JP6045954B2

JP6045954B2 - 定着器部材

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Publication number: JP6045954B2
Application number: JP2013068526A
Authority: JP
Inventors: ジン・ウー; ランホイ・チャン; リン・マー; ジョナサン・エイチ・ヘルコ
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: US20130266356A1; DE102013205522A1; DE102013205522B4; US8712304B2; JP2013218322A

Description

本明細書は、一般的に、デジタル、多重画像型などを含む電子写真用画像形成装置で有用な定着器部材に関する。それに加え、本明細書に記載の定着器部材を、固体インクジェット印刷機の転写固定装置で用いることもできる。

定着器部材に有用なつなぎ目のないポリイミドベルトを得るために、遠心鋳造を使用する。典型的には、剛性の円筒形マンドレルの内側表面に、薄いフッ素またはシリコーンの剥離層を塗布する。この剥離層を含むマンドレルの内側表面に、ポリイミドコーティングを塗布する。ポリイミドを硬化させ、次いで、マンドレルから外す。

このプロセスには欠点がある。ポリイミドベルトの長さは、マンドレルの大きさによって決定される。マンドレルの内側表面に剥離層が必要であり、これは追加の処理工程である。この様式で製造された定着器ベルトは、費用が高い。製造コストを下げることが必要である。

それに加え、ポリイミド定着器ベルトは、弾性率が４，０００ＭＰａより大きいことが必要である。このことは、分解開始温度が４００℃より大きいことに特徴的である。このような要求事項は、製造コストを下げることとともに望ましい。

一実施形態によれば、定着器部材が提供される。定着器部材は、ポリイミドポリマーおよびフルオロ酸を含む基材層を含む。

別の実施形態によれば、ポリイミドポリマー、およびＨＯＯＣ（ＣＦ_２）_ｎＣＯＯＨおよびＣ_ｎＦ_２ｎ＋１ＣＯＯＨからなる群から選択される構造を有し、ｎが２〜１８であるフルオロ酸を含む基材層を含む定着器部材が記載される。定着器部材は、基材層の上に配置された、シリコーンおよびフルオロエラストマーからなる群から選択される材料を含む中間層を含む。定着器部材は、中間層の上に配置された、フルオロポリマーを含む剥離層を含む。

別の実施形態によれば、ポリイミドポリマー、およびＨＯＯＣ（ＣＦ_２）_ｎＣＯＯＨおよびＣ_ｎＦ_２ｎ＋１ＣＯＯＨからなる群から選択され、ｎが２〜１８であるフルオロ酸を含む基材層を含む定着器部材が記載される。基材層は、弾性率が約４，０００ＭＰａ〜約１０，０００Ｍｐａであり、分解開始温度が約５９０℃である。

図１は、本教示によるベルト基材を備える例示的な定着部材を示す図である。図２Ａは、本発明の教示による、図１に示した定着器部材を用いた例示的な定着構造を示す図である。図２Ｂは、本発明の教示による、図１に示した定着器部材を用いた例示的な定着構造を示す図である。図３は、転写固定装置を用いる定着器構造を示す図である。図４は、最終的な硬化のための定着部材の張力の調整を示す図である。

固定部材または定着器部材は、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。本明細書に記載の基材は、ベルトを含む。１つ以上の中間層は、緩衝層および剥離層を含む。画像支持材料（例えば、紙シート）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。

種々の実施形態では、定着器部材は、例えば、１つ以上の機能性中間層が形成された基材を備えていてもよい。基材は、例えば、図１に示されるように、非導電性または導電性の適切な材料を用い、特定の構造に依存して、例えば、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。

図１において、定着部材または転写固定部材２００の例示的な実施形態は、１つ以上の機能性中間層（例えば、２２０）と外側表面２３０とが形成されたベルト基材２１０を備えていてもよい。外側表面層２３０は、剥離層とも呼ばれる。ベルト基材２１０をさらに記載し、ポリイミドポリマーおよびフルオロ酸から作られる。

（機能性中間層）
機能性中間層２２０（緩衝層中間層とも呼ばれる）として用いられる材料の例としては、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）７３２ＲＴＶ（いずれもＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ製）、１０６ＲＴＶＳｉｌｉｃｏｎｅＲｕｂｂｅｒおよび９０ＲＴＶＳｉｌｉｃｏｎｅＲｕｂｂｅｒ（いずれもＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃ製）、ＪＣＲ６１１５ＣＬＥＡＲＨＴＶおよびＳＥ４７０５ＵＨＴＶシリコーンゴム（ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇＴｏｒａｙＳｉｌｉｃｏｎｅｓ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、ＳｉｌｉｃｏｎｅＲｕｂｂｅｒ５５２（ＳａｍｐｓｏｎＣｏａｔｉｎｇｓ（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、ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇＳｙｌｇａｒｄ１８２である。市販のＬＳＲゴムとしては、ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ製のＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇＱ３−６３９５、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、ＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）５９８ＬＳＲ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Ａｌ_２Ｏ_３のような無機粒子と混合してもよい。

機能性中間層２２０として用いるのに適した材料の他の例としては、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、ＶＩＴＯＮＡ（登録商標）、ＶＩＴＯＮＢ（登録商標）、ＶＩＴＯＮＥ（登録商標）、ＶＩＴＯＮＥ６０Ｃ（登録商標）、ＶＩＴＯＮＥ４３０（登録商標）、ＶＩＴＯＮ９１０（登録商標）、ＶＩＴＯＮＧＨ（登録商標）、ＶＩＴＯＮＧＦ（登録商標）、ＶＩＴＯＮＥＴＰ（登録商標）のような種々の名称で商業的に知られている。ＶＩＴＯＮ（登録商標）という名称は、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕｒｓ，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、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７０（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７４（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７６（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ２１７７（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬＬＶＳ７６（登録商標）が挙げられ、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）は、３ＭＣｏｍｐａｎｙの登録商標である。さらなる市販材料としては、ＡＦＬＡＳ^ＴＭというポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレン）、ＦＬＵＯＲＥＬＩＩ（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、３ＭＣｏｍｐａｎｙ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。

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、ＶＩＴＯＮＡ（登録商標）として商業的に知られているもの、（２）ＶＩＴＯＮＢ（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）ＶＩＴＯＮＧＨ（登録商標）またはＶＩＴＯＮＧＦ（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。

フルオロエラストマーであるＶＩＴＯＮＧＨ（登録商標）およびＶＩＴＯＮＧＦ（登録商標）は、フッ化ビニリデンの量が比較的少ない。ＶＩＴＯＮＧＦ（登録商標）およびＶＩＴＯＮＧＨ（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。

機能性中間層２２０の厚みは、約３０ミクロン〜約１，０００ミクロン、約１００ミクロン〜約８００ミクロン、または約１５０ミクロン〜約５００ミクロンである。

（剥離層）
剥離層２３０の例示的な実施形態としては、フルオロポリマー粒子が挙げられる。本明細書に記載の配合物で使用するのに適したフルオロポリマー粒子としては、フッ素含有ポリマーが挙げられる。これらのポリマーとしては、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るモノマー繰り返し単位を含むフルオロポリマーが挙げられる。フルオロポリマーは、直鎖または分枝鎖のポリマー、架橋したフルオロエラストマーであってもよい。フルオロポリマーの例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペル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）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とのコポリマー、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）とのコポリマー、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマー、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、フッ化ビニリデン（ＶＦ２）、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が挙げられる。フルオロポリマー粒子は、化学物質および熱に対する安定性を与え、表面エネルギーが低い。フルオロポリマー粒子は、溶融温度が約２５５℃〜約３６０℃、または約２８０℃〜約３３０℃である。これらの粒子が溶融して剥離層を生成する。

定着器部材２００の場合、外側表面層または剥離層２３０の厚みは、約１０ミクロン〜約１００ミクロン、または約２０ミクロン〜約８０ミクロン、または約４０ミクロン〜約６０ミクロンであってもよい。

（接着層）
場合により、任意の既知の接着層および入手可能な適切な接着層（プライマー層と呼ばれることもある）が、剥離層２３０、機能性中間層２２０、基材２１０の間に配置されていてもよい。適切な接着剤の例としては、アミノシランのようなシラン類（例えば、ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ製のＨＶＰｒｉｍｅｒ１０）、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が挙げられる。一実施形態では、接着剤は、約０．００１％溶液〜約１０％溶液の形態で基材にワイピングによってのせられてもよい。接着層は、約２ｎｍ〜約２，０００ｎｍ、または約２ｎｍ〜約５０００ｎｍの厚みで基材または剥離層にコーティングされてもよい。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。

図２Ａ〜２Ｂは、本発明の教示による定着プロセスのための例示的な定着構造を示す。図２Ａ〜２Ｂに示されている定着構造３００Ａ〜Ｂが、それぞれ一般化された模式的な図を示しており、他の部材／層／基材／構造を追加してもよく、または、すでに存在している部材／層／基材／構造を取り除くか、または変えてもよいことが当業者には容易に明らかになるはずである。本明細書では電子写真式プリンターを記載しているが、開示されている装置および方法を他の印刷技術に応用してもよい。例としては、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機が挙げられる。

図２Ａは、本教示による、図１に示される定着器ベルトを用いた定着構造３００Ｂを示す。構造３００Ｂは、図１の定着器ベルトを備えていてもよく、このベルトは、加圧機構３３５（例えば、加圧ベルト）とともに、媒体基材３１５のための定着器用爪を形成する。種々の実施形態では、加圧機構３３５を、加熱ランプ（図示せず）と組み合わせて用い、トナー粒子を媒体基材３１５の上で融合させるプロセスのために圧力と熱を両方加えてもよい。それに加え、構造３００Ｂは、例えば、図２Ａに示されているように、１つ以上の外部熱ロール３５０を、例えば、クリーニングロール紙３６０とともに備えていてもよい。

図２Ｂは、本教示による、図１に示される定着器ベルトを用いた定着構造４００Ｂを示す。構造４００Ｂは、定着器ベルト（例えば、図１の２００）を備えていてもよく、このベルトは、加圧機構４３５（例えば、図２Ｂの加圧ベルト）とともに、媒体基材４１５のための定着器用爪を形成する。種々の実施形態では、加圧機構４３５を、加熱ランプと組み合わせて用い、トナー粒子を媒体基材４１５の上で融合させるプロセスのために圧力と熱を両方加えてもよい。それに加え、構造４００Ｂは、定着器ベルト２００を動かし、媒体基材４１５の上でトナー粒子を融合させ、画像を作成するような機械システム４４５を備えていてもよい。機械システム４４５は、１つ以上のローラー４４５ａ〜ｃを備えていてもよく、必要な場合には、これらを加熱ローラーとして用いてもよい。

図３は、ベルト、シート、膜などの形態であってもよい、転写固定部材７の一実施形態の図を示す。転写固定部材７は、上述の定着器ベルトと似た構成である。現像した画像１２が中間転写体１の上にあり、ローラー４および８を介して転写固定部材７と接触し、転写固定部材７に転写される。ローラー４および／またはローラー８は、これらに関連して熱を帯びていてもよいし、帯びていなくてもよい。転写固定部材７は、矢印１３の方向に進む。複写基材９がローラー１０と１１との間を進むにつれて、現像した画像が複写基材９に転写され、融合する。ローラー１０および／または１１は、これらに関連して熱を帯びていてもよいし、帯びていなくてもよい。

本明細書には、図１の基材層２１０として使用するのに適したポリイミド組成物が記載されている。ポリイミド組成物は、金属基材（例えば、ステンレス鋼）から自己剥離する中間剥離剤を含む。ほとんどの参考文献は、ポリイミド層をコーティングする前に金属基材に外部剥離層を塗布し、その後これを剥離することを報告している。開示されている組成物は、必要なのはたった１つのコーティング層であるため、費用対効果が高い。

（基材層）
本明細書に開示されている基材層２１０は、フルオロ酸の内部剥離剤を含むポリイミド組成物であり、金属基材（例えば、ステンレス鋼）から自己剥離する。従来技術は、ほとんどの参考文献は、ポリイミド層をコーティングする前に金属基材に外部剥離層を塗布し、その後これを剥離することを報告している。開示されている組成物は、必要なのはたった１つのコーティング層であるため、費用対効果が高い。

一実施形態では、開示されている組成物は、ポリアミド酸（例えば、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物／４，４−オキシジアニリンのポリアミド酸）および内部剥離剤（例えば、ドデカフルオロスベリン酸）を含み、ドデカフルオロスベリン酸をポリアミド酸と化学的に接触させ、物理的な混合ではなく、ポリイミド網目構造に組み込むことができる。剥離剤の量は、基材の約０．１重量％〜約５．０重量％である。

特定の液体フルオロ剤、例えば、ペルフルオロポリエーテルを剥離剤として使用する。しかし、ポリアミド酸と混合すると、フルオロ剤は、ポリアミド酸コーティング溶液と相溶性ではなく（相分離）、得られるポリイミドは、明らかな相分離を示す。コーティング基材からのポリイミドの剥離は、さまざまであり、このような液体フルオロ剤を用いて制御するのは非常に難しい。

開示されているポリアミド酸は、ピロメリット酸二無水物／４，４’−オキシジアニリンのポリアミド酸、ピロメリット酸二無水物／フェニレンジアミンのポリアミド酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物／４，４’−オキシジアニリンのポリアミド酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物／フェニレンジアミンのポリアミド酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物／４，４’−オキシジアニリンのポリアミド酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物／４，４’−オキシジアニリン／フェニレンジアミンのポリアミド酸など、およびこれらの混合物のいずれかを含む。

ピロメリット酸二無水物／４，４’−オキシジアニリンのポリアミド酸の市販例としては、ＰＹＲＥ−ＭＬＲＣ５０１９（Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）中、約１５〜１６重量％）、ＲＣ５０５７（ＮＭＰ／芳香族炭化水素＝８０／２０中、約１４．５〜１５．５重量％）、ＲＣ５０８３（ＮＭＰ／ＤＭＡｃ＝１５／８５中、約１８〜１９重量％）（すべてＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＳｕｍｍｉｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｒｐ．（Ｐａｒｌｉｎ，ＮＪ）から入手可能）、ＦＵＪＩＦＩＬＭＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓＵ．Ｓ．Ａ．，Ｉｎｃ．から入手可能なＤＵＲＩＭＩＤＥ（登録商標）１００が挙げられる。

ビフェニルテトラカルボン酸二無水物／４，４’−オキシジアニリンのポリアミド酸の市販例としては、Ｕ−ＶＡＲＮＩＳＨＡおよびＳ（ＮＭＰ中、約２０重量）（両方ともＵＢＥＡｍｅｒｉｃａＩｎｃ．（ＮｅｗＹｏｒｋ、ＮＹ））が挙げられる。

ビフェニルテトラカルボン酸二無水物／フェニレンジアミンのポリアミド酸の市販例としては、ＰＩ−２６１０（ＮＭＰ中、約１０．５重量）、ＰＩ−２６１１（ＮＭＰ中、約１３．５重量）（両方ともＨＤＭｉｃｒｏＳｙｓｔｅｍ（Ｐａｒｌｉｎ，ＮＪ）から入手可能）が挙げられる。

ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物／４，４’−オキシジアニリンのポリアミド酸の市販例としては、ＲＰ４６およびＲＰ５０（ＮＭＰ中、約１８重量％）（両方ともＵｎｉｔｅｃｈＣｏｒｐ．（Ｈａｍｐｔｏｎ、ＶＡ）製）が挙げられる。

ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物／４，４’−オキシジアニリン／フェニレンジアミンのポリアミド酸の市販例としては、ＰＩ−２５２５（ＮＭＰ中、約２５重量％）、ＰＩ−２５７４（ＮＭＰ中、約２５重量％）、ＰＩ−２５５５（ＮＭＰ／芳香族炭化水素＝８０／２０中、約１９重量％）、ＰＩ−２５５６（ＮＭＰ／芳香族炭化水素／プロピレングリコールメチルエーテル＝７０／１５／１５中、約１５重量％）（すべてＨＤＭｉｃｒｏＳｙｓｔｅｍｓ（Ｐａｒｌｉｎ，ＮＪ）製）が挙げられる。

基材のためにさまざまな量のポリアミド酸を選択することができ、例えば、約９５〜約９９．９重量％、約９６〜約９９．８重量％、または約９７〜約９９．５重量％であってもよい。

中間転写体に含まれていてもよい他のポリアミド酸またはポリアミド酸エステルの例は、酸二無水物とジアミンの反応から得られる。適切な二無水物としては、芳香族二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物、例えば、９，９−ビス（トリフルオロメチル）キサンテン−２，３，６，７−テトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物、２，２−ビス（（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物、４，４’−ビス（３，４−ジカルボキシ−２，５，６−トリフルオロフェノキシ）オクタフルオロビフェニル二無水物、３，３’，４，４’−テトラカルボキシビフェニル二無水物、３，３’，４，４’−テトラカルボキシベンゾフェノン二無水物、ジ−（４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル）エーテル二無水物、ジ−（４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル）スルフィド二無水物、ジ−（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ジ−（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、１，２，４，５−テトラカルボキシベンゼン二無水物、１，２，４−トリカルボキシベンゼン二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、１，２，３，４−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、１，２，７，８−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４−４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、２，２−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）スルホン２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサクロロプロパン二無水物、１，１−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、１，１−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エタン二無水物、ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、４，４’−（ｐ−フェニレンジオキシ）ジフタル酸二無水物、４，４’−（ｍ−フェニレンジオキシ）ジフタル酸二無水物、４，４’−ジフェニルスルフィドジオキシビス（４−フタル酸）二無水物、４，４’−ジフェニルスルホンジオキシビス（４−フタル酸）二無水物、メチレンビス（４−フェニレンオキシ−４−フタル酸）二無水物、エチリデンビス（４−フェニレンオキシ−４−フタル酸）二無水物、イソプロピリデンビス−（４−フェニレンオキシ−４−フタル酸）二無水物、ヘキサフルオロイソプロピリデンビス（４−フェニレンオキシ−４−フタル酸）二無水物などが挙げられる。ポリアミド酸を調製するときに使用するのに適した例示的なジアミンとしては、４，４’−ビス−（ｍ−アミノフェノキシ）−ビフェニル、４，４’−ビス−（ｍ−アミノフェノキシ）−ジフェニルスルフィド、４，４’−ビス−（ｍ−アミノフェノキシ）−ジフェニルスルホン、４，４’−ビス−（ｐ−アミノフェノキシ）−ベンゾフェノン、４，４’−ビス−（ｐ−アミノフェノキシ）−ジフェニルスルフィド、４，４’−ビス−（ｐ−アミノフェノキシ）−ジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノ−アゾベンゼン、４，４’−ジアミノビフェニル、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノ−ｐ−ｔｅｒフェニル、１，３−ビス−（ガンマ−アミノプロピル）−テトラメチル−ジシロキサン、１，６−ジアミノヘキサン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、１，３−ジアミノベンゼン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、２，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、１，４−ジアミノベンゼン、４，４’−ジアミノ−２，２’，３，３’，５，５’，６，６’−オクタフルオロ−ビフェニル、４，４’−ジアミノ−２，２’，３，３’，５，５’，６，６’−オクタフルオロジフェニルエーテル、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）−フェニル］スルフィド、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン、ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］ケトン、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、２，２−ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］−プロパン、２，２−ビス［４−（３−アミノフェノキシ）フェニル］−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、１，１−ジ（ｐ−アミノフェニル）エタン、２，２−ジ（ｐ−アミノフェニル）プロパン、２，２−ジ（ｐ−アミノフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンなど、およびこれらの混合物が挙げられる。

二無水物およびジアミンは、例えば、約２０：８０〜約８０：２０、さらに具体的には、約５０：５０の重量比になるように選択される。上の芳香族テトラカルボン酸二無水物のような芳香族二無水物と、芳香族ジアミンのようなジアミンを、それぞれ単独または混合物として用いる。

内部剥離剤としての剥離剤としては、式ＨＯＯＣ（ＣＦ_２）_ｎＣＯＯＨまたはＣ_ｎＦ_２ｎ＋１ＣＯＯＨのフルオロ酸が挙げられ、式中、ｎは、２〜１８、または２〜１２、または２〜１０である。フルオロ酸の実施形態としては、オクタフルオロスベリン酸ＨＯＯＣ（ＣＦ_２）_４ＣＯＯＨ、ドデカフルオロスベリン酸ＨＯＯＣ（ＣＦ_２）_６ＣＯＯＨ、ヘキサデカフルオロセバシン酸ＨＯＯＣ（ＣＦ_２）_８ＣＯＯＨ、ヘプタデカフルオロ−ｎ−ノナン酸ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＣＯＯＨ、ノナデカフルオロデカン酸ＣＦ_３（ＣＦ_２）_８ＣＯＯＨ、ノナフルオロ吉草酸ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３ＣＯＯＨ、ペンタデカフルオロオクタン酸ＣＦ_３（ＣＦ_２）_６ＣＯＯＨ、ウンデカフルオロヘキサン酸ＣＦ_３（ＣＦ_２）_４ＣＯＯＨなど、およびこれらの混合物が挙げられる。

本明細書に開示される剥離剤は、コーティング溶液と相溶性であり（混合すると透明）、得られたポリイミドも、見かけ上相分離がなく透明である。それに加え、フルオロ酸は、ポリアミド酸と化学的に相互作用し、物理的な混合ではなく、ポリイミド網目構造に組み込むことができる。得られるポリイミドは、金属コーティング基材から自己剥離する。

基材のためにさまざまな量のフルオロ酸を選択することができ、例えば、基材の約０．１〜約５重量％、約０．２〜約４重量％、または約０．５〜約３重量％であってもよい。

ポリイミド基材組成物は、場合により、コーティングの質を向上させ、または平滑にするためにポリシロキサンコポリマーを含んでいてもよい。ポリシロキサンコポリマーの濃度は、約１重量％未満、または約０．２重量％未満である。任意要素のポリシロキサンコポリマーとしては、ＢＹＫＣｈｅｍｉｃａｌから商品名ＢＹＫ（登録商標）３１０（キシレン中、約２５重量％）および３７０で市販される、ポリエステルで修飾されたポリジメチルシロキサン（キシレン／アルキルベンゼン／シクロヘキサノン／モノフェニルグリコール＝７５／１１／７／７中、約２５重量％）、ＢＹＫＣｈｅｍｉｃａｌから商品名ＢＹＫ（登録商標）３３０（メトキシプロピルアセテート中、約５１重量％）および３４４（キシレン／イソブタノール＝８０／２０中、約５２．３重量％）、ＢＹＫ（登録商標）−ＳＩＬＣＬＥＡＮ３７１０および３７２０（メトキシプロパノール中、約２５重量％）で市販される、ポリエーテルで修飾されたポリジメチルシロキサン、ＢＹＫＣｈｅｍｉｃａｌから商品名ＢＹＫ（登録商標）−ＳＩＬＣＬＥＡＮ３７００（メトキシプロピルアセテート中、約２５重量％）で市販される、ポリアクリレートで修飾されたポリジメチルシロキサン、またはＢＹＫＣｈｅｍｉｃａｌから商品名ＢＹＫ（登録商標）３７５（ジ−プロピレングリコールモノメチルエーテル中、約２５重量％）で市販される、ポリエステルポリエーテルで修飾されたポリジメチルシロキサンが挙げられる。基材のポリイミド、フルオロ酸およびポリシロキサンポリマーは、約９９．９／０．０９／０．０１〜約９５／４／１の重量比で存在する。

開示されているポリイミド基材層２１０は、ヤング弾性率が約４，０００ＭＰａ〜約１０，０００ＭＰａ、または約５，０００ＭＰａ〜約１０，０００ＭＰａ、または約６，０００ＭＰａ〜約１０，０００ＭＰａであり、分解開始温度は約４００℃〜約６００℃、または約４２５℃〜約５７５℃、または約４５０℃〜約５５０℃である。

本明細書には、フローコーティングによって定着器ベルト基材のためのつなぎ目のないポリイミドベルトを調製するプロセスで使用される組成物も記載される。遠心鋳造プロセスでは、剛性の円筒形マンドレルの内側表面に、薄いフッ素またはシリコーンの剥離層を塗布し、次いで、ポリイミド層を塗布し、その後に硬化させ、マンドレルから外す。フローコーティングプロセスおよび開示されている組成物を用いると、それ以外の剥離層を必要としないため、製造費用が安くなる。

基材層の組成物は、ポリアミド酸（例えば、ピロメリット酸二無水物／４，４−オキシジアニリンのポリアミド酸）およびフルオロ酸の内部剥離剤を含む。内部剥離剤は、基材の約０．０５重量％〜約０．５重量％、または約０．１重量％〜約０．４重量％、または約０．１５重量％〜約０．３重量％の量で存在する。ステンレス鋼基材からポリイミド層を完全に剥離するために、フルオロ酸剥離剤が必要である。

望ましい生成物の周囲に、溶接したステンレス製ベルトまたは電気鋳造したニッケルベルトの上にポリイミド−フルオロ酸組成物をフローコーティングする。ポリイミド−フルオロ酸ベルトを約１５０℃〜約２５０℃、または約１８０℃〜約２２０℃で約３０分〜約９０分、または約４５分〜約７５分かけて部分的に硬化させるか、または前硬化させ、ステンレス鋼ベルトまたは電気鋳造したつなぎ目のないニッケルベルトから自己剥離させ、次いで、図４に示す形状で引っ張りつつ、約２５０℃〜約３７０℃、または約３００℃〜約３４０℃で約３０分〜約１５０分、または約６０分〜約１２０分かけてさらに完全に硬化させる。この最終的な硬化は、約１キログラム〜約１０キログラムの張力である。図４に示されるように、矢印２０の方向に回転させつつ、前硬化したベルト２１０を２個のローラー２５０の間で引っ張る。最終的な硬化によって、定着器部材として使用するのに適した弾性率を示すベルトが得られる。

つなぎ目のあるステンレス鋼ベルトのつなぎ目の厚みおよびプロフィールをできるだけ小さくすることができ、基材ベルトの表面仕上げおよび粗さを規定することができる。例えば、ポリイミド層の剥離のためには、粗く切削されたベルトまたは研磨したベルトが良好である。このような構造によって、さまざまな長さおよび幅を有するベルトを簡単に製造することができる。回転するマンドレルを用いると、それぞれのベルトが別個のマンドレルを必要とするため、製造可能なベルトの幅および長さに制限がある。

一実施形態では、コーティングベルト基材は、粗く切削されたベルトであり、Ｒ_ａ（平均粗さ）は約０．０１ミクロン〜約０．５ミクロン、または約０．０５ミクロン〜約０．３ミクロン、または約０．１ミクロン〜約０．２ミクロンであり、Ｒ_ｍａｘは約０．０５ミクロン〜約２ミクロン、または約０．１ミクロン〜約１ミクロン、または約０．２ミクロン〜約０．７ミクロンである。この基材からフローコーティングされたポリイミド定着器基材の裏側は、同じように粗く旋盤加工されているため、識別可能である。

別の実施形態では、コーティングベルト基材は、研磨したベルト基材であり、Ｒ_ａは、約０．１５ミクロン〜約１ミクロン、または約０．２ミクロン〜約０．８ミクロン、または約０．３ミクロン〜約０．７ミクロンであり、Ｒ_ｍａｘは、約０．５ミクロン〜約１０ミクロン、または約１ミクロン〜約７ミクロン、または約２ミクロン〜約４ミクロンである。この基材からフローコーティングされたポリイミド定着器基材の裏側は、同じように研磨されているため、識別可能である。

ポリイミド−フルオロ酸の層の厚みは、１回または複数回通過させるコーティングによって達成することができる。１回の通過の場合、ポリイミド層をコーティングし、約１２５℃〜約２５０℃の温度で約３０分〜約９０分かけて前硬化させ、次いで、約２５０℃〜約３７０℃の温度で約３０分〜約９０分かけて完全に硬化させる。複数の通過（例えば、二回の通過）の場合、下側のポリイミド層を基材にコーティングし、約１２５℃〜約１９０℃の温度で約３０分〜約９０分かけて前硬化させ、次いで、上側のポリイミド層をその後にコーティングし、約１２５℃〜約１９０℃の温度で約３０分〜約９０分かけて前硬化させ、次いで、二層のポリイミド層を、約１９０℃〜約３７０℃で約３０分〜約９０分かけて完全に硬化させる。一実施形態では、ステンレス鋼ベルトをコーティング基材として使用する。コーティングを熱硬化させている間、基材を約２０ｒｐｍ〜約１００ｒｐｍ、または約４０ｒｐｍ〜約６０ｒｐｍの速度で回転する。

ポリイミド基材組成物は、溶媒を含む。組成物を作成するために選択される溶媒の例としては、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、塩化メチレンなど、およびこれらの混合物が挙げられ、溶媒は、コーティング混合物の約７０重量％〜約９５重量％、８０重量％〜約９０重量％の量で選択される。

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、上述の組成物中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フィラーとしては、カーボンブラック、例えば、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、グラファイト、グラフェン、銅フレーク、ナノダイアモンド、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、金属酸化物、ドープされた金属酸化物、金属フレークおよびこれらの混合物が挙げられる。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。

組成物を任意の適切な既知の様式で基材にコーティングする。このような材料を基材層にコーティングする典型的な技術としては、フローコーティング、液体噴霧コーティング、浸漬コーティング、ワイヤ巻き付けロッドによるコーティング、流動床コーティング、粉末コーティング、静電噴霧、音波噴霧、ブレードコーティング、成形、積層などが挙げられる。

ビフェニルテトラカルボン酸二無水物／４，４’−オキシジアニリンのポリアミド酸と、ドデカフルオロスベリン酸とを約９９．５〜０．５の重量比で含む組成物をＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）中で固形物が約１６重量％になるように調製した。ポリアミド酸は、ＫａｎｅｋａＣｏｒｐ．製であり、ドデカフルオロスベリン酸は、ＴＣＩＡｍｅｒｉｃａ製である。この組成物の液体をステンレス鋼基材にコーティングした後、７５℃で３０分間、１９０℃で３０分間、３２０℃で６０分間硬化させた。得られたポリイミド定着器ベルトは、ステンレス鋼基材から自己剥離し、８０μｍの平滑なポリイミド基材が得られた。

このポリイミド／ドデカフルオロスベリン酸基材について、さらに、弾性率および熱膨張係数（ＣＴＥ）を調べた。ヤング弾性率は、約７，１００ＭＰａであり、ＣＴＥは、１７ｐｐｍ／°Ｋであった。比較として、市販のポリイミドベルト（ＮｉｔｔｏＤｅｎｋｏＫＵＣポリイミド）の弾性率は、約６，０００ＭＰａであり、ＣＴＥは、１５ｐｐｍ／°Ｋであった。

開示されているポリイミド／ドデカフルオロスベリン酸基材の分解開始温度は、約５９０℃であった。比較として、ＮｉｔｔｏＤｅｎｋｏＫＵＣポリイミド基材の分解開始温度は、約５１０℃であった。

したがって、開示されているポリイミド／ドデカフルオロスベリン酸定着器ベルト基材の主要な特性は、市販のポリイミド基材の特性に匹敵しているが、それ以外の剥離層コーティングが不要なため、製造コストが安くなった。

Claims

定着器部材であって、
ポリイミドポリマーおよびフルオロ酸を含む基材層を含み、前記フルオロ酸が、ＨＯＯＣ（ＣＦ₂）_nＣＯＯＨおよびＣ_nＦ_2n+1ＣＯＯＨからなる群から選択され、ｎが２〜１８であり、オクタフルオロスベリン酸、ドデカフルオロスベリン酸、ヘキサデカフルオロセバシン酸、ヘプタデカフルオロ−ｎ−ノナン酸、ノナデカフルオロデカン酸、ノナフルオロ吉草酸、及びウンデカフルオロヘキサン酸から選択される少なくとも１種を含む、定着器部材。
前記基材層が、さらに、ポリシロキサンポリマーを含む、請求項１に記載の定着器部材。
前記ポリシロキサンポリマーが、ポリエステルで修飾されたポリジメチルシロキサン、ポリエーテルで修飾されたポリジメチルシロキサン、ポリアクリレートで修飾されたポリジメチルシロキサン、およびポリエステルポリエーテルで修飾されたポリジメチルシロキサンからなる群から選択される、請求項２に記載の定着器部材。
前記ポリイミドポリマーおよび前記フルオロ酸が、約９９．９／０．１〜約９５／５の重量比で存在する、請求項１に記載の定着器部材。
前記基材層は、弾性率が約４，０００ＭＰａ〜約１０，０００ＭＰａである、請求項１に記載の定着器部材。
前記基材層が、さらに、フィラーを含む、請求項１に記載の定着器部材。
前記フィラーが、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、グラファイト、グラフェン、銅フレーク、ナノダイアモンド、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、金属酸化物、ドープされた金属酸化物、金属フレークおよびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項６に記載の定着器部材。
前記基材層の上に配置された中間層と、
前記中間層の上に配置された剥離層と、
をさらに含む、請求項１に記載の定着器部材。
前記中間層がシリコーンを含む、請求項８に記載の定着器部材。
前記剥離層がフルオロポリマーを含む、請求項８に記載の定着器部材。
定着器部材であって、
ポリイミドポリマー、およびＨＯＯＣ（ＣＦ₂）_nＣＯＯＨおよびＣ_nＦ_2n+1ＣＯＯＨからなる群から選択され、ｎが２〜１８であるフルオロ酸を含む基材層と、
基材層の上に配置された、シリコーンおよびフルオロエラストマーからなる群から選択される材料を含む中間層と、
中間層の上に配置された、フルオロポリマーを含む剥離層とを含み、基材層は、弾性率が約４，０００ＭＰａ〜約１０，０００ＭＰａであり、
前記フルオロ酸は、オクタフルオロスベリン酸、ドデカフルオロスベリン酸、ヘキサデカフルオロセバシン酸、ヘプタデカフルオロ−ｎ−ノナン酸、ノナデカフルオロデカン酸、ノナフルオロ吉草酸、及びウンデカフルオロヘキサン酸から選択される少なくとも１種を含む、定着器部材。
前記剥離層が、さらに、フィラーを含む、請求項１１に記載の定着器部材。
前記フィラーが、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、グラファイト、グラフェン、銅フレーク、ナノダイアモンド、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、金属酸化物、ドープされた金属酸化物、金属フレークおよびこれらの混合物からなる群から選択され、
前記フルオロポリマーがフルオロエラストマーまたはフルオロプラスチックを含む、請求項１２に記載の定着器部材。
前記中間層または前記基材層の上に配置された接着層をさらに含む、請求項１１に記載の定着器部材。
定着器部材であって、
ポリイミドポリマー、およびＨＯＯＣ（ＣＦ₂）_nＣＯＯＨおよびＣ_nＦ_2n+1ＣＯＯＨからなる群から選択され、ｎが２〜１８であるフルオロ酸を含む基材層を含み、
前記基材層は、弾性率が約４，０００ＭＰａ〜約１０，０００Ｍｐａであり、分解開始温度が約５９０℃であり、
前記フルオロ酸は、前記フルオロ酸は、オクタフルオロスベリン酸、ドデカフルオロスベリン酸、ヘキサデカフルオロセバシン酸、ヘプタデカフルオロ−ｎ−ノナン酸、ノナデカフルオロデカン酸、ノナフルオロ吉草酸、及びウンデカフルオロヘキサン酸から選択される少なくとも１種を含む、定着器部材。
前記基材層の上に配置された中間層と、
前記中間層の上に配置された剥離層と、
をさらに含む、請求項１５に記載の定着器部材。
前記中間層がシリコーンを含む、請求項１６に記載の定着器部材。
前記剥離層がフルオロポリマーを含む、請求項１６に記載の定着器部材。