JP2018099711A - インパクトプレス加工用の金属塊、インパクトプレス加工用の金属塊の製造方法、金属筒状体、金属筒状体の製造方法、電子写真感光体用の導電性基体、電子写真感光体、プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

インパクトプレス加工用の金属塊、インパクトプレス加工用の金属塊の製造方法、金属筒状体、金属筒状体の製造方法、電子写真感光体用の導電性基体、電子写真感光体、プロセスカートリッジ、画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】インパクトプレス加工による厚みの偏り(偏肉)が抑制された金属筒状体が得られるインパクトプレス加工用金属塊を提供すること。
【解決手段】インパクトプレス加工で使用する雄型及び雌型のうち、前記雄型が接触する雄型接触面の最大高さ粗さRzが20μm以上50μm以下であり、前記雄型接触面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが150μm以上400μm以下であるインパクトプレス加工用の金属塊。
【選択図】図1

Description

本発明は、インパクトプレス加工用金属塊、インパクトプレス加工用金属塊の製造方法、金属筒状体、金属筒状体の製造方法、電子写真感光体用の導電性基体、電子写真感光体、プロセスカートリッジ、画像形成装置に関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置としては、電子写真感光体(以下、「感光体」と称する場合がある)を用いて帯電、露光、現像、転写、クリーニング等の工程を順次行う装置が広く知られている。
電子写真感光体としては、アルミニウム等の導電性を有する支持体上に、露光により電荷を発生する電荷発生層と、電荷を輸送する電荷輸送層を積層する機能分離型の感光体、電荷を発生する機能と電荷を輸送する機能を同一の層が果たす単層型感光体が知られている。
電子写真感光体の導電性基体となる円筒状の基体を製造する方法としては、例えば、アルミニウム等の素管の外周面を切削して、厚み、表面粗さ等を調整する方法が知られている。
一方、厚みの薄い金属製の容器等を低コストで量産する方法として、雌型(凹状型)に配置した金属塊(スラグ)に対し、雄型(パンチ型)で衝撃(インパクト)を加えて金属筒状体に成形するインパクトプレス加工が知られている。
例えば、特許文献1には、「スラグ等の塑性材料をダイスのキャビティ内に装着し、前記ダイスに対して変位自在に設けられたパンチを前記スラグに押圧することにより有底状の容器に塑性変形せしめる有底容器の製造方法において、前記ダイスとパンチにて所定深さの中間容器に塑性変形せしめる第1工程と、第1工程で得た中間容器を加熱する第2工程と、該第2工程で加熱された中間容器を洗浄する第3工程と、第3工程で洗浄された中間容器に油類を塗布する第4工程と、第4工程で油類が塗布された中間容器を乾燥する第5工程と、第5工程で乾燥された中間容器を更に塑性変形せしめて最終深さの容器を形成せしめる第6工程とを備えたことを特徴とする有底容器の製造方法」が開示されている。
特開2008−132503号公報
本発明の課題は、雄型接触面の最大高さ粗さRzが20μm未満、又は雄型接触面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが150μm未満若しくは400μm越えであるインパクトプレス加工用金属塊に比べ、インパクトプレス加工による厚みの偏り(以下「偏肉」とも称する)が抑制された金属筒状体が得られるインパクトプレス加工用金属塊を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。
請求項1に係る発明は、
インパクトプレス加工で使用する雄型及び雌型のうち、前記雄型が接触する雄型接触面の最大高さ粗さRzが20μm以上50μm以下であり、前記雄型接触面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが150μm以上400μm以下であるインパクトプレス加工用の金属塊。
請求項2に係る発明は、
前記雄型接触面の最大高さ粗さRzが25μm以上45μm以下であり、前記雄型接触面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが200μm以上350μm以下である請求項1に記載の金属塊。
請求項3に係る発明は、
打ち抜き用金型により金属板を打ち抜いて金属塊を得る工程、又は金属柱を切断して金属塊を得る工程を有し、
前記金属塊の雄型接触面の最大高さ粗さRzが20μm以上50μm以下であり、前記金属塊の前記雄型接触面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが150μm以上400μm以下となるように、前記金属板、前記金属柱、及び前記金属塊の少なくとも一つに粗面化処理を施す請求項1又は請求項2に記載の金属塊の製造方法。
請求項4に係る発明は、
前記粗面化処理が、前記金属板へのブラスト処理、前記金属柱へのブラスト処理、前記金属塊へのブラスト処理、及び前記金属板を打ち抜くときに打ち抜き用金型の表面形状を前記金属塊に転写する処理から選択される少なくとも1種の処理である請求項3に記載の金属塊の製造方法。
請求項5に係る発明は、
厚みの偏りが40μm以下であり、
内周面の最大高さ粗さRzが0.5μm以上20μm以下であり、
内周面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが50μm以上300μm以下であり
外周表面硬度が45HV以上60HV以下である金属筒状体。
請求項6に係る発明は、
インパクトプレス管である請求項5に記載の金属筒状体。
請求項7に係る発明は、
少なくとも雄型接触面に潤滑剤が付与された請求項1又は請求項2に記載の金属塊を雌型に配置した後、前記雌型に配置された金属塊を、雄型で加圧して、金属塊を雄型の外周面に塑性変形させて金属筒状体を成形するインパクトプレス工程を有する金属筒状体の製造方法。
請求項8に係る発明は、
請求項5又は請求項6に記載の金属筒状体からなる電子写真感光体用の導電性基体。
請求項9に係る発明は、
請求項8に記載の導電性基体と、
前記導電性基体上に設けられた感光層と、
を備える電子写真感光体。
請求項10に係る発明は、
請求項9に記載の電子写真感光体を備え、
画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。
請求項11に係る発明は、
請求項9に記載の電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
請求項1に係る発明によれば、雄型接触面の最大高さ粗さRzが20μm未満、又は雄型接触面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが150μm未満若しくは400μm越えである金属塊に比べ、インパクトプレス加工による偏肉が抑制された金属筒状体が得られるインパクトプレス加工用の金属塊が提供される。
請求項2に係る発明によれば、雄型接触面の最大高さ粗さRzが25μm未満若しくは45μm超え、又は雄型接触面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが200μm未満若しくは350μm超えである金属塊に比べ、インパクトプレス加工による偏肉が抑制された金属筒状体が得られるインパクトプレス加工用の金属塊が提供される。
請求項3、4に係る発明によれば、金属塊の雄型接触面の最大高さ粗さRzが20μm超え、又は金属塊の雄型接触面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが150μm未満若しくは400μm超えとなるように、金属板、及び金属塊の少なくとも一方に表面加工を施す場合に比べ、インパクトプレス加工による偏肉が抑制された金属筒状体が得られるインパクトプレス加工用の金属塊の製造方法が提供される。
請求項5、又は6に係る発明によれば、厚みの偏りが40μm超え、内周面の最大高さ粗さRzがμm未満、又は内周面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが50μm超えの金属筒状体に比べ、偏肉が抑えられ、フランジ勘合強度が高い金属筒状体が提供される。
請求項7に係る発明によれば、雄型接触面の最大高さ粗さRzが20μm未満、又は雄型接触面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが150μm未満若しくは400μm越えである金属塊を用いた場合に比べ、偏肉が抑制された金属筒状体の製造方法が提供される。
請求項8、9、10、又は11に係る発明によれば、厚みの偏りが40μm超え、内周面の最大高さ粗さRzが20μm未満、又は内周面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが50μm超えの金属筒状体を導電性基体に適用した場合に比べ、偏肉が抑えられ、フランジ勘合強度が高い電子写真感光体用の導電性基体、この導電性基体備える電子写真感光体、この電子写真感光体を備えるプロセスカートリッジ、又は、この電子写真感光体を備える画像形成装置が提供される。
本実施形態におけるブラスト装置を示す概略図である。 (A)(B)(C)本実施形態におけるインパクトプレス加工装置を示す概略図である。 本実施形態におけるしごき加工装置を示す概略図である。 本実施形態における金型構造の断面図である。 本実施形態における金型構造の断面図である。 本実施形態における金型構造の断面図である。 本実施形態における金型構造の断面図である。 本実施形態における金型構造の断面図である。 本実施形態における金型構造の断面図である。 本実施形態における金型構造の断面図である。 本実施形態における金型構造の拡大断面図である。 本実施形態に係る感光体の構成の一例を示す概略部分断面図である。 本実施形態に係る感光体の他の構成例を示す概略部分断面図である。 本実施形態に係る感光体の他の構成例を示す概略部分断面図である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
以下、本発明の一例である実施形態について説明する。
[インパクトプレス加工用金属塊]
本実施形態に係るインパクトプレス用金属塊(以下「金属塊」とも称する)は、雌型に配置された状態で、雄型で加圧して雄型の外周面に塑性変形させて筒部材を成形するインパクトプレス加工に利用される金属塊である。
そして、本実施形態に係るスラグは、インパクトプレス加工で使用する雄型及び雌型のうち、雄型が接触する雄型接触面の最大高さ粗さRzが20μm以上50μm以下であり、前記雄型接触面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが150μm以上400μm以下である。
なお、以下、金属塊を「スラグ」、雄型を「パンチ型」、雌型(ダイス)を「凹状型」、金属塊の雄型接触面を「パンチ接触面」、「金属筒状体の厚さを「肉厚」とも称する。
また、金属塊のパンチ接触面(雄型接触面)とは、インパクトプレス加工を開始するとき、最初にパンチ型(雄型)が接触する面である。
ここで、インパクトプレス加工では、上述のように、スラグをパンチで加圧してパンチの外周面に塑性変形させて金属筒状体を成形する。このとき、スラグは、そのパンチ接触面側の部位がパンチの外周面に接触しつつ延伸して可塑変形する。
しかし、インパクトプレス加工では、肉厚の均一性の制御が切削加工に比べて劣り、高い形状精度が求められる用途への応用が難しい。具体的には、例えば、感光体の導電性基体のような肉厚の均一性が求められる用途においては偏肉が生じることがある。
この偏肉が生じるのは、スラグのパンチ接触面に付与される潤滑剤切れが原因と考えられる。つまり、パンチ外周面においてスラグが延伸するとき、パンチ外周面の周方向に部分的に潤滑剤切れを起こしているものと考えられる。また、スラグ接触面側のパンチ外周面においてスラグが延伸するときよりも、スラグ接触面とは反対側のパンチ外周面においてスラグが延伸するときの方が潤滑剤切れを起こし易いと考えられる。
そのため、パンチ外周面の周方向でスラグの延伸状態が異なり、また、スラグ接触面側のパンチ外周面とスラグ接触面とは反対側のパンチ外周面とでスラグの延伸状態が異なり、偏肉が生じると考えられる。
そこで、本実施形態に係るスラグは、パンチ接触面の最大高さ粗さRz及び粗さ曲線要素の平均長さRSmを上記範囲とする。つまり、従来よりも、最大高さ粗さRzを大きく、かつ粗さ曲線要素の平均長さRSmを短くして、パンチ接触面に、深い凹部を間隔が短く存在させるようにする。それにより、パンチ接触面に潤滑剤の保持量及び保持力が増え、潤滑剤切れが抑えられる。そのため、パンチ外周面の周方向で、スラグの延伸状態が近くなる。また、スラグ接触面側のパンチ外周面とスラグ接触面とは反対側のパンチ外周面とで、スラグの延伸状態が近くなる。
以上から、本実施形態に係るスラグは、インパクトプレス加工により偏肉が抑制された金属筒状体が得られると推測される。
以下、本実施形態に係るスラグについて詳細に説明する。
スラグの材料、形状、大きさ等は、製造する金属筒状体の用途に応じて選択する。例えば、インパクトプレス加工により感光体を構成する導電性基体を製造する場合は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製の円盤状又は円柱状のスラグが好適に適用される。
なお、製造する金属筒状体の用途によっては、楕円柱状、角柱状などのスラグであってもよい。
スラグのアルミニウム合金としては、アルミニウムのほかに、例えばSi、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti等を含むアルミニウム合金が挙げられる。
電子写真感光体の金属筒状体を製造する場合に用いるスラグのアルミニウム合金は、いわゆる1000系合金が好ましい。
スラグのアルミニウム含有率(アルミニウム純度:質量比)は、加工性の観点から、90.0%以上であることが好ましく、93.0%以上であることがより好ましく、95.0%以上がより更に好ましい。
スラグのパンチ接触面の最大高さ粗さRzは、20μm以上50μm以下であり、得られる金属筒状体の偏肉抑制の観点から、25μm以上45μm以下が好ましく、30μm以上40μm以下がより好ましい。
最大高さ粗さRzは、JIS B0601(2013)で規定されている、基準長さにおける粗さ曲線の山高さの最大値と谷深さの最大値との和であり、表面粗さ測定機(サーフコム、東京精密製)によって測定される値である。測定方法の詳細については後述する。
スラグのパンチ接触面の粗さ曲線要素の平均長さRSmは、150μm以上400μm以下であり、得られる金属筒状体の偏肉抑制の観点から、200μm以上350μm以下が好ましく、220μm以上300μm以下がより好ましい。
粗さ曲線要素の平均長さRSmは、JIS B0601(2013)で規定されている、基準長さにおける粗さ曲線要素の長さの平均であり、表面粗さ測定機(サーフコム、東京精密製)によって測定される値である。測定方法の詳細については後述する。
ここで、最大高さ粗さRz及び粗さ曲線要素の平均長さRSmの測定は、次のように行う。
スラグのパンチ接触面の中心方向に向かって、スラグ円周側から10mm位置から30mm位置までの20mmの領域を走査して表面形状(粗さ曲線)を測定する。測定条件としては、JIS B0601(2013)に準拠し、評価長さLn=4.0mm、基準長さL=0.8mm、カットオフ値=0.8mmとする。
そして、この操作を3箇所で行い、その平均値を最大高さ粗さRz及び粗さ曲線要素の平均長さRSmとする。
[インパクトプレス加工用金属塊の製造方法]
本実施形態に係るインパクトプレス加工用金属塊(スラグ)の製造方法は、スラグのパンチ接触面の最大高さ粗さRz及び軸方向における平均長さRSmを上記範囲に制御する方法であれば、特に限定されない。
例えば、本実施形態に係るスラグの製造方法は、打ち抜き用金型により金属板を打ち抜いて金属塊を得る工程、又は金属柱を切断して金属塊を得る工程を有する。そして、スラグのパンチ接触面の最大高さ粗さRz及び粗さ曲線要素の平均長さRSmが上記範囲となるように、金属板、金属柱、及びスラグの少なくとも一つに粗面化処理を施す。
つまり、打ち抜いた後にスラグのパンチ接触面となる金属板の表面、切断した後にスラグのパンチ接触面となる金属柱の表面、スラグのパンチ接触面の少なくとも一つに、粗面化処理を施す。
ここで、金属板は、スラグの高さ(厚み)に相当する厚みを有する板状の金属材料である。この金属板を表面側から打ち抜き用金型により打ち抜くことで、スラグが得られる。
また、金属柱は、長手方向に交差する断面がスラグのパンチ接触面の形状である柱状(又は棒状)の金属材料である。この金属柱をスラグの高さ(厚み)に相当する長さに切断することで、スラグが得られる。
粗面化処理は、例えば、エッチング処理、陽極酸化処理、粗切削処理、センタレス研削処理、ブラスト処理(例えばサンドブラスト処理)、湿式ホーニング処理などの各種処理(表面に凹凸を付与する各種処理)が挙げられる。また、粗面化処理は、金属板を打ち抜くときに打ち抜き用金型の表面形状をスラグに転写する処理(具体的には、スラグのパンチ接触面となる金属板の表面と接触する金型の表面形状を、打ち抜き時の加圧により転写して粗面化する処理)も挙げられる。
これらの中でも、粗面化処理は、ブラスト処理、金属板を打ち抜くときに打ち抜き用金型の表面形状をスラグに転写する処理が好適である。
つまり、粗面化処理は、金属板へのブラスト処理、金属柱へのブラスト処理、スラグへのブラスト処理、及び金属板を打ち抜くときに打ち抜き用金型の表面形状をスラグに転写する処理から選択される少なくとも1種の処理であることが好適である。
これら、複数の粗面化処理を組み合わせて、最終的に得られるスラグのパンチ接触面の最大高さ粗さRz及び粗さ曲線要素の平均長さを上記範囲に制御してもよい。
なお、スラグのパンチ接触面に転写するための「打ち抜き用金型の表面形状」は、上記粗面化処理のうち、ブラスト処理により得ることが好適である。
以下、ブラスト処理について説明する。
まず、ブラスト処理を実施するためのブラスト装置について説明する。ブラスト装置の一例として、サンドブラスト装置を示す。
図1に示すように、ブラスト装置76は、圧縮空気を供給する圧縮機(コンプレッサー)41と、研磨材(不図示)を収容する容器(タンク)42と、タンク42から供給管44を経て供給される研磨材及びコンプレッサー41から供給される圧縮空気を混合する混合部48と、当該混合部48から研磨材を圧縮空気で噴射して処理対象物(不図示)に吹き付けるノズル46と、を備える。
そして、ブラスト装置76を用いたブラスト処理は、次のように行う。
先ず、図1に示されるように、タンク42に貯蔵されている研磨材(不図示)が供給管44を経て混合部48に供給され、混合部48で研磨材とコンプレッサー41から供給される圧縮空気とが混合される。次に、前記混合部48からノズル46を経て研磨材が圧縮空気で噴射されて処理対象物(不図示)に吹き付けられる。これにより、処理対象物(不図示)の表面が粗面化される。
研磨材は、特に限定されず、公知の研磨材を用いることができる。公知の研磨材としては、例えば金属(例えば、ステンレス、鉄、亜鉛)、セラミック(例えば、ジルコニア、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素)、樹脂(例えば、ポリアミド、ポリカーボネート)が挙げられる。
研磨材の大きさ、照射圧力及び照射時間は、1回のブラスト処理により、スラグのパンチ接触面の最大高さ粗さRz及び粗さ曲線要素の平均長さRSmを上記範囲に制御する観点から、以下の範囲であることがよい。なお、研磨材の照射圧力とは、研磨材が処理対象物に吹き付けられるときの圧力を意味する。
研磨材の大きさは、例えば、好ましくは30μm以上300μm以下、より好ましくは60μm以上250μm以下である。
研磨材の照射圧力は、例えば、好ましくは0.1MPa以上0.5MPa以下、より好ましくは0.15MPa以上0.4MPa以下である。
研磨材の照射時間は、例えば、好ましくは5秒以上30秒以下、より好ましくは10秒以上20秒以下である。
なお、圧縮空気の供給源は特に限定されず、例えばコンプレッサー41でなく遠心送風機(ブロア)でもよいし、圧縮空気を使わなくてもよい。また、噴射媒体は空気以外の気体であってもよい。
[金属筒状体]
本実施形態に係る金属筒状体は、厚み(肉厚)の偏りが40μm以下であり、内周面の最大高さ粗さRzが0.5μm以上20μm以下であり、内周面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが50μm以上300μm以下であり外周表面硬度が45HV以上60HV以下である。
本実施形態に係る金属筒状体は、上記構成により、偏肉が抑えられる。また、金属筒状遺体の0内周面が上記表面性状を有するため、金属筒状体にフランジを嵌め合わせたとき、フランジ勘合強度が高くなる。
金属筒状体の厚みの偏り(偏肉)は、40μm以下であるが、偏肉抑制の観点から、35μm以下が好ましく、30μm以下がより好ましい。偏肉の下限は、0が好ましいが、生産性の観点から、例えば、5μm以上である。
偏肉は、次の方法により測定する。超音波肉厚計を用いて、金属筒状体の一端の開口部から任意の点より周方向10度ごと36点の厚み(肉厚)を測定する。そして、厚みの最大値−最小値を算出する。そして、この操作を、10mmごとに金属筒状体の軸方向に18点行う。そして、その平均値を偏肉とする。
金属筒状体の内周面の最大高さ粗さRzは、0.5μm以上20μm以下であり、5μm以上20μm以下が好ましく、8μm以上17μm以下がより好ましく、10μm以上15μm以下がさらに好ましい。
金属筒状体の内周面の粗さ曲線要素の平均長さRSmは、50μm以上300μm以下であり、100μm以上250μm以下が好ましく、120μm以上200μm以下がより好ましい。
金属筒状体の内周面の最大高さ粗さRz及び粗さ曲線要素の平均長さRSmは、スラグで説明したようにJIS B0601(2013)で規定されている。そして、Rz及びRSmは、次の方法により測定する。
金属筒状体の内周面の軸方向において、一方の側から10mm位置から50mm位置までの40mmの領域と、他方の側から10mm位置から50mm位置までの40mmの領域と、金属筒状体中央部の40mmの領域との計120mmの領域を軸方向に走査して表面形状(粗さ曲線)を測定する。なお、軸方向における走査は周方向に10°毎、計36回行う。
そして、Rz及びRSmは、は、上記走査により得られた粗さ曲線に基づき算出される。
なお、測定条件としては、JIS B0601(2013)に準拠し、評価長さLn=4.0mm、基準長さL=0.8mm、カットオフ値=0.8mmとする。
金属筒状体の外周表面硬度は、45HV以上60HV以下であり、機械的強度向上の観点から、48HV以上58HV以下が好ましく、50HV以上55HV以下がより好ましい。
金属筒状体の外周表面硬度(ビッカース硬度)は、ビッカース硬度計(商品名:MVK−HVL、アカシ社製)を用いて、金属筒状体の表面部から圧子を押し込み、押し込み加重:1kgf、押し込み時間:20秒の測定条件に基づいて測定する。測定箇所は、各サンプルについて、周方向4点、軸方向3点の計12点とする。本実施形態において、金属筒状体の外周表面硬度は、前記12点で測定された硬度の平均値とする。
金属筒状体の厚み(肉厚)は、特に限定されないが、用途に応じて決定される。例えば、
金属筒状体の厚み(肉厚)は、0.3mm以上0.7mm以下が好ましく、0.35mm以上0.5mm以下がより好ましい。
ここで、上記特性を満たす金属筒状体は、インパクトプレス加工で製造されたインパクトプレス管であることが好ましい。
インパクトプレス管は一般的に加工硬化により高硬度(例えば45HV以上)となる。従って、金属筒状体として、インパクトプレス管を適用することにより、同種のアルミニウム製の筒状管(素管)の表面に切削加工を施した金属筒状体に比べ、高硬度となる。また、インパクトプレス管によれば、金属筒状体を薄肉化することも可能となる。
金属筒状体は、例えば、電子写真感光体用の導電性基体として適用できる。その他、金属筒状体は、燃料電池容器等にも適用できる。
本実施形態に係る金属筒状体の製造方法は、特に制限はないが、インパクトプレス加工を利用した製造方法であることが好ましい。具体的な一例には、次の通りである。
例えば、本実施形態に係る金属筒状体の製造方法は、少なくともパンチ接触面に潤滑剤が付与されたスラグを雌型に配置した後、雌型(凹状型)に配置されたスラグを、雄型(パンチ型)で加圧して、スラグを雄型の外周面に塑性変形させて金属筒状体を成形するインパクトプレス工程を有する。また、インパクトプレス工程により成形された金属筒状体を、当該金属筒状体の外径よりも小さい内径を有する環状の押付型の内部に通過させて、金属筒状体の外周面をしごき加工するしごき工程を有してもよい。
そして、スラグとして、上記本実施形態に係るスラグを適用する。そのため、本実施形態に係る金属筒状体の製造方法によれば、偏肉が抑制された金属筒状体が得られる。また、上記製造方法によれば、切削工程で製造された金属筒状体に比べ、高い硬度の金属筒状体(インパクトプレス管)が得られる。
以下、図2〜図11を参照しながら、本実施形態の金属筒状体の製造方法の一例について説明する。
以下の説明では、実質的に同一の機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明及び符号は省略する場合がある。なお図中に示す矢印UPは鉛直方向上方を示す。
先ず、金属筒状体の製造装置70について説明し、その後に、金属筒状体の製造装置70を用いて実施される金属筒状体の製造方法について説明する。
<要部構成:金属筒状体の製造装置>
金属筒状体の製造装置70は、円筒状の金属筒状体100を成形するインパクトプレス加工装置72と、金属筒状体100の形状を矯正するしごき加工装置74と、金属筒状体100の外周面に凹凸を付与するブラスト装置76と、を備えている。
以下、インパクトプレス加工装置72、及びしごき加工装置74の順に説明する。
(インパクトプレス加工装置)
インパクトプレス加工装置72は、図2(A)に示されるように、アルミニウムの塊であるスラグ102が収められる凹状型104と、凹状型104に収められたスラグ102を押圧してスラグ102を円筒状の部材(金属筒状体)とする円柱状のパンチ型106とを備えている。
なお、インパクトプレス加工装置72の各部の動作は後述する作用で説明するが、このインパクトプレス加工装置72を用いることで、一端部100Aが開放され他端部に底板100Bを有する金属筒状体100(図4(B)参照)が成形されるようになっている。
(しごき加工装置)
次に、しごき加工装置74について説明する。なお、しごき加工装置74については、しごき加工装置74に備えられた金型構造について主に説明する。
しごき加工装置74は、図3に示されるように、インパクトプレス加工によって成形された金属筒状体100の内部に先端側の部分が挿入される円柱状の円柱型80と、金属筒状体100の一端部100Aの動きを抑制する抑制部材86とを備えている。さらに、しごき加工装置74は、金属筒状体100を円柱型80の外周面に押し付ける押付型92と、金属筒状体100を円柱型80から脱型させる脱型部材96(図9参照)とを備えている。
−円柱型−
円柱型80は、例えばダイス鋼(JIS−G4404:SKD11)を用いて成形され、図3に示されるように、上下方向に延びる円柱状とされている。また、円柱型80の外径(図5のD1)は、金属筒状体100の内径(図5のD2)と比して小さくされている。
このため、図5に示されるように、先端側の部分(図中下側の部分)が金属筒状体100の内部に挿入される円柱型80の先端部80Aと金属筒状体100の底板100Bとを接触させた状態(以後「円柱型80に金属筒状体100を装着させた状態」)で、円柱型80の外周面と金属筒状体100の内周面との間には隙間が形成されるようになっている。
この構成において、円柱型80は、図示せぬ駆動源から駆動力が伝達されて、上下方向に移動するようになっている。
−押付型−
押付型92は、例えば超硬合金(JIS B 4053−V10)を用いて成形され、図3に示されるように、円環状とされている。そして、押付型92は、図5に示されるように、押付型92の中心線が円柱型80の中心線に重なるように配置されている。また、押付型92には、押付型92の径方向の内側に突出する突起部92Aが円環状に形成されている。
この突起部92Aの内径(図中D5)は、円柱型80の外径(図中D1)と比して大きくされ、かつ、インパクトプレス加工によって成形された後の金属筒状体100の外径(図中D3)と比して小さくされている。
この構成において、円柱型80に金属筒状体100を装着させた状態の円柱型80を下方側へ移動させて金属筒状体100が押付型92の内部を通過することで、押付型92は、金属筒状体100を円柱型80の外周面に押し付けるようになっている。
−抑制部材−
抑制部材86は、例えばナイロン樹脂を用いて成形され、図3に示されるように、円環状とされている。また、抑制部材86は、図11に示されるように、内周面が円柱型80の外周面と接触している円筒部88と、円筒部88から下方側に突出する突出部90とを有している。具体的には、突出部90は、円筒部88において円筒部88の径方向の外側の部分から下方側に突出している。また、突出部90には、円柱型80に金属筒状体100を装着させた状態で、金属筒状体100の一端部100A側の外周面と対向する抑制面90Aが形成されている。そして、抑制面90Aは、上下方向(円柱型80の軸方向)から見て円形とされている。また、抑制部材86の抑制面90Aの内径(図中D4)は、インパクトプレス加工によって成形された後の金属筒状体100の外径(図中D3)と比して大きくされている。
この構成において、円柱型80に金属筒状体100を装着させた状態で、抑制部材86は、円柱型80の径方向(図中左右方向)における金属筒状体100の一端部100Aの動きを抑制するようになっている。さらに、抑制部材86に上下方向(円柱型80の軸方向)の力が負荷されると、抑制部材86は、円柱型80の外周面を摺動するようになっている。
−脱型部材−
脱型部材96は、例えば金属材料で成形され、図9に示されるように、押付型92に対して下方側で、かつ、押付型92に対して下方側に移動した部分の円柱型80を円柱型80の径方向から挟むように、2個設けられている。また、夫々の押付型92には、円柱型80の外周面に向けて突出する突起96Aが形成されている。
この構成において、夫々の脱型部材96は、図示せぬ駆動源から駆動力が伝達されて、円柱型80の軸方向に対して交差する方向(図中左右方向)に移動するようになっている。そして、夫々の脱型部材96は、突起96Aが円柱型80と接触する接触位置(図中実線)と、突起96Aが円柱型80と離間する離間位置(図中二点鎖線)との間を移動するようになっている。
なお、しごき加工装置74の各部の動作については、後述する作用と共に説明する。
<要部構成の作用>
次に、要部構成の作用を、金属筒状体の製造装置70を用いて金属筒状体100を製造する工程によって説明する。
(インパクトプレス工程)
先ず、図2、図4を参照して、インパクトプレス加工装置72を用いて金属筒状体100を成形するインパクトプレス工程について説明する。
インパクトプレス工程では、まず、スラグ102の少なくともパンチ接触面に潤滑剤を付与する。潤滑剤は、金属筒状体の外周面の表面性状を良好にする観点から、スラグのパンチ接触面以外に、底面(凹状側104に接触する面)及び側面に付与することが好ましい。
潤滑剤としては、特に制限はないが、偏肉抑制の観点から、粉末状の固体潤滑剤が好ましい。固体潤滑剤としては、脂肪酸金属塩が好ましい。脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム等が挙げられ、ステアリン酸亜鉛が好ましい。
潤滑剤の付与量としては、偏肉抑制の観点から、0.15mg/cm以上0.5mg/cm以下が好ましく、0.2mg/cm以上0.4mg/cm以下がより好ましい。
次に、少なくともパンチ接触面に潤滑剤が付与されたスラグ102を凹状型104に配置する。そして、凹状型104に配置されたスラグを、円柱状のパンチ型106で加圧して、スラグ102をパンチ型106の外周面に塑性変形させて金属筒状体100を成形する工程である。
インパクトプレス工程では、先ず、図2(A)に示されるように、スラグ102が凹状型104に収納され、さらに、パンチ型106が、凹状型104に対して上方側に配置される。
次に、図2(B)(C)に示されるように、パンチ型106が下方側に移動して、パンチ型106は、凹状型104に収納されたスラグ102を押し潰して変形させる。これにより、スラグ102は、パンチ型106の周面に沿うように底を有する円筒状の金属筒状体100に変形する。
次に、パンチ型106が上方側に移動して、図4(A)に示されるように、パンチ型106に密着した金属筒状体100が凹状型104から離間する。
次に、図4(B)に示されるように、一端部100Aが開放され他端部に底板100Bを有する金属筒状体100が、パンチ型106から取り外される(脱型される)。
このようにして、金属筒状体100が、インパクトプレス加工装置72を用いて成形される。
(しごき工程)
次に、図3、図5〜図10を参照して、しごき加工装置74を用いて金属筒状体100の形状を矯正するしごき工程ついて説明する。
しごき工程は、成形された金属筒状体100を、金属筒状体100の外径よりも小さい内径を有する円環状の押付型92の内部に通過させて、金属筒状体100の外周面をしごき加工する工程である。
しごき工程では、先ず、図3及び図5に示されるように、円柱型80の先端側の部分が挿入される円柱型80の先端部80Aと金属筒状体100の底板100Bとを接触させた状態で、円柱型80が、押付型92に対して上方側に配置されている。また、この状態で、抑制部材86の抑制面90Aは、金属筒状体100の一端部100A側の外周面と対向している。さらに、脱型部材96は、離間位置に配置されている。
次に、図6に示されるように、円柱型80を下方側へ移動させ、押付型92の内部を金属筒状体100が通過することで、押付型92は、金属筒状体100を円柱型80の外周面に押し付ける。
これにより、金属筒状体100において押付型92の内部を通過した部分は、塑性変形することで、円柱型80の外周面に接触する。
次に、図7に示されるように、さらに円柱型80を下方側へ移動させることで、抑制部材86は、押付型92に接触する。そして、さらに円柱型80を下方側へ移動させることで、図8に示されるように、抑制部材86は、円柱型80の外周面を摺動する。金属筒状体100は、上下方向において脱型部材96の下方側に移動する。金属筒状体100が上下方向において脱型部材96の下方側に移動すると、円柱型80の下方側への移動は、停止する。
次に、図9に示されるように、脱型部材96は、離間位置から接触位置へ移動する。
次に、図10に示されるように、円柱型80を上方側へ移動させることで、脱型部材96と金属筒状体100の一端部100Aとが接触し、脱型部材96は、金属筒状体100の上方側への移動を規制する。これにより、金属筒状体100は、円柱型80から脱型され、しごき工程が終了する。
(他の実施形態)
本実施形態に係る金属筒状体の製造方法は、上記形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、しごき加工を一回行っているが、しごき加工を複数回に分けて行ってもよく、円筒部材の径を段階的に矯正してもよい。
また、しごき加工を施す前に、焼き鈍しを施して応力を開放してもよい。インパクトプレス加工後の後処理として焼き鈍しを行ってもよい。
上記実施形態では、インパクトプレス加工によって、一端部100Aが開放され他端部に底板100Bを有する円筒部材100が成形されたが、他の工法により円筒部材100を成形してもよい。
また、上記実施形態では、円柱型80を押付型92に対して移動させたが、押付型92を移動させてもよい。つまり、円柱型80と押付型92とを相対的に移動させればよい。
また、上記実施形態は、抑制部材86の抑制面90Aと円筒部材100の外周面との間に隙間が形成されたが、抑制部材86の抑制面90Aと円筒部材100の外周面とが接触(D4−D3=0)していてもよい。
[電子写真感光体用の導電性基体]
本実施形態に係る電子写真感光体用の導電性基体(以下「導電性基体」とも称する)は、上記本実施形態に係る金属筒状体からなる。そして、本実施形態に係る導電性基体は、上記本実施形態に係る金属筒状体の製造方法により得ることが好ましい。
導電性基体の表面は、電子写真感光体がレーザプリンタに使用される場合、レーザ光を照射する際に生じる干渉縞を抑制する目的で、中心線平均粗さRaで0.04μm以上0.5μm以下に粗面化されていることが好ましい。なお、非干渉光を光源に用いる場合、干渉縞防止の粗面化は、特に必要ないが、導電性基体の表面の凹凸による欠陥の発生を抑制するため、より長寿命化に適する。
粗面化の方法としては、例えば、研磨剤を水に懸濁させて導電性基体に吹き付けることによって行う湿式ホーニング、回転する砥石に導電性基体を圧接し、連続的に研削加工を行うセンタレス研削、陽極酸化処理等が挙げられる。
粗面化の方法としては、導電性基体の表面を粗面化することなく、導電性又は半導電性粉体を樹脂中に分散させて、導電性基体の表面上に層を形成し、その層中に分散させる粒子により粗面化する方法も挙げられる。
陽極酸化による粗面化処理は、金属製(例えばアルミニウム製)の導電性基体を陽極とし電解質溶液中で陽極酸化することにより導電性基体の表面に酸化膜を形成するものである。電解質溶液としては、例えば、硫酸溶液、シュウ酸溶液等が挙げられる。しかし、陽極酸化により形成された多孔質陽極酸化膜は、そのままの状態では化学的に活性であり、汚染され易く、環境による抵抗変動も大きい。そこで、多孔質陽極酸化膜に対して、酸化膜の微細孔を加圧水蒸気又は沸騰水中(ニッケル等の金属塩を加えてもよい)で水和反応による体積膨張でふさぎ、より安定な水和酸化物に変える封孔処理を行うことが好ましい。
陽極酸化膜の膜厚は、例えば、0.3μm以上15μm以下が好ましい。この膜厚が上記範囲内にあると、注入に対するバリア性が発揮される傾向があり、また繰り返し使用による残留電位の上昇が抑えられる傾向にある。
導電性基体には、酸性処理液による処理又はベーマイト処理を施してもよい。
酸性処理液による処理は、例えば、以下のようにして実施される。先ず、リン酸、クロム酸及びフッ酸を含む酸性処理液を調製する。酸性処理液におけるリン酸、クロム酸及びフッ酸の配合割合は、例えば、リン酸が10質量%以上11質量%以下の範囲、クロム酸が3質量%以上5質量%以下の範囲、フッ酸が0.5質量%以上2質量%以下の範囲であって、これらの酸全体の濃度は13.5質量%以上18質量%以下の範囲がよい。処理温度は例えば42℃以上48℃以下が好ましい。被膜の膜厚は、0.3μm以上15μm以下が好ましい。
ベーマイト処理は、例えば90℃以上100℃以下の純水中に5分から60分間浸漬すること、又は90℃以上120℃以下の加熱水蒸気に5分から60分間接触させて行う。被膜の膜厚は、0.1μm以上5μm以下が好ましい。これをさらにアジピン酸、硼酸、硼酸塩、燐酸塩、フタル酸塩、マレイン酸塩、安息香酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩等の被膜溶解性の低い電解質溶液を用いて陽極酸化処理してもよい。
[電子写真感光体]
本実施形態に係る電子写真感光体は、上記実施形態に係る導電性基体と、前記導電性基体上に設けられた感光層と、を備える。
ここで、図12は、電子写真感光体7Aの層構成の一例を示す模式断面図である。図12に示す電子写真感光体7Aは、導電性基体4上に、下引層1、電荷発生層2及び電荷輸送層3がこの順序で積層された構造を有し、電荷発生層2及び電荷輸送層3が感光層5を構成している。
図13及び図14はそれぞれ本実施形態に係る電子写真感光体の層構成の他の例を示す模式断面図である。
図13及び図14に示す電子写真感光体7B,7Cは、図12に示す電子写真感光体7Aと同様に、電荷発生層2と電荷輸送層3とに機能が分離された感光層5を備えるものであり、最外層として保護層6が形成されている。図13に示す電子写真感光体7Bは導電性基体4上に下引層1、電荷発生層2、電荷輸送層3及び保護層6が順次積層された構造を有する。図14に示す電子写真感光体7Cは、導電性基体4上に下引層1、電荷輸送層3、電荷発生層2、保護層6が順次積層された構造を有する。
なお、各電子写真感光体7A乃至7Cは、下引層1は必ずしも設けられなくともよい。また、各電子写真感光体7A乃至7Cは、電荷発生層2と電荷輸送層3との機能が一体化した単層型感光層であってもよい。
以下、電子写真感光体の各層について詳細に説明する。なお、符号は省略して説明する。
(下引層)
下引層は、例えば、無機粒子と結着樹脂とを含む層である。
無機粒子としては、例えば、粉体抵抗(体積抵抗率)10Ωcm以上1011Ωcm以下の無機粒子が挙げられる。
これらの中でも、上記抵抗値を有する無機粒子としては、例えば、酸化錫粒子、酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子、酸化ジルコニウム粒子等の金属酸化物粒子がよく、特に、酸化亜鉛粒子が好ましい。
無機粒子のBET法による比表面積は、例えば、10m/g以上がよい。
無機粒子の体積平均粒径は、例えば、50nm以上2000nm以下(好ましくは60nm以上1000nm以下)がよい。
無機粒子の含有量は、例えば、結着樹脂に対して、10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、より好ましくは40質量%以上80質量%以下である。
無機粒子は、表面処理が施されていてもよい。無機粒子は、表面処理の異なるもの、又は、粒子径の異なるものを2種以上混合して用いてもよい。
表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、界面活性剤等が挙げられる。特に、シランカップリング剤が好ましく、アミノ基を有するシランカップリング剤がより好ましい。
アミノ基を有するシランカップリング剤としては、例えば、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
シランカップリング剤は、2種以上混合して使用してもよい。例えば、アミノ基を有するシランカップリング剤と他のシランカップリング剤とを併用してもよい。この他のシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピル−トリス(2−メトキシエトキシ)シラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
表面処理剤による表面処理方法は、公知の方法であればいかなる方法でもよく、乾式法又は湿式法のいずれでもよい。
表面処理剤の処理量は、例えば、無機粒子に対して0.5質量%以上10質量%以下が好ましい。
ここで、下引層は、無機粒子と共に電子受容性化合物(アクセプター化合物)を含有することが、電気特性の長期安定性、キャリアブロック性が高まる観点からよい。
電子受容性化合物としては、例えば、クロラニル、ブロモアニル等のキノン系化合物;テトラシアノキノジメタン系化合物;2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン等のフルオレノン化合物;2−(4−ビフェニル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(4−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(4−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4オキサジアゾール等のオキサジアゾール系化合物;キサントン系化合物;チオフェン化合物;3,3’,5,5’テトラ−t−ブチルジフェノキノン等のジフェノキノン化合物;等の電子輸送性物質等が挙げられる。
特に、電子受容性化合物としては、アントラキノン構造を有する化合物が好ましい。アントラキノン構造を有する化合物としては、例えば、ヒドロキシアントラキノン化合物、アミノアントラキノン化合物、アミノヒドロキシアントラキノン化合物等が好ましく、具体的には、例えば、アントラキノン、アリザリン、キニザリン、アントラルフィン、プルプリン等が好ましい。
電子受容性化合物は、下引層中に無機粒子と共に分散して含まれていてもよいし、無機粒子の表面に付着した状態で含まれていてもよい。
電子受容性化合物を無機粒子の表面に付着させる方法としては、例えば、乾式法、又は、湿式法が挙げられる。
乾式法は、例えば、無機粒子をせん断力の大きなミキサ等で攪拌しながら、直接又は有機溶媒に溶解させた電子受容性化合物を滴下、乾燥空気や窒素ガスとともに噴霧させて、電子受容性化合物を無機粒子の表面に付着する方法である。電子受容性化合物の滴下又は噴霧するときは、溶剤の沸点以下の温度で行うことがよい。電子受容性化合物を滴下又は噴霧した後、更に100℃以上で焼き付けを行ってもよい。焼き付けは電子写真特性が得られる温度、時間であれば特に制限されない。
湿式法は、例えば、攪拌、超音波、サンドミル、アトライター、ボールミル等により、無機粒子を溶剤中に分散しつつ、電子受容性化合物を添加し、攪拌又は分散した後、溶剤除去して、電子受容性化合物を無機粒子の表面に付着する方法である。溶剤除去方法は、例えば、ろ過又は蒸留により留去される。溶剤除去後には、更に100℃以上で焼き付けを行ってもよい。焼き付けは電子写真特性が得られる温度、時間であれば特に限定されない。湿式法においては、電子受容性化合物を添加する前に無機粒子の含有水分を除去してもよく、その例として溶剤中で攪拌加熱しながら除去する方法、溶剤と共沸させて除去する方法が挙げられる。
なお、電子受容性化合物の付着は、表面処理剤による表面処理を無機粒子に施す前又は後に行ってよく、電子受容性化合物の付着と表面処理剤による表面処理と同時に行ってもよい。
電子受容性化合物の含有量は、例えば、無機粒子に対して0.01質量%以上20質量%以下がよく、好ましくは0.01質量%以上10質量%以下である。
下引層に用いる結着樹脂としては、例えば、アセタール樹脂(例えばポリビニルブチラール等)、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、カゼイン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂等の公知の高分子化合物;ジルコニウムキレート化合物;チタニウムキレート化合物;アルミニウムキレート化合物;チタニウムアルコキシド化合物;有機チタニウム化合物;シランカップリング剤等の公知の材料が挙げられる。
下引層に用いる結着樹脂としては、例えば、電荷輸送性基を有する電荷輸送性樹脂、導電性樹脂(例えばポリアニリン等)等も挙げられる。
これらの中でも、下引層に用いる結着樹脂としては、上層の塗布溶剤に不溶な樹脂が好適であり、特に、尿素樹脂、フェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂;ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂及びポリビニルアセタール樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂と硬化剤との反応により得られる樹脂が好適である。
これら結着樹脂を2種以上組み合わせて使用する場合には、その混合割合は、必要に応じて設定される。
下引層には、電気特性向上、環境安定性向上、画質向上のために種々の添加剤を含んでいてもよい。
添加剤としては、多環縮合系、アゾ系等の電子輸送性顔料、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、チタニウムアルコキシド化合物、有機チタニウム化合物、シランカップリング剤等の公知の材料が挙げられる。シランカップリング剤は前述のように無機粒子の表面処理に用いられるが、添加剤として更に下引層に添加してもよい。
添加剤としてのシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピル−トリス(2−メトキシエトキシ)シラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルメトキシシラン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
ジルコニウムキレート化合物としては、例えば、ジルコニウムブトキシド、ジルコニウムアセト酢酸エチル、ジルコニウムトリエタノールアミン、アセチルアセトネートジルコニウムブトキシド、アセト酢酸エチルジルコニウムブトキシド、ジルコニウムアセテート、ジルコニウムオキサレート、ジルコニウムラクテート、ジルコニウムホスホネート、オクタン酸ジルコニウム、ナフテン酸ジルコニウム、ラウリン酸ジルコニウム、ステアリン酸ジルコニウム、イソステアリン酸ジルコニウム、メタクリレートジルコニウムブトキシド、ステアレートジルコニウムブトキシド、イソステアレートジルコニウムブトキシド等が挙げられる。
チタニウムキレート化合物としては、例えば、テトライソプロピルチタネート、テトラノルマルブチルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラ(2−エチルヘキシル)チタネート、チタンアセチルアセトネート、ポリチタンアセチルアセトネート、チタンオクチレングリコレート、チタンラクテートアンモニウム塩、チタンラクテート、チタンラクテートエチルエステル、チタントリエタノールアミネート、ポリヒドロキシチタンステアレート等が挙げられる。
アルミニウムキレート化合物としては、例えば、アルミニウムイソプロピレート、モノブトキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムブチレート、ジエチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)等が挙げられる。
これらの添加剤は、単独で、又は複数の化合物の混合物若しくは重縮合物として用いてもよい。
下引層は、ビッカース硬度が35以上であることがよい。
下引層の表面粗さ(十点平均粗さ)は、モアレ像抑制のために、使用される露光用レーザ波長λの1/(4n)(nは上層の屈折率)から1/2までに調整されていることがよい。
表面粗さ調整のために下引層中に樹脂粒子等を添加してもよい。樹脂粒子としてはシリコーン樹脂粒子、架橋型ポリメタクリル酸メチル樹脂粒子等が挙げられる。また、表面粗さ調整のために下引層の表面を研磨してもよい。研磨方法としては、バフ研磨、サンドブラスト処理、湿式ホーニング、研削処理等が挙げられる。
下引層の形成は、特に制限はなく、周知の形成方法が利用されるが、例えば、上記成分を溶剤に加えた下引層形成用塗布液の塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥し、必要に応じて加熱することで行う。
下引層形成用塗布液を調製するための溶剤としては、公知の有機溶剤、例えば、アルコール系溶剤、芳香族炭化水素溶剤、ハロゲン化炭化水素溶剤、ケトン系溶剤、ケトンアルコール系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤等が挙げられる。
これらの溶剤として具体的には、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、ベンジルアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロロベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤が挙げられる。
下引層形成用塗布液を調製するときの無機粒子の分散方法としては、例えば、ロールミル、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、コロイドミル、ペイントシェーカー等の公知の方法が挙げられる。
下引層形成用塗布液を導電性基体上に塗布する方法としては、例えば、ブレード塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、ビード塗布法、エアーナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が挙げられる。
下引層の膜厚は、例えば、好ましくは15μm以上、より好ましくは20μm以上50μm以下の範囲内に設定される。
(中間層)
図示は省略するが、下引層と感光層との間に中間層をさらに設けてもよい。
中間層は、例えば、樹脂を含む層である。中間層に用いる樹脂としては、例えば、アセタール樹脂(例えばポリビニルブチラール等)、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、カゼイン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂等の高分子化合物が挙げられる。
中間層は、有機金属化合物を含む層であってもよい。中間層に用いる有機金属化合物としては、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウム、マンガン、ケイ素等の金属原子を含有する有機金属化合物等が挙げられる。
これらの中間層に用いる化合物は、単独で又は複数の化合物の混合物若しくは重縮合物として用いてもよい。
これらの中でも、中間層は、ジルコニウム原子又はケイ素原子を含有する有機金属化合物を含む層であることが好ましい。
中間層の形成は、特に制限はなく、周知の形成方法が利用されるが、例えば、上記成分を溶剤に加えた中間層形成用塗布液の塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥、必要に応じて加熱することで行う。
中間層を形成する塗布方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が用いられる。
中間層の膜厚は、例えば、好ましくは0.1μm以上3μm以下の範囲に設定される。なお、中間層を下引層として使用してもよい。
(電荷発生層)
電荷発生層は、例えば、電荷発生材料と結着樹脂とを含む層である。また、電荷発生層は、電荷発生材料の蒸着層であってもよい。電荷発生材料の蒸着層は、LED(Light Emitting Diode)、有機EL(Electro−Luminescence)イメージアレー等の非干渉性光源を用いる場合に好適である。
電荷発生材料としては、ビスアゾ、トリスアゾ等のアゾ顔料;ジブロモアントアントロン等の縮環芳香族顔料;ペリレン顔料;ピロロピロール顔料;フタロシアニン顔料;酸化亜鉛;三方晶系セレン等が挙げられる。
これらの中でも、近赤外域のレーザ露光に対応させるためには、電荷発生材料としては、金属フタロシアニン顔料、又は無金属フタロシアニン顔料を用いることが好ましい。具体的には、例えば、特開平5−263007号公報、特開平5−279591号公報等に開示されたヒドロキシガリウムフタロシアニン;特開平5−98181号公報等に開示されたクロロガリウムフタロシアニン;特開平5−140472号公報、特開平5−140473号公報等に開示されたジクロロスズフタロシアニン;特開平4−189873号公報等に開示されたチタニルフタロシアニンがより好ましい。
一方、近紫外域のレーザ露光に対応させるためには、電荷発生材料としては、ジブロモアントアントロン等の縮環芳香族顔料;チオインジゴ系顔料;ポルフィラジン化合物;酸化亜鉛;三方晶系セレン;特開2004−78147号公報、特開2005−181992号公報に開示されたビスアゾ顔料等が好ましい。
450nm以上780nm以下に発光の中心波長があるLED,有機ELイメージアレー等の非干渉性光源を用いる場合にも、上記電荷発生材料を用いてもよいが、解像度の観点より、感光層を20μm以下の薄膜で用いるときには、感光層中の電界強度が高くなり、基体からの電荷注入による帯電低下、いわゆる黒点と呼ばれる画像欠陥を生じやすくなる。これは、三方晶系セレン、フタロシアニン顔料等のp−型半導体で暗電流を生じやすい電荷発生材料を用いたときに顕著となる。
これに対し、電荷発生材料として、縮環芳香族顔料、ペリレン顔料、アゾ顔料等のn−型半導体を用いた場合、暗電流を生じ難く、薄膜にしても黒点と呼ばれる画像欠陥を抑制し得る。n−型の電荷発生材料としては、例えば、特開2012−155282号公報の段落[0288]〜[0291]に記載された化合物(CG−1)〜(CG−27)が挙げられるがこれに限られるものではない。
なお、n−型の判定は、通常使用されるタイムオブフライト法を用い、流れる光電流の極性によって判定され、正孔よりも電子をキャリアとして流しやすいものをn−型とする。
電荷発生層に用いる結着樹脂としては、広範な絶縁性樹脂から選択され、また、結着樹脂としては、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレン、ポリシラン等の有機光導電性ポリマーから選択してもよい。
結着樹脂としては、例えば、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアリレート樹脂(ビスフェノール類と芳香族2価カルボン酸の重縮合体等)、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等が挙げられる。ここで、「絶縁性」とは、体積抵抗率が1013Ωcm以上であることをいう。
これらの結着樹脂は1種を単独で又は2種以上を混合して用いられる。
なお、電荷発生材料と結着樹脂の配合比は、質量比で10:1から1:10までの範囲内であることが好ましい。
電荷発生層には、その他、周知の添加剤が含まれていてもよい。
電荷発生層の形成は、特に制限はなく、周知の形成方法が利用されるが、例えば、上記成分を溶剤に加えた電荷発生層形成用塗布液の塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥し、必要に応じて加熱することで行う。なお、電荷発生層の形成は、電荷発生材料の蒸着により行ってもよい。電荷発生層の蒸着による形成は、特に、電荷発生材料として縮環芳香族顔料、ペリレン顔料を利用する場合に好適である。
電荷発生層形成用塗布液を調製するための溶剤としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール、ベンジルアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸n−ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロロベンゼン、トルエン等が挙げられる。これら溶剤は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いる。
電荷発生層形成用塗布液中に粒子(例えば電荷発生材料)を分散させる方法としては、例えば、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、横型サンドミル等のメディア分散機や、攪拌、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機が利用される。高圧ホモジナイザーとしては、例えば、高圧状態で分散液を液−液衝突や液−壁衝突させて分散する衝突方式や、高圧状態で微細な流路を貫通させて分散する貫通方式等が挙げられる。
なお、この分散の際、電荷発生層形成用塗布液中の電荷発生材料の平均粒径を0.5μm以下、好ましくは0.3μm以下、更に好ましくは0.15μm以下にすることが有効である。
電荷発生層形成用塗布液を下引層上(又は中間層上)に塗布する方法としては、例えばブレード塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、ビード塗布法、エアーナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が挙げられる。
電荷発生層の膜厚は、例えば、好ましくは0.1μm以上5.0μm以下、より好ましくは0.2μm以上2.0μm以下の範囲内に設定される。
(電荷輸送層)
電荷輸送層は、例えば、電荷輸送材料と結着樹脂とを含む層である。電荷輸送層は、高分子電荷輸送材料を含む層であってもよい。
電荷輸送材料としては、p−ベンゾキノン、クロラニル、ブロマニル、アントラキノン等のキノン系化合物;テトラシアノキノジメタン系化合物;2,4,7−トリニトロフルオレノン等のフルオレノン化合物;キサントン系化合物;ベンゾフェノン系化合物;シアノビニル系化合物;エチレン系化合物等の電子輸送性化合物が挙げられる。電荷輸送材料としては、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、アリールアルカン系化合物、アリール置換エチレン系化合物、スチルベン系化合物、アントラセン系化合物、ヒドラゾン系化合物等の正孔輸送性化合物も挙げられる。これらの電荷輸送材料は1種を単独で又は2種以上で用いられるが、これらに限定されるものではない。
電荷輸送材料としては、電荷移動度の観点から、下記構造式(a−1)で示されるトリアリールアミン誘導体、及び下記構造式(a−2)で示されるベンジジン誘導体が好ましい。

構造式(a−1)中、ArT1、ArT2、及びArT3は、各々独立に置換若しくは無置換のアリール基、−C−C(RT4)=C(RT5)(RT6)、又は−C−CH=CH−CH=C(RT7)(RT8)を示す。RT4、RT5、RT6、RT7、及びRT8は各々独立に水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基、又は置換若しくは無置換のアリール基を示す。
上記各基の置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、炭素数1以上5以下のアルコキシ基が挙げられる。また、上記各基の置換基としては、炭素数1以上3以下のアルキル基で置換された置換アミノ基も挙げられる。

構造式(a−2)中、RT91及びRT92は各々独立に水素原子、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、又は炭素数1以上5以下のアルコキシ基を示す。RT101、RT102、RT111及びRT112は各々独立に、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、炭素数1以上5以下のアルコキシ基、炭素数1以上2以下のアルキル基で置換されたアミノ基、置換若しくは無置換のアリール基、−C(RT12)=C(RT13)(RT14)、又は−CH=CH−CH=C(RT15)(RT16)を示し、RT12、RT13、RT14、RT15及びRT16は各々独立に水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基、又は置換若しくは無置換のアリール基を表す。Tm1、Tm2、Tn1及びTn2は各々独立に0以上2以下の整数を示す。
上記各基の置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、炭素数1以上5以下のアルコキシ基が挙げられる。また、上記各基の置換基としては、炭素数1以上3以下のアルキル基で置換された置換アミノ基も挙げられる。
ここで、構造式(a−1)で示されるトリアリールアミン誘導体、及び前記構造式(a−2)で示されるベンジジン誘導体のうち、特に、「−C−CH=CH−CH=C(RT7)(RT8)」を有するトリアリールアミン誘導体、及び「−CH=CH−CH=C(RT15)(RT16)」を有するベンジジン誘導体が、電荷移動度の観点で好ましい。
高分子電荷輸送材料としては、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等の電荷輸送性を有する公知のものが用いられる。特に、特開平8−176293号公報、特開平8−208820号公報等に開示されているポリエステル系の高分子電荷輸送材は特に好ましい。なお、高分子電荷輸送材料は、単独で使用してよいが、結着樹脂と併用してもよい。
電荷輸送層に用いる結着樹脂は、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコーン樹脂、シリコーンアルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッド樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等が挙げられる。これらの中でも、結着樹脂としては、ポリカーボネート樹脂又はポリアリレート樹脂が好適である。これらの結着樹脂は1種を単独で又は2種以上で用いる。
なお、電荷輸送材料と結着樹脂との配合比は、質量比で10:1から1:5までが好ましい。
電荷輸送層には、その他、周知の添加剤が含まれていてもよい。
電荷輸送層の形成は、特に制限はなく、周知の形成方法が利用されるが、例えば、上記成分を溶剤に加えた電荷輸送層形成用塗布液の塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥、必要に応じて加熱することで行う。
電荷輸送層形成用塗布液を調製するための溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;アセトン、2−ブタノン等のケトン類;塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素類;テトラヒドロフラン、エチルエーテル等の環状又は直鎖状のエーテル類等の通常の有機溶剤が挙げられる。これら溶剤は、単独で又は2種以上混合して用いる。
電荷輸送層形成用塗布液を電荷発生層の上に塗布する際の塗布方法としては、ブレード塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、ビード塗布法、エアーナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が挙げられる。
電荷輸送層の膜厚は、例えば、好ましくは5μm以上50μm以下、より好ましくは10μm以上30μm以下の範囲内に設定される。
(保護層)
保護層は、必要に応じて感光層上に設けられる。保護層は、例えば、帯電時の感光層の化学的変化を防止したり、感光層の機械的強度をさらに改善する目的で設けられる。
そのため、保護層は、硬化膜(架橋膜)で構成された層を適用することがよい。これら層としては、例えば、下記1)又は2)に示す層が挙げられる。
1)反応性基及び電荷輸送性骨格を同一分子内に有する反応性基含有電荷輸送材料を含む組成物の硬化膜で構成された層(つまり当該反応性基含有電荷輸送材料の重合体又は架橋体を含む層)
2)非反応性の電荷輸送材料と、電荷輸送性骨格を有さず、反応性基を有する反応性基含有非電荷輸送材料と、を含む組成物の硬化膜で構成された層(つまり、非反応性の電荷輸送材料と、当該反応性基含有非電荷輸送材料の重合体又は架橋体と、を含む層)
反応性基含有電荷輸送材料の反応性基としては、連鎖重合性基、エポキシ基、−OH、−OR[但し、Rはアルキル基を示す]、−NH、−SH、−COOH、−SiRQ1 3−Qn(ORQ2Qn[但し、RQ1は水素原子、アルキル基、又は置換若しくは無置換のアリール基を表し、RQ2は水素原子、アルキル基、トリアルキルシリル基を表す。Qnは1〜3の整数を表す]等の周知の反応性基が挙げられる。
連鎖重合性基としては、ラジカル重合しうる官能基であれば特に限定されるものではなく、例えば、少なくとも炭素二重結合を含有する基を有する官能基である。具体的には、ビニル基、ビニルエーテル基、ビニルチオエーテル基、スチリル基(ビニルフェニル基)、アクリロイル基、メタクリロイル基、及びそれらの誘導体から選択される少なくとも一つを含有する基等が挙げられる。なかでも、その反応性に優れることから、連鎖重合性基としては、ビニル基、スチリル基(ビニルフェニル基)、アクリロイル基、メタクリロイル基、及びそれらの誘導体から選択される少なくとも一つを含有する基であることが好ましい。
反応性基含有電荷輸送材料の電荷輸送性骨格としては、電子写真感光体における公知の構造であれば特に限定されるものではなく、例えば、トリアリールアミン系化合物、ベンジジン系化合物、ヒドラゾン系化合物等の含窒素の正孔輸送性化合物に由来する骨格であって、窒素原子と共役している構造が挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン骨格が好ましい。
これら反応性基及び電荷輸送性骨格を有する反応性基含有電荷輸送材料、非反応性の電荷輸送材料、反応性基含有非電荷輸送材料は、周知の材料から選択すればよい。
保護層には、その他、周知の添加剤が含まれていてもよい。
保護層の形成は、特に制限はなく、周知の形成方法が利用されるが、例えば、上記成分を溶剤に加えた保護層形成用塗布液の塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥し、必要に応じて加熱等の硬化処理することで行う。
保護層形成用塗布液を調製するための溶剤としては、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル等のセロソルブ系溶剤;イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール系溶剤等が挙げられる。これら溶剤は、単独で又は2種以上混合して用いる。
なお、保護層形成用塗布液は、無溶剤の塗布液であってもよい。
保護層形成用塗布液を感光層(例えば電荷輸送層)上に塗布する方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が挙げられる。
保護層の膜厚は、例えば、好ましくは1μm以上20μm以下、より好ましくは2μm以上10μm以下の範囲内に設定される。
(単層型感光層)
単層型感光層(電荷発生/電荷輸送層)は、例えば、電荷発生材料と電荷輸送材料と、必要に応じて、結着樹脂、及びその他周知の添加剤と、を含む層である。なお、これら材料は、電荷発生層及び電荷輸送層で説明した材料と同様である。
そして、単層型感光層中、電荷発生材料の含有量は、全固形分に対して10質量%以上85質量%以下がよく、好ましくは20質量%以上50質量%以下である。また、単層型感光層中、電荷輸送材料の含有量は、全固形分に対して5質量%以上50質量%以下がよい。
単層型感光層の形成方法は、電荷発生層や電荷輸送層の形成方法と同様である。
単層型感光層の膜厚は、例えば、5μm以上50μm以下がよく、好ましくは10μm以上40μm以下である。
[画像形成装置(及びプロセスカートリッジ)]
本実施形態に係る画像形成装置は、上記実施形態に係る電子写真感光体と、電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、を備える。そして、電子写真感光体として、上記本実施形態に係る電子写真感光体が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置は、記録媒体の表面に転写されたトナー像を定着する定着手段を備える装置;電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー像の転写後、帯電前の電子写真感光体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー像の転写後、帯電前に電子写真感光体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置;電子写真感光体の温度を上昇させ、相対温度を低減させるための電子写真感光体加熱部材を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー像が転写される中間転写体と、電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置は、乾式現像方式の画像形成装置、湿式現像方式(液体現像剤を利用した現像方式)の画像形成装置のいずれであってもよい。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、電子写真感光体を備える部分が、画像形成装置に対して着脱されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る電子写真感光体を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。なお、プロセスカートリッジには、電子写真感光体以外に、例えば、帯電手段、静電潜像形成手段、現像手段、転写手段からなる群から選択される少なくとも一つを備えてもよい。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図15は、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
本実施形態に係る画像形成装置200は、図15に示すように、電子写真感光体7を備えるプロセスカートリッジ300と、露光装置9(静電潜像形成手段の一例)と、転写装置40(一次転写装置)と、中間転写体50とを備える。なお、画像形成装置200において、露光装置9はプロセスカートリッジ300の開口部から電子写真感光体7に露光し得る位置に配置されており、転写装置40は中間転写体50を介して電子写真感光体7に対向する位置に配置されており、中間転写体50はその一部が電子写真感光体7に接触して配置されている。図示しないが、中間転写体50に転写されたトナー像を記録媒体(例えば用紙)に転写する二次転写装置も有している。なお、中間転写体50、転写装置40(一次転写装置)、及び二次転写装置(不図示)が転写手段の一例に相当する。
図15におけるプロセスカートリッジ300は、ハウジング内に、電子写真感光体7、帯電装置8(帯電手段の一例)、現像装置11(現像手段の一例)、及びクリーニング装置13(クリーニング手段の一例)を一体に支持している。クリーニング装置13は、クリーニングブレード(クリーニング部材の一例)131を有しており、クリーニングブレード131は、電子写真感光体7の表面に接触するように配置されている。なお、クリーニング部材は、クリーニングブレード131の態様ではなく、導電性又は絶縁性の繊維状部材であってもよく、これを単独で、又はクリーニングブレード131と併用してもよい。
なお、図15には、画像形成装置として、潤滑剤14を電子写真感光体7の表面に供給する繊維状部材132(ロール状)、及び、クリーニングを補助する繊維状部材133(平ブラシ状)を備えた例を示してあるが、これらは必要に応じて配置される。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の各構成について説明する。
−帯電装置−
帯電装置8としては、例えば、導電性又は半導電性の帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電フィルム、帯電ゴムブレード、帯電チューブ等を用いた接触型帯電器が使用される。また、非接触方式のローラ帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器等のそれ自体公知の帯電器等も使用される。
−露光装置−
露光装置9としては、例えば、電子写真感光体7表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光を、定められた像様に露光する光学系機器等が挙げられる。光源の波長は電子写真感光体の分光感度領域内とする。半導体レーザの波長としては、780nm付近に発振波長を有する近赤外が主流である。しかし、この波長に限定されず、600nm台の発振波長レーザや青色レーザとして400nm以上450nm以下に発振波長を有するレーザも利用してもよい。また、カラー画像形成のためにはマルチビームを出力し得るタイプの面発光型のレーザ光源も有効である。
−現像装置−
現像装置11としては、例えば、現像剤を接触又は非接触させて現像する一般的な現像装置が挙げられる。現像装置11としては、上述の機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて選択される。例えば、一成分系現像剤又は二成分系現像剤をブラシ、ローラ等を用いて電子写真感光体7に付着させる機能を有する公知の現像器等が挙げられる。中でも現像剤を表面に保持した現像ローラを用いるものが好ましい。
現像装置11に使用される現像剤は、トナー単独の一成分系現像剤であってもよいし、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤であってもよい。また、現像剤は、磁性であってもよいし、非磁性であってもよい。これら現像剤は、周知のものが適用される。
−クリーニング装置−
クリーニング装置13は、クリーニングブレード131を備えるクリーニングブレード方式の装置が用いられる。
なお、クリーニングブレード方式以外にも、ファーブラシクリーニング方式、現像同時クリーニング方式を採用してもよい。
−転写装置−
転写装置40としては、例えば、ベルト、ローラ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。
−中間転写体−
中間転写体50としては、半導電性を付与したポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ゴム等を含むベルト状のもの(中間転写ベルト)が使用される。また、中間転写体の形態としては、ベルト状以外にドラム状のものを用いてもよい。
図16は、本実施形態に係る画像形成装置の他の一例を示す概略構成図である。
図16に示す画像形成装置120は、プロセスカートリッジ300を4つ搭載したタンデム方式の多色画像形成装置である。画像形成装置120では、中間転写体50上に4つのプロセスカートリッジ300がそれぞれ並列に配置されており、1色に付き1つの電子写真感光体が使用される構成となっている。なお、画像形成装置120は、タンデム方式であること以外は、画像形成装置200と同様の構成を有している。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りがない限り、「部」は、「質量部」を意味する。
<実施例1>
アルミニウム純度99.5%以上のJIS呼称1050合金の厚み15mmのアルミニウム板を打ち抜き加工して、直径34mm、厚み15mmのアルミニウム製の円柱状のスラグを用意した。次に、スラグのパンチ接触面に、下記条件のブラスト処理を施した。
次いで、スラグの全面に潤滑剤(粉末状のステアリン酸亜鉛)を付与量0.3mg/cmで付与し、インパクトプレス加工によって直径34mmの円筒部材に成形した。
そして、更に1回のしごき加工にて、直径30mm、長さ251mm、肉厚0.8mmのアルミニウム製の導電性基体(金属筒状体)を作製した。
−ブラスト処理条件−
・研磨材(メディア)の材質:ジルコニア
・研磨材のサイズ:50μm
・研磨材の照射圧力:0.3MPa
・研磨材の照射時間:10秒
<実施例2〜5、比較例1〜4>
実施例1の導電性基体の作製において、表1に従って、スラグのパンチ接触面に対するブラスト処理の条件(研磨材の照射圧力、研磨材の照射時間、及び研磨材のサイズ)を変更した以外は、実施例1の導電性基体と同様にして、各導電性基体を作製した。
<スラグ、及び導電性基体の特性>
(スラグ、導電性基体の特性)
各例のスラグについて、パンチ接触面の最大高さ粗さRz、粗さ曲線要素の平均長さRSmを既述の方法で測定した。
各例の導電性基体について、偏肉、内周面の最大高さ粗さRz、内周面の粗さ曲線要素の平均長さRSm、外周表面硬度を既述の方法で測定した。
結果を表1に示す。
上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、得られる導電性基体(金属筒状体)の偏に偏肉が抑えられていることがわかる。
<実施例101〜105、比較例101〜104>
実施例1〜5、比較例1〜4で得られた導電性基体を使用し、次のように感光体を作製した。
(感光体の作製)
酸化亜鉛(商品名:MZ 300、テイカ社製)100質量部、シランカップリング剤としてN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシランの10質量%のトルエン溶液を10質量部、トルエン200質量部を混合して攪拌を行い、2時間還流を行った。その後10mmHgにてトルエンを減圧留去し、135℃で2時間焼き付けて、シランカップリング剤による酸化亜鉛の表面処理を行った。
表面処理した酸化亜鉛:33質量部、ブロック化イソシアネート(商品名:スミジュール3175、住友バイエルンウレタン社製):6質量部、下記構造式(AK−1)で示される化合物:1質量部、メチルエチルケトン:25質量部を30分間混合し、その後ブチラール樹脂(商品名:エスレックBM−1、積水化学工業社製):5質量部、シリコーンボール(商品名:トスパール120、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製):3質量部、レベリング剤としてシリコーンオイル(商品名:SH29PA、東レダウコーニングシリコーン社製):0.01質量部を添加し、サンドミルにて3時間の分散を行い、下引層形成用塗布液を得た。
さらに、浸漬塗布法にて、下引層形成用塗布液を、導電性基体上に塗布し、180℃、30分の乾燥硬化を行い、膜厚30μmの下引層を得た。
次に、電荷発生材料としてのヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料「CuKα特性X線を用いたX線回折スペクトルのブラッグ角度(2θ±0.2°)が少なくとも7.3゜、16.0゜、24.9゜、28.0゜の位置に回折ピークを有するV型のヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料(600nm以上900nm以下の波長域での分光吸収スペクトルにおける最大ピーク波長=820nm、平均粒径=0.12μm、最大粒径=0.2μm、比表面積値=60m/g)」、結着樹脂としての塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂(商品名:VMCH、日本ユニカー社製)、およびn−酢酸ブチルからなる混合物を、容量100mLガラス瓶中に、充填率50%で1.0mmφガラスビーズと共に入れて、ペイントシェーカーを用いて2.5時間分散処理し、電荷発生層用塗布液を得た。ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料と塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂の混合物に対して、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料の含有量を55.0体積%とし、分散液の固形分は6.0質量%とした。含有量は、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料の比重を1.606g/cm、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂の比重1.35g/cmをとして計算した。
得られた電荷発生層形成用塗布液を、下引層上に浸漬塗布し、130℃で5分間乾燥して、膜厚0.20μmの電荷発生層を形成した。
次に、電荷輸送材料として、ブタジエン系電荷輸送材料(CT1A)8質量部と、ベンジジン系電荷輸送材料(CT2A)32質量部と、結着樹脂として、ビスフェノールZ型ポリカーボネート樹脂(ビスフェノールZの単独重合型ポリカーボネート樹脂、粘度平均分子量4万)58質量部と、酸化防止剤として、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(HP−1、分子量775)2質量部(全電荷輸送材料合計量100質量%に対して5質量%)とを、テトラヒドロフラン340質量部に加えて溶解し、電荷輸送層形成用塗布液を得た。
得られた電荷輸送層形成用塗布液を、電荷発生層上に浸漬塗布し、145℃、30分の乾燥を行うことにより、膜厚30μmの電荷輸送層を形成した。
以上の工程を経て、各感光体を得た。そして、得られた各感光体について、次の評価を実施した。
<評価>
フランジ圧入後、トルク試験機にて感光体-フランジ間の勘合強度試験を行った。評価基準は、次の通りである。
A;3.0Nm以上
B:2.0Nm以上3.0Nm未満
C:1.8Nm以上2.0Nm未満
D:1.8Nm未満

上記結果から、本実施例では、比較例に比べトルク耐力が高いことがわかる。
なお、電荷輸送層の形成に用いた電荷輸送材料、及び酸化防止剤の詳細は以下の通りである。
・ブタジエン系電荷輸送材料:下記構造式で示される化合物(CT1A)
・ベンジジン系電荷輸送材料:下記構造式で示される化合物(CT2A)
・ヒンダードフェノール系酸化防止剤:下記構造式で示される化合物(HP−1)

1 下引層、2 電荷発生層、3 電荷輸送層、4 導電性基体、5 感光層、6 保護層、7 電子写真感光体、8 帯電装置、9 露光装置、11 現像装置、13 クリーニング装置、14 潤滑剤、40 転写装置、50 中間転写体、200 画像形成装置、120 画像形成装置、131 クリーニングブレード、132 繊維状部材(ロール状)、133 繊維状部材(平ブラシ状)、300 プロセスカートリッジ、70 円筒部材の製造装置、72 インパクトプレス加工装置、74 しごき加工装置、76 ブラスト装置、80 円柱型、86 抑制部材、92 押付型、100 円筒部材、100A 一端部、100B 底板

Claims (11)

  1. インパクトプレス加工で使用する雄型及び雌型のうち、前記雄型が接触する雄型接触面の最大高さ粗さRzが20μm以上50μm以下であり、前記雄型接触面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが150μm以上400μm以下であるインパクトプレス加工用の金属塊。
  2. 前記雄型接触面の最大高さ粗さRzが25μm以上45μm以下であり、前記雄型接触面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが200μm以上350μm以下である請求項1に記載の金属塊。
  3. 打ち抜き用金型により金属板を打ち抜いて金属塊を得る工程、又は金属柱を切断して金属塊を得る工程を有し、
    前記金属塊の雄型接触面の最大高さ粗さRzが20μm以上50μm以下であり、前記金属塊の前記雄型接触面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが150μm以上400μm以下となるように、前記金属板、前記金属柱、及び前記金属塊の少なくとも一つに粗面化処理を施す請求項1又は請求項2に記載の金属塊の製造方法。
  4. 前記粗面化処理が、前記金属板へのブラスト処理、前記金属柱へのブラスト処理、前記金属塊へのブラスト処理、及び前記金属板を打ち抜くときに打ち抜き用金型の表面形状を前記金属塊に転写する処理から選択される少なくとも1種の処理である請求項3に記載の金属塊の製造方法。
  5. 厚みの偏りが40μm以下であり、
    内周面の最大高さ粗さRzが0.5μm以上20μm以下であり、
    内周面の粗さ曲線要素の平均長さRSmが50μm以上300μm以下であり、
    外周表面硬度が45HV以上60HV以下である金属筒状体。
  6. インパクトプレス管である請求項5に記載の金属筒状体。
  7. 少なくとも雄型接触面に潤滑剤が付与された請求項1又は請求項2に記載の金属塊を雌型に配置した後、前記雌型に配置された金属塊を、雄型で加圧して、金属塊を雄型の外周面に塑性変形させて金属筒状体を成形するインパクトプレス工程を有する金属筒状体の製造方法。
  8. 請求項5又は請求項6に記載の金属筒状体からなる電子写真感光体用の導電性基体。
  9. 請求項8に記載の導電性基体と、
    前記導電性基体上に設けられた感光層と、
    を備える電子写真感光体。
  10. 請求項9に記載の電子写真感光体を備え、
    画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。
  11. 請求項9に記載の電子写真感光体と、
    前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
    トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
    前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
    を備える画像形成装置。
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