(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｍｇ：０．３〜０．８％、Ｓｉ：０．１〜０．４％、Ｆｅ：０．０２〜０．０４％含有し、さらにＭｎ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．１％以下、Ｔｉ：０．０２％以下、Ｂ：０．００５％以下に規制し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、および素地中に分散する全ＡｌＦｅＳｉ金属間化合物相の内の７０〜１００容量％がα−ＡｌＦｅＳｉ相である組織を有するアルミニウム合金で構成されたことを特徴とするアルミニウム合金製感光体基体管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンタの感光ドラムなどを製造するために使用するアルミニウム合金製感光体基体管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機やプリンタの感光ドラムは、ＪＩＳ１０５０、ＪＩＳ３００３、ＪＩＳ６０６３などのアルミニウム合金を溶解し、鋳造してビレットを作製し、このビレットを押出加工した後、引抜加工して素管を製造し、得られた素管の表面を切削および研削などにより鏡面加工して感光体基体管を作製し、感光体基体管の表面を洗浄した後、有機半導体層を塗布したり、セレン皮膜を蒸着させたりすることにより製造されている。
【０００３】
前記ＪＩＳ１０５０アルミニウム合金は表面欠陥が少なく、また耐食性に優れているが軟質材であるために十分な寸法精度が得られず、しかも切削性が劣るために、現在ではＪＩＳ３００３またはＪＩＳ６０６３アルミニウム合金が広く用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では複写機やプリンタの高精細度および高品質化の要求が一層増しており、この様な観点から感光ドラムに使用される材料は、切削性が良好で鏡面仕上げ精度の高いものが要求されている。しかし、前記従来のＪＩＳ３００３またはＪＩＳ６０６３アルミニウム合金では切削および研削加工時にスクラッチ欠陥が発生したり、洗浄時に表面処理ムラまたはピット（腐食孔）などが発生したりする欠点があった。具体的には、１％以上のＭｎを含むＪＩＳ３００３アルミニウム合金には素地中に多量のＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物が存在するために、切削および研削加工時にスクラッチが発生しやすく、また洗浄時にピット（腐食孔）が発生しやすいという欠点があり、さらに、ＪＩＳ６０６３アルミニウム合金では素地中に多量のβ−ＡｌＦｅＳｉ相があるために切削および研削加工時にスクラッチが発生しやすく、また洗浄時にピット（腐食孔）が発生しやすいという欠点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らは、切削および研削加工時にスクラッチの発生および洗浄時のピット（腐食孔）の発生のないアルミニウム合金およびその合金からなる感光体基体管を開発すべく研究を行った結果、
従来のＭｇを含有するＪＩＳ６０６３アルミニウム合金に含まれるＭｇ、ＳｉおよびＦｅの含有量を少なくしてＭｇ：０．３〜０．８％、Ｓｉ：０．１〜０．４％、Ｆｅ：０．０２〜０．０４％とし、さらにＭｎ、Ｃｕ、ＴｉおよびＢの含有量を通常のＪＩＳ６０６３アルミニウム合金に含まれる量よりも低く規制し、さらに素地中に分散する単斜晶形のβ−ＡｌＦｅＳｉ相を熱処理により体心立方晶形のα−ＡｌＦｅＳｉ相に変えるなどして素地中に含まれるα−ＡｌＦｅＳｉ相を７０容量％以上にすると、切削および研削加工時にスクラッチの発生および洗浄時のピットの発生が極めて少なくなるという知見を得たのである。
【０００６】
この発明は、かかる知見に基づいて成されたものであって、
（１）重量％で、Ｍｇ：０．３〜０．８％、Ｓｉ：０．１〜０．４％、Ｆｅ：０．０２〜０．０４％含有し、さらにＭｎ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．１％以下、Ｔｉ：０．０２％以下、Ｂ：０．００５％以下に規制し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成、および素地中に分散する全ＡｌＦｅＳｉ金属間化合物相の内の７０〜１００容量％がα−ＡｌＦｅＳｉ相である組織を有するアルミニウム合金で構成されたアルミニウム合金製感光体基体管、に特徴を有するものである。
【０００７】
前記Ｍｇ：０．３〜０．８％、Ｓｉ：０．１〜０．４％、Ｆｅ：０．０２〜０．０４％含有し、さらにＭｎ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．１％以下、Ｔｉ：０．０２％以下、Ｂ：０．００５％以下に規制し、残りがＡｌおよ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の素地中に分散するα−ＡｌＦｅＳｉ相を全ＡｌＦｅＳｉ金属間化合物相の内の７０〜１００容量％を占めるようにするには、温度：５６２℃〜６００℃の範囲内の温度で７〜２４時間保持の均質化処理を施す必要がある。
【０００８】
まず、この発明で使用するアルミニウム合金の成分組成を上述のごとく限定した理由を述べる。
【０００９】
Ｍｇ：
Ｍｇは、アルミニウム合金のマトリックスに固溶し、粗大な晶出物を生成することなく固溶体硬化により強度を高めて切削性を向上させる作用を有するが、０．３％未満では十分な切削性および強度向上効果が得られず、一方、０．８％を越えて含有すると押出性や冷間加工性を低下させるので好ましくない。したがって、Ｍｇ：０．３〜０．８％に定めた。Ｍｇ含有量の一層好ましい範囲は０．４５〜０．６５％である。
【００１０】
Ｓｉ：
Ｓｉは、Ｍｇと結合し、Ｍｇ2 Ｓｉ析出相を生成し、析出効果により強度を高めて加工精度を向上させる作用を有するが、その含有量が０．１％未満では十分な切削性および強度向上効果が得られず、一方、０．４％を越えて含有するとＭｇとの析出物が増加し、またＦｅと結合してβ−ＡｌＦｅＳｉ相を多く晶出して熱処理してもα−ＡｌＦｅＳｉ相に変換されずにβ−ＡｌＦｅＳｉ相のまま残ることが多くなり、そのため切削および研削加工時にスクラッチ欠陥が発生したり、洗浄時に表面処理ムラまたはピット（腐食孔）などが発生したりし、さらに押出性や冷間加工性を低下させるので好ましくない。したがって、Ｓｉ：０．１〜０．４％に定めた。Ｓｉ含有量の一層好ましい範囲は０．２〜０．３％である。
【００１１】
Ｆｅ：
Ｆｅは、Ａｌ合金中に不可避的に含まれており、ＦｅをＡｌ合金から０．０２％未満に低下させることは極めてコストがかかるので好ましくなく、一方、０．０４％を越えて多量に含まれるとβ−ＡｌＦｅＳｉ相を多く晶出して熱処理してもα−ＡｌＦｅＳｉ相に変換されずにβ−ＡｌＦｅＳｉ相のまま残ることが多くなり、切削および研削加工時にスクラッチ欠陥が発生したり、洗浄時に表面処理ムラまたはピット（腐食孔）などが発生させたりするので好ましくない。したがって、Ａｌ合金中に含まれるＦｅの量はＦｅ：０．０２〜０．０４％に定めた。
【００１２】
Ｍｎ：
不純物として不可避的にＭｎが０．０５％を越えて含有すると、Ｆｅ、Ｓｉと結合してＡｌＦｅＳｉＭｎ金属間化合物相を晶出し、このＡｌＦｅＳｉＭｎ金属間化合物相が耐孔食性を低下させるのでＭｎは含有しない方が好ましい。従って、Ｍｎの含有量を０．０５％以下に規制した。０．０４％以下に規制することが一層好ましい。
【００１３】
Ｃｕ：
不純物として不可避的にＣｕが０．１％を越えて含有すると耐孔食性を低下させるのでＣｕは含有しない方が好ましい。従って、Ｃｕの含有量を０．１％以下に規制した。Ｃｕの含有量は０．０５％以下に規制することが一層好ましい。
【００１４】
Ｔｉ：
不純物として不可避的にＴｉが０．０２％を越えて含有すると、粗大な晶出物を生成するのでＴｉは含有しない方が好ましい。しかし、Ｔｉはインゴットの組織を微細化する作用もあるので、Ｔｉの含有量は０．０２％以下に規制した。Ｔｉの含有量は０．０１％以下に規制することが一層好ましい。
【００１５】
Ｂ：
不純物として不可避的にＢが０．００５％を越えて含有すると、粗大な晶出物を生成するのでＢは含有しない方が好ましい。しかし、Ｂはインゴットの組織を微細化する作用もあるので、Ｂの含有量は０．００５％以下に規制した。Ｂの含有量は０．００２％以下に規制することが一層好ましい。
【００１６】
均質化処理条件：
一般に鋳造して得られたアルミニウム合金には、素地中にβ−ＡｌＦｅＳｉ相が分散した組織となることが避けられず、β−ＡｌＦｅＳｉ相は切削および研削加工時にスクラッチ欠陥を発生させ、さらに洗浄時に表面処理ムラを発生させ、さらに洗浄後にピット（腐食孔）などが発生させたりするので感光体基体の材料としては好ましくない。したがって均質化処理によって無害なα−ＡｌＦｅＳｉ相に変換させる必要があるが、温度：５６２℃未満で７時間未満保持する均質化処理条件ではβ−ＡｌＦｅＳｉ相のα−ＡｌＦｅＳｉ相への変換が不十分であるので好ましくなく、一方、温度：６００℃を越えて２４時間を越えて保持すると、β−ＡｌＦｅＳｉ相のα−ＡｌＦｅＳｉ相への変換率がそれほど向上しないにもかかわらず、結晶粒が大きくなり過ぎ、エネルギーのロスも増え、さらに局部溶融が生じるようになるので好ましくない．従って、均質化処理温度：５６２〜６００℃、均質化処理時間が７〜２４時間に定めた。均質化処理温度の一層好ましい範囲は５７０〜５９０℃、均質化処理時間の一層好ましい範囲は７〜１０時間である。
【００１７】
この発明のアルミニウム合金のＭｎ：０．０５％以下、Ｃｕ：０．１％以下、Ｔｉ：０．０２％以下、Ｂ：０．００５％以下に規制するには、不純物の少ない原料を厳選して通常の製造法により製造することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
表１〜表２に示す成分組成のＡｌ合金Ａ〜Ｊを溶解し、鋳造して直径：２００ｍｍのビレットをそれぞれＤＣ鋳造により製造した。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
【表２】
0003876499.tif 000003
【００２１】
表１〜表２に示す成分組成を有するＡｌ合金Ａ〜Ｊのビレットを表３〜表５に示す条件で均質化処理した後、金属顕微鏡観察用試料を作製し、ＨＦ液エッチングによりα−ＡｌＦｅＳｉ相を変色させ、さらに、素地中に分散するα−ＡｌＦｅＳｉ相の量を画像解析装置を用いて測定し、その結果を表３〜表５に示した。
【００２２】
次にこれらＡｌ合金Ａ〜Ｊのビレットを４８０℃の温度で押出加工することにより外径：１００ｍｍ、肉厚：４ｍｍの寸法を有するボートホール管を製造し、このボートホール管をさらに外径：９０ｍｍ、肉厚：３ｍｍになるまで引抜加工することにより本発明アルミニウム合金製感光体基体管（以下、本発明基体管という）１〜６および比較アルミニウム合金製感光体基体管（以下、比較基体管という）１〜７を製造した。なお、比較基体管１〜７はこの発明から外れた構成を含む感光体基体管である。
【００２３】
さらに従来アルミニウム合金製感光体基体管（以下、従来基体管という）をＪＩＳ６０６３アルミニウム合金を使用し、５４０℃で４時間保持の均質化処理したビレットを押出加工および引抜加工することにより製造した。
【００２４】
これら本発明基体管１〜６、比較基体管１〜７および従来基体管について、その表面を鏡面切削し、分断された細かい切粉が発生する場合を切屑分断性（良）、連続した切粉が発生する場合を切屑分断性（否）として切削性の良否を評価し、さらに鏡面切削時にスクラッチ欠陥発生の有無を観察して切削表面仕上り性を評価し、これらの結果を表３〜表５に示した。
【００２５】
さらに、本発明基体管１〜６、比較基体管１〜７および従来基体管の耐食性については塩水噴霧試験（ＪＩＳ−Ｚ２３７１に準ず）を１０００時間行った後、腐食減量を測定し、腐食減量が５０ｍｇ／ｄｍ2 未満を○、５０ｍｇ／ｄｍ2 以上を×として表３〜表５に示し評価した。
【００２６】
さらに、本発明基体管１〜６、比較基体管１〜７および従来基体管の耐孔食性について、湿潤試験（４０℃、相対湿度：９０％以上）を４０時間行った後、ピット発生の有無を測定し、その結果を表３〜表５に示し評価した。
【００２７】
【表３】
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【００２８】
【表４】
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【００２９】
【表５】
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【００３０】
【発明の効果】
表１〜表５に示される結果から、本発明基体管１〜６は、従来基体管に比べて切削性、切削表面仕上り性、耐食性および耐孔食性が優れていることが分かる。また、この発明の範囲から外れた成分組成のアルミニウム合金からなる比較基体管１〜７は切削性、切削表面仕上り性、耐食性および耐孔食性の内の少なくとも１つの特性が劣ることが分かる。
上述のように、この発明は、優れた特性を有するアルミニウム合金製感光体基体管を提供することができるので、優れた特性を有するアルミニウム合金製感光体を製造することができ、産業上優れた効果をもたらすものである。