专利名称：显影滚筒及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种可适用于显影装置的显影滚筒，所述显影装置用在以复印机和打印机为代表的电子照相图像形成设备中，还涉及制造这种显影滚筒的方法背景技术在以复印机和打印机为代表的电子照相图像形成设备中，在对图像载体的表面均匀加载电荷之后，借助于光的照射，通过电位的局部光衰减，形成原始图像的静电潜像，并将通过用调色剂对静电潜像进行显影而形成的可见色调图像转印到纸上。在将色调图像转印到纸上之后，图像载体表面上剩余的调色剂被清除，其中电荷也被去除，以准备形成新的静电潜像。
在作为上述图像形成过程主要部分的显影装置中，作为对静电潜像进行显影的典型方法，采用了下述方法其中将调色剂粘附到包括在显影滚筒中的显影套管表面，然后通过静电力将调色剂从这个显影套管表面转移到图像载体表面。包括这种显影滚筒的显影装置的一个例子可以在专利文献1中找到。
显影装置需要对图像载体表面上形成的静电潜像进行显影，而不会引起调色剂过剩、不足以及调色剂不均匀。因此，需要将调色剂均匀分布到包括在显影滚筒中的显影套管表面上，而不会引起任何调色剂过剩、不足以及调色剂不均匀。然而，重复使用显影滚筒导致显影套管表面逐渐磨损，从而不能均匀地将调色剂保持在该表面上，这会引起出现图像错误的危险。作为解决这种问题的对策，在专利文献1中描述了在包括在显影装置内的显影套管表面上进行镀镍处理的方案，以提高显影套管表面的耐磨损性。类似地，专利文献2和专利文献3分别给出了进行防蚀铝处理的例子和镀铬处理的例子，这两种处理都是在显影套管表面上进行的，用以提高该表面的耐磨损性。
然而，尽管专利文献1中所述的在包括在显影装置中的显影套管表面上执行镀镍处理的方案提供了很高的耐磨损性，但提出了这样的考虑即调色剂电荷很容易逃逸。这使得很难将调色剂保持在显影套管表面上，这必将导致转移到图像载体表面上的调色剂量减少，从而可能不能提供令人满意的图像浓度。
在显影套管表面上执行的、如专利文献2中所述的在圆柱状显影载体(显影套管)上执行的防蚀铝处理典型地提高了耐磨损性，并解决了专利文献1中所述的镀镍处理中存在的调色剂电荷容易逃逸的问题，但是相反，存在这样的强烈趋势即调色剂电荷几乎不能消散。这使得很难将调色剂从显影套管表面转移到图像载体表面，从而可能出现虚幻显示图像(ghost image)的问题，即上一次显影操作中形成的图像图案对下一次显影操作产生不利的影响。另外，由于不能将调色剂从显影套管表面移走，调色剂电荷量不断增加，从而导致出现所谓“薄层扰动”的现象，即调色剂在显影套管表面集中到一起。
专利文献3所述的在包括在显影装置的显影滚筒内的显影套管表面上执行镀铬处理在耐磨损性和调色剂电荷保持特性方面提供了良好的效果，但提出了这样的考虑即铬对环境的影响。在常规金属电镀中经常使用的铬(六价铬)在欧盟国家被规定为对环境有害的物质，因此其使用受到越来越多的限制。因此，目前电镀工业领域的许多公司都已经停止使用铬。
JP-A-S58-132768[专利文献2]JP-A-2003-35992[专利文献3]JP-A-2001-235940发明内容考虑到上述问题提出了本发明，本发明的一个目的是提供一种用于对图像载体表面上形成的静电潜像进行显影的显影滚筒，该显影滚筒能够避免如虚幻显示图像和薄层扰动这样的图像错误，并通过使用包含在其中的具有改进的调色剂电荷保持特性和改进的耐磨损性的显影套管提供了令人满意的图像浓度，同时对环境问题加以考虑。本发明的另一个目的是提供一种制造这种显影滚筒的方法。
为了实现上述目的，在根据本发明的一个方面的显影滚筒中，在显影套管的一个基底上形成镀镍层，并在该镀镍层的表面上形成一个氧化镍涂层。
根据这种设计，显影套管的表面可以被钝化。由氧化镍涂层所形成的钝化保护可以抑制由于镀镍处理而造成的显影套管表面上调色剂电荷逃逸的趋势。作为结果，与镀镍层所得到的耐磨损性一样，通过氧化镍涂层的作用，调色剂电荷保持特性也能够保持在令人满意的状态。因此，显影滚筒能够避免如虚幻显示图像和薄层扰动这样的图像错误，同时也提供了令人满意的图像浓度，而不会使用任何对环境有害的物质。
在上述设计的显影滚筒中，显影套管的基底由基于铝的金属材料构成。
根据这种设计，很容易进行加工。显影套管的表面需要一定的粗糙度，以便于保持调色剂。用基于铝的金属材料形成显影套管的基底可以简单、精确地形成这种具有粗糙度的表面。因此，显影套管表面上的调色剂变得很牢固，从而提高了显影滚筒的显影性能。
在根据本发明另一方面的显影滚筒制造方法中，在制造显影滚筒时，将显影滚筒的一个基底上形成一个镀镍层，并在显影套管的镀镍层表面上形成一个氧化镍涂层。
根据这种设计，所制造出的显影滚筒具有由镀镍层所提供的耐磨损性，以及由氧化镍涂层所提供的令人满意的调色剂电荷保持特性，而不会引起任何图像错误。
在上述设计的显影滚筒制造方法中，通过多次重复进行氧化处理来形成氧化镍涂层。
根据这种设计，可以通过选择氧化处理的次数来任意调整氧化镍涂层的厚度。因此，该方法允许形成具有保持适当调色剂电荷保持特性所需厚度的氧化镍涂层，并能够制造出可以连续形成图像而不会产生任何错误的显影滚筒。
在上述设计的显影滚筒制造方法中，通过先用一种弱酸来进行氧化处理、然后用一种强酸来进行氧化处理，从而形成氧化镍涂层。
根据这种设计，适当厚度的氧化镍涂层可以用一种强酸来形成，但并非直接使用这种可能会损坏镀镍层表面的强酸。因此这比用一种弱酸来重复进行氧化处理需要更少的劳动和事件，从而得到了更高的操作效率。
在上述设计的显影滚筒制造方法中，通过将在其基底表面上形成有镀镍层的显影套管浸入到一种酸的水溶液中来形成氧化镍涂层。
根据这种设计，与使用加热炉的高温氧化处理方法相比，可以避免由于热膨胀而引起的尺寸精度偏差。因此，这种方法能够制造出具有很高的尺寸精度、并能够将显影套管表面上的调色剂保持在适当状态的显影滚筒。
图1是包含有根据本发明的第一个实施例的显影滚筒的显影装置的局部垂直立剖图；图2是图1所示显影滚筒的透视示意图；图3是图1所示显影套管的放大的局部垂直立剖面；图4是显示了考虑到显影套管的基底材料及其表面处理方法，对如图像浓度、加工性能等特性做出的分析的表格；图5是显示了在显影套管表面上形成氧化镍涂层时所执行的氧化处理次数对于保持图像浓度的持久性的影响的图示；以及图6是显示了在显影套管表面上形成氧化镍涂层时使用的酸的种类对于直到形成预定厚度的涂层之前所执行的氧化处理次数的影响的图示。
具体实施例方式
下面参考图1至图6描述了本发明的实施例。
首先，参考图1至图3，描述了根据本发明的第一个实施例的显影滚筒的结构。图1是包含该显影滚筒的显影装置的局部垂直立剖图。图2是显影滚筒的透视示意图。图3是显影套筒的放大的局部垂直立剖图。
如图1所示，图像形成设备的显影装置1具有一个显影剂容器2。显影剂容器2如此形成在图像形成设备中垂直于纸张传送方向的纸张宽度方向上(即向图1的纸面上看去的深度方向上)拉长，而其纵向方向水平放置。显影剂容器2的内部通过在显影剂容器2的纵向方向上延伸的分隔壁3分割成左、右两部分模块，如图1所示。右侧的模块对应于调色剂贮存腔体4，而左侧的模块对应于显影腔体5。
显影剂容器2贮存着一种磁性调色剂的单一成份磁性显影剂作为显影剂。作为显影剂的这种调色剂从调色剂贮存腔体4被输送到显影腔体5。为了实现这一过程，在分隔壁3的两端提供了未示出的开口，在开口处使调色剂贮存腔体4和显影腔体相互连通。在调色剂贮存腔体4中提供了一个用于搅拌调色剂的拌合螺旋6，在显影腔体5中提供了一个用于输送调色剂的输送螺旋7，这两者的轴水平放置。
显影腔体5包括一个位于光电导体鼓100附近的开口8。在开口8中，设置了作为显影剂载体的显影滚筒20。显影滚筒20的一侧暴露在显影腔体5的内部，而其另一侧暴露在显影腔体5的外部，从而面向作为图像载体的光电导体鼓100。显影滚筒20和光电导体鼓100彼此位置靠近，或者相互接触。显影滚筒20通过未示出的驱动装置逆时针转动。在从显影滚筒20暴露在显影腔体5内部的部分开始的转动方向上的下行方向一侧，即在图1中的显影滚筒20上方，提供了一个调节板9，该调节板以一定间隙10设置，所述间隙10具有在调节板较低一端与显影滚筒20表面之间所提供的预定宽度。
如图1和图2所示，显影滚筒20包括显影套管30，对应于其表面处吸附有调色剂，以及设置在显影套管30内的磁体21和轴部分22。如图3所示，显影套管30具有一个由基于铝的金属材料构成的基底31。显影套管30的基底31的表面受到喷砂处理或类似处理，以提供适当程度的粗糙度，从而便于调色剂的保持。在这种基底31的表面上，形成了一个厚度为2至10μm的非电解的镀镍层32。此外，在镀镍层32的表面上，形成了一个氧化镍涂层33。
作为这种显影滚筒20的制造方法，显影套管30上氧化镍涂层的形成是通过将其浸入到一种酸的水溶液中，如20％的硝酸溶液中来实现的，上述浸入处理只执行一次，浸入几十秒钟。
在以上述方式构造的显影装置1中，与显影滚筒20的转动相关联，通过磁场的作用从显影腔体5吸引到显影滚筒20表面的调色剂到达位于调节板9较低一端的间隙10。在这个区域处，在间隙10的控制下，调色剂在显影滚筒20的表面上形成具有预定宽度的薄层。然后，在显影滚筒20和光电导体鼓100彼此相对的位置处，调色剂转移到光电导体鼓100上，从而形成了静电潜像。所消耗的调色剂的量从一个未示出的调色剂供应容器重新填充到调色剂贮存腔体4中。
接下来，参考图4给出了考虑到包括在显影滚筒20内的显影套管30的基底31的材料及其表面处理方法，对如图像浓度、加工性能等特性所做出的分析。图4中的表格显示了考虑到显影套管30的基底31的材料及其表面处理方法，对如图像浓度、加工性能等特性所做出的分析。
如图4所示，显影套管30的基底31的材料包括SUS(不锈钢)和基于铝的金属材料。对于基于铝的金属材料，对五种类型的表面处理进行分析无表面处理，镀Ni(镍)处理，镀Cr(铬)处理，耐蚀铝处理，以及镀Ni处理与氧化涂层处理的结合。所要分析的特性包括五项图像浓度，虚幻显示(图像)，薄层扰动，加工性能，以及环境因素。
首先，描述了考虑到如上所述的显影套管30的基底31的图像形成，对以上特性做出的分析。对于图像浓度，在纸张上印制的图像的浓度用GretagMacbeth公司所生产的反射显像密度计RD-918来测量，当测量值为1.2或更高时，该图像浓度被判定为可接受的，当测量值为1.2或更低时，该图像浓度被判定为不可接受。根据图4，当基底31的材料为SUS时，或者当基底31的材料为经过镀铬处理、耐蚀铝处理、或与氧化涂层处理相结合的镀镍处理的基于铝的金属材料时，所得到的结果是很好的。另一方面，当基底31的材料为基于铝的金属材料时，对于未经过表面处理或只经过镀镍处理的情况而言，所得到的结果是很差的。这表明在这些显影套管31上调色剂电荷很容易逃逸。
对于虚幻显示和薄层扰动，在基底31由基于铝的金属材料构成、且经过耐蚀铝处理的情况下，所得到的结果很差。这表明耐蚀铝处理使得调节剂电荷很难消散。
对于加工性能，采用基于铝的金属材料比采用不锈钢所得到的结果更令人满意。对于环境因素，如上所述，考虑到铬对环境所产生的影响，已经确定了不应再采用镀铬处理。
因此，经过综合考虑，采用本发明所述的显影滚筒20得到了令人满意的分析结果，其显影套管30的基底31由基于铝的金属材料构成，在该基底31的表面上形成了一个镀镍层，在镀镍层的表面上形成了一个氧化镍涂层。
如上所述，在显影滚筒20中，在显影套管30的基底31的表面上，形成了镀镍层32，然后在镀镍层32的表面上，形成了氧化镍涂层33。这允许对显影套管30的表面进行钝化。通过氧化镍涂层33的钝化保护，可以抑制显影套管30表面由于镀镍处理而导致的调色剂电荷逃逸的趋势。作为结果，与镀镍层32所具有的耐磨损性一样，通过氧化镍涂层33的作用，调色剂电荷保持特性可以保持在适当的状态。因此，得到了能够避免如虚幻显示图像和薄层扰动等图像错误的显影滚筒20，并提供了令人满意的图像浓度，而没有使用任何对环境有害的物质。
在以如上所述方式构造的显影滚筒20中，显影套管30的基底31由基于铝的金属材料构成，因此可以很容易地用机械来加工。显影套管30表面需要一定的粗糙度，以便于调色剂的保持。用基于铝的金属材料来形成显影套管30的基底31能够容易、精确地形成这种具有粗糙度的表面。因此，显影套管30的表面上的调色剂变得很牢固，从而提高了显影滚筒20所实现的显影性能。
然后，在制造显影滚筒20时，在显影套管30的基底31的表面上形成镀镍层32，在显影套管30的镀镍层32的表面上形成氧化镍涂层33。因此，这样制造出的显影滚筒20具有由镀镍层32所提供的耐磨损性，以及由氧化镍涂层33所提供的适当的调色剂电荷保持特性，而不会引起图像错误。
此外，在制造上述结构的显影滚筒20的方法中，通过将在基底31表面上具有镀镍层32的显影套管30浸入到一种酸的水溶液中来实现氧化镍涂层33的形成。因此，与使用加热炉的高温氧化处理相比，由于热膨胀而导致的尺寸精度偏差可得以避免。因此，这样制造出的显影滚筒20具有很高的尺寸精度，并且能够将显影套管30表面上的调色剂以适当的状态保持。
接下来，参考图5描述了根据本发明的第二个实施例的显影滚筒。图5中的示意图示出了在显影套管表面上形成氧化镍涂层时所执行的氧化处理次数对于保持图像浓度的持久性的影响。该实施例的基本结构与第一个实施例相同，因此对该结构的说明和附图中的表示被省略。
根据第二个实施例的显影滚筒20与第一个实施例的不同之处在于在显影套管30的基底31的表面上形成氧化镍涂层33的方法不同。在第二个实施例中，氧化镍涂层33是通过重复10次氧化处理而形成的，即在一种作为弱酸的20％硝酸水溶液中浸入几十秒钟。
如图5所示，保持图像浓度的持久性是用为形成氧化镍涂层33而执行的氧化处理的不同次数来分析的。图5中的横轴表示在纸张上所印制的次数，最大达到50000次。图5中的纵轴表示用上述反射显像密度计RD-918所测得的图像浓度的值，越向上浓度越高。(带有圆点的)虚线代表本实施例，而(带有三角形的)点划线作为与本实施例相比较的例子，代表重复两次氧化处理的情况。
根据图5，当为形成氧化镍涂层33而执行的氧化处理次数为10次时，即使在50000次印刷之后也几乎看不到任何图像浓度的改变，仍保持在令人满意的浓度。然而，当氧化处理的次数为两次时，在大约15000次印刷之后图像浓度开始发生恶化，在40000次印刷之后，其数值降到第一个实施例中作为参照值的1.2以下。
这样，在制造上述结构的显影滚筒20的方法中，通过重复多次氧化处理在显影套管30上形成氧化镍涂层33。因此，可以通过选择氧化处理的次数对氧化镍涂层33的厚度进行任意的调节。这从而使形成的氧化镍涂层33具有保持适当调色剂电荷保持特性所需的厚度，并可制造出能够连续形成图像而不会造成任何错误的显影滚筒20。
接下来，参考图6来描述根据本发明的第三个实施例的显影滚筒。图6中的示意图示出了在显影套管表面上形成氧化镍涂层时使用的酸的种类对于直到形成预定厚度的涂层之前所执行的氧化处理次数的影响。该实施例的基本结构与第一个实施例相同，因此对该结构的说明和附图中的表示被省略。
根据第三个实施例的显影滚筒20与第一和第二个实施例的不同之处在于氧化镍涂层33在显影套管30的基底31表面上的形成方法。在第三个实施例中，通过先用20％的硝酸溶液作为弱酸进行氧化处理、再用70％的硝酸溶液作为强酸进行氧化处理，来实现氧化镍涂层33的形成。需要注意的是每个氧化处理过程都是通过将显影套管30浸入到硝酸溶液中几十秒钟来实现的。
如图6所示，直到形成预定厚度的涂层之前所执行的氧化处理次数利用形成氧化镍涂层33时所使用的酸的种类来进行分析。图6中的横轴表示在形成氧化镍涂层33时所执行的氧化处理次数。图6中的纵轴表示氧化镍涂层33的厚度。在分析图6所示的实施例时，假定氧化镍涂层33的参考厚度是4.0μm，执行多次氧化处理过程，直到形成具有该厚度的涂层。在这一实施例中，只有第一次氧化处理是用作为弱酸的20％的硝酸溶液来进行，而第二次和后续的氧化处理都是用作为强酸的70％硝酸溶液来重复进行，所得到的结果用(带有方块的)实线来表示。(带有圆点的)虚线作为与该实施例进行比较的例子，表示仅用20％的硝酸溶液重复进行氧化处理的情况。
根据图6，在形成氧化镍涂层33时所使用的酸的种类首先是一种弱酸，然后是一种强酸，在第五次氧化处理时达到了4.0μm的参考涂层厚度。但是，当只用弱酸重复进行氧化处理时，在第八次氧化处理时才能首次达到上述参考厚度。
这样，在制造如上所述结构的显影滚筒20的方法中，通过用作为弱酸的20％的硝酸溶液来进行第一次氧化处理、然后再用作为强酸的70％的硝酸溶液进行氧化处理，来形成氧化镍涂层33。因此，可以用强酸来形成具有适当厚度的氧化镍涂层33，但不是直接使用可能对镀镍层32表面造成损害的强酸。因此这比用弱酸来重复执行氧化处理需要更少的劳动和事件，从而得到了更高的操作效率。
上面已经描述了本发明的实施例，但本发明的保护范围并不限于这些实施例。因此，本发明可以通过多种改进来体现，而不会背离本发明的主旨。
例如，在本发明的实施例中，为形成氧化镍层33而使用了硝酸溶液，但酸的水溶液并不限于此，也可以采用不同的酸溶液，如硫酸、草酸等酸溶液。其中使用20％的硝酸溶液作为弱酸，而使用70％的硝酸溶液作为强酸。但是，弱酸与强酸之间的比率(百分比)并不限于此，也可以采用其他的比率。此外，在形成氧化镍涂层33时所执行的氧化处理次数并不限于实施例中所述，也可以执行不同次数的氧化处理。
本发明适用于包括显影套管的所有类型的显影滚筒。
权利要求
1.一种显影滚筒，其中在一个显影套管的基底表面上形成一个镀镍层，并且其中在镀镍层的表面上形成一个氧化镍涂层。
2.如权利要求1所述的显影滚筒，其中所述显影套管的基底由基于铝的金属材料构成。
3.一种显影滚筒制造方法，其中在制造显影滚筒时，在一个显影套管的基底表面上形成一个镀镍层，并在显影套管的镀镍层表面上形成一个氧化镍涂层。
4.如权利要求3所述的显影滚筒制造方法，其中通过重复执行多次氧化处理来形成所述氧化镍涂层。
5.如权利要求4所述的显影滚筒制造方法，其中通过先用一种弱酸来进行氧化处理、再用一种强酸来进行氧化处理，形成所述氧化镍涂层。
6.如权利要求3所述的显影滚筒制造方法，其中通过将在其基底表面上形成有镀镍层的显影套管浸入到一种酸的水溶液中来形成所述氧化镍涂层。
7.如权利要求4所述的显影滚筒制造方法，其中通过将在其基底表面上形成有镀镍层的显影套管浸入到一种酸的水溶液中来形成所述氧化镍涂层。
8.如权利要求5所述的显影滚筒制造方法，其中通过将在其基底表面上形成有镀镍层的显影套管浸入到一种酸的水溶液中来形成所述氧化镍涂层。
全文摘要
一个包含在显影装置(1)中的显影滚筒(20)与一个光电导体鼓(100)彼此位置靠近，或者相互接触。吸附在显影滚筒(20)表面上的调色剂通过静电力转移到光电导体鼓(100)上，从而形成静电潜像。显影滚筒(20)在其表面上具有一个显影套管(30)。在显影套管(30)的一个基底(31)的表面上，形成一个非电解的镀镍层(32)。此外，在镀镍层(32)的表面上，形成一个氧化镍涂层(33)。氧化镍涂层(33)对显影套管(30)的表面起到钝化作用，从而抑制了由于镀镍处理而导致的调色剂电荷逃逸的趋势，因此能够将调色剂电荷保持特性保持在适当的状态。
文档编号G03G15/08GK1825215SQ20061005144
公开日2006年8月30日 申请日期2006年2月24日 优先权日2005年2月25日
发明者林昌毅, 植村聪 申请人:京瓷美达株式会社