ガンマ−アミノプロピル）−テトラメチル−ジシロキサン、１，６−ジアミノヘキサン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、１，３−ジアミノベンゼン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、２，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、１，４−ジアミノベンゼン、４，４’−ジアミノ−２，２’，３，３’，５，５’，６，６’−オクタフルオロ−ビフェニル、４，４’−ジアミノ−２，２’，３，３’，５，５’，６，６’−オクタフルオロジフェニルエーテル、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）−フェニル］スルフィド、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］ケトン、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、２，２−ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］−プロパン、２，２−ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、１，１−ジ（ｐ−アミノフェニル）エタン、２，２−ジ（ｐ−アミノフェニル）プロパンおよび２，２−ジ（ｐ−アミノフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンなど、ならびにこれらの混合物を含む。

無水物キャップドポリアミック酸オリゴマーの架橋に適切な例示的多価アミンは、ジアミンおよびトリアミンを含む。上記のジアミンは、二無物キャップドポリ（アミック）酸オリゴマーの架橋に使用できる。追加の多価アミン化合物の例は、１，３，５−トリアミノフェノキシベンゼン、１，３，５−トリアミノベンゼン、シクロヘキサン−１，３，５−トリアミン、１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリアミン、１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリアミン、Ｎ２−（４，６−ジアミノ−１，３，５−トリアジン−２−イル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリアミン、Ｎ２−（４，６−ジアミノ−１，３，５−トリアジン−２−イル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリアミン、Ｎ２−（４，６−ジアミノ−１，３，５−トリアジン−２−イル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリアミン、Ｎ２−（４，６−ジアミノ−１，３，５−トリアジン−２−イル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリアミン、Ｎ２−（４，６−ジアミノ−１，３，５−トリアジン−２−イル）−オクタ（アミノフェニル）シルセスキオキサンを含む。

該無水物キャップドポリアミック酸オリゴマーおよび多価アミンは、例えば、ジアミンまたはトリアミン対ポリアミック酸オリゴマーの重量比が約１パーセントから約５パーセントの重量比、より詳細には約２パーセントの重量比で選択される。上記の無水物ならびにジアミンおよびトリアミンは、それぞれ、単独または混合物として使用される。二無水物およびジアミンは、室温において、非プロトン性有機溶媒、例えばＮＭＰ、ＤＭＡｃ、またはＤＭＦ中で混合され、ポリアミック酸を形成する。トリアミンをポリアミック酸溶液に加え、その後無水酢酸およびピリジンを、化学的イミド化のために加える。無水酢酸およびピリジンの添加後２０分でゲルが形成される。１２時間のエージング後、該ゲルを、アセトン中７５重量パーセントのＮＭＰ溶液、アセトン中２５重量パーセントのＮＭＰ溶液および１００パーセントアセトンの溶液を含む、一連の溶液を用いて抽出する。溶媒を、超臨界ＣＯ_２抽出により、３１℃／１１００−１４００ｐｓｉにおいて除去し、その後真空下で８０℃において乾燥させる。

該ポリアミック酸オリゴマーおよびアミンの組成物は、溶媒を含む。この組成物を形成するように選択される溶媒の例は、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、へプタン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、塩化メチレンなどおよびこれらの混合物を含み、該溶媒は、例えば、コーティング混合物の量に基づき約７０重量パーセントから約９５重量パーセントおよび８０重量パーセントから約９０重量パーセントの量で選択される。

ポリイミドゲル層の形成後、溶媒をゲルから除去する必要がある。これは、溶媒を超臨界ＣＯ_２と交換し、ＣＯ_２除去の為に真空乾燥し、ゲル中の細孔を無傷のままにすることによって達成される。実施形態において、コーティング溶液の溶媒（ｓｌｖｅｎｔ）は、第２の溶媒、例えば超臨界ＣＯ_２において可溶性であるアセトンと交換することができ、溶媒除去を向上させる。ＣＯ_２除去のための条件は、温度約３１℃および圧力約１１００ｐｓｉから約１４００ｐｓｉを含む。

ポリイミドエアロゲル層を定着器部材上に提供後、剥離層を、該ポリイミドエアロゲル層上に提供する。基材層上のこのような材料にコーティングするための通常の技術は、流しコーティング、液体スプレーコーティング、浸漬コーティング、巻き線ロッドコーティング（ｗｉｒｅ ｗｏｕｎｄ ｒｏｄ ｃｏａｔｉｎｇ）、流動層コーティング、粉体コーティング、静電スプレー、音波スプレー、ブレードコーティング、モールディング、ラミネート加工などを含む。フルオロポリマー剥離層のコーティング後、該コーティングを、約２５５℃から約３６０℃または約２８０℃から約３３０℃の温度で硬化させる。

剥離層としての使用に適切なフルオロポリマーは、ビニリデンフルオリド、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル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反復単位を含むフッ素プラスチックである。フッ素プラスチックの例は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）；パーフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）；ならびにテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のコポリマーおよびこれらの混合物を含む。フッ素プラスチックは、化学的安定性および熱安定性を提供し、低い表面エネルギーを有する。該フッ素プラスチックは、約２８０℃から約４００℃または約２９０℃から約３９０℃または約３００℃から約３８０℃の溶融温度を有する。

剥離層としての使用に適切なフルオロポリマーは、記載の配合における使用に適切なフルオロエラストマーを含み、１）ビニリデンフルオリド、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレンのうちの２つのコポリマー；例えば、市販品として公知のＶＩＴＯＮ Ａ（登録商標）、２）ビニリデンフルオリド、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレンのターポリマー、例えば市販品として公知のＶＩＴＯＮ Ｂ（登録商標）；ならびに３）ビニリデンフルオリド、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレンおよび硬化部位モノマーのテトラポリマー、例えば、市販品として公知のＶＩＴＯＮ ＧＨ（登録商標）またはＶＩＴＯＮ ＧＦ（登録商標）のクラスに由来する。これらのフルオロエラストマーは、上に列挙した名称に加えて、ＶＩＴＯＮ Ｅ（登録商標）、ＶＩＴＯＮ Ｅ６０Ｃ（登録商標）、ＶＩＴＯＮ Ｅ４３０（登録商標）、ＶＩＴＯＮ ９１０（登録商標）およびＶＩＴＯＮ ＥＴＰ（登録商標）などのさまざまな名称で市販品として公知である。ＶＩＴＯＮ（登録商標）という名称は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．の商標である。硬化部位モノマーは、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または任意の他の適切な公知の硬化部位モノマー、例えばＤｕＰｏｎｔから市販品として利用可能な硬化部位モノマーであってよい。他の市販品として利用可能なフルオロポリマーは、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７０（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７４（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７６（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７７（登録商標）およびＦＬＵＯＲＥＬ ＬＶＳ７６（登録商標）を含み、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標である。さらなる市販品として利用可能な材料は、ポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレン）であるＡＦＬＡＳ（商標）およびポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレンビニリデンフルオリド）であるＦＬＵＯＲＥＬ ＩＩ（登録商標）（ＬＩＩ９００）を含み、双方とも３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから利用可能であり、ならびにＦＯＲ−６０ＫＩＲ（登録商標）、ＦＯＲ−ＬＨＦ（登録商標）、ＮＭ（登録商標）、ＦＯＲ−ＴＨＦ（登録商標）、ＦＯＲ−ＴＦＳ（登録商標）、ＴＨ（登録商標）、ＮＨ（登録商標）、Ｐ７５７（登録商標）、ＴＮＳ（登録商標）、Ｔ４３９（登録商標）、ＰＬ９５８（登録商標）、ＢＲ９１５１（登録商標）およびＴＮ５０５（登録商標）として名付けられた、Ａｕｓｉｍｏｎｔから利用可能なＴｅｃｎｏｆｌｏｎｓを含む。

フルオロエラストマーＶＩＴＯＮ ＧＨ（登録商標）およびＶＩＴＯＮ ＧＦ（登録商標）は、比較的低量のビニリデンフルオリドを有する。ＶＩＴＯＮ ＧＦ（登録商標）およびＶＩＴＯＮ ＧＨ（登録商標）は、約３５重量パーセントのビニリデンフルオリド、約３４重量パーセントのヘキサフルオロプロピレンおよび約２９重量パーセントのテトラフルオロエチレンならびに約２重量パーセントの硬化部位モノマーを有する。該フルオロエラストマーは、約８０℃から約２５０℃の温度で硬化する。

該ポリイミドエアロゲル層は、シリコーンまたはフルオロエラストマーと比較した場合、改良された特性を有する。該ポリイミドエアロゲル層は、機械的に剛性であり、熱耐性である。該ポリイミド構造は、目的に合わせることが可能である。該ポリイミドエアロゲル層は、ポリイミド基材に容易に接着する。

ポリイミドエアロゲルコーティングの調製を実施した。ビフェニル−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）（２．３９５ｇ、８．１５ｍｍｏｌ）および４，４’−オキシジアニリン（ＯＤＡ）（１．５８ｇ、７．９ｍｍｏｌ）の２５ｍＬのｎ−メチルピロリジン（ｍｅｔｈｙｌｐｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｅ）（ＮＭＰ）中溶液を、室温においてアルゴンガス下で３０分間撹拌した。この溶液に、１，３，５，−トリアミノフェノキシベンゼン（ＴＡＢ）（０．１７５ｍｍｏｌ、０．０７ｇ）の８ｍＬのＮＭＰ中溶液を加えた。この溶液を１時間撹拌し、その後無水酢酸（６５ｍｍｏｌ、６．１５ｇ）およびピリジン（６５ｍｍｏｌ、５．１４ｇ）を溶液に加えた。該溶液を、ポリイミドベルト基材上にコーティングし、ゲル層が２０以内に形成された。該ゲル層を２４時間エージングさせた。エージング後、該ゲルを、アセトン中７５％のＮＭＰ溶液を用いて抽出し、一晩浸漬した。ゲル中の溶媒を、２４時間間隔でアセトン中２５％のＮＭＰ、その後１００％アセトンと交換した。最終的に、３１℃、約１１００ｐｓｉにおける超臨界ＣＯ_２抽出および真空下での乾燥により、約９０パーセントの気孔率を有するポリイミドエアロゲル層がもたらされる。該ポリイミドエアロゲル層は、優れた柔軟性、高い引張強度（すなわち４−９ＭＰａ）および高い分解開始温度（すなわち、４６０℃−６１０℃）を有する。

フッ素プラスチックの表面剥離層を、ポリイミドエアロゲル層上にコーティングした。ＤｕＰｏｎｔから購入したＰＦＡ ＭＰ３２０（９グラム）含有ＰＦＡコーティング分散剤、ポリ（プロピレンカーボネート）（０．６７５グラム）、フッ素化界面活性剤（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ）ＧＦ４００（０．０９グラム）、メチルエチルケトン（９グラム）およびシクロヘキサノン（９グラム）を組み合わせ、超音波処理し、ポリイミドエアロゲル層に、流速３ｍｌ／分およびコーティング速度２ｍｍ／秒で流しコーティングすることにより適用した。得られたコーティングをオーブンで１持間過熱し、溶媒を除去し、その後１５分間３４０℃において加熱し連続定着器トップコートを形成した。

Claims (20)

1. 基材と、
   基材上に配置され、約５０パーセントから約９５パーセントの気孔率を有するポリイミドエアロゲルからなる中間層と、
   中間層上に配置された、フルオロポリマーを含む表面層と、
   を含み、媒体基材に圧力および熱を提供する定着器ニップを形成する定着器部材。
2. 請求項１に記載の定着器部材であって、ポリイミドエアロゲルの厚みが約０．０１０ｍｍから約１０ｍｍである、定着器部材。
3. 請求項１に記載の定着器部材であって、ポリイミドエアロゲルの密度が約０．１ｇｍ／ｃｍ³から約０．５ｇｍ／ｃｍ³である、定着器部材。
4. 請求項１に記載の定着器部材であって、ポリイミドエアロゲルの表面積が約１００ｍ²／ｇから約５５０ｍ²／ｇである、定着器部材。
5. 請求項１に記載の定着器部材であって、ポリイミドエアロゲルの孔径が約２ｎｍから約２００ｎｍである、定着器部材。
6. 請求項１に記載の定着器部材であって、フルオロポリマーが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）；パー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）および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）およびビニリデンフルオリド（ＶＤＦまたはＶＦ２）のコポリマー；テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオリド（ＶＤＦ）およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマー；ならびにテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオリド（ＶＦ２）およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）および硬化部位モノマーのテトラポリマーならびにこれらの混合物からなる群から選択されるフッ素プラスチックである、定着器部材。
7. 請求項１に記載の定着器部材であって、フルオロポリマーが、ビニリデンフルオリド、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレンのうちの２つのコポリマー；ビニリデンフルオリド、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレンのターポリマー；ならびにビニリデンフルオリド、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレンおよび硬化部位モノマーのテトラポリマーからなる群から選択されるフルオロエラストマーである、定着器部材。
8. 請求項１に記載の定着器部材であって、基材が、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、ポリフタラミド、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、フルオロポリウレタン、アルミニウム、ニッケルおよびステンレス鋼からなる群から選択される材料を含む、定着器部材。
9. 基材と、
   基材上に配置され、約５０パーセントから約９５パーセントの気孔率を有し、約２ｎｍから約２００ｎｍの孔径を有するポリイミドエアロゲルからなる中間層と、
   中間層上に配置された、フルオロポリマーを含む表面層と、
   を含み、媒体基材に圧力および熱を提供する定着器ニップを形成する定着器部材。
10. 請求項９に記載の定着器部材であって、ポリイミドエアロゲルの厚みが約０．０１０ｍｍから約１０ｍｍである、定着器部材。
11. 請求項９に記載の定着器部材であって、ポリイミドエアロゲルの密度が約０．１ｇｍ／ｃｍ³から約０．５ｇｍ／ｃｍ³である、定着器部材。
12. 請求項９に記載の定着器部材であって、ポリイミドエアロゲルの表面積が約１００ｍ²／ｇから約５５０ｍ²／ｇである、定着器部材。
13. 請求項９に記載の定着器部材であって、フルオロポリマーが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）；パー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）および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）およびビニリデンフルオリド（ＶＤＦまたはＶＦ２）のコポリマー；テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオリド（ＶＤＦ）およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマー；ならびにテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオリド（ＶＦ２）およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）および硬化部位モノマーのテトラポリマーならびにこれらの混合物からなる群から選択されるフッ素プラスチックを含む、定着器部材。
14. 請求項９に記載の定着器部材であって、基材が、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、ポリフタラミド、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、フルオロポリウレタン、アルミニウム、ニッケルおよびステンレス鋼からなる群から選択される材料を含む、定着器部材。
15. 請求項９に記載の定着器部材であって、基材と中間層との間に配置された接着層をさらに含む、定着器部材。
16. 請求項９に記載の定着器部材であって、中間層と表面層との間に配置された接着層をさらに含む、定着器部材。
17. 基材と、
    基材上に配置され、約５０パーセントから約９５パーセントの気孔率を有し、約２ｎｍから約２００ｎｍの孔径を有する細孔を有し、約０．５ｍｍから約１０ｍｍの厚みを有するポリイミドエアロゲルからなる中間層と、
    中間層上に配置された、ポリテトラフルオロエチレンおよびパーフルオロアルコキシポリマー樹脂からなる群から選択されるフッ素プラスチックを含む表面層と、
    を含み、媒体基材に圧力および熱を提供する定着器ニップを形成する定着器部材。
18. 請求項１７に記載の定着器部材であって、表面層の厚みが約１μｍから約４００μｍである、定着器部材。
19. 請求項１７に記載の定着器部材であって、表面層がフィラーをさらに含む、定着器部材。
20. 請求項１７に記載の定着器部材であって、ポリイミドエアロゲルの表面積が約１００ｍ²／ｇから約５５０ｍ²／ｇである、定着器部材。
    
    

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