JPH02306251A - 光導電部材 - Google Patents

光導電部材

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JPH02306251A
JPH02306251A JP1839890A JP1839890A JPH02306251A JP H02306251 A JPH02306251 A JP H02306251A JP 1839890 A JP1839890 A JP 1839890A JP 1839890 A JP1839890 A JP 1839890A JP H02306251 A JPH02306251 A JP H02306251A
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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] 本発明は改良されたアルミニウム合金から製作された支
持体及び光導電層を有する光導電部材に関する。
[従来の技術] アルミニウム合金は建材、自動車部品等各種構造体に幅
広く利用されているが、とりわけ光導電部材の支持体等
精密加工を要求される電気ないし電子デバイスの構成部
材として、その利用度が高まりつつある。
しかしながら、例えば日本工業規格(JIS)により規
格化された展伸材、鋳物用、ダイカスト等の汎用のアル
ミニウム合金には、Mg、 Cu、 Mn、 Si、 
Zn等の積極的に添加される成分をはじめとする各種組
成成分と共に各種不純物成分が含有されており、これら
が介在物として組織中に析出したりする。
特に、ケイ素はアルミニウムと固溶しにくく、Si、5
iOa、Al−5L化合物、Al−Fe−3L化合物、
AlAl−5L−化合物として、またアルミニウムはA
1.O,とじてアルミニウム組織中に例えば島状等の形
態で介在し、これが仕上加工時の表面近傍に析出物(ハ
ードスポット)として作用して、精密加工の際の加工性
を損ない、その結果としてアルミニウム合金を構成部材
とする電子部品等の特性を劣化させることになる。
このような事情を光導電部材についてさらに詳しく説明
すると、たとえば電子写真感光体は、通常、アルミニウ
ム合金からなる円筒状等の支持体表面上に光導電層を設
けて構成される。光導電層の材料としては有機ないし無
機の各種光導電物質が用いられており、例えば1価の元
素でダングリングボンドが修飾されたアモルファスシリ
コン(以下a−3Lという)は光導電性、耐擦性、耐熱
性に優れているので光導電層の材料としての応用が期待
されている。このa−3Lを実用に供するためには、a
−3Lの光導電層に加えて支持体からの電荷の注入を阻
止する電荷注入阻止層、5INX、 5ICX等の表面
保護層等を用い、目的に応じた多層構成とする必要があ
る。そしてこの際の光導電部材の均一性は極めて重要で
あり、光導電的特性の不均一やピンホール等の欠陥が存
在すると、美麗な画像が提供できないばかりでな(、実
用に耐えないものとなる。
特にa−Siは膜の形態が支持体の表面形状に大きく左
右されることが知られている。とりわけ、殆どの部分で
ほぼ均一な光導電特性が必要となる大面積の電子写真感
光体ドラムにおいては、支持体の表面状態は極めて重要
であり、支持体表面に欠陥が存在すると膜の均一性が悪
くなり、柱状構造や球状突起が形成されるため、光導電
的不均一さの生じる原因となる。
そこで、アルミニウム合金の管材シリンダー等を支持体
として使用する場合、その表面に鏡面仕上げ、エンボス
加工等精密な各種切削ないしは研摩加工を施す過程にお
いて、前述した各種介在物により、例えばハードスポッ
トと呼ばれる固い部分が存在すると、例えば切削加工に
よる鏡面化過程において、切削バイトに対する切削抵抗
となり、アルミニウムシリンダー表面に欠陥部分を生ず
る原因となり、アルミニウム支持体表面上に1〜10μ
m程度のひび割れ、エグレ状の傷、更には微細な凹凸、
スジ状キズを発生させる要因となっている。
また、アルミニウム合金中に不純物として鉄が含まれて
いると、金属間結合を形成し、アルミニウムマトリック
ス中にハードスポットとして表われ、鏡面切削加工等の
際に悪影響を及ぼすことがある。
更に、アルミニウム合金中に不純物として水素が含まれ
ていると、組織異常を生起させ、精密加工の際の加工性
を損じることがある。
[発明が解決しようとする課題] そこで、本発明者らは、アルミニウム合金中の介在物の
大きさ、不純物である鉄及び水素の量を規制することに
より、前述した従来の問題点が解決されることを見出し
、本発明を完成するに至った。
本発明の目的は、特定組成のアルミニウム合金から製作
された、精密加工可能な又は精密加工した支持体を用い
て製作された、電気的、光学的、光導電的特性の均一性
に優れており且つ高品質な画像を得ることのできる光導
電部材を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、本発明の光導電部材は、
マグネシウム0.5〜10重量%、銅0.5〜10重量
%又はマンガン0.3〜1.5重量%のいずれか1種を
含み、ケイ素を0.5重量%以下含み、残部がアルミニ
ウム及び不純物からなり、不純物としての鉄が2000
 ppm以下であり、水素がアルミニウム100gに対
して1.0cc以下であり、介在物粒子の大きさが10
μm以下である合金から製作されている支持体と、該支
持体上に設けられた光導電層とを有することを特徴とす
る。
汎用のアルミニウム合金中には、一般に、必要に応じて
積極的に添加される合金成分の外に、精錬、溶製等の過
程で止むを得ず混入する不純物などに起因する析出物、
介在物が存在し、これらは粒界等において異常成長した
り、合金組織内にハードスポットと呼ばれる固い部分を
生じたりして精密加工の際の加工性を損じたりするので
、精密加工により得られる光導電部材用支持体の特性を
劣化させる原因となる。前述した様に、例えばケイ素は
アルミニウムと固溶しにくく、SL、 Sing、 A
l−SL化合物、Al−Fe−Si化合物、Al−31
−Mg化合物として、またアルミニウムはA1□0.と
してアルミニウム合金組織中に例えば島状等の形態で介
在する。またFe、Ti等も酸化物等として堅い粒界析
出物やハードスポットとして現われる。特にSiは、た
とえ0.5重量%未満と低い濃度で含有されていても、
Atと固溶しにくく、硬い(特に5iOa)ため、A1
合金の物理的な特性向上には大きく寄与するが、バイト
による精密鏡面仕上等の加工時に、ダイヤバイト等の切
削工具によるひっががりを生じ、表面欠陥を生じる。
本発明においては、特にケイ素含量が0.5重量%未満
のアルミニウム合金において、前述した各種介在物の大
きさく介在物粒子の最大長さで代表される粒径)を10
um以下、鉄含量を2000 ppm以下、水素含量を
アルミニウム100gに対して、1.Occ以下とした
場合、精密、加工の際の加工性や精密加工により得られ
る光導電部材用支持体の特性が予期せぬ程に向上するこ
とを見い出し、本発明を完成するに至った。介在物の更
に好ましい大きさは、5μm以下である。
アルミニウム合金中の介在物の大きさを本発明に規定し
ている範囲に抑制する具体的な方法としては、例えば、
アルミニウム合金溶解時に使用するセラミックフィルタ
ーの開孔径の小さいものを用いるとともに、十分な管理
のもとにフィルターの効果を十分に活かす方法をとり、
具体的にはフィルターがある程度目詰まりを生じた時点
でのロットを使用する。更には、溶解炉材の混入防止対
策、スラグの面削除厚みの増加などの方法が挙げられる
この様に、本発明においてはアルミニウム合金中に含有
される介在物の大きさ、不純物である鉄及び水素の量を
規定したが、基質アルミニウムをはじめとするその他の
合金成分については当業界で一般に採用されている範囲
内で任意に選択することができる。
本発明の光導電部材を製作するのに用いる支持体用アル
ミニウム合金の実用的な組成を以下に例示する: [Al−Mg系] Mg  0.5〜10重量% SL  0.5重量%以下 Fe  2000ppm以下 Cu  O,2重量%以下 (例えば0.04〜0.2重量%) Mn  1.0重量%以下 (例えば0.01〜1.0重量%) Cr  O,5重量%以下 (例えば0.05〜0.5重量%) Zn  0.25重量%以下 (例えば0.03〜0.25重量%) Ti  O,2重量%以下 (例えば0.05〜0,2重量%) H2Al 100gに対して1.occ以下Al  実
質的に残部 [Al−Cu系] Cu  1.5〜6.0重量% Si  0.5重量%以下 Fe  2000ppm以下 Mn  1.2重量%以下 (例えば0.2〜1.2重量%) Mg  1.8重量%以下 (例えば0.2〜1.8重量%) Cr  O,1重量%以下 Zn  O,3重量%以下 (例えば0.2〜0.3重量%) Ti  O,2重量%以下 (例えば0.15〜0.2重量%) Hz  Al 100gに対して1 、0cc以下A1
  実質的に残部 [Al−Mn系] Mn  0.3〜1.5重量% SL  0.5重量%以下 Fe  2000ppm以下 Cu  O,3重量%以下 (例えば0.05〜0.3重量%) Mg  1.3重量%以下 (例えば0.2〜1.3重量%) Cr  O,2重量%以下 (例えば0.1〜0.2重量%) Zn  0.4重量%以下 (例えば0.1〜0.4重量%) Ti  O,1重量%以下 Hz  Al loogに対して1.0cc以下Al 
 実質的に残部 本発明において、アルミニウム合金の組成を上記の組成
範囲内から選択する際には、使用目的に応じた特性とし
て例えば機械的強度、耐食性、加工性、耐熱性、寸法精
度等を考慮して適宜に選択すれば良い。
さらに、例えば精密加工に際して鏡面化切削加工等を伴
う場合には、アルミニウム合金中にマグネシウム又は銅
を共存させることによってアルミニウム合金の快削性が
向上する。マグネシウム又は銅の含量はそれぞれ0.5
〜10重量%の範囲が好ましく、特に1〜7重量%の範
囲が望ましい。
マグネシウム又は銅の含量が0.5重量%未漢の場合に
は添加効果が不十分であり、又余りにも高過ぎると結晶
粒界部分に粒界腐食が生じ易くなるため、10重量%を
越えて添加することは望ましくない。
アルミニウム合金中に含有されるマンガンは耐食性を高
めるのに有効であり、その添加効果を達成するためには
0,3重量%以上添加することが望ましい。しかし1,
5重量%を越えると析出物が粗大化する傾向がある。従
って、耐食性向上添加剤として用いるマンガンの添加量
は0.3〜1.5重量%の範囲であることが望ましい。
また、アルミニウム合金中に含有させる鉄は、共存する
アルミニウムやケイ素とFe−Al系やFe−Al−5
i系の金属間化合物を形成し、アルミニウムマトリック
ス中にハードスポットとして現れる。特にこのハードス
ポットは鉄含量2000ppa+を境にして鉄が増加す
ると急激に増加し、例えば鏡面切削加工等の際に悪影響
を及ぼす。従って本発明のアルミニウム合金における好
ましい鉄含量は、2000 ppm以下、さらには10
00ppm以下である。
アルミニウム合金中に含有される鉄の含量を2000 
ppm以下に抑える具体的な方法としては、原料として
のAl地金の純度の高いもの、たとえば電解精錬を繰返
し行なったものを使用する。
また溶解、鋳込の各工程で十分管理を行なうなどの方法
が挙げられる。
更に、アルミニウム合金中に含有される水素は、空孔(
Blister)等の組織異常を生起させ、精密加工の
際の加工性を損じたり、精密加工により得られる電子部
品等の特性を劣化させる原因となる。この様な不都合は
、特にアルミニウム合金中の水素量をアルミニウム10
0グラムに対して1.0cc以下、より好ましくは0.
7cc以下に抑制することにより解消することができる
アルミニウム合金中に含有される水素量を、アルミニウ
ム100グラムに対し1.Occ以下に抑える具体的な
方法としては、A1合金溶解時に脱ガス工程として塩素
ガスを溶湯中に吹き込み、合金組織中に存在するHaガ
スをHCIとして除去する方法、あるいは溶解したA1
合金を真空炉中に一定時間保持し、合金組織中に存在す
るH2ガスを真空中へ拡散除去する方法などが挙げられ
る。
本発明で用いるアルミニウム合金は、圧延、押出等の塑
性加工を経た後、切削乃至は研摩等の機械的方法、乃至
は化学エツチング等化学的乃至物理的方法を伴なう精密
加工を施し、必要に応じて熱処理、調質等を任意に組合
せて、使用目的に応じた適宜の形状に賦形される。例え
ば電子写真感光体ドラム等の厳格な寸法精度を要求され
る管状の構成部材に賦形する場合は、通常の押出加工に
より得られるボートホール押出管あるいはマンドレル押
出管を、更に冷間引抜加工して得られる引抜管を使用す
るのが好ましい。この様な管を用い、例えば管表面に鏡
面仕上げ、エンボシング等のための切削乃至は研摩等の
機械的方法、乃至は化学エツチング等化学的乃至物理的
方法を伴なう精密加工を施した場合に、本発明で用いる
アルミニウム合金の特徴が特に顕著に現われる。
本発明で用いるアルミニウム合金は、グイヤバイトによ
る鏡面仕上げ、円筒研削仕上げ、ラッピング仕上げ等の
手段を用いてR,、、=1μm以下の表面粗さ、好まし
くはR□、 =0.05μm以下の平面度に仕上げられ
る電子写真感光体等の光導電部材の支持体として有用で
ある。
以下、前記のアルミニウム合金から製作された光導電部
材用精密加工支持体を用い、光導電物質としてa−Si
を用いた電子写真用の光導電部材の構成例を説明する。
この様な光導電部材は、例えば支持体上に電荷注入阻止
層、光導電層(感光層)及び表面保護層を順次積層した
構成を有している。
支持体の形状は、所望によって決定されるが、例えば電
子写真用として使用するのであれば、連続高速複写の場
合には、無端ベルト状又は円筒状とするのが望ましい。
支持体の厚みは、所望通りの光導電部材が形成される様
に適宜決定されるが、光導電部材として可撓性が要求さ
れる場合には、支持体としての機能が十分発揮される範
囲内であれば可能な限り薄(される。しかしながら、こ
の様な場合にも、支持体の製造上及び取扱い上、更には
機械的強度等の点から、通常は、10μm以上とされる
支持体表面は、光導電部材の均一性を保つために例えば
鏡面化切削加工等により鏡面仕上げが施され、また、感
光体を、光源としてレーザー光等の可干渉性単色光を使
用するデジタル画像情報記録に使用する場合に、干渉縞
模様を防止する等のために、例えば旋盤、フライス盤等
を用いたダイヤモンド切削等機械的精密加工あるいは化
学エツチング等の他の精密加工により規則的乃至は不規
則の例えば螺旋状の微細な凹凸が設けられる。
電荷注入阻止層は、例えば水素原子及び/又はハロゲン
原子を含有するa−SLで構成されるとともに、伝導性
を支配する物質として、通常半導体の不純物として用い
られる周期律第■族乃至は第V族に属する元素の原子が
含有される。電荷注入阻止層の層厚は好ましくは0.0
1〜10μm1より好適には0.05〜8gm、最適に
はO,07〜5LLmとされる。
電荷注入阻止層の代りにたとえばAlzOi 、5in
2゜5iJ4、ポリカーボネート等の電気絶縁材料から
成る障壁層を設けてもよいし、あるいは電荷注入阻止層
と障壁層とを併用することもできる。
光導電層は、例えば水素原子とハロゲン原子を含有する
a−3Lで構成され、所望により電荷注入阻止層に用い
るのとは別種の伝導性を支配する物質が含有される。光
導電層の層厚は、好ましくは1〜1100u、より好適
には1〜80μm、最適には2〜50μmとされる。
表面保護層はたとえばSIC:X、5INX等で構成さ
れ、層厚は好ましくは0.01〜10μm、より好適に
は0.02〜5μm、最適には0.04〜5μmとされ
るのが望ましい。
本発明においてa−3Lで構成される光導電層等を形成
するには、例えばグロー放電法、スパッタリング法ある
いはイオンブレーティング法等の従来公知の種々の放電
現象を利用する真空堆積法が適用される。
次にグロー放電分解法による光導電部材の製造法の一例
について説明する。
第1図はグロー放電分解法による光導電部材の製造装置
を示す。堆積槽1は、ベースプレート2と槽壁3とトッ
ププレート4とから構成され、この堆積槽1内には、カ
ソード電極5が設けられており、a−3L堆積膜が形成
される特定の組成を有するアルミニウム合金製のドラム
状支持体6はカソード電極5の中央部に設置され、アノ
ード電極としての役割も兼ねている。
この製造装置を使用してa−3L堆積膜をドラム状支持
体上に形成するには、まず、原料ガス流入バルブ7及び
リークバルブ8を閉じ、排気バルブ9を開け、堆積槽1
内を排気する。真空計10の読みが約5 X 10’T
orrになった時点で原料ガス流入バルブ7を開いて、
マスフローコントローラー11内で所定の混合比に調整
された、例えば5iHnガス、5iHsガス、SiF4
ガス等の原料混合ガスを堆積槽1内に流入させる。この
とき堆積槽1内の圧力が所望の値になる様に真空計10
の読みを見ながら、排気バルブ9の開口度を調整する。
そしてドラム状支持体6の表面温度が加熱ヒーター12
により所定の温度に設定されていることを確認した後、
高周波電源13を所望の電力に設定して堆積槽1内にグ
ロー放電を生起させる。
また、層形成を行なっている間は、層形成の均一化を図
るためにドラム状支持体6をモータ14により一定速度
で回転させる。このようにしてドラム状支持体6上に、
a−3L堆積膜を形成することができる。
以下、本発明を実施例に基きより詳細に説明する。
実施例1〜7、比較例1〜6 第1表に示す組成(Feはppm 、 Hはアルミニウ
ム100g当たりのCC1他は重量%)及び介在物の大
きさを有するアルミニウム合金からなる光導電部材用支
持体を作成した。
精密切削用のエアーダンパー付旋盤(PNEUMOPR
ECISION INC製)に、先端部曲率0.01 
(mm−’ )のダイアモンドバイトをシリンダー中心
角に対して5°の負のすくい角を得る様にセットした。
次にこの旋盤の回転軸フランジに第1表に示した13種
のアルミニウム合金製シリンダーを真空チャックし、付
設したノズルからの白燈油噴霧、同じく付設した真空ノ
ズルからの切り粉の吸引を併用しつつ、周速1000 
(m/m1n) 、送り速度0.01(mm/R)の条
件で外径が80mmφとなる様鏡面切削を施した。この
ようにして鏡面加工したシリンダーにつき、鏡面加工後
に生じている表面欠陥(エグレ状の傷、ひび割れ、スジ
状キズ)を目視及び金属顕微鏡により検査し、その数を
調べた。なお、シリンダーに含有される水素の量は作製
したシリンダーの一部を切りとり、これをサンプルとし
、ラボラトリ−・イクイップメンツ・コーボーレーショ
ン製RH−I E型を用い、その仕様書に従って測定し
た。
次に、これらの鏡面加工したアルミニウム合金製シリン
ダーのそれぞれの上に第1図に示した光導電部材の製造
装置を用い、先に詳述したグロー放電分解法に従い、下
記の条件により光導電部材を作製した。
皿」」じソ1」肌庄 i肚凰且、l  u1且1■電荷
注入阻止層 SiF4ガス、Ha    O,6■光導
電層    5L)I420 ■表面保護層   5iH−/CJ40.1アルミニウ
ムシリンダ一温度=250℃堆積膜形成時の堆積室内内
圧: 0.3Torr放電周波数: 13.56MHz 堆積膜形成速度:20人/see 放電型カニ 0.18W/cm” こうして得られた各電子写真感光体ドラムをキャノン(
株)製400RE複写装置に設置してA−3紙上に画出
しを行ない、白点状の画像欠陥(0,3mmφ以上)の
評価を実施した。この評価結果を第1表に示す。
なお、実施例1〜3の各電子写真感光体ドラムについて
は、更に100万枚の耐久試験を、23℃/相対湿度5
0%、30℃/相対湿度90%、5℃/相対湿度20%
の各環境下で実施したが、画像欠陥、特に白抜は等の欠
陥の増加もな(、良好な耐久性を有していることが確認
された。
[発明の効果] 本発明におけるアルミニウム合金によれば、含有する介
在物によるハードスポット等の組織異常が抑制され、乃
至は全(なくなり、精密加工による加工性の低下や加工
製品の所望される特性の劣化が抑えられるため、精密加
工による正確な表面形状が望まれる光導電部材用支持体
として好適であり、良好な光導電部材を得ることができ
る。
また、このアルミニウム合金を引抜加工して得られる管
材は、正確な表面形状並びに高い寸法精度が得られるた
め、とりわけ電子写真感光体ドラムの支持体等精密な管
状構成部材等を構成するのに好適である。
更に、本発明におけるアルミニウム合金を支持体として
用いた光導電部材は、電気的、光学的乃至は光導電的特
性の均一性に優れ、就中、電子写真用として用いた場合
、画像欠陥が少なく、高品質画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、グロー放電解法による光導電部材の製造装置
を示した図である。 1・・・堆積槽、 2・・・ベースプレート、 3・・・槽壁、 4・・・トッププレート、 5・・・カソード電極、 6・・・ドラム状支持体、 7・・・原料ガス流入バルブ、 8・・・リークバルブ、 9・・・排気バルブ、 10・・・真空計、 11・・・マスフローコントローラ、 12・・・加熱ヒーター、 13・・・高周波電源、 14・・・モータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、マグネシウムを0.5〜10重量%、ケイ素を0.
    5重量%以下含み、残部がアルミニウム及び不純物から
    なり、不純物としての鉄が2000ppm以下であり、
    水素がアルミニウム100gに対して1.0cc以下で
    あり、介在物粒子の大きさが10μm以下である合金か
    ら製作された支持体と、該支持体上に設けられた光導電
    層とを有することを特徴とする光導電部材。 2、前記の光導電層が、ケイ素原子を含む非晶質材料か
    ら成る層を含む特許請求の範囲第1項記載の光導電部材
    。 3、銅を0.5〜10重量%、ケイ素を0.5重量%以
    下含み、残部がアルミニウム及び不純物からなり、不純
    物としての鉄が2000ppm以下であり、水素がアル
    ミニウム100gに対して1.0cc以下であり、介在
    物粒子の大きさが10μm以下である合金から製作され
    た支持体と、該支持体上に設けられた光導電層とを有す
    ることを特徴とする光導電部材。 4、前記の光導電層が、ケイ素原子を含む非晶質材料か
    ら成る層を含む特許請求の範囲第3項記載の光導電部材
    。 5、マンガンを0.3〜1.5重量%、ケイ素を0.5
    重量%以下含み、残部がアルミニウム及び不純物からな
    り、不純物としての鉄が2000ppm以下であり、水
    素がアルミニウム100gに対して1.0cc以下であ
    り、介在物粒子の大きさが10μm以下である合金から
    製作された支持体と、該支持体上に設けられた光導電層
    とを有することを特徴とする光導電部材。 6、前記の光導電層が、ケイ素原子を含む非晶質材料か
    ら成る層を含む特許請求の範囲第5項記載の光導電部材
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007070670A (ja) * 2005-09-06 2007-03-22 Sumitomo Chemical Co Ltd 高純度アルミニウム合金材
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JPS61159545A (ja) * 1984-12-29 1986-07-19 Canon Inc 精密加工用アルミニウム合金、これを用いた管材及び光導電部材

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