感光鼓基体用铝管的阳极氧化处理方法和感光鼓基体

摘要

本发明的阳极氧化处理方法，其特征在于，在感光鼓基体用铝管2的外周面与电解液6接触的状态下，对该电解液施加5KHz以上的高频电压进行电解，从而在所述铝管2的外周面上形成阳极氧化皮膜。该方法可以制造出管的表面形成阳极氧化皮膜、且无毛刺状凸起缺陷的铝管，并且可以高速进行阳极氧化处理来形成皮膜，且可以形成电解质溶出量少的阳极氧化皮膜。

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造作为例如复印机、打印机、传真机等电子图像装置的OPC感光鼓用的基体使用的、表面品质优异的铝管的阳极氧化处理方法，和使用该方法阳极氧化处理得到的表面品质优异的感光鼓基体。

另外，在本说明书和权利要求书中的词语“铝”以包括铝和其合金的意思使用。

此外，在本说明书和权利要求书中的词语“电解波形”是选自电流、电压中的控制因素，指的是在电解处理时用于控制的控制因素的输出波形。

背景技术

作为复印机、打印机、传真机等电子图像装置的感光鼓基体使用的铝管，其表面需要形成均匀的OPC(有机光导电体)涂膜，所以要求为接近镜面的表面状态。

以往通过对铝管进行切削来进行镜面加工，但切削用刀具的调节和管理并不容易，而且需要操作熟练，所以存在不适合大量生产的问题。

因此，近年来，使用由铝轧制板引缩加工(ironing)而成的DI管、由铝挤出管材引缩加工而成的EI管、由铝挤出管材拉制加工而成的ED管等无切削管作为感光鼓用基体的情况逐渐变多。其中的ED管与其它的无切削管不同，可以通过1次加工(2次拉制加工)生产10根以上的管，所以适合大量生产，作为可以解决随着市场扩大而被大量消费的情况的产品受到人们关注。

ED管一般是将铝制颗粒挤出，得到铝挤出管材，然后将该挤出管材裁切成规定的长度，对其进行拉制加工，得到外径、内径、管壁的壁厚被规定为一定值的铝管，然后依次进行切断，对端部进行倒棱加工，再洗净，再经过尺寸和外观的检查，从而制造。

由上述ED管制成的感光鼓用基体需要具有高度的表面平滑性和尺寸精度，但由于是无切削加工，所以具有因挤出加工的口模线条而产生的筋状缺陷、因拉制加工的润滑油挤入而产生的油坑等的微细表面缺陷。

特别是，由表面附着有微小铝片(91)的挤出管材拉制产生的鳞片状的表面缺陷(92)经过超声波洗净、OPC涂布时的热的影响等，容易产生毛刺状的凸起缺陷(93)(参照图5)。如果在感光鼓用基体的表面上存在这样的毛刺状凸起缺陷(93)，则在构成感光鼓，使之均匀带电时，该毛刺状凸起缺陷(93)容易成为漏电的起点，存在图像劣化的问题。

作为防止这种毛刺状凸起缺陷发生的技术，公知下述方法(参照专利文献1)：使用挤出口模的轴承部的圆周方向上的中心线平均粗糙度Ra(Y)和挤出方向上的中心线平均粗糙度Ra(X)的关系被设定成Ra(Y)＜Ra(X)的挤出口模进行挤出加工，制造铝挤出管材，从而抑制导致毛刺状凸起缺陷的、在挤出管材表面附着的微小铝片(发生)的方法。虽然通过该方法可以抑制在ED管表面上发生毛刺状凸起缺陷，但有时偶尔也会发生毛刺状凸起缺陷，还未能切实地防止毛刺状凸起缺陷的发生。

专利文献1：特开平8-267122号公报

发明内容

本发明想到了在铝管的表面上形成阳极氧化皮膜，使得即使表面附着有微小铝片的挤出管材拉制加工时有时会产生的鳞片状表面缺陷发生，该鳞片状表面缺陷经过随后的超声波洗净、OPC涂布时的热的影响等不会显现。即想到了通过形成阳极氧化皮膜使铝拉制管(ED管)的包含鳞片状表面缺陷的表面硬化(变硬)，从而使鳞片状表面缺陷不显现，由此切实防止毛刺状凸起缺陷的发生。

要形成这种阳极氧化皮膜，就必须要进行阳极氧化处理，但人们强烈要求该阳极氧化处理以尽可能便宜的价格进行。

铝材的阳极氧化处理一般通过将铝材和对电极板浸渍在电解槽内的电解液中，以铝材作为阳极，以对电极板作为阴极进行通电来进行，但其成膜速度慢，所以处理时间长，这已经成为阳极氧化处理所需成本较高的重要原因。

此外，由ED管制成的感光鼓用基体，由于是连续大量地生产的，所以阳极氧化处理装置必须容易并入到生产线的流程中，即必须是可以以应对生产线流程的高速度进行处理的装置，但以往的阳极氧化处理方法不能应对这种高速化的要求。

此外，要通过上述以往的阳极氧化处理法形成阳极氧化皮膜，一般要使用高浓度的电解液，但如果这样，则形成的阳极氧化皮膜中残留的电解质(离子类)在OPC涂布后容易向OPC侧溶出移动，在该OPC层中通过该离子发生载流子注入(carrier injection)，导致图像劣化的问题。

本发明是鉴于这种技术背景而完成的，其目的在于提供一种感光鼓基体用铝管的阳极氧化处理方法，该方法可以制造出管的表面形成阳极氧化皮膜的、无毛刺状凸起缺陷的铝管，并且可以高速进行阳极氧化处理来形成皮膜，且可以形成残存的电解质溶出量少的阳极氧化皮膜，还提供没有毛刺状凸起缺陷，表面品质优异，并且可以形成高品质图像的感光鼓基体。

为了实现上述目的，本发明提供了以下内容。

[1]一种感光鼓基体用铝管的阳极氧化处理方法，其特征在于，在感光鼓基体用铝管的外周面与电解液接触的状态下，对该电解液施加5kHz以上的高频电压进行电解，从而在所述铝管的外周面上形成阳极氧化皮膜。

[2]如上述1所述的感光鼓基体用铝管的阳极氧化处理方法，所述高频电压施加时的负成分电压是0V。

[3]如上述2所述的感光鼓基体用铝管的阳极氧化处理方法，所述高频电压施加时的负电压施加比例为0.05～0.8，所述负电压施加比例是通过将1周期中的负成分电压的施加时间除以1周期整体的时间计算出的。

[4]如上述2或3所述的感光鼓基体用铝管的阳极氧化处理方法，使用短路电路进行所述高频电压施加时的负成分电压的输出。

[5]如上述1～4的任一项所述的感光鼓基体用铝管的阳极氧化处理方法，通过所述高频电压进行电解时的电解波形是矩形波。

[6]如上述1～5的任一项所述的感光鼓基体用铝管的阳极氧化处理方法，作为所述电解液使用含有选自硫酸、磷酸和草酸中的至少一种酸的电解液。

[7]如上述1～6的任一项所述的感光鼓基体用铝管的阳极氧化处理方法，将所述铝管浸渍在电解槽内的电解液中以使该铝管的外周面与电解液接触，并且对所述电解槽内的电解液一边进行温度调节和浓度调节中的至少一种操作，一边进行所述电解。

[8]如上述1～7的任一项所述的感光鼓基体用铝管的阳极氧化处理方法，作为所述铝管使用由选自Al-Mn系合金、Al-Mg系合金、Al-Mg-Si系合金和纯Al中的一种材料制成的管。

[9]一种感光鼓基体，其特征在于，由通过上述1～8的任一项所述的阳极氧化处理方法进行阳极氧化处理所得的铝管制成。

[10]如上述9所述的感光鼓基体，当将形成有阳极氧化皮膜的所述铝管的表面的マクロ维氏硬度记作“T”，将除了施加直流电压以外在相同的电解条件电解而形成了阳极氧化皮膜的铝管的表面的マクロ维氏硬度记作“W”时，满足(T-W)≥50的关系式。

发明效果

[1]的发明可以通过阳极氧化处理在铝管的外周面上形成阳极氧化皮膜，通过形成这样的阳极氧化皮膜使得铝管的外周面硬化，所以不显现鳞片状表面缺陷(即不发生毛刺状凸起缺陷)。即，即使在该阳极氧化处理之后进行例如用于洗净的超声波照射、OPC涂布时的加热等，也可以充分防止毛刺状凸起缺陷发生。因此，通过本发明的处理方法阳极氧化处理制造出的铝管没有毛刺状凸起缺陷，表面品质优异，因此以该铝管作为基体构成的感光鼓在均匀带电时不易发生漏电。

此外，由于对电解液施加5kHz以上的高频电压进行电解，所以可以提高阳极氧化皮膜的成膜速度。由于可以这样以高速进行阳极氧化处理(可以以较高的处理效率进行阳极氧化处理)，所以可以并入到连续生产线的流程中(可在线进行阳极氧化处理)。

此外，由于施加5kHz以上的高频电压进行电解，所以可以比使用小于5kHz的高频电压电解的情况形成质地更硬的阳极氧化皮膜，同时可以降低从阳极氧化皮膜溶出的电解质的溶出量(即可以排除阳极氧化皮膜中的残留离子溶出造成的影响)。

[2]的发明，由于施加高频电压时的负成分电压是0V，所以可以以更高的速度进行阳极氧化处理。

[3]的发明，在施加高频电压时，1周期中的负成分电压的施加时间除以1周期整体的时间计算出的负电压施加比例为0.05～0.8，所以可以以更高的速度进行阳极氧化处理。

[4]的发明，由于使用短路电路来代替具有负侧的电源，所以可以通过这样省略负侧电源来降低设备成本，以低成本进行阳极氧化处理。

[5]的发明，由于通过高频电压进行电解时的电解波形为矩形波，所以可以以更高的速度进行阳极氧化处理。

[6]的发明，可以进一步提高阳极氧化皮膜的成膜速度。

[7]的发明，一边对电解液进行温度调节和浓度调节中的至少一种操作，一边进行上述电解，所以可以抑制成膜速度、膜质的不均匀。

[8]的发明，作为铝管使用由选自Al-Mn系合金、Al-Mg系合金、Al-Mg-Si系合金和纯Al中的一种材料制成的管，所以可以提高阳极氧化皮膜的成膜速度，并且进一步使阳极氧化皮膜的膜质均匀化。

[9]的发明所涉及的感光鼓基体，在外周面上实质上不存在毛刺状凸起缺陷，所以在该感光鼓基体的外周面上被覆形成感光层(OPC等)的感光鼓在均匀带电时不易发生漏电。此外，可以在线进行阳极氧化处理，所以成本低。

[10]的发明所涉及的感光鼓基体满足(T-W)≥50的关系式，所以可以进一步充分防止毛刺状凸起缺陷的发生。

附图说明

图1示出了本发明的阳极氧化处理方法所使用的阳极氧化处理装置的一例概略图。

图2是示出电源部的电路构成例的图，图2(a)是具有正侧电源和负侧电源的电路构成图，图2(b)是具有正侧电源和短路电路的电路构成图。

图3是显示实施例1中使用的施加电压的电解波形的波形图。

图4是显示实施例6中使用的施加电压的电解波形的波形图。

图5是用于说明毛刺状凸起缺陷的发生途径的说明图。

附图标记说明

1...阳极氧化处理装置

2...铝管

4...电解槽

6...电解液

11...温度调节机

12...浓度调节机

具体实施方式

在本发明涉及的感光鼓基体用铝管的阳极氧化处理方法中，在感光鼓基体用铝管的外周面与电解液接触的状态下，对该电解液施加5kHz以上的高频电压进行电解。

虽然通过上述电解可以在铝管的外周面形成阳极氧化皮膜，但由于该阳极氧化皮膜的形成使得铝管的外周面硬化，所以不会出现鳞片状表面缺陷(即不发生毛刺状凸起缺陷)。即，即使在该阳极氧化处理之后进行例如为了洗净而进行的超声波照射、OPC涂布时的加热等，也可以充分防止毛刺状凸起缺陷发生。因此，通过本发明的处理方法阳极氧化处理后制造的铝管，在外周面上实质上不存在毛刺状凸起缺陷，表面品质优异，以该铝管作为基体构成的感光鼓在均匀带电时难以发生漏电。另外，“外周面上实质上不存在毛刺状凸起缺陷”是指在铝管的外周面形成有OPC涂膜的状态下不存在从该OPC涂膜的表面向外突出的毛刺状凸部(缺陷部)。

此外，由于对电解液施加5kHz以上的高频电压使其电解，所以可以提高阳极氧化皮膜的成膜速度。由于可以这样高速进行阳极氧化处理，所以容易将本发明的处理方法并入到连续生产线的流程中(即可以在线(in-line)进行阳极氧化处理)。

进而，由于施加5kHz以上的高频电压进行电解，所以与使用小于5kHz的高频电压的情况相比，可以形成质地更硬的阳极氧化皮膜，同时可以降低残留在阳极氧化皮膜中的电解质从该皮膜中溶出的溶出量(即可以防止由于残留离子溶出而造成的图像劣化)。

图1示出了本发明的阳极氧化处理方法所使用的阳极氧化处理装置(1)的一例。该图1中，(4)是电解槽，(5)是电源部，(11)是温度调节机，(12)是浓度调节机。

在上述电解槽(4)的内部配置有电解液(6)。此外，电解架(20)被固定成以位于上述电解槽(4)的内部的中央部的方式下吊的状态。上述电解架(20)的底板上配置有竖立状态的铝管(2)。该铝管(2)以整体浸渍在上述电解槽(4)内的电解液(6)中的方式配置。此外，在上述电解槽(4)的内部，以非接触地夹持上述铝管(2)的方式配置有左右一对的对电极(3)。这些对电极(3)以其大部分浸渍在上述电解槽(4)内的电解液(6)中的方式配置。

上述电源部(5)的阳极(+极)介由上述电解架(20)与铝管(2)连接，上述电源部(5)的阴极(-极)与上述对电极(3)连接。这样从该电源部(5)对电解液(6)施加5kHz以上的高频电压进行电解，从而在上述铝管(2)的外周面上形成阳极氧化皮膜。

作为上述铝管(阳极氧化处理对象的铝管)(2)可以列举出，通过对铝挤出管材进行拉制加工所得的感光鼓基体用铝拉制管(感光鼓基体用铝ED管)等。

上述温度调节机(11)是用于调节电解液(6)温度的装置。即、该温度调节机(11)介由吸液管(15)引入上述电解槽(4)内的电解液(6)进行温度调节，然后将该温度调节后的电解液(6)介由管(16)返回到上述电解槽(4)内。

上述浓度调节机(12)是用于调节电解液(6)浓度的装置。即该浓度调节机(12)介由吸液管(17)引入上述电解槽(4)内的电解液(6)进行浓度调节，然后将该浓度调节后的电解液(6)介由管(18)返回到上述电解槽(4)内。

通过使用这些温度调节机(11)和浓度调节机(12)，可以保持上述电解槽(4)内的电解液(6)的温度和浓度固定，由此可以抑制阳极氧化皮膜的成膜速度和膜质的不均匀。

本发明的阳极氧化处理方法中，通过对电解液施加5kHz以上的高频电压进行电解，其中优选施加6～30kHz的高频电压进行电解，特别优选10～15kHz的高频电压。

此外，电解时，优选设定成高频电压施加时的负成分电压为0V。此种情况具有可以以更高的速度进行阳极氧化处理的优点。例如如图3所示的电解波形图那样，优选高频电压施加时的负成分电压是0V。

此外，在设定成高频电压施加时的负成分电压为0V的情况中，高频电压施加时的负成分电压的输出优选使用短路电路进行。即优选采用例如图2(b)所示那样的具有正侧电源(33)和短路电路(34)的电路构成。通过使用这样的短路电路(34)，可以省略负侧电源，所以可以降低设备成本。

另外，在设定成高频电压施加时的负成分电压是小于0V的电压(负电压)的情况中(参照例如图4)，只要采用例如图2(a)所示的具有正侧电源(31)和负侧电源(32)的电路构成即可。

此外，作为通过高频电压进行电解时的电解波形，没有特殊限定，可以列举出例如矩形波、正弦波、三角波等。其中电解波形优选为矩形波(参照例如图3、4)，此时可以以更高的速度进行阳极氧化处理。

作为上述电解液(6)没有特殊限定，优选使用含有选自硫酸、磷酸和草酸中的至少一种酸的电解液。其中特别优选使用含有硫酸作为主成分的电解液(6)，此时可以进一步提高阳极氧化皮膜的成膜速度。

从可以提高阳极氧化皮膜的成膜速度，并且使该皮膜的膜质更加均匀方面考虑，作为上述铝管(2)优选使用由Al-Mn系合金、Al-Mg系合金、Al-Mg-Si系合金或纯Al制成的管，但并不特别限定这些。

通过本发明的阳极氧化处理方法阳极氧化处理后制造的铝管，其外周面上实质上不存在毛刺状凸起缺陷，具有优异的表面品质，当将该形成有阳极氧化皮膜的铝管的表面的マクロ维氏硬度MHv记作“T”，将除了施加直流电压以外在相同的电解条件电解而形成了阳极氧化皮膜的铝管的表面的マクロ维氏硬度MHv记作“W”时，优选满足(T-W)≥50的关系式。通过使(T-W)为50以上，可以更加充分地防止毛刺状凸起缺陷的发生，可以得到表面品质更加优异的感光鼓基体用铝管。

此外，当将施加上述5kHz以上的高频电压进行电解，形成阳极氧化皮膜的铝管的溶出电解质的量记作“X”，将除了施加直流电压以外，在相同的电解条件电解，形成阳极氧化皮膜的铝管的溶出电解质的量记作“Y”时，优选满足(X-Y)/Y≤2/3的关系式。在满足这样的关系式时，可以充分降低从阳极氧化皮膜溶出的电解质的溶出量，即可以充分排除由于阳极氧化皮膜中的残留离子溶出到OPC(有机光导电体)侧而对品质的影响(图像的劣化)，可以确保作为感光鼓基体的长期品质稳定性。

实施例

下面来说明本发明的具体实施例，但本发明并不受这些实施例的特别限定。

<实施例1>

将由A3003材料制成的铝挤出管材拉制加工所得的铝拉制管(铝ED管)(2)设置在图1所示的阳极氧化处理装置(1)中进行电解，从而在铝拉制管(2)的外周面上形成阳极氧化皮膜，得到感光鼓基体用铝管。作为电源部(5)使用图2(b)所示的具有正侧电源(33)和短路电路(34)的电源部，作为电解液(6)使用浓度30质量％的硫酸水溶液，将电解浴(电解液)(6)的温度控制在5℃，施加具有图3所示矩形状电解波形的5000Hz(5kHz)的高频电压进行电解。另外，使正侧为CC恒定电流电解，使负侧为CV恒定电压电解(参照图3)。该电解时的正电流密度为5A/dm²，正电压施加比例为0.5，负电压为0V，负电压施加比例为0.1。这样进行20分钟电解，从而形成27μm的阳极氧化皮膜。

另外，正电压施加比例是将1周期中的正电压施加时间除以1周期的时间计算出的值(比例)。此外，负电压施加比例是以1周期中的负电压施加时间除以1周期的时间计算出的值(比例)。

<实施例2～7>

除了将电解条件设定成表1所示的值以外，与实施例1同样操作得到感光鼓基体用铝管。另外，实施例6、7中，作为阳极氧化处理装置(1)的电源部(5)使用图2(a)所示的具有正侧电源(31)和负侧电源(32)的电源部。

<比较例1～5>

除了将电解条件设定成表1所示的值以外，其它与实施例1同样操作，得到感光鼓基体用铝管。

<比较例6、7>

除了在表1所示的电解条件下施加直流(DC)电压进行电解以外，其它与实施例1同样操作，得到感光鼓基体用铝管。

各实施例、各比较例中的电解时间、形成的阳极氧化皮膜的厚度、成膜速度、阳极氧化处理所得的铝管表面的マクロ维氏硬度(MHv)和上述溶出电解质的量的增加比例(X-Y)/Y如表1所示。

另外，マクロ维氏硬度(MHv)是使用硬度试验机(明石制作所制，显微维氏型MVK-G2)，在试验载荷5gf下测得的值。

此外，“形成有阳极氧化皮膜的铝管的溶出电解质的量”是通过下述方法测得的值。即先向容器中加入超纯水，测定该超纯水的电导度(μS/m)，将该测定值设作“M”。对上述容器进行加热使超纯水沸腾。另一方面，用流水洗净感光鼓基体用铝管(形成有阳极氧化皮膜的铝管)，然后再在超纯水中浸渍1分钟以洗净。将该铝管浸渍在上述沸腾状态的超纯水中，在该状态下煮沸60分钟。经过该煮沸，阳极氧化皮膜中的电解质溶出。然后从容器内取出铝管，将容器内的超纯水冷却，冷到室温后，测定该容器内的超纯水的电导度(μS/m)，将该测定值设作“N”。这样将通过数学式(N-M)求出的值作为“形成有阳极氧化皮膜的铝管的溶出电解质的量”。

[表1]

通过表1中的除了高频电压的频率以外，电解条件相同的实施例1～4和比较例1～5彼此对比可知，施加5000Hz(5kHz)以上的高频电压进行电解的实施例1～4，比施加频率小于5000Hz的电压的比较例1～5成膜速度快。这样通过施加5000Hz(5kHz)以上的高频电压进行电解，可以以高速形成阳极氧化皮膜。

此外，通过实施例4和比较例4、5的对比可知，施加5000Hz(5kHz)以上的高频电压进行电解的实施例4比施加频率小于5000Hz的电压的比较例4、5维氏硬度大。通过这样施加5000Hz以上的高频电压进行电解，所得铝管的表面的维氏硬度提高。

另外，由比较例1～3和实施例1～4中的频率和成膜速度的数据可知，随着频率条件从100Hz增大到1000Hz，成膜速度暂时降低，但以该1000Hz时作为最小点，随着频率条件从1000Hz增大到15000Hz，成膜速度再次增大。

此外，通过除了负电压的设定数值以外，其它电解条件相同的实施例5～7彼此对比可知，设定负电压(负成分电压)为0V进行电解的实施例5比负电压设定在-3V的实施例6和负电压设定在-5V的实施例7成膜速度显著提高。因此施加高频电压时的负成分电压优选设定在0V。

此外还知道，负电压(负成分电压)设定在0V进行电解的实施例5比负电压设定在-3V的实施例6和负电压设定在-5V的实施例7溶出电解质量的增加量(X-Y)显著减小，可以充分降低从阳极氧化皮膜溶出的电解质的溶出量(即可以充分防止由于阳极氧化皮膜中的残留离子溶出到OPC侧而造成的图像的劣化现象)。由于该原因，优选将施加高频电压时的负成分电压设定在0V。

本申请要求具有于2007年11月8日递交的日本专利申请的特愿2007-290825号的优先权，将其公开内容直接作为本申请的一部分。

本文中使用的词语和表达只是为了说明，并不是用于限定解释，不排除与本文所公开和讲述的技术特征有类同的发明，应该认识到在本发明权利要求的范围内进行各种变形是允许的。

产业可利用性

通过本发明的阳极氧化处理方法处理后制造出的铝管表面品质优异，所以可以作为例如复印机、打印机、传真机等电子图像装置的OPC感光鼓用基体使用。