带有包含中空双层导电材料的防偏移层的定影辊

摘要

公开了一种定影辊和包括该定影辊的定影装置。定影辊设有基底部件及由包括中空内层和一外层的中空双层导电材料构成的防偏移层。该防偏移层在表面被光滑化之后受到烧制处理。本发明的定影辊可同时满足防静电偏移性能和耐磨性方面的要求。

说明书

本发明涉及用于在诸如复印机或打印机等图象形成装置中对未定影的图象进行定影的定影辊和定影装置。

在传统上，已为与诸如电-光图形复印机的图象形成装置连用的常规定影装置提供了多种定影方法，并已将其实施。在它们中主要采用的是辊定影式，尤其是热辊定影法，使用这种方法，一对辊中的至少一个是被热源加热的加热辊。

热辊定影法中，典型的接触式定影法，易产生所谓的“偏移现象”，其中调色剂粘附在加热辊表面上，粘附的调色剂又随辊的转动被转到记录介质上。

为防止这种偏移现象，通常的做法是在定影辊的外弯曲表面上被覆一种高模可释放（highly    mold    releasable）材料，如氟树脂（诸如聚四氟乙烯树脂，以下称之为PTFE）或硅橡胶。

但是，可能由静电原因引起的所谓静电偏移，无法通过增大定影辊表面的释放能力来防止。

这种静电偏移是指定影辊的表面因摩擦起电而被充以静电从而通过静电吸引或排斥而吸收调色剂所造成的偏移。

由于与记录介质的摩擦滑动，氟树脂被允以大量的负（-）电荷。当调色剂极性为正（+）时，便被带负电的氟树脂被覆层的电场所吸引，并由于静电偏移现象而更易附到定景影辊的表面上。

为防止静电偏移，通过把诸如炭黑、金属粉末或导电填料（如象二氧化钛那样的导电须状单晶纤维）这样的低阻细粉末混入表层，使表层具有低电阻，来防止表层的摩擦起电，从而避免静电偏移现象。

在此情况下，导电填料应有下列特性：

a）能极好而均匀地分散到被覆层材料中;

b）能改善被覆层的耐摩损性;

c）能为被覆层提供足够的导电能力;

d）为被覆层提供光滑的表面。

但是，传统上使用的导电填料无法充分满足这些特性。

例如，在碳或导电须状单晶纤维的场合，没有显著增强氟树脂被覆层的强度和耐磨性。另外，在长期使用中，有时被覆层会出现条形磨损，从而降低表面光滑度，这就造成了偏移现象，或降低定影能力。

这是由于碳这样的细粉末填料的颗粒直径很小，不具有加强树脂的所谓填充效应。另外，这类填料的缺点还在于因其分散性差而易于造成二次聚集，因而要使用此增强抗静电偏移所需的更多的量。

诸如钛酸钾之类的须状单晶纤维有较大的表面积，因而其抗静电偏移的性能很好，但它在改善耐磨性方面仍较差。这被认为是由于该材料因其须状结构而较脆，并难于形成增强氟树脂的树脂强度所需的三维桥式结构。

本发明的一个目的是提供在表层中含有导电材料的定影辊。

本发明的另一个目的是提供具有优异的表面特性、耐磨损性和导电性的定影辊。

本发明的另一个目的是提供带有包含中空双层导电材料的防偏移层的定影辊及采用该定影辊的定影装置。

从下面的描述，将会理解本发明的其他目的。

图1是根据实施例1的装置的结构示意图。

图2是中空双层导电材料（颗粒）的结构模型图。

图3是根据实施例5的装置的结构示意图。

图4是根据实施例6的装置的结构示意图。

图5是根据实施例7的装置的结构示意图。

图6是根据实施例7的装置的结构示意图。

图7是根据实施例13的装置的结构示意图。

图8是根据实施例15的装置的结构示意图。

图9是根据实施例17的装置的结构示意图。

图10是根据实施例18的装置的结构示意图。

图11是根据实施例19的装置的结构示意图。

图12是用于根据实施例22的装置中的定影辊的芯金属、底层和表层的连接结构的模型图。

图13是连接结构的模型图，其中芯金属易受腐蚀。

实施例1

图1是采用根据本发明的一实施例的定影辊的定影装置的结构示意图。

标号1、2表示大致彼此平行地竖直设置的定影辊，每个均在预定的压力下接触。标号1表示设在上侧的定影辊，而标号2表示设在下侧的压辊。

标号3表示一热源，如一设在定影辊1中的卤加热器。它的激励由包含定影辊温度检测元件（未示出）的温度控制电路控制，从而使定影辊1的表面温度维持在预定温度。

定影辊1有一底层1b（如PAI）加在按常规工艺用诸如铝等金属制作的芯金属1C表面上，其上叠加有防偏移被覆层1a。在此实施例中，防偏移被覆层1a是烧过的层，它由诸如PFA树脂或PTFE树脂之类的氟树脂构成，含有作为填料的中空双层导电材料，如下面所要描述的。

压辊2有覆盖在芯金属2b表面上的硅橡胶层2a。

所述的一对辊1、2由驱动装置（未示出）驱动，以按预定速度转动。P是记录介质，其上有由图象形成装置（未示出）形成的未定影的调色剂图形T，该记录介质被引入辊1、2之间的夹持部分N（定影辊隙，辊隙宽度：5至6mm），并在被传过夹持部分的同时借助加热和压力使调色剂图象定影。

该实施例中的定影辊1的制作方式如下，芯金属1C由直径40mm的铝管制成，其外弯曲表面用＃100铝粉磨制，以使表面粗糙;把包含导电填料的底层1b加在其上，厚约10μm，随即在150℃下干燥15分钟;形成防偏移被覆层1a，其中，用下述中空双层导电材料作为填料加在混合比为70比30的PTFE树脂和PFA树脂的氟化树脂上，厚约10μm，并在400℃下烧20分钟，并在烧后用＃1000的砂纸把定影辊1抛光，以作为最后加工。

用于此实施例的中空双层导电材料由中空的内层b和覆盖内层b的表面并由基本上导电的氧化物组成的外层a组成，如图2的模型图所示。

在此实施例中，内层b由非晶二氧化硅制成，外层a由氧化锡和三氧化锑制成，各层的厚度为5至20nm。此材料为中空的平面或球状颗粒，其颗粒直径为1至几十μm（在此实施例中平均颗粒直径为3μm），其密度低达0.3到0.4g/cc，且比表面（specific surface）高达40至60m²/g，并对氟树脂化合物有良好的分散性。

制作了在防偏移被覆层1a中具有不同浓度（重量%）（5、10、15、20和25）作为填料的中空双层导电材料的定影辊，并测定和算出下列项：

1）表面电阻（Ω/□）

用Hylester（Mitsubishi    Petrochemical    Co.，Ltd制造）测量。

2）磨损（mg/1000次）

用JIS.K7204的尖锥磨损测试仪测量

测试条件：1千克装料量

3）用实际的机器测算偏移和寿命

用NP-4835复印机（佳能K.K制造）在四个阶段测算

（好◎→○→△→x差）

通过把带标线的图表复印多达100次来测算偏移。

寿命根据纸连续通过机器后的表面划伤量来测算。

4）总体评估

四个阶段的评估（好◎→○→△→x差）

结果示于表1中。

为比较起见，作为比较例1，采用钛化钾的须状单晶而不是用中空双层导电材料作为填料混入定影辊的防偏移被覆层1a中，来制作具有不同含量（重量%）的定影辊，制成该定影辊的其他条件与本实施例中的相同。

按上述1）至4）项测定和评估该比较例1中的定影辊，其结果示于表1。

另外，作为比较例2，用碳粒填料（Mitsubishi    Kasei    Corpora-tion制作的CB＃44）制成具有不同含量的定影辊5、15和25。制作定影辊的其他条件与本实施例的相同。

按上述1）至4）项测量和评估该比较例2的定影辊，其结果示于表1中。

在此实施例中，观察到通过向防偏移被覆层1a中加中空双层导电材料填料可使定影辊有优异的防偏移效果。另外还观察到，在寿命方面，加入少量填料对改进耐磨性有充分的影响。

相反，当含量达到25重量%或更高时，观测到有略微下降的倾向。

比较例1的定影辊表现出防止偏移的作用，但未改进耐磨性，故寿命短。

比较例2的定影辊没有特别地呈现出防止偏移及耐磨性方面的改进。

现行机器的上述倾向很符合表面电阻测量和尖锥磨损测试所得的初步评估结论。

即，从上述结果的总体评价可看出，通过用中空双层导电材料作为加入定影辊的防偏移被覆层1a中的填料，本实施例的定影辊能同时满足优异的防静电偏移性能和耐磨性。

实施例2

本实施例所用的辊是把实施例1中的定影辊在作为最后处理的抛光之后再经过烧制处理而得到的。按1）至4）项对此定影辊进行测量和评估，其结果示于表2。

根据与实施例1的定影辊的对比可见，大大改善了防偏移特性。但寿命降低了一级。

对此，我们认为防偏移的改进是由于通过表面抛光而附在定影辊1的防偏移被覆层1a的氟树脂表面上的细小抛光痕迹被再次烧制和熔化，从而使表面更光滑所致。而寿命的降低是由于氟树脂易受加热过程的影响，通过象在本实施例中这样历经两次烧制过程而造成表面强度下降。

实施例3

本实施例涉及一未经抛光的辊，其中，实施例1的定影辊未受到作为最后处理的抛光处理。按1）至4）项测量和评估该定影辊，其结果示于表2。

从与实施例2的定影装置的评估结果的比较，可见寿命改善了一级，但防偏移效果降低了一级。这被认为是由于寿命象前述那样得到了改善，且防偏移的下降是由于因定影辊在烧结后未得到抛光而造成其表面光滑度下降所致。

实施例4

本实施例涉及一种辊，其中实施例1的定影辊在烧制防偏移被覆层1a之前经历了用PTFE膜之类对防偏移被覆层1a的表面光滑处理（平整处理），并随后经过烧制处理，但没有作为最后处理的抛光过程。按1）至4）项测量和评估此定影辊，结果示于表2。

从与实施例2和3的定影装置评估结果的对比，可见在本实施例中防偏移效果和使用寿命均改进了一级。

本实施例可同时改进防偏移效果和寿命，因为在定影辊的平滑处理（抛光处理）后没有进行烧制处理。

用上述实施例1至4中的定影装置的定影辊可抑制定影辊的防偏移被覆层表面的摩擦起电，并通过把中空双层导电材料填料加入氟树防偏移被覆层1a而把带起电特性（无论正或负）的调色剂所出现的偏移量减小到不太严重的水平。同时，该材料可使氟树脂更结实，并在总体上显著改进定影装置的耐磨损性和使用寿命。

实施例5

PTFE树脂有良好的固体润滑能力，但在膜中包含有大量针孔，且当混入填料时，在填料附近常出现裂缝。为防止出现这种裂缝，常用的作法是在其中混入有良好流动性的PFA树脂，但此传统填料在烧制后变得不那么粘附，并且在冷却在填料附近仍产生裂纹。

当所用的填料是基本上由导电氧化物制成的有中空的内层和覆盖此内层表面的外层的中空双层导电材料时，由于填料是中空的，所以体密度小且在树脂中的散布性极佳。因而，它在树脂中有三维桥式结构，且作为防偏移被覆层1a的氟树脂层能够变硬。

当采用这种填料时，在用作防偏移被覆层1a的氟树脂层中未出现上述裂纹。

特别地，在PTFE树脂和PFA树脂的混合物中，PFA的混合比大于PTFE树脂的时可形成均匀且平滑的膜，且在混合物形成的膜的表面上没有任何裂缝。

这被认为是由于穿过填料的中空部分的、具有高流动性的一部分PFA树脂将增强附着作用，从而形成了均匀的膜。有时，当PTFE为10%或更少时，膜的润滑能力下降，形成分离爪（separation    claw）造成的裂纹。

如上所述，用于定影辊的防偏移被覆层1a用中空双层导电材料作为填料，由PTFE树脂和PFA树脂组成的混合化合物构成，其中PFA树脂的混合比大于PTFE树脂，如此，可制成耐磨损性能极其优异的均匀、平滑的防偏移被覆层，从而可制成耐用性和非粘附性优异的定影装置。

图3是根据本实施例的定影装置的结构示意图。与图1中相同的部件使用相同的标号，并省略了对它们的描述。

标号4表示一温度检测零元件，如与定影辊1的表面接触的热敏电阻。定影辊1的表面温度由元件4检测，且由一控制电路（未示出）根据此检测信息控制热源3以进行激励，从而把定影辊1的表面温度维持在预定温度。

标号5表示作为定影辊1的供油部件及清洁部件的辊体。此辊体由芯金属5a和浸油耐热毡5b构成，并由偏心凸轮（未示出）等进行控制，以移向或脱离定影辊1。每次接触的供油量为0.3至0.5mg。

标号6表示记录介质分离爪，它受弹簧7的偏置与定影辊1接触，其作用是把附在并包住定影辊1表面的记录介质从表面分开。

本实施例中的定影辊1包括由受到＃100氧化铝粉的喷砂处理的铁或铝制成的芯金属1c、加在其上的厚约5至10μm、在150℃下干燥了15分钟的底层1b，和具有氟树脂化合物的防偏移被覆层1a;所加的氟树脂化合物厚为10至20μm、并在390至4000℃下烧制20分钟。

氟树脂成分

a.混合比为45比55或30比70的PTFE树脂和PFA树脂组成的氟树脂混合物

b.填料

中空双层导电颗粒，包括非晶二氧化硅组成的中空内层和基本上由氧化锡（IV）和三氧化锑组成的外层，平均颗粒直径为约3μm，体密度为0.3至0.4g/cc，且内层和外层的厚度分别为几十nm至200nm。

制作了具有几种按b的条件构成填料的辊，其填料含量为5重量%或15重量%，并就以下项目对之进行测量和评估。

1）表面电阻    Ω/□

与实施例1中的1）相同

2）磨损    mg/100次

与实施例1中的2）相同

3）用现行机器评估防偏移特性和寿命

用NP-4080复印机（Canon    K.K.制造）评估。

抗偏移…通过把刻线图表及半色调图表连续复印多达500张来评估

◎：无问题

○：基本无问题，但在500张中有一或两张中出现微小偏移

△：在500张中有几至10张出现因偏移造成的辊的轻微污染。

X：在500张中有10%或更多的出现偏移造成的污染。

使用寿命…用在纸张连续通过现行复印机后表面上出现的切口或裂纹来评估

◎：无问题

○：图象没问题，但在辊上可发现划伤或裂纹

△：在半色调图象上有轻微裂纹

X：在线状图象上可看到因裂纹而造成的缺陷，如图象色线这些结果示于表3中。

作为比较例3，其定影辊具有与本实施例相同的结构，但PTFE树脂与PFA树脂的混合比为60比40，或包含更多PTFE树脂，就项1）至4）对其进行测定和评估，结果示于表3。

另外，作为比较例4，利用平均颗粒直径等于长度（5μm）×宽度（0.3μm）的须状钛酸钾单晶及碳黑（CB＃44（Mitsubishi    Kasei    Corporation制造）作填料的定影辊按1）至4）项进行测定，其结果示于表3。

把实施例5的结果与表3的比较例1和2进行比较可发现：

1）以中空双层导电颗粒作为填料的、作为防偏移被覆层1a的氟树脂层有优异的耐磨损和抗偏移性能;

2）当用中空双层导电颗粒作填料时，若PTFE树脂和PFA树脂混合化合物中PFA的混合比增加，防偏移被覆层1a的耐磨损和抗偏移性能就得到改善;

3）若PTFE树脂的混合比小于10%，由分离爪的撞击而产生的裂纹就加重，因而需要10%或更多的PTFE;

4）当使用其他填料（如碳或须状单晶）时，无法显著观测到增大PFA树脂的混合比而造成的耐磨损性的改善。

本实施例涉及的定影装置用图4所示的带式供油及清洗单元10取代了实施例5的定影装置（图3）中的辊式供油及清洁部件5;

标号11表示一浸油耐热带，标号12表示供带辊，标号13表示卷带辊，标号14表示一压带辊，如一耐热硅酮海绵辊。

压带辊14把浸油带11压在定影辊1的表面上，其宽度为几mm，以把诸如油这样的释放剂提供到定影辊1的表面上并在用定影辊1的表面定影之后除去辊表面上的污染。

带11根据记录介质的尺寸沿定影辊1转动的反方向馈送预定长度。

用传统的定影装置，带的馈送是按每张A4记录纸0.05mm的长度进行的。然而，对实施例5的定影装置，用中空双层导电材料作定影辊1的防偏移被覆层的填料，并使用PFA树脂的混合比大于PTFE树脂的PTFE树脂和PFA树脂的混合化合物，仅用上述供带量的三分之一至四分之一就可得到充分的防偏移效果。

以此方式，可降低供带量，并可改善定影辊1和带11的寿命，从而可得到耐久性好且性能-价格比高的定影装置。以低成本为目的的图象形成装置也可省去清洁系统。

实施例7（图5）

本实施例使用了耐热毡垫15，其中浸有诸如油等释放剂，用作定影装置1的供油及清洁装置，如图5所示。

对于这种垫式供油及清洁装置，也可以证实用于实施例5中的定影辊1的防偏移被覆层1a中的特殊填料及PFA树脂的作用。

由于在垫式供油及清洗装置中，部件与定影辊的表面接触的一面不是新的面，与实施例5中的辊式单元5或实施例6中的带式单元10不同，在该垫上会留有纸边部分的纸末或一部分偏移的调色剂，这常常加速损坏定影辊。

但是，与实施例5的定影装置一样，对于定影辊1的防偏移被覆层1a，用中空双层导电材料作填料并用PFA树脂的混合大于PTFE树脂的混合化合物可大大改善使用寿命和垫的寿命。

另外，在用传统填料的定影辊中，经过一万至两万张A4纸就会使垫表面受到污染，造成定影辊的表面不那么平滑，而在此实施例中耐久性可提高三倍以上。

图6是定影装置的定影辊1与清洁片16相接触的示意图。

实施例8

在前面，待混入定影辊1的防偏移被覆层1a的填料是中空双层导电材料，它包括由非晶二氧化硅或含二氧化硅的材料构成的中空内层及基本由氧化锡（IV）及三氧化锑构成的外层。在调色剂带正电的情况下，定影辊表面的氟树脂带负电，造成很有害的静电偏移。但在调色剂带负电的场合，静电偏移是有利的，因而不需要外层的导电材料。

以此方式，由非晶二氧化硅或含二氧化硅的材料形成的中空材料足以满足本发明的目的，当然也可提供前述的各种作用和效果。

如上所述，对定影装置的定影辊1的防偏移被覆层，利用中空双层导电材料作填料，并且使用PFA树脂的混合比大于PTFE树脂的PTFE树脂和PFA树脂的混合化合物，得到了下列优点。

a.定影辊的抗偏移性能及耐磨损性得到了改善;

b.定影辊的供油部件和/或清洁部件的寿命可因此大大延长，并获得高性能低成本的系统;

c.定影辊的寿命可以相当长，服务维修的间隔更大，且服务费用下降;以及

d.由于定影辊性能和寿命的改进，可使用多种相应的材料范围更宽的记录介质。

即，可实现稳定、更长的寿命和更低的成本。

实施例9

如上所述，作为待混入防偏移被覆层1a的填料的中空双层导电材料在树脂中有三维桥式结构，因为填料是中空的，体密度小且在树脂中有极优异的散布性，因而定影辊的防偏移被覆层可做得更结实。

填料由具有中空的内部和充分多孔的表面的平面或球形颗粒组成。因此，发现一旦把诸如油之类的释放剂加到具有这种颗粒的氟树脂层表面，油成份可被保持在颗粒的内部，从而防偏移被覆层可长期呈现稳定的非粘附特性。

充分的非粘附特性可在定影辊上未施加额外的油的情况下得以保持，因为也许由于填料极优异的散布性，借助保持在其内部的油，可使油的施加非常均匀。

如实施例5的图3所示，在包括辊式供油及清洁部件5的定影装置中，定影辊1的防偏移被覆层1a由具有下列成分的氟树脂形成：

a.由混合比为70比30的PTFE树脂和PFA树脂组成的氟树脂混合物。

b.填料

与实施例5的b中的中空双层导电材料相同。

定影辊的制作方法及定影装置和其它部件的构造与实施例5的相同。并制作了几种具有如上述b的构成的不同填料含量（5、15及25重量%）的辊，并按如实施例5中的各项测定并评估这几种辊，但供油条件的改变除外。其结果示于表4。

另外，作为对比例5，在不向定影辊供油时进行相同的测定和评估。其结果示于表4。

另外，作为对比例6，用同样的方式对利用平均颗粒直径等于长度（5μm）×宽度（0.33μm）的钛酸钾须状单晶及碳黑CB＃44（Mitsubishi    Kasei    Corporation制造）作为填料的定影辊进行测定和评估，其结果示于表5。

将该实施例与表4和5中的比较例1和2进行比较，可见防偏移效果能达到操作上不出问题的程度，只要采用任一种填料的定影辊都充分导电，即使在开始时没有加诸如油之类的释放剂也行。

然而，在长期使用时，因为材料本身不够结实，含在氟树脂中的传统填料（比较例2）会造成磨损，例如由于纸中含有的填料而在防偏移被覆层1a的表面上造成条状裂纹，并同时会因平滑性差而产生偏移。

可以发现，本实施例的定影辊可维持足够有效的油释放能力，因为长期使用后的防偏移效果未因供油量大大减少而下降。

另外，还可以看到，该定影辊使用寿命很长，且可长期保持无裂纹的优异表面状态。

即使从微观角度来看，耐磨损性也是优异的，因为填料本身的散布性极好，且由于颗粒的形状效应，填料保持油的能力很高（尽管填料本身的吸油能力很差），从而极大地促成了耐磨损性的改善。

由上述，可见本实施例中所用的加油定影辊即使减少了供油量也可保持定影辊的释放能力;这意味着油的利用率很高。即，即使提供了额外的油，它也不过是被记录介质P带走而已。因而实现了好的利用效率。

该定影系统延长了加油辊的使用寿命和服务间隔，而且可以说成本性能也是极好的。

实施例10

本实施例涉及的定影辊用如图4所示（实施例6）的供油量减少的带式装置取代了实施例9中用于定影辊的供油和清洁装置。

以此方式，利用供油量减少的供油装置，使定影辊的使用寿命延长了两至三倍，且带的寿命也延长了两至三倍。

因此，通过把具有作为填料的中空双层导电材料混入防偏移被覆层的定影辊与该供油装置结合使用，可得到极耐用并有高成本性能的定影装置。

另外，在此实施例中，若接通/打开送带辊与定影辊之间的压力接触，则可在防止偏移/磨损性的允许范围内延长带的寿命。

实施例11

本实施例涉及的定影辊用图5所示的实施例7的垫式装置取代了实施例9中用于定影辊的供油及清洁装置。

在此情况下，可证实在常规情况下所见不到的抗偏移性能及更长的寿命，因为油的利用效率极佳，且定影辊表面本身有极好的耐磨损性。

即，在使用传统填料时，供油及清洁毡导致毡表面污染、辊表面不光滑、及在复印一万至两万张A4低后表面上产生条形裂纹。

在本实施例中，已确认毡的寿命及辊的寿命可延长两至三倍。

另外，在本实施例中，通过接通/断开毡的压力接触可进一步延长毡的寿命，因为辊有极好的保持油的能力。即，可确定寿命能延至传统寿命的三至四倍。

实施例12

在前面，用于定影辊中的填料是中空双层导电材料，它包括由非晶二氧化硅或含二氧化硅的材料制成的中空内层和基本由氧化锡（IV）和三氧化锑制成m外层。在调色剂带正电时，定影辊的氟树脂被充以负电，导致有害的静电偏移;而在调色剂带负电时，其静电偏移是有利的，因而外层不必提供导电材料。以此方式，由非晶二氧化硅或含二氧化硅的材料组成的中空材料可充分满足本发明的主要目的，当然也可得到上述的各种作用和效果。

如上所述，实施例9至12可达到与实施例5至8的a和b方面相同的效果，并可实现定影系统的稳定、更长的寿命及更低的成本。

实施例13（图7）

图7是实施例13的定影装置的结构示意图。本实施例的装置有DC电源20，用于施加极性与调色剂相同（在此实施例中为正）的DC偏压，它使定影辊1的芯金属1c上的图象形成在记录介质P上。

定影辊1和压辊2的构成及该装置的结构与实施例1（图1）的相同。即定影辊1有防偏移被覆层1a，后者是由混合比为70比30的PTFE树脂和PFA树脂的混合树脂构成的，并加有中空双层导电材料作填料的施加及烧制层。

表6列出了评估结果，其中分别改变了填料的含量（重量%）及加到定影辊的芯金属1c上的电压。象实施例5中所述的那样用现行机器测量表面电阻和评估定影辊1的磨损。

作为比较例7，在表6中列出了定影辊1的芯金属1c上未加偏压时的评估结果。

另外，作为比较例8，以同样方式测定并评估了用具有平均颗粒直径等于长度（5μm）×宽度（0.3μm）的钛酸钾须状单晶和碳黑CB＃44（Mitsubishi    Kasei    Corporstioon制造）作填料的定影辊，其结果示于表7。

在此实施例中，通过在定影辊1的氟树脂中加入少量作为填料的中空双层导电材料，并施加极性与所用调色剂相同的DC偏压，可得到非常好的防偏移效果和使用寿命。

对于静电偏移，对芯金属施加+100V的DC偏压可得到比比较例7和8更好的评估结果，利用+500V或更高的偏压，可得到极其好的评估结果。

另外，在比较例8中，在连续通过几千张纸后，辊表层发生磨损，同时防偏移性有严重下降的倾向，但在本实施例中，未见此倾向。

即，根据上述结果的总评估，发现根据本实施例的定影装置通过在定影辊1的表层1a上采用含中空双层导电材料的氟树脂并施加极性与调色剂相同的DC偏压，可同时满足优异的防偏移性能和使用寿命。

即，由于中空双层导电材料是中空的，因而体密度小、表面积大，导致在树脂中极优异的散布性，并易于形成三维桥式结构。因此，定影辊的表面层1a可更结实，且电阻被大大降低。

因而，在定影辊的1a的芯金属1c上加上具有与所用的调色剂极性相同的DC偏压时，可得到对静电偏移现象极优异的防止效果，且耐磨损性得到大大改善，因而成功地得到了抗偏移效果及优异的耐久性。

具体地说，通过把一小的DC偏压加到芯金属1C上就可得到优异的防偏移效果，因为该定影辊1的表面电阻被大大降低了。

实施例14

本实施例涉及的定影辊对定影辊1的防偏移被覆层1a的PTFE树脂和PFA树脂的混合比按表8所列加以改变，对定影辊的评估结果示于表8。

在此实施例中，在不依赖氟树脂的混合比的情况下得到了优异的评估结果。

实施例15

以下述方式施加定影辊1的DC偏压得到本实施例，即，在随着与定影辊1的表面接触的导电海绵辊21的转动驱动定影辊1的同时，将来自电源20的DC偏压加到此导电海绵辊21上，从而把极性与调色剂相同的DC偏压直接加到定影辊1的表面层1a上。

本发明表现出了与实施例13和14相同的优异效果。

如上所述，通过采用带有含在定影辊的防偏移被覆层1中的中空双层导电颗粒的氟树脂，并把极性与调色剂相同的DC偏压加到辊上，第一，可显著改善辊的耐磨损性，第二，可从开始到使用极限始终极好地防止偏移。

即，可在总体上显著改善定影装置的寿命。

实施例16

如前所述，作为填料加入定影辊的防偏移被覆层中的中空双层导电材料，可大大改善定影辊的耐久性和防偏移的效果。

本实施例中用的作为填料的双层导电颗粒为中空的平面或球状颗粒，其体平均颗粒直径约为3μm。目前常用于电-光图象装置中的调色剂的平均颗粒直径约为8至10μm，因此，本实施例中所用的填料的直径是调色剂平均颗粒直径的一半至三分之一。

覆有其中混有这类填料的氟树脂的定影辊的使用寿命（经久的防偏移效果、抗磨损及抗裂纹能力）可达到覆有采用传统填料的氟树脂的定影辊使用寿命（约等于一万张A4纸）的两至三倍。

以此方式本发明所用的填料可提供具有优异的抗偏移能力和耐磨损性的定影辊，其理由如下：

（1）由于中空结构而体密度很小，且散布性很好;

（2）由于中空结构，耐磨损性和抗偏移性能优异，因为，把PFA树脂用于氟树脂时，PFA在烧制时由于其流动性高而部分地进入颗粒，从而增强填料与氟树脂间的附着力，从而防止填料在长期使用中脱离;

（3）由于裂纹较少且附着性强即使填料脱离，由于填料的颗粒直径小于调色剂的颗粒直径，调色剂难于进入填料脱离处的氟树脂缝隙部分;

（4）由于填料的体平均颗粒直径小于调色剂颗粒直径，调色剂难于进入中空部分，因而即使对于填料部分，辊的表层也不会被调色剂污染。

象图7中实施例13的装置一样，本实施例的定影装置把一DC偏压加到定影辊1的芯金属1C上。本实施例中所用的调色剂为带正电的调色剂，因而通过把正（+）偏压加到定影辊1的芯金属1C上就防止了静电偏移。

定影辊1及压辊2的构造和装置的构造与实施例1中相同。即，定影辊1具有防偏移被覆层1a，后者是由具有混合比为70比30的PTFE树脂和PFA树脂的树脂化合物组成的施加的烧制层，其中加有作为填料的中空双层导电颗粒。

表9列出了当平均颗粒直径、平均孔隙直径、及作为填料的中空双层导电颗粒的含量和调色剂颗粒直径改变时用现行机器的耐用评估结果。

在现行机器测试中，并+500伏的DC偏压加在定影辊的芯金属1C上。用现行机器对定影辊1的表面电阻及磨损的测量和评估与实施例5中所述的相同。

另外，作为比较例9，当中空双层导电颗粒的平均孔隙直径大于调色剂的时，进行了评估，其结果示于表9。

另外，作为比较例10，用同样的方式对用平均颗粒直径等于长度（5μm）×宽度（0.3μm）的钛酸钾须状单晶、碳化硅粉末和镍粉作为填料的定影辊进行测量和评估，且结果示于表9。

从表9的结果，可发现：

（1）当所用的填料是中空双层导电材料时，辊上的磨损及裂纹基本被评为优异，不论填料是大还是小，只要填料的混合此约为15%时，评估出的辊的磨损均为优异;

注意，当填料含量约为25%时，磨损增大，虽然在表9中没有描述。

（2）以填料的平均孔隙直径与调色剂的颗粒直径之间的关系，当填料的孔隙直径小于调色剂的颗粒直径时，防偏移效果优异，且辊的污染被评为优异;

（3）当填料为须状时，因填料本身不结实而产生了大的磨损，因而开始时的防偏移性能可能优异，但在长期使用中防偏移性能及耐磨损性均下降。

另外，碳化硅粉末和镍粉在长期使用中将产生条形切口（尽管此磨损较小），用现行机器时在图象中产生条形污斑。另外，由于条形污斑切口，调色剂更易存留，从而易造成偏移。

实施例17（图9）

把一DC偏压加到实施例16的定影装置的定影辊上，且提供用于施加诸如双甲基硅油之类的释放剂的辊22来实现本实施例。

辊22具有例如绕在双层筒形芯金属22a、22b上的耐热垫22C（由杜邦制作的，商品名为Nomex）。芯金属22b有一微小的开放孔隙，在芯金属22a和22b之间有释放剂。该释放剂将一点一点地渗入耐热垫22C，从而被加到定影辊1上。

在该定影装置的情况下，进一步增强了实施例16的作用和效果，正如寿命可长达三万张所表明的，抗偏移能力和使用寿命可得到很好的改善。

以此实施例，由于没有调色剂留在填料的中空部分中，且脱离的填料较少，并由于释放剂的附加作用，定影辊的清洁得以保持。

实施例18（图10）

用带式装置取代实施例17的定影装置（图9）中的释放施加装置来实现本实施例，标号23a是耐热弹性辊，它以预定的辊隙与定影辊1接触。23b是卷绕辊而23C是耐热辊，浸油带23d就绕在其上。

在此装置中，带23d每通过一次记录介质就被绕过预定长度，且留在定影辊1上的调色剂或纸末可被此带清除。

结果，定影辊1总能保持清洁。例如，即使有突出的填料混入防偏移被覆层1a的氟树脂中，由于调色剂的颗粒直径小于填料的中空部分的直径，定影辊受的污染也较小;而且由于定影辊1始终受到清洁带23d的清洗，最大限度地防止了定影辊1被污染，因而该定影辊的寿命为实施例16的定影辊的寿命的二至三倍。

实施例19（图11）

用垫式装置24取代实施例17的定影装置（图9）中的释放剂施加装置，以实现本实施例。

标号24a是其中浸有油的耐热毡垫，而24b是一支撑部件，其中垫24a借助弹簧24c的偏置力与定影辊1相接触。

可以同时满足清洁部件和释放剂的作用，从而使定影辊1的寿命比实施例16中的寿命延长了30%。

实施例20

虽然在实施例16中，定影辊1的防偏移被覆层1a的氟树脂由混合比为70比30的PTFE和PFA树脂组成，该比值在本实施例中作了变动。

根据本发明人的检测结果已确定，PFA树脂的混合比越大，对纸这样的摩擦部件的耐磨性就越高。但已证明，用较少量的PTFE树脂，例如当定影辊与分离爪接触时，可以减小定影辊被分离爪造成的裂缝，因而PTFE和PFA树脂的混合物是很好的。

在此实施例中，用一定影辊进行了测试，其中中空双层导电颗粒构成的填料被混入由混合比为30比70的PTFE树脂和PFA树脂组成的氟树脂中，从而在防止分离爪造成的裂纹和纸划出的裂纹方面均得到了优异的效果。

实施例21

已描述过的实施例采用了由中空双层导电材料构成的填料，但本实施例的特征在于采用带负电的调色剂。因此，即使定影辊1带负电也不会有问题，从而证实了当填料是基本上由非晶二氧化硅或含二氧化硅的材料组成的中空材料时，可充分达到上述作用和效果。

一般来说，已知用较强的喷砂清理处理，或较粗糙的芯金属表面，可获得更好的效果。

另外，若底层中含有适当的导电材料，定影辊表层（底层加防偏移被覆层）的体电阻将随耐久抗偏移性的增强而下降，但相反地，粘附性会降低。

另外，通过进行喷吵处理或确定底层16的厚度从而使受喷砂处理的定影辊1的芯金属1c的表面1c′的顶点1c″位于底层1b之外或位于防偏移被覆层1a之内，且在底层中不含导电填料，则可降低表层的体电阻，这是一种已知的技术。

然而，按图13的形式构成的定影辊的一个问题是芯金属1c的侵蚀。即，象纸这样的记录介质通常由于吸收了一定程度的水份，而当其在定影辊与压辊间的辊隙处被受热时会产生很多水汽。

另一方面，由于定影辊有带有达到防偏移被覆层1a的顶部1c″的以喷砂处理过的芯金属1c，因此，一般由诸如PTFE树脂这类氟树脂制成的防偏移被覆层1a不是完全连续的膜，故喷砂处理过的芯金属1c的顶部1c″总是暴露于穿过防偏移被覆层1a的水汽中。

这样，喷砂处理过的顶部1c″逐步被侵蚀，并最终在防偏移被覆层1a上生成疣状外来物质，并使定影辊无法使用。

实施例22（图12）

本实施例解决了如前面图13中所述的定影辊1的芯金属1c喷砂处理表面1c′的顶部1c″的侵蚀及定影辊表面不规则的问题。

即，如图12的模型图所示，使定影辊1的芯金属1c的表面粗糙度的最大值Tmax小于底层1b的厚度t（平均膜厚），或最好是0＜t-Rmax＜10μm。

在此实施例中，定影辊1用下列方式制造。直径为40mm的铝制定影辊的芯金属1c的表面用＃120铝粉进行喷砂处理，以提供Ra等于大约3至5μm的粗糙度的表面。

混有导电填料的底层（PAI型绝缘底层）被加到其上约10μm厚，以形成底层1b，从而使芯金属1c的喷砂处理表面完全被底层所覆盖，并在150℃下干燥15分钟，然后，在表面上施加10μm厚的混有作为填料的中空双层导电材料的氟树脂，并在400℃下烧制20分钟，以形成防偏移被覆层1a。作为最后的处理，用＃1000砂纸进行打磨处理。

对具有不同填料含量（重量%）的定影辊用现行机器进行的评估、表面电阻率及体电阻率列于表10中。

作为比较例11，用＃100铝粉对铝制芯金属1c的表面作喷砂处理，以使表面粗糙到Ra等于约8至10μm，把约8μm的底层加到粗糙化的表面上以形成底层1b，并在其上形成约10μm厚的防偏移被覆层1a，从而制成有图13的横截面模型图所示的层构造的定影辊，并进行类似测量和评估，其结果列于表10。

实施例23

本实施例中，不象实施例22那样把填料加入定影辊1的防偏移被覆层1a的氟树脂，而是使平均颗粒直径为10μm的云母表面层受到氧化锡和三氧化锑的导电处理。

本实施例得到了与实施例22相同的优异效果。

实施例24

本实施例用铁制成实施例22中的定象辊11的芯金属1c。

一般，用铁作芯金属1c的定影辊的耐腐蚀性差，但本实施例中呈现出优异的特性。

实施例25

本实施例省去了实施例22中作为定影辊1的最后处理的抛光处理。

本定影辊呈现与实施例22中相同的优异效果。

如上所述，通过使定影辊的芯金属1c的喷砂表面处于底层1b中，并在表层1a中包含导电填料，即可防止偏移的出现及因芯金属的腐蚀而引起的辊表层的疣状突起。

即定影装置的寿命可以大大改善。

下面描述的实施例26至28中的定影装置有如下特征。

即，如前所述，当把作为填料的碳黑或二氧化钛细粉混入定影辊的防偏移被覆层的树脂中以使防偏移被覆层电阻下降时，由于其材料质地较软，改进耐磨损性的效果下降。

另外，当采用较硬的填料，如二氧化硅粉（莫氏硬度为7或更高）、碳化物、金刚石粉或刚玉粉（莫氏硬度为8或更高）时，在开始后的一定时期耐磨损特性优异，但其后由于填料脱离表层，在有些情况下表面被磨出显著的裂纹。

实施例26

本实施例中定影辊1和压力辊2的构造及装置结构与实施例1中的相同。

然而，加到防偏移被覆层1a中的填料平均颗粒直径为3μm，是由莫氏硬度为7的非晶二氧化硅制成的内层和由氧化锡和三氧化锑制成的外层构成的中空双层导电材料。

表11列出了对有不同填料混合比（重量%）的定影辊用实际机器得到的磨损和评估结果。该测量和评估与实施例5中所述的相同。

作为常规技术的例子，在表11中列出了对采用各种传统填料的定影辊的测量和评估。

根据本实施例，可同时满足防偏移性能和耐磨损性，并在总体上也是很优异的。

实施例27

本实施例中用于实施例26的定影辊的填料是由以氧化钛（新莫式硬度＝6）制成的内层和以氧化锡及三氧化锑构成的外层组成的中空双层导电材料。

对本实施例的定影辊的测量及评估结果列在表11中。此实施例可得到优异的评估结果。

实施例28

本实施例用于实施例26的定影辊的填料是由非晶二氧化硅（新莫氏硬度级＝7）构成的中空材料。

对实施例定影辊的测量及评估结果列在表11中。在此实施例中可得到优异的评估结果。

以此方式，通过把新莫氏硬度为4至7的中空层材料填入定影辊的防偏移被覆层，就可提供有优异耐磨损性的定影辊并显著地改善定影辊的寿命。

若新莫氏等级硬度为8或更高，表层可出现裂纹，就象在用粉末或颗粒填料时会发生的那样;而当硬度3或更小时，改善耐磨性的作用很小。

现已描述了本发明的实施例，但本发明并不仅限于此，在本发明的技术范围内可进行多种改变和修正。