JP6456225B2 - 定着アッセンブリ - Google Patents

Description

本技術は、概ね、電子写真印刷装置、およびより具体的には、電子写真印刷装置における定着アッセンブリのローラ上の複合表面コーティング、ならびに、前記複合表面コーティングを製造するための方法に関する。

典型的な電子写真印刷装置では、コピーされるオリジナルの光イメージが、光感受性部材に基づいて、静電潜像の形式で記録される。前記潜像は、その後、検電熱可塑性樹脂の粒子の塗工により可視化される。前記粒子は、一般的に、トナーと呼ばれる。例えば、可視トナー画像は、緩い粉状の形式であり、通常、定着アッセンブリを使用して、支持体上に定着される。前記支持体は、中間部材または印刷媒体、例えば、紙でもよい。

従来の定着アッセンブリは、定着ローラおよび圧力ローラを含み得る。前記ローラは、圧接状態で維持されたロールペアまたはロール部材との圧接状態のベルト部材を含むように構成され得る。定着プロセスにおいて、加熱が、前記定着ローラおよび前記圧力ローラの一方または両方を加熱することにより適用され得る。

前記定着ローラは、標的レベルのトナー放出および熱伝導性を達成するために、コーティングまたは「トップコート」を含み得る。フッ素ポリマー、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（「ＰＴＦＥ」）およびそのコポリマー、例えば、パーフルオロアルコキシ（「ＰＦＡ」）樹脂が、多くの場合、トップコートに使用される。それらが、優れたトナー放出を提供する、低い表面エネルギーを有するためである。ただし、全ての所望の特性を有する材料はほとんどない。例えば、低い表面エネルギーを有するいくつかの材料は、多くの場合、比較的低い熱伝導性を有するため、定着により多くのエネルギーを必要とする。熱伝導性を向上させるために前記トップコート内に充填材を包含させることが、この問題を改善するために試みられてきたが、これは、多くの場合、乏しいトナー放出性能をもたらす。したがって、向上した熱伝導性を有するが、良好なトナー放出特性を維持するトップコートが、非常に要求されているであろう。

本技術の１つ以上の実施形態の一部の態様の基本的な理解を提供するために、単純化された概要を以下に提供する。この概要は、広範囲にわたる概観ではなく、本技術のカギとなるもしくは重要な構成要素を特定することを意図しているわけでもなく、開示の範囲を線引きすることも意図していない。むしろ、その主な目的は、単に、後に提供される発明を実施するための形態に対する前置きとして、単純化された形式における１つ以上の概念を提供することである。

プリンタの定着アッセンブリ用部材が開示される。前記部材は、支持体および、前記支持体の外側表面上に配設された複合コーティングを含み得る。前記複合コーティングは、フッ素樹脂および前記フッ素樹脂内に分散されたナノカーボン材料を含み得る。前記ナノカーボン材料は、前記支持体近くでより高濃度に存在し、前記複合コーティングの外側表面近くでより低濃度に存在し得る。前記より低濃度は、約２ｗｔ％以下の前記ナノカーボン材料であり得る。

プリンタの定着アッセンブリが開示される。前記定着アッセンブリは、支持体を有する部材および、前記支持体の外側表面上に配設された複合コーティングを含み得る。前記複合コーティングは、約２ｗｔ％から約５０ｗｔ％の量で存在する第１のフッ素樹脂および第１のナノカーボン材料を含む第１の層を含み得る。前記第１の層は、約１０μｍから約５０μｍの厚みを有し得る。第２の層は、前記第１の層上に少なくとも部分的に配設され得る。前記第２の層は、第２のフッ素樹脂および第２のナノカーボン材料を含み得る。前記第２のナノカーボン材料は、約２ｗｔ％以下の量で前記第２の層に存在し得る。前記第２の層は、約１０μｍ以下の厚みを有し得る。前記第１のナノカーボン材料、前記第２のナノカーボン材料または両方は、カーボンナノチューブ、グラフェンまたはそれらの組み合わせを含み得る。

定着部材を製造する方法も開示される。前記方法は、定着部材基材の外側表面上に複合コーティングの第１の層を塗工する工程を含み得る。前記複合コーティングの第１の層は、第１のフッ素樹脂、第１のナノカーボン材料、第１の分散剤および第１の溶媒を含む。前記複合コーティングの第１の層は、塗工された後に、少なくとも部分的に乾燥させられ得る。前記複合コーティングの第２の層は、前記第１の層の外側表面上に塗工され得る。前記第２の層は、第２のフッ素樹脂、第２のナノカーボン材料、第２の分散剤および第２の溶媒を含み得る。前記定着部材基材、前記第１の層および前記第２の層は、約２８５℃から約３８０℃の範囲の温度に加熱されて、前記定着部材基材上に二重層複合コーティングを形成し得る。

添付の図面は、この明細書に包含され、この明細書の一部を構成し、発明を実施するための形態の記載と併せて、本技術の実施形態を説明し、本開示の原理を説明する役割を果たす。

図１は、開示された１つ以上の実施形態に基づく、定着アッセンブリのローラ上に塗工された例示となるコーティングの第１または下側層の分散の、走査電子顕微鏡（「ＳＥＭ」）により撮影された写真を示す。 図２は、開示された１つ以上の実施形態に基づく、前記定着アッセンブリのローラ上の第１の層にわたって塗工された例示となるコーティングの第２または上側層の分散の、走査電子顕微鏡により撮影された写真を示す。 図３は、開示された１つ以上の実施形態に基づく、前記定着アッセンブリのローラの外側表面に塗工されたコーティングの第１または下側層の、模式的な側面図を示す。 図４は、開示された１つ以上の実施形態に基づく、前記定着アッセンブリのローラの外側表面に塗工されたコーティングの第１または下側層の、模式的な端面図を示す。 図５は、開示された１つ以上の実施形態に基づく、前記定着アッセンブリのローラ上のコーティングの第１または下側層にわたって塗工されたコーティングの第２または上側層の、模式的な側面図を示す。 図６は、開示された１つ以上の実施形態に基づく、前記定着アッセンブリのローラ上のコーティングの第１または下側層にわたって塗工されたコーティングの第２または上側層の、模式的な端面図を示す。 図７は、１つ以上の実施形態に基づく、従来の単層コーティングおよびこの開示に記載された二重層コーティングについての「光沢対定着温度」を示すグラフを示す。 図８は、１つ以上の実施形態に基づく、前記二重層コーティングを有する定着アッセンブリを含む例示となるプリンタの模式図を示す。

前記図面のいくらかの詳細は簡易化されており、厳密な構造的正確性、詳細および寸法を維持するよりもむしろ、本技術の理解を容易にするために描かれていることに留意されたい。

ここで、本技術の例示となる実施形態に対する詳細において、参照がなされるであろう。その例は、添付の図面において図示される。可能な限り、同じ参照符号は、同様、類似または同じ部分を意味するように、前記図面全体にわたって使用されるであろう。

本願明細書で使用する時、特に断らない限り、「プリンタ」の語は、任意の目的で印刷出力機能を行う任意の装置、例えば、デジタルコピー機、製本機、ファクシミリ機、多機能機、静電複写装置等を包含する。前記図面において示された構造は、単純化のために示されていない更なる機構を含んでもよいこと、一方、示された構造が除去または修飾をされてもよいことが理解されるであろう。

図１は、開示された１つ以上の実施形態に基づく、定着アッセンブリのローラ上に塗工された例示となるコーティング１００の第１または下側層１１０の分散の、走査電子顕微鏡（「ＳＥＭ」）により撮影された写真を示す。第１の層１１０を形成するのに塗工されるコーティング組成物は、１つ以上の材料から構成される分散液であり得る。少なくとも１つの実施形態では、前記分散液は、ナノカーボン材料、フッ素樹脂、分散剤および溶媒を含み得る。さらに、前記分散液は、コーティング品質を補助するために、他の材料、例えば、増粘剤も含み得る。

第１の層１１０は、（図１において明確に視認できない）ナノカーボン材料、例えば、カーボンナノチューブ（「ＣＮＴ」）、グラフェンまたはそれらの組み合わせを含み得る。前記ローラに塗工される時点で（すなわち、加熱前）、前記ナノカーボン材料は、約０．１ｗｔ％から約５ｗｔ％、約０．３ｗｔ％から約３ｗｔ％または約０．５ｗｔ％から約１ｗｔ％の範囲の量で、第１の層１１０に存在し得る。

第１の層１１０は、フッ素樹脂１１６も含み得る。フッ素樹脂１１６は、フッ素ポリマー、パーフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（「ＰＴＦＥ」、例えば、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標））、ポリ（テトラフルオロエチレン−コ−パーフルオロプロピルビニルエーテル）、フッ化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）またはそれらの組み合わせであり得るか、または、それらを含み得る。前記ローラに塗工される時点で（すなわち、加熱前）、フッ素樹脂１１６は、約１０ｗｔ％から約６０ｗｔ％、約２０ｗｔ％から約５０ｗｔ％または約３０ｗｔ％から約４０ｗｔ％の範囲の量で、第１の層１１０に存在し得る。加熱前に、フッ素樹脂１１６は、約１μｍから約２０μｍ、約３μｍから約１５μｍまたは約５μｍから約１０μｍの平均粒径（例えば、断面長さまたは直径）を有し得る。このサイズの粒子は、第１の層１１０のクラッキングを低下させ得る。

第１の層１１０は、均一なコーティングのための前記ナノカーボン材料の分散を補助するために、（図１において明確に視認できない）分散剤も含み得る。前記分散剤は、制限されず、ポリアクリル酸、スルホン化フッ素ポリマーまたはそれらの組み合わせであり得るか、または、それらを含み得る。前記ローラに塗工される時点で（すなわち、加熱前）、前記分散剤は、約０．０１ｗｔ％から約４ｗｔ％、約０．０５ｗｔ％から約２ｗｔ％、約０．２０ｗｔ％から約１ｗｔ％の範囲の量で、第１の層１１０に存在し得る。

第１の層１１０は、溶媒も含み得る。前記溶媒は、前記複合コーティングを支持するために使用される。前記溶媒は、水、アセトン、イソプロパノール、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、エステルアルコールまたはそれらの組み合わせであり得るか、または、それらを含み得る。前記ローラに塗工される時点で（すなわち、加熱前）、前記溶媒は、約３０ｗｔ％から約８０ｗｔ％、約３０ｗｔ％から約５５ｗｔ％または約５５ｗｔ％から約８０ｗｔ％の範囲の量で、第１の層１１０に存在し得る。

第１の層１１０は、さらに、コーティング性能を達成するために、（図１において明確に視認できない）増粘材料を含み得る。前記増粘材料は、小分子、ポリマーまたはそれらの組み合わせであり得るか、または、それらを含み得る。例えば、前記増粘材料は、エステルアルコール、例えば、ＴＥＸＡＮＯＬ（登録商標）、ポリマー、例えば、ポリビニルブチラール、ポリ（アルキレンカーボネート）等またはそれらの組み合わせであり得るか、または、それらを含み得る。前記ローラに塗工される時点で（すなわち、加熱前）、前記増粘材料は、約０．１ｗｔ％から約１０ｗｔ％、約０．５ｗｔ％から約５ｗｔ％または約１ｗｔ％から約３ｗｔ％の範囲の量で、第１の層１１０に存在し得る。

第１の層１１０における前記ナノカーボン材料の実質的に均一な分布を達成するために、前記ナノカーボン材料を含む粉末が、第１の混合物を形成するために、音波処理または超音波処理により、分散剤、例えば、スルホン化フッ素ポリマー（例えば、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標））を含むイソプロパノール溶液（「ＩＰＡ」）に分散され得る。フッ素樹脂１１６（例えば、ＰＴＦＥまたはＰＦＡ）を含む粉末も、第２の混合物を形成するために、イソプロパノール溶液に分散され得る。前記第１および第２の混合物は、第３の混合物を形成するために、更なる音波処理により組み合わせおよび混合をされ得る。分散品質は、図１に示され得る。前記ナノカーボン材料とフッ素樹脂１１６とは、実質的に均質な分散液を実質的に均一に形成するように、互いに会合され得る。

図２は、開示された１つ以上の実施形態に基づく、前記定着アッセンブリのローラ上の（図１に示された）第１の層１１０にわたって塗工された例示となるコーティング１００の第２または上側層１２０の分散液の、走査電子顕微鏡（「ＳＥＭ」）により撮影された写真を示す。第２の層１２０を形成するために塗工されるコーティング組成物は、１つ以上の材料から構成される分散液（例えば、水性分散液）であり得る。より具体的には、前記分散液は、ナノカーボン材料、フッ素樹脂、分散剤および溶媒を含み得る。

第２の層１２０は、第１の層１１０に関連して上記されたものに類似するナノカーボン材料１２２を含み得る。ただし、第２の層１２０は、第１の層１１０より少ない（例えば、ｗｔ％による）充填量のナノカーボン材料１２２を有し得る。少なくとも１つの実施形態では、前記ローラに塗工される時点で（すなわち、加熱前）、ナノカーボン材料１２２は、約２ｗｔ％以下の量で、第２の層１２０に存在し得る。例えば、ナノカーボン材料１２２は、約０ｗｔ％から約３ｗｔ％、約０．１ｗｔ％から約２ｗｔ％または約０．５ｗｔ％から約１ｗｔ％の量で、第２の層１２０に存在し得る。このため、加熱前および／または加熱後に、コーティング１００中のナノカーボン材料１２２の濃度は、コーティング１００の基部近く（例えば、ローラの外側表面近く）に存在する前記ナノカーボン材料のより高い濃度と、コーティング１００の外側表面近くのナノカーボン材料１２２のより低い濃度とを有する勾配であり得る。

第２の層１２０は、フッ素樹脂１２６も含み得る。例えば、フッ素樹脂１２６は、フッ素ポリマー、パーフルオロアルコキシ（「ＰＦＡ」、例えば、Ｄｕｐｏｎｔ ＰＦＡ ＴＥ７２２４）、ポリテトラフルオロエチレン（「ＰＴＦＥ」、例えば、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標））、ポリ（テトラフルオロエチレン−コ−パーフルオロプロピルビニルエーテル）、フッ化エチレンプロピレンコポリマー（「ＦＥＰ」）またはそれらの組み合わせであり得るか、または、それらを含み得る。フッ素樹脂１２６は、第１の層１１０におけるフッ素樹脂１１６に類似し得る。加熱前に、フッ素樹脂１２６は、約１０ｎｍから約１０００ｎｍ、約５０ｎｍから約５００ｎｍまたは約１００ｎｍから約３００ｎｍの範囲の平均粒径（例えば、断面長さまたは直径）を有し得る。このサイズの粒子は、均一で薄い第２の層１２０を作製するのに役立ち得る。前記ローラに塗工される時点で（すなわち、加熱前）、フッ素樹脂１２６は、約１ｗｔ％から約２０ｗｔ％、約２ｗｔ％から約１５ｗｔ％または約３ｗｔ％から約１０ｗｔ％の範囲の量で、第２の層１２０に存在し得る。

第２の層１２０は、分散剤および／または溶媒も含み得る。前記分散剤は、ポリアクリル酸、スルホン化フッ素ポリマーまたはそれらの組み合わせであり得るか、または、それらを含み得る。前記ローラに塗工される時点で（すなわち、加熱前）、前記分散剤は、約０ｗｔ％から約３ｗｔ％、約０．５ｗｔ％から約２．５ｗｔ％または約１ｗｔ％から約２ｗｔ％の範囲の量で、第２の層１２０に存在し得る。前記溶媒は、水、アセトン、イソプロパノール、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、エステルアルコールまたはそれらの組み合わせであり得るか、または、それらを含み得る。前記ローラに塗工される時点で（すなわち、加熱前）、前記溶媒は、約５０ｗｔ％から約９５ｗｔ％、約６０ｗｔ％から約９０ｗｔ％または約７０ｗｔ％から約８５ｗｔ％の範囲の量で、第２の層１２０に存在し得る。

第２の層１２０を形成するために、ナノカーボン材料１２２を含む粉末が、第１の混合物を形成するために、音波処理または超音波処理により、前記ポリマー（例えば、ポリ（アクリル酸））の水溶液中に分散され得る。前記第１の混合物は、剥離ナノカーボン材料／水分散液であり得るか、または、それらを含み得る。フッ素樹脂１２６（例えば、ＰＴＦＥまたはＰＦＡ）の分散体が、第２の混合物を形成するために、前記第１の混合物と組み合わせられ得る。前記第２の混合物は、図２に示されたように、均質なコーティング分散液であるか、または、それを含み得る。

図３〜６は、プリンタの定着アセンブリのローラ３００上への、コーティング１００の第１および第２の層１１０、１２０の塗工を図示する。より具体的には、図３および４は、開示された１つ以上の実施形態に基づく、定着アッセンブリのローラ３００の外側表面（側面）３１０に塗工されたコーティング１００の第１または下側層１１０の、模式的な側面図および端面図をそれぞれ示す。

ローラ３００の外側表面３１０は、下塗りされたシリコーン基材を含み得る。ローラ３００は、中心長手方向軸を中心に、約５０ＲＰＭから約２００ＲＰＭ、約７５ＲＰＭから約１７５ＲＰＭまたは約１００ＲＰＭから約１５０ＲＰＭの範囲の速度で回転され得る。

第１の層１１０は、フローコーティングにより、ローラ３００の外側表面３１０上に塗工され得る。第１の層１１０の（軸方向の）コーティング速度は、約０．５ｍｍ／ｓから約６ｍｍ／ｓ、約１ｍｍ／ｓから約４ｍｍ／ｓまたは約１．５ｍｍ／ｓから約３ｍｍ／ｓの範囲であり得る。前記軸方向コーティング速度の方向は、矢印３１２により示される。ローラ３００の外側表面３１０上での第１の層１１０の流量は、約１ｍｌ／分から約１０ｍｌ／分、約２ｍｌ／分から約８ｍｌ／分または約３ｍｌ／分から約６ｍｌ／分であり得る。

ブレード３２０の位置は、ローラ３００の表面に対して、約−４ｍｍから約０ｍｍ、約−３ｍｍから約−０．２５ｍｍまたは約−２ｍｍから約−０．５ｍｍであり得る。これは、ブレード３２０が、圧力が高くなり過ぎずに、ローラ３００と固体接触を有することを可能にし得る。第１の層１１０がローラ３００の外側表面３１０に塗工された時点で、ローラ３００は、少なくとも部分的に乾燥させられ得る（例えば、風乾）。

図５および６は、開示された１つ以上の実施形態に基づく、前記定着アッセンブリのローラ３００上のコーティング１００の第１または下側層１１０上または同層１１０にわたって塗工された、コーティング１００の第２または上側層１２０の、模式的な側面図および端面図をそれぞれ示す。第１の層１１０がローラ３００の外側表面３１０上で少なくとも部分的に乾燥された時点で、第２の層１２０が、第１の層１１０上または同層１１０にわたって、少なくとも部分的に塗工され得る。ローラ３００は、上で開示されたのと実質的に同じ速度で回転され得る。例えば、ローラ３００は、約５０ＲＰＭから約２００ＲＰＭ、約７５ＲＰＭから約１７５ＲＰＭまたは約１００ＲＰＭから約１５０ＲＰＭで回転され得る。

第２の層１２０の（軸方向の）コーティング速度は、第１の層１１０の（軸方向の）コーティング速度より速くあり得る。前記軸方向コーティング速度は、約１ｍｍ／ｓから約２０ｍｍ／ｓ、約３ｍｍ／ｓから約１５ｍｍ／ｓまたは約５ｍｍ／ｓから約１０ｍｍ／ｓの範囲であり得る。前記軸方向コーティング速度の方向は、矢印３１４により示される。前記軸方向コーティング速度は、第１および／または第２の層１１０、１２０がローラ３００の長さ（の少なくとも一部）に沿って（すなわち、ローラ３００の長手方向軸に平行に）塗工される軸方向の速度を意味する。

第１の層１１０上での第２の層１２０の流量は、第１の層１１０がローラ３００の外側表面３１０に塗工される流量より多くあり得る。少なくとも１つの実施形態では、第２の層１２０の流量は、約１ｍｌ／分から約１２ｍｌ／分、約２ｍｌ／分から約１０ｍｌ／分または約４ｍｌ／分から約８ｍｌ／分であり得る。第２の層１２０として、第１の層１１０上に噴霧される前に、（上記された）第２の混合物の噴霧圧力は、約５ポンド毎平方インチ（「ＰＳＩ」）から約５０ＰＳＩ、約１０ＰＳＩから約４０ＰＳＩまたは約１５ＰＳＩから約３０ＰＳＩの範囲であり得る。

第１の層１１０および／またはローラ３００上に塗工された時点で、第２の層１２０は、少なくとも部分的に乾燥させられ得る（例えば、風乾）。第２の層１２０が少なくとも部分的に乾燥させられた時点で、ローラ３００は、任意の残留した溶媒を除去するために、第１の温度に加熱（例えば、ベーク）され得る。少なくとも１つの実施形態では、前記第１の温度は、約８０℃から約２００℃、約８０℃から約１５０℃または約８０℃から約１２５℃であることができ、ローラ３００は、約１５分から約４時間、約３０分から約２時間または約４５分から約１．５時間、前記第１の温度に加熱され得る。

前記第１の温度に加熱された時点で、ローラ３００は、硬化させるために、フッ素樹脂１１６、１２６（例えば、ＰＴＦＥまたはＰＦＡ）の融点より高い第２の温度に加熱（またはベーク）され得る。少なくとも１つの実施形態では、前記第２の温度は、約２００℃から約４００℃、約２５０℃から約３８０℃または約２８５℃から約３５０℃であることができ、ローラ３００は、約２分から約１時間、約５分から約３０分間または約１０分から約２０分間、前記第２の温度に加熱され得る。

前記第１および／または第２の温度での加熱中に、前記第１の層および第２の層のコーティングに使用された前記溶媒は、（例えば、蒸発または分解により）除去され得る。さらに、コーティング１００が塗工された時点で、最初にコーティング１００に存在する前記１つ以上の分散剤（例えば、ポリアクリル酸および／またはパーフルオロスルホン酸）は、化学構造が変化するか、または、分解により除去されることができるため、加熱後のコーティング１００にもはや存在しないようにすることができる。さらに、前記加熱は、コーティング１００中のフッ素樹脂粒子１１６、１２６を溶融させて、前記加熱中に均質なポリマー層を形成し得る。

加熱が完了した時点で、コーティング１００中のナノカーボン材料１２２の濃度は、コーティング１００の基部近く（例えば、ローラの外側表面近く）に存在する前記ナノカーボン材料のより高い濃度と、コーティング１００の外側表面近くのナノカーボン材料１２２のより低い濃度とを有する勾配であり得る。

少なくとも１つの実施形態では、加熱後に、第１の層１１０は、約２ｗｔ％から約５０ｗｔ％、約５ｗｔ％から約４０ｗｔ％または約１０ｗｔ％から約３０ｗｔ％の量で存在するナノカーボン材料を含み得る。加熱後に、前記第２の層は、約５ｗｔ％以下、約２ｗｔ％以下または約１ｗｔ％以下の量で存在するナノカーボン材料を含み得る。さらに、フッ素樹脂１１６、１２６の平均熱伝導性に対する、第１の層１１０と第２の層１２０とを含む二重層複合コーティング１００の平均熱伝導性の比は、約１：１から約５：１または約１．５：１から約３：１であり得る。コーティング１００は、約５ｍＮ／ｍ^２から約２５ｍＮ／ｍ^２または約１０から約２０ｍＮ／ｍ^２の表面エネルギーを有し得る。

加熱が完了した時点で、第１の層１１０は、約５μｍから約２０μｍ、約１０μｍから約５０μｍまたは約１５μｍから約３０μｍの範囲の厚みまたは深さを有することができ、第２の層１２０は、約１０μｍ以下、約５μｍ以下または約２μｍ以下の平均厚みまたは深さを有することができる。

より高い充填量のナノカーボン材料を有する第１の層１１０をフローコーティングすることにより、コーティング１００についての熱伝導性を生じさせることができ、より低い充填量のナノカーボン材料１２２を有する第２の層１２０を噴霧することにより、トナー放出を改善することができる。これは、良好な画像品質を維持しながら、プリンタ速度を向上させ、最低定着温度を低下させ得る。これは、高い熱伝導性および良好なトナー放出を提供するための単層に対する要求を切り離すこともできる。

図７は、１つ以上の実施形態に基づいて、従来の単層コーティングおよびこの開示に記載された二重層コーティングについての「光沢対定着温度」を示すグラフを示す。見られ得るように、本願明細書に開示された均質で均一な二重層コーティング１００は、エマルジョン凝集トナーについての改善された定着性能を示す。ホットオフセット温度は、前記従来の単層コーティングから二重層コーティング１００において、約１６５℃から約１９５℃に向上した。このため、より広い定着自由度が、前記二重層プロセスにより達成され得る。

図８は、１つ以上の実施形態に基づく、例示となるプリンタ８００の模式図を示す。プリンタ８００は、電子写真方式プリンタであることができ、電子写真方式光受容器８０２および、電子写真方式光受容器８０２を均一に充電するための充電スタンド８０４を含み得る。電子写真方式光受容器８０２は、図８に示されたドラム光受容器またはベルト光受容器（図示せず）であり得る。プリンタ８００は、元のドキュメント（図示せず）が、電子写真方式光受容器８０２上で潜像を形成するために光源（図示せず）に露光され得る、画像化スタンド８０６も含み得る。プリンタ８００は、さらに、電子写真方式光受容器８０２上で、前記潜像を可視画像に変換するための現像サブシステム８０８、および、媒体８１２（例えば、紙）上に前記可視画像を転写するための転写サブシステム８１０を含み得る。プリンタ８００は、媒体８１２上に前記可視画像を固定するための定着アッセンブリ８１４（例えば、オイルレス定着アッセンブリ）も含み得る。定着アッセンブリ８１４は、１つ以上の第１または定着ローラ８１６、第２または圧力ローラ８１８、注油サブシステム（図示せず）および洗浄ウェブ（図示せず）を含み得る。第１および／または第２のローラ８１６、８１８は、中空で円筒体であるか、または、それを含み得る。

下記実施例は、定着ローラ用の単層および二重層のコーティングを調製するための例示となる方法を記載する。本実施例は、限定することを意図していない。

実施例１−単層コーティング
０．４グラムの多層カーボンナノチューブ（「ＣＮＴ」）を、３．２グラムのＮＡＦＩＯＮ（登録商標）１１７溶液（Ｓｉｇｍａ、混合Ｈ_２Ｏ／ＩＰＡにおける５ｗｔ％）を含む、４０グラムのイソプロパノール（「ＩＰＡ」）溶液に分散させた。このＣＮＴ／ＩＰＡ分散液を、超音波処理機の６０％出力で、３時間音波処理した。約３グラムのＰＦＡ粉末（ＭＰ３２０、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．から入手）を、６グラムの前記ＣＮＴ／ＩＰＡ分散液と分散させ、複数回音波処理して、２％ ＣＮＴ／ＰＦＡ複合分散液を形成した。０．１５グラムのＴＥＸＡＮＯＬ（登録商標）（エステルアルコール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）を、前記複合分散液に添加して、均質なコーティング分散液を形成した。これは、図１に見られ得る。

前記均質なコーティング分散液を、定着ローラ（例えば、図８における定着ローラ８１６）上に、約２ｍｍ／ｓのコーティング速度を有する２〜３ｍｌ／分の流量での、フローコーティングにより塗工して、前記定着ローラ上に（単層）コーティングを形成した。前記定着ローラは、シリコーン層およびフッ素ポリマープライマーでコートされた金属コアを含んだ。前記定着ローラを、１００℃で６０分間加熱（例えば、ベーク）し、続けてさらに、３３０℃で１５分間ベークして、２％ ＣＮＴ／ＰＦＡコーティング層（例えば、第１の層）を有する定着ローラを形成した。前記コーティング層は、おおよそ２０〜３０μｍの厚みであった。

実施例２
前記実施例１で調製した２％ ＣＮＴ／ＰＦＡ分散液を、定着ローラ（例えば、図８における定着ローラ８１６）上に、２ｍｍ／ｓのコーティング速度を有する２〜３ｍｌ／分の流量での、フローコーティングにより塗工して、第１（例えば、底部）のコーティング層を形成した。第２のコーティングを、希釈したＰＦＡ水性エマルジョン（５ｗｔ％ ＤＵＰＯＮＴ（登録商標）ＴＥ７２２４）を、前記定着ローラ内に挿入された加熱素子（例えば、約５０℃）を含む第１のコーティング層上に、７ｍｍ／ｓのコーティング速度を有する３ｍｌ／分の流量で、スプレーコーティングすることにより調製した。前記定着ローラを、１００℃で６０分間ベークし、続けてさらに、３３０℃で１５分間ベークして、二重層ＣＮＴ／ＰＦＡ複合コーティングを有する定着ローラを形成した。前記二重層コーティングは、おおよそ２０〜３０μｍの厚みであった。

実施例３
１％グラフェンと０．４％ ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）／ＩＰＡとの分散液を、３．２グラムのＮＡＦＩＯＮ（登録商標）１１７溶液（Ｓｉｇｍａ、混合Ｈ_２Ｏ／ＩＰＡにおける５ｗｔ％）を含む、４０グラムのイソプロパノール（「ＩＰＡ」）溶液における約０．４グラムのグラフェン粉末（ＳＴＲＥＭ ０６−０２１０）と分散させることにより調製した。前記分散液を、超音波処理機の６０％出力で、３時間音波処理した。約３３ｗｔ％のＰＦＡ粉末（１０グラム）（ＭＰ３２０、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．から入手）を、２０グラムの前記（１％グラフェン／０．４％ ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）／ＩＰＡ）分散液に添加し、複数回音波処理して、２％グラフェン／ＰＦＡ複合分散液を形成した。０．５グラムのＴＥＸＡＮＯＬ（登録商標）（Ｓｉｇｍａ５３８２２１）を、回転させながら前記複合分散液に添加して、均質なコーティング分散液を形成した。第１（例えば、底部）コーティング層を、実施例１に記載されたコーティング法を使用して、下塗りされたシリコーン定着ローラ上に、前記複合分散液をフローコーティングすることにより作製した。第２（例えば、上部）のコーティング分散液を、ＣＮＴ水性分散液をＰＦＡ水性エマルジョン（ＤＵＰＯＮＴ（登録商標）ＴＥ７２２４）と混合して、１０パーセントのＰＦＡを含む１％ ＣＮＴ／ＰＦＡ分散液を形成することにより調製した。前記分散液の品質を、図２に示されたＳＥＭ画像により確認した。前記分散液を、前記定着ローラ内に挿入された加熱素子（例えば、約５０℃）を含む第１（例えば、底部）のコーティング層上に、７ｍｍ／ｓのコーティング速度を有する３ｍｌ／分の流量で噴霧して、前記第２（例えば、上部）のコーティング層を形成した。ついで、二重層グラフェン／ＰＦＡコーティングでコートされた定着ローラを、前記実施例１と同じベーキング処理を使用して作製した。

実施例４
１％グラフェンおよび１％ ＣＮＴを含む複合コーティング分散液を、１０グラムのＰＦＡ粉末を１０グラムの１％ ＣＮＴ／ＩＰＡ分散液および１０グラムの１％グラフェン／ＩＰＡ分散液と混合することにより調製した。この複合分散液を、６０％の出力で６０分間音波処理した。０．５グラムのＴＥＸＡＮＯＬ（登録商標）（Ｓｉｇｍａ５３８２２１）を、前記複合分散液に添加して、均質なコーティング分散液を形成した。前記第１（例えば、底部）層を、上記実施例におけるのと同じコーティング条件を使用して、下塗りされた定着ローラ（例えば、図８における定着ローラ８１６）上に、前記コーティング分散液をフローコーティングすることにより調製した。第２（例えば、上部）のコーティング層を、希釈したＰＦＡ水性エマルジョン（５ｗｔ％ ＤＵＰＯＮＴ（登録商標）ＴＥ７２２４）を、前記同じ処理条件により第１のコーティング層上にスプレーコーティングすることにより調製した。二重層である１％ ＣＮＴ／１％グラフェン／ＰＦＡ複合コーティングを、上記実施例と同じベーキング処理により作製した。

定着性能の評価
実施例１および実施例２から取得した定着ローラを、コントロールとして、市販のＸＥＲＯＸ（登録商標）ＤＣ７００定着器を使用する定着固定により試験した。前記コントロール定着ローラは、（実施例１および２における）実験の定着ローラに類似する、金属コアおよびシリコーン層を有するが、純粋なＰＦＡ表面層を適用する。ＤＣ７００トナーの未定着画像を生成し、前記実験の定着ローラにより前記固定器に送った。前記定着ローラの温度を、定着された画像サンプルにおける光沢および折り目の測定のために、コールドオフセット（紙に対する接着の喪失）からホットオフセット（トナーが前記定着ローラに接着）に変動させた。ＢＹＫ−ＧＡＲＤＮＥＲ（登録商標）７５°光沢メータを、定着ローラの温度の関数として、定着された画像の光沢を測定するのに使用した。図７に示されたように、実施例１における単層コーティングを有する定着ローラは、１７０℃付近のホットオフセット温度を示した。一方、実施例２における二重層コーティングを有する定着ローラは、前記コントロール定着ローラに近い、２０５℃付近のオフセット温度を有した。前記二重層コーティングを有する定着ローラの向上したホットオフセット温度は、前記二重層コーティングを有する定着ローラが、前記単層コーティングを有する定着ローラと比較して、広がった定着自由度を有することを示す。さらに、最低定着温度（「ＭＦＴ」）を、内部画像分析システムを使用して、前記定着画像上での折り目領域測定により決定した。二重層コーティングを有する定着ローラは、単層ＰＦＡコーティングを有するＤＣ７００定着ローラと比較して、約１０℃のＭＦＴ低下を示した。これは、前記二重層コーティングが、純粋なＰＦＡコーティングに対して、顕著に向上した熱伝導性を有することを説明する。

本技術の広い範囲を説明する数値範囲およびパラメータは近似であるにも関わらず、数値は、特定の実施例が可能な限り正確に報告されたことを説明する。ただし、任意の数値は、本質的に、そのそれぞれの試験測定において見出された標準偏差から必然的に生じる特定のエラーを含む。さらに、本願明細書に開示された全ての範囲は、その中に包含される任意および全ての部分範囲を包含すると理解されたい。例えば、「１０未満」の範囲は、０の最小値と１０の最大値との間の（および含む）任意および全ての部分範囲、すなわち、０以上の最小値および１０以下の最大値を有する任意および全ての部分範囲、例えば、１から５を含み得る。

本技術は１つ以上の実施に関して説明されてきたが、変更および／または修飾が、添付の特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなく、前記説明された実施例になされ得る。例えば、前記プロセスは、一例の動作または事象として記載されているが、本技術は、このような動作または事象の順序により限定されないことが理解され得る。一部の動作は、異なる順序および／または、本願明細書に記載されたものから離れた他の動作もしくは事象と同時に起こり得る。また、全てのプロセス段階が、本技術の１つ以上の態様または実施形態に基づく方法を実施するのに必要とされ得るわけではない。構造的構成要素および／またはプロセス段階が追加されることができ、または、既存の構造的構成要素および／またはプロセス段階が除去もしくは修飾され得ることが理解され得る。さらに、本願明細書に示された１つ以上の動作は、１つ以上の別々の動作および／または段階において行われ得る。さらに、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「伴って（ｗｉｔｈ）」またはそれらの変形が、発明を実施するための形態および特許請求の範囲のいずれかにおいて使用される範囲に対して、このような用語は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の用語に類似する方法で含まれることを意図する。「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ
ｏｎｅ ｏｆ）」の用語は、１つ以上の列記された項目が選択され得ることを意味するのに使用される。さらに、本願明細書における前記説明および特許請求の範囲において、２つの材料、他方「上（ｏｎ）」の一方に関して使用される「上（ｏｎ）」の用語は、前記材料間で少なくともいくらかの接触を意味する。一方、「にわたる（ｏｖｅｒ）」は、前記材料が近接して存在するが、接触が必ずしも必要でない可能性があるように、潜在的に１つ以上の更なる介在材料を有することを意味する。本願明細書で使用する時、「上（ｏｎ）」または「にわたる（ｏｖｅｒ）」はいずれも、任意の有向性を伴わない。「適合（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）」の用語は、下にある材料の角度が適合材料により保持されているコーティング材料を説明する。「約（ａｂｏｕｔ）」の用語は、列記された値が、変化が説明された実施形態に対してプロセスまたは構造の不適合をもたらさない限り、いくらか変動し得ることを示す。最後に、「例示となる（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」または「例示となる（ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｖｅ）」の用語は、その説明が、理想であることを伴うよりむしろ、例示として使用されることを示す。本技術の他の実施形態は、本明細書の考察および本願明細書の開示の実施から、当業者に明らかであり得る。前記明細書および実施例は、本技術の本来の範囲および精神が下記の特許請求の範囲により示されることを伴って、例示としてのみ考慮されることを意図する。

この出願において使用される相対位置の用語は、従来の平面に対して平行な平面または加工中の部品の方向に関わらず、加工中の部品の作業面に基づいて規定される。この出願で使用する時、「水平」または「横方向」の用語は、従来の平面に対して平行な平面または加工中の部品の方向に関わらず、加工中の部品の作業面として規定される。「垂直」の用語は、前記水平に対して垂直な方向を意味する。例えば、「上（ｏｎ）」、「側（ｓｉｄｅ）」（「側壁」におけるように）、「上側（ｈｉｇｈｅｒ）」、「下側（ｌｏｗｅｒ）」、「にわたって（ｏｖｅｒ）」、「上部（ｔｏｐ）」および「下に（ｕｎｄｅｒ）」の用語は、従来の平面または加工中の部品の方向に関わらず、加工中の部品の上面上にある作業面に関して規定される。

Claims (8)

1. プリンタの定着アッセンブリであって、
   支持体を有する部材；および、
   前記支持体の外側表面上に配設された複合コーティングを含み、
   前記複合コーティングが、
   約１０ｗｔ％から約６０ｗｔ％の量で存在する第１のフッ素樹脂、約２ｗｔ％から約５０ｗｔ％の量で存在する第１のナノカーボン材料、及び約０．２０ｗｔ％から約１ｗｔ％の量で存在し、前記複合コーティングが加熱されるのに応じて化学的構造を変える第１の分散剤を含む第１の層であって、前記第１の層が、約１０μｍから約５０μｍの厚みを有する第１の層；および、
   前記第１の層上に少なくとも部分的に配設された第２の層であって、前記第２の層が、約１ｗｔ％から約２０ｗｔ％の量で存在する第２のフッ素樹脂、０ｗｔ％より大きく約２ｗｔ％以下の量で存在する第２のナノカーボン材料、及び約１ｗｔ％から約２ｗｔ％の量で存在する第２の分散剤を含む第２の層を含み、
   前記第１のフッ素樹脂及び前記第２のフッ素樹脂は均質なポリマー層を形成し、
   前記第２の層が、０μｍより大きく約１０μｍ以下の厚みを有し、前記第１のナノカーボン材料、前記第２のナノカーボン材料または両方が、カーボンナノチューブ、グラフェンまたはそれらの組み合わせを含み、前記第１及び第２のナノカーボン材料の濃度は、前記複合コーティング中において、前記支持体近くでより高い濃度であり、前記複合コーティングの外側表面近くでより低濃度である勾配を有する、
   定着アッセンブリ。
2. 前記第１のフッ素樹脂、前記第２のフッ素樹脂または両方が、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）、ポリ（テトラフルオロエチレン−コ−パーフルオロプロピルビニルエーテル）、フッ化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の定着アッセンブリ。
3. 前記第２のナノカーボン材料は、前記第２の層に、０ｗｔ％より大きく約１ｗｔ％以下で存在し、前記第２の層は、約５μｍ以下の厚みを有する、請求項１に記載の定着アッセンブリ。
4. 前記複合コーティングが、前記第１のフッ素樹脂及び前記第２のフッ素樹脂の平均熱伝導性の約１．５から約３倍である、平均熱伝導性を含む、請求項１に記載の定着アッセンブリ。
5. 前記複合コーティングが、約１５ｍＮ／ｍ^２から約２０ｍＮ／ｍ^２の表面エネルギーを含む、請求項１に記載の定着アッセンブリ。
6. 前記第１のフッ素樹脂はパーフルオロアルコキシポリマー樹脂を含み、
   前記第１のナノカーボン材料は多層カーボンナノチューブを含み、
   前記第１の分散剤はスルホン化フッ素ポリマーを含み、
   前記第２のフッ素樹脂は水性のパーフルオロアルコキシエマルジョンを含む、請求項１に記載の定着アッセンブリ。
7. 前記第１のフッ素樹脂はパーフルオロアルコキシポリマー樹脂を含み、
   前記第１のナノカーボン材料はグラフェン粉末を含み、
   前記第１の分散剤はスルホン化フッ素ポリマーを含み、
   前記第２のフッ素樹脂は水性のパーフルオロアルコキシエマルジョンを含む、請求項１に記載の定着アッセンブリ。
8. 前記第１のナノカーボン材料は、前記複合コーティングが加熱される前に、約０．１ｗｔ％から約５ｗｔ％の量で前記複合コーティングに存在し、
   前記第２のナノカーボン材料は、前記複合コーティングが加熱される前に、約０．１ｗｔ％から約２．０ｗｔ％の量で前記複合コーティングに存在している、請求項１に記載の定着アッセンブリ。

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