JP4244500B2 - 電子写真用感光体基板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面にアルミニウム陽極酸化皮膜（以下、単に「皮膜」とも称する）を有するアルミニウム製の電子写真用感光体基板（以下、単に「基板」とも称する）の製造方法、電子写真用感光体基板およびそれを用いた電子写真用感光体（以下、単に「感光体」とも称する）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真の技術は従来から複写機の分野で発展を遂げ、最近ではレーザープリンターなどにも応用されている。電子写真に使用する感光体は、導電性基板表面に光導電層を設けて形成される。光導電層の材料としては有機材料を使用したものが主流であり、層構成としては、基板上に下引き層、電荷発生層、電荷輸送層を順次積層した機能分離型構造（積層型）が一般的である。
【０００３】
基板表面に設けられる第１層の下引き層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）としては、ポリアミドやメラミンに代表される樹脂系材料を用いる場合と、アルミニウム基板表面に陽極酸化皮膜を形成させる場合とがあるが、高温高湿環境下における信頼性では、後者の方が一般的に有利である。
【０００４】
プリンターに使用される光源は、７８０ｎｍを波長とする半導体レーザーが主流であり、この光源は、単波長であるために過干渉性を有する。一方、アルミニウムの陽極酸化皮膜は７８０ｎｍの波長の光をほとんど透過してしまう特徴を有している。従って、陽極酸化皮膜を有するアルミニウム基板を用いた感光体を半導体レーザーを光源とするプリンターに適用する場合には、陽極酸化皮膜とアルミニウムとの境界面における反射光と、陽極酸化皮膜表面における反射光との干渉作用が顕著となる。かかる干渉作用は、基板上に形成された陽極酸化皮膜が均一である場合には、特に問題を引き起こすものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、陽極酸化処理の性質上、皮膜厚を完全に均一に形成することは困難であり、陽極酸化皮膜を有する基板表面には、通常、ある程度の膜厚偏差が存在する。皮膜の膜厚に基板内で所定値以上の偏差が存在すると、両界面での反射光の干渉状態が基板内で異なるために、干渉により強め合う箇所と弱め合う箇所が存在することになり、これが印字時に濃度ムラ（干渉縞）となって、不具合を生じる。
【０００６】
そこで本発明の目的は、表面処理として行う陽極酸化処理を改良することにより、膜厚偏差の少ない均一な皮膜を有する電子写真用感光体基板を実現し、また、これを用いて、良好な印字品質を有する電子写真用感光体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、基板表面における前述の干渉作用を抑制するためには、光学定数および基板の表面粗さ等から算出して皮膜の膜厚偏差を所定値以下に抑える必要があり、そのためには、陽極酸化皮膜の膜厚が電流密度と通電時間とによりほぼ決定されることから、特定の電解条件下で陽極酸化処理を行うことにより電流密度を基板全体にわたって均一にすることで、均一な膜厚を有する皮膜を形成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、上記課題を解決するために、本発明の電子写真用感光体基板の製造方法は、電解液を循環させた電解槽内に円筒状アルミニウム基板を浸漬して、電解による陽極酸化処理により表面にアルミニウム陽極酸化皮膜を形成せしめる電子写真用感光体基板の製造方法において、
前記電解液を、前記円筒状アルミニウム基板の軸方向に、循環流量２０００リットル／（ｍ²・ｈ）以上にて循環させたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子写真用感光体基板の製造方法、この製造方法により製造された基板およびこの基板を用いた電子写真用感光体について具体的に説明する。
【００１２】
本発明の電子写真用感光体基板は、電子写真用感光体の電極としての役目と同時に他の各層の支持体としての役目を持つアルミニウム製の基板であり、円筒形状のものである。なお、アルミニウム材としては、ＪＩＳ６０６３や３００３等の慣用の材料を用いればよく、特に限定されるものではない。
【００１３】
本発明においては、かかるアルミニウム製の基板表面に陽極酸化皮膜を形成するが、陽極酸化処理を施してアルミニウム陽極酸化皮膜を形成せしめる前のアルミニウム基板の表面粗さ（Ｒｙ）は、好ましくは０．３〜３．０ｓ（μｍ）、より好ましくは０．３〜１．５ｓ（μｍ）の範囲内である。
【００１４】
本発明に係る陽極酸化処理においては、図１および２に示すように、電解槽２内における陽極酸化処理時に、電解液を、被処理基板１の軸方向に沿って、かつ、循環流量２０００リットル／（ｍ²・ｈ）以上、好ましくは３０００〜５０００リットル／（ｍ²・ｈ）にて循環させることが重要である。図３に示すように、電解槽２内の被処理基板１はチタン治具等の陽極３に載置されるため、基板１の軸方向と電解液の循環方向とを合わせることができるものであれば、電解槽の形状や、電極の設置位置等には特に制限はない。陰極４としては、例えば、図４に示すような形状のものを用いる。なお、図５は図４中のＡ−Ａ断面を示す。本発明に係る陽極酸化処理については上記以外の処理条件等は特に限定されるものではないが、好適には、以下のような処理条件で行う。
【００１５】
陽極酸化処理における電解処理に用いる酸としては慣用のものを用いることができるが、特には、硫酸を用いることが好ましい。また、電解液の条件は、夫々遊離硫酸濃度１５０〜２００ｇ／ｌ、アルミニウムイオン濃度１〜１２ｇ／ｌおよび温度１５〜２５℃、特には２０±０．５℃の範囲内とすることが好ましい。
【００１６】
本発明における陽極酸化皮膜の膜厚は、所望に応じて適宜設定することができ、特に制限はない。また、上述のように、皮膜の膜厚は電流密度および処理時間により決定されるため、処理時の電流密度および通電時間は所望の皮膜厚に応じて適宜設定することができ、特に制限はないが、好ましくは電流密度０．５〜１．５Ａ／ｄｍ²で、通電時間１５〜３５分の範囲内である。
電極としては、硫酸に侵されない鉛板や炭素板等を用いることが好ましい。
【００１７】
本発明の電子写真用感光体基板を得るためには、皮膜形成後に封孔処理を行う必要があるが、その条件としては、封孔処理剤として酢酸ニッケルと純水とのいずれを用いる場合でも、好ましくは６０〜９５℃、より好ましくは７０〜９０℃の温度で、好ましくは１０〜３０分の範囲内とする。封孔処理に用いる界面活性剤としては、リン酸エステル、ナフタレンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、ビスフェノールＡのナフタレンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物等を挙げることができ、これらの好適濃度は０．５〜２０ｍｌ／ｌ、より好ましくは１〜５ｍｌ／ｌである。
【００１８】
上述の本発明に係る陽極酸化処理を行った基板のアルミニウム陽極酸化皮膜の膜厚偏差は０．５μｍ以下となり、これにより良好な印字品質を有する感光体を得ることが可能となる。
【００１９】
次に、本発明の感光体の具体的実施の形態について以下に述べるが、本発明の感光体においては、上記本発明の感光体基板を用いていればよく、感光体構成等の他の条件は特に限定されるものではない。
【００２０】
感光体には、一般に負帯電機能分離積層型感光体、正帯電機能分離積層型感光体および正帯電単層型感光体があるが、ここでは本発明の好適形態である負帯電積層型感光体を例にとり具体的に説明する。
負帯電機能分離積層型感光体は、導電性基体上に所望に応じて下引き層を介して電荷発生層と電荷輸送層とからなる感光層が積層された構成をとる。
【００２１】
電荷発生層は有機光導電性物質を真空蒸着するか、または有機光導電性物質の粒子を樹脂バインダーに分散させた材料を塗布して形成され、光を受容して電荷を発生する。その電荷発生効率が高いことと同時に発生した電荷の電荷輸送層への注入性が重要であり、電場依存性が少なく、低電場でも注入の良いことが望ましい。かかる電荷発生層に用いる電荷発生物質としては、各種フタロシアニン化合物、アゾ化合物、多環キノン化合物およびこれらの誘導体等を挙げることができる。
【００２２】
電荷発生層用のバインダーとしては、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ホルマール樹脂、セルロース樹脂、またはこれらの共重合体、およびこれらのハロゲン化物、シアノエチル化合物等を用いることができる。
【００２３】
電荷発生物質の使用量は、樹脂バインダー１０重量部に対し、好ましくは５〜５００重量部、より好ましくは１０〜１００重量部の範囲内である。また、電荷発生層の厚さは、好ましくは０．１〜５μｍ、より好ましくは１μｍ以下である。
【００２４】
電荷輸送層は、樹脂バインダー中に有機電荷輸送物質を分散させた材料からなる塗膜であり、暗所では絶縁体層として感光体の電荷を保持し、光受容時には電荷発生層から注入される電荷を輸送する機能を有する。電荷輸送層における電荷輸送物質としては、各種ヒドラゾン、スチリル、ジアミン、ブタジエン、インドール化合物およびこれらの混合物等を用いることができる。
【００２５】
電荷輸送層用のバインダーとしては、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテルアクリル樹脂等を挙げることができ、膜強度および耐刷性の面で、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＺ型等、および各種共重合体のポリカーボネートが好適に用いられる。また、電荷輸送層の厚さは１０〜５０μｍの範囲が好ましい。
【００２６】
また、電荷発生層および電荷輸送層には、感度の向上や残留電位の減少、または耐環境性や有害な光に対する安定性向上等を目的として、必要に応じて電子受容性物質や酸化防止剤、光安定剤等を添加することができる。更に、感光層上には、必要に応じて、耐環境性や機械的強度を向上させる目的で、表面保護層を設けることもできる。かかる表面保護層としては、光の透過を著しく妨げないものが好ましい。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を、実施例に基づき説明する。
実施例１
アルミニウム管（Ａ６０６３材）を旋盤で所望の寸法（直径：３０ｍｍ、全長２５４ｍｍ）に切削加工し、表面粗さをＲｙ＝１．０μｍ、Ｒａ＝０．１μｍ程度に仕上げた。旋盤での加工条件としては、バイトには平バイトを使用し、回転数５０００ｒｐｍとして、送り速度は、夫々、粗仕上げ加工時０．３ｍｍ／ｒｅｖ、仕上げ加工時０．２ｍｍ／ｒｅｖにて行った。切削油には、日本石油（株）製、メタルワークＥＤを使用した。その後、脱脂剤（トップアルクリーン１０１：奥野製薬工業（株）製）で３分間（４０ｇ／ｌ、６０℃）脱脂後、純水で濯いだ。
【００２８】
電解条件は硫酸（遊離硫酸１８０ｇ／ｌ、溶存アルミ量２ｇ／ｌ、温度２０℃）を電解液として使用した。通電は図３に示すようなチタン製の電極（陽極）３を用いて、図１に示すように電解槽２内の基板１の下端部から行い、電解液は、図中に矢印で示すように、基板１の軸方向に沿って下部から上部へ向って循環させた。循環流量を２０００、３０００、４０００、５０００リットル／（ｍ²・ｈ）とし、電流密度０．７４Ａ／ｄｍ²で３０分間処理した。なお、図中、５はポンプ、６はオーバーフローを示す。
【００２９】
その後、水洗を十分に行ってから、封孔処理（トップシールＥ１１０：奥野製薬工業（株）製）を１４分間（８５℃、５ｍｌ／ｌ）行って、水洗した。
【００３０】
得られた基板の陽極酸化皮膜厚を、以下の手順にて測定した。なお、基板１本当たりの膜厚偏差は、基板の周方向と軸方向とで夫々３箇所、合計９箇所を取り、各点の断面の膜厚の最大値と最小値との差とした。
【００３１】
まず、基板から各点のサンプルを切り出し、ゴム製等の円柱状の埋め込み用容器中に、クリップ等を用いて立てた状態で設置した。この容器中に、主剤（アラルダイトＣＹ２３２）：硬化剤（ＨＹ９５６）＝４：１の割合で混合して十分に撹拌した樹脂を流し込み、室温で約６時間放置して硬化させた。なお、撹拌時に樹脂中に生じた気泡は、真空ポンプ等により脱泡した。
【００３２】
次に、樹脂中に埋め込んだサンプル断面を、♯３２０、♯６００、♯１０００、♯１５００の耐水ペーパにて順に研磨し、さらに、５μｍ、１μｍ、０．３μｍのアルミナ研磨材を順に用いて仕上げ研磨を行った。
【００３３】
研磨後のサンプルを光学顕微鏡（×４００〜×１０００）にて観察し、写真撮影を行った。この際、サンプルとともに対物マイクロメータを写真に撮り、そのスケールの読みから、皮膜の膜厚を求めた。
【００３４】
その後、基板をアルカリ洗剤（カストロール４５０：カストロール（株）製、濃度２重量％、常温）にて洗浄して、γ型チタニルフタロシアニンと塩化ビニル酢酸ビニル共重合体との分散系からなる塗液を塗布、加熱乾燥して電荷発生層（ＣＧＬ）を形成し、ヒドラゾン系導電剤とポリカーボネート樹脂および酸化防止剤との混合系からなる塗液を塗布、加熱乾燥して電荷輸送層（ＣＴＬ）を形成して感光体を作製した。この感光体の印字性能について、波長７８０ｎｍのレーザー光を光源とする印字装置（ＰＣＰＲ２０００：ＮＥＣ製）を用い、Ａ４サイズの用紙にハーフトーン画像を印刷して干渉縞の有無を観察することにより、評価を行った。評価基準は、干渉縞の本数が１本以下の場合を○とし、２本以上の場合を×とした。
【００３５】
実施例２
アルミニウム製の電極（陽極）を使用した以外は、実施例１と同様にして基板を処理して感光体を作製し、膜厚偏差と印字性能の評価を行った。
【００３６】
実施例３
図２に示すようにして通電を基板の上下端部から行った以外は、実施例１と同様にして基板を処理して感光体を作製し、膜厚偏差と印字性能の評価を行った。
【００３７】
実施例４
アルミニウム製の電極（陽極）を使用した以外は、実施例３と同様にして基板を処理して感光体を作製し、膜厚偏差と印字性能の評価を行った。
【００３８】
比較例１
電解液の循環流量を５００、１０００、１４００、１８００リットル／（ｍ²・ｈ）とした以外は、実施例１と同様にして基板を処理して感光体を作製し、膜厚偏差と印字性能の評価を行った。
【００３９】
比較例２
電解液の循環流量を５００、１０００、１４００、１８００リットル／（ｍ²・ｈ）とした以外は、実施例２と同様にして基板を処理して感光体を作製し、膜厚偏差と印字性能の評価を行った。
【００４０】
比較例３
電解液の循環流量を５００、１０００、１４００、１８００リットル／（ｍ²・ｈ）とした以外は、実施例３と同様にして基板を処理して感光体を作製し、膜厚偏差と印字性能の評価を行った。
【００４１】
比較例４
電解液の循環流量を５００、１０００、１４００、１８００リットル／（ｍ²・ｈ）とした以外は、実施例４と同様にして基板を処理して感光体を作製し、膜厚偏差と印字性能の評価を行った。
【００４２】
比較例５
図６に示すように電解液の循環方向を基板の軸に対して直角にし、循環流量を５００、１０００、１４００、１８００、２０００、３０００、４０００、５０００リットル／（ｍ²・ｈ）とした以外は、実施例１と同様にして基板を処理して感光体を作製し、膜厚偏差と印字性能の評価を行った。
【００４３】
比較例６
アルミニウム製の電極（陽極）を使用した以外は、比較例５と同様にして基板を処理して感光体を作製し、膜厚偏差と印字性能の評価を行った。
【００４４】
比較例７
図７に示すようにして通電を基板の上下端部から行った以外は、比較例５と同様にして基板を処理して感光体を作製し、膜厚偏差と印字性能の評価を行った。
【００４５】
比較例８
アルミニウム製の電極（陽極）を使用した以外は、比較例７と同様にして基板を処理して感光体を作製し、膜厚偏差と印字性能の評価を行った。
これらの結果を下記表１に示す。
【００４６】
【表１】

【００４７】
上記表１に示すように、電解液の循環方向を基板の軸方向と同一とし、かつ、循環流量を２０００リットル／（ｍ²・ｈ）以上として陽極酸化処理を行った実施例１〜４においては、膜厚偏差が０．５μｍ以下に抑制され、レーザーの干渉による印字濃度ムラも発生しなかった。
【００４８】
【発明の効果】
以上、説明してきたように、本発明によれば、電子写真用感光体に用いる、陽極酸化皮膜を有するアルミニウム基板において、陽極酸化処理時の電解液の循環方向を基板の軸方向とし、かつ、その循環流量を２０００リットル／（ｍ²・ｈ）以上とすることにより、陽極酸化皮膜の膜厚偏差を０．５μｍ以下に抑制することが可能となり、レーザー光の干渉による印字濃度ムラのない良好な感光体を製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る陽極酸化処理の際の電解槽中の電子写真用感光体基板の配置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る陽極酸化処理の際の電解槽中の電子写真用感光体基板の配置の他の例を示す概略図である。
【図３】基板と電極との配置関係を示す概略図である。
【図４】電解槽における陰極の一例を示す概略図である。
【図５】図４に示す陰極の断面図である。
【図６】比較例５、６における陽極酸化処理の際の電解槽中の電子写真用感光体基板の配置を示す概略図である。
【図７】比較例７、８における陽極酸化処理の際の電解槽中の電子写真用感光体基板の配置を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 被処理基板
２ 電解槽
３ 陽極
４ 陰極
５ ポンプ
６ オーバーフロー

Claims (5)

1. 電解液を循環させた電解槽内に円筒状アルミニウム基板を浸漬して、電解による陽極酸化処理により表面にアルミニウム陽極酸化皮膜を形成せしめる電子写真用感光体基板の製造方法において、
   前記電解液を、前記円筒状アルミニウム基板の軸方向に、循環流量２０００リットル／（ｍ^２・ｈ）以上にて循環させることを特徴とする電子写真用感光体基板の製造方法。
2. 前記電解における電流密度が０．５〜１．５Ａ／ｄｍ^２で、かつ通電時間１５〜３５分である請求項１記載の電子写真用感光体基板の製造方法。
3. 電解液として硫酸を用いる請求項１または２記載の電子写真用感光体基板の製造方法。
4. 遊離硫酸濃度が１５０〜２００ｇ／ｌで、かつ溶存アルミニウムイオン濃度が１〜１２ｇ／ｌである請求項３記載の電子写真用感光体基板の製造方法。
5. 電解液温度が１５〜２５℃である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の電子写真用感光体基板の製造方法。

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