JP4584867B2

JP4584867B2 - ２つの異なるフッ素化界面活性剤のブレンドを用いたフルオロエラストマーフューザ部材層をコーティングするためのプロセス

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Publication number: JP4584867B2
Application number: JP2006139967A
Authority: JP
Inventors: カプランサミュエル; エヌクリマチョフアレキサンダー; エヌフィンスターウォルダーロバート; ダブリュシュラファーケニス; エヌコールジャラド; エルロングヘンリージョイ; アールクンツアラン
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Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2010-11-24
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Description

本明細書では、デジタル、イメージオンイメージ（ｉｍａｇｅｏｎｉｍａｇｅ）、および接触静電印刷装置を含む静電複写再生装置において有益なフューザ部材を開示する。本発明のフューザ部材はフューザ部材、圧力部材、トランス溶融定着（ｔｒａｎｓｆｕｓｅ）またはトランス固定（ｔｒａｎｓｆｉｘ）部材、などとして使用することができる。1つの実施形態では、フューザ部材は、フルオロエラストマーを含む外側層を備える。実施形態では、フューザ部材の外側層は、フューザ部材をコーティングするためのプロセスにおいて２つの異なるフッ素化コポリマー界面活性剤のブレンドを添加することにより調製される。

典型的な静電複写再生装置では、複写されるべきオリジナルの光画像が、感光性部材上で静電潜像の形態で記録され、その後、潜像はエレクトロスコピックな（ｅｌｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ）熱可塑性樹脂粒子および顔料粒子、またはトナーを塗布することにより可視化される。視認可能なトナー画像は、不安定な粉末形態であり、容易に妨害または破壊されうる。トナー画像は通常、それ自体感光性部材であってもよい支持体、または普通紙などの支持シート上で固定または溶融定着される。

トナー画像を支持部材上に固定するための熱エネルギーの使用は公知である。熱により永久的に、支持体表面上にエレクトロスコピックなトナー材料を溶融定着するためには、トナー材料の温度を、トナー材料の構成要素が合一し、粘着性となる点まで上昇させることが通常必要である。この加熱により、トナーがある程度、支持部材の繊維または細孔内に流れ込む。その後、トナー材料が冷えると、トナー材料が固化し、これにより、トナー材料が支持体にしっかりと付着する。

典型的には、熱可塑性樹脂粒子は、トナー中で使用される特別な樹脂の軟化範囲によって、約９０〜約２００℃またはそれ以上の間の温度まで加熱することにより基材に溶融定着される。しかしながら、基材の温度を約２５０℃より実質的に高い温度まで上昇させるのは望ましくない場合がある。特に基材が紙である場合、そのような高い温度では基材が変色し、または発火する傾向があるからである。

エレクトロスコピックなトナー画像を加熱溶融定着するためのいくつかのアプローチが記述されている。これらの方法は、様々な手段、圧力接触させて維持されるロール対、ロールと圧力接触されるベルト部材、ヒーターと圧力接触されるベルト部材、などにより実質的に同時に熱と圧力を印加する工程を含む。熱は、ロール、プレート部材、またはベルト部材の１つまたは両方を加熱することにより印加してもよい。熱、圧力および接触時間の適当な組み合わせが達成されると、トナー粒子の溶融定着が起きる。トナー粒子の溶融定着を起こさせるこれらのパラメータの釣り合わせは当技術分野で周知であり、特別な機械またはプロセス条件に適応させるように調節することができる。

熱を印加して、トナー粒子を支持体に熱溶融定着させる溶融定着システムの動作中、トナー画像および支持体はどちらも、ロール対、またはプレートもしくはベルト部材の間に形成されたニップを通り抜ける。ニップにおいて熱および圧力を同時に印加すると、トナー画像が支持体上に溶融定着される。溶融定着プロセスでは、支持体からフューザ部材へのトナー粒子のオフセットが、通常の動作中に起きないことが重要である。フューザ部材上へのトナー粒子オフセットは、その後、機械の他の部品へ、または後の複写サイクルにおける支持体上へ転写される場合があり、このように、バックグラウンドが増大し、または複写される材料が妨害される。「ホットオフセット」と呼ばれるものが、トナー粒子が液化する点までトナー温度が上昇すると起き、溶融トナーのスプリッティング（ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）が溶融定着動作中に生じ、一部がフューザ部材上に残る。ホットオフセット温度またはホットオフセット温度の低下は、フューザロールの離型特性の物差しであり、したがって、低い表面エネルギーを有し、必要な離脱を提供する溶融定着表面を提供することが望ましい。フューザロールの良好な離型特性を確実なものとし、それを維持するために、溶融定着動作中にフューザロールに離型剤を適用することが慣例になっている。典型的には、これらの材料は、例えば、非官能性シリコーン油またはメルカプトもしくはアミノ官能性シリコーン油の薄膜として適用され、トナーオフセットが阻止される。

フューザ部材の表面を提供するための周知のプロセスは、基材をコーティング溶液浴に浸漬させる工程または基材の周囲をコーティング材料で噴霧する工程を含む。フューザ部材の表面を提供するための別のプロセスは、水平回転する円筒上でらせん状に材料を滴下する工程を含む。一般に、このフローコーティング法では、水平位置の基材を長軸に関して回転させ、アプリケータから基材にコーティングをらせんパターンで制御した量適用することにより、アプリケータを出たコーティングの実質的に全てが基材に接着するようにして、コーティングを基材に適用させる。フローコーティング法の１つの実施形態の具体的な詳細については、「フローコーティング溶液およびこれを用いて調製したフューザ部材層」と題する米国特許第５，９４５，２２３号ならびに「ポリマープリンターおよびベルト構成要素を製造するためのフローコーティングプロセス」と題する米国特許第６，４０８，７５３号および米国特許第６，５２１，３３０号、ならびに「アミノシラン接着層を備えたフューザ部材およびその調製」と題する米国特許第６，４７９，１５８号に注意を向けるべきである。これらの開示内容は参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。フューザロールトップコート組成物の実施形態の具体的な詳細については、「アミノシラン接着層を有するフューザ部材」と題する米国特許第５，３３２，６４１号に注意を向けるべきである。この開示内容は参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。

しかしながら、全てのコーティングがフローコーティング法に適合するわけではない。具体的には、溶媒に完全に溶解することができる材料のみがフローコーティング可能である。さらに、材料は、約８時間またはそれ以上かかることがある全フローコーティングプロセス中、溶解し続けることができることが望ましく、および最大数日間となることがある製造期間中溶解したままでなければならない。約８時間のオーダーとなる可能性があるフローコーティングおよび数日のオーダー、例えば約１〜約４日となる可能性がある製造に必要とされる期間内に、凝固または結晶化する傾向がある材料では良好な結果が得られない。製造環境および製品環境においてフローコーティングが可能となる長期間、フローコートすることができる材料を使用することが望ましい。周期的に製造ラインを止め、溶液送達システムを変更するのは、非常に経費がかかる。コーティングが望ましい性質を有さないと、凝固または結晶化材料の送達ラインをきれいにするために、組み立てラインをしばしば、例えば、毎時間、または数時間毎に止める必要がある場合がある。そのため、手順中に上記問題を発生させずに、長期、例えば数日間製造し続けることができるように、良好なフローコーティング特性を有する材料を使用することが望ましい。

また、溶媒が下層にトラップされないように、コーティングは徐々に乾燥させることが望ましい。溶媒が下層にトラップされると、気泡および溶媒「ポップ（ｐｏｐ）」が起きる傾向がある。気泡は、コーティング中にトラップされた空気に由来し、これによりコーティングが不均一になり、および／または表面欠陥が生じる。溶媒「ポップ」はトラップされた空気または溶媒空間として規定され、これらは破裂すると、クレーター状の構造となり、不均一なコート領域または表面欠陥が生じる。どちらの場合でも、これらの欠陥は接着不良の開始部位として作用する可能性がある。

さらに、フローコーティングプロセスのために有益な材料は、全ロールがコートされるような様式で流れる能力を有しなければならない。そのため、材料は、コートされる部材の全表面にわたり流れることができる所望の粘度を有する。これらの特性の他に、コートされる材料は、粘度と％固体のバランスを有することが望ましい。同様に、コーティング材料は、材料の沈澱を阻止するために、溶媒に完全に溶解することができることが望ましい。材料が沈澱すると、不均一なフローコーティングとなり、最終的なフローコート表面が不完全なものとなる可能性がある。

粘度と％固体との間のバランスは、十分な形成速度（ｂｕｉｌｄｒａｔｅ）を可能とするものが望ましく、スループットおよびプロセスワーク（ｗｏｒｋｉｎｐｒｏｃｅｓｓ）に影響する。形成速度は、単位時間あたりにコートされうる材料の厚さとして規定される。材料の厚さは、厚さの均一性の維持と、溶媒「ポップ」および気泡の回避との間のバランスを可能とすべきものである。プロセスのスループットは単位時間あたりに処理されるユニット数である。プロセスワークは、最初から最後までのプロセス段階のいずれか１つにおける現在のユニット数である。目的は、形成速度を最大とし、スループット時間およびプロセスワークを減少させることである。

フローコーティングに必要な上記品質のいくつかを有する、多くの材料、例えば、シリコーンゴム類、フルオロポリマー類およびフルオロエラストマー類が、フューザ部材の外側コーティングに有益であることが知られている。しかしながら、フルオロエラストマーを溶媒に溶解し、架橋または硬化剤を添加すると直ぐに問題が生じる場合がある。例えば、硬化剤または架橋剤は溶媒溶液に添加した後数分以内に沈澱する傾向がある。沈澱は、フローコーティングプロセスにおいて使用されるフィルタおよびポンプの目詰まりなど多くの問題を引き起こす。さらに、硬化および／または架橋剤が初期に沈澱するために、フューザ部材全体をコートすることができない。さらに、初期の沈澱によりフローコーティングが不均一になり、最終フローコート表面が不完全なものとなる場合がある。これらの欠陥を最小に抑えるフローコーティング溶液が米国特許第５，９４５，２２３号において記述されている。

フローコーティングプロセスにより形成されたフューザ部材層は、時として、コーティングが非常に薄い、例えば厚さが５０μｍ未満である場合に特に起きる可能性のある別の欠点を示す。これらの欠点には、フルオロエラストマーペレットが共に付着しないように一定のフルオロエラストマー類に添加された硫酸バリウムなどの粒子の凝集による「雪片状凝集体」、および、フルオロエラストマー層を有さない、または非常に薄いフルオロエラストマー層を有する典型的には１〜５ｍｍの領域である「斑点（ｆｉｓｈｅｙｅ）」が含まれる。フューザ部材層におけるそのような欠陥により、印刷コピー上の望ましくない画像欠陥、例えばトナースポット、トナーピッキング（すなわち、トナーが剥がれ白いスポットが残ったもの）、不均一光沢、ホットオフセット、および低い画像永続性が引き起こされる場合がある。平滑で、そのような欠陥がない、または実質的にないフューザー部材層表面を形成するフローコーティング溶液が必要である。

現在、ペンダントグリコールおよびペルフルオロオクタンスルホン酸基を有するアクリレートコポリマーが、フルオロエラストマーコーティング溶液中で界面活性剤／レベリング剤添加剤として使用すると、雪片状凝集体および斑点（フィッシュアイ：ｆｉｓｈｅｙｅ）を減少させることに成功していることが示されている。しかしながら、このポリマーは環境持続性問題を示すことがわかっており、もはや使用することができない。他の同様の材料を使用すると、斑点および／または雪片状凝集体が生成してしまう。

米国特許第５，１６６，０３１号明細書米国特許第５，２８１，５０６号明細書米国特許第５，３６６，７７２号明細書米国特許第５，３７０，９３１号明細書米国特許第４，２５７，６９９号明細書米国特許第５，０１７，４３２号明細書米国特許第５，０６１，９６５号明細書米国特許第５，９４５，２２３号明細書米国特許第６，４０８，７５３号明細書米国特許第６，５２１，３３０号明細書米国特許第６，４７９，１５８号明細書米国特許第５，３３２，６４１号明細書

そのため、斑点および雪片状凝集体を含む表面欠陥を減少させまたは排除し、フューザ部材としてうまく機能し、フューザ部材層の他の特性または望ましい特徴を劣化させないフルオロエラストマーフューザ部材層を提供することが望ましい。

実施形態は、ａ）フルオロエラストマーと、架橋剤と、極性溶媒と、２つの異なるフッ素化コポリマー界面活性剤のブレンドと、を添加し、反応させ、コーティング溶液を形成させる工程と、ｂ）フューザ部材上に該コーティング溶液を提供し、フューザ部材コーティングを形成させる工程と、を含み、２つの異なるフッ素化コポリマー界面活性剤のブレンドは、フッ素化アクリレートコポリマー類およびフッ素化ポリエーテルコポリマー類からなる群より選択されるコポリマー類を含む、フューザ部材コーティングを製造するためのプロセスを含む。

実施形態はまた、ａ）フルオロエラストマーと、架橋剤と、極性溶媒と、異なるフッ素化コポリマー界面活性剤を含むフッ素化コポリマー界面活性剤ブレンドと、を添加し、反応させ、コーティング溶液を形成させる工程と、ｂ）フューザ部材上に該コーティング溶液を提供し、フューザ部材コーティングを形成させる工程と、を含み、前記ブレンドは、ペルフルオロアルキルスルホン酸基、グリコール基、およびフッ素化アルキル基からなる群より選択されるペンダント基を有する少なくとも１つのフッ素化アクリレートコポリマー界面活性剤を含む、フューザ部材コーティングを製造するためのプロセスを含む。

さらに、実施形態は、ａ）フルオロエラストマーと、架橋剤と、極性溶媒と、異なるフッ素化コポリマー界面活性剤を含むフッ素化コポリマー界面活性剤ブレンドと、を添加し、反応させ、コーティング溶液を形成させる工程と、ｂ）フューザ部材上に該コーティング溶液を提供し、フューザ部材コーティングを形成させる工程と、を含み、前記ブレンドは、ペンダントトリフルオロエトキシ基を有する少なくとも１つのフッ素化ポリエーテルコポリマー界面活性剤を含む、フューザ部材コーティングを製造するためのプロセスを含む。

本明細書では、フルオロエラストマーを含み、フルオロエラストマー外側層のコーティング中に界面活性剤としてフッ素化コポリマーを添加することにより調製されたフューザ部材外側層を記述する。実施形態では、プロセスにより、フューザ部材としてうまく機能し、斑点および雪片状凝集体の問題を軽減または排除するフューザ部材外側層が提供される。さらに、実施形態では、フューザ部材層は平滑であり、改善された機械特性および化学特性を有する。さらに、実施形態では、ホットオフセットおよびストリッピング問題の発生が減少し、または排除される。さらに、実施形態では、画像品質が増大する。

図１について説明すると、典型的な静電複写再生装置では、複写されるオリジナルの光画像が、感光性部材上で静電潜像の形態で記録され、潜像はその後、エレクトロスコピックな熱可塑性樹脂粒子、通常トナーと呼ばれる、を塗布することにより可視化される。具体的には、フォトレセプタ１０の表面が、電源１１から電圧が供給される充電器１２により帯電する。その後、フォトレセプタは画像通りに、光学システムまたは画像入力装置１３、例えばレーザおよび発光ダイオードからの光に露光され、静電潜像が形成される。一般に、静電潜像は、現像剤ステーション１４からの現像剤混合物を接触させることにより現像される。現像は磁気ブラシ、粉末クラウド、または他の周知の現像プロセスにより実施することができる。乾燥現像剤混合物は通常、トナー粒子が摩擦電気により付着しているキャリヤ粒子を含む。トナー粒子はキャリヤ粒子から潜像に引き付けられ、トナー粉末画像が形成される。また、液体現像剤材料を使用してもよく、液体現像剤材料はトナー粒子が分散されている液体キャリヤを含む。液体現像剤材料は、静電潜像と接触し、トナー粒子がその上に画像構成で堆積される。

トナー粒子が光導電性表面上に画像構成で堆積された後、トナー粒子は転写手段１５によりコピーシート１６に転写される。転写手段は圧力転写手段または静電転写手段とすることができる。また、現像した画像は中間転写手段、またはバイアス転写手段に転写し、その後、コピーシートに転写することができる。コピー基材の例としては、紙、透明材料、例えばポリエステル、ポリカーボネート、など、布、木材、または完成した画像が配置される任意の他の望ましい材料が挙げられる。

現像された画像の転写が完了すると、コピーシート１６は、図１ではフューザロール２０および圧力ロール２１として示されている（が、圧力ロールと接触したフューザベルト、圧力ベルトと接触したフューザロール、などの任意の他の溶融定着構成要素が本発明の装置と共に使用するのに適している）溶融定着ステーション１９に進む。ここで、現像された画像は、溶融定着部材と圧力部材との間にコピーシート１６を通すことにより、コピーシート１６に溶融定着され、これにより永久的な画像が形成される。また、転写および溶融定着はトランス固定適用により実施することができる。

フォトレセプタ１０は、転写後、クリーニングステーション１７に進み、そこで、フォトレセプタ１０上に残った全てのトナーが、ブレード（図１に示される）、ブラシ、または他のクリーニング装置の使用により、フォトレセプタから除去される。

図２は様々な可能な層を示す、フューザ部材の１つの実施形態の拡大概略図である。図２に示されるように、基材４はその上に中間層７を有する。中間層７は、例えば、シリコーンゴムまたは他の適したゴム材料などのゴムとすることができる。図２に示されるように、中間層７はその中に分散させた、または含有させたフィラー３０を有することができる。基材および／または外側層もまた、その中に分散させた、または含有させたフィラーを有することができる（フィラーは図示せず）。３つの層のための必要に応じて用いるフィラーは同じまたは異なったものとすることができる。下記で説明するように、中間層７上に、フルオロエラストマーを含む外側層５を配置する。外側フルオロエラストマー層５上に、最外液体離型層９を配置する。

フューザ部材は、ローラ、シート、ベルト、フィルム、ドレルト（ドラムとベルトの間のハイブリッド）、などの形態とすることができる。実施形態では、フューザ部材は円筒ローラの形態であり、この場合、ローラ基材は、金属コア、例えばアルミニウム、鋼、ステンレス鋼、または同様の金属基材を有する。

フューザシステム部材の外側表面の例としてはフルオロエラストマー類が挙げられる。具体的には、適したフルオロエラストマー類は、米国特許第５，１６６，０３１号、同第５，２８１，５０６号、同第５，３６６，７７２号および同第５，３７０，９３１号、ならびに米国特許第４，２５７，６９９号、同第５，０１７，４３２号および同第５，０６１，９６５号において詳細に記述されているものである。これらにおいて記述されているように、これらのエラストマー類は、１）フッ化ビニリデン、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のコポリマー類、２）フッ化ビニリデン、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類、および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および加硫サイトモノマーのテトラポリマー類のクラスに由来する。これらのフルオロエラストマー類は、ヴィトン（ＶＩＴＯＮ）Ａ（登録商標）、ヴィトンＢ（登録商標）、ヴィトンＥ（登録商標）、ヴィトンＥ６０Ｃ（登録商標）、ヴィトンＥ４３０（登録商標）、ヴィトン９１０（登録商標）、ヴィトンＧＨ（登録商標）、ヴィトンＧＦ（登録商標）、ヴィトンＥＴＰ（登録商標）、など様々な名称で商業的に公知である。ヴィトン（登録商標）名称はＥ．Ｉ．デュポン・ド・ヌムール社（ＤｕＰｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕｒｓ、Ｉｎｃ．）の商標である。加硫サイトモノマーは４−ブロモペルフルオロブテンー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した、周知の加硫サイトモノマー、例えば、デュポンから市販されているものとすることができる。他の市販のフルオロポリマー類としては、フルオレル（ＦＬＵＯＲＥＬ）２１７０（登録商標）、フルオレル２１７４（登録商標）、フルオレル２１７６（登録商標）、フルオレル２１７７（登録商標）およびフルオレルＬＶＳ７６（登録商標）が挙げられる。フルオレル（登録商標）は３Ｍカンパニー（Ｃｏｍｐａｎｙ）の商標である。別の市販の材料としては、アフラス（ＡＦＬＡＳ、商標）ポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレン）およびフルオレルＩＩ（登録商標）（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）（どちらも３Ｍカンパニーから入手可能）、ならびにアウジモントから入手可能な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）として識別されるテクノフロン（Ｔｅｃｎｏｆｌｏｎ）類が挙げられる。

３つの公知のフルオロエラストマー類の例は、１）フッ化ビニリデン、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のコポリマー類のクラス、例えば商業的にヴィトンＡ（登録商標）として公知のもの、２）商業的にヴィトンＢ（登録商標）として公知のフッ化ビニリデン、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類のクラス、および３）商業的にヴィトンＧＨ（登録商標）またはヴィトンＧＦ（登録商標）として公知のフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレンおよび加硫サイトモノマーのテトラポリマー類のクラスである。

フルオロエラストマー類ヴィトンＧＨ（登録商標）およびヴィトンＧＦ（登録商標）はかなり少量のフッ化ビニリデンを有する。ヴィトンＧＦ（登録商標）およびヴィトンＧＨ（登録商標）は約３５重量％のフッ化ビニリデン、約３４重量％のヘキサフルオロプロピレン、および約２９重量％のテトラフルオロエチレン、ならびに約２重量％の加硫サイトモノマーを有する。フューザ部材の外側層の厚さは約１０〜約５００μｍ、または約１０〜約４０μｍである。

外側層溶液中のフルオロエラストマー化合物の量は、総固体の約５〜約４０重量％、または約１６〜約２２重量％である。本明細書で使用されるように総固体は、フルオロエラストマー、架橋剤、溶媒、界面活性剤、脱フッ化水素化剤、界面活性剤、および必要に応じて用いるアジュバントおよびフィラー（必要に応じて用いる金属酸化物フィラーを含む）の量を含む。

シリコーンフューザ作用物質の官能基のためのアンカー部位を提供するために、フルオロエラストマー外側層と組み合わせて無機微粒子フィラーを使用してもよい。適したフィラーの例としては、金属含有フィラー、例えば金属、金属合金、金属酸化物、金属塩または他の金属化合物が挙げられる。本明細書で適用可能な一般クラスの金属としては、周期表の１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８族の金属および希土類元素が挙げられる。フィラーはアルミニウム、銅、スズ、亜鉛、鉛、鉄、白金、金、銀、アンチモン、ビスマス、イリジウム、ルテニウム、タングステン、マンガン、カドミウム、水銀、バナジウム、クロム、マグネシウム、ニッケルの酸化物、およびそれらの合金とすることができる。他の特定の例としては、無機微粒子フィラーが挙げられ、酸化アルミニウムおよび酸化銅である。他の例としては、それぞれ、強化および非強化焼成アルミナおよび平板アルミナが挙げられる。フィラーは基材、および／または中間層、および／または外側層に含ませてもよい。様々な層中の必要に応じて用いるフィラーは同じであっても、異なってもよい。

本発明の所望の特性および性能目的を達成するために必要に応じて、中間接着層および／または中間ポリマーまたはエラストマー層を適用してもよい。中間層は基材と外側フルオロエラストマー表面との間に存在してもよい。接着中間層は、例えば、エポキシ樹脂類およびポリシロキサン類から選択してもよい。適した中間層の例としては、シリコーンゴム類、例えば室温加硫（ＲＴＶ）シリコーンゴム類、高温加硫（ＨＴＶ）シリコーンゴム類および低温加硫（ＬＴＶ）シリコーンゴム類が挙げられる。これらのゴム類は公知であり、商業的に容易に入手でき、例えばシラスチック（ＳＩＬＡＳＴＩＣ、登録商標）７３５ブラックＲＴＶおよびシラスチック（登録商標）７３２ＲＴＶ（どちらもダウコーニング製）、および１０６ＲＴＶシリコーンゴムおよび９０ＲＴＶシリコーンゴム（どちらもジェネラルエレクトリック（ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃ）製）、およびダウコーニング東レシリコーンズ（ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇＴｏｒａｙＳｉｌｉｃｏｎｅｓ）製のＪＣＲ６１１５ＣＬＥＡＲＨＴＶおよびＳＥ４７０５ＵＨＴＶである。他の適したシリコーン材料としてはシロキサン類（例えばポリジメチルシロキサン類）、フルオロシリコーン類、例えばサンプソンコーティングズ（ＳａｍｐｓｏｎＣｏａｔｉｎｇｓ、バージニア州リッチモンド所在）から入手可能なシリコーンゴム５５２、液体シリコーンゴム類、例えばビニル架橋熱硬化性ゴム類またはシラノール室温架橋材料、などが挙げられる。別の特定の例はダウコーニングシルガード（Ｓｙｌｇａｒｄ）１８２である。市販されているＬＳＲゴム類としては、ダウコーニング製のダウコーニングＱ３−６３９５、Ｑ３−６３９６、シラスチック（登録商標）５９０ＬＳＲ、シラスチック（登録商標）５９１ＬＳＲ、シラスチック（登録商標）５９５ＬＳＲ、シラスチック（登録商標）５９６ＬＳＲ、およびシラスチック（登録商標）５９８ＬＳＲが挙げられる。

基材と中間層との間に接着層を設けてもよい。中間層と外側層との間にも接着層を設けてもよい。中間層が存在しない場合、フルオロエラストマー層は、接着層を介して基材に付着させてもよい。中間層の厚さは約０．５〜約２０ｍｍ、または約１〜約１０ｍｍである。

適した離型剤または溶融油を、デリバリロールなどの送達機構を介してフューザ部材の外側層上に提供することができる。デリバリロールは一部がサンプに浸漬されており、サンプはフューザ油または離型剤を収容している。油は、離型油が保持サンプ中に収容されており、必要な時にフューザロールに、必要に応じて備えられる離型剤ドナーロールにより、約０．１〜約２０ｍｇ／コピー、または約１〜約１２ｍｇ／コピーの量で、提供されるという点で、更新可能である。フューザ油がフューザロールに保持サンプおよび必要に応じて備えられるドナーロールを介して提供されるシステムは周知である。離型油はフューザ部材上に連続相または半連続相で存在してもよい。膜形態のフューザ油は連続相であり、連続してフューザ部材を被覆する。

フルオロエラストマーフューザコーティングは、フルオロエラストマーコーティング溶液に界面活性剤および／または添加剤を添加することにより調製することができ、その後、フルオロエラストマー溶液をフューザ部材上にコーティングすることができる。プロセスの詳細は下記の通りである。

実施形態では、コーティング溶液はポリマーとフッ素含有材料を含む。より特定的には、コーティングはフルオロポリマーなどのポリマーと、特別なポリマーに適した硬化系（ｃｕｒａｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍ）と、コート層の硬化を助け、その機械特性および熱特性を改善する添加剤と、を含むことができる。コーティング溶液はまた、フッ素含有材料、例えばフッ素含有ポリシロキサン、またはポリシロキサンではないフッ素含有材料、またはフッ素含有ポリシロキサンとフッ素含有界面活性剤のブレンド、または少なくとも２つの特徴的なフッ素含有界面活性剤のブレンドを含むことができ、欠陥のない、または欠陥数が減少したコーティングが提供される。必要に応じて、添加剤を使用して、ポットライフを許容される時間まで増加させてもよい。これらの成分を全て、溶液に添加し、溶液／分散物を形成させ、これをフローコーティングまたは他のコーティング法によりフューザロールに適用する。

適したフッ素含有ポリシロキサン添加剤の例としては、ＣＦ₃（ＣＦ₂）_n（ＣＨ₂）_m−などのフッ素化ペンダント基を有するポリシロキサン類が挙げられる。実施形態では、フッ素化ペンダント基を有するポリシロキサン類は、下記化学式Ｉ：

（式において、ｍおよびｎは繰り返しユニットの数を示し、同じまたは異なり、ｍは約０〜約２５または約１〜約１０、または約１〜約５、または約２であり、ｎは約１〜約２５、または約２〜約１２、または約３〜約７、または約５である）を有するものを含む。ｘ／（ｘ＋ｙ）として規定されるペンダントフルオロカーボン鎖の組み入れ程度は約１％〜約１００％、約４％〜約２０％、約５〜約１０％、または約５．７％である。Ｒ₁およびＲ₂基は同じまたは異なるものとすることができ、約１〜約１８の炭素原子を有するアルキル、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチルなど、約１〜約１８の炭素を有するアリールアルキル基、例えばメチルフェニル、エチルフェニル、プロピルフェニル、ブチルフェニルなど、アミノ基、および約１〜約１８の炭素を有するアルキルアミノ基、例えばメチルアミノ、エチルアミノ、プロピルアミノ、ブチルアミノなどからなる群より選択される。Ｒ₃基は、上記のものなどのアルキルおよびアリールアルキル基、約１〜約３００の繰り返しユニットを有するポリオルガノシロキサン鎖、化学式−（ＣＨ₂）_o−（ＣＦ₂）_p−ＣＦ₃（式において、ｏおよびｐはそれぞれ、ｍおよびｐと同じ範囲を有するが、ｍおよびｎと同じであっても異なってもよい）のフルオロ鎖からなる群より選択される。

フッ素含有ポリシロキサン添加剤の具体例は下記化学式ＩＩ：

（式において、ｘ／（ｘ＋ｙ）は約５．７％である）を有するものである。

実施形態では、ポリジメチルシロキサン添加剤の粘度は約５０〜約２０００ｃＳ、または約１００〜約５００ｃＳ、または約２２０ｃＳである。

適したフッ素化界面活性剤の例としては、ペンダントグリコールおよび／またはペルフルオロアルキルスルホン酸基を有するアクリレートコポリマー類が挙げられる。フッ素化アクリレートコポリマー界面活性剤の例としては、下記化学式ＩＩＩ：

（式において、ｍ／（ｍ＋ｎ）は０〜約１、または約０．２〜約０．８、または約０．５〜約０．６であり、Ｒ₁は水素、約１〜約１８の炭素、または約１〜約１０の炭素を有するアルキル基であり、Ｒ₂は水素、または約１〜約１８、または約１〜約１０の炭素を有するアルキル基であり、またはＲ₂はアクリレートポリマーバックボーンへの結合点であり、このため、分子間もしくは分子内架橋が生成され、ｘは約１〜約１０、または約１〜約５、または約３の数であり、ａは約１〜約５０、または約１〜約３０、または約５〜約２０の数であり、ｂは約１〜約１００、または約５〜約５０、または約１０〜約３０の数であり、ｃは約１〜約５０、または約１〜約３０、または約５〜約２０の数である）を有するものが挙げられる。上記化学式ＩＩＩの範囲に入る市販のフッ素含有界面活性剤の例としては、３Ｍの市販品である、フルオラッド（Ｆｌｕｏｒａｄ、登録商標）ＦＣ−４４３０およびフルオラッド（登録商標）ＦＣ−４４３２が挙げられる。これらの特別な界面活性剤では、Ｒ₁はＣＨ₃であり、ｘ＝３であり、ａは約１０であり、ｂは約２０であり、ｃは約１０である。フルオラッド（商標）ＦＣ−４４３０では、ｍ／（ｍ＋ｎ）は約０．５であり、フルオラッド（商標）ＦＣ−４４３２では、ｍ／（ｍ＋ｎ）は約０．６である。

他の適したフッ素化界面活性剤の例としては、ペンダントアルキルおよび／またはフッ素化アルキル基を有するアクリレートコポリマー類が挙げられる。適したフッ素化アクリレートコポリマーの例は、下記化学式ＩＶ：

（式において、ｍ／（ｍ＋ｎ）は０〜約１、または約０．１〜約０．４、または約０．２５であり、ｘは約１〜約２０、または約５〜約１０の数であり、ｙは約１〜約２５、または約５〜約１５の数である）を有するものである。上記化学式ＩＶの範囲に入る市販のフッ素含有界面活性剤の例は、Ｅ．Ｉ．デュポン・ド・ヌムールの市販品である、ゾニル（Ｚｏｎｙｌ、登録商標）ＦＳＧである。この界面活性剤では、ｘは約７であり、ｙは約１１であり、ｍ／（ｍ＋ｎ）は約０．２５である。

適した界面活性剤の他の例は、ペンダントトリフルオロエトキシ基を有するポリエーテルコポリマー類である。適したフッ素化ポリエーテルコポリマーの例は下記化学式Ｖ：

（式において、ｘ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）は約０％〜約１００％、または約５０％〜約１００％であり、ｙ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）は約０％〜約５０％、または約１％〜約２０％であり、ｚ／（ｘ＋ｙ＋ｚ）は約０％〜約３０％、または約１％〜約１０％である）を有するものである。市販の例はオムノバ（Ｏｍｎｏｖａ）から入手可能なポリフォックス（Ｐｏｌｙｆｏｘ、登録商標）界面活性剤である。

実施形態では、フューザ部材コーティング調合物溶液は、化学式ＩまたはＩＩのフッ素含有ポリシロキサンの、化学式ＩＩＩ、化学式ＩＶおよび／または化学式Ｖのフッ素含有界面活性剤とのブレンドを含む。実施形態では、フューザ部材コーティングは、２つの異なるフッ素化コポリマー界面活性剤のブレンド、例えば化学式ＩＩＩ、化学式ＩＶおよび／または化学式Ｖのフッ素含有界面活性剤の２またはそれ以上を含む。

実施形態では、フッ素含有ポリシロキサンまたはフッ素含有界面活性剤またはフッ素含有ポリオキサンおよびフッ素含有界面活性剤のブレンドまたは少なくとも２つのフッ素含有界面活性剤のブレンドを、フルオロエラストマーコーティング溶液に、約０．５〜約２２０ｐｐｈ、または約３〜約１０ｐｐｈの量で添加する。ここで、ｐｐｈはコーティング溶液中のフルオロエラストマーの量に対し表したものである。

実施形態では、フッ素含有ポリシロキサンおよびフッ素含有界面活性剤のブレンドは、約０〜約１００、または約１〜約４０、または約５〜約３０％のポリシロキサンを含む。

フッ素含有ポリシロキサン、フッ素含有界面活性剤、フッ素含有ポリシロキサンとフッ素含有界面活性剤のブレンド、または少なくとも２つのフッ素含有界面活性剤のブレンドをフルオロエラストマーコーティング溶液に添加すると、実施形態においてトナーをコピー基材に溶融定着させる際にうまく機能する、外側フルオロエラストマーフューザ部材層が形成する。実施形態では、フューザ部材は平滑であり、欠陥は、もしあったとしても、わずかである。実施形態では、斑点および雪片状凝集体の数は減少し、または排除される。また、実施形態では、ホットオフセットまたはストリッピング性能の劣化がなく、画像品質の低下がない。

実施形態では、フルオロエラストマーコーティングは、フローコーティングプロセスを用いてフューザ部材基材に適用されるが、浸漬コーティングおよび噴霧コーティングなどの他のプロセスを使用してもよい。一般に、フローコーティングは、基材をその長軸に関して回転させ、アプリケータから基材にコーティングをらせんパターンで制御した量適用することにより、コーティング溶液を基材上に堆積させる工程を含み、そのため、アプリケータを出たコーティングの実質的に全てが基材に接着する。フローコーティング手順の詳細は、米国特許第５，９４５，２２３号、同第６，４０８，７５３号、同第６，５２１，３３０号および米国特許第６，４７９，１５８号で見いだすことができる。これらの開示内容は参照により全体が本明細書に組み入れられる。

実施形態では、ポリジメチルシロキサン界面活性剤の粘度は約７５〜約１，５００ｃＳ、または約２００〜約１，０００ｃＳ、または約２２０ｃＳである。

〔実施例１〕
〈フューザ部材コーティングの形成〉
フューザ部材コーティング調合物を、１００重量部のヒドロフルオロエラストマー、デュポンヴィトン（登録商標）ＧＦ、３５重量％のフッ化ビニリデンと、３４重量％のヘキサフルオロプロピレンと、２９重量％のテトラフルオロエチレンと、２重量％の加硫サイトモノマーとのテトラポリマーを含む溶媒溶液／分散物から調製した。ヴィトン（登録商標）ＧＦを７重量部のデュポンヴィトン（登録商標）キュラティブ（Ｃｕｒａｔｉｖｅ）５０、１．５重量部の酸化マグネシウム（Ｃ．Ｐ．ホール（Ｈａｌｌ）、イリノイ州シカゴ所在から入手可能なマグライト（Ｍａｇｌｉｔｅ）Ｄ）、０．７５重量部の水酸化カルシウム、０．７５重量部のカーボンブラック（Ｒ．Ｔ．バンダービルト社（ＶａｎｄｅｒｂｉｌｔＣｏ．）から入手可能なＮ９９０）、５．６重量部のノベック（Ｎｏｖｅｃ、登録商標）ＦＣ−４３０（３Ｍから入手可能）を、メチルエチルケトンとメチルイソブチルケトンとの混合物中で混合させ、これをフローコーティングによりフューザロール表面上に分配し、名目上の厚さを約２０μｍとした。コーティングを空気中、９５℃で２時間、１７５℃で２時間、２０５℃で２時間、２３０℃で１６時間、段階的に加熱することにより硬化させた。

〔実施例２〕
〈フッ素含有界面活性剤を含むフューザ部材コーティングの形成〉
フューザロールトップコート調合物を、ノベック（商標）ＦＭ−４３０の代わりに、上記化学式ＩＩＩに記述される、５．６重量部のノベック（商標）ＦＣ−４４３０またはノベック（商標）ＦＣ−４４３２を使用したことを除き、実施例１と同じように、調製した。

〔実施例３〕
〈フッ素含有ポリシロキサン添加剤を含むフューザ部材コーティングの形成〉
フューザ部材コーティング調合物を、ノベック（商標）ＦＭ−４３０の代わりに、５．６重量部の、上記化学式ＩＩに記述されるフッ素化シリコーンを使用したことを除き、実施例１と同じように、調製した。

〔実施例４〕
〈フッ素含有ポリジメチルシロキサン添加剤およびフッ素含有界面活性剤のブレンドを含むフューザ部材コーティングの形成〉
フューザ部材コーティング調合物を、ノベック（商標）ＦＭ−４３０の代わりに、４．７５重量部のノベック（商標）ＦＣ−４４３０またはノベック（商標）ＦＣ−４４３２と１．０重量部の上記化学式ＩＩに記述されるフッ素化シリコーンを使用したことを除き、実施例１と同じように、調製した。

〔実施例５〕
〈２つの異なるフッ素含有界面活性剤のブレンドを含むフューザ部材コーティングの形成〉
フューザ部材コーティング調合物を、ノベック（商標）ＦＣ−４３０の代わりに、２．８重量部のノベック（商標）ＦＣ−４４３０および２．８重量部のオムノバポリフォックスを使用することができることを除き、実施例１と同じように、調製することができる。ＦＣ−４４３０では雪片上凝集体欠陥が減少、ポリフォックスでは斑点欠陥が減少するので、本発明者らは、ブレンドにより両方の型の欠陥が減少すると予測する。

〔実施例６〕
〈比較試験〉
上記のように調製したフューザ部材コーティングに対し、欠陥について視覚的に検査し、その結果を表１に示す。表１は、異なる添加剤を用いて調製した２０μｍのフューザ部材コーティングにおける欠陥の比較を示す。なお、表１中の（＊）について、値は少なくとも１つの欠陥が発生したために、拒絶されたロールのパーセンテージを示す。

最初に、フッ素化ポリシロキサンおよびフッ素化界面活性剤添加剤を含まない調合物溶液から調製した全てのコーティングにおいて、雪片状凝集体および斑点欠陥の両方が存在することに注意すべきである。フッ素化界面活性剤ＦＣ４３０を添加すると斑点および雪片状凝集体欠陥が非常に低いレベルまで減少した（実施例１）。しかしながら、ＦＣ４３０はもはや使用できない。その代用に、コーティング溶液においてＦＣ４４３０またはＦＣ４４３２を使用すると、雪片状凝集体の数が非常に少なくなる。コーティングには斑点欠陥が存在する（実施例２）が、製法（ｆｏｒｍｕｌａ）は改善される。また、化学式ＩＩのフッ素化ポリシロキサンをコーティング溶液に添加すると、斑点欠陥が著しく減少する。コーティングは雪片状凝集体を有するが（実施例３）、製法は改善される。フッ素含有ポリシロキサンおよびフッ素含有界面活性剤のブレンドを外側フューザ部材コーティング溶液に添加すると、雪片状凝集体および斑点欠陥がどちらも非常に低いレベルまで減少する（実施例４）。さらに、実施例４の調合物により調製したフューザロール外側コーティングは、他の調合物により製造された外側コーティングを有するロールに比べ、フューザオフセット性能または画像品質の劣化を示さない。２つの他の界面活性剤、それぞれオムノバ（Ｏｍｎｏｖａ）およびデュポンから入手可能なポリフォックス（Ｐｏｌｙｆｏｘ）およびゾニル（Ｚｏｎｙｌ）ＦＳＧから得られる結果も表１に示す。ポリフォックス添加剤では、斑点欠陥が著しく改善されるが、雪片状凝集体欠陥の改善には限界があり、ゾニルＦＳＧでは、どちらの欠陥の減少にも限界がある。

１つの実施形態による、画像装置の概略図である。基材と、中間層と、外側層と、離型剤コーティング層とを有するフューザ部材を示す、フューザ部材の１つの実施形態の拡大側面図である。

符号の説明

４基材、５外側層、７中間層、９最外液体離型層、２０フューザロール、２１圧力ロール、３０フィラー。

Claims

ａ）フルオロエラストマーと、架橋剤と、極性溶媒と、２つの異なるフッ素化コポリマー界面活性剤のブレンドと、を添加し、反応させ、コーティング溶液を形成させる工程と、
ｂ）フューザ部材上に前記コーティング溶液を提供し、フューザ部材コーティングを形成させる工程と、
を含み、
前記２つの異なるフッ素化コポリマー界面活性剤のブレンドは、フッ素化アクリレートコポリマー類およびフッ素化ポリエーテルコポリマー類からなる群より選択されるコポリマー類を含む、フューザ部材コーティングを製造するためのプロセス。
前記フッ素化アクリレートコポリマーはペンダントペルフルオロアルキルスルホン酸基を有する、請求項１記載のプロセス。
前記フッ素化アクリレートコポリマーはさらに、ペンダントグリコール基を有する、請求項２記載のプロセス。