(57)【要約】      （修正有）【課題】耐久性があり、製造が容易な、表面エネルギーの低い定着器トップコートを提供する。【解決手段】定着器部材の剥離層は、約５ｎｍから約５０ミクロンの直径を有する複数のポリマー繊維の不織マトリックスを含む。シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーが複数のポリマー繊維の間に分散している。該複数のポリマー繊維は、剥離層の約５重量パーセントから約５０重量パーセントである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材、および
複数のポリマー繊維を含む不織マトリックスを有し、前記複数のポリマー繊維が約５ｎｍから約５０ミクロンの直径を有し、シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーが複数のポリマー繊維の間に分散された、基材上に配置された剥離層、
を含み、前記ポリマー繊維が、剥離層の約５重量パーセントから約５０重量パーセントを含む、定着器部材。
【請求項２】
シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーが、下記の構造により表されるシロキシフルオロカーボンモノマーから形成され、
【化１】
2014115644.tif 000011
式中、Ｃｆが、２から４０の炭素原子を有する直鎖脂肪族または芳香族フルオロカーボン鎖であり、Ｌが、ＣｎＨ２ｎ基であり、ｎが、０から約１０の間の数であり、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３が、約１炭素原子から約１０の炭素原子の反応性水酸官能基、反応性アルコキシド官能基、非反応性脂肪族官能基、約１炭素原子から１０炭素原子の非反応性芳香族官能基であり、すべてのシロキシフルオロカーボンモノマーが、単一の系において酸化シリコン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）連結を介して一緒に結合され、シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーが、ケトン、塩化溶媒およびエーテルからなる群から選択される溶媒に不溶性である、請求項１に記載の定着器部材。
【請求項３】
基材、
フルオロポリマー鞘中に包み込まれた複数のポリマー繊維を含む第１区分の不織マトリックスを含む、基材上に配置された剥離層であり、前記フルオロポリマー鞘が、約１０ｎｍから約２００ミクロンの厚みを含み、前記複数のポリマー繊維が、約５ｎｍから約５０ミクロンの直径を有し、シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーが、複数のポリマー繊維の間に分散しており、前記ポリマー繊維が、剥離層の約５重量パーセントから約５０重量パーセントを含む剥離層、ならびに
前記シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーを含む表面層、
を含む定着器部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、定着器部材用表面層に関する。
【背景技術】
【０００２】
フッ素プラスチック、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、例えばＴｅｆｌｏｎ（登録商標）またはパーフルオロアルキル樹脂（ＰＦＡ）は、現在オイルレス定着のための定着器トップコート材料として使用されている。フッ素プラスチックは、機械的に剛性であり、容易に損傷をうける。加えて、フッ素プラスチックは、それらの高い融解温度（＞３００℃）およびさまざまな溶媒における不溶性のため、処理が困難である。下塗り層は、高い溶融温度において分解されるので、高い焼き付け温度は多くの場合、成型の際に表面の欠陥を引き起こす。持続したトナー剥離性能を維持しながら、容易に処理が可能であり、低温（すなわち＜２６０℃）において硬化可能な定着器トップコート材料の開発が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
耐久性があり、製造が容易な、表面エネルギーの低いコーティングが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
実施形態に従って、基材および基材上に配置された剥離層を有する定着器部材を記載する。剥離層は、複数のポリマー繊維の不織マトリックスを含む。複数のポリマー繊維はそれぞれ、約５ｎｍから約５０ミクロンの直径を有する。シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーは、複数のポリマー繊維の間に分散している。複数のポリマー繊維は、剥離層の約５重量パーセントから約５０重量パーセントである。
【０００５】
別の実施形態に従って、基材および基材上に配置された剥離層を有する定着器部材を提供する。剥離層は、フルオロポリマーの鞘に包まれた複数のポリマー繊維の不織マトリックスを含む。フルオロポリマーの鞘は、厚さが約１０ｎｍから約２００ミクロンである。複数のポリマー繊維は、約５ｎｍから約５０ミクロンの直径を有する。シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーは、複数のポリマー繊維の間に分散している。複数のポリマー繊維は、剥離層の約５重量パーセントから約５０重量パーセントである。
【０００６】
別の実施形態に従って、基材、剥離層および表面層を含む定着器部材を提供する。該剥離層は基材上に配置され、フルオロポリマー鞘中に配置された複数のポリマー繊維の不織マトリックスを含む。該フルオロポリマー鞘は、厚みが約１０ｎｍから約２００ミクロンである。該複数のポリマー繊維は、約５ｎｍから約５０ミクロンの直径を有する。シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーは、複数のポリマー繊維の間に分散している。シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーの表面層は、剥離層の上に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】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】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】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】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】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、別の例示的定着器の構造を表す図である。
【図４Ｂ】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、別の例示的定着器の構造を表す図である。
【図５】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。
【図６】図６は、定着器部材上の剥離層の実施形態のＳＥＭ画像である。
【図７】図７は、定着器部材上の剥離層の実施形態のＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書において、定着器部材のための表面層を開示する。該表面層は、ポリマー繊維の不織マトリックスを含み、該ポリマー繊維は、フルオロポリマーのコーティングまたは鞘により取り囲まれている。ネットワークシロキシフルオロカーボンポリマーは、不織マトリックスの間に分散している。一実施形態において、ネットワークシロキシフルオロカーボンポリマーの表面層は、ポリマー繊維の不織マトリックスに支持されており、該ポリマー繊維は、フルオロポリマーのコーティングまたは鞘により取り囲まれており、シロキシフルオロカーボンが不織マトリックスの間に分散している。
【０００９】
２０１１年３月４日出願のＵＳＳＮ１３／０４０，５６８において、定着器スリーブが記載されている。該定着器スリーブは、複数の不織ポリマー繊維中に分散されたフルオロポリマーであり、該ポリマー繊維は約５ｎｍから約５０μｍの直径を有する。
【００１０】
フルオロポリマー鞘を有する不織ポリイミド繊維のマットを含むポリイミド膜が、２０１２年４月１１日出願のＵＳＳＮ１３／４４４，３６６に記載されている。
【００１１】
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。
【００１２】
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の断面図を表す。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。
【００１３】
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表面層１３０を有する定着器ローラーであってよい。本明細書に詳細に述べられた実施形態において、表面層１３０は、２つの別個の層であってもよい。これは図１には示していない。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。本明細書に詳細に述べられた実施形態において、表面層２３０は２つの別個の層であってよい。これは図２には示していない。
【００１４】
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、アルミニウムまたはステンレス鋼）から形成し、当業者には公知のように、剛性および構造整合性を維持することができる。
【００１５】
中間層
中間層または機能層１２０（図１）および２２０（図２）の例は、フルオロシリコーン、シリコーンゴム、例えば、室温硫化（ＲＴＶ）シリコーンゴム、高温硫化（ＨＴＶ）シリコーンゴムおよび低温硫化（ＬＴＶ）シリコーンゴムを含む。これらのゴムは公知であり、市販品として容易に入手可能であり、例えば、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）７３５ｂｌａｃｋ  ＲＴＶおよびＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）７３２ＲＴＶ、双方ともＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ、１０６ＲＴＶＳｉｌｉｃｏｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒおよび９０ＲＴＶＳｉｌｉｃｏｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒ、双方ともＧｅｎｅｒａｌ  ＥｌｅｃｔｒｉｃならびにＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｔｏｒａｙ  ＳｉｌｉｃｏｎｅｓによるＪＣＲ６１１５ＣＬＥＡＲ  ＨＴＶおよびＳＥ４７０５Ｕ  ＨＴＶシリコーンゴムである。他の適切なシリコーン材料は、シロキサン（ポリジメチルシロキサンなど）、フルオロシリコーン、例えばＳｉｌｉｃｏｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒ５５２、Ｓａｍｐｓｏｎ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ、Ｒｉｃｈｍｏｎｄ、Ｖｉｒｇｉｎｉａから利用可能、液体シリコーンゴム、例えば、ビニル架橋熱硬化性ゴムまたはシラノール室温架橋材料などを含む。別の特定の例は、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｓｙｌｇａｒｄ１８２である。市販のＬＳＲゴムは、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社による、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｑ３−６３９５、Ｑ３−６３９６、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９０ＬＳＲ、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９１ＬＳＲ、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９５ＬＳＲ、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９６ＬＳＲおよびＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９８ＬＳＲを含む。機能層は弾性を提供し、必要に応じて、無機粒子、例えばＳｉＣまたはＡｌ２Ｏ３と混合可能である。
【００１６】
中間層または機能層１２０（図１）および２２０（図２）の例はさらに、フルオロエラストマーを含む。フルオロエラストマーは、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パン−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。
【００１７】
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。硬化部位モノマーは、Ｄｕｐｏｎｔから利用可能である。
【００１８】
ローラー構造に関して、中間層または機能層の厚みは、約０．５ｍｍ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２５ミクロンから最大約２ｍｍまたは４０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。
【００１９】
剥離層
ポリマー繊維の不織マトリックスを含み、ネットワークシロキシフルオロカーボンポリマーが不織マトリックスの間に分散されている剥離層または表面層を、本明細書において開示する。実施形態において、該ポリマー繊維は、フルオロポリマーのコーティングまたは鞘に取り囲まれている。一実施形態において、剥離層は２つの別個の層（図７に示す）を含み、ネットワークシロキシフルオロカーボンポリマーの表面層がポリマー繊維の不織マトリックスに支持されており、該ポリマー繊維は、フルオロポリマーのコーティングまたは鞘に取り囲まれており、ネットワークシロキシフルオロカーボンは不織マトリックスの間に分散している。該繊維は、シロキシフルオロカーボンが、不織マトリックスの間に分散している時、シロキシフルオロカーボンポリマーネットワークへの支持を提供する。該不織マトリックスは、ネットワークシロキシフルオロカーボンへの支持を提供する。ポリマー芯およびフルオロポリマー鞘の芯鞘型繊維は、トナーの剥離に影響を与えることなく定着器の表面の機械的特性、特に、柔軟性を改良する。ネットワークシロキシフルオロカーボンポリマーが間に分散された、ポリマー繊維の不織マトリックスは、約１０μｍから約４００μｍまたは約２０μｍから約３００μｍまたは約２５μｍから約２００μｍの厚みを有する。実施形態において、ポリマー繊維の不織マトリックスの上にシロキシフルオロカーボンポリマーの第２の層が存在し、これは、約１μｍから約２００μｍまたは約５μｍから約１００μｍまたは約１０μｍから約８０μｍの厚みを有する。
【００２０】
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）、中間層１２０（図１）および２２０（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、グラフェン、アルミナ、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。
【００２１】
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、外層または表面層と中間層との間または中間層と基材層の間に配置することができる。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１０，０００ナノメートルまたは約２ナノメートルから約１，０００ナノメートルまたは約２ナノメートルから約５０００ナノメートルの厚みにコーティングすることができる。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。
【００２２】
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開示しているが、開示した装置および工程は、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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１５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。
【００２５】
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。
【００２６】
定着器表面層は、ポリマー繊維の不織マトリックスを含む。実施形態において、該ポリマー繊維は、フルオロポリマーのコーティングまたは鞘により取り囲まれている。ネットワークシロキシフルオロカーボンポリマーは、不織マトリックスの間に分散している。一実施形態において、該剥離層は、２つの別個の層（図７に示す）を含み、ネットワークシロキシフルオロカーボンポリマーの表面層が、ポリマー繊維の不織マトリックスに支持されており、ネットワークシロキシフルオロカーボンは、不織マトリックスの間に分散されている。該ポリマー繊維は、このような構造において、フルオロポリマーのコーティングまたは鞘により取り囲まれていてよい。
【００２７】
不織布は、交絡する繊維またはフィラメントにより（および穿孔性フィルムにより）機械的、熱的または化学的に結び付けられた、シートまたはウェブ構造として広範囲に定義される。不織布は、バラバラの繊維から直接または溶融プラスチックもしくはプラスチックフィルムから作製される平坦で多孔質のシートを含む。不織布は織ったり編んだりして作製されるものではなく、繊維を紡績糸に変換する必要もない。従来の不織布と比較して、本明細書に記載の布は、布およびフィラーポリマーの間の強力な相互作用のための広い表面積、複合コーティング中の含有量の高さ（＞５０％）、均一で十分に制御された形態および非常に低い表面エネルギーの有利性を有する。
【００２８】
定着器トップコートは、ポリマー繊維を基材上に電界紡糸工程により適用することによって製造される。電界紡糸は、電荷を使用し、非常に細い（通常マイクロまたはナノ規模）繊維を液体から引き出す。電荷は、電圧源により提供される。該工程は、溶液から固体の糸を生産するために凝集化学または高温の使用を必要としない。このことが、該工程を、ポリマーなどの大型の複合分子を使用して繊維を生産するために特に適切にする。十分に高い電圧が液滴に印加された場合、液本体が帯電し、静電反発力が表面張力を弱め、液滴を伸長させる。臨界点において、液体の流れが表面から噴出する。噴出のこの点は、テイラーコーン（Ｔａｙｌｏｒ  ｃｏｎｅ）として公知である。液体の分子凝集力が十分に高い場合、流れの分割が起こらず、帯電液の噴射が形成される。
【００２９】
電界紡糸は、ポリマー、複合材料およびセラミックを含む変化に富んだ材料から極細繊維を製造する、単純で多用途な方法を提供する。今日までに、広範な機能性を有する多数のポリマーが、ナノ繊維として電界紡糸されている。電界紡糸において、固体繊維は、（約１から約４００センチポイズまたは約５から約３００センチポイズまたは約１０から約２５０センチポイズの粘度範囲を有する高粘性ポリマー溶液からなる）帯電噴射が、表面電荷と溶媒の蒸発との間の静電反発力により連続して伸長されて、作製される。適切な溶媒は、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、１−メチル−２−ピロリドン、テトラヒドロフラン、ケトン、例えばアセトン、メチルエチルケトン、ジクロロメタン、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール、水ならびにこれらの混合物を含む。溶液中のポリマーの重量パーセントは、約１パーセントから約６０パーセントまたは約５パーセントから約５５パーセントまたは約１０パーセントから約５０パーセントの範囲である。
【００３０】
フルオロポリマー鞘を有するまたは有さない電界紡糸繊維に使用される例示的材料は、脂肪族および／または芳香族のポリアミドなどのポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、フッ化ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリオキサジアゾール（ｐｏｌｙｏｘａｄａｚｏｌｅ）、ポリベンゾイミダゾール、ポリアクリロニトリル、ポリカプロラクトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリメチル−メタクリレート（ＰＭＭＡ）、多面体オリゴマーシルセキオキサン（ＰＯＳＳ）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（エチレンオキシド）、ポリラクチド、ポリ（カプロラクトン）、ポリ（エーテルイミド）、ポリ（エーテルウレタン）、ポリ（アリーレンエーテル）、ポリ（アリーレンエーテルケトン）、ポリ（エステルウレタン）、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタレート）、酢酸セルロース、ポリ（ビニルアセテート）、ポリ（アクリル酸）、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリ（ビニルブチラール）、ポリ（アルキルアクリレート）、ポリ（アルキルメタクリレート）、ポリヒドロキシブチレート、フルオロポリマー、ポリ（ビニリデンフルオリド）、ポリ（ビニリデンフルオリド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）、フッ化エチレン−プロピレンコポリマー、ポリ（テトラフルオロエチレン−ｃｏ−パーフルオロプロピル・ビニル・エーテル）、ポリ（（パーフルオロアルキル）エチルメタクリレート）、セルロース、キトサン、ゼラチン、タンパク質およびこれらの混合物を含むことができる。実施形態において、電界紡糸される繊維は、頑丈なポリマー、例えばナイロン、ポリイミドおよび／または他の頑丈なポリマーで形成することができる。
【００３１】
鞘またはコーティングが無い場合に、電界紡糸繊維に使用する例示的材料は、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プロピレンおよびテトラフルオロエチレンのコポリマー；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；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；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）と硬化部位モノマーとのテトラポリマーからなる群から選択されるフルオロポリマーを含む。
【００３２】
実施形態において、フッ化ポリイミド（ＦＰＩ）は、不織マトリックス層においてポリマー鞘を有する、または有さない芯として使用される。フッ化ポリイミドは、反応式１に示すように、公知の手順を使用して高分子量で合成される。
【化１】
2014115644.tif 000002
式中、Ａｒ１およびＡｒ２のうちの１つは約４の炭素原子から約６０の炭素原子の芳香族基を独立して表し、Ａｒ１およびＡｒ２の少なくとも１つはフッ素をさらに含有する。上記のポリイミドにおいて、ｎは、約３０から約５００または約４０から約４５０または約５０から約４００である。
【００３３】
フッ化ポリイミドのより詳細な例は、下記の一般式を含む：
【化２】
2014115644.tif 000003
式中、Ａｒ１およびＡｒ２は、約４の炭素原子から約１００の炭素原子または約５から約６０の炭素原子または約６から約３０の炭素原子の芳香族基、例えばフェニル、ナフチル、ペリレニル、チオフェニル、オキザゾリルを独立して表し、Ａｒ１およびＡｒ２の少なくとも１つは、フルオロペンダント基をさらに含有する。上記のポリイミドにおいて、ｎは、約３０から約５００または約４０から約４５０または約５０から約４００である。
【００３４】
Ａｒ１およびＡｒ２は、約４の炭素原子から約１００の炭素原子または約５の炭素原子から約６０の炭素原子または約６から約３０の炭素原子を有するフルオロアルキルを表すことができる。
【００３５】
実施形態において、電界紡糸繊維は、約５ｎｍから５０μｍの範囲または約５０ｎｍから約２０μｍの範囲または約１００ｎｍから約１μｍの範囲の直径を有してよい。実施形態において、電界紡糸繊維は、約１００以上、例えば、約１００から約１，０００の範囲または約１００から約１０，０００の範囲または約１００から約１００，０００の範囲のアスペクト比を有してよい。実施形態において、該不織布は、約１０００ｎｍ未満、例えば、約５ｎｍから約５００ｎｍまたは１０ｎｍから約１００ｎｍの少なくとも１次元、例えば幅または直径を有する電界紡糸ナノ繊維により形成されるナノ不織布であってよい。実施形態において、該不織繊維は、剥離層の約１０重量パーセントから約５０重量パーセントを含む。実施形態において、該不織繊維は、剥離層の約１５重量パーセントから約４０重量パーセントまたは約２０パーセントから約３０重量パーセントを含む。
【００３６】
実施形態において、ポリマー繊維上の鞘は、ポリマー繊維芯をフルオロポリマーによりコーティングし、フルオロポリマーを加熱することによって形成される。該フルオロポリマーは、約１５０℃から約３６０℃または約２８０℃から約３３０℃の硬化温度または溶融温度を有する。鞘の厚みは約１０ｎｍから約２００ミクロンまたは約５０ｎｍから約１００ミクロンまたは約２００ｎｍから約５０ミクロンであってよい。
【００３７】
一実施形態において、芯−鞘型ポリマー繊維は、ポリマー芯およびフルオロポリマー（Ｖｉｔｏｎなど）の同軸の電界紡糸により調製し、不織芯−鞘型ポリマー繊維層を形成することができる。
【００３８】
ポリマー繊維の鞘またはコーティングとして有用なフルオロポリマーの例は、先に述べたフルオロエラストマーを含む。
【００３９】
ポリマー繊維芯上の鞘またはコーティングとして有用なフルオロポリマーの例は、フッ素プラスチックを含む。本明細書における使用に適切なフッ素プラスチックは、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、モノマー反復単位を含むフルオロポリマーを含む。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）；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）のテトラポリマー、およびこれらの混合物を含む。
【００４０】
ポリイミド繊維マトリックス内およびポリイミド繊維マトリックスの上部に組み込まれたシロキシフルオロカーボンネットワーク（ＳＦＣ）は、アルコキシシラン前駆物質から構成される。アルコキシシラン前駆物質のモル比は変更可能であり、高度に調節可能な系をもたらすことができる。アルコキシシラン前駆物質は、液体コーティング配合物に組み込むことができ、同配合物は、非フッ化溶媒からポリマー繊維マトリックス上に直接スプレーまたは流しコーティングし、１８０℃以下の温度で硬化させることができる。
【００４１】
シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーは、ゾル−ゲル化学を介して形成される。シロキシフルオロカーボンモノマーは、ゾル−ゲル化学を介して架橋され、アルコキシド基または水酸基の加水分解および縮合が起こり、昇温において硬化し、定着表面に使用するコーティングを作り出す。シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーは、溶融または分解することなく高温に耐えることができ、定着条件下において機械的に堅牢であり、定着条件下で優れた剥離を明示する。
【００４２】
一官能性、二官能性または三官能性シラン末端基を使用して、シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーを調製することができる。シロキシフルオロカーボンモノマーは下記の構造で表され：
【化３】
2014115644.tif 000004
式中、Ｃｆは、約２から４０の炭素原子を有する直鎖脂肪族または芳香族フルオロカーボン鎖であり、Ｌは、ＣｎＨ２ｎのリンカー基であり、ｎは、０から約１０の間の数であり、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は、反応性水酸官能基、反応性アルコキシド官能基、約１炭素原子から約１０の炭素原子の非反応性脂肪族官能基、約１炭素原子から１０の炭素原子の非反応性芳香族官能基である。
【００４３】
上記のモノマーに加えて、シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーは、下記の構造を有するモノマーを使用して調製することができる：
【化４】
2014115644.tif 000005
式中、Ｃｆは、２から４０の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝の脂肪族または芳香族フルオロカーボン鎖であり、Ｌは、ＣｎＨ２ｎ基であり、ｎは、０から約１０の間の数であり、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は、反応性水酸官能基、反応性アルコキシド官能基、約１炭素原子から約１０の炭素原子の非反応性脂肪族官能基、約１炭素原子から１０炭素原子の非反応性芳香族官能基であり、すべてのシロキシフルオロカーボンモノマーは、単一の系において酸化シリコン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）連結を介して一緒に結合され、シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーは、ケトン、塩化溶媒およびエーテルからなる群から選択される溶媒に不溶性である。
【００４４】
上記のモノマーに加えて、シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーは、シリコンテトラアルコキシド（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｔｅｔｒａａｌｋｏｘｉｄｅ）および分枝型ペンタシリルクロライドからなる群から選択される非フッ化シランモノマーを含むモノマーを使用して調製することができる。シリコンテトラアルコキシドおよび分枝型ペンタシリルクロライドは、代表的構造により表される；
【化５】
2014115644.tif 000006
【００４５】
シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーは、約２０重量パーセントから約７０重量パーセントまたは約２５重量パーセントから約７０重量パーセントまたは約３０重量パーセントから約７０重量パーセントのフッ素含有量を含む。シロキシフルオロカーボンネットワークポリマー中の重量によるシリコン含有量は、約１重量パーセントシリコンから約２０重量パーセントシリコンまたは約１．５重量パーセントシリコンから約１５重量パーセントシリコンまたは約２重量パーセントシリコンから約１０重量パーセントシリコンである。
【００４６】
該モノマーは、すべてのモノマーが、硬化コーティングにおいて酸化シリコン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）連結を介して分子的に一緒に結合されるように、一緒にネットワーク化される。したがって、コーティングが１つの系の中に架橋されているので、分子量は、シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーに関して得ることはできない。
【００４７】
シロキシフルオロカーボン前駆物質および層のコーティングのゾルゲル処理に使用する溶媒は、有機炭化水素溶媒およびフッ化溶媒を含む。例示的コーティング溶媒は、アルコール、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノールおよびｎ−ブタノールを含み、通常溶液中でゾルゲル反応を促進するために使用される。溶媒のさらなる例は、ケトン、例えばメチルエチルケトンおよびメチルイソブチルケトンを含む。溶媒の混合物もまた使用可能である。溶媒系は、ほんの一部の水の添加、例えば、シリコンの合計モル当量に対して約１モル当量から１０モル当量の水または約２モル当量から約４モル当量の水を含んだ。
【００４８】
ゾルゲル前駆物質の溶液への水の添加において、アルコキシ基は水と反応し、縮合し、部分的にネットワーク化された凝集体を形成し、この凝集体はゾルと称される。ポリマー繊維マトリックス上への部分的にネットワーク化されたゾルのコーティングにおいて、乾燥およびその後の加熱処理によりゲルが形成され、完全にネットワーク化されたＳＦＣコーティング（シロキシフルオロカーボンネットワークポリマー）が、ポリマー繊維マトリックス内およびポリマー繊維マトリックスの上部に形成される。
【００４９】
シロキシフルオロカーボンネットワークポリマーは、溶媒（例えば、ケトン、塩化溶媒、エーテルなど）に曝露された際に溶解せず、最大２５０℃までの温度において分解せず、系に依存してより高温においても安定である。シロキシフルオロカーボン（ｓｉｌｏｘｙｆｌｕｏｒｏｃｒｂｏｎ）ネットワークポリマーは、トナーまたは他の混入物質に曝露された際に、トナーおよび他の印刷関連材料が定着部材に接着しないような、優れた剥離を示す。
【００５０】
セラミック材料は、それらの強さおよび耐久性のために公知であるが、セラミック材料は、非弾性であり、脆弱な傾向がある。したがって、セラミック単独では、定着材料としての使用に理想的でない。金属アルコキシドソル−ゲル成分の使用は、セラミック領域のハイブリッド系への化学的組み込みを可能にする。ゾル−ゲル成分とフルオロカーボン鎖とのカップリングは、系への柔軟性の導入および優れた剥離のための高いフッ化含有量の維持の両方にとって望ましい。
【００５１】
一実施形態において、金属アルコキシド（Ｍ＝Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉなど）官能基を、フルオロカーボン鎖間の架橋成分として使用できる。複合材料の間に架橋を効率よく起こすために、二官能性フルオロカーボン鎖を使用する。一官能性フルオロカーボン鎖もまた、フッ化含有量を高めるために加えることができる。ＣＦ３−末端鎖を定着表面に整列させ、表面エネルギーを低下させ、剥離を向上させる。
【００５２】
複合材料系を形成するために使用できる前駆物質の例は、シリコンテトラアルコキシドおよびシロキサン−末端フルオロカーボン鎖を含み、これらを下記に示す。シロキサン系ゾル−ゲル前駆物質は、市販品として利用可能である。シリコンテトラアルコキシド（例えば、下記のようなシリコンテトラアルコキシド）の添加は、余分の架橋および堅牢性を材料に導入するが、ゾル−ゲル／フルオロカーボン複合材料系の形成には必ずしも必要ではない。
【化６】
2014115644.tif 000007
【００５３】
フルオロカーボン鎖は、容易に利用可能なジアルケン前駆物質を含み、ジアルケン前駆物質はその後、ヒドロシリル化（反応１）産生を介してシランに変換することができる。一官能性フッ化シロキサン鎖は、メチルシロキサンもしくはエチルシロキサンとして市販品として入手可能であり、またはクロロシランもしくはジアルケン前駆物質から変換することができる。
【化７】
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反応１：フッ化アルコキシシラン前駆物質の調製。
【００５４】
アルコキシシラン前駆物質は変更可能であり、高度に調節可能な系をもたらすことができ、通常、非フッ化溶媒からポリマー繊維マトリックス上に直接スプレーまたは流しコーティングし、１８０℃以下の温度で硬化させることができる。ポリマー繊維マトリックス内または上部へのネットワークＳＦＣの形成を以下に示す。
【化８】
2014115644.tif 000009
【００５５】
ＳＦＣ材料は、摩耗および摩擦による損傷に関しては堅牢であるが、硬化サイクル後の冷却の間および定着条件下において、脆弱でクラッキングの傾向がある。ネットワークＳＦＣ材料を支持する不織ポリマーマトリックスを提供することにより、ＳＦＣのクラッキングは排除される。不織ポリマーマトリックス中に分散しているＳＦＣ材料の剥離層は、約１０ｍＮ／ｍ２から約２５ｍＮ／ｍ２または約１０ｍＮ／ｍ２から約２３ｍＮ／ｍ２または約１０ｍＮ／ｍ２から約２０ｍＮ／ｍ２の表面エネルギーを有する。
【００５６】
芯−鞘繊維マットを、定着器部材のシリコーン基材に電界紡糸工程を介して適用した。繊維芯は、６ＦＤＡ（ヘキサフルオロイソプロピリデン・ビスフタル酸二無水物）およびＴＦＭＢ（２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン）から合成されるフッ化ポリイミド（ＦＰＩ）である。鞘は、アミノシラン（ＡＯ７００硬化剤、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン）により架橋されたフルオロエラストマー（Ｖｉｔｏｎ−ＧＦ（登録商標））である。芯溶液を、１：１  ＤＭＡｃ／ＣＨ２Ｃｌ２中８重量パーセントのＦＰＩとして調製し、鞘溶液をＶｉｔｏｎ−ＧＦ（登録商標）に対して５重量パーセントのＡＯ７００を含む、ＭＥＫ中８重量パーセントのＶｉｔｏｎ−ＧＦ（登録商標）として調製した。両方の溶液を、シリンジポンプを用いて供給した。芯溶液に関しては流速０．７０ｍＬ／時であり、鞘溶液に関しては１．４０ｍＬ／であった。分注溶液の合計量は、芯が５ｍＬであり、鞘が１０ｍＬであった。２０ｋＶの電圧を、同軸電界紡糸の際に使用し、同軸ノズルと基材との間の距離は、１５ｃｍに固定した。得られた繊維マットを、周囲条件下で一晩乾燥させ、その後、傾斜温度（ｒａｍｐ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、例えば約１４９℃で約２時間および約１７７℃で約２時間、その後約２０４℃で約２時間において硬化させ、後硬化のために約２３２℃で約６時間加熱処理した。繊維ロールを使用して、ＳＦＣ材料を用いたさらなる含浸コーティングに使用した。
【００５７】
シロキシフルオロカーボン・ゾル・コーティング溶液を作製する工程。
ＳＦＣ前駆物質を、２ステップで合成した。市販品として利用可能なジビニルパーフルオロヘキサンを、ジクロロメチルシランおよび触媒量のプラチナと反応させ、定量的収率のパーフルオロアルキル（ビス（ジクロロ）メチルシラン）を、（１）ヒドロシリル化反応を介して得た。この材料を、その後イソプロパノールを用いて、トリエチルアミンの存在下で処理し、純粋なＳＦＣ前駆物質を、（２）アルコール分解反応を介して高収率（＞８５％）で得る。得られたＳＦＣ前駆物質は、周囲条件下で安定であり、十分に純粋である。
【化９】
2014115644.tif 000010
【００５８】
液体コーティング溶液を、アルコキシシラン前駆物質、水酸化物塩基性触媒（シリコンの合計モル当量に対して１ｍｏｌ％）および水を、ｎ−ブタノール中で組み合わせることによって形成し、６０ｗｔ％の固体配合物を得た。
【００５９】
該液体コーティング溶液（上記）を、温めた（６０−８０℃）Ｖｉｔｏｎ−ポリイミド芯−鞘型電界紡糸によりコーティングされた定着器部材（上記）の上にコーティングした。マルチパスが、電界紡糸繊維をＳＦＣマトリックスポリマーで飽和状態にするために必要であった。該ロールを、１８時間、周囲条件下で風乾させ、その後、１８０℃で１時間硬化させた。
【００６０】
図６において、ＳＥＭ画像は、ＳＦＣ材料がポリマー繊維マトリックスの中に浸透しており、定着器ローラー上に剥離層が形成されていることを示す。剥離層のコーティングの厚みは約５０μｍである。図７において、ＳＥＭ画像は、ＳＦＣ材料が、ポリマー繊維マトリックスの中に浸透しており、ポリマー繊維マトリックスの上部に純粋なＳＦＣの別個の層があることを示す。ＳＦＣが分散されたポリマー繊維マトリックスのコーティングの厚みは、約５０μｍである。純粋なＳＦＣ層の厚みは約５０μｍである。図６および図７両方のＳＥＭ画像は、ＳＦＣポリマーが、繊維ネットワークに完全に浸透していることを明らかにしている。ＳＦＣ／繊維トップコートは、ロールから剥がすことができ、自立フィルムは、材料のクラッキングが全くなくしわを寄せ、平らにすることができ、繊維ネットワークが、材料をクラッキングに対して有意に強くすることが確認された。定着ラチチュード（ｆｕｓｉｎｇ  ｌａｔｉｔｕｄｅ）に全く変化がなく、ポリマー繊維マトリックスの存在が、トナー剥離に悪影響を与えないことが確認された。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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