(57)【要約】【課題】界面層を含む定着部材、および定着部材を形成するための方法を提供する。【解決手段】基材と、前記基材の上に配置された弾性層と、前記弾性層の上に配置された、ポリマーマトリックス内に分散された複数のダイヤモンド含有粒子を含む界面層と、前記界面層の上に配置された表面層と、を含む定着部材。【選択図】図１
2010211203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の上に配置された弾性層と、
前記弾性層の上に配置された、ポリマーマトリックス内に分散された複数のダイヤモンド含有粒子を含む界面層と、
前記界面層の上に配置された表面層と、
を含む定着部材。
【請求項２】
前記界面層のポリマーマトリックスが、シリコーンエラストマー、フルオロポリマー、ポリペルフルオロエーテル、フッ素化ポリエーテル、フッ素化ポリイミド、フッ素化ポリエーテルケトン、フッ素化ポリアミドまたはフッ素化ポリエステルから成る群より選択される１つ以上のポリマーを含む、請求項１に記載の部材。
【請求項３】
前記複数のダイヤモンド含有粒子が、少なくとも６０重量％のダイヤモンドを含み、前記ダイヤモンドが、天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンドまたはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の部材。
【請求項４】
部材を製造するための方法であって、
複数のダイヤモンド含有粒子とポリマーとを含む複合分散体を形成することと、
前記複合分散体を、基材の上に形成された弾性層の上に付着させて、界面層を形成することと、
前記界面層の上に第二の分散体を付与することと、
前記の付与した第二の分散体を２５０℃以上の温度で処理して、前記界面層の上に表面層を形成することと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には界面層に、より詳細には、電気写真装置に使用されるダイヤモンド含有界面層および関連部材、ならびにダイヤモンド含有界面層および関連部材を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真術（ゼログラフィー、電子写真画像形成または静電写真画像形成としても知られている）において、画像形成プロセスは、支持面（例えば、紙のシート）上に可視トナー像を形成することを含む。この可視トナー像は、多くの場合、静電潜像を含む感光体から転写され、通常、定着器（ｆｕｓｅｒ）を使用して支持体表面上に定着または溶融定着されて永続的な画像が形成される。例えば、この定着器は、弾性シリコーンゴム層を被覆しているフルオロプラスチック（例えば、フルオロアルコキシ（ＰＦＡ）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））製の表面離型層を含むことができる。フルオロプラスチック表面は、オイルレスで溶融定着を可能にすることができ、形状整合性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）シリコーンゴム層は、ラフ紙の定着、低いむら（ｍｏｔｔｌｅ）および良好な均一性を可能にすることができる。幾つかの定着器では、結合層（ｔｉｅ  ｌａｙｅｒ）などのプライマー層をシリコーンゴム層と表面離型層の間に用いてそれらの間の接着を容易にしている。
【０００３】
フルオロプラスチックは、結晶質材料であることが多く、皮膜を形成するために高い焼成温度（典型的には、３００℃より上）を必要とする。しかし、下にあるシリコーンゴムは約２５０℃で分解し始めるので、問題が生ずる。従って、焼成温度、昇温ならびにプライマー層のタイプおよび厚みなどの形成プロセス条件を望みどおりに調整できたとしても、欠陥のない均一な定着器フィルムを獲得することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１５２４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、先行技術のこれらおよび他の問題を克服すること、また、定着部材（ｆｕｓｅｒ  ｍｅｍｂｅｒ）における界面複合材層ならびにこの界面複合材層および定着部材を形成するための方法を提供することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
様々な実施形態により、本教示は、定着部材（ｆｕｓｅｒ  ｍｅｍｂｅｒ）を含む。１つの実施形態において、定着部材は、基材、弾性層、界面層および表面層を含むことができる。基材の上に配置される弾性層の上に表面層を配置することができる。この表面層と弾性層の間に界面層を配置することができ、弾性層は、ポリマーマトリックス内に分散された複数のダイヤモンド含有粒子を含むことができる。
【０００７】
様々な実施形態によると、本教示は、定着部材を製造するための方法も含む。本方法では、複数のダイヤモンド含有粒子とポリマーとを含むように複合分散体を形成することができる。その後、複合分散体を弾性層の上に堆積させて界面層を形成することができ、弾性層は基材の上に形成される。形成された界面層に第二の分散体を付与することができ、約２５０℃以上の温度でそれを処理して、界面層の上に表面層を形成することができる。
【０００８】
本発明の追加の目的および利点を後続の説明の中で一部述べることとし、それらは、一部、その説明から明らかになり、または本発明の実施によって学ぶこととができる。本発明の目的および利点は、添付の特許請求の範囲に個々に示す要素および組み合わせによって実現および達成されるであろう。
【０００９】
上述の一般的な説明および後続の詳細な説明は、両方とも、単に例示的および説明的なものであり、特許請求の範囲に記載する本発明を限定するものではない。
【００１０】
本発明により、基材と、前記基材の上に配置された弾性層と、前記弾性層の上に配置された、ポリマーマトリックス内に分散された複数のダイヤモンド含有粒子を含む界面層と、  前記界面層の上に配置された表面層と、を含む定着部材が提供される。
前記界面層のポリマーマトリックスは、シリコーンエラストマー、フルオロポリマー、ポリペルフルオロエーテル、フッ素化ポリエーテル、フッ素化ポリイミド、フッ素化ポリエーテルケトン、フッ素化ポリアミドまたはフッ素化ポリエステルから成る群より選択される１つ以上のポリマーを含んでいてもよい。
前記複数のダイヤモンド含有粒子が、少なくとも６０重量％のダイヤモンドを含み、かつ、前記ダイヤモンドが、天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンドまたはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。
本発明により、また、部材を製造するための方法であって、複数のダイヤモンド含有粒子とポリマーとを含む複合分散体を形成することと、前記複合分散体を、基材の上に形成された弾性層の上に付着させて、界面層を形成することと、前記界面層の上に第二の分散体を付与することと、前記の付与した第二の分散体を２５０℃以上の温度で処理して、前記界面層の上に表面層を形成することと、を含む方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本教示における例示的定着部材の一部分を示す。
【図２】本教示における図１の定着部材に用いられる例示的界面層を示す略図である。
【図３】例示的ダイヤモンド構造を示す略図である。
【図４】本教示における図１の定着部材を形成するための例示的方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
界面層を含有する定着部材（ｆｕｓｅｒ  ｍｅｍｂｅｒ）、ならびに界面層および定着部材を形成するための方法を提供する。１つの実施形態において、定着部材は、基材と、弾性層と、表面層と、弾性層と表面層の間に配置された界面層とを含むことができる。弾性層としては、例えば、シリコーンゴム層を挙げることができ、表面層は、例えば、ＰＦＡまたはＰＴＦＥのフルオロプラスチックなどのフルオロポリマーを含むことができる。界面層は、ダイヤモンド含有ポリマー複合体を含むことができる。それ故、表面層および定着部材は、約２５０℃以上の温度で処理することができる。
【００１３】
本明細書において説明のために用語「定着部材」（ｆｕｓｅｒ  ｍｅｍｂｅｒ）を用いるが、用語「定着部材」は、定着部材（ｆｉｘｉｎｇ  ｍｅｍｂｅｒ）、加圧部材、加熱部材および／またはドナー部材をはじめとする（しかし、これらに限定されない）静電写真印刷プロセスに有用な他の部材もその範囲に包含する。「定着部材」（ｆｕｓｅｒ  ｍｅｍｂｅｒ）は、例えば、ベルト、プレート、シート、またはロールなどの形態であり得る。
【００１４】
例えば、様々な実施形態は、定着部材および加圧部材を備える定着装置（ｆｕｓｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ）を使用する画像描画装置も含むことができ、この場合、定着部材および加圧部材の少なくとも一方は、ポリマーマトリックス内に複数のダイヤモンド含有粒子を分散させることによって形成された１つの層を含むことができる。画像描画装置は、画像をコピー基材（紙のシート）に付与するための画像付与部材（例えば、感光体）と、画像付与部材から付与された画像を有するコピー基材を受け取り、その付与された画像をより永続的にこのコピー基材に定着させる定着装置とをさらに含むことができる。定着装置の定着部材および加圧部材によって、それらの間の、そこを通してコピー基材を受け取るための、ニップが規定されうる。
【００１５】
図１は、本教示における例示的定着部材１００の一部分を示すものである。図１に示す部材１００が一般化された略図を表すこと、および他の部材／層／皮膜／粒子を追加することができるか、または、存在する部材／層／皮膜／粒子を除去もしくは変更することができることは、当業者には容易にわかるはずである。
【００１６】
示したように、定着部材１００は、基材１１０と、弾性層１２０と、界面層１３０と、表面層１４０とを含むことができる。表面層１４０を弾性層１２０の上に形成することができ、また弾性層１２０を基材１１０の上に形成することができる。開示された界面層１３０を弾性層１２０と表面層１４０との間に形成して、約２５０℃以上の温度で定着部材１００を形成および／または使用するために望ましい特性、例えば、熱安定性をもたらすことができる。
【００１７】
本開示の定着部材１００のための基材１１０は、例えば、ベルト、プレートおよび／または円筒ドラムの形状であり得る。様々な実施形態において、基材１１０は、様々な材料、例えば、金属、金属合金、ゴム、ガラス、セラミックス、プラスチック、または布（ｆａｂｒｉｃ）などを含むことができる。追加の例において、使用される金属としては、例えば、アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、鋼、ニッケル、銅およびこれらの混合物などを挙げることができ、使用されるプラスチックとしては、ポリイミド、ポリエスエル、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）、ポリアミドおよびこれらの混合物を挙げることができる。ある実施形態において、基材１１０は、例えば、その上に形成されたシリコーンゴムを有するアルミニウムシリンダーまたはアルミニウム定着ロールであり得る。
【００１８】
弾性層１２０としては、例えば、シリコーンゴム層を挙げることができ、および表面層１４０は、具体的な用途に依存して、例えば、ＰＦＡおよび／またはＰＴＦＥなどのフルオロプラスチックを含むことができる。様々な実施形態において、従来の定着部材の弾性層および／または表面層ための、当業者に公知であるような材料および／または方法を、本開示の定着部材１００のために使用することができる。様々な実施形態において、表面層１４０は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンと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とペルフルオロ（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とペルフルオロ（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とペルフルオロ（メチルビニルエーテル）のコポリマー、およびテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとのコポリマーをはじめとする（しかし、これらに限定されない）フルオロポリマーであり得る。
【００１９】
界面層１３０を弾性層１２０と表面層１４０の間に形成して、弾性層１２０もしくは表面層１４０の膜質を高め、および／または、それらの間の接着を促進することができうる。加えて、界面層１３０は、ダイヤモンド含有複合材の使用のため、改善された熱的／電気的／機械的性質をもたらすことができる。従って、定着部材１００の耐用年数を向上させることができる。
【００２０】
様々な実施形態において、界面層１３０は、定着部材１００の改善された熱安定性、機械的頑強性および／または導電性をもたらすために、ポリマーマトリックス内に分散された複数のダイヤモンド含有粒子を含むことができる。様々な実施形態において、界面層１３０は、部材１００の形成および／または使用中、弾性層１２０を熱的におよび／または機械的に保護することができる。例えば、界面層１３０の上に形成されている表面層１４０などの部材１００を約２５０℃以上の温度で処理する場合、上にある界面層１３０のため、弾性層１２０についての欠陥発生を減少させるおよび／または無くすことができる。
【００２１】
本明細書において、界面層１３０に用いる「ポリマーマトリックス」は、１つ以上の化学的にまたは物理的に架橋されたポリマー、例えば、熱可塑材、サーモエラストマー、樹脂、ポリペルフルオロエーテルエラストマー、シリコーンエラストマー、熱硬化性ポリマーまたは他の架橋材料などを含むことができる。様々な他の実施形態において、ポリマーとしては、例えば、フルオロエラストマー（例えば、Ｖｉｔｏｎ）、フッ素化熱可塑材（たとえば、フッ素化ポリエーテル、フッ素化ポリイミド、フッ素化ポリエーテルケトン、フッ素化ポリアミドまたはフッ素化ポリエステル）をはじめとする（しかし、これらに限定されない）フッ素化ポリマー（すなわち、フルオロポリマー）を挙げることができる。様々な実施形態において、１つ以上の架橋ポリマーは、ダイヤモンド含有粒子と混合するために、半軟質である場合があり、および／または溶融されている場合がある。
【００２２】
様々な実施形態において、ポリマーマトリックスとしては、例えば、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）、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびこれらの混合物から成る群より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を挙げることができる。
【００２３】
市販フルオロエラストマーとしては、例えば、Ｖｉｔｏｎ  Ａ（登録商標）（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）、Ｖｉｔｏｎ（登録商標）−Ｂ（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Ｖｉｔｏｎ（登録商標）−ＧＦ（ＴＦＥとＶＦ２とＨＦＰと臭素化ペルオキシド架橋点（ｃｕｒｅ  ｓｉｔｅ）とを含むターポリマー）、ならびにＶｉｔｏｎ  Ｅ（登録商標）、Ｖｉｔｏｎ  Ｅ６０Ｃ（登録商標）、Ｖｉｔｏｎ  Ｅ４３０（登録商標）、Ｖｉｔｏｎ  ９１０（登録商標）、Ｖｉｔｏｎ  ＧＨ（登録商標）およびＶｉｔｏｎ  ＧＦ（登録商標）などを挙げることができる。Ｖｉｔｏｎ（登録商標）という呼称は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．の商標である。さらに他の市販フルオロエラストマーとしては、例えば、３Ｍ  ＣｏｍｐａｎｙからのＤｙｎｅｏｎ（商標）フルオロエラストマーを挙げることができる。さらに市販材料としては、Ａｆｌａｓ（登録商標）ポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレン）およびＦｌｕｏｒｅｌ  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）（これら両方も３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手できる）、ならびにＳｏｌｖａｙ  Ｓｏｌｅｘｉｓから入手できる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）およびＴＮ５０５（登録商標）として認定されているテクノフロン（Ｔｅｃｎｏｆｌｏｎ）を挙げることができる。
【００２４】
１つの実施形態において、ポリマーマトリックスとしては、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−シランおよびフェノール−シラン化合物をはじめとする（しかし、これらに限定されない）有効な硬化剤（本明細書では、架橋剤、結合剤または橋かけ剤とも呼ぶ）で架橋された、フッ化ビニリデン含有フルオロエラストマーを挙げることができる。
【００２５】
例示的ビスフェノール橋かけ剤としては、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．から入手できるＶｉｔｏｎ（登録商標）Ｃｕｒａｔｉｖｅ  Ｎｏ．５０（ＶＣ−５０）を挙げることができる。Ｃｕｒａｔｉｖｅ  ＶＣ−５０は、橋かけ剤としてＢｉｓｐｈｅｎｏｌ−ＡＦ、および促進剤として塩化ジフェニルベンジルホスホニウムを含有し得る。Ｂｉｓｐｈｅｎｏｌ−ＡＦは、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフェノールとしても知られる。
【００２６】
架橋フルオロポリマーは、比較的柔軟であって弾性を示すエラストマーを形成することができる。特定の実施形態において、界面層に使用されるポリマーマトリックスとしては、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）とフッ化ビニリデン（ＶＦ２）と臭素化ペルオキシド架橋点とを含むＶｉｔｏｎ−ＧＦ（登録商標）（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．）を挙げることができる。
【００２７】
様々な実施形態において、界面層１３０のためのポリマーマトリックスとしては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンと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とペルフルオロ（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とペルフルオロ（エチルビニルエーテル）のコポリマー、およびテトラフルオロエチレンとペルフルオロ（メチルビニルエーテル）のコポリマーをはじめとする（しかし、これらに限定されない）フルオロ樹脂を挙げることができる。様々な実施形態において、ポリマーマトリックスとしては、硬化シリコーンエラストマーを挙げることができる。
【００２８】
図２は、本教示における図１における定着部材に使用される例示的界面層１３０Ａを示す略図である。図２に示す界面層が一般化された略図を表すこと、ならびに他の粒子／充填剤／層を追加することができるか、または存在する粒子／充填剤／層を除去もしくは変更することができることは、当業者には容易にわかるはずである。
【００２９】
図２において、複数のダイヤモンド含有粒子１３５を例示的ポリマーマトリックス１３２の中に分散させることができる。様々な実施形態において、複数のダイヤモンド含有粒子１３５を、界面層１３０Ａのポリマーマトリックス１３２全体にわたって均一におよび空間的に制御された状態で分散させることができる。
【００３０】
様々な実施形態において、マトリックスポリマー材料１３２は、界面層１３０（Ａ）の少なくとも６０重量％、および、１つの実施形態において、少なくとも約８０重量％または少なくとも約９０重量％を占めることができる。複数のダイヤモンド含有粒子１３５は、界面層１３０（Ａ）の少なくとも約０．０１重量％、および、幾つかの実施形態において、界面層１３０（Ａ）の少なくとも約０．５重量％または少なくとも約１重量％であり得る。様々な実施形態において、ダイヤモンド含有粒子１３５は、界面層１３０中に約２０重量％以下、例えば界面層１３０の約１０重量％以下で、存在することができる。
【００３１】
様々な実施形態において、ダイヤモンド含有粒子１３５としては、ナノダイヤモンド粒子、ナノメートル範囲の大きさを有するダイヤモンド粒子、を挙げることができる。大きさの範囲は個々の用途または個々の部材の構成に依存して変わることがあることに留意しなければならない。しかし、１つの実施形態において、ナノダイヤモンド粒子は、約１０００ｎｍ（１マイクロメートル）以下の範囲の大きさでありうる。別の実施形態において、ナノダイヤモンド粒子は、約１ｎｍから約１００ｎｍの範囲の大きさでありうる。さらに別の実施形態において、ナノダイヤモンド粒子は、約１０ｎｍから約５００ｎｍの範囲の大きさでありうる。
【００３２】
本明細書において、平均粒径は、ダイヤモンド含有粒子（または他の充填剤粒子）のその（それらの）粒子の形に基づく任意の固有寸法、例えば、当業者に公知であるような重量によるメディアン粒径（ｄ50）、の平均の大きさを指す。例えば、平均粒径は、実質的に球形の粒子の直径によって与えられることがあり、または不規則な形状の粒子については呼び径（ｎｏｍｉｎａｌ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）によって与えられることがある。さらに、粒子の形は、いかなる形にも限定されない。そのようなナノ粒子は、円形、長円形、正方形、自形（ｅｕｈｅｄｒａｌ）などをはじめとする様々な断面形をとることができる。
【００３３】
様々な実施形態において、ダイヤモンド含有粒子１３５は、例えば、ナノスフェア、ナノチューブ、ナノファイバー、ナノシャフト、ナノピラー、ナノワイヤー、ナノロッドおよびナノニードルならびにそれらの様々な官能化および誘導体化フィブリル形態（より糸（ｔｈｒｅａｄ）、ヤーン、布などの典型的形態を有するナノファイバーを含む）の形態であり得る。様々な他の実施形態において、ダイヤモンド含有粒子は、例えば、球形、ホイスカー、ロッド、フィラメント、ケージ構造、バッキーボール（例えば、バックミンスターフラーレン）、およびこれらの混合物の形であり得る。
【００３４】
様々な実施形態において、ダイヤモンド含有粒子、すなわちナノダイヤモンド粒子、は、モース硬度計で少なくとも約９の粒子硬度を有することができ、幾つかの実施形態では、少なくとも約９．７から純粋なダイヤモンドの場合の１０（これがモース硬度計での最大値である）の粒子硬度を有することができる。
【００３５】
９を超えるモース硬度を有することに加えて、ナノダイヤモンド粒子は、部材１００の界面層１３０（Ａ）による熱の伝達を助長する熱伝導率を有することができる。具体的には、ダイヤモンド含有粒子１３５は、ダイヤモンド粒子のない層と比較してその層の熱伝導率を増大させることができる。熱伝導が温度勾配にのみ依存する場合、熱伝導率は、単位時間に定常条件下で単位面積の表面に対して垂直方向に、温度勾配に起因して、伝導される熱の量である。定着部材の従来の層のものに比してのこの界面層１３０（Ａ）の熱伝導率の増加により、定着部材１００のより迅速な暖機が可能となる。例えば、シリコーンゴムおよびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）は、一般に、約０．００２Ｗ／ｃｍ・Ｋの比較的低い熱伝導率を有するが、ダイヤモンドの熱伝導率は、その純度に依存して、室温で、約６から約５０Ｗ／ｃｍ・Ｋまで様々であり得る。ダイヤモンド粒子が界面層１３０の熱伝導率を上昇させる量は、粒子の濃度および粒径ならびに粒子の純度に依存し得る。このように、界面層１３０の熱伝導率を、類似した負荷量および粒径の従来の材料を利用している比較対象となる層のものより増大させることができる。
【００３６】
ダイヤモンド含有粒子１３５は、天然もしくは合成ダイヤモンドまたはそれらの組み合わせから形成することができる。一般に、天然ダイヤモンドは、ｓｐ3結合として知られる、炭素原子が四面体結合している面心立方結晶構造を有する。具体的には、それぞれの炭素原子は、それぞれが正四面体の先端に位置する他の４個の炭素原子によって包囲され、それらに結合することができる。さらに、いずれの２個の炭素原子間の結合長も周囲温度条件で１．５４オングストロームであり、いずれの２つの結合間の角度も１０９度である。天然ダイヤモンドの密度は、約３．５２ｇ／ｃｍ3である。正規または正四面体構造で結合している炭素原子の図を図３に示す。１つの実施形態において、ナノダイヤモンドは、例えばダイヤモンドブレンドのデトネーション、その後の化学的精製によって製造することができる。
【００３７】
合成ダイヤモンドは、化学蒸着法（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）または高圧などの化学的または物理的プロセスによって形成される工業生産ダイヤモンドである。自然発生ダイヤモンドと同様に、合成ダイヤモンドは、三次元炭素結晶を含むことができる。合成ダイヤモンドは、非晶質形態の炭素であるダイヤモンド状炭素と同じでないことに留意しなければならない。
【００３８】
例示的実施形態に有用であり得る合成ダイヤモンドの例としては、多結晶ダイヤモンドおよび金属結合ダイヤモンドを挙げることができる。多結晶ダイヤモンドは、例えば厚みが約５ｍｍ以下および直径が約３０ｃｍのフラットウェーハとして、または幾つかの事例では三次元形として、化学蒸着法によって成長させることができる。多結晶ダイヤモンドは、ポップコーン様構造を有することができる。このダイヤモンドは、完全に透明にすることができるが、通常は黒色である。結晶構造は、八面体である場合もある。金属結合形態の合成ダイヤモンドは、グラファイトと金属粉末の混合物を長期間にわたって高圧で加圧することによって形成することができる。例えば、ニッケル／鉄系金属結合ダイヤモンドは、天然ダイヤモンドに似ている製品を形成するために十分な期間、高圧高温（ＨＰＨＴ）プレスの中にグラファイトおよびニッケル鉄ブレンド粉末を入れておくことによって製造する。コバルトなどの他の金属を使用することもできる。ダイヤモンドをプレスから取り出した後、それを粉砕プロセスに付す。化学的および熱的クリーニングプロセスを利用して、その表面を磨き上げることができる。その後、それを超微粉砕して所望の大きさ範囲を生じさせることができる。このようにして形成された粒子は、一貫した形を持たない、フレークまたは小さな破片であり得る。結晶構造は、天然ダイヤモンドについてと同様に、単結晶である場合もある。
【００３９】
ダイヤモンド含有粒子１３５は、主として、ダイヤモンド、天然または合成ダイヤモンド、から形成され得る。すなわち、ダイヤモンド含有粒子は、少なくとも５０％ダイヤモンドを含むことができ、一般には少なくとも８０％、または少なくとも９０％ダイヤモンド含むことができ、幾つかの実施形態では、少なくとも９５％ダイヤモンド含むことができ、他の実施形態では、９９％より多いダイヤモンド、例えば純粋なダイヤモンド、を含むことができる。詳細には、ダイヤモンド含有粒子は、少なくとも約５０重量％の結晶炭素を含むことができ、幾つかの実施形態では、少なくとも８０％または少なくとも９０％または少なくとも９５％結晶炭素を含むことができる。
【００４０】
様々な実施形態において、ナノダイヤモンド粒子は、粉末または分散体の形態で市販されているものでもよい（例えば、ＮＡＮＯＢＬＯＸ，Ｉｎｃ．（フロリダ州、ボカラトン）のもの）。例えば、未加工ナノダイヤモンドブラック（ＮＢ５０）は、５０％のｓｐ3炭素および５０％のｓｐ2炭素（ｓｐ3コアおよびｓｐ2エンベロープ、ＢＥＴ  〜４６０ｍ2／ｇ）を有し得；そしてナノダイヤモンドグレー（ＮＢ９０）は、９０％のｓｐ3炭素および１０％のｓｐ2炭素を有し得る。
【００４１】
様々な実施形態において、複数のダイヤモンド含有粒子１３５、すなわちナノダイヤモンド、を機能性表面をもたらすように表面改質することができる。すなわち、特性改善のためにダイヤモンド表面を化学的に調整することができる。幾つかの実施形態において、ナノダイヤモンド粒子は、化学的に活性な表面を有する化学的に不活性なダイヤモンドハードコアを備えることができる。活性ダイヤモンド表面は、炭素構造に直接連結され得る、メチル、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ2または四級化アミノ基をはじめとする（しかし、これらに限定されない）一連の官能性化学基を含むことができる。１つの実施形態において、活性表面は、約７６％のＣ、約６％のＯおよび約１０％のＮを含むことができる。様々な実施形態において、金属改質ナノダイヤモンドも市販されている場合があり、例えば、フロリダ州、ボカラトンのＮａｎｏｂｌｏｘ，Ｉｎｃ．から供給されている。前記ダイヤモンド含有粒子を改質するために使用することができる金属としては、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｇ、ＡｕおよびＡＩを挙げることができるが、これらに限定されない。
【００４２】
図２について、ダイヤモンド含有粒子１３５をポリマーマトリックス１３２の中に分散された充填剤材料として使用して、例えば、得られるポリマーマトリックスの熱伝導率／導電率および／または機械的頑強性などの、物理的性質を実質的に制御する、例えば強化することができる。得られる材料は、例えば、様々な定着サブシステムおよび実施形態における定着材料として、使用することができる。
【００４３】
様々な実施形態において、界面層１３０は、ダイヤモンド含有複合分散体に他の充填剤、例えば無機粒子、をさらに含むことができる。様々な実施形態において、無機粒子としては、金属酸化物、非金属酸化物、金属または他の適する粒子を挙げることができるが、これらに限定されない。具体的には、金属酸化物としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化銅、五酸化アンチモン、酸化インジウム錫およびこれらの混合物を挙げることができる。非金属酸化物としては、例えば、窒化ホウ素、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などを挙げることができる。金属としては、例えば、ニッケル、銅、銀、金、亜鉛、鉄などを挙げることができる。様々な実施形態において、当業者に知られている他の添加剤もダイヤモンド含有コーティング複合材に含めることができる。
【００４４】
様々な実施形態において、ダイヤモンド／ポリマー複合分散体を使用して、本開示の界面層１３０を形成することができる。複合分散体は、例えば、複数のダイヤモンド含有粒子、１つ以上のポリマーおよび／または対応する硬化剤を分散させるために有効な溶剤、ならびに場合によっては、当業者に公知である無機充填剤粒子または界面活性剤を含むように、調製することができる。
【００４５】
有効な溶剤としては、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、およびこれらの混合物を挙げることができるが、それらに限定されない。適する分散体を形成することができる他の溶剤は、本明細書中の実施形態の範囲内のものであり得る。
【００４６】
従って、様々な実施形態は、本教示による定着部材１００を形成するための方法を含むことができる。形成中、様々な層形成技術、例えば、塗工技術、押出技術および／または成形（ｍｏｌｄｉｎｇ）技術などを、弾性層１２０を形成するために基材１１０に、界面層１３０を形成するために弾性層１２０に、および／または表面層１４０を形成するために界面層１３０に、それぞれ適用することができる。
【００４７】
本明細書において、用語「塗工技術」は、材料または表面に分散体を付与する、形成するまたは付着（ｄｅｐｏｓｉｔ）させるための技術またはプロセスを指す。従って、用語「塗工」または「塗工技術」は、本技術に特に限定されず、浸漬塗工、塗装、ブラシ塗工、ロール塗工、たんぽずり、スプレー塗工、スピンコーティング、キャスティングまたは流し塗りを利用してもよい。例えば、界面層１３０を形成するための複合分散体および表面層１４０を形成するための第二の分散体を、エアーブラシでのスプレー塗工により、弾性層１２０および形成された界面層１３０上にそれぞれ塗工することができる。様々な実施形態において、ギャップ塗工は、ベルトまたはプレートなどの平坦な基材を塗工するために用いることができ、これに対して流し塗りは、ドラムもしくは定着器ロールまたは定着器部材の基材などの円筒形の基材を塗工するために用いることができる。
【００４８】
様々な実施形態において、本開示の定着部材１００は、約０．１マイクロメートルから約１００マイクロメートルの厚みを有する界面層１３０、約１マイクロメートルから約２００マイクロメートルの厚みを有する表面層１４０、および約２マイクロメートルから約１０ミリメートルの厚みを有する弾性層１２０を含むことができる。
【００４９】
図４は、本教示による図１の定着部材１００を形成するための例示的方法２００を示すものである。図４の方法２００を、一連の動作または事象として図解し、下で説明するが、本発明が、そのような動作または事象の説明した順序に限定されないことは理解されるであろう。例えば、幾つかの動作は、異なる順序で行われることがあり、および／または本明細書中で説明および／もしくは記載するものに加えて他の動作もしくは事象と同時に行われることがある。また、本発明の１つ以上の態様または実施形態による方法論を実行するために、説明したすべてのステップを必ずしも必要としないことがある。さらに、本明細書に説明される動作の１つ以上を１つ以上の別個の動作および／またはフェーズで行うことができる。
【００５０】
図４の２１０において、複数のダイヤモンド含有粒子とポリマーとを含む複合分散体を形成することができる。例えば、複合分散体は、無機溶剤（例えば、ＭＩＢＫ）中のフルオロポリマー（例えば、Ｖｉｔｏｎ）、ダイヤモンド含有粒子、硬化剤（例えば、ビスフェノール硬化剤ＶＣ−５０）、および場合によっては無機充填剤（例えば、ＭｇＯ）を含むことができる。
【００５１】
２２０において、ダイヤモンド／ポリマー複合分散体を弾性層の上に付着、塗工、または押出すことができる。様々な実施形態において、弾性層（図１の１２０も参照）を、従来の定着部材の基材（図１の１１０も参照）の上に形成することができ、例えばその基材の上に例示的シリコーンゴムを成形することによって形成することができる。その後、本開示複合分散体を、例えば、その例示的シリコーンゴム層の上に流し塗りすることができ、ある時間長にわたって部分的にまたは完全に蒸発させ、その後、硬化プロセスに付して界面層（図１〜２の１３０も参照）を形成することができる。この硬化プロセスは、使用するポリマーおよび硬化剤によって決定され得る。
【００５２】
界面層１３０を形成するための硬化プロセスとしては、例えば、段階的硬化プロセスを挙げることができる。例示的実施形態では、塗工された／押出された／成形されたダイヤモンド／ポリマー複合分散体を約４９℃の対流式オーブンの中に２時間置くことができ、この温度を約１７７℃に上昇させることができ、さらなる硬化を約２時間行うことができ、この温度を約２０４℃に上昇させることができ、この塗膜をこの温度で約２時間さらに硬化させることができ、最後に、この温度を約２３２℃に上昇させることができ、この塗膜をさらに６時間硬化させることができる。他の硬化スケジュールも可能であり得る。当業者に公知の硬化スケジュールは、本明細書における実施形態の範囲内であり得る。
【００５３】
２３０において、付着させたおよび／または硬化したダイヤモンド／ポリマー複合材に第二の分散体を付与し、その後、図４の２４０における熱処理を施すことによって、表面層（図１の１４０も参照）を形成することができる。例えば、界面層を形成するための硬化プロセスの後、ＰＦＡから調製したフルオロプラスチック分散体を形成された界面層の上に、例えばスプレーまたは粉体塗工技術によって、付着させることができる。その後、その表面層を約２５０℃以上の、例えば、約３５０℃から約３６０℃などの高温で焼成することができる。
【００５４】
様々な実施形態において、例えば図４の動作２２０での、界面層１３０の作製中に、ダイヤモンド／ポリマー複合材の溶剤系もしくは分散系を、および／または下にある弾性層１２０上の付着物の滞留時間（ｒｅｓｉｄｅｎｔ ｔｉｍｅ）を制御して、界面層１３０についての高い製膜品質を獲得すること、および定着部材１００の層間の望ましい界面接着性を得ることができる。
【００５５】
様々な実施形態において、界面層１３０および表面層１４０を弾性層１２０の上に作製する際、界面層１３０および表面層１４０の焼成（または硬化）プロセスを組み合わせることができる。
【００５６】
このように、界面層１３０は高温熱安定性および機械的頑強性をもたらすことができるので、表面層１４０の高温焼成または硬化を行って、例えば下にある弾性層１２０および形成された表面層１４０中に如何なる欠陥も生じさせることなく、定着部材１００に高品質をもたらすことができる。加えて、界面層１３０のため、定着部材１００は、例えば、改善された層間接着性、付着物の安定性、改善された熱伝導率、改善された導電率、および長い耐用期間を有することができる。
【実施例】
【００５７】
実施例１−ダイヤモンド／Ｖｉｔｏｎ複合材を含有する界面層の作製
【００５８】
１８時間、２００ｒｐｍで２ｍｍステンレスショットを使用してメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）有機溶剤中のナノダイヤモンドおよびＶｉｔｏｎを粉砕することにより、複合コーティング分散体を作製した。このダイヤモンド／Ｖｉｔｏｎナノ複合材分散体は、１０重量％のナノダイヤモンドＮＢ９０（フロリダ州、ボカラトンのＮａｎｏｂｌｏｘ，Ｉｎｃ．から入手できる、９０％のｓｐ3炭素および１０％のｓｐ2炭素）および８９重量％のＶｉｔｏｎ（登録商標）ＧＦならびに１重量％のビスフェノール硬化剤ＶＣ−５０（デラウェア州、ウィルミントンのＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．から入手できるＶｉｔｏｎ（登録商標）Ｃｕｒａｔｉｖｅ  Ｎｏ．５０）を含んでいた。
【００５９】
２０μｍナイロン布によって濾過した後、均一なナノ複合材分散体を得、その後、ドローバー（ｄｒａｗ  ｂａｒ）塗工プロセスによって例示的ガラスプレート上にそれらを塗工して皮膜を形成した。
【００６０】
ナノ複合材分散体の塗工プロセスの後、約２時間、約４９℃、そして約２時間、約１７７℃、その後、約２時間、約２０４℃、そしてその後、後硬化のために約６時間、約２３２℃という段階的温度で硬化プロセスを行った。
【００６１】
結果として、２０μｍ厚のナノ複合材皮膜を得、均一な表面を有することを検査した。
【００６２】
実施例２−定着部材の作製
【００６３】
定着ロールの従来のシリコーンゴム層の上に界面層を流し塗りまたは浸漬塗工し、その後、硬化させた。ＰＦＡトップコートを表面層として使用し、これは、実施例１において形成される界面層の上面にＰＦＡ（デラウェア州、ウィルミントンのＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．から入手できるＴＥ−７２２４）水性分散体をスプレーまたは粉体塗布し、その後、１０分間、約３５０℃の高温で焼成することによって作製した。
【００６４】
実施例３−界面層の表面抵抗率
【００６５】
高低効率計（Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ  Ｍｅｔｅｒ）（Ｈｉｒｅｓｔａ−Ｕｐ  ＭＣＰ−ＨＴ４５０、三菱化学株式会社（東京、日本）製）を使用して、実施例１の形成された界面層の表面抵抗率をその皮膜の様々な箇所で約７２°Ｆ（約２２．２℃）の温度でおよび約６５％の室内湿度で測定し、結果を表１に示した。
【表１】
2010211203.tif 000003
【００６６】
示したように、検査した界面層は、純粋なＶｉｔｏｎ層より約６桁大きく導電性であった。
【符号の説明】
【００６７】
１００    定着部材
１１０    基材
１２０    弾性層
１３０、１３０（Ａ）    界面層
１４０    表面層
１３２      ポリマーマトリックス
１３５      ダイヤモンド含有粒子を例示的
【図１】
2010211203.tif 000004
【図２】
2010211203.tif 000005
【図３】
2010211203.tif 000006
【図４】
2010211203.tif 000007