(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に配置されるナノコンポジット材料であって、前記ナノコンポジット材料が、
フルオロエラストマーマトリックスに配置された複数のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）および複数の無機ナノフィラー（ＩＮＦ）を含み、前記複数のＩＮＦが、前記ナノコンポジット材料全体の２重量％〜５０重量％の量で存在し、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ〜４Ｗ／ｍ・Ｋの前記ナノコンポジット材料を与え、
前記複数のＩＮＦは、炭化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、炭化チタン、炭化ジルコニウム、およびこれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記複数のＩＮＦはそれぞれ、ペルフルオロカーボン、ペルフルオロポリエーテル、およびポリジメチルシロキサンから選択される２つまたはそれ以上の混合物で表面改質されている、フューザー部材。
【請求項２】
前記フルオロエラストマーマトリックスが、キュアリングサイトモノマーと、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、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）、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されるモノマー繰り返し単位とを含む、少なくとも１つのフルオロエラストマーを含む、請求項１に記載の部材。
【請求項３】
前記フルオロエラストマーマトリックスが、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、フェノール−シラン化合物、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される硬化剤で架橋したフッ化ビニリデンを含有するフルオロエラストマーを含む、請求項１に記載の部材。
【請求項４】
基板の上に配置された最外層であって、前記最外層が、フルオロエラストマーマトリックスに配置された複数のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）および複数の無機ナノフィラー（ＩＮＦ）を含み、前記複数のＣＮＴが、前記最外層全体の０．１重量％〜２５重量％の量で存在し、前記複数のＩＮＦが、前記最外層全体の１重量％〜８０重量％の量で存在し、
前記複数のＩＮＦは、炭化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、炭化チタン、炭化ジルコニウム、およびこれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記複数のＩＮＦはそれぞれ、ペルフルオロカーボン、ペルフルオロポリエーテル、およびポリジメチルシロキサンから選択される２つまたはそれ以上の混合物で表面改質されている、フューザー部材。
【請求項５】
前記最外層が、５ミクロン〜１００ミクロンの厚みを有する、請求項４に記載の部材。
【請求項６】
前記最外層は、熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ〜６Ｗ／ｍ・Ｋの範囲であり、表面エネルギーが１８ｍＮ／ｍ２〜２５ｍＮ／ｍ２の範囲であり、引張強度が６００ｐｓｉ〜５０００ｐｓｉの範囲であり、靭性が１０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ３〜５０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ３の範囲であり、極限ひずみ率が１００％〜６００％の範囲である１つ以上の特性を有する、請求項４または５に記載の部材。
【請求項７】
フルオロエラストマーに均一に分散した複数のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を含む第１のナノコンポジットを作成することと、
第１のナノコンポジットと、前記フルオロエラストマー、複数のＣＮＴ、複数の無機ナノフィラー（ＩＮＦ）の１つ以上とを、前記複数のＣＮＴおよび前記複数のＩＮＦが前記フルオロエラストマーに均一に分散し、制御された濃度を有するように混ぜ合わせることによって、第２のナノコンポジットを作成することと、
前記第２のナノコンポジットを、対応する硬化剤、金属酸化物、界面活性剤のうち、１つ以上とともに有効な溶媒に溶解することによってコンポジット分散物を作成することと、
前記コンポジット分散物を基板または基板の上に配置された機能性層の表面に塗布することと、
前記塗布されたコンポジット分散物を硬化させ、前記表面に、コーティング層が、前記コーティング層全体の０．１重量％〜２５重量％の範囲の前記複数のＣＮＴと、１重量％〜８０重量％の範囲の前記複数のＩＮＦとを含むような前記コーティング層を作成することとを含む、フューザー部材を製造する方法であって、
前記複数のＩＮＦは、炭化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、炭化チタン、炭化ジルコニウム、およびこれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記複数のＩＮＦはそれぞれ、ペルフルオロカーボン、ペルフルオロポリエーテル、およびポリジメチルシロキサンから選択される２つまたはそれ以上の混合物で表面改質されている、方法。
【請求項８】
前記コーティング層は、熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ〜６Ｗ／ｍ・Ｋの範囲であり、靭性が１０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ３〜５０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ３の範囲であり、表面エネルギーが１８ｍＮ／ｍ２〜２５ｍＮ／ｍ２の範囲である１つ以上の特性を有し、
この１つ以上の特性が、前記コーティング層を１６０℃以上の温度で３０分間加熱したときに変わらないままである、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本教示は、一般的に、コンポジット材料に関し、詳細には、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）および無機ナノフィラー（ＩＮＦ）を含むフルオロエラストマーナノコンポジットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真式画像形成プロセスは、典型的には、支持表面（例えば、紙シート）の上に目に見えるトナー画像を作成することを含む。目に見えるトナー画像は、静電潜像を含む感光体から転写されることが多く、通常は、フューザーを用いて支持表面に固定または融合され、永久的な画像を作成する。
【０００３】
現行の電子写真式プロセスでは、主要な種類のフューザー最外材料は、フルオロエラストマー、例えば、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥ）製のＶＩＴＯＮ（登録商標）を含む。ＶＩＴＯＮ（登録商標）フルオロエラストマーは、フューザーに、衝撃エネルギーを吸収する能力を有する機械的な柔軟性を与えるために用いられる。また、ＶＩＴＯＮ（登録商標）フルオロエラストマーは、高速で操作することができる。しかし、ＶＩＴＯＮ（登録商標）材料は、機械的強度が十分ではなく、耐摩耗性が低いために、問題が生じる。
【０００４】
これらの問題を解決するための従来のアプローチとしては、フィラーにフューザー最外材料を加えることが挙げられる。フィラーとしては、カーボンブラック、金属酸化物、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）が挙げられる。しかし、機械的なロバスト性および耐摩耗性は、従来のフューザーの短い操作寿命を延ばすために、いまだ改良する必要がある。さらに、機械的強度および他の望ましい性質を維持したままで、表面の熱均一性を良好にするために、従来のフューザーの表面の熱移動を改良することが望ましく、さらに、融合時の熱消費を減らすことが望ましい。
【０００５】
したがって、従来技術のこれらの問題および他の問題を克服し、フュージングシステムで用いるのに適したナノコンポジット材料を提供する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
種々の実施形態によれば、本教示は、基板の上に配置されたナノコンポジット材料を有するフューザー部材を含む。ナノコンポジット材料は、フルオロエラストマーマトリックスに配置された複数のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）および複数の無機ナノフィラー（ＩＮＦ）を含んでいてもよい。複数のＩＮＦは、熱伝導率が約０．２Ｗ／ｍ・Ｋ〜約４Ｗ／ｍ・Ｋのナノコンポジット材料を与えるために、ナノコンポジット材料全体の約２重量％〜約５０重量％の範囲の量で存在していてもよい。
【０００７】
種々の実施形態によれば、本教示は、基板の上に配置された最外層を有するフューザー部材も含む。最外層は、フルオロエラストマーマトリックスに配置された複数のＣＮＴおよび複数のＩＮＦを含んでいてもよい。複数のＣＮＴは、最外層全体の約０．１重量％〜約２５重量％の量で存在していてもよく、複数のＩＮＦは、最外層全体の約１重量％〜約８０重量％の量で存在していてもよい。
【０００８】
種々の実施形態によれば、本教示は、さらに、フューザー部材を製造する方法を含む。この方法では、第１のナノコンポジットは、フルオロエラストマーに均一に分散したＣＮＴを含むように作成することができる。次いで、第１のナノコンポジットと、１つ以上のフルオロエラストマーＣＮＴおよびＩＮＦを、ＣＮＴとＩＮＦが制御可能な濃度でフルオロエラストマーに均一に分散するように混ぜ合わせることによって第２のナノコンポジットを作成することができる。この混ぜ合わせるプロセスは、高いせん断応力を用い、高温で行うことができる。コーティング層を作成するためのコンポジット分散物は、第２のナノコンポジットを、対応する硬化剤、金属酸化物、界面活性剤の１つ以上とともに有効な溶媒に溶解することによって作成することができる。次いで、コンポジット分散物を表面に塗布し、硬化させ、表面にコーティング層を作成してもよい。ＣＮＴは、コーティング層全体の約０．１重量％〜約２５重量％の量で存在していてもよく、複数のＩＮＦは、コーティング層全体の約１重量％〜約８０重量％の量で存在していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、本教示の種々の実施形態にかかる例示的なフューザー部材の一部分を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本教示の種々の実施形態にかかる例示的なフューザー部材の一部分を示す図である。
【図２】図２は、本教示の種々の実施形態にかかる例示的なナノコンポジット材料を示す図である。
【図３】図３は、本教示の種々の実施形態にかかる図１Ａ〜１Ｂの部材を用いた例示的なフュージングシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
例示的な実施形態は、ナノコンポジット材料、ナノコンポジット材料を含むフューザー部材、ナノコンポジット材料を作成し、フュージングシステムで使用する方法を提供する。一実施形態では、ナノコンポジット材料は、ポリマーマトリックスに配置された複数のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）および複数の無機ナノフィラー（ＩＮＦ）を含むエラストマーナノコンポジット材料であってもよい。
【００１１】
説明のために、用語「フューザー部材」は、本明細書全体で用いられるが、用語「フューザー部材」は、電子写真式印刷プロセスに有用な他の部材（限定されないが、固定部材、加圧部材、加熱部材および／または供与部材を含む）も包含することを意図している。フューザー部材は、例えば、ベルト、平板、シート、ロール、円柱形、ドラム、ドレルトなどの形態であってもよい。
【００１２】
図１Ａ〜１Ｂは、本教示の種々の実施形態にかかる例示的なフューザー部材１００Ａ〜Ｂの一部分を示す。
【００１３】
示されるように、フューザー部材１００Ａ、１００Ｂは、基板１１０と、基板１１０の上に配置されているナノコンポジット材料１５０とを備えていてもよい。いくつかの実施形態では、これらの間に１つ以上の機能性層を形成してもよい。図１Ａに示される一実施形態では、弾性層１２０は、ナノコンポジット材料１５０と基板１１０との間に形成されてもよい。図１Ｂに示される一実施形態では、中間層１３０が、弾性層１２０とナノコンポジット材料１５０との間に配置されていてもよい。フューザー部材１００Ａ〜Ｂ中に、例えば、図１Ａ〜１Ｂの層の間に配置される接着層を含む他の望ましい機能性層が備わっていてもよい。
【００１４】
基板１１０は、例えば、開示されているフューザー部材１００のためのベルト、平板、ロール、円柱状のドラムおよび／またはドレルトの形態であってもよい。種々の実施形態では、基板１１０は、例えば、金属、金属アロイ、ゴム、ガラス、セラミック、プラスチックまたは布地のような広範囲の材料を含んでいてもよい。さらなる例では、金属としては、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を挙げることができ、一方、使用されるプラスチックとしては、ポリイミド、ポリエステル、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／またはこれらの混合物を挙げることができる。特定の実施形態では、基板１１０としては、例えば、アルミニウム製の円柱形、またはアルミニウムフューザーロールを挙げることができる。
【００１５】
図１Ａ〜１Ｂに示されるように、特定の用途に依存して、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、一方、中間層１３０としては、例えば、シラン（例えば、アミノプロピルトリエトキシ−シランのような、アミンで改質されたシラン（ＯＳＩ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｆｒｉｅｎｄｌｙ，Ｗ．Ｖａ．製のＡ１１００）、チタネート、ジルコネート、アルミネートなど、およびこれらの混合物を挙げることができる。中間層は、厚みが約２ナノメートル〜約２，０００ナノメートル、または約２ナノメートル〜約５００ナノメートルになるように、基板または第２の中間層の上にコーティングされてもよい。中間層を、スプレーコーティングまたはワイピングを含む既知の任意の適切な技術によってコーティングしてもよい。中間層１３０によって、弾性層１２０および／またはナノコンポジット材料１５０の膜の品質を高めることができる。種々の実施形態では、従来のフューザー部材の弾性層および／または中間層のための材料および／または方法を、開示されているフューザー部材１００に包含することができる。
【００１６】
ナノコンポジット材料１５０は、ポリマーマトリックスに配置されているＣＮＴおよびＩＮＦを備えていてもよい。本明細書で使用される場合、「ポリマーマトリックス」は、１つ以上の化学的または物理的に架橋したポリマー（例えば、フルオロエラストマー、熱エラストマー、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、または他の架橋した材料を含んでいてもよい。１つ以上の架橋したポリマーを、半分軟化および／または溶融させ、ＣＮＴおよびＩＮＦと混合してもよい。
【００１７】
フルオロエラストマーとしては、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なる群から選択されるモノマー繰り返し単位を挙げることができる。また、フルオロエラストマーは、例えば、硬化剤と反応させるためのキュアリングサイトモノマーを含んでいてもよい。
【００１８】
市販のフルオロエラストマーとしては、例えば、ＶＩＴＯＮ（登録商標）Ａ：ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）およびフッ化ビニリデン（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）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマー、ＶＩＴＯＮ（登録商標）ＧＦ：ＴＦＥ、ＶＦ２、ＨＦＰのテトラポリマー、およびＶＩＴＯＮ（登録商標）Ｅ、ＶＩＴＯＮ（登録商標）Ｅ−６０Ｃ、ＶＩＴＯＮ（登録商標）Ｅ４３０、ＶＩＴＯＮ（登録商標）９１０、ＶＩＴＯＮ（登録商標）ＧＨ、ＶＩＴＯＮ（登録商標）ＧＦを挙げることができる。ＶＩＴＯＮ（登録商標）の名称は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥ）の商標であり、本明細書で「ＶＩＴＯＮ」とも呼ばれる。
【００１９】
他の市販のフルオロエラストマーとしては、３Ｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、Ｍｉｎｅｎｅｓｏｔａ）から入手可能なもの、例えば、ＤＹＮＥＯＮ（商標）フルオロエラストマー、ＡＦＬＡＳ（登録商標）フルオロエラストマー（例えば、ポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレン））、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）フルオロエラストマー（例えば、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）ＩＩ（例えば、ＬＩＩ９００）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）、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）２１７０、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）２１７４、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）２１７６、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）２１７７、および／またはＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）ＬＶＳ  ７６を挙げることができる。さらなる市販のフルオロエラストマー材料としては、Ｓｏｌｖａｙ  Ｓｏｌｅｘｉｓ（Ｗｅｓｔ  Ｄｅｐｔｆｏｒｄ、ＮＪ）から入手可能な、ＦＯＲ（登録商標）−６０ＫＩＲ、ＦＯＲ（登録商標）−ＬＨＦ、ＦＯＲ（登録商標）−ＮＭ、ＦＯＲ（登録商標）−ＴＨＦ、ＦＯＲ（登録商標）−ＴＦＳ、ＦＯＲ（登録商標）−ＴＨ、ＦＯＲ（登録商標）−ＴＮ５０５として特定される「テクノフロン」を挙げることができる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、ポリマーマトリックス１１０は、比較的やわらかいエラストマーを形成し、弾性を示すような、効果のある硬化剤（本明細書では、架橋剤またはクロスリンカーとも呼ばれる）と架橋したポリマーを含んでいてもよい。例えば、ポリマーマトリックスが、フッ化ビニリデンを含有するフルオロエラストマーを使用する場合、硬化剤としては、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／またはフェノール−シラン化合物を挙げることができる。例示的なビスフェノールクロスリンカーは、Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＶＩＴＯＮ（登録商標）Ｃｕｒａｔｉｖｅ  Ｎｏ．５０（ＶＣ−５０）であってもよい。ＶＣ−５０は、溶媒懸濁物に可溶性であてもよく、例えば、ＶＩＴＯＮ（登録商標）−ＧＦ（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．）と架橋するための反応部位として簡単に利用することができる。
【００２１】
本明細書で使用される場合、他の意味であると明記されていない限り、用語「ナノチューブ」は、少なくとも１つの小さいほうの寸法（例えば、幅または直径）が約１０００ナノメートル以下である細長い材料（有機材料および無機材料を含む）を指す。用語「ナノチューブ」は、説明のために本明細書で使用され、この用語は、限定されないが、ナノシャフト、ナノピラー、ナノワイヤ、ナノロッド、ナノニードル、およびこれらの種々の官能化したフィブリル形態および誘導体化したフィブリル形態を含む（より糸、糸、布地などの例示的な形態を有するナノ繊維を含む）、似たような寸法を有する他の細長い構造も包含することを意図している。
【００２２】
また、ナノチューブは、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、二層カーボンナノチューブ（ＤＷＣＮＴ）、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、およびこれらの種々の官能化したフィブリル形態および誘導体化したフィブリル形態、例えば、カーボンナノ繊維を含んでいてもよい。種々の実施形態では、ナノチューブは、内径と外径を有していてもよい。例えば、平均内径は、約１ナノメートル〜約２０ナノメートル、または約２ナノメートル〜約１０ナノメートル、約３ナノメートル〜約８ナノメートルの範囲であってもよく、一方、平均外径は、約５ナノメートル〜約１００ナノメートル、または約１０ナノメートル〜約５０ナノメートル、または約８ナノメートル〜約１５ナノメートルの範囲であってもよい。または、ナノチューブは、平均アスペクト比が、約１０〜約１，０００，０００、または約２０〜約１０００、約３０〜約５００の範囲であってもよい。
【００２３】
本明細書に開示されるように、無機ナノフィラー（ＩＮＦ）は、少なくとも１つの小さいほうの寸法（例えば、幅または直径）が、例えば、約５ナノメートル〜約１０００ナノメートル、または約２０ナノメートル〜約５００ナノメートル、または約３０ナノメートル〜約５０ナノメートルであってもよい。無機ナノフィラーとしては、例えば、炭化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、炭化チタン、炭化ジルコニウム、アルミナなどを挙げることができる。例示的な実施形態では、フィラー粒子表面は、有機溶剤およびポリマーとの相溶性を高めるために官能基（例えば、−ＯＨおよび−ＮＨ２）を有していてもよく、このために、分散性を高めることができる。
【００２４】
ＣＮＴおよび／またはＩＮＦ（すなわち、ＣＮＴ／ＩＮＦ）は、例えば、長方形、多角形（例えば、六角形）、卵形、または円形のような種々の断面形状を有していてもよく、または、高いアスペクト比を有するワイヤまたはウィスカーの形状を有していてもよい。したがって、ＣＮＴ／ＩＮＦは、例えば、円柱状の３次元形状を有していてもよい。
【００２５】
ＣＮＴ／ＩＮＦは、種々の物理的および／または化学的な改変によって、熱特性、機械特性、電気特性、および／または表面特性が制御されているか、および／または向上している、改変された／官能化されたＣＮＴ／ＩＮＦであってもよい。例えば、ＣＮＴ／ＩＮＦはそれぞれ、ペルフルオロカーボン、ペルフルオロポリエーテル、および／またはポリジメチルシロキサンから選択される材料で表面改質されていてもよい。
【００２６】
図２は、本教示の種々の実施形態にかかる図１Ａ〜１Ｂのフューザー部材１００Ａ〜Ｂの最外層として用いられる例示的なナノコンポジット材料１５０を示す。図２で示されるように、ナノチューブ２５４またはナノフィラー２５６は、一貫した大きさまたは形状を有するように示されているが、当業者は、ナノチューブ２５４が、種々の形状および大きさ（例えば、長さ、幅または直径）を有していてもよく、ナノフィラー２５６が、種々の形状および大きさ（例えば、長さ、幅または直径）を有していてもよいことを理解するだろう。
【００２７】
示されるように、ＣＮＴ２５４およびＩＮＦ２５６は、両方とも例示的なポリマーマトリックス２５２の中に配置されていてもよい。この示されている実施形態では、ＣＮＴの分布は、均一に分散しているが、ポリマーマトリックス２５２全体で無作為にからんだ、束になったカーボンナノチューブ２５４を含んでいてもよい。場合によっては、ＣＮＴ２５４は、均一に分散していてもよく、および／または空間的に制御されていてもよく、例えば、磁場を用いることによって、例えば、ポリマーマトリックス２５２全体に特定の方向に整列するか、または配向していてもよい。同様に、ＩＮＦ２５６を、ポリマーマトリックス２５２に、ランダムに、均一に、および／または部分的に制御した状態で分散させてもよい。
【００２８】
いくつかの実施形態では、ナノチューブ２５４を、保持重量が、例えば、ナノコンポジット材料１５０の約０．１重量％〜約２５重量％、または約１重量％〜約１０重量％、または約２重量％〜約５重量％になるように、ポリマーマトリックスに分散させてもよい。ＩＮＦ２５６を、保持重量が、例えば、ナノコンポジット材料１５０合計の約１重量％〜約８０重量％、または約２重量％〜約５０重量％、または約５重量％〜約２０重量％になるように、ポリマーマトリックスに分散させてもよい。
【００２９】
ポリマーマトリックス２５２に配置されたＣＮＴ２５４とＩＮＦ２５６との組み合わせは、相乗効果を与えることができ、例えば、熱特性（例えば、安定性または伝導率）、機械特性（例えば、引張強度、靱性、耐摩耗性、または終局強度）、電気特性（例えば、伝導率）、および／または表面官能基特性のような望ましい性質を有するナノコンポジット材料１５０を与えることができる。
【００３０】
例えば、ＣＮＴ２５４およびＩＮＦ２５６の両方を含むナノコンポジット材料１５０は、熱伝導率が、約０．１Ｗ／ｍ・Ｋ〜約６Ｗ／ｍ・Ｋ、または約０．２Ｗ／ｍ・Ｋ〜約４Ｗ／ｍ・Ｋ、または約０．４Ｗ／ｍ・Ｋ〜約２Ｗ／ｍ・Ｋの範囲であってもよく、表面抵抗が、約０．１×１０４Ω／ｓｑ〜約１×１０８Ω／ｓｑ、または約０．５×１０４Ω／ｓｑ〜約１．５×１０６Ω／ｓｑ、または約０．８×１０４Ω／ｓｑ〜約１．５×１０４Ω／ｓｑの範囲であってもよく、および／または、表面エネルギーが、約１８ｍＮ／ｍ２〜約２５ｍＮ／ｍ２、または約１９ｍＮ／ｍ２〜約２４ｍＮ／ｍ２、または約２０ｍＮ／ｍ２〜約２１ｍＮ／ｍ２の範囲であってもよく、ここで、表面自由エネルギーは、例えば、Ｆｉｂｒｏ  ＤＡＴ１１００装置（Ｆｉｂｒｏ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ＡＢ，Ｓｗｅｄｅｎ）を用いた接触角の測定結果から、Ｌｅｗｉｓ酸−塩基法を用いることによって算出することができる。
【００３１】
ＣＮＴ２５４およびＩＮＦ２５６を含むナノコンポジット材料１５０は、約６００ｐｓｉ〜約５０００ｐｓｉ、または約８００ｐｓｉ〜約３０００ｐｓｉ、または約１０００ｐｓｉ〜約２５００ｐｓｉの範囲の引張強度、約１０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ３〜約５０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ３、または約１５００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ３〜約４０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ３、または約２２００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ３〜約３５００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ３の範囲の靭性、および／または、例えば、普遍的なＩｎｓｔｒｏｎ試験機（Ｉｎｓｔｒｏｎ、Ｎｏｒｗｏｏｄ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）を用い、約１００％〜約６００％、または約１５０％〜約５００％、または約２５０％〜約４００％の範囲の極限ひずみ率のような、改良された機械特性を有していてもよい。
【００３２】
また、本教示の種々の実施形態にかかるフューザー部材１００Ａ〜Ｂを作成する方法も提供される。例えば、ポリマー／ＣＮＴ／ＩＮＦを含むコンポジット分散物を調製し、開示されているナノコンポジット材料１５０をコーティング層として作成してもよい。
【００３３】
詳細には、コンポジット分散物は、例えば、混ぜ合わせるプロセスを含む降下方法によって作成されてもよい。本明細書に開示されているように、用語「混ぜ合わせる」は、高温で所定時間の高せん断応力を含む、混合するプロセスを指す。例えば、高せん断応力は、約１５００ｍｇトルク〜約２４００ｍｇトルク、または約１６００ｍｇトルク〜約２２００ｍｇトルク、または約１８００ｍｇトルク〜約２０００ｍｇトルクの範囲であってもよい。高温は、約１２０℃〜約２００℃、または約１５０℃〜約１８０℃、または約１６０℃〜約１７０℃の範囲であってもよい。
【００３４】
例示的なコンポジット分散物を作成するために、フルオロエラストマーに均一に分散したＣＮＴを含む第１のナノコンポジットを作成してもよい（例えば、ＶＩＴＯＮ）。次いで、第１のナノコンポジットと、フルオロポリマー、ＣＮＴ、および／またはＩＮＦ（例えば、ＳｉＣおよび／またはＢＮ）のうち１つ以上とを混ぜ合わせることによって、第２のナノコンポジットを作成してもよい。このような希釈方法によって、フルオロポリマー、ＣＮＴ、および／またはＩＮＦそれぞれの濃度を制御することができ、いくつかの実施形態では、第２のナノコンポジットの中に均一に分散させることができる。
【００３５】
ついで、開示されているナノコンポジット材料１５０を作成するためのコンポジット分散物は、第２のナノコンポジットを、対応する硬化剤、金属酸化物、および／または界面活性剤とともに、有効な溶媒に分散させることによって作成されてもよい。有効な溶媒としては、限定されないが、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が挙げられる。適切な分散物を生成する他の溶媒は、本明細書の実施形態の範囲内であろう。
【００３６】
コーティング技術、押出技術、および／または成型技術を含む種々の層を作成する技術を適用し、基板１１０の上に、または弾性層１２０の上に、または中間層１３０の上に、または基板１１０の上に形成される他の望ましい機能性層の上に、ナノコンポジット材料１５０を作成してもよい（図１Ａ〜１Ｂを参照）。いくつかの実施形態では、ナノコンポジット材料１５０を作成するためのコンポジット分散物を、浸漬コーティング、ペインティング、ブラシコーティング、ローラーコーティング、パッド塗布、スプレーコーティング、スピンコーティング、鋳造、および／またはフローコーティングによって塗布してもよい。例えば、ギャップコーティングを用い、平坦な基板（例えば、ベルトまたは平板）をコーティングしてもよく、一方、フローコーティングを用い、円柱状基板（例えば、ドラムまたはフューザーロール基板）をコーティングしてもよい。
【００３７】
コンポジット分散物を塗布した後、例えば、エバポレーション、照射、乾燥、硬化、および／または増粘プロセスを含む硬化プロセスを行ってもよい。硬化プロセスは、使用されるポリマーおよび硬化剤によって決定することができる。例示的な実施形態では、ナノコンポジット材料１５０を作成するための硬化プロセスとしては、例えば、段階的な硬化プロセスを挙げることができる。例えば、コーティングされ／押出され／成型されたＣＮＴ／ＩＮＦ／ポリマーコンポジット分散物を、約４９℃の対流式オーブンに約２時間おいてもよく、温度を、約１７７℃まで上げ、さらなる硬化を約２時間行ってもよく、温度を約２０４℃まで上げ、コーティングを、この温度でさらに約２時間硬化させてもよく、最後に、オーブンの温度を約２３２℃まで上げ、コーティングをさらに６時間硬化させてもよい。他の硬化計画も可能である。当業者に知られている硬化計画もまた、本明細書の実施形態の範囲内であろう。
【００３８】
作成されたフューザー部材１００Ａ〜Ｂのナノコンポジット材料１５０は、厚みが、約５ミクロン〜約１００ミクロン、または約１０ミクロン〜約６０ミクロン、または約２０ミクロン〜約３０ミクロンであってもよい。
【００３９】
一実施形態では、例示的なフューザー部材１００Ａ〜Ｂを、本明細書に開示されているような融合性能および最終的な印刷品質を高めるたえにフュージングシステムで使用してもよい。図３は、図１Ａ〜１Ｂの開示されている部材１００Ａまたは１００Ｂを用いた例示的なフュージングシステム３００を示す。
【００４０】
例示的なシステム３００は、適切な基板１１０の上にナノコンポジット材料１５０を最外層として含む例示的なフューザーロール１００Ａまたは１００Ｂを備えていてもよい。基板１１０は、例えば、任意の適切な金属から製造された中空の円筒形であってもよい。フューザーロール１００は、さらに、基板１１０の中空部分に配置された、この円筒形と同じ広がりを持つ適切な加熱要素３０６を備えていてもよい。バックアップロールまたは加圧ロール３０８は、当業者には知られているように、フューザーロール１００と協働して、印刷媒体３１２（例えば、コピー紙または他の印刷基板）が通過し、印刷媒体３１２の上のトナー画像３１４が、融合プロセス中にナノコンポジット材料１５０と接触するような爪部または接触弓部３１０を形成していてもよい。場合により、バックアップロールまたは加圧ロール３０８によって、融合プロセス中に圧を加えてもよい。融合プロセスの後に、印刷媒体３１２が接触弓部３１０を通った後、融合したトナー画像３１６が、印刷媒体３１２の上に形成されてもよい。
【００４１】
いくつかの実施形態では、フューザー部材１００は、トナーの化学物質を高温で一定速度で接触させ、融合させることによって熱伝導率を改良し、表面エネルギーを下げ、耐摩耗性を向上させることができる。いくつかの実施形態では、フューザー部材１００のＣＮＴ２５４およびＩＮＦ２５６を含むナノコンポジット材料１５０は、高い熱安定性を有していてもよい。
【００４２】
本明細書で使用される場合、他の意味であると明記されていない限り、用語「熱安定性」は、特定の温度で特定の時間にわたる、材料の適切な安定性を指す。本明細書で使用される場合、用語「高い熱安定性」または「熱的に安定である」は、その材料の特性（例えば、熱伝導率、表面抵抗、表面エネルギー、および／または機械特性）が、高温で特定の時間、例えば、少なくとも約３０分間安定であり、実質的に変わらないまま維持されることを意味する。本明細書で使用される場合、用語「高温」は、約１６０℃以上の温度を指す。例えば、トナーは、開示されているナノコンポジット材料を用いることによって、望ましい融合性能および印刷品質を有しつつ、約１５０℃〜約２００℃、または約１５５℃〜約１９０℃、または約１６０℃〜約１８０℃の範囲の温度で融合されてもよい。
【実施例】
【００４３】
実施例１−ＣＮＴ／ナノフィラー／ＶＩＴＯＮコンポジットの調製
約１２．５グラムのＣＮＴマスターバッチ（１２重量％の多層ＣＮＴをＶＩＴＯＮ  ＧＦ中に含む）、約２．５グラムのＢＮ（直径または幅が約７０ｎｍ）、約３５グラムのＶＩＴＯＮ  ＧＦ（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．から入手可能）を約１７０℃まで加熱し、内部の混合器（例えば、ＨＡＡＫＥ  Ｒｈｅｏｍｉｘ）を用い、ローター速度毎分約２０回転（ｒｐｍ）で約２０分間混合し、約５重量％のＢＮ、約３重量％のカーボンナノチューブを含むポリマーコンポジット約５０グラムを作成した。ＢＮおよび／またはＳｉＣの保持量が異なるものを押出希釈プロセスによって調製した。
【００４４】
実施例２−ＣＮＴ／ＢＮ／ＶＩＴＯＮコーティングコンポジットの調製
メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）中、実施例１で調製した希釈ＣＮＴ／ＢＮ／ＶＩＴＯＮコンポジットを、金属酸化物（酸化マグネシウムおよび／または水酸化カルシウム）、ビスフェノールＶＣ−５０硬化剤（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な、ＶＩＴＯＮ（登録商標）Ｃｕｒａｔｉｖｅ  Ｎｏ．  ５０）と混合することによって、ＣＮＴ／ＢＮ／ＶＩＴＯＮコーティング分散物を調製した。次いで、得られたコーティング分散物を、例えば、フローコーティング技術または型に鋳造することによって、適切なフューザーロール基板の上にコーティングした。このコーティングを、ほとんどの溶媒を蒸発させた後、温度を上げていきながら硬化させた（例えば、約１４９℃で約２時間、約１７７℃で約２時間、次いで、約２０４℃で約２時間、次いで、後硬化のために約２３２℃で約６時間）。
【００４５】
得られたＣＮＴ／ＢＮ／ＶＩＴＯＮコンポジットコーティングまたはコーティングされた層は、ＣＮＴまたはＢＮを含まないＶＩＴＯＮと比べ、高い引張強度、靭性を示した。引張強度は、フィラーの量が増えるほど大きかった。表１は、本教示にしたがった、このような比較を示す。表１に示されている靭性は、破断点での累積平均応力／ひずみによって決定され、つまり、当業者には知られているように、靭性のために測定されるべきと考えられる応力−ひずみ曲線の下の面積によって決定されることに留意されたい。
【００４６】
実施例３−ＣＮＴ／ＳｉＣ／ＶＩＴＯＮコーティングコンポジットの調製
メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）中、実施例１で調製した希釈ＣＮＴ／ＳｉＣ／ＶＩＴＯＮコンポジットを、金属酸化物（酸化マグネシウムおよび／または水酸化カルシウム）、ビスフェノールＶＣ−５０硬化剤（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な、ＶＩＴＯＮ（登録商標）Ｃｕｒａｔｉｖｅ  Ｎｏ．  ５０）と混合することによって、ＣＮＴ／ＳｉＣ／ＶＩＴＯＮコーティング分散物を調製した。このコンポジットコーティングは、実施例２に記載したのと同じコーティング技術および硬化プロセスを用いることによって得られた。得られたＣＮＴ／ＳｉＣ／ＶＩＴＯＮコンポジットコーティングまたはコーティングされた層は、ＣＮＴおよび／またはＳｉＣを含まないＶＩＴＯＮと比べ、高い引張強度、靭性を示した。引張強度は、表１に示されるように、フィラーの量が増えるにつれて大きくなった。
【表１】
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【図２】
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【図３】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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