(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：０．０３〜０．６質量％、Ｆｅ：０．１〜０．７質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．２０質量％、Ｍｎ：１．０〜１．５質量％、Ｚｎ：０〜０．１質量％、Ｔｉ：０〜０．１質量％を含有し、且つ、Ｍｇ：０．０３〜０．０５質量％が添加され、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、感光ドラム基体用アルミニウム合金。
【請求項２】
請求項１記載の組成を有するアルミニウム合金製ビレットを押出加工することを特徴とする、感光ドラム基体用アルミニウム合金押出管の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の感光ドラム基体用アルミニウム合金押出管の製造方法により得られた感光ドラム基体用アルミニウム合金押出管を引抜加工することを特徴とする感光ドラム基体の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の感光ドラム基体用アルミニウム合金押出管の製造方法により得られた感光ドラム基体用アルミニウム合金押出管をしごき加工することを特徴とする感光ドラム基体の製造方法。
【請求項５】
Ｓｉ：０．０３〜０．６質量％、Ｆｅ：０．１〜０．７質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．２０質量％、Ｍｎ：１．０〜１．５質量％、Ｚｎ：０〜０．１質量％、Ｔｉ：０〜０．１質量％を含有し、且つ、Ｍｇ：０．０３〜０．０５質量％が添加され、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする、感光ドラム基体用アルミニウム合金押出管。
【請求項６】
Ｓｉ：０．０３〜０．６質量％、Ｆｅ：０．１〜０．７質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．２０質量％、Ｍｎ：１．０〜１．５質量％、Ｚｎ：０〜０．１質量％、Ｔｉ：０〜０．１質量％を含有し、且つ、Ｍｇ：０．０３〜０．０５質量％が添加され、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金製であることを特徴とする感光ドラム基体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金、アルミニウム合金押出材の製造方法、感光ドラム基体の製造方法、アルミニウム合金押出材、及び、感光ドラム基体に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真装置の感光ドラム基体は、その外表面にＯＰＣ層等の感光層がその厚さが均一になるように薄く塗工される。
【０００３】
この基体に用いられるアルミニウム合金管の外表面は、厚さが均一な感光層を塗工しうるようにするため、高い表面平滑性を有することが要求される。
【０００４】
従来は、アルミニウム合金管の外表面を切削加工することによって高い表面平滑性を得ていたが、この方法では、切削刃具の調整や管理が容易ではない上に切削作業に熟練を要することから、大量生産には適さないという難点があった。なお、このように外表面を切削加工して得られた管は「切削管」と呼ばれている。
【０００５】
そこで近年では、アルミニウム合金押出管を引抜加工して得られる引抜管や、アルミニウム合金押出管をしごき加工して得られるしごき管などの無切削管が用いられるようになってきている。
【０００６】
このような無切削管においては、その外表面の表面品質は、最終加工である引抜加工やしごき加工による加工精度だけではなく押出管の外表面の表面品質にも大きく左右される。したがって、無切削管の外表面を確実に高平滑面にするためには、押出管の外表面の表面品質を向上させる必要がある。
【０００７】
押出管の外表面の表面品質を向上させる技術としては、特開平７−２８４８４０号公報（特許文献１）に記載のように、ベアリング部がＣｏ含有量１６％未満のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金によって形成されている押出金型を用いてアルミニウム製ビレットを押出加工することや、特開２００４−３５８５５５号公報（特許文献２）に記載のように、外周面の凝固シェル層の厚さの最大値が１３ｍｍ以下であるアルミニウム製ビレットを押出加工することが公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２８４８４０号公報
【特許文献２】特開２００４−３５８５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の従来技術では、押出管の外表面を十分に高平滑面に形成することが困難であった。
【００１０】
本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、高平滑な表面を形成することができるアルミニウム合金、該アルミニウム合金を用いたアルミニウム合金押出材の製造方法、該押出材を用いた感光ドラム基体の製造方法、アルミニウム合金押出材、及び、感光ドラム基体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は以下の手段を提供する。
【００１２】
［１］  Ｓｉ：０．０３〜０．６質量％、Ｆｅ：０．１〜０．７質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．２０質量％、Ｍｎ：１．０〜１．５質量％、Ｍｇ：０．０１〜０．１質量％、Ｚｎ：０〜０．１質量％、Ｔｉ：０〜０．１質量％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有することを特徴とするアルミニウム合金。
【００１３】
［２］  前項１記載の組成を有するアルミニウム合金製ビレットを押出加工することを特徴とするアルミニウム合金押出材の製造方法。
【００１４】
［３］  前記押出材は、感光ドラム基体用アルミニウム合金押出管である前項２記載のアルミニウム合金押出材の製造方法。
【００１５】
［４］  前項３記載のアルミニウム合金押出材の製造方法により得られた感光ドラム基体用アルミニウム合金押出管を引抜加工することを特徴とする感光ドラム基体の製造方法。
【００１６】
［５］  前項３記載のアルミニウム合金押出材の製造方法により得られた感光ドラム基体用アルミニウム合金押出管をしごき加工することを特徴とする感光ドラム基体の製造方法。
【００１７】
［６］  Ｓｉ：０．０３〜０．６質量％、Ｆｅ：０．１〜０．７質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．２０質量％、Ｍｎ：１．０〜１．５質量％、Ｍｇ：０．０１〜０．１質量％、Ｚｎ：０〜０．１質量％、Ｔｉ：０〜０．１質量％、を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有する特徴とするアルミニウム合金押出材。
【００１８】
［７］  押出材は、感光ドラム基体用アルミニウム合金押出管である前項６記載のアルミニウム合金押出材。
【００１９】
［８］  Ｓｉ：０．０３〜０．６質量％、Ｆｅ：０．１〜０．７質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．２０質量％、Ｍｎ：１．０〜１．５質量％、Ｍｇ：０．０１〜０．１質量％、Ｚｎ：０〜０．１質量％、Ｔｉ：０〜０．１質量％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金製であることを特徴とする感光ドラム基体。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は以下の効果を奏する。
【００２１】
前項［１］の発明では、アルミニウム合金の組成を構成する各元素の含有量が所定の範囲内に設定されることにより、例えば、当該アルミニウム合金製ビレットを押出加工すると、得られる押出材の表面を高平滑面に形成することができる。特に、このアルミニウム合金ではＭｇ含有量が０．０１〜０．１質量％の範囲に設定されていることにより、押出材の表面を高平滑面に確実に形成することができる。すなわち、Ｍｇ含有量が０．０１質量％以上であることにより、押出ダイスのベアリング部に形成されたダイスマーク起点部が押出加工時にＭｇ薄膜でコーティングされる。その結果、押出材の表面にダイスマークが形成されるのが防止される。また、Ｍｇ含有量が０．１質量％以下であることにより、押出加工時にアルミニウム合金中に粗大晶出物が形成されるのが防止される。したがって、Ｍｇ含有量を０．０１〜０．１質量％の範囲内に設定することにより、押出材の表面を高平滑面に確実に形成することができる。
【００２２】
前項［２］の発明では、前項［１］記載の組成を有するアルミニウム合金製ビレットを押出加工することにより、押出材の表面を高平滑面に確実に形成することができる。
【００２３】
前項［３］の発明では、押出材として、感光ドラム基体用アルミニウム合金押出管の外表面を高平滑面に確実に形成することができる。
【００２４】
前項［４］及び［５］の発明では、高平滑な外表面を有する感光ドラム基体を得ることができる。
【００２５】
前項［６］の発明では、高平滑な外表面を有するアルミニウム合金押出材を提供できる。
【００２６】
前項［７］の発明では、押出材として、高平滑な外表面を有する感光ドラム基体用アルミニウム合金押出管を提供できる。
【００２７】
前項［８］の発明では、高平滑な外表面を有する感光ドラム基体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るアルミニウム合金押出材の製造方法に用いられる押出加工装置を押出加工途中の状態で示す概略断面図である。
【図２】図２は、アルミニウム合金押出材としてのアルミニウム合金押出管を引抜加工するのに用いられる引抜加工装置を引抜加工途中の状態で示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、本発明の一実施形態について図面を参照して以下に説明する。
【００３０】
本発明の一実施形態に係るアルミニウム合金は、Ｓｉ：０．０３〜０．６質量％、Ｆｅ：０．１〜０．７質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．２０質量％、Ｍｎ：１．０〜１．５質量％、Ｍｇ：０．０１〜０．１質量％、Ｚｎ：０〜０．１質量％、Ｔｉ：０〜０．１質量％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなる組成を有している。このアルミニウム合金は、基本的にはＪＩＳ（日本工業規格）に規定されたアルミニウム合金番号Ａ３００３に近い組成を有するとともに、Ｍｇを必須含有元素として０．０１〜０．１質量％含有している。
【００３１】
本実施形態では、このアルミニウム合金は押出加工用材料として特に好適に用いられるものである。詳述すると、このアルミニウム合金製のビレットを押出加工することにより、アルミニウム合金押出材が特に好適に製造される。この押出材は、感光ドラム基体に用いられる断面円形状のアルミニウム合金押出管（押出素管）である。そして、この押出管は、引抜加工又はしごき加工されることにより、無切削管としての引抜管又はしごき管が製造され、次いで引抜管又はしごき管に対して所定の加工を施すことにより、感光ドラム基体が製造される。
【００３２】
図１に示すように、アルミニウム合金製ビレットを押出加工するのに用いられる押出加工装置１０は、特に限定されるものではなく、公知のものである。すなわち、この押出加工装置１０は、コンテナ１１、押出ダイス１２、ステム１７などを具備する。押出ダイス１２は、例えば、雄型１３と雌型１４との組合せからなるポートホールダイスであり、互いに対向して配置された雄型ベアリング部１３ａと雌型ベアリング部１４ａとの間に形成された断面円環状の成形間隙１５を有している。雄型ベアリング部１３ａ及び雌型ベアリング部１４ａは、それぞれ押出管２の内表面及び外表面を成形するものである。
【００３３】
この押出加工装置１０を用いてアルミニウム合金製ビレット１を押出加工する方法は、特に限定されるものでななく、公知の方法に従って押出加工が行われる。すなわち例えば、押出加工装置１０のコンテナ１１内に装填された加熱状態のアルミニウム合金製ビレット１をステム１７によって押出方向Ｅに加圧することにより、ビレット１の材料を押出ダイス１２の成形間隙１５内に通過させる。これにより、断面円形状のアルミニウム合金押出管２が得られる。押出管２の外径は例えば２０〜５０ｍｍであり、押出管２の肉厚は例えば１．０〜２．０ｍｍである。また、この押出加工の際に適用される特に望ましい押出加工条件は、ビレット温度：４００〜５５０℃、押出速度：１５〜６０ｍ／ｍｉｎである。
【００３４】
図２に示すように、この押出管２を引抜加工するのに用いられる引抜加工装置２０は、特に限定されるものではなく、公知のものである。すなわち、この引抜加工装置２０は、引抜ダイス２１、牽引部２３などを有している。引抜ダイス２１は押出管２を縮径加工するダイス孔２２を有している。牽引部２３はチャック部２３ａを有する。
【００３５】
この引抜加工装置２０を用いて押出管２を引抜加工する方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法に従って冷間又は温間で引抜加工が行われる。すなわち例えば、引抜加工装置２０の引抜ダイス２１のダイス孔２２に通された押出管２の先端部を牽引部２３のチャック部２３ａでチャックし、次いで牽引部２３によって押出管２を引抜方向Ｄに牽引することにより、押出管２をダイス孔２２から引き抜く。これにより、無切削管として引抜管３が得られる。引抜管３の肉厚は例えば０．５〜１．５ｍｍである。また、この引抜加工の際に適用される特に望ましい引抜加工条件は、引抜速度：１０〜７０ｍ／ｍｉｎ、押出管２の外径の縮径率：２０〜５０％である。なお、この引抜加工では、押出管２の中空部内に配置されて押出管２の内表面を加工する引抜プラグ（図示せず）を用いて引抜加工を行っても良い。
【００３６】
次いで、この引抜管３を感光ドラム基体の長さに切断し、その端部を面取り加工し、洗浄をし、更に、寸法及び外観の検査を行うことにより、所望する感光ドラム基体が得られる。
【００３７】
また、押出管２をしごき加工することによりしごき管を得る場合には、図示していないが公知のしごき加工装置を用いて通常の加工条件で押出管をしごき加工する。これにより、しごき管が得られる。
【００３８】
次いで、このしごき管を感光ドラム基体の長さに切断し、その端部を面取り加工し、洗浄をし、更に、寸法及び外観の検査を行うことにより、所望する感光ドラム基体が得られる。
【００３９】
なお図１及び２では、ビレット１、押出管２及び引抜管３は、他の部材と区別し易くするため、ドットハッチングで図示している。
【００４０】
次に、本実施形態のアルミニウム合金の組成を構成する各元素の作用について、以下に説明する。
【００４１】
＜Ｓｉ（ケイ素）＞
Ｓｉは、鋳造性を良くし、更に強度の向上に寄与する。Ｓｉ含有量が０．０３質量％以上であることにより、このような作用を確実に奏する。一方、Ｓｉ含有量が０．６質量％を超えると、アルミニウム合金中に粗大晶出物が形成されて押出管の外表面の表面粗さが低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．０３〜０．６質量％の範囲内に設定されるのが望ましい。Ｓｉ含有量の特に望ましい範囲は０．０３〜０．３質量％である。
【００４２】
＜Ｆｅ（鉄）＞
Ｆｅは、結晶粒を微細化し、更に強度の向上に寄与する。Ｆｅ含有量が０．１質量％以上であることにより、このような作用を確実に奏する。一方、Ｆｅ含有量が０．７質量％を超えると、アルミニウム合金中に粗大晶出物が形成されて押出管の外表面の表面粗さが低下する。したがって、Ｆｅ含有量は０．１〜０．７質量％の範囲内に設定されるのが望ましい。Ｆｅ含有量の特に望ましい範囲は０．１〜０．５質量％である。
【００４３】
＜Ｃｕ（銅）＞
Ｃｕは、固溶強化作用により強度の向上に寄与する。Ｃｕ含有量が０．０５質量％以上であることにより、このような作用を確実に奏する。一方、Ｃｕ含有量が０．２０質量％を超えると、耐食性が低下する。したがって、Ｃｕ含有量は０．０５〜０．２０質量％の範囲内に設定されるのが望ましい。Ｃｕ含有量の特に望ましい範囲は０．１〜０．２０質量％である。
【００４４】
＜Ｍｎ（マンガン）＞
Ｍｎは、アルミニウム合金中に含有しているＦｅ等と微細な金属間化合物を形成することで再結晶温度を高め、更に強度の向上に寄与する。Ｍｎ含有量が１．０質量％以上であることにより、このような作用を確実に奏する。一方、Ｍｎ含有量が１．５質量％を超えると、耐食性が低下する虞がある。したがって、Ｍｎ含有量は１．０〜１．５質量％の範囲内に設定されることが望ましい。Ｍｎ含有量の特に望ましい範囲は１．０〜１．３質量％である。
【００４５】
＜Ｍｇ（マグネシウム）＞
Ｍｇは、押出加工時に押出ダイス１２のベアリング部１３ａ、１４ａ上にＭｇ薄膜を形成し、当該Ｍｇ薄膜でベアリング部１３ａ、１４ａに形成されたダイスマーク起点部がコーティングされることで、押出管２の外表面にダイスマークが形成されるのを防止するのに寄与する。Ｍｇ含有量が０．０１質量％以上であることにより、このような作用を確実に奏する。一方、Ｍｇ含有量が０．１質量％を超えると、アルミニウム合金中に粗大晶出物が形成されて押出管２の外表面の表面粗さが低下する。したがって、Ｍｇ含有量は０．０１〜０．１質量％の範囲内に設定されるのが望ましい。Ｍｇ含有量の特に望ましい範囲の上限は０．０５質量％である。
【００４６】
なお、本明細書において「ダイスマーク起点部」とは、押出管２の表面（外表面及び内表面）にダイスマークを発生させる原因となる部分のことであり、これは押出ダイス１２のベアリング部１３ａ、１４ａに形成されており、具体的にはベアリング部１３ａ、１４ａに発生したキズやベアリング部に付着した付着物からなるのが通常である。
【００４７】
＜Ｚｎ（亜鉛）＞
Ｚｎは、必要に応じて含有される任意含有元素であり、若干の強度の向上に寄与する。Ｚｎ含有量が０．１質量％を超えると、耐食性が低下する虞がある。したがって、Ｚｎ含有量は０〜０．１質量％の範囲内であることが望ましい。Ｚｎ含有量の特に望ましい範囲は０〜０．０５質量％である。
【００４８】
＜Ｔｉ（チタン）＞
Ｔｉは、必要に応じて含有される任意含有元素であり、ビレットの結晶粒を微細化し、鋳造時における鋳塊割れの防止に寄与する。Ｔｉ含有量が０．１質量％を超えると、押出加工性が低下し、且つ、成形性に悪影響を与える巨大金属間化合物を生じる虞がある。したがって、Ｔｉ含有量は０〜０．１質量％の範囲内に設定されるのが望ましい。Ｔｉ含有量の特に望ましい範囲は０．０１〜０．０５質量％である。
【００４９】
さらに、本実施形態のアルミニウム合金は、必要に応じて含有される任意含有元素としてＣｒを含有するとともに、そのＣｒ含有量が０〜０．０５質量％の範囲内に設定されることが望ましい。その理由は次のとおりである。
【００５０】
Ｃｒは、結晶粒の微細化に効果があるが、Ｃｒ含有量が０．０５質量％を超えると、成形性に悪影響を与える巨大金属間化合物を生じる虞がある。したがって、Ｃｒ含有量は０〜０．０５質量％の範囲内であることが望ましい。Ｃｒ含有量の特に望ましい範囲の上限は０．０３質量％である。
【００５１】
本実施形態のアルミニウム合金は、その組成を構成する各元素の含有量が所定の範囲内に設定されることにより、当該アルミニウム合金製ビレット１を押出加工すると、押出管２の外表面を高平滑面に形成することができる。特に、このアルミニウム合金ではＭｇ含有量が０．０１〜０．１質量％の範囲に設定されていることにより、押出管２の外表面を高平滑面に確実に形成することができる。すなわち、Ｍｇ含有量が０．０１質量％以上であることにより、押出ダイス１２のベアリング部１３ａ、１４ａに形成されたダイスマーク起点部が押出加工時にＭｇ薄膜でコーティングされる。その結果、押出管２の外表面にダイスマークが形成されるのが防止される。また、Ｍｇ含有量が０．１質量％以下であることにより、押出加工時にアルミニウム合金中に粗大晶出物が形成されるのが防止される。したがって、Ｍｇ含有量を０．０１〜０．１質量％の範囲内に設定することにより、押出管２の外表面を高平滑面に確実に形成することができる。
【００５２】
そして、この押出管２を引抜加工又はしごき加工することにより、引抜管３又はしごき管の外表面を高平滑面に確実に形成することができる。したがって、この引抜管３又はしごき管から感光ドラム基体を製造することにより、高平滑な外表面を有する感光ドラム基体を得ることがきる。
【００５３】
以上で本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々に変更可能である。
【００５４】
また、本発明では、アルミニウム合金製ビレットを押出加工して得られる押出材は、感光ドラム基体に用いられるものであることが特に望ましいが、その他の用途に用いられるものを排除するものではない。また、押出材は、上記実施形態に示したように管（即ち中空材）であっても良いし、中実な押出材であっても良い。
【実施例】
【００５５】
次に、本発明の具体的な実施例を以下に示す。ただし本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５６】
【表１】
0005822562.tif 000002
【００５７】
表１に示した組成を有するアルミニウム合金製のビレットを押出加工し、これにより感光ドラム基体用押出管を製造した。押出管の外径は３２ｍｍ、押出管の肉厚は１．５ｍｍである。また、この押出加工の際に適用した押出加工条件は、ビレット温度：５００℃、押出速度：３０ｍ／ｍｉｎである。
【００５８】
そして、押出管の外表面の表面粗さＲｙをＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４に準拠して測定し、当該外表面の表面性状を評価した。その結果を表１中に記載した。表１中の「表面性状」欄において、各符号の意味は次のとおりである。なお、表面粗さＲｙとは最大高さである。
【００５９】
◎：Ｒｙが０μｍ以上５μｍ以下
○：Ｒｙが５μｍ超え６μｍ以下
×：Ｒｙが６μｍ超え。
【００６０】
表１から分かるように、実施例１〜４では、高平滑な外表面を有する押出管を得ることができた。
【００６１】
したがって、実施例１〜４で得られた押出管を引抜加工又はしごき加工することにより、高平滑な外表面を有する引抜管又はしごき管を得ることができ、ひいては高平滑な外表面を有する感光ドラム基体を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、アルミニウム合金、アルミニウム合金押出材の製造方法、感光ドラム基体の製造方法、アルミニウム合金押出材、及び、感光ドラム基体に利用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１：アルミニウム合金製ビレット
２：アルミニウム合金押出管（アルミニウム合金押出材）
【図１】
0005822562.tif 000003
【図２】
0005822562.tif 000004