JPH0949045A

JPH0949045A - アモルファスシリコン電子写真感光体サブストレート用アルミニウム合金

Info

Publication number: JPH0949045A
Application number: JP21965095A
Authority: JP
Inventors: Makoto Saito; 誠斉藤; Koichi Nakano; 晃一中野; Shinichi Matsuda; 眞一松田; Hideo Yoshida; 英雄吉田
Original assignee: Kyocera Corp; Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Kyocera Corp; Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1995-08-04
Publication date: 1997-02-18
Anticipated expiration: 2015-08-04
Also published as: JP3177130B2

Abstract

(57)【要約】【課題】切削性に優れ、切削表面の切削傷が無いとと
もに、高温加熱時の変形量が少なく、寸法精度に優れた
アモルファスシリコン電子写真感光体サブストレート用
アルミニウム合金を得る。【解決手段】Ｍｇ:1.0〜8.0wt ％、Ｖ:0.01wt ％以上
0.2wt ％未満を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物
からなる。必要によりＣｕ:1.0wt％以下を含有すること
もできる。Ｆｅ、Ｓｉを含む不純物の合計量を0.3wt ％
以下に制限するのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アモルファスシリ
コン電子写真感光体サブストレート用アルミニウム合
金、詳しくは電子写真方式の複写機、プリンターなど
に、アモルファスシリコン感光体を成膜処理して使用さ
れる感光体サブストレート用アルミニウム合金に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機やレーザープリン
ターなどに使用される感光体のサブストレート用材料と
しては、従来、1000( 純アルミニウム) 系、3000( Ａｌ
−Ｍｎ）系、5000( Ａｌ−Ｍｇ）系あるいは6000( Ａｌ
−Ｍｇ−Ｓｉ）系のアルミニウムまたはアルミニウム合
金が用いられている。これらのアルミニウムまたはアル
ミニウム合金は、圧延または押出加工を行って、板状ま
たは円筒形状（ドラム状あるいはシリンダー状）のサブ
ストレート用素材に成形される。

【０００３】成形されたサブストレート素材は、通常、
表面を平滑な仕上げ面に切削加工されて感光体サブスト
レートとなり、アモルファスシリコン、セレン（Ｓ
ｅ）、その他の感光体により成膜処理が行われるが、画
像特性や耐久性の観点から、最近では感光膜としてアモ
ルファスシリコンの膜が使用されるようになってきてい
る。アモルファスシリコンの成膜は、ＣＶＤ法、スパッ
タリング法などにより行われ、薄膜で使用されるから、
サブストレートの表面はより平滑な切削仕上げ面が要求
されており、上記のアルミニウム合金のうち、とくに切
削性に優れ、切削により平滑な仕上げ面が得られ易い50
00系（Ａｌ−Ｍｇ系）アルミニウム合金がアモルファス
シリコンを成膜する電子写真感光体サブストレート用材
料として多く使用されている。

【０００４】感光体のサブストレート用アルミニウム合
金においては、Ｆｅ、Ｓｉ、その他の不純物が多く存在
すると、Ａｌ₂Ｆｅ、ＡｌＦｅＳｉなどの化合物が晶出
し、表面を切削加工した場合、これらの晶出物によって
切削傷が生じ平滑な仕上げ面が得難い。また、これらの
切削傷によりアモルファスシリコン膜の不均一点が形成
され、黒点等の画像欠陥の原因となる。このため、高純
度のアルミニウム地金を使用して不純物を最小限に抑え
ることも行われており、Ａｌ−Ｍｇ系合金についても、
例えばＭｇ1.5 〜5.0 ％、Ｃｕ0.001 〜0.25％を含有
し、残部Ａｌと不純物からなり、不純物中のＦｅおよび
Ｓｉの合計含有量を0.15％以下に制限したアモルファス
シリコン感光体用アルミニウム合金サブストレートが提
案されている。（特開平2-310369号公報)

【０００５】上記従来のＡｌ−Ｍｇ系感光体サブストレ
ート用アルミニウム合金は、切削加工により優れた表面
性状を得ることができるが、切削加工後、感光体の成膜
処理に際して300 〜400 ℃の高温に長時間晒される場合
があり、高温加熱中にサブストレートに変形が生じて寸
法精度が悪化することが経験されている。とくに、感光
体の主流となっている円筒形状のサブストレート（感光
ドラム）においては、ドラム径などの寸法精度が少しで
も悪いと製品品質を劣化させるから、とくに高精度が必
要であり、高温加熱中に変形を生じない材料が要求され
ている。

【０００６】一方、とくに感光ドラムの薄肉化、軽量化
の要請から、板材に絞り加工およびしごき加工を施すＤ
Ｉ法、押出管にしごき加工を行うＥＩ法、押出管に引抜
き加工を施すＥＤ法などにより感光ドラムを製造する方
法が開発され、しごき加工や引抜き加工時に、ミクロク
ラックや焼付きを生じることなく優れた表面平滑性が得
られる感光ドラム用のアルミニウム合金として、例え
ば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｏを総量で0.2 〜10％含有さ
せ、金属間化合物を晶出分散させることにより表面潤滑
性を向上させたアルミニウム合金も提案されている。
（特開昭63-179039 号公報）しかしながら、上記の方法
で製造された感光ドラムを、アモルファスシリコン感光
体用として使用する場合には、表面を鏡面状態とするた
めにさらに切削加工を行わなければならず、その際、晶
出物により切削傷（スクラッチ）が生じるという難点が
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ａｌ−Ｍｇ
系アモルファスシリコン感光体サブストレート用アルミ
ニウム合金における上記の問題点を解消するために、合
金成分およびその量的組合わせと感光体サブストレート
として必要な切削性、成膜処理性との関係を再検討する
とともに、高温変形との関連について実験、検討を行っ
た結果としてなされたものであり、その目的は、切削加
工により平滑な表面が得られるとともに成膜処理性に優
れ、高温加熱中の変形が少なく、とくに寸法精度の要求
される感光ドラム用としても好適に使用できる電子写真
感光体サブストレート用アルミニウム合金を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるアモルファスシリコン電子写真感光体
サブストレート用アルミニウム合金は、Ｍｇ:1〜8 ％、
Ｖ:0.01 ％以上0.2 ％未満を含有し、残部Ａｌおよび不
可避的不純物からなることを基本的特徴とし、上記の成
分にさらにＣｕ:1.0％以下を含有すること、不可避的不
純物の合計含有量を0.3 ％以下に制限すること、および
400 ℃の温度に10時間保持後の400 ℃における耐力が30
MPa 以上であることを本発明のサブストレート用アルミ
ニウム合金の第２、第３および第４の特徴とする。

【０００９】本発明のアルミニウム合金における含有成
分の意義および限定理由について説明すると、Ｍｇは、
高温強度を向上させる機能を有する。好ましい含有範囲
は1.0 〜8.0 ％で、1.0 ％未満では合金の高温強度が十
分に得られず変形が生じ易くなり、8.0 ％を越えて含有
すると、素材製造時の熱間加工において割れが生じ易く
なる。さらに好ましいＭｇの含有範囲は2.0 〜5.0 ％で
あり、3.5 〜4.5 ％の範囲で含有させるのが最も好まし
い。

【００１０】Ｖは、合金マトリックス中にＡｌ−Ｖ系の
微細な析出物を形成し、高温加熱中の変形を抑制する作
用をもつ重要な成分である。好ましい含有範囲は0.01〜
0.2％であり、0.01％未満では析出物の量が不十分で高
温変形抑制の効果が小さく、0.2 ％を越えると、画像欠
陥の原因となる晶出物が生じ易くなる。さらに好ましい
Ｖの含有量は0.02〜0.18％の範囲であり、最も好ましい
含有範囲は0.02〜0.10％である。

【００１１】Ｃｕは、本発明において、必要に応じて含
有させる成分元素であるが、合金マトリックス中に固溶
するＭｇと反応してＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系の析出物を形成
し、高温加熱中の変形を抑制する役割を果たす。好まし
い含有範囲は1.0 ％以下であり、1.0 ％を越えて含有す
ると、素材製造時の熱間加工において割れが生じ易くな
る。さらに好ましい含有量は0.8 ％以下、最も好ましく
は0.5 ％以下の範囲で、含有量が低いと析出物の量が少
なく効果が小さいから、好ましくは0.3 ％以上含有させ
る。また、本発明の合金の特性に影響を与えることなし
に、溶湯酸化防止の目的でＢｅ：50ppm 以下を添加する
ことができる。

【００１２】Ｆｅ、Ｓｉ、その他の不可避的不純物は、
通常の5000系Ａｌ−Ｍｇ合金に含まれる程度の含有量が
許容されるが、切削傷（スクラッチ）や感光体の品質劣
化の原因となる不溶性のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物の生
成を抑制する観点から、Ｆｅ、Ｓｉを含む不純物の合計
量は0.3 ％以下にするのが好ましく、最も好ましくは0.
1 ％以下に制限する。

【００１３】本発明においては、Ａｌ−Ｍｇ系アモルフ
ァスシリコン電子写真感光体サブストレート用アルミニ
ウム合金において、上記の合金成分の組合わせ、とくに
特定量のＶの含有により、微細析出物が分散した組織性
状が得られ、切削性、成膜処理性を低下させることな
く、高温加熱時の変形が抑制される。

【００１４】本発明のアルミニウム合金は、400 ℃の温
度に10時間保持したのち、400 ℃で測定した耐力が30MP
a 以上であり、この強度特性により、本発明のアルミニ
ウム合金材をとくにアモルファスシリコン感光体サブス
トレートとして使用した場合、高温加熱時の寸法変化が
感光体として実用するに支障ない程度に抑制される。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の電子写真感光体サブスト
レート用アルミニウム合金は、常法に従って溶解、溶湯
処理により介在物を除去したのち鋳造し、得られた鋳塊
を通常のＡｌ−Ｍｇ系合金と同様の条件で均質化処理し
たのち、熱間圧延および冷間圧延、または押出加工、必
要に応じて抽伸加工を行い、板状または円筒状のサブス
トレート用素材とする。ついで、素材の表面を精密切削
加工して平滑な表面をそなえたサブストレートとし、サ
ブストレートの表面にアモルファスシリコン感光体をＣ
ＶＤ法、スパッタリング法などにより被覆する。

【００１６】アモルファスシリコン感光体サブストレー
トが円筒形体に成形される感光ドラム用サブストレート
の場合には、その表面状態として、アモルファスシリコ
ン感光体中の皮膜欠陥の発生を防止し、あるいは感光体
の表面状態および電子写真画像の画質への悪影響を抑制
するために、サブストレートの表面粗度が0.2 Ｓ以下
（平均表面粗さ0.2 μm 以下）の鏡面状態とすることが
望ましく、当該鏡面状態を得るためには、サブストレー
トの表面を切削加工および／または研磨加工するのがよ
い。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。実施例１、比較例１表１に示す組成のＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金を溶解
し、連続鋳造法により造塊して直径304.8mm の押出用ビ
レットを作製した。得られたビレットを500 ℃で8 時間
均質化処理したのち、500 ℃で熱間押出を行い、外径13
0mm 、内径110mm の円筒形体に押出加工した。ついで外
径109mm 、内径98mmに抽伸加工し、350℃の温度で1 時
間の焼鈍後、外面を切削加工して図１に示す形状の感光
体サブストレート１とした。図１において、OD=108mm、
ID₁=98mm、ID₂=100mm 、L=358mm、D=23mmである。な
お、表１において本発明の条件を外れたものには下線を
付した。

【００１８】作製された感光体サブストレート１を、30
0 ℃の温度まで4 時間かけて昇温し、この温度に10時間
保持したのち、200 ℃まで24時間かけて降温したのち空
冷する徐冷方式で冷却し、通常寸法変化が著しい両端部
の薄肉部２( 内径ID₂=100mm×長さD=23mmの部分）の内
径（インロー内径ID₂）の寸法変化量を測定した。測定
は１６点行い、平均を求め変化量とした。結果を表１に
示す。

【００１９】

【表１】《表注》試験材のFe、Siを含む不純物の合計量は、いず
れも0.3 ％以下であった。

【００２０】また、試験材No.5、No.1について、400 ℃
の温度に10時間保持したのち、そのまま400 ℃の温度に
おいて引張試験を行った結果、および常温まで冷却した
のち引張試験を行った結果を表２に示す。表２にみられ
るように、本発明に従う試験材No.5は、400 ℃での耐力
が30MPa 以上、常温での引張強さ200MPa以上、伸び30％
以下であったが、本発明の必須成分であるＶを含有せ
ず、インロー内径の変化量の大きい試験材No.1は、400
℃での耐力が30MPa 未満、常温での引張強さが200MPa未
満で、伸びが30％を越えている。

【００２１】

【表２】

【００２２】表１に示すように、本発明に従う試験材N
o.2〜7 は、いずれも加熱後のインロー内径の変化量は1
00 μm 未満、とくに試験材No.3〜7 は50μm 未満の優
れた耐変形能を示し、切削表面にも切削傷は全く認めら
れなかった。これに対して、試験材No.1はＶを含有しな
いため、加熱後のインロー内径の変化量が大きく、Ｖ含
有量が多過ぎる試験材No.8は、加熱後のインロー内径の
変化は少なかったが、切削表面に切削傷が観察され、成
膜処理において不均一点が生じた。なお、本発明に従う
試験材No.2〜7 について、400 ℃での保持時間を20時間
に延長した試験も行ったが、加熱後のインロー内径の変
化はいずれも100 μm 未満であった。

【００２３】実施例２表３に示す組成のＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金を、実
施例１と同様に、溶解、鋳造して、直径254mm の押出用
ビレットを作製した。得られたビレットを500℃の温度
で8 時間均質化処理したのち、500 ℃で熱間押出を行
い、外径100mm 、内径84mmの円筒形状体とした。つい
で、外径80.5mm、内径69mmまで抽伸加工し、350 ℃で1
時間焼鈍処理したのち、外面を切削加工して、図１に示
す形状の感光体サブストレート１とした。図１におい
て、OD=80mm 、ID₁=69mm、ID₂=70mm、L=358mm 、D=15mm
である。

【００２４】作製された感光体サブストレート１に対し
て、実施例１と同一の条件で、加熱処理を行い、インロ
ー内径の変化量を１６点づつ測定し、平均変化量を求め
た。結果を表３に示す。表３にみられるように、本発明
に従う試験材No.9〜17は、いずれも加熱後の変形量が10
0 μm 未満の優れた耐変形能を有していた。これらの試
験材について、400 ℃での保持時間が20時間の加熱処理
試験も行ったが、加熱後のインロー内径の変化量はいず
れも100 μm 未満であった。

【００２５】

【表３】《表注》試験材のFe、Siを含む不純物の合計量は、いずれも 0.3 ％以下であった。

【００２６】比較例２表４に示す組成のＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金を、実
施例２と同一の条件で溶解、鋳造、押出、抽伸加工、焼
鈍処理、外面切削を行い、実施例２と同じ寸法を有する
感光体サブストレート１を作製した。作製された感光体
サブストレート１について、実施例２と同様な加熱処理
を行い、インロー内径の変化量を、それぞれ１６点測定
した値の平均値として求めた。結果を表４に示す。な
お、表４において、本発明の条件を外れたものには下線
を付した。

【００２７】

【表４】《表注》試験材のFe、Siを含む不純物の合計量は、いずれも 0.3 ％以下であった。

【００２８】表４に示すように、試験材No.18 はＭｇの
含有量が少な過ぎるため、高温強度が不足し、加熱後の
インロー内径の変形が大きい。試験材No.19 はＭｇ含有
量が多過ぎるため、熱間押出加工時に割れが生じ、円筒
形状の押出材が得られなかった。試験材No.20 はＶ量が
多いため、切削表面に晶出物に起因する多数の切削傷が
生じた。試験材No.21 はＣｕ含有量が多いため、熱間押
出時に割れが発生し、押出材が得られなかった。

【００２９】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、切削性
に優れているとともに切削表面の切削傷もなく、且つ高
温加熱時の変形量が少なく、寸法精度に優れたアモルフ
ァスシリコン電子写真感光体サブストレート用アルミニ
ウム合金が提供される。寸法精度の向上は歩留りを上げ
るとともに、当該サブストレートに成膜処理してなる感
光ドラムなどを搭載する複写機、プリンター等の構造の
簡略化を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】感光体サブストレートの縦断面図である。

【符号の説明】

１感光体サブストレート２薄肉部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中野晃一滋賀県八日市市蛇溝町長谷野1166番地の６京セラ株式会社滋賀工場内 (72)発明者松田眞一東京都港区新橋５丁目11番３号住友軽金属工業株式会社内 (72)発明者吉田英雄東京都港区新橋５丁目11番３号住友軽金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｍｇ:1.0〜8.0 ％（重量％、以下同
じ）、Ｖ:0.01 ％以上0.2 ％未満を含有し、残部Ａｌお
よび不可避的不純物からなることを特徴とするアモルフ
ァスシリコン電子写真感光体サブストレート用アルミニ
ウム合金。
【請求項２】さらにＣｕ:1.0％以下を含有することを
特徴とする請求項１記載のアモルファスシリコン電子写
真感光体サブストレート用アルミニウム合金。
【請求項３】不可避的不純物の合計量を0.3 ％以下に
制限することを特徴とする請求項１または２記載のアモ
ルファスシリコン電子写真感光体サブストレート用アル
ミニウム合金。
【請求項４】請求項１〜３記載の組成を有するアルミ
ニウム合金であって、400 ℃の温度に10時間保持後の40
0 ℃における耐力が30MPa 以上であることを特徴とする
アモルファスシリコン電子写真感光体サブストレート用
アルミニウム合金。