特許 5955259 ナノサイズのセルロース粒子を含むバイオナノ混成物定着器トップコート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5955259

(24)【登録日】2016年6月24日

(45)【発行日】2016年7月20日

(54)【発明の名称】ナノサイズのセルロース粒子を含むバイオナノ混成物定着器トップコート

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20160707BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/20 515

【請求項の数】20

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-74893(P2013-74893)

(22)【出願日】2013年3月29日

(65)【公開番号】特開2013-222197(P2013-222197A)

(43)【公開日】2013年10月28日

【審査請求日】2016年3月28日

(31)【優先権主張番号】13/446,267

(32)【優先日】2012年4月13日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】596170170

【氏名又は名称】ゼロックス コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】キャロライン・ムーアラグ

(72)【発明者】

【氏名】ユー・チ

(72)【発明者】

【氏名】ブリン・ドゥーリー

(72)【発明者】

【氏名】チー・ツァン

【審査官】 中澤 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０９５７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８８７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５５６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３０２４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１９０８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｆ１６Ｃ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、
前記基材上の最外層であって、前記最外層は、フルオロポリマーマトリックス中に配置された複数のナノサイズのセルロース粒子を含み、前記複数のナノサイズのセルロース粒子のそれぞれが、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）粒子、ナノ結晶セルロース粒子、ＭＦＣクラスター、およびこれらの組み合わせのうちの１つ以上を含む、最外層と、を含み、
前記最外層は、約０μｍ〜約２０μｍの範囲の平均表面粗度Ｓｑ値を有する、
定着器部材。

【請求項2】

前記最外層は、約１μｍ〜約１０μｍの範囲の平均表面粗度Ｓｑ値を有する、請求項１に記載の部材。

【請求項3】

前記最外層は、約３μｍ〜約５μｍの範囲の平均表面粗度Ｓｑ値を有する、請求項２に記載の部材。

【請求項4】

前記ＭＦＣ粒子は、約１ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲の平均直径、約１ミクロン〜約１００ミクロンの範囲の平均長、および約０．００２平方ミクロン〜約３０平方ミクロンの範囲の平均表面積を有する、請求項１に記載の部材。

【請求項5】

前記ＭＦＣ粒子が、結晶部分および非結晶部分を含み、前記結晶部分は、前記ＭＦＣ粒子に対して約６０％〜約６５％である、請求項１に記載の部材。

【請求項6】

前記ＭＦＣクラスターは、複数のＭＦＣ粒子によって形成され、そして約１０ミクロン〜約２０ミクロンの範囲の平均クラスターサイズを有する、請求項１に記載の部材。

【請求項7】

前記複数のナノサイズのセルロースのそれぞれがさらに、ナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）粒子、ＮＣＣクラスター、ＭＦＣ−ＮＣＣクラスターおよびこれらの組み合わせのうちの１つ以上を含み、ＭＦＣ対ＮＣＣの重量比が約０．６〜約０．３の範囲にある、請求項１に記載の部材。

【請求項8】

前記複数のナノサイズのセルロース粒子は、前記最外層全体の、約１重量％〜約３０重量％の範囲の量で存在する、請求項１に記載の部材。

【請求項9】

前記フルオロポリマーマトリックスは、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー、テトラフルオロエチレンとパーフルオロ（プロピルビニルエーテル）とのコポリマー、テトラフルオロエチレンとパーフルオロ（エチルビニルエーテル）とのコポリマー、テトラフルオロエチレンとパーフルオロ（メチルビニルエーテル）とのコポリマー、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、フルオロプラスチックを含む、請求項１に記載の部材。

【請求項10】

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（メチルビニルエーテル）、パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）、パーフルオロ（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より選択される硬化部位モノマーおよびモノマーリピート単位を含む、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11】

基材と、
前記基材上の最外層であって、前記最外層は、フルオロポリマーマトリックス中に配置された複数のナノサイズのセルロース粒子を含み、これにより、前記最外層は、約５００ｐｓｉ〜約５０００ｐｓｉの範囲の引張り強度を備え、前記複数のナノサイズのセルロース粒子のそれぞれが、ナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）粒子、ＮＣＣクラスターおよびこれらの組み合わせのうちの１つ以上を含む、最外層と、を含み、
前記最外層は、約０μｍ〜約２０μｍの範囲の平均表面粗度Ｓｑ値を有する、
定着器部材。

【請求項12】

前記最外層は、約１２００ｐｓｉ〜約２２００ｐｓｉの範囲の引張り強度を備える、請求項１１に記載の部材。

【請求項13】

前記最外層は、約１４００ｐｓｉ〜約１８００ｐｓｉの範囲の引張り強度を備える、請求項１２に記載の部材。

【請求項14】

前記ＮＣＣ粒子は、約１ｎｍ〜約７０ｎｍの平均直径、約２０ｎｍ〜約３ミクロンの平均長、および約５〜約３５０の平均縦横比を有する、請求項１１に記載の部材。

【請求項15】

前記ＮＣＣクラスターは、複数のＮＣＣ粒子によって形成され、約１０ミクロン〜約２０ミクロンの平均クラスターサイズを有する、請求項１１に記載の部材。

【請求項16】

前記複数のナノサイズのセルロースがさらに、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）粒子、ＭＦＣクラスター、ＭＦＣ−ＮＣＣクラスターおよびこれらの組み合わせのうちの１つ以上を含み、ＭＦＣ対ＮＣＣの重量比が約５〜約０．１の範囲にある、請求項１１に記載の部材。

【請求項17】

前記基材が、円筒、ロール、ドラム、ベルト、プレート、フィルム、シート、またはドレルトの形態を有し、前記基材が、金属、プラスチック、セラミックおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料から形成される、請求項１１に記載の部材。

【請求項18】

印刷における光沢レベルの改善のための定着方法であって、
最外層を含む定着器部材を提供することであって、前記最外層が、フルオロポリマーマトリックス中に配置された複数のナノサイズのセルロース粒子を含み、これにより、前記最外層が約０μｍ〜約２０μｍの範囲の平均表面祖度Ｓｑ値を有し、前記複数のナノサイズのセルロース粒子のそれぞれは、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）粒子、ＭＦＣクラスター、ナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）粒子、ＮＣＣクラスター、ＭＦＣ−ＮＣＣクラスターおよびこれらの組み合わせのうちの１つ以上を含む、ことと、
前記定着器部材の前記最外層と加圧部材との間に、接触弧を形成することと、
トナー画像を含む印刷媒体を前記接触弧に通らせ、前記トナー画像を前記印刷媒体上に定着させることであって、前記最外層が前記平均表面祖度Ｓｑ値を有することにより、前記印刷媒体上に定着された前記トナー画像が、約３０ｇｇｕ〜約７０ｇｇｕの範囲の光沢レベルを有する、ことと、
を含む、定着方法。

【請求項19】

前記印刷媒体上に定着された前記トナー画像が、約４０ｇｇｕ〜約６５ｇｇｕの範囲の光沢レベルを有する、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記印刷媒体上に定着された前記トナー画像が、約５０ｇｇｕ〜約６０ｇｇｕの範囲の光沢レベルを有する、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子写真複写装置において有用なバイオナノ混成物定着器トップコートを有する定着器部材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の電子写真画像化プロセスは、通常、可視のトナー画像を支持表面（例えば、一枚の紙）上に形成することを含む。可視のトナー画像は、多くの場合、静電性の潜伏画像を含む光受容体から移動させられ、通常、定着器を用いて支持表面上に固定されているかまたは定着されていて、永久的な画像を形成する。従来的な定着装置は、定着器部材および加圧部材を備え、ロール部材と圧着するロール部材またはロール部材と圧着するベルト部材を備えるように構成され得る。定着プロセスにおいて、定着器部材の一方または両方および加圧部材を加熱することによって、熱を加えることができる。

【0003】

従来型定着器部材の１つの主要な欠陥様式は、定着器トップコート材料が機械的なロバスト性がないために、定着器表面で紙の端の摩耗および引っ掻き傷の損傷を含む。したがって、定着器の操作寿命は、限られている。

【0004】

これらの問題を解決するための従来のアプローチは、定着器の最外材料にフィラーを添加することを含む。フィラーとしては、カーボンブラック、金属酸化物およびカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）が挙げられる。しかし、機械的ロバスト性および摩耗耐性は、従来型定着器の短い操作寿命を延長するために、なお改善の必要がある。さらに、靭性を増大し摩耗および引っ掻き傷を減らす目的で、より機械的に可撓性のフィラー添加剤を組み込むことに利点がある。さらに、プリンター部材の再生可能資源に基づく、持続可能であるかまたは生分解性の構成要素を組み込むことが、望ましい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、先行技術のこれらおよび他の問題を克服し、定着器部材のために好適なフィラー粒子を有する混成材料を提供する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

種々の実施形態により、定着器部材が提供される。この定着器部材は、基材およびこの基材上に堆積する最外層を備えることができる。この最外層は、フルオロポリマーマトリックス中に堆積する複数のナノサイズのセルロース粒子を含むことができ、この複数のナノサイズのセルロース粒子のそれぞれは、１つ以上のミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）粒子、ナノ結晶セルロース粒子、ＭＦＣクラスターおよびこれらの組み合わせを含む。

【0007】

さらなる実施形態により、定着器部材は、基材およびこの基材上に堆積する最外層を備える。この最外層は、フルオロポリマーマトリックス中に堆積する複数のナノサイズのセルロース粒子を含み、最外層に約５００ｐｓｉ〜約５０００ｐｓｉの範囲の引張り強度を提供することができ、この複数のナノサイズのセルロース粒子のそれぞれは、１つ以上のナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）粒子、ＮＣＣクラスターおよびこれらの組み合わせを含む。

【0008】

さらなる実施形態において、印刷における光沢レベルの改善のための定着方法が、提供される。この方法は、最外層を含む定着器部材を提供することであって、この最外層は、フルオロポリマーマトリックス中に堆積する複数のナノサイズのセルロース粒子を含むことにより、この最外層に約０μｍ〜約２０μｍの範囲の平均表面粗度Ｓｑ値を与える。複数のナノサイズのセルロース粒子のそれぞれは、１つ以上のミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）粒子、ＭＦＣクラスター、ナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）粒子、ＮＣＣクラスター、ＭＦＣ−ＮＣＣクラスターおよびこれらの組み合わせを含むことができる。定着器部材の最外層と加圧部材との間に、接触弧が形成され得る。その上にトナー画像を含む印刷媒体が、この接触弧を通ってこのトナー画像を印刷媒体に定着させ得る。ここで、平均表面粗度Ｓｑ値を有する最外層は、印刷媒体上のトナー画像を、約３０ｇｇｕ〜約７０ｇｇｕの範囲の光沢レベルで提供する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本明細書中に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本教示の幾つかの実施形態を説明し、説明と共に、本教示の原理を説明するために寄与する。

【図1A】図１Ａは、本教示の種々の実施形態による種々の例示的なナノサイズセルロース粒子強化フルオロポリマー材料を図示する。

【図1B】図１Ｂは、本教示の種々の実施形態による種々の例示的なナノサイズセルロース粒子強化フルオロポリマー材料を図示する。

【図1C】図１Ｃは、本教示の種々の実施形態による種々の例示的なナノサイズセルロース粒子強化フルオロポリマー材料を図示する。

【図2A】図２Ａは、本教示の種々の実施形態による図１Ａ〜１Ｃの混成材料を含む例示的な定着器部材を図示する。

【図2B】図２Ｂは、本教示の種々の実施形態による図１Ａ〜１Ｃの混成材料を含む例示的な定着器部材を図示する。

【図3】図３は、本教示の種々の実施形態による図２Ａ〜２Ｃの定着器部材を用いる例示的な定着方法を図示する。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図面の詳細の幾つかは単純化されており、構造的な正確性、詳細および縮尺を厳密に維持するためよりも、実施形態の理解を容易にするために描写されていることに留意されたい。

【0011】

例示的な実施形態は、電子写真印刷デバイスにおける定着器部材のために使用されるナノサイズのセルロース粒子強化フルオロポリマー混成材料のための材料および方法を提供する。ナノサイズセルロース粒子強化フルオロポリマー混成材料は、フルオロポリマーマトリックス中に分散されているかおよび／またはこれに結合しているナノサイズのセルロース粒子を含むことができる。ナノサイズのセルロース粒子強化フルオロポリマー混成材料は、定着器部材の最外層として使用されてもよく、定着プロセスに好適な特性を提供する。

【0012】

この場合、ナノバイオ混成物とは、少なくとも寸法の１つが１００ｎｍ未満であるセルロースフィラーを含むポリマーをいう。実施形態において、ナノサイズのセルロース粒子は、ミクロフィブリル化セルロース（すなわちＭＦＣ）粒子および／またはそのクラスター、ナノ結晶セルロース（すなわちＮＣＣ）粒子および／またはそのクラスター、ＭＦＣ−ＮＣＣクラスター、および／またはそれらの組み合わせを含み得る。実施形態において、ナノサイズのセルロース粒子は、約１００ナノメートル以下の、少なくとも１つの寸法（例えば幅または径）を有することができる。ナノサイズのセルロース粒子は、フレーク、鎖、ひげ、ロッド、針、シャフト、ピラーおよび／またはワイヤが挙げられるが、これらに限定されない形状であり得る。

【0013】

本明細書中で使用される場合、用語「ミクロフィブリル化セルロース」すなわち「ＭＦＣ」は、元のセルロースの糸状構造を保存するプロセスにおいて供給源から回収された、単離されそして精製されたセルロース繊維を指す。また、この用語には、単離および精製の後、繊維の内部構造および／または配列を変える化学的処理を受けているセルロース繊維をも含むことができる。結果として、用語ミクロフィブリル化セルロースすなわちＭＦＣは、細菌セルロースのような微生物から得られる精製され単離されたセルロースを含むことができる。

【0014】

実施形態において、開示されたナノサイズのセルロース粒子は、リグニンおよび繊維の束由来のヘミセルロースの除去により、従来のセルロース繊維と異なっていてもよいが、セルロース鎖は残っている。ＭＦＣ粒子は、セルロース鎖からフィブリルを抽出することによって得られ得る。さらなる機械的分解および脱フィブリル化により、非結晶部分によって互いに結合している結晶部分を含む、長く、可撓性の繊維のさらなる鎖が、得られ得る。実施形態において、ＭＦＣ粒子の結晶部分は、ＭＦＣ粒子と比較して、約４０〜約７５、または約５０〜約７０、または約６０〜約６５であり得る。実施形態において、ＭＦＣ粒子自体は、セルロース分子に類似の密集ネットワーク構造を有することができる。ＭＦＣ粒子はまた、混成処方物中に、より密度の低いネットワーク構造も形成し、周囲のマトリックスを肥厚化するか、ゲル化するか、または周囲のマトリックスを強化することができる。

【0015】

実施形態において、ＭＦＣ粒子は、約１ｎｍ〜約１００ｎｍ、もしくは約２ｎｍ〜約５０ｎｍ、もしくは約５ｎｍ〜約２０ｎｍの範囲の平均直径または相当直径、および約１ミクロン〜約１００ミクロン、もしくは約２ミクロン〜約４０ミクロン、もしくは約５ミクロン〜約２０ミクロンの範囲の平均長を有することができる。実施形態において、ＭＦＣ粒子は、約０．００２平方ミクロン〜約３０平方ミクロン、もしくは約０．０１平方ミクロン〜約６平方ミクロン、もしくは約０．１平方ミクロン〜約１平方ミクロンの範囲の平均表面積を有することができ、ＭＦＣの寸法は、限定されない。

【0016】

実施形態において、ナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）を、セルロース繊維の可撓性成分を昇華しそして除去することによって形成することができるが、結晶部分は除去されない。実施形態において、ＮＣＣ粒子は、約１ｎｍ〜約７０ｎｍ、もしくは約２ｎｍ〜約５０ｎｍ、もしくは約５ｎｍ〜約２０ｎｍの範囲の平均直径または相当直径、約２０ｎｍ〜約３ミクロン、もしくは約３５ｎｍ〜約１０００ｎｍ、もしくは約５０ｎｍ〜約７００ｎｍの範囲の平均長を、有し得る。別の実施形態において、ＮＣＣ粒子は、約２〜約１０００、もしくは約３〜約５００、もしくは約５〜約３５０の縦横比（長さ：幅）を有し得る。実施形態において、ＮＣＣ粒子は、結晶であり、欠陥のないものは僅かである。

【0017】

実施形態において、ＭＦＣおよび／またはＮＣＣのナノサイズのセルロース粒子は、セルロース誘導体を含み得、これは、セルロースエステル、セルロースエーテル、セルロース酸、セルロースアミン、および／またはセルロースアミドを含むが、これらに限定されない。セルロース粒子の水酸基（−ＯＨ）が、種々の試薬と容易に反応して、所望の誘導体を提供し得る。例えば、ナノサイズのセルロース粒子は、種々の界面活性材料と容易に反応して、強化混成材料を形成する際に材料を処理するために有用な所望の特性に合わせることができる。例示的な開き面活性材料としては、リン酸、ケトン、エーテル、エステル、水酸化物、アミン、アジドが挙げられ得るが、これらに限定されない。実施形態において、界面活性材料は、ナノサイズのセルロース粒子に物理的に付着することができる。

【0018】

実施形態において、ＭＦＣおよび／またはＮＣＣのナノサイズのセルロース粒子は、フルオロポリマーマトリックス中に物理的に分散されていてもよく、および／またはこれに化学的に結合していてもよい。

【0019】

本明細書中で使用される場合、ポリマーマトリックスに「結合」しているナノサイズのセルロース粒子は、イオン結合または共有結合のような化学結合を指し、水素結合または分子の物理的な捕捉（２つの化学種が互いに近密に存在する場合に起こり得る）のようなより弱いメカニズムではない。例えば、ナノサイズのセルロース粒子は、単純に、フルオロポリマーマトリックス中に混合されてもまたは分散されてもよいが、フルオロポリマー材料に化学的に結合しない。別の実施形態において、ナノサイズのセルロース粒子は、フルオロポリマー材料に化学的に結合している（例えば、ポリマー材料と共有結合を介して架橋している）。なお別の実施形態において、ナノサイズのセルロース粒子は、フルオロポリマーマトリックス中に混合されてもまたは分散されてもよいが、一方で、他の粒子が、フルオロポリマー材料と化学的に結合している。

【0020】

ＭＦＣおよび／またはＮＣＣのナノサイズのセルロース粒子は、その表面上の−ＯＨ基に起因して、強い水素結合力を示し得る。ＭＦＣ粒子は、互いに相互作用して、ＭＦＣクラスターを形成し得る。ＮＣＣ粒子は、互いに相互作用して、ＮＣＣクラスターを形成し得る。ＭＦＣ粒子はまた、ＮＣＣ粒子と相互作用して、ＭＦＣ−ＮＣＣクラスターを形成し得る。

【0021】

図１Ａ〜１Ｃは、本教示の種々の実施形態にしたがう種々の例示的ナノサイズセルロース粒子強化フルオロポリマー混成材料を示す。

【0022】

図１Ａにおいて、混成材料１００Ａは、複数のＭＦＣ粒子１０２を含み得、ランダム且つ均一に、フルオロポリマーマトリックス１５０中に分散している。ＭＦＣ粒子１０２は、凝集されなくてもよく、および／またはフルオロポリマーマトリックス中にＭＦＣクラスターを形成してもよい。実施形態において、ＭＦＣクラスターは、約１ミクロン〜約１００ミクロン、もしくは約５ミクロン〜約５０ミクロン、もしくは約１０ミクロン〜約２０ミクロンの範囲の平均クラスターサイズを有し得る。例示的な実施形態において、ＭＦＣ粒子は、フルオロポリマーマトリックス１５０に「ウェブ様」強化を提供する。例えば、混成材料１００Ａの機械的強度を改善し、一方で、可撓性を維持する。

【0023】

図１Ｂにおいて、混成材料１００Ｂは、フルオロポリマーマトリックス１５０中に分散した複数のＮＣＣ粒子１０４を、ランダムにまたは均一に含み得る。ＮＣＣ粒子１０４は、凝集されない粒子であってもよく、および／またはフルオロポリマーマトリックス１５０中でＮＣＣクラスターを形成してもよい。実施形態において、ＮＣＣクラスターは、約１ミクロン〜約１００ミクロン、もしくは約５ミクロン〜約５０ミクロン、もしくは約１０ミクロン〜約２０ミクロンの範囲の平均クラスターサイズを有することができる。ＮＣＣ粒子１０４は、フルオロポリマーマトリックス１５０に機械的強化を提供する。

【0024】

図１Ｃにおいて、混成材料１００Ｃは、ＭＦＣ粒子１０２とＮＣＣ粒子１０４との両方を含み、フルオロポリマーマトリックス１５０中に、ランダムまたは均一に分散され得る。ＭＦＣ粒子１０２および／またはＮＣＣ粒子１０４は、凝集されない粒子であってもよく、あるいは／またはフルオロポリマーマトリックス１５０中にＭＦＣクラスター、ＮＣＣクラスター、および／もしくはＭＦＣ−ＮＣＣクラスターを形成してもよい。実施形態において、ＭＦＣ粒子とＮＣＣ粒子とによって形成されるＭＦＣ−ＮＣＣクラスターは、約１ミクロン〜約１００ミクロン、もしくは約５ミクロン〜約５０ミクロン、もしくは約１０ミクロン〜約２０ミクロンの範囲の平均クラスターサイズを有し得る。この実施形態において、ＭＦＣ粒子とＮＣＣ粒子との両方が強化混成材料中に存在し、ＭＦＣ対ＮＣＣの重量比は、約５対０．１、約１対０．２，または約０．６対０．３の範囲であることができる。

【0025】

実施形態において、ＭＦＣおよび／またはＮＣＣのナノサイズのセルロース粒子は、混成材料１００Ａ〜Ｃの総含量（重量）に対し、約１〜約３０、もしくは約３〜約１０、もしくは約５〜約８の範囲の量で存在し得る。ここで、本開示で企図される、凝集しなかったもの対クラスターの組み合わせの数および／またはＭＦＣ粒子とＮＣＣ粒子との組み合わせの数は、限定されない。

【0026】

混成材料１００Ａ〜Ｃを形成するためのフルオロポリマーマトリックス１５０として、種々のフルオロポリマーを使用することができる。フルオロポリマーとしては、フルオロエラストマー、フルオロプラスチック、および／またはフルオロ樹脂が挙げられ得るが、これらに限定されない。実施形態において、他の可能なポリマーとしては、例えば、シリコンエラストマー、サーモエラストマー、および／または樹脂が挙げられ、ポリマーマトリックスのために、組み込まれてまたは独立して使用することができる。

【0027】

例示的なフルオロエラストマーは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、パーフルオロ（メチルビニルエーテル），パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）、パーフルオロ（エチルビニルエーテル）、ビニリデンフルオリド、ヘキサフルオロプロピレン、およびこれらの混合物からなる群より選択されるモノマーリピート単位を含み得る。フルオロエラストマーはまた、硬化部位モノマーをも含むことができる。

【0028】

特定の実施形態において、例示的なフルオロエラストマーは、（１）２種のビニリデンフルオリド（ＶＤＦまたはＶＦ２）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、およびテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）のコポリマー、（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、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のクラス由来であり得る。これらのフルオロエラストマーは、公知であり、種々の名称で市販されている（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、およびＶＩＴＯＮ ＥＴＰ（登録商標））。ＶＩＴＯＮ（登録商標）の名称は、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ペン−１，１，１−ジヒドロ−３−ブロモパーフルオロプロペン−１、または任意の他の好適な、公知の硬化部位モノマーであってもよく、例えば、ＤｕＰｏｎｔから市販されるものであってもよい。他の市販のフルオロポリマーは、ＦＬＵＯＲＥＬ ２１７０（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ ２１７４（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ ２１７６（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ ２１７７（登録商標）およびＦＬＵＯＲＥＬ ＬＶＳ ７６（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）を含み得、これらは、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標である。さらなる市販の材料としては、ＡＦＬＡＳ（商標）（ポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレン））、および ＦＬＵＯＲＥＬ 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））が挙げられ、両方とも、やはり３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから購入可能であり、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）として同定されるＴｅｃｎｏｆｌｏｎｓが挙げられる（Ａｕｓｉｍｏｎｔから購入可能である）。

【0029】

３つの公知のエラストマーの例は、（１）２種の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コポリマーのクラス、例えばＶＩＴＯＮ Ａ（登録商標）として市場で知られるもの、（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のクラス、例えばＶＩＴＯＮ Ｂ（登録商標）として市場で知られるもの、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のクラス、例えばＶＩＴＯＮ ＧＨ（登録商標）またはＶＩＴＯＮ ＧＦ（登録商標）として市場で知られるものである。

【0030】

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 ＧＨ（登録商標）およびＶＩＴＯＮ ＧＦ（登録商標）は、約３５重量％のビニリデンフルオリド、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％の硬化部位モノマーを有する。

【0031】

例示的なフルオロプラスチックは、ポリフルオロアルコキシポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、および／またはフッ化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）を含み得るが、これらに限定されない。これらのフルオロプラスチックは、種々の名称で市販され得、例えば、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＰＦＡ、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＰＴＦＥ、またはＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＦＥＰであり、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から入手可能である。

【0032】

実施形態において、ＭＦＣ粒子１０２および／またはＮＣＣ粒子１０４を含むナノサイズのセルロース粒子は、フルオロポリマーマトリックス１５０内に分配され得、物理的特性、例えば、生じたポリマー混成物の機械的、化学的および表面特性、ならびに定着性能および印刷性能を、実質的に制御するかまたは増強することができる。

【0033】

ナノサイズのセルロース粒子強化フルオロポリマー混成材料（図１Ａ〜１Ｃを参照されたい）は、約５００ｐｓｉ〜約５０００ｐｓｉ、もしくは約１２００ｐｓｉ〜約２２００ｐｓｉ、もしくは約１４００ｐｓｉ〜約１８００ｐｓｉの範囲の引張り強度、約５００ｉｎ．−ｌｂｓ．／ｉｎ．^３〜約５０００ｉｎ．−ｌｂｓ．／ｉｎ．^３、もしくは約１５００ｉｎ．−ｌｂｓ．／ｉｎ．^３〜約４０００ｉｎ．−ｌｂｓ．／ｉｎ．^３、もしくは約２４００ｉｎ．−ｌｂｓ．／ｉｎ．^３〜約３０００ｉｎ．−ｌｂｓ．／ｉｎ．^３の範囲の靭性、および約４００ｐｓｉ〜約３０００ｐｓｉ、もしくは約５００ｐｓｉ〜約２０００ｐｓｉ、もしくは約６００ｐｓｉ〜約１０００ｐｓｉの範囲の初期モジュラスを有し得る。実施形態において、上述の機械的特性は、当該分野で公知のＡＳＴＭ Ｄ４１２法を用いて約１８０℃で測定され得る。

【0034】

実施形態において、ナノサイズのセルロース粒子強化フルオロポリマー混成材料（図１Ａ〜１Ｃを参照されたい）は、所望の表面粗度、例えば、約０μｍ〜約２０μｍ、もしくは約１μｍ〜約１０μｍ、もしくは約３μｍ〜約５μｍの範囲の粗度を提供し得る。表面粗度は、定着プロセスにおいて使用される場合に、画像の光沢レベルの制御を容易にし得る。

【0035】

ナノサイズのセルロース粒子強化フルオロポリマー混成材料（図１Ａ〜１Ｃを参照されたい）は、種々の定着サブシステムにおける定着器部材の最外層として使用され得る。定着器部材は、例えば、ロール、ドラム、ベルト、ドレルト、プレートまたはシートの形態であってもよい。例えば、図２Ａ〜２Ｂは、本教示の種々の実施形態にしたがう例示的な定着器ロールを図示する。

【0036】

図２Ａ〜２Ｂに示されるように、例示的な定着器ロール２００Ａ〜Ｂは、基材２０５および２０５の上に形成された最外層２５５を備え得る。

【0037】

基材２０５は、金属、プラスチック、および／またはセラミックを含む材料で製造され得るが、これらに限定されない。例えば、金属は、アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、鉄鋼、ニッケル、および／または銅を含み得る。プラスチックは、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）、および／またはポリアミドを含み得る。説明されるとおり、基材２０５は、例えば、円筒管または剛性の筒状シャフトの形態を取り得るが、当業者は、他の基材形態、例えば、ベルト基材またはフィルム基材が使用され得、定着器部材の剛性および構造完全性を維持し得る。

【0038】

最外層２５５は、例えば、図１Ａ〜Ｃに示されるナノサイズのセルロース粒子強化フルオロポリマー混成材料１００Ａ〜Ｃを含むことができる。したがって、最外層２５５は、フルオロポリマーマトリックス１５０中に分散するかおよび／またはこれに結合する複数のナノサイズのセルロース粒子を含むことができる。実施形態において、最外層２５５は、５μｍ〜約１００μｍ、もしくは約１０μｍ〜約５０μｍ、もしくは約２０μｍ〜約４０μｍの範囲の厚みを有することができる。

【0039】

図２Ａに示されるように、最外層２５５を、基材２０５上に直接形成することができる。他の実施形態において、最外層２５５と基材２０５との間に、基層２３５を形成することができる。基層２３５は、１つ以上の機能性層を含み、これらは、エラストマー層、中間層、および／または接着層が挙げられるが、これらに限定されない。

【0040】

例えば、基層２３５のエラストマー層は、イソプレン、クロロプレン、エピクロロヒドリン、ブチルエラストマー、ポリウレタン、シリコンエラストマー、フッ素エラストマー、スチレン−ブタジエンエラストマー、ブタジエンエラストマー、ニトリルエラストマー、エチレンプロピレンエラストマー、エピクロロヒドリン−エチレンオキシドコポリマー、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエン（ＥＰＤＭ）エラストマー、アクリロニトリル−ブタジエンコポリマー（ＮＢＲ）、天然ゴムなど、またはこれらの組み合わせを含む材料から形成され得る。

【0041】

例示的な定着器部材２００Ａ／Ｂは、従来の定着システムにおいて使用され得、定着性能を改善する。図３は、図２Ａ〜２Ｂの開示の部材２００Ａまたは２００Ｂを用いる例示的な定着システム３００を図示する。

【0042】

例示的なシステム３００は、好適な基材２０５に被さる最外層２５５を有する例示的な定着器ロール２００Ａまたは２００Ｂを含み得る。基材２０５は、例えば、任意の好適な金属で製造された中空の円筒であってもよい。定着器ロール２００Ａ／Ｂは、基材２０５の中空部分に配置される好適な加熱エレメント３０６（円筒と同一の広がりを有する）をさらに有し得る。当業者に公知のバックアップロールすなわち加圧ロール３０８が、定着器ロール２００Ａ／Ｂと共同して、ニップすなわち接触弧３１０を形成し、ここを、印刷媒体３１２（例えば、コピー用紙または他の印刷基材）が通過し、それによって印刷媒体３１２上のトナー画像３１４が、定着プロセスの間、最外層２５５に接触する。定着プロセスは、約６０℃（華氏１４０度）〜約３００℃（華氏５７２度）、もしくは約９３℃（華氏２００度）〜約２３２℃（華氏４５０度）、もしくは約１６０℃（華氏３２０度）〜約２３２℃（華氏４５０度）の範囲の温度で実施され得る。必要に応じて、バックアップすなわち加圧ロール３０８によって、定着プロセスの間に圧力がかけられてもよい。定着プロセスの後、印刷媒体３１２が接触弧３１０を通過した後に、定着したトナー画像３１６を、印刷媒体３１２条に形成することができる。

【0043】

本明細書中で開示されるとおり、印刷媒体３１０上の定着トナー画像３１６の光沢アウトプットを、ナノサイズセルロース粒子強化フルオロポリマー混成材料１００Ａ〜Ｃを定着器部材の最外層として使用することによって、制御することができる。混成物にために選択されたポリマーおよび粒子に依存して、好適なレベルの画像光沢を、必要に応じて得ることができる。デジタル高精密光沢メーター（Ｍｕｒａｋａｍｉ Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．製）によって、光沢レベルを入射角７５°で測定することができる。したがって、測定した光沢レベルは、当業者に公知のとおり、Ｇ７５光沢レベルと呼ばれる。例えば、従来の定着器材料は、画像を、ｉＧｅｎ配置において、８０ｇｇｕよりも高い光沢レベルで産生する。一方、本例示の定着器材料は、制御可能に画像を生産可能であり、例えば約７０ｇｇｕの、例えば低い光沢レベルから、約３０ｇｇｕ〜約７０ｇｇｕ、もしくは約４０ｇｇｕ〜約６５ｇｇｕ、もしくは約５０ｇｇｕ〜約６０ｇｇｕの範囲の、定着または印刷した画像が産生され得る。

【実施例】

【0044】

実施例１−ＮＣＣのフルオロエラストマー中への分散
フルオロエラストマー混成物を、以下のように調製した。約０．５ｇの約１５０ｎｍナノ結晶セルロースひげおよび約５０ｇのＶｉｔｏｎ ＧＦ（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．から入手可能）を、約１７０℃で双スクリュー押し出し成型器を用いて、１分間に約２０回転（ｒｐｍ）の回転速度で約２０分間混合し、約１重量％のＮＣＣナノ粒子を含むポリマー混成物を形成した。類似の手順を使用し、２種の他のフルオロエラストマー混成物（それぞれ、３ｐｐｈおよび１０ｐｐｈのＮＣＣナノ粒子を含む）を調製した。

【0045】

実施例２−トップコート層の調製
実施例１からのＮＣＣ混成物を含む３種の被膜組成物を調製した。これらはそれぞれ、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）中に溶解した約１７重量％のフルオロエラストマー混成物を含み、５ｐｐｈのＶＩＴＯＮ（登録商標）−ＧＦおよびＡＯ７００架橋剤（Ｇｅｌｅｓｔ製のアミノメチルアミノプロピルトリメトキシシラン架橋剤）および２４ｐｐｈのメタノールと合わせられた。被膜組成物を、３枚のアルミニウム基材上にバーコーターで被膜し、そして被膜を、段階的な熱処理により、４９℃〜１７７℃の温度で約２４時間に亘って硬化させた。

【0046】

実施例３−ＮＣＣのフルオロエラストマー中への代替的な分散およびトップコート層の調製
フルオロエラストマー混成物を、以下のように調製した。約０．０６ｇのおよそ１５０ｎｍのナノ結晶セルロースひげを、約１０ｇのメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）中に、２４時間に亘って３ｍｍ径の鋼ボールで粉砕することによって分散させた。得られたＮＣＣ分散液を、次いで、約２ｇのＶｉｔｏｎ ＧＦ（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．より入手可能）の別個の約１０ｇのメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）中分散液と合わせた。次いで、５ｐｐｈ（ＶＩＴＯＮ（登録商標）−ＧＦの重量に対する百分率）ＡＯ７００架橋剤（Ｇｅｌｅｓｔ製のアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン架橋剤）および２４ｐｐｈのメタノールと合わせた。この混成被膜組成物を、バーコーターでアルミニウム基材上に被膜し、この被膜を段階的な熱処理により、４９℃〜１７７℃の温度で約２４時間に亘って硬化させた。

【0047】

実施例４−ＭＦＣのフルオロエラストマー中への分散およびトップコート層の調製
フルオロエラストマー混成物を、以下のように調製した。約０．０６ｇのおよそ１０ミクロンのミクロフィブリル化セルロース粒子を、約１０ｇのメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）中に、２４時間に亘って３ｍｍ径の鋼ボールで粉砕することによって分散させた。得られたＭＦＣ分散液を、次いで、約２ｇのＶｉｔｏｎ ＧＦ（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．より入手可能）の別個の約１０ｇのメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）中分散液と合わせた。次いで、５ｐｐｈ（ＶＩＴＯＮ（登録商標）−ＧＦの重量に対する百分率）ＡＯ７００架橋剤（Ｇｅｌｅｓｔ製のアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン架橋剤）および２４ｐｐｈのメタノールと合わせた。この混成被膜組成物を、バーコーターでアルミニウム基材上に被膜し、この被膜を段階的な熱処理により、４９℃〜１７７℃の温度で約２４時間に亘って硬化させた。

【0048】

実施例５−フルオロプラスチック中へのＮＣＣの分散
被膜処方物を、２−プロパノール中にＤｕＰｏｎｔ製のＭＰ３２０粉末ＰＦＡ（粒子サイズは１５ミクロンを超える）および約１５０ｎｍナノ結晶セルロースひげを、総固体含量２０重量％で分散させることにより、調製する。２−プロパノール中の成分の分散は、音波処理の繰り返しによって補助する。次いで、分散液を、シリコンゴム基材上にＰａａｓｈｅエアブラシを用いてスプレーする。被膜を、３５０℃で１５〜２０分間に亘って加熱することにより硬化させ、混成フィルムを形成する。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3】