JPH01285953A - 有機感光体用アルミニウム基体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 （産業上の利用分野） 本発明は有機感光体用アルミニラＪ、基体に係り、電子
写真方式における感光体により画像を１１）ろ場合に白
抜は等の画像欠陥が少く高品質な画像をｉ＋）ることの
できる有機感光体用アルミニウム粘体を提供しようとす
るものである。

（従来の技術） 電子写真方式によって画像を得ることのできる複写機や
光プリンタ等の機器には光導電体としてＳｅ、、ＣｄＳ
、、ＺｎＯ、アモルファスシリコンなどの感光体材料が
その特性や用途等を考慮して用いられるが、特に有機感
光体はコストも低く環境汚染もないので広く採用されて
いる。然してこのような感光体材料は軽くて成形性に優
れたアルミニウム質の平板、円筒、ベルトなどの形状を
有する基体表面に１層または多層に塗布され、複写に際
してはこの感光体材料に特定波長の光線を照射し、該部
分を帯電状態となし、印刷用粉体を電気的に付着させ、
これを用紙に転写させて複写を行うものであるが、この
ような帯電、付着、転写過程において前記基体表面に構
造ないし組成的に異なるものがあると感光体材料の帯電
状態にむらを生じ、印刷用粉体の付着が乱れ、白抜は等
の画質不良をもたらす。

前記した有機感光体用のアルミニウム基体としては、Ｊ
ＴＳ１０５０．１１００　　（純アルミニウム）、Ｊ　
ｌ５３００３　　（Ａｊ！−Ｍｎ系合金）、Ｊ１５５０
００　（ｉ−Ｍｇ系合金）、ＪＩＳ（ｉｏｏＯ（Ａｊ！
　−ＦＩＢ−５ｉ系合金）の如きによる押出加工材やし
ごき加工材等の成形体がダイアモント工具などの切削工
具を用い精密仕上げして用いられている。

一方このようなアルミニウム合金は不純物としてＳｉ、
　Ｐｅを比較的多量に含有しており、又強度を付与する
ために前記ＪＩ３３００３のようにＭｎ笠の元素を添加
しているので、アルミニウムに固溶し難いこれらのＳｉ
、　Ｆｅ、　Ｍｎ等の元素は金属間化合物としてマトリ
ックス内に晶出し、このような晶出物が精密に仕上げら
れた基体表面に高密度に分布して感光体材料の帯電状態
、それに伴う印刷粉体の付着を乱し、白抜けのような画
質不良の原因となることからこのようなＳｉ、　ｒｅの
含有量を少くし、あるいはＭｎなどの元素添加量を適正
にすることが提案されている。

なお前記した、しごき加工材は径に対して長袖なものが
得難く、しかも金型等の治工具および設備が高いので押
出成形体を用いることが一般的であって、この押出成形
体を得るには中空ビレ・ノドにマンドレルを通して押出
成形するマンドレル方式と、中実ビレットをダイス内で
分流しダイス出口側で再び溶着して押出成形するボート
ホールダイス方式とがあり、前者のマンドレル方式はマ
ンドレルと押出ラムとを相対的に移動させる特別な押出
装置を必要とするだけでなしに中空ビレ・ノドを先ず準
備することが必要であるから生産コストが高くなる。こ
れに対し後者のボートホールダイス方式はダイスのみで
成形できることから低コストに生産し得る。

（発明が解決しようとする課題） へＮ−Ｍｇ系合金による有機感光体用基体において、Ｓ
ｉ−、Ｆｅの含有量を少くし、Ｍｎ等の元素を適正化し
ても画質不良に未解決部分が残る。即ち本発明者らはＡ
７！−Ｍｇ合金を溶製するに当って、Ｓｉ−。

Ｆｅの含有量を制限し、Ｍｎ等の元素の添加を抑制した
基体について検討した結果、斯うした場合においても白
抜は等の前記画質不良の発生が有効に低減されないこと
を確認し、このような画質不良に関して未解決なことの
存することを知った。

然して発明者らは、上記画質不良について種々検討した
結果、この画質不良は晶出物によるばかりでなく、基体
表面における微小な局部腐食によって生成した腐食残渣
によっても感光体の帯電状態にむらが発生し、印刷用粉
体の付着に乱れの生ずることが６育認された。

前記のように低コストに生産することのできるボートホ
ールダイス方式で押出成形した成形体はダイス出口側で
溶着した部分に白抜は等の画質不良の生ずることが見出
され、この画質不良については未解決部分の多いことが
知られた。

「発明の構成」 （課題を解決するための手段） 本発明は上記したような実情に鑑の検削を重ねた結果、
＋１７！−Ｍｇ合金にＣｕを添加すると共に不純物とし
ての３１、Ｆｅの含有量をできるだり少量とし、しかも
このＳｉとＦｅＯ比が特定範囲にある場合にはＳｉ、Ｆ
ｅの晶出物が微細に分散し、その量的割合が少いと共に
局部腐食の発住し難いことを確認し、加うるにこのＳｉ
とＦｅの比がある特定範囲の場合にはボートホールダイ
スで押出成形した成形体の溶着部分における結晶粒の大
きさが均一となり、画像欠陥が少くて高品質な画像を得
しめることに成功した。

即ち本発明によるものは以下の如くである。

１、重量換算で、Ｍｇ：０．２〜６．０％、Ｃｕ　：　
０．０２〜０．１５％を含有し、残部がアルミニウムと
不純物からなり、不純物としてのＳｉを０．２０％以下
、ｒｅを０．２０％以下とし、しかもこの５ｉＩｌ！：
Ｆｅの比が、 ０．２≦Ｓｉ／Ｆｅ≦１．８ の範囲内にあることを特徴とする有機感光体用アルミニ
ウム基体。

２、　アルミニウム基体の表層３００μｍ間における金
属間化合物の占める面積率が０．５％以下、該金属間化
合物における長径の平均値が３μｍ以下である前記１項
に記載の有機感光体用アルミニウム基体。

３、孔食面積率が０．２％以下である前記】項に記載の
打機感光体用アルミニウム基体。

４、　重量換算で、Ｍ、：０．２〜６．０％、Ｃｕ　：
　０．０２〜０．１５％、Ｍｎ：０．０８％以下を含有
し、残部がアルミニウムと不純物からなり、不純物とし
てのＳｉを０．２０％以下、Ｆｅを０．２０％以下とし
、しかもこのＳｉとＦａの比が、 ０．２≦Ｓｉ／Ｆｅ≦１．８ の範囲内にあることを特徴とする有機感光体アルミニウ
ム基体。

５、　アルミニウム基体の表層３００μｍ間における金
属間化合物の占める面積率が０．５％以下、該金属間化
合物における長径の平均値が３μｒｎ以下である前記４
項に記載の有機感光体用アルミニウム基体。

６、孔食面積率が０．２％以下である前記４項に記載の
有機感光体用アルミニウム基体。

（作　用） 前記したような各成分組成範囲をｗＬ％（以Ｆ単に％と
いう）により説明すると、以下の如くである。

Ｍｇ　：　０．２〜６．０％。

Ｍｇはアルミニウムに固溶し易く、又被削性を向上して
精度の良い仕上げ加工を行わしめ、更に合金に強度を付
与する元素であって、０．２％未満ではこれらの効果を
適切に求めることができない。

一方の６．０％を超えた場合には応力腐食割れ感受性が
著しくなると共に、微量のＳｉが存在してもＭｇアＳｉ
化合物を住成し画質不良の原因となる。

ボートホールダイス方式で押出成形した成形体の溶着部
分における結晶粒の大きさが非溶着部分結晶粒の大きさ
と著しく異なることを回避するには１．５％を上限とし
、前記ＭｇｚＳｉの結晶粒界析出を防止し、耐食性低下
を避ける。即ちポートホールダイスで押出成形するとき
、ダイス内で分流する際のダイスとの間における抵抗が
大きいことからダイス出口側で溶着する部分の合金温度
が高くなり、Ｍｇ２Ｓｉ化合物の生成を抑制する。

望ましい範囲は０．３〜１．３％である。

Ｃｕ：　　０．０　２〜０．１　５％。

Ｃｕは合金に強度をイ１与すると共に局部腐食を抑制し
、感光体の帯電状態を良好なものとして画質不良を解消
するものであって、０．０２％２％未満このような作用
が不充分であり、反対に０．１５％を超えて含有させる
と却って腐食を促進させることとなる。好ましい範囲は
０．０４〜０．１０％である。

なお上記のようにＣｕを微量添加すると局部腐食が抑制
されることの仔細についてはもとより充分に解明されな
いが、Ａｊ！−Ｍｇ合金にＣｕを微量添加することによ
ってマトリックスの腐食電位を前側に移行させ、不純物
として含有されるＰｅ等により生成するＡｎ！−Ｆｅ化
合物のような７トリソクスに対して電位の前側移行は、
該化合物との電位差を小さくすることが明かで、このよ
うに電位差が小さくなることにより腐食し難くするもの
と推定される。

Ｓｉ：０．２０％以下。

Ｆｅ：０．２０％以下。

０．２　≦Ｓｉ／Ｐｅ≦１．８゜ Ｓｉ、　Ｆｅは不純物として含存される元素であって、
それらの含有量が上限値以上となると、へβ−Ｆｅ化合
物またはＭｇ２Ｓｉ化合物が晶出して局部腐食発生起点
となり、又表面仕上げ加工時において疵発生の原因とな
ると共に加工歪の残留する表面変質層を形成し易くなり
、該部分が腐食し易いこととなって何れにしても画質不
良の要因となる。

更に画質を良好とするには、このＳｉとＦｅの比を、０
．２≦Ｓｉ／Ｐｅ≦１．８とすることが必要で、ごれは
ＳｉまたはＦｅによって晶出するＭｇｚＳｉまたはＡ７
！　−Ｆｅ化合物を、これらの化合物より被削性の良好
なＡｊ！　−５ｉ−Ｆｅ系の化合物として晶出させ、表
面変質層を少くして局部腐食の発生を抑制するためであ
って、０．２≧Ｓｉ／ＰｅではＡｊ！　−Ｆｅ化合物の
晶出が多く、又Ｓｉ／Ｆｅ≧１．８ではＭｇ２Ｓｉ化合
物の晶出が多くなり、何れにしても好ましくない。なお
このＳｉ／Ｆｅについては好ましくは０．４〜１．２、
更に好ましくは０．５〜１．０である。

Ｍｎ　：　０．０８％以下。

Ｍｎの少量添加は、Ｑｌｌ　−５ｉ　−Ｆｅ化合物を更
に被削性の良好なＡ　Ｉ　−５ｉ−Ｆｅ−Ｍｎ化合物と
してｔｉ’／密な仕上げ面を形成せしめ、表面変質層を
少くする。

特にＳｉおよびＦｅ含有量が高目のときにその効果が顕
著にあられれて好ましいことであるが、イの含有量が０
．０８％を超えると／ｌ　Ｉ！　Ｍｒ＋ａの化合物を生
成し易くなり、却って被削性を劣化し画質不良の要因と
なる。

その他の成分。

Ｍ、の酸化防止のために通常添加される０、　（ｌ　Ｏ
５％程度までのＢｅは許容され、Ｍ、含有量の高い場合
に特に有効である。又このような合金を溶製するに当っ
て、アルミニウム地金等から混入してくる不純物として
、Ｚｎの０．１％まで、Ｃｒの０．０５％まで、■の０
．０５％まで、Ｎｉの０．０２％までの含有は本発明の
作用効果を妨げるものでなく、しかも画質不良の要因と
ならないのでａ’ｌ容される。

又上述したような成分組成の基体において、更に画像の
良好化を図るため、基体の表層３００μｍ間における金
属間化合物の占める面積率を０．５％以下とし、その大
きさを長径平均値で３μｍ以下とするか、あるいは孔食
腐食域の面積率を０．２％以下とすることが望ましい。

上記のようにＭｇの上限を１．５％とすることによりポ
ートホールダイス方式で押出成形した成形体の溶着部に
おける結晶粒の大きさが他の非溶着部に比較して僅かに
異なる程度であって画質の良好な基体とすることができ
る。

その製造は、ＪＩＳＩ種または特２種、特にｊＩｓ特２
種以上の純度を有するアルミニウム地金を用いて溶製し
、晶出する金属間化合物を微細に分散させるため半連続
水冷鋳造法で鋳造しスラブまたはビレットを得る。この
ようにして得られたスラブまたはビレットは４５０〜５
６０℃の温度に５時間以上（例えば５〜１５時間）保持
する均質化処理をなし、次いで熱間圧延および冷間圧延
して、厚さ１〜３ｍｍ程度の板とし、この板を例えばし
ごき加工して所望断面形状の素管その他となし、あるい
は均質化処理後にボートホールダイスを用い押出成形し
て得られた成形体を引抜き加工しで所望断面形状の素管
その他となす。このような素管はダイアモンド工具また
はこれに準した工具を用いその表面を精密仕上げして基
体とする。

（実施例） 本発明によるものの具体的な実施例について説明すると
以下の如くである。

実施例１ 次の第１表に示す各組成のアルミニウム合金溶湯をＪＩ
Ｓ特１種アルミニウム地金を用いて溶製し、脱ガス処理
後、ポーラスチューブフィルターを通して溶湯中の非金
属介在物を除去したのら半連続水冷鋳造法により３２５
−露φのビレットをｔＪ？造した。

これらのビレットを５００〜５６０℃の温度で、５〜１
５時間保持して均質化処理を行い、ついでマンドレル方
式で押出加工した後、冷間引抜加工を施して内径８０ｔ
ｓφ、肉厚ｌ、　２ｍｍの゛アルミニウム素管とし、ダ
イアモンド工具を用いて素管の表面を精密仕上げして基
体となし、供試材とした。

供試材１〜４は本発明による条件を満足したものである
のに対し、供試材５はＣｕを含有せず（ｈは本発明範囲
で低目）、供試材６はＣｕが０．２３％と本発明範囲よ
り高く、供試材７はＦｅが０．２８％とやはり本発明範
囲より高いものでＳｉ／Ｆｅも０．１８以下で本発明範
囲に達しないものであり、供試材８はＳｉが高（、Ｓｉ
／Ｆｅも２．７５と本発明範囲より高いものである。又
供試材９は各成分組成は本発明範囲を満足するもののＳ
ｉ／Ｆｅは２．１と僅かに本発明範囲を超え、供試材１
０はＣｕを含有しない（ｈｇは本発明範囲内ではあるが
高目）ものであり、供試材１１はＣｕが本発明範囲を超
えたものであり、供試材１２はＭｇが０．１％と本発明
範囲に達しないものである。更に供試材１３はＭｇが６
．７％と本発明範囲を超えたもの、供試材１４はｈｇを
含有しないと共にＦｅが０．２８％と本発明範囲を超え
たものであり、供試材１５はＦｅが０．４４％と著しく
高く、Ｍｎも１．０７％と非常に高い場合であり、供試
材１６はＳｉが０．４１％と高い場合である。

上記のようにして得られた各供試材１〜１６について金
属間化合物の占有率とその大きさを測定し、またキャス
試験法で腐食率を測定した結果は次の第２表の如くであ
るが、その測定方法は以下の如くである。

金属間化合物の占有率とその大きさ。

供試材を軸線を通る平面で切断し、該断面をパフ研摩お
よび電解研摩したのち供試材表面から３００μｍの間を
画像解析装置を用いて測定した。

測定部分は１００Ｘ１００μｍ２の部分を各試料につい
て１０カ所測定し平均した。又大きさは長径を測定した
。

腐食率。

供試材を平板化した後、基体の表面にあたる部分をエメ
リー１０００番まで研摩し、ＪＩＳＨ８６８１のキャス
試験法で３０分間腐食促進させ、孔食腐食域を面積比と
して表わした。

画像評価。

精密仕上げした基体にＣＴ　Ｌにヒドラゾン系、ＣＧＬ
にフタロシアニン系の有機感光体を合計膜厚で２５μｍ
塗布し、通常のブランクプリント方式で全面真黒に複写
し、黒色画面内の白抜は欠陥の多少で評価した。評価基
準は欠陥の認められなかったものをＡ、実用上差支えな
い程度のものをＢ３実用に差支えのある欠陥を有するも
のをＣとした。

第　　２　　表 即ち上表によると本発明によるものく試料番号１〜４）
は何れも金属間化合物占有率が少く、その平均粒子径も
小さいし、腐食率も小で、白抜は欠陥の発生も少い。こ
れに対し比較例のものはそれらが何れも劣っており白抜
＆−１欠陥の発生も多いもので、総合評価において本発
明レベルに達するものはない。

実施例２ 次の第３表に示すような組成を有する各アルミニウム合
金溶湯をＪＩＳ特１種アルミニウム地金を用いて溶製し
、脱ガスを行ってからポーラスチューブフィルターを用
いて溶湯中の非金属介在物を除去し、半連続水冷鋳造法
により２０３　＊＊φの鋳塊とした。

このものは次いで５００〜５６０℃で５〜１５時間の均
質化処理を行ってからボートボールダイス方式で押出成
形し成形体としてから冷間引抜加工を施して内径８０ｍ
φ、肉厚１．２鰭のアルミニウム合金素管とし、ダイア
モンド工具を用いて素管の表面を精密仕上げし基体とし
て供試材を得た。

供試材１〜６は何れもボートホールダイス押出成形時に
おいて溶着部分における結晶粒の大きさを非溶着部分の
それより著しく異なることを回避すべくＭｇカ月、５％
以下で、その他の成分組成も本発明要件を満足する本発
明材であり、供試材７〜１１はＭｇが何れも０．７％で
本発明範囲内で比較的低い場合であるが、供試材７はＣ
ｕを含有せず、又供試材８はＣｕが０．２３％と本発明
上限を超え、供試材９はＦｅが０．２８％と本発明上限
以上、供試材１０はＳｉが０．２２％と本発明範囲を超
え、供試材１１はＳｉ／Ｆｅが２．１と本発明上限を超
えたもので、何れも比較材である。供試材１２以下も比
較材であって、供試材１２はＣｕを含有せず、供試材１
３はＣｕが本発明上限以上、供試材１４はＭｇが０．１
％と本発明の下限未満、供試材１５はこのＭｇが１．８
％とボートホール押出成形のための上限を超えたもので
ある。又供試材１６はＭｇを含有しないと共にＦｅが０
．２８％と本発明範囲の上限以上のものであり、供試材
１７はＦｅが０．４４％と更に高くてＦＩｇも０．１％
と本発明下限に達しておらず、最後の供試材１８はＳｉ
が０．４１％、Ｍｇｈ＜　０．５２％と何れも高く、し
かもＣｕを含有していないものであって、何れも比較材
である。

第　　３　　表 然してこのようなボートボールダイスで得られた各供試
材について、前記した実施例１の場合と同じに金属間化
合物の占有率と粒子径を測定し、又キャス試験腐食率を
それぞれ実施例１に述べたところと同じ手法で求め、又
画像欠陥等の画質評価をも実施例１におけると同じに実
施すると共に溶着部の組織および溶着部における金属間
化合物分布についてもそれぞれタンカー氏液を用いて顕
微鏡観察により検討した結果を要約して示したのが次の
第４表である。

即ち本発明による供試材１〜６のものは何れも好ましい
結果を示しているのに対し比較材７〜Ｉ８のものは何れ
も複数の測定評価結果において劣っており、本発明によ
るものが有利なボートホールダイス方式により好ましい
基体を提供し得ることが確認された。

「発明の効果」 以上説明したような本発明によるときは複写機ドラムや
光プリンターなどの有機感光体用アルミニウム基体とし
て白抜は欠陥のような画像欠陥が少なく、画質を良好と
し、歩留り高（優質の製品を提供し得るものであり、設
備的および生産二ノスト的に有利なボートポールダイス
方式においても好ましい基体を的確に得しめるなどの効
果をイ１しており、工業的にその効果の大きい発明であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量換算で、Ｍｇ：０．２〜６．０％、Ｃｕ：０．
   ０２〜０．１５％を含有し、残部がアルミニウムと不純
   物からなり、不純物としてのＳｉを０．２０％以下、Ｆ
   ｅを０．２０％以下とし、しかもこのＳｉとＦｅの比が
   、 ０．２≦Ｓｉ／Ｆｅ≦１．８ の範囲内にあることを特徴とする有機感光体用アルミニ
   ウム基体。 ２、アルミニウム基体の表層３００μｍ間における金属
   間化合物の占める面積率が０．５％以下、該金属間化合
   物における長径の平均値が３μｍ以下である請求項１に
   記載の有機感光体用アルミニウム基体。 ３、孔食面積率が０．２％以下である請求項１に記載の
   有機感光体用アルミニウム基体。 ４、重量換算で、Ｍｇ：０．２〜６．０％、Ｃｕ：０．
   ０２〜０．１５％、Ｍｎ：０．０８％以下を含有し、残
   部がアルミニウムと不純物からなり、不純物としてのＳ
   ｉを０．２０％以下、Ｆｅを０．２０％以下とし、しか
   もこのＳｉとＦｅの比が、 ０．２≦Ｓｉ／Ｆｅ≦１．８ の範囲内にあることを特徴とする有機感光体アルミニウ
   ム基体。 ５、アルミニウム基体の表層３００μｍ間における金属
   間化合物の占める面積率が０．５％以下、該金属間化合
   物における長径の平均値が３μｍ以下である請求項４に
   記載の有機感光体用アルミニウム基体。 ６、孔食面積率が０．２％以下である請求項４に記載の
   有機感光体用アルミニウム基体。