JPH02217433A - 感光体基体用アルミニウム合金 - 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】 ［産業上の利用分野〕 本発明は切削特性が良好であると共に、表面欠陥が少な
く安価に供給可能の感光体基体用アルミニウム合金に関
する。

［従来の技術〕 ＲＰＣ（普通紙複写機）及びｏＰＣ等の複写機に使用さ
れる感光体ドラム（基体）は、通常、ＪＩＳＡ１０５０
の純アルミニウム、Ａ３００３のＡＪ２−Ｍｎ系合金又
はＡ６０６３のＡｊｌ−Ｍｇ−３ｉ系合金により成形さ
れている。

Ａ１０５０は合金元素が少ないため、表面欠陥が少なく
、また耐食性が優れている等の特長を有するものの、軟
質材であるために寸法精度が悪く、大径で薄肉の用途に
は適さず、しかも切削性が極めて劣るという難点がある
。

これに対し、Ａ３００３合金及びＡ６０６３合金はこれ
らの欠点がなく、寸法精度及び切削性が極めて優れてい
るため、近時、これらの合金が感光体ドラム用材料とし
て使用されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これらのＡｆ１合金は、晶出物及び介在
物が多いことに起因して、切削加工時のスクラッチ欠陥
及び表面処理ムラ等の欠陥が発生しやすいという難点が
ある。また、感光体の蒸着工程よりも前の段階の鏡面加
工工程における洗滌後に腐食（ビット）等が発生し、感
光体ドラムとしての性能を損なうことが多い。

特に、近時、複写機の画像の高品質化に対する要求が高
まる中で、感光体ドラムの材料面においては、優れた耐
食性及び切削性を具備すると共に、純アルミニウムより
も高強度であり、更に、表面処理性及び内部品質が優れ
た材料に対する要望が強くなってきた。

しかしながら、Ａ３００３合金は粗大なＡＪ−Ｍｎ系化
合物及びＡＪＩ−Ｆｅ−Ｍｎ系化合物が多量に晶出する
ため、切削加工時のスクラッチ欠陥及び表面処理ムラ（
ビット）が発生しやすい、特に、この合金は最大で０．
２重量％のＣｕを含有するため、耐孔食性が劣るという
難点もある。

一方、Ａ６０６３合金は合金元素の作用により、又は押
出加工時の熱影響によるＭｇ２Ｓｉ化合物の析出により
、耐食性の低下及び表面処理時のエツチングムラ等が発
生するという問題点がある。また、Ｍｇが添加されるこ
とにより、酸化物が形成され易く、これに不純物元素（
主として、Ｆｅ及び微細化剤として添加されるＴｉ、Ｂ
等）若しくは精錬剤中に含まれるＣ１．による塩化物等
が吸着し又は凝集すると、切削加工後の感光体ドラムの
表面に感光体性能を著しく損う致命的な欠陥が発生する
。

このように、従来使用されている感光体ドラム用アルミ
ニウム合金は、高品質画像化に基く品質向上の要望が強
くなる一方で、このような要望に十分応じ得ないのが実
情であった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
寸法精度及び切削性が優れているという従来の感光体基
体用アルミニウム合金が有する特性を維持しつつ、切削
加工時のスクラッチ欠陥、表面処理時のエツチングムラ
及び鏡面加工工程の洗滌後のビット腐食等を改善し、表
面性状が優れた感光体基体の製造に供し得る感光体基体
用アルミニウム合金を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る感光体基体用アルミニウム合金は、０．５
乃至１．５重量％のＭｎ及び０．１乃至０．３重量％の
Ｆｅを含有し、Ｃｕが０．１重量％以下、Ｍｇが帆０５
重量％以下、Ｔｉが０．０３重量％以下及びＢが０．０
０５重量％以下に規制され、残部がＡＩ及び不可避的不
純物からなることを特徴とする。

本願発明者等は、前述の従来技術の欠点を解消し、画像
の高品質化という要望の下で、十分に優れた表面品質の
感光体ドラムの製造に供し得る材料を開発すべく種々実
験研究を重ねた結果、特定の化学成分の調整により前述
の要求を満足させ得ることを見い出した。

本発明はこのような研究結果に基いてなされたものであ
り、以下、本発明に係る感光体基体用アルミニウム（Ａ
１）合金の成分添加理由及び組成限定理由について説明
する。

Ｍｎ Ｍｎ（マンガン）はＡｆＩ合金中にＦｅ（鉄）と共存し
て、ＡＪ−Ｆｅ−Ｍｎ系化合物を形成させ、切削性を向
上させる元素である。また、Ｍｎは母合金としてのマト
リックスを硬化させる作用も有する。

Ｍｎ含有量が０゜５重量％未満の場合はこのような効果
が少ない、一方、Ｍｎ含有量が１．５重量％を超えると
、多量且つ粗大な化合物が析出し、切削加工時のスクラ
ッチ欠陥及び表面処理時のエツチングムラが発生し易い
、従って、Ｍｎ含有量は０．５乃至１．５重量％の範囲
に限定する。なお、他の含有成分との兼ね合いもあるが
、この化合物の析出を確実に防止するためには、Ｍｎ含
有量の上限を１．２重量％に規制することが好ましい。

Ｆｅ Ｆｅ４．ｔＭｎと同様に切削性を向上させる元素であり
、Ｍｎと共存することによりへρ−Ｆｅ−Ｍｎ系化合物
を析出させて切削性を高める作用を有する。

Ｆｅ含有量が０．１重量％未満の場合には、この切削性
向上効果が得られない。一方、Ｆｅ含有量が０．３重量
％を超えると、Ｆｅ−Ｍｎ化合物が増加し過ぎて切削性
は向上するものの、切削加工時のスクラッチ欠陥及び表
面処理時のエツチングムラ等が発生する。このため、Ｆ
’ｅ含有量は０．１乃至０．３重量％にする。

Ｃｕ Ｃｕは耐孔食性を劣化させる元素である。感光体ドラム
は表面を精密切削仕上げされるが、この仕上げ加工後の
雰囲気状態によっては、しばしば腐食に起因する変色等
が発生するという問題点がある。このなめ、孔食の発生
を防止するため、Ｃｕ含有量を帆１重量％以下に規制す
る。

旅Ｌ ＭｇはＡ１合金中に不純物として含有される。

而して、工業生産上程々のＡ７合金を同一の溶解炉で製
造することがあるが、この場合に従前のチャージの溶湯
が溶解炉内に残存していてその溶湯からＭｇが混入して
くることがあり、また溶製過程でスクラップ及び工場内
での返却層等の配合材からＭｇが混入してくることがあ
る。このような場合には、Ａ１合金中のＭｇ含有量が異
常に高くなり、Ａｆｆ１合金中の酸素（０）と反応して
酸化物を形成したり、精錬剤中のＣ１２の影響により塩
化物を形成したりしやすくなる。

これらの酸化物又は塩化物等の介在物は、微粒子であっ
ても、マトリックスに比して極めて硬いため、切削加工
時にこの介在物を起点としたスクラッチ欠陥が発生する
。このようなスクラッチ欠陥が発生すると、残存した洗
滌液（有機溶剤）等により、シミ及び変色等が発生し、
感光体ドラムとして致命的な欠陥となる。

このなめ、溶製作業においては、溶解精錬する場合の順
序及び配合材の種類等について充分な注意を払うことに
より、Ｍｇ含有量を最大で０．０５重量％以下に規制す
る。

Ｔｉ　　Ｂ Ｔｉ及びＢは鋳塊組織を微細化させる元素であるが、い
ずれも母相中には固溶せず、化合物として晶出する。

この場合に、Ｔｉ及びＢは夫々単独で微細に分布してい
る場合には問題にならないが、酸化物又は塩化物が形成
されると、これらの酸化物又は塩化物に凝集して共存し
た介在物として形成され易い。

このため、ＴＬ及びＢを添加する場合は、その上限を夫
々０．０３及び０．００５重量％以下にする。

［実施例コ 次に、本発明の実施例について、本発明の組成範囲から
外れる比較例と比較して説明する。下記第１表は本発明
の実施例１乃至４及び比較例１乃至３の各合金の組成を
示す。

この第１表に示す組成のＡＪ金合金常法により直径が約
２５０　＋ｕの鋳塊に鋳造し、この鋳塊を５５０乃至６
２０℃に４時間加熱して均質化処理した後、所定寸法の
押出用ビレットに切断した。

次いで、各ビレットを４５０乃至５００℃の温度で熱間
押出加工することにより、外径が１００　ｍｙａ、肉厚
が４龍の管材を得た。この管材を更に外径が９０■、肉
厚が３Ｉ１ｍｌになるまで抽伸加工し、試験材とした。

これらの各試験材により、切削性（切屑分断性）切削表
面仕上り性（スクラッチ欠陥の有無）、耐食性（孔食の
発生有無）及び機械的性質を試験した。その結果を下記
第２表に示す。

第１表 第２表 但し、第２表において、σＢは引張強さσ０．２は、０
．２％耐力、δは伸びである。また、切削性は、スクイ
角がＯｏ、横切れ刃角が３０”の工具を使用し、回転数
が１６００ｐｐｍ　、送り速度が０．５ｍｍ／回転の条
件で切削加工した場合のものである。切削性桐生、◎は
長さが５０５ｍ以内に分断された場合、○は長さが１０
０　ａｍ以内に分断された場合、△はカール状に連続し
ている場合、×はテープ状に連続している場合である。

更に、表面仕」ユリ性は超精密加工により鏡面切削して
仕上げ加工した場合に、スクラッチ欠陥が０個のときを
◎、１乃至３個のときをＯ２４乃至１０個のときを△、
１１個以上のときをＸで現しな。更にまた、室温で２４
時間放置したときの湿潤試験においては、孔食が２個以
下の場合を◎、３乃至５個の場合をＯ５６乃至１０個の
場合を△、１１個以上の場合を×で現わした。

第２表から明らかなように、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｔｉ量
が高い比較例１，２の合金は切削性が最も優れているも
のの、表面仕上り性及び耐孔食性が劣る。一方、比較例
３の合金については、強度は最も高いが、他の全ての特
性が劣っており、表面欠陥がない感光体ドラムの製造に
は供し得ない。

これに対し、Ｆｅ、Ｍｎ及びＴｉ（又はＢ）を適量添加
し、更にＣｕ及びＭｇの不純物元素の含有量を規制した
本実施例１乃至４の合金はいずれも表面仕上り性及び耐
孔食性が優れている。また、本実施例合金は比較例１，
２の合金よりもＦｅ及びＭｎ量を低減することにより、
強度及び切削性が若干低下するものの、これらの特性も
実用上十分な値を有している。

このように、本発明の実施例合金はいずれも、機械的強
度、切削性、表面仕上り性及び耐孔食性の全ての特性に
ついて必要にして十分な特性を保有しており、表面欠陥
が極めて少ない感光体ド・ラムの製造用素材としての需
要に十分応え得るものである。

第１図は実施例１　（Ｏ示す）合金と、比較例２（・で
示す）合金について、晶出物の数Ｎとその粒径との関係
を示したグラフである。また、この第１図において、晶
出物の個数平均値Ｎ（］、／龍２）及び晶出物怪平均値
Ｘ（μｍ）を図中に示す。この図から明らかなように、
実施例合金は比較例合金よりも晶出物の数が少なく、ま
た粒径も小さく微細である。

また、第２図及び第３図は夫々実施例１の合金及び比較
例２の合金の晶出物の分布状況を示す図であり、いずれ
も、金属断面を研磨した後５００倍に拡大して観察した
顕微鏡写真において晶出物をなぞったものである。この
図からも明らかなように、実施例合金は比較例合金に比
して晶出物が少なく、また均一に分散している。

更に、第４図は比較例合金において発生したスクラッチ
欠陥を示し、第５図は同じくフロンによる洗滌後のビッ
トく孔食）状欠陥を示す。いずれも金属断面を研磨した
後夫々１０００倍及び３５００倍に拡大して観察した顕
微鏡写真において、各欠陥をなぞったものである。また
、第６図は第５図のビット状欠陥において、ＥＰＭＡ　
（Ｘ線マイクロアナライザ）により線分析して欠陥部の
成分を分析したチャート図である。この第６図に示すよ
うに、ビット状欠陥部において、Ｍｎ及びＦｅからなる
介在物が存在していることがわかる。

し発明の効果］ 本発明によれば、成分組成を適切に選択することにより
、十分に高い強度及び切削性を有すると共に、スクラッ
チ欠陥、エツチングムラ及びビット状欠陥の発生が抑制
され、表面性状が優れた感光体の製造を可能にするアル
ミニウム合金が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は晶出物の個数と粒径との関係を示すグラフ図、
第２図及び第３図は夫々実施例及び比較例の合金の晶出
物の分布状況を示す模式図、第４図はスクラッチ欠陥を
示す模式図、第５図はビット状欠陥を示す模式図、第６
図はＥＰＭＡによる第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）０．５乃至１．５重量％のＭｎ及び０．１乃至０
   ．３重量％のＦｅを含有し、Ｃｕが０．１重量％以下、
   Ｍｇが０．０５重量％以下、Ｔｉが０．０３重量％以下
   及びＢが０．００５重量％以下に規制され、残部がＡｌ
   及び不可避的不純物からなることを特徴とする感光体基
   体用アルミニウム合金。