JPH0574062B2 - - Google Patents

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ウム基体に係
り、電子写真方式における感光体により画像を得
る場合に白抜け等の画像欠陥が少く高品質な画像
を得ることのできる有機感光体用アルミニウム基
体を提供しようとするものである。 （従来の技術） 電子写真方式によつ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、アモルフア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、白抜け等の画質不良を
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、JIS1050、1100（純アルミニウム）、JIS3003
（Al−Mn系合金）、JIS5000（Al−Mg系合金）、
JIS6000（Al−Mg−Si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ド
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、Fe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JIS3003のようにMn等の
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
物としてマトリツクス内に晶出し、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、Fe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軸
なものが得難く、しかも金型等の治工具および設
備が高価であるから押出成形体を用いることが一
般的であつて、この押出成形体を得るには中空ビ
レツトにマンドレルを通して押出成形するマンド
レル方式と、中実ビツ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ポートホル
ダイス方式とがあり、前者のマンドレル方式はマ
ンドレルと押出ムラ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ツ
ト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。これに対し後者のポートホールダ
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） Al−Mg系合金による有機感光体用基体におい
て、Si、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Al−Mg合金を溶製するに当つて、
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
合においても白抜け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つ
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
つて生成した腐食残渣によつても感光体の帯電状
態にむらが発生し、印刷用粉体の付着の乱れの生
ずることが確認された。 前記のように低コストに生産することのできる
ポ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け等の画質不
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み検討を重ね
た結果、Al−Mg合金にCuを添加すると共に不純
物としてのSi、Feの含有量をできるだけ少量と
し、しかもこのSiとFeの比が特定範囲にある場
合にはSi、Fe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生し難いことを
確認し、加うるいこのSiとFeの比がある特定範
囲の場合にはポ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
とからなり、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とからなり、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
下である前記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％以下である前記４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wt％（以下
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つて、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60％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
Mg₂Si化合物を生成し画質不良の原因となる。 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0.5％を上限とし、前記Mg₂Si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
る際のダスト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：0.02〜0.15％。 Cuは合金に強度を付与すると共に電気化学的
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つて、
0.02％未満では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つた腐食を
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、Al−Mg合金にCuを微量添
加することによつてマトリツクスの腐食電位を貴
側に移行させ、不純物として含有されるFe等に
より生成するAl−Fe化合物のようなマトリツク
スに対して電位の貴側移行は、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／Fe≦1.8。 Si、Feは不純物として含有される元素であつ
て、それらの含有量が上限値以上となると、Al
−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
こととなつて何れにしても画像不良の要因とな
る。 更に画質を良好とするには、このSiとFeの比
を、0.2≦Si／Fe≦1.8とすることが必要で、これ
はSiまたはFeによつて晶出するMg₂SiまたはAl
−Fe化合物を、これらの化合物より被削性の良
好なAl−Si−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
めであつて、0.2≦Si／Fe≦1.8ではAl−Si−Fe化
合物の晶出がが多く、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、Al−Si−Fe化合物を更に被
削性の良好なAl−Si−Fe−Mn化合物として精密
な仕上げ面を形成せしめ、表面変質層を少くし、
画質の最良化を図る。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われて好まし
いことであるが、その含有量が0.08％を超えると
AlMn₆の化合物を生成し易くなり、却つて被削
性を劣化し画質不良の要因となる。 その他の成分。 Mgの酸化防止のために通常添加される0.005％
程度までのBeは許容され、Mg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
に当つて、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、
Ｖ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許容される。 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つて画質の良好
な基体とすることができる。 その製造は、JIS1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
ビレツトを得る。このようにして得られたスラブ
またはビレツトは450〜560℃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１〜３
mm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
化処理後にポートホールダイスを用いて押出成形
して得られた成形体を引抜き加工して所望断面形
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じ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JIS特１種アルミニウム地金を用いて溶製し、
脱ガス処理後、ポーラスチユーブフイルターを通
して溶湯中の非金属介在物を除去したのち半連続
水冷鋳造法により325mmφのビレツトを鋳造した。 これらのビレツトを500〜560℃の温度で、５〜
15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80mmφ、肉厚1.2mm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１〜７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８はCuを含有せず
（Mgは本発明範囲で低目）、供試材９はCuが0.23
％と本発明範囲より高く、供試材10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
11はSiが高く、Si／Feも2.75と本発明範囲より高
いものである。又供試材12は各成分組成は本発明
範囲を満足するもののSi／Feは2.1と僅かに本発
明範囲を超え、供試材13はCuを含有しない（Mg
本発明範囲内であるが高目）ものであり、供試材
14はCuが本発明範囲を超えたものであり、供試
材15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16はMgが6.7％と本発明範囲を
超えたもの、供試材17はMg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18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19はSiが0.41％
と高い場合である。なお供試材20と21はMnが本
発明範囲を超えて含有された場合で、また供試材
22は個々の含有量が本発明の要件を満たしながら
Si／Fe比の値が0.17と本発明範囲を下廻つている
場合である。

【表】 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、またキヤ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、該断面をバ
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100×100μm²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
ヤス試験法で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CTL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、通常のブラツクプリント方式
で全面真黒に複写し、黒色画面内の白抜け欠陥の
多少で評価した。評価基準は欠陥の認められなか
つたものをＡ、実用上差支えない程度のものを
Ｂ、実用に差支えのある欠陥を有するものをＣと
した。

【表】 即ち上表によると本発明によるもの（試料番号
１〜７）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、白抜け
欠陥の発生も少い。これに対し比較例のものはそ
れらが何れも劣つており白抜け欠陥の発生も多い
もので、総合評価において本発明レベルに達する
ものはなく、何れも不良である。 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、脱ガスを行つてからポーラスチユ
ーブフイ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203mmφの鋳塊
とした。 このものは次いで500〜560℃で５〜15時間の均
質化処理を行つてからポートホールダイス方式で
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80mmφ、肉厚1.2mm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は何れもポ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が1.5％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Cu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以下も比較材であつて、供
試材12はCuを含有せず、供試材13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％とポートホール
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Mg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％、
Mgが0.52％と何れも高く、しかもCuを含有して
いないものであつて、何れも比較材である。

【表】 然してこのようなポートホ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、
又キヤスト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ツカー氏液を用いて
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。

【表】 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７〜18
のものは何れも複数の測定評価結果において劣つ
ており、本発明によるものが有利なポートホール
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け欠陥のような画像欠陥が
少なく、画質の良好とし、歩留り高く優質の製品
を提供し得るものであり、設備的および生産コス
ト的に有利なポートホ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有し
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と
   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Si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。