(57)【要約】      （修正有）【課題】定着器部材の熱的性質、機械的性質および／または電気的性質を改良する材料組成物の提供。【解決手段】画像形成装置および定着器部材１１０で使用する新規組成物。特に、新規組成物は、シラン結合によって結合したフルオロカーボン鎖を含む網目構造のハイブリッド構造である。新規組成物を、基材１０２と、基材の上に配置されたトップコート層１０６とを備える定着器部材で用いてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
剥離コーティング組成物であって、
フッ素化した有機鎖が架橋している網目構造と、
有機シラン化合物とを含み、この組成物は、フッ素含有量が５０％よりも大きく、さらに、この組成物がケイ素−酸素結合を含まない、剥離コーティング組成物。
【請求項２】
前記有機シラン化合物がフッ素化されているか、またはフッ素化されていない、請求項１に記載の剥離コーティング組成物。
【請求項３】
前記フッ素化した有機鎖が架橋している網目構造が、シラン結合によって結合している、請求項１に記載の剥離コーティング組成物。
【請求項４】
前記フッ素化した有機鎖がヒドロシリル化反応によって架橋し、架橋した網目構造を形成する、請求項１に記載の剥離コーティング組成物。
【請求項５】
前記フルオロカーボンが架橋している網目構造は、ペルフルオロブタジエン、ペルフルオロヘキサジエン、ペルフルオロオクタジエン、有機シランおよびこれらの混合物を含むフッ素化した有機鎖から作られる、請求項１に記載の剥離コーティング組成物。
【請求項６】
前記組成物のフッ素含有量は約５０〜約７０％である、請求項１に記載の剥離コーティング組成物。
【請求項７】
基材と、
基材に配置されたトップコート層と、を備え、前記トップコート層は、
フッ素化した有機鎖が架橋している網目構造と、
有機シラン化合物とを含み、前記トップコート層は、フッ素含有量が５０％より大きく、さらに、このトップコート層がケイ素−酸素結合を含まない、定着器部材。
【請求項８】
前記基材と前記トップコート層との間に１つ以上の柔軟層をさらに備える、請求項７に記載の定着器部材。
【請求項９】
前記トップコート層のフッ素含有量が５０％より大きい、請求項７に記載の定着器部材。
【請求項１０】
定着器部材のためのコーティング組成物を与える方法であって、
ヒドロシリル化に対し触媒活性のある触媒量の不均一白金族金属触媒を含む媒体中で、ペルフルオロヘキサジエンおよび化合物中にシロキサンを含む有機化合物を与えることと、
媒体中で前記ヒドロシリル化反応を行なうことと、
前記媒体から前記触媒を除去し、前記ペルフルオロヘキサジエンおよび化合物中にシロキサンを含む前記有機化合物の前記ヒドロシリル化反応生成物を含む組成物を製造することと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、材料組成物に関し、より詳細には、画像形成装置および定着器部材で使用する新規組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式印刷プロセスでは、媒体の上にあるトナー画像は、定着器サブシステム内にある定着器部材と加圧部材とで作られたニップによって媒体を供給し、定着用ニップを加熱し、媒体の上にあるトナー画像を、定着器部材表面と接触させることによって固定される。加熱によってトナーが粘着性になり、媒体に付着する。しかし、トナー画像のトナー粒子は、媒体に付着するだけではなく、定着器部材にも付着することがあり、その結果、画像の裏移りが起こることがある。定着器上に裏移りした画像がクリーニングされない場合、次の回転で媒体に印刷されてしまい、印刷物に望ましくない画像の欠陥が生じることがある。定着プロセス中に直面するこのような問題を克服するために、定着器部材は、典型的には、表面エネルギーが低いフルオロポリマー、例えば、ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）（ＴＥＦＬＯＮの商品名でも知られている）、フルオロエラストマー（ＶＩＴＯＮの商品名でも知られている）で構成されるトップコート材料を含む。これらの材料は、耐熱性および耐摩耗性、順応性、定着用ニップでの剥離性を付与すると予想される。しかし、これらの材料は、性能上の問題のような末端用途での問題にも関わりがある。例えば、ＰＦＡコーティングは、表面損傷を受けやすく、加工するのに高温が必要であり、一方、フルオロエラストマーは、剥離させるためにポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）系の定着油を用いると、剥離が不十分である。
【０００３】
このように、定着器部材の性質および性能を大きく改良するような、定着器部材で用いるための新規組成物を見いだすことに大きな関心が寄せられている。特に、表面エネルギーが低く、表面損傷（例えば、へこみまたは傷）に対する構造安定性が高く、トナーの剥離性が高く、油を用いないで融合させることが可能な、新規定着組成物が必要とされている。さらに、この新しい定着組成物を、実現可能な処理技術によって処理することができることが望ましいだろう。
【０００４】
したがって、従来技術のかかえる問題を克服し、電子写真式印刷デバイスおよび処理で用いる定着器部材の熱的性質、機械的性質および／または電気的性質を改良する材料組成物を提供することが必要である。
【発明の概要】
【０００５】
本実施形態によれば、シラン結合によって結合したフルオロカーボン鎖を含む網目構造のハイブリッド構造が提供される。この網目構造の（架橋した）コーティングは、剥離させるためにフッ素含有量がかなり多い部分を含むフルオロカーボン鎖を組み込むことによって、定着用途で有用である。これらのコーティングを、例えば、トップコート層のように、定着器部材をコーティングするのに用いることができる。
【０００６】
特に、本実施形態は、フッ素化した有機鎖が架橋している網目構造と、有機シラン化合物とを含む剥離コーティング組成物を提供する。実施形態では、この組成物のフッ素含有量は５０％より大きく、さらに、この組成物は、ケイ素−酸素結合を含まない。
【０００７】
さらなる実施形態では、基材と、基材に配置されたトップコート層とを含み、トップコート層が、フッ素化した有機鎖が架橋している網目構造と、有機シラン化合物とを含む、定着器部材が提供される。実施形態では、トップコート層のフッ素含有量は５０％より大きく、さらに、トップコート層は、ケイ素−酸素結合を含まない。
【０００８】
さらに他の実施形態では、ヒドロシリル化に対し触媒活性のある触媒量の不均一白金族金属触媒を含む媒体中で、ペルフルオロヘキサジエンおよび化合物中にシロキサンを含む有機化合物を与えることと、媒体中でヒドロシリル化反応を行い、ペルフルオロヘキサジエンおよび化合物中にシロキサンを含む有機化合物のヒドロシリル化反応生成物を含む組成物を製造することとを含む、定着器部材のためのコーティング組成物を与える方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の例示的な印刷装置の模式図である。
【図２】図１に示すような本実施形態の例示的な定着器部材の断面の模式図である。
【図３Ａ】本実施形態の架橋するフルオロカーボンを含むコーティングを製造する、シラン前駆体とペルフルオロジエンの反応を示す図である。
【図３Ｂ】本実施形態の架橋するフルオロカーボンを含むコーティングを製造する、シラン前駆体とペルフルオロジエンの代替的な反応を示す図である。
【図３Ｃ】本実施形態の架橋するフルオロカーボンを含むコーティングを製造する、シラン前駆体とペルフルオロジエンの代替的な反応を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態は、材料組成物に関し、より詳細には、画像形成装置および定着器部材で使用する新規組成物に関する。
【００１１】
本実施形態の材料組成物は、シラン結合によって結合したフルオロカーボン鎖を含む網目構造のハイブリッド構造である。この網目構造の（架橋した）コーティングは、剥離させるためにフッ素含有量がかなり多い部分を含むフルオロカーボン鎖を組み込むことによって、定着用途で有用である。これらのコーティングを、例えば、トップコート層のように、定着器部材をコーティングするのに用いることができる。この網目構造のコーティングの利点は、１種類または数種類の成分を用い、低温処理によって構造安定性の高いコーティングを反応によって生成することができ、材料系の固有の性質を調節することができることである。それに加えて、網目構造のコーティングは、ＰＦＡを溶融させるのに必要な高温（３００℃よりも高い）での処理に関連する、基材が分解するという問題がない。シリコーンゴム基材は、２５０℃付近で分解が始まる。その結果、本実施形態の組成物の性質は、一定の処理および高い熱に耐える画像形成装置および定着器部材に特に有用である。
【００１２】
図１は、例示的な印刷装置１００を模式的に示す。例示的な印刷装置１００は、電子写真用感光体１７２と、電子写真用感光体１７２を均一に帯電させるための帯電ステーション１７４とを備えていてもよい。図１は、ある実施形態の単なる例示を意味し、したがって、ドラム式感光体にのみ限定されるものではない。電子写真用感光体１７２は、図１に示すようなドラム式感光体であってもよく、ベルト式感光体であってもよい（図示せず）。例示的な印刷装置１００は、画像形成ステーション１７６も備えていてもよく、このステーションで、電子写真用感光体１７２の上に潜像を作成するために、元々の書類に光源をあててもよい。さらに、例示的な印刷装置１００は、潜像を目に見える画像に変換するための現像サブシステム１７８を電子写真用感光体１７２に備えていてもよく、媒体１２０の上にある目に見える画像を転写するための転写サブシステム１７９を備えていてもよい。印刷装置１００は、媒体１２０の上にある目に見える画像を固定するための定着器サブシステム１０１も備えていてもよい。定着器サブシステム１０１は、定着器部材１１０、加圧部材１１２、給油サブシステム（図示せず）、クリーニングウェブ（図示せず）のうち、１つ以上を備えていてもよく、定着器部材および／または加圧部材１１２は、シラン結合によって結合したフルオロカーボンの架橋した網目構造を含むトップコート層を有していてもよい。ある種の実施形態では、定着器部材１１０は、図１に示しているように、定着器ロール１１０であってもよい。他の実施形態では、定着器部材１１０は、図５に示しているように、定着器ベルト５１５であってもよい。種々の実施形態では、加圧部材１１２は、図１に示しているように加圧ロール１１２であってもよく、または加圧ベルトであってもよい（図示せず）。
【００１３】
定着器部材は、１つ以上の機能性層が形成された基材を備えていてもよい。基材としては、例えば、円柱またはベルトを挙げることができる。１つ以上の機能性層は、シリコン中にテクスチャ処理された部分を作成することによって、疎水性および／または撥油性、超疎水性および／または超撥油性、または高疎水性および／または高撥油性であり、表面濡れ性を有する最外層またはシリコンがテクスチャ処理された上部層を備えている。画像支持材料（例えば、紙のシート）の上にある融合したトナー画像からのトナー剥離性が良好であり、この性質を維持し、さらに、紙をはがしやすくするために、このような定着器部材を、高速高品質の電子写真印刷のための油を用いない定着部材として用いてもよい。別の実施形態では、シリコンがテクスチャ処理された表面によって、油を用いない固定プロセスのための、油を用いない、例えば、ワックスを用いないトナー設計を行うことができる。
【００１４】
図１および図２に示されている定着器部材１１０を再び参照すると、基材１０２は、当業者には知られているように、剛性および構造の完全性を維持するために、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、ポリフタルアミド、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）、または金属材料（例えば、アルミニウムまたはステンレス鋼）から作られていてもよい。基材は、さらに、高温プラスチック基材であってもよく、例えば、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミドイミド、ポリケトン、ポリフタルアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアリールエーテルケトンであってもよい。基材は、特定の構造に依存して、非導電性または導電性の適切な材料を用い、例えば、円柱（例えば、円筒管）、円柱状のドラム、ロール、ベルトまたは膜のような種々の形状で作成されてもよい。ベルト構造の基材１０２の厚みは、約５０μｍ〜約３００μｍ、ある場合には、約５０μｍ〜約１００μｍであってもよい。円柱構造またはロール構造の基材１０２の厚みは、約２ｍｍ〜約２０ｍｍ、ある場合には、約３ｍｍ〜約１０ｍｍであってもよい。
【００１５】
機能性層の例としては、フルオロシリコーン、シリコーンゴム、例えば、室温加硫（ＲＴＶ）シリコーンゴム、高温加硫（ＨＴＶ）シリコーンゴム、低温加硫（ＬＴＶ）シリコーンゴムが挙げられる。これらのゴムは既知であり、商業的に簡単に入手可能であり、例えば、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）７３５ブラックＲＴＶおよびＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）７３２  ＲＴＶ（いずれもＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ製）、１０６  ＲＴＶ  Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒおよび９０  ＲＴＶ  Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒ（いずれもＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ製）、ＪＣＲ６１１５ＣＬＥＡＲ  ＨＴＶおよびＳＥ４７０５Ｕ  ＨＴＶシリコーンゴム（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｔｏｒａｙ  Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ製）である。他の適切なシリコーン材料としては、シロキサン（例えば、ポリジメチルシロキサン）、フルオロシリコーン（例えば、Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒ  ５５２（Ｓａｍｐｓｏｎ  Ｃｏａｔｉｎｇ（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ  Ｖｉｒｇｉｎｉａ）から入手可能））、液体シリコーンゴム、例えば、ビニル架橋した熱硬化性ゴム、またはシラノールを室温で架橋した材料などが挙げられる。別の特定の例は、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｓｙｌｇａｒｄ  １８２である。市販のＬＳＲゴムとしては、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ製のＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｑ３−６３９５、Ｑ３−６３９６、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９０  ＬＳＲ、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９１  ＬＳＲ、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９５  ＬＳＲ、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９６  ＬＳＲ、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９８  ＬＳＲが挙げられる。機能性層は、弾力性を付与し、必要な場合には、例えば、ＳｉＣまたはＡｌ２Ｏ３のような無機粒子と混合してもよい。
【００１６】
また、機能性層の例としては、フルオロエラストマーも挙げられる。フルオロエラストマーは、（１）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のうち、２つのコポリマー、（２）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のターポリマー、（３）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、キュアサイトモノマーのテトラポリマーといった種類に由来する。これらのフルオロエラストマーは、種々の名称、例えば、ＶＩＴＯＮ  Ａ（登録商標）、ＶＩＴＯＮ  Ｂ（登録商標）、ＶＩＴＯＮ  Ｅ（登録商標）、ＶＩＴＯＮ  Ｅ  ６０Ｃ（登録商標）、ＶＩＴＯＮ  Ｅ４３０（登録商標）、ＶＩＴＯＮ  ９１０（登録商標）、ＶＩＴＯＮ  ＧＨ（登録商標）、ＶＩＴＯＮ  ＧＦ（登録商標）、ＶＩＴＯＮ  ＥＴＰ（登録商標）で商業的に知られている。ＶＩＴＯＮ（登録商標）という名称は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃの商標である。キュアサイトモノマーは、４−ブロモペルフルオロブテン−１、１，１−ジヒドロ−４−ブロモペルフルオロブテン−１、３−ブロモペルフルオロプロペン−１、１，１−ジヒドロ−３−ブロモペルフルオロプロペン−１、または任意の他の適切な既知のキュアサイトモノマー（例えば、ＤｕＰｏｎｔから市販されているもの）であってもよい。他の市販されているフルオロポリマーとしては、ＦＬＵＯＲＥＬ  ２１７０（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ  ２１７４（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ  ２１７６（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ  ２１７７（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ  ＬＶＳ  ７６（登録商標）が挙げられ、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標である。さらなる市販材料としては、ＡＦＬＡＳ（商標）というポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレン）、ＦＬＵＯＲＥＬ  ＩＩ（登録商標）（ＬＩＩ９００）というポリ（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）（これらも、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）、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）、ＴＮ５０５（登録商標）として特定されるＴｅｃｎｏｆｌｏｎ（Ａｕｓｉｍｏｎｔから入手可能）が挙げられる。
【００１７】
３種類の既知のフルオロエラストマーの例は、（１）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のうち、２つのコポリマー類、例えば、ＶＩＴＯＮ  Ａ（登録商標）として商業的に知られているもの、（２）ＶＩＴＯＮ  Ｂ（登録商標）として商業的に知られている、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のターポリマー類、（３）ＶＩＴＯＮ  ＧＨ（登録商標）またはＶＩＴＯＮ  ＧＦ（登録商標）として商業的に知られている、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、キュアサイトモノマーのテトラポリマー類である。
【００１８】
フルオロエラストマーであるＶＩＴＯＮ  ＧＨ（登録商標）およびＶＩＴＯＮ  ＧＦ（登録商標）は、フッ化ビニリデンの量が比較的少ない。ＶＩＴＯＮ  ＧＦ（登録商標）およびＶＩＴＯＮ  ＧＨ（登録商標）は、約３５重量％のフッ化ビニリデンと、約３４重量％のヘキサフルオロプロピレンと、約２９重量％のテトラフルオロエチレンと、約２重量％のキュアサイトモノマーとを有している。
【００１９】
添加剤およびさらなる導電性フィラーまたは非導電性フィラーが、基材または機能性層に存在していてもよい。種々の実施形態では、他のフィラー材料または添加剤（例えば、無機粒子を含む）を、コーティング組成物に用いてもよく、その後に形成される表面層に用いてもよい。本明細書で用いられる導電性フィラーとしては、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、フッ素化カーボンブラックなどのようなカーボンブラック、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、およびこれらの混合物を挙げることができる。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（フッ素）、ポリナフタレン、有機スルホン酸塩、リン酸エステル、脂肪酸エステル、アンモニウム塩またはホスホニウム塩、およびこれらの混合物を、導電性フィラーとして用いてもよい。種々の実施形態では、当業者に知られている他の添加剤を入れ、開示されているコンポジット材料を作成することもできる。
【００２０】
ローラー構造の場合、機能性層の厚みは、約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍ、または約１ｍｍ〜約８ｍｍ、または約２ｍｍ〜約７ｍｍであってもよい。ベルト構造の場合、機能性層は、約２５μｍ〜約２ｍｍ、または約４０μｍ〜約１．５ｍｍ、または約５０μｍ〜約１ｍｍであってもよい。
【００２１】
種々の実施形態では、定着器部材１１０は、１つ以上の任意要素の接着層も含んでいてもよく、任意要素の接着層は、基材１０２とトップコート層１０８との間に配置されていてもよい。任意要素の接着層の例示的な材料としては、限定されないが、エポキシ樹脂、ポリシロキサンが挙げられる。接着層を、厚みが約２ｎｍ〜約１０，０００ｎｍ、または約２ｎｍ〜約１，０００ｎｍ、または約２ｎｍ〜約５０００ｎｍになるまで、基材または外側層にコーティングしてもよい。接着剤を、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。
【００２２】
印刷装置１００を再び参照すると、印刷装置１００は、図１に示しているように、ゼログラフィー式印刷機であってもよい。再び定着器部材１１０を参照すると、図２は、例示的な定着器部材１１０の断面を模式的に示す。種々の実施形態では、例示的な定着器部材１１０は、基材１０２の上に配置されたトップコート層１０８を備えていてもよい。トップコート層１０８は、シラン結合で結合したフルオロカーボン鎖で構成される網目構造のハイブリッド構造１０６を含む。網目構造の材料１０６は、トップコート層１０８の塊全体に実質的に均一に分散しており、さらなる定着器油を加える必要なく、表面損傷に対して構造安定性を示し、良好な剥離性を示し、表面エネルギーが低い表面が得られる。したがって、本実施形態の定着器部材は、自己剥離性の表面をもつ。本明細書で用いる場合、用語「自己剥離性の表面」とは、少量の定着油を用いるか、または定着油を用いずに媒体を剥離させる表面を指す。実施形態では、トップコート層の厚みは、約１０μｍ〜約１００μｍ、または約２０μｍ〜約４０μｍである。
【００２３】
上述のように、本実施形態の組成物は、シラン結合によって結合したフルオロカーボン鎖を含む架橋した材料である。この組成物から作られたコーティングは、剥離させるためにフッ素含有量がかなり多い部分を含むフルオロカーボン鎖を組み込むことによって、定着用途で有用である。コーティングは、化学薬品安定性で熱安定性のシラン結合を含み、この結合は、融合条件で分解しないだろう。例えば、網目構造のコーティング組成物は、ＰＦＡを溶融させるのに必要な高温（３００℃よりも高い）での処理に関連する、基材が分解するという問題がない。この網目構造のコーティングまたは架橋したコーティングのさらなる利点は、１種類または数種類の成分を用い、低温処理によって、構造安定性の高いコーティングを反応によって生成することができ、材料系の固有の性質を調節することができることである。
【００２４】
さらに、シラン結合は、化学薬品安定性であり、機械的に構造安定性をもつ結合であり、直鎖または分枝鎖の延びた構造を作成するためにこの結合を用いてもよい。シラン結合によってフルオロカーボン鎖の網目構造が延び、高度に化学結合した材料系が得られる。このようにシラン結合によってフルオロカーボンの網目構造の架橋がかなり多く、その結果、この系の可とう性の鎖、分岐、アモルファス性の特徴のために、靭性が高く、かつ可とう性が高い材料が得られる。さらに、フルオロカーボン鎖によって高いフッ素含有量が得られ、表面の剥離性が良好になる。
【００２５】
このように、本実施形態のシランが結合したフルオロカーボン網目構造は、高性能融合のような用途向けの新規材料を提供する。新規組成物は、従来の定着材料に比べ、定着の際に例えば、（１）表面が損傷しにくい丈夫な表面、（２）ＰＦＡ（３００℃を超える）と比べて比較的低温での処理（すなわち、２５０℃未満）、（３）フルオロシランの化学薬品安定性かつ熱安定性、（４）調節可能な材料系といった利点を与える。
【００２６】
架橋するフルオロカーボンコーティングは、他のフルオロカーボンを含有するコーティングで起こることが知られているように、フルオロカーボン鎖が長くなるにつれて、表面エネルギーの計算値も小さくなると予想される。この材料から作られるコーティングは、可とう性であり、シリコーン基材に十分に結合する。これらの材料から作られるフッ素含有量の高いコーティングは、ワックスを含有するトナーに対し、良好な剥離性を示すと予想される。一般的に、本実施形態のコーティング組成物は、フッ素化した有機鎖が架橋している網目構造と、有機シラン化合物とを含む。有機シラン化合物は、フッ素化されていてもよく、フッ素化されていなくてもよい。フッ素化した有機鎖は、ヒドロシリル化反応によって架橋し、架橋した網目構造を形成する。特定の実施形態では、フルオロカーボンが架橋している網目構造は、ペルフルオロブタジエン、ペルフルオロヘキサジエン、またはペルフルオロオクタジエンを含むフッ素化した有機鎖、ペルフルオロヘキサジシラン、またはテトラアリルシランを含む有機シラン、またはこれらの混合物から作られる。
【００２７】
定着器部材で用いられる場合、本実施形態のコーティング組成物は、シラン結合によって結合したフッ素化した有機鎖が架橋している網目構造を含まない定着器部材よりも高い耐摩耗性を示す定着器部材を提供する。同様に、定着器部材で用いられる場合、本実施形態のコーティング組成物は、シラン結合によって結合したフッ素化した有機鎖が架橋している網目構造を含まない定着器部材よりも高い化学薬品安定性および熱安定性を示す定着器部材を提供する。摩耗は、印刷した表面の画像において示される欠陥を生じるような、定着器部材の表面で生じる材料の損傷として定量化することができる。トップコートが材料の損傷を受けにくくなることは、「耐摩耗性」と定義することができる。化学薬品安定性は、水または空気との反応に対する耐性であると定義することができ、シラン結合した材料は、この耐性をもつことが知られている。熱安定性は、繰り返し行う定着サイクルの融合温度で化学結合が破壊または分解することを指す。トップコートは、定着材料としての用途で熱安定性でなければならない。
【００２８】
上述の問題は、架橋するフルオロカーボンコーティングを用いれば避けることができる。架橋するフルオロカーボンコーティングを用いると、材料の欠陥や、融合中に材料の損傷を生じかねない硬化中の収縮が起こらないだろう。シラン結合による架橋は、材料の機械的強度、耐摩耗性の向上に寄与する。シラン結合による架橋は、化学薬品安定性および熱安定性にも寄与する。したがって、本実施形態は、５０％よりも大きい高いフッ素含有量をもつ新しい種類の網目構造のコーティングを提供し、このコーティングは、油を用いない融合中に裏移り温度が高く、良好な剥離性を付与する。図３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、本実施形態の架橋するフルオロカーボンを含むコーティングで使用するためのシラン前駆体とペルフルオロジエンとの反応を示す。図３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、シラン前駆体とペルフルオロジエンとの反応を示している。得られた生成物は、シラン結合（長方形の影によって示されている）に結合したフッ素化した鎖（楕円形の網かけで示されている）を含む。
【００２９】
図３Ａは、三級ジシランを用いて作られる直鎖を製造する反応を示す。これらの系は直鎖であり、厳密にいえば架橋していない。架橋した系を製造するには、図３Ｂおよび３Ｃに記載されているような分岐した系が含まれなければならない。図３Ｂは、二級ジシランから作られる分岐した網目構造を製造する反応を示す。図３Ｃは、ペンタシランを用いて作られる分岐した網目構造を製造する反応を示す。これらの反応スキームは、単なる具体例であり、本実施形態によって想定される全反応を包含することは意図していない。それに加えて、ある種の実施形態では、これら３種のスキームを全部組み合わせて、混合系を作成してもよい。
【００３０】
記載されているように、本実施形態は、シラン結合によって結合したフルオロカーボン鎖を含む網目構造のハイブリッド構造である組成物を提供する。シラン結合は、化学薬品安定性であり、機械的に構造安定性をもつ結合であり、直鎖または分枝鎖の延びた構造を作成するためにこの結合を用いてもよい。本実施形態は、フルオロカーボン鎖を網目構造に架橋するために、二重に結合したセグメント全体でヒドロシリル化反応を利用する。ヒドロシリル化反応は、定着表面で汚染を促進することによって定着性能を悪化させかねない副生成物を生成しないため、有利である。ヒドロシリル化反応による架橋は、網目構造を生成する間に、収縮を生じ得るような材料の損失がないため、かなり収縮する材料による定着トップコート層で生成し得るような欠けまたは他の欠陥が最低限になるため、さらに有利である。本発明の材料の収縮が小さいため、厚みをさまざまに変えることもできる。
【００３１】
網目構造の系は、多官能成分または分岐成分を導入することが必要である。例えば、三級ジシランは、ペルフルオロジエンと直鎖のみを形成するが、二級ジシランは、架橋セグメントを形成し、図３Ｂに示し、Ｌａｒｒｙ  Ｎ．Ｌｅｗｉｓ  ｅｔ  ａｌ、Ｈｙｄｒｏｓｉｌｙｌａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｚｅｄ  ｂｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｃｏｌｌｏｉｄｓ：Ａ  Ｒｅｌａｔｉｖｅ  Ａｃｔｉｖｉｔｙ  Ｓｔｕｄｙ，Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ  ９：６２１〜６２５（１９９０）に記載されているように、架橋した系を生じる場合があり、この文献は、引用することで内容全体が本明細書に組み込まれる。または、示されているペンタシランのような分岐したシランをペルフルオロジエンと反応させ、図３Ｃに示され、Ｔｅｉｘｉｄｏｒ  ｅｔ  ａｌ、Ｍｏｄｕｌａｒ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｎｅｕｔｒａｌ  ａｎｄ  Ａｎｉｏｎｉｃ  Ｃａｒｂｏｒａｎｙｌ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｃａｒｂｏｓｉｌａｎｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｄｅｎｄｒｉｍｅｒｓ，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ４０：５６４４〜５６５２（２００７）に記載されるような完全に分岐した網目構造を形成してもよく、この文献は、内容全体が参考として本明細書に組み込まれる。構造的安定性をもち、可とう性である以外に、本実施形態は、特定のパラメーターを満たすように調節することができる。系の架橋、可とう性、機械的強度を調節するという目的で、示されている３種類のヒドロシリル化反応を種々の比率で合わせてもよい。もっと特定的には、材料および表面特性は、フルオロカーボンおよび／またはシラン前駆体を選択することによって調節してもよい。
【００３２】
定着表面で剥離性を付与するには、網目構造のフッ素含有量がかなり多いことが必要である。シラン結合した系の利点は、表１に示されるように、結合成分の組み込み量が比較的少なくても、得られ得る網目構造のフッ素含有量が、一般的に５０％よりも大きいことである。特定の実施形態では、フッ素含有量は、約５０〜約７０％である。延ばしたフルオロカーボン鎖を用いるか、系に結合し、表面エネルギーを顕著に下げることが可能なフルオロカーボンの「毛」を形成することが可能な一官能フルオロカーボン鎖を組み込むことによって、フッ素含有量をさらに高めてもよい。表１は、ペルフルオロヘキサジエンおよび種々のシラン前駆体を用いたフッ素含有量の計算値および分岐度を示す。
【表１】
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【００３３】
記載されている架橋する網目構造は、シロキサンを含む任意の成分、例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリジエチルシロキサン、ポリジビニルシロキサン、または他の重合したシロキサンまたはオリゴマー化したシロキサンを含有していない。シロキサンは、ケイ素−酸素（Ｓｉ−Ｏ）結合が存在することを特徴とし、重合したシロキサンまたはオリゴマー化したシロキサンの場合では、１種類の鎖に存在するか、または繰り返し鎖に存在する場合がある。また、架橋する網目構造は、シロキサン官能基を含む架橋剤、例えば、ＡＯ７００（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）、３−（Ｎ−スチリルメチル−２−アミノエチルアミノ）プロピルトリメトキシシラン塩酸塩および（アミノエチルアミノメチル）フェネチルトリメトキシシランのようなアミノシランも含まない。シロキサンは加水分解を受ける可能性があるため、シロキサンが存在しない組成物を作成することが望ましい。
【００３４】
実施形態では、触媒を含む媒体中でヒドロシリル化反応を行うことを含む、定着器部材のためのコーティング組成物を与える方法が提供される。例えば、媒体は、ヒドロシリル化に対して触媒活性がある不均一な白金族金属触媒を触媒量含む。フルオロカーボン、例えば、ペルフルオロヘキサジエンと、化合物中にシロキサンを含む有機化合物とを媒体に加え、この媒体中でヒドロシリル化反応を行う。次いで、媒体から触媒を除去し、ヒドロシリル化反応生成物を含む組成物を得る。
【００３５】
定着器サブシステムの部材を作成する方法は、さらに、本実施形態のコーティング組成物を基材に塗布し、コーティングされた基材を作成する工程を含んでいてもよい。分散物を基材の一領域に塗布するために、例えば、スプレーコーティング、浸漬コーティング、ブラシコーティング、ローラーコーティング、スピンコーティング、キャスト成型、フローコーティング、他のコーティング方法のような任意の適切な技術を用いてもよい。
【００３６】
前駆体を希釈せずに適切なヒドロシリル化触媒と合わせてもよく、または溶液状態で合わせてもよい。コーティングした後に、反応性の混合物を熱処理によって架橋し、硬化させる。または、コーティングの前に前駆体を部分的に反応させ、架橋させてもよい。シラン結合したコーティングをロールまたはベルトの基材（例えば、シリコーン基材）と直接反応させ、プライマーを含まない定着器部材のトップコートを得てもよい。
【００３７】
また、この方法は、コーティングされた基材を硬化させ、基材の上にトップコート層を作成する工程と、トップコート層の表面に自己剥離性の表面が作られるようにトップコート層を研磨する工程とを含んでいてもよい。種々の実施形態では、硬化は、約４０℃〜約４００℃の範囲で行ってもよい。硬化工程は、約２０〜約３００分間行われてもよい。任意の適切な研磨方法（例えば、パッドを用いた機械的な研磨）を用いてもよい。
【００３８】
特定の実施形態では、基材にコーティング組成物を塗布し、コーティングされた基材を作成する工程は、基材の上に柔軟層を作成することと、この柔軟層にコーティング組成物を塗布し、コーティングされた基材を作成することとを含んでいてもよい。限定されないが、シリコーン、フルオロシリコーン、フルオロエラストマーのような任意の適切な材料を用い、柔軟層を作成してもよい。
【実施例】
【００３９】
実施例１
（ジシリルペルフルオロカーボン前駆体の調製）
シラン結合した網目構造のコーティングを作成するのに適切なフッ素化されたシランを調製するために、フルオロカーボンシラン前駆体の合成を行った。三級ジシリルペルフルオロヘキサンを得るための以下の反応を５ｇスケールで行った。
【化１】
2012198519.tif 000004
【００４０】
実施例２
（シラン結合したフルオロカーボン鎖の調製）
希釈していないジシリルペルフルオロヘキサン（０．１ｇ）とペルフルオロヘキサジエン（０．０７５ｇ）とのヒドロシリル化反応を、０．０２％のＫａｒｓｔｅｄｔ触媒存在下で行った。０時のＮＭＲ分析から、２種類の出発物質が未反応のままで存在していることが示された。この材料を撹拌しつつ、５５℃で１６時間反応させた。その後のＮＭＲ分析から、ジシランプロトンが生じていることが示され、さらに、メチルの化学シフトがシフトしていることが示され、このことは、ジエン出発物質が完全に反応したことを示している。生成物は、シランが結合した直鎖フルオロカーボン鎖の場合で予想されるように、ゲル化の証拠が存在しない液体であった。
【化２】
2012198519.tif 000005
【００４１】
実施例３
（網目構造の材料を調製）
ジシリルペルフルオロヘキサン、ペルフルオロヘキサジエン、テトラアリルシランの反応をヒドロシリル化反応によって行い、網目構造の材料に組み込まれるテトラアリルシランの比率によって架橋度を変えた重合材料を得た。
【化３】
2012198519.tif 000006
【００４２】
反応Ａ：０．１ｇのジシランと、０．７５ｇのジエンを混合し、０．０１６ｍｇのＫａｒｓｔｅｄｔ触媒を加える。
【００４３】
反応Ｂ：０．１ｇのジシランと、０．７１ｇのジエンと、２ｍｇのテトラアリルシランを混合し、０．０１６ｍｇのＫａｒｓｔｅｄｔ触媒を加える。
【００４４】
反応物Ａと反応物Ｂを７ｇのメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）と組み合わせて反応溶液を得た。シリコーンゴム基材で覆われた短い金属ロールに溶液をスプレーコーティングした。この短いロールを１２０℃まで熱処理した。スプレーコーティングした溶液は、加熱した短いロールと接触するとすぐに乾燥するようであった。
【００４５】
コーティングされた短いロールを１５０℃のオーブンで１時間熱処理し、次いで、２００℃のオーブンで１時間、次いで、３００℃のオーブンで２０分間熱処理した。得られたコーティング表面は、光沢があり、平滑であった。欠けまたは脆さを示す証拠はなかった。シリコーンゴム表面への接着は、こすったり引っかいたりしても機械的安定性を保っているようであった。
【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３Ｃ】
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