JPH0615699B2

JPH0615699B2 - 電子写真用光導電部材

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Publication number: JPH0615699B2
Application number: JP59260686A
Authority: JP
Inventors: 高久川村; 淳小池
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1994-03-02
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: JPS61139634A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は電子写真用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乃至電子デバイスの構成部
材として、その利用動が高まりつつある。

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、ダイガ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て粒界段差を生起させたり、ある
いは水素ガスが組織中に空孔（Ｂｌｉｓｔｅｒ）として
存在して、精密加工の際の加工性を損ない、延いてはア
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。

この様な事状を、光導電部材を１例として、更に詳しく
説明すると、例えば電子写真感光体は、通常、アルミニ
ウム合金から成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乃至無機の各種光導電物質
が用いられているが、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アスシリコン（以下、ａ−
Ｓｉという）は、その優れた光導伝性、耐擦性、耐熱性
のために光導電層の材料としての応用が期待されてい
る。このａ−Ｓｉを実用に供するためには、ａ−Ｓｉ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、ＳｉＮ_Ｘ、ＳｉＣ_Ｘ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く、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
作用されることが知られている。とりわけ、殆どの部分
でほぼ均一の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。

ところが、アルミニウム合金の管材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
密な各種切削乃至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
る固い部分が存在したり、水素ガスによる空孔（Ｂｌｉ
ｓｔｅｒ）が存在したりすると、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１〜１０μｍ程
度のひび割れ、エグレ状の傷、更には微細な凹凸あるい
は空孔（Ｂｌｉｓｔｅｒ）より発生するスジ状キズを発
生させる要因となっている。

そこで、本発明者らは、アルミニウム合金における不純
物成分及び空孔（Ｂｌｉｓｔｅｒ）に着目し、特に含有
される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。

〔発明の目的及び概要〕

本発明の電子写真用光導電部材は、支持体上に光導電層
を有する電子写真用光導電部材において、前記支持体
が、アルミニウムを基質とし、含有する水素の量がアル
ミニウム１００グラムに対して１．０ｃｃ以下であるア
ルミニウム合金から成ることを特徴とする。

〔発明の具体的説明及び実施例〕

汎用のアルミニウム合金には、一般に、電解精錬から圧
延、押出等の塑性加工に至るまでの過程等において生成
し、混入し、残存する水素が、アルミニウム１００グラ
ムに対して１ｃｃを超えて含有されている。これによ
り、合金体の組織中に空孔状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っていた。本
発明においては、かかる不都合を生ずる水素の含量がア
ルミニウム１００グラムに対して１．０ｃｃ前後で組織
異常の状況が大きく変わり、水素含有を１．０ｃｃ以下
に抑制することにより、前記組織異常による不都合が解
消されることを見出した。水素の含量が、アルミニウム
１００グラムに対して１．０ｃｃを超えると、前述した
様に、合金体の組織中に欠陥が生成され、精密加工の
時、例えば生成された表面の鏡面仕上時にバイトによっ
て欠陥を生じさせる空孔（Ｂｌｉｓｔｅｒ）の大きさと
存在密度が大きくなり、５μｍ以上の空孔（Ｂｌｉｓｔ
ｅｒ）が在する様により、好ましくない。水素の更に好
ましい含量は、アルミニウム１００グラムに対して０．
７ｃｃ以下である。アルミニウム合金中の水素含量を本
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、脱ガス工程と
して塩素ガスを溶湯中に吹込み、合金組織中に存在す水
素ガスをＨＣｌとして除去する法、あるいは溶解したア
ルミニウム合金を真空炉中に一定時間保持し合金組織中
に存在する水素ガスを真空中に拡散除去する方法などが
挙げられる。

この様に、本明においてはアルミニウム合金中に含有さ
れる水素量を規定したが、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、特に制限はなく、成
分の種類、組成等については任意に選択することができ
る。従って、本発明のアルミニウム合金には、日本工業
規格（ＪＩＳ）、ＡＡ規格、ＢＳ規格、ＤＩＮ規格、国
際合金登録等に展伸材、鋳物用、ダイカスト等として規
格化あるいは登録されている、純アルミニウム系、Ａｌ
−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｇ
系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系等の組成
の合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系（ジユラルミン、超ジユラ
ルミン等）、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系（ラウタル等）、Ａｌ
−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｍｇ系（Ｙ合金、ＲＲ合金等）、アルミ
ニウム粉末焼結体（ＳＡＰ）等が包含される。

本発明においてアルミニウム合金の組成と選択するに
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
選択すれば良いが、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
シウム及び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。マグネシウムあるいは銅の含
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。マグネシムウ含有
が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％を超えて添加することは望まし
くない。

また、アルミニウム合金中に含有される鉄は、共存する
アルミニウムやケイ素とＦｅ−Ａｌ系やＦｅ−Ａｌ−Ｓ
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２０００ｐｐｍ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、２０００ｐｐｍ以下、更には１０００
ｐｐｍ以下である。

因みに、本発明のアルミニウム合金の具体的組成を以下
に例示する。

〔Ａｌ−Ｍｇ系〕

Ｍｇ０．５〜１０重量％Ｓｉ０．５重量％以下Ｆｅ０．２５重量％以下（好ましくは２０００ｐｐ
ｍ以下）Ｃｕ０．０４〜０．２重量％Ｍｎ０．０１〜１．０重量％Ｃｒ０．０５〜０．５重量％Ｚｎ０．０３〜０．２５重量％ＴｉＴｒ又は0.05〜0.20重量％Ｈ_２Ａｌ１００グラムに対して１．０ｃｃ以下Ａｌ実質的に残部〔Ａｌ−Ｍｎ系〕Ｍｎ０．３〜１．５重量％Ｓｉ０．５重量％以下Ｆｅ０．２５重量％以下（好ましくは２０００ｐｐ
ｍ以下）Ｃｕ０．０５〜０．３重量％Ｍｇ０．２〜１．３重量％Ｃｒ０又は０．１〜０．２重量％Ｚｎ０．１〜０．４重量％ＴｉＴｒ又は０．１重量％程度Ｈ_２Ａｌ１００グラムに対して１．０ｃｃ以下Ａｌ実質的に残部〔Ａｌ−Ｃｕ系〕Ｃｕ１．５〜６．０重量％Ｓｉ０．５重量％以下Ｆｅ０．２５重量％以下（好ましくは２０００ｐｐ
ｍ以下）Ｍｎ０又は０．２〜１．２重量％Ｍｇ０．２〜１．８重量％Ｃｒ０．１重量％程度Ｚｎ０．２〜０．３重量％ＴｉＴｒ又は0.15〜0.2 重量％Ｈ_２Ａｌ１００グラムに対して１．０ｃｃ以下Ａｌ実質的に残部〔Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系〕Ｍｇ０．３５〜１．５重量％Ｓｉ０．５〜１０重量％Ｆｅ０．２５重量％以下（好ましくは２０００ｐｐ
ｍ以下）Ｃｕ０．１〜０．４重量％Ｍｎ０．０３〜０．８重量％Ｃｒ０．０３〜０．３５重量％Ｚｎ０．１〜０．２５重量％ＴｉＴｒ又は0.1 〜0.15重量％Ｈ_２Ａｌ１００グラムに対して１．０ｃｃ以下Ａｌ実質的に残部〔純アルミニウム系〕Ｍｇ０．０５〜０．５重量％Ｓｉ０．３重量％以下Ｆｅ０．２５重量％以下（好ましくは２０００ｐｐ
ｍ以下）Ｃｕ０．０３〜０．１重量％Ｍｎ０．０２〜０．０５重量％ＣｒＴｒＺｎ０．０３〜０．１重量％ＴｉＴｒ又は0.03〜0.1 重量％Ｈ_２Ａｌ１００グラムに対して１．０ｃｃ以下Ａｌ実質的に残部（但し、前記Ｔｒとは積極的に添加しない場合の痕跡量
を意味する。）本発明の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
エッ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、調質等を随時組合せて、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
れるポ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
ましく、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、乃至は化学エッ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、本発明のアルミニウム
合金の特長が特に顕著に現われる。

本発明のアルミニウム合金は、電子写真感光体等の光導
電部材の支持体、コンプーターメモリー用磁気デイスク
基板、レーザースキヤン用のポリゴンミラー基体に最適
である、ダイヤバイトにより鏡面仕上げ、円筒研削仕上
げ、ラッピング仕上げ等の手段を用いて、Ｒ_ｍａｘ＝１
μｍ以下の表面粗さ、好ましくはＲ_ｍａｘ＝０．０５
μｍ以下の平面度に仕上げられる各種電気乃至は電子デ
バイスの構成部材として有用である。

以下、本発明のアルミニウム合金を支持体として用い、
光導電物質としてａ−Ｓｉを用いた電子写真用の光導電
部材について、本発明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、所望によって検定されるが、例べば電
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くされる。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
様を防止するためなどに、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
エッチング等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付される。

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−Ｓｉで構成されると共に、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
れる周期律表第III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
０．０１〜１０μｍ、より好適には０．０５〜８μｍ、
最適には０．０７〜５μｍとされるのが望ましい。

電荷注入阻止層の代りに、例えばＡｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ
Ｏ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、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−Ｓｉ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質が含有される。光導
電層の層厚は、好ましくは１〜１００μｍ、より好適に
は１〜８０μｍ、最適には２〜５０μｍとされるのが望
ましい。

表面保護層は、例えばＳｉＣ_Ｘ、ＳｉＮ_Ｘ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−Ｓｉ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、
あるいはイオンプレーテイング法等の従来公知の種々の
放電現象を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１例
について説明する。

第１図に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−Ｓｉ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−Ｓｉ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５×１０^-6ｔｏｒ
ｒ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ＳｉＨ_４ガス、Ｓｉ_２Ｈ_６ガス、ＳｉＦ_４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エー１
２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−Ｓｉ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１〜３、比較例１、２精密切削用のエアーダンパー付旋盤（ＰＮＥＵＭＯＰＲＥＣＩＳＩＯＮＩＮＣ．製）
に、先端部曲率０．０１（mm^-1）のダイヤモンドバイト
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表に示した水素含量の異なる５種のＡｌ−Ｍｇ系ア
ルミニウム合金製シリンダー（Ｍｇ含量はいずれも４重
量％、Ｆｅ含量は２０００ｐｐｍ以下）を真空チヤック
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１０
００（ｍ／ｍｉｎ）、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、
空孔により生ずるスジ状キズ）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、シリンダイーに含
有される水素の量を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、ラボラトリー・イクイップメ
ンツ・コーポレーシヨン製ＲＨ−１Ｅ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。

アルミニウムシリンダー温度：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：２０Å／ｓｅｃ放電電力：０．１８Ｗ／ｃｍ^２こうして得られた各電子写真感光体ドラムを、キヤノン
（株）製４００ＲＥ複写装置に設置して画出しを行な
い、白点状の画像欠陥（０．３ｍｍΦ以上）の評価を実
施した。これらの評価結果を第１表に示した。

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、特に白抜け等の欠
陥の増加もなく、良好な耐久性を有していることが確認
された。

実施例４〜６、比較例３〜５Ａｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金の代りに、Ａｌ−Ｍｎ
系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、及び、純アルミニウム系のア
ルミニウム合金（Ｆｅ含量は何れも１０００ｐｐｍ以
下）を用いた以外は、実施例１と同一のアルミニウム合
金製シリンダー並びに光導電部材を作製した。

かくして得られたシリンダーの鏡面化過程で発生した欠
陥数並びに画出しを行なった際の画像欠陥を実施例１と
同様に評価し、結果を第２表に示した。

〔発明の効果〕本発明のアルミニウム合金によれば、含有する水素によ
る空孔（Ｂｌｉｓｔｅｒ）等の組織異常が抑制され、乃
至は全くなくなり、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
工が必要とされる電気乃至は電子デバイスの構成部材、
とりわけ精密加工による正確な表面形状が望まれる光導
電部材、コンプーターメモリー用磁気デイスク基板、レ
ーザースキヤン用のポリゴンミラー基体等の電気乃至は
電子デバイス構成部材として好適である。

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、本発明の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、高品質な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

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持体上に光導電層を有する電子写真用光
導電部材において、前記支持体が、アルミニウムを基質
とし、含有する水素の量がアルミニウム１００グラムに
対して１．０cc以下であるアルミニウム合金から成るこ
とを特徴とする電子写真用光導電部材。
【請求項２】光導電層が、ケイ素原子を含む非晶質材料
から成る層を含むものである特許請求の範囲第（１）項
記載の電子写真用光導電部材。
【請求項３】前記アルミニウム合金がマグネシウムを
０．５〜１０重量％の範囲で含有する特許請求の範囲第
（１）項記載の電子写真用光導電部材。
【請求項４】前記アルミニウム合金が鉄を２０００ppm
以下含有する特許請求の範囲第（１）項記載の電子写真
用光導電部材。