JP2006201505A - Developing roller and manufacturing method therefor - Google Patents

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JP2006201505A JP2005013235A JP2005013235A JP2006201505A JP 2006201505 A JP2006201505 A JP 2006201505A JP 2005013235 A JP2005013235 A JP 2005013235A JP 2005013235 A JP2005013235 A JP 2005013235A JP 2006201505 A JP2006201505 A JP 2006201505A
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Takanobu Watanabe
隆信 渡邊
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a developing roller free from damage to a metal core and also free from an image defect caused by rotation failure or the like, by increasing the hardness of plating applied to the surface of a metal core, and to provide a production method therefor. <P>SOLUTION: In the developing roller in which elastic layer formed from a conductive silicone rubber and a covering layer are disposed in that order on the circumference of a metal core, the surface of the metal core is coated with plating containing at least phosphorus and nickel formed through non-electrolyzed nickel-phosphorus plating. The coating of plating contains a 1-phosphide 3-nickel (Ni<SB>3</SB>P). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ及び複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置における現像ローラおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a developing roller in an image forming apparatus employing an electrophotographic system such as a printer, a facsimile machine, and a copying machine, and a manufacturing method thereof.

近年、複写機、プリンター等のOA機器は高画質化が進んでおり、それに伴い感光体上の静電潜像をトナーにより可視化する現像プロセスにおいては、現像剤担持部材として弾性層を有する現像剤担持部材を用い、感光体に均一に圧接して現像を行う接触現像方式が提案されている。この接触現像方式においては、現像剤担持部材は、感光体への均一な圧接幅を確保するために、弾性材料により構成される弾性層を有すると共に、電圧を印加してトナー像を感光体上に形成するために、均一な導電性や耐リーク性が求められる。   In recent years, OA equipment such as copying machines and printers has been improved in image quality, and accordingly, a developer having an elastic layer as a developer carrying member in a development process for visualizing an electrostatic latent image on a photoreceptor with toner. There has been proposed a contact development method in which development is performed by using a support member and uniformly pressing the photosensitive member. In this contact development method, the developer carrying member has an elastic layer made of an elastic material in order to ensure a uniform pressure contact width to the photoconductor, and a toner image is applied to the photoconductor by applying a voltage. Therefore, uniform conductivity and leak resistance are required.

そこで、例えば導電性支持体上に、電子導電剤やイオン導電剤を分散して所望の抵抗値に調節した弾性層を形成し、その外周に、耐摩耗性やトナー帯電性、トナー搬送性を得るために、ナイロン、ウレタン等の樹脂と、適宣表面粗さを確保するための粗し粒子や、導電性を確保するための導電剤を添加した被覆材料からなる被覆層を設ける場合が多い。   Therefore, for example, an elastic layer in which an electronic conductive agent or an ionic conductive agent is dispersed and adjusted to a desired resistance value is formed on a conductive support, and wear resistance, toner charging property, and toner transportability are provided on the outer periphery thereof. In order to obtain the coating layer, a coating layer made of a coating material to which a resin such as nylon or urethane and rough particles for ensuring proper surface roughness and a conductive agent for ensuring conductivity is added is often provided. .

さて、これらの現像剤担持部材は、例えば装置本体、あるいはカードリッジ本体の軸受け部分に固定して回転させるため、通常、両端に軸体を露出させた部分を設けて使用される。   Now, these developer-carrying members are used, for example, by providing portions where the shafts are exposed at both ends in order to be fixed and rotated on the bearing portions of the apparatus main body or the cartridge main body.

上記軸体は通常、メッキを施したものが使用される。メッキとしては黄銅メッキ、亜鉛メッキ等、多数存在するが、中でも無電解ニッケルメッキが一般的に使用される。無電解ニッケルメッキの特徴の一つとしてメッキ液中の還元剤の種類によって皮膜中に混入する元素が異なることが挙げられ、例えば次亜リン酸化合物を還元剤とした場合はリン、水素化ホウ素化合物ではホウ素が混入する。一方、ヒドラジンやホルマリンのように殆ど混入しない場合もある。このような無電解ニッケルメッキ法は化学メッキとも呼ばれ、メッキ液中に含まれる還元剤によって金属イオンを還元析出させる純粋な化学反応に基づいた方法である。該メッキ法は電気を利用して行われる電解ニッケルメッキ法に比べ、メッキ皮膜の厚さが均一で高い寸法精度が得られ、かつピンホールが発生しにくいため耐食性に優れるといった利点がある。   The shaft body is usually plated. There are many platings such as brass plating and zinc plating. Among them, electroless nickel plating is generally used. One of the characteristics of electroless nickel plating is that the elements mixed in the coating differ depending on the type of reducing agent in the plating solution. For example, when a hypophosphite compound is used as the reducing agent, phosphorus or borohydride In the compound, boron is mixed. On the other hand, it may be hardly mixed like hydrazine and formalin. Such an electroless nickel plating method is also called chemical plating, and is a method based on a pure chemical reaction in which metal ions are reduced and deposited by a reducing agent contained in the plating solution. Compared with the electrolytic nickel plating method using electricity, the plating method has the advantage that the thickness of the plating film is uniform, high dimensional accuracy is obtained, and pinholes are less likely to occur, so that the corrosion resistance is excellent.

前述した様に、現像剤担持部材は、感光体への均一な圧接幅を確保した上で、均一量のトナー搬送が行われるが、現像剤担持部材両端の露出された軸体にキズがあると、軸体が回転不良を起こしトナー搬送量が局所的に不均一となり画像不良として現れてしまうという問題があった。また、使用開始時に画像不良として現れなくても、軸体にキズがあると装置本体、あるいはカードリッジ本体の使用環境によっては、軸体に錆が発生して画像不良となるケースも発生する。   As described above, the developer carrying member ensures a uniform pressure contact width to the photosensitive member and carries a uniform amount of toner, but the exposed shafts at both ends of the developer carrying member are scratched. As a result, there is a problem in that the shaft member causes a rotation failure, and the toner conveyance amount is locally non-uniform and appears as an image defect. Even if the image does not appear as an image defect at the start of use, if the shaft body is scratched, depending on the use environment of the apparatus main body or the cartridge main body, the shaft body may rust, resulting in an image defect.

従来技術においては、無電解ニッケルメッキを施した芯金に、クロム酸処理または熱処理(表面酸化)により不活性化処理して、ゴム材の接着性改善を図っている。(特許文献1、非特許文献1))
この方法は、熱処理により表面酸化においては、接着性改善は望めるが、メッキ層の硬度アップは望めない。またクロム酸処理においては、環境上好ましくない。
In the prior art, the core metal subjected to electroless nickel plating is inactivated by chromic acid treatment or heat treatment (surface oxidation) to improve the adhesion of the rubber material. (Patent Document 1, Non-Patent Document 1))
This method can improve adhesion in surface oxidation by heat treatment, but cannot increase the hardness of the plating layer. In addition, the chromic acid treatment is not preferable from an environmental viewpoint.

また、他の従来技術においては、軸体のキズを防止するため、軸体上にゴムロールを形成した後、不必要なゴムを除去するため、吸引力で軸体に非接触でゴムを除去する方法が提案されている。(特許文献2)
この方法は、軸体へのゴムの接着強度にもよるが、不必要なゴムが残ったり、ゴムと軸体を接着する為の接着剤などが残ってしまう可能性があり、ゴムと軸体の接着強度が比較的弱く、剥離性の良いものに限定される。
In another prior art, in order to prevent the shaft body from being scratched, a rubber roll is formed on the shaft body, and then unnecessary rubber is removed, so that the rubber is removed without contact with the shaft body by suction force. A method has been proposed. (Patent Document 2)
Although this method depends on the adhesive strength of the rubber to the shaft body, unnecessary rubber may remain or adhesive for bonding the rubber and shaft body may remain. The adhesive strength is relatively weak and is limited to those having good peelability.

また別の方法として、不必要なゴムを除去するため、超高圧水を吹きつけ、軸体にキズが付かない様に不必要なゴムを除去する方法が提案されている。(特許文献3)
この方法は、不必要な軸体端部のゴム部分を除去する際、必要な部分のゴムと軸体の接着面を痛める事が多く、完成されたゴムロールは、ゴムの端部側が軸体から剥離し、端部のゴム径が太くなる所謂ラッパ状となってしまう。また、水に対し、ローラの物性が速い可逆性を持つ場合のみしか利用できない。
特公平7−74056号公報、(第2頁) 特開2004−195625号公報、(第2頁) 特開平8−174500号公報、(第2頁) 岡村寿郎、川岸重光、神戸徳蔵、鷹野修;「無電解メッキの応用」、p170〜173、(1991)、槙書店
As another method, in order to remove unnecessary rubber, a method has been proposed in which ultrahigh pressure water is sprayed to remove unnecessary rubber so that the shaft body is not damaged. (Patent Document 3)
In this method, when removing the rubber part at the end of the unnecessary shaft body, the rubber part of the required part and the shaft body are often damaged, and the finished rubber roll has the rubber end side away from the shaft body. It peels and becomes a so-called trumpet shape in which the rubber diameter at the end becomes thick. Moreover, it can be used only when the roller has fast reversibility with respect to water.
Japanese Patent Publication No. 7-74056, (page 2) JP 2004-195625 A, (page 2) JP-A-8-174500, (2nd page) Toshio Okamura, Shigemitsu Kawagishi, Tokuzo Kobe, Osamu Takano; “Application of Electroless Plating”, p170-173, (1991), Tsuji Shoten

本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであって、芯金の外周上にNi3Pを含むメッキ皮膜を形成し芯金表面に施したメッキの硬度を高めることで、芯金に傷が無く回転不良等に伴う画像欠陥の無い現像ローラおよびその製造方法を提供することである。 The object of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and by forming a plating film containing Ni 3 P on the outer periphery of the core metal and increasing the hardness of the plating applied to the core metal surface, the core metal It is an object of the present invention to provide a developing roller having no scratches and no image defects caused by rotation failure, and a method for manufacturing the same.

上記課題を解決した本発明は、芯金の外周上に、導電性シリコーンゴムで形成される弾性層と、被覆層とを内周側から順に形成した(内周側から外周側に向かって弾性層、被覆層を順に形成した)現像ローラにおいて、
該芯金の表面が少なくともリンとニッケルとを含むメッキで皮膜され、該メッキの皮膜が一リン化三ニッケル(Ni3P)を含むことを特徴とする現像ローラに関する。
In the present invention that has solved the above problems, an elastic layer formed of conductive silicone rubber and a coating layer are formed in order from the inner peripheral side on the outer periphery of the core metal (elasticity from the inner peripheral side toward the outer peripheral side). In the developing roller in which the layer and the coating layer are formed in this order,
The present invention relates to a developing roller characterized in that the surface of the metal core is coated with a plating containing at least phosphorus and nickel, and the plating film contains trinickel monophosphide (Ni 3 P).

前記メッキの皮膜中の一リン化三ニッケル(Ni3P)含有量が3質量%〜70質量%であることが好ましい。 The content of trinickel monophosphide (Ni 3 P) in the plating film is preferably 3% by mass to 70% by mass.

また、本発明は、芯金の表面に、無電解ニッケル−リンメッキにより、少なくともリンとニッケルとを含むメッキ皮膜を形成する工程と、
該メッキ皮膜を200℃〜500℃で熱処理することで該メッキ皮膜中に一リン化三ニッケル(Ni3P)を形成する工程と、
該一リン化三ニッケル(Ni3P)を形成した前記芯金を、金属製の円筒型内に、該円筒型と同心となるように配し、該芯金と円筒型との空隙内に導電性シリコーンゴム材料を注入して熱硬化させ該芯金上に導電性シリコーンゴムからなる弾性層を形成する工程と、
該弾性層の外周上に被覆層を形成する工程と、
を有することを特徴とする現像ローラの製造方法に関する。
The present invention also includes a step of forming a plating film containing at least phosphorus and nickel on the surface of the core metal by electroless nickel-phosphorus plating,
Forming a nickel triphosphide (Ni 3 P) in the plating film by heat-treating the plating film at 200 ° C. to 500 ° C .;
The core metal on which the trinickel monophosphide (Ni 3 P) is formed is arranged in a metal cylindrical mold so as to be concentric with the cylindrical mold, and in the gap between the core metal and the cylindrical mold Injecting a conductive silicone rubber material and thermosetting it to form an elastic layer made of conductive silicone rubber on the core;
Forming a coating layer on the outer periphery of the elastic layer;
The present invention relates to a method for manufacturing a developing roller.

前記メッキ皮膜を形成した後、前記熱処理によりメッキ皮膜中に一リン化三ニッケル(Ni3P)を形成する工程までの時間が24時間以内であることが好ましい。
また、前記熱処理が不活性雰囲気または還元性雰囲気中で行われることが好ましい。
It is preferable that the time from the formation of the plating film to the step of forming trinickel monophosphide (Ni 3 P) in the plating film by the heat treatment is within 24 hours.
The heat treatment is preferably performed in an inert atmosphere or a reducing atmosphere.

以上のように、本発明によれば、芯金表面に施したメッキの硬度を高めることで、芯金に傷が無く回転不良等に伴う画像欠陥の無い現像ローラおよびその製造方法を提供することを可能にした。   As described above, according to the present invention, by increasing the hardness of the plating applied to the surface of the core metal, it is possible to provide a developing roller having no scratches on the core metal and no image defects due to rotation failure and the like, and a method for manufacturing the same. Made possible.

本発明は、上述したように、芯金の外周上に、内周側から導電性シリコーンゴムで形成されている弾性層、被覆層の順に形成された現像ローラにおいて、前記芯金の表面が無電解ニッケル−リンメッキにより形成された少なくともリンとニッケルとを含むメッキで皮膜され、そのメッキ皮膜が一リン化三ニッケル(Ni3P)を含むことを特徴とする現像ローラである。 As described above, according to the present invention, in the developing roller formed on the outer periphery of the core metal in the order of the elastic layer formed of the conductive silicone rubber and the coating layer from the inner periphery side, the surface of the core metal has no surface. The developing roller is formed by electrolytic nickel-phosphorus plating and is coated with a plating containing at least phosphorus and nickel, and the plating film contains trinickel monophosphide (Ni 3 P).

以下に、本発明の実施の形態を図を用いてより詳細に説明する。尚、本発明の実施形態、実施例、比較例中の「部」は質量部を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In addition, “parts” in the embodiments, examples and comparative examples of the present invention indicate parts by mass.

図1は、本発明の現像ローラの一つの実施形態の概略を示すもので、(a)は現像ローラの軸線に沿った概略断面図を、(b)は現像ローラを軸方向からみた概略断面図を示す。この図に示した実施形態の現像ローラは、芯金1a上に弾性層1bを形成し、さらにその外周に被覆層1cを設けたものである。   FIG. 1 shows an outline of one embodiment of the developing roller of the present invention. (A) is a schematic sectional view along the axis of the developing roller, and (b) is a schematic section when the developing roller is viewed from the axial direction. The figure is shown. In the developing roller of the embodiment shown in this figure, an elastic layer 1b is formed on a metal core 1a, and a coating layer 1c is further provided on the outer periphery thereof.

1)芯金
本発明においては、表面に無電解ニッケル−リンメッキを施した軸体(芯金)を用いる。軸体としては特に制限されるものではなく、中空状あるいは中実状であっても差し支えなく使用できる。また、材料についても特に制限されるものではなく、鉄製あるいは鋼製、例えば鉄・アルミニウム・チタン・銅及びニッケル等の金属やこれらの金属を含むステンレス・ジュラルミン・真鍮及び青銅等の合金等の材料や、現像ローラ製造用として従来公知のものが使用できる。
1) Core Bar In the present invention, a shaft body (core bar) whose surface is plated with electroless nickel-phosphorus is used. The shaft body is not particularly limited, and can be used even if it is hollow or solid. Further, the material is not particularly limited, and is made of iron or steel, for example, metal such as iron, aluminum, titanium, copper and nickel, or alloy such as stainless steel, duralumin, brass and bronze containing these metals. In addition, a conventionally known one can be used for manufacturing a developing roller.

上記軸体に施される無電解ニッケル−リンメッキ皮膜のメッキ方法については特に制限されることなく、従来公知の無電解ニッケル−リンメッキ法で行われる。無電解ニッケル−リンメッキ法はメッキ皮膜の厚さが均一で高い寸法精度が得られ、かつピンホールが発生しにくいため耐食性に優れるといった観点からゴムローラ用の軸体において特に好ましいメッキ方法である。   The method for plating the electroless nickel-phosphorous plating film applied to the shaft body is not particularly limited, and is performed by a conventionally known electroless nickel-phosphorous plating method. The electroless nickel-phosphorous plating method is a particularly preferable plating method for a shaft body for a rubber roller from the viewpoint that the thickness of the plating film is uniform, high dimensional accuracy is obtained, and pinholes are less likely to be generated, so that the corrosion resistance is excellent.

本発明では上記無電解ニッケル−リンメッキ皮膜中に一リン化三ニッケル(Ni3P)が含まれているものが使用される。通常、該メッキ皮膜の組成は主にニッケルおよびリンで構成されており、該皮膜中のリンはメッキ液の濃度、組成、pH、メッキ温度および時間等の条件により0.5質量%〜21質量%まで含有量を変えることができる。 In the present invention, the electroless nickel-phosphorous plating film containing trinickel monophosphide (Ni 3 P) is used. Usually, the composition of the plating film is mainly composed of nickel and phosphorus, and the phosphorus in the film is 0.5 mass% to 21 mass% depending on conditions such as the concentration, composition, pH, plating temperature and time of the plating solution. The content can be varied up to%.

皮膜中のリン濃度を好適な範囲に変化させるための、好ましいメッキ液としてはpHを酸性領域に設定することが好ましい。メッキ温度については、40℃以上、90℃以下の範囲が好ましい。これらの条件に設定して無電解ニッケル−リンメッキを行った場合、を得られる皮膜の厚さは6μm以下である。   As a preferable plating solution for changing the phosphorus concentration in the film to a suitable range, it is preferable to set the pH in the acidic region. About plating temperature, the range of 40 to 90 degreeC is preferable. When electroless nickel-phosphorus plating is performed under these conditions, the resulting film thickness is 6 μm or less.

リン含有量が多いほど耐傷性および耐食性が良くなるが、あまり多すぎると皮膜が脆くなる場合があり、21質量%以下の濃度で実用的である。一方、該皮膜中のリンはエネルギーを加えることによりニッケルと反応して結晶化し、一リン化三ニッケル(Ni3P)を形成する(非特許文献1)。一リン化三ニッケル(Ni3P)は侵入型化合物の性質を有するため、耐傷性、耐食性に優れており、また導電性に何ら悪影響を及ぼさない。 The higher the phosphorus content, the better the scratch resistance and corrosion resistance. However, if it is too much, the film may become brittle and is practical at a concentration of 21% by mass or less. On the other hand, phosphorus in the film reacts with nickel by applying energy and crystallizes to form trinickel monophosphide (Ni 3 P) (Non-patent Document 1). Since trinickel phosphide (Ni 3 P) has the properties of an interstitial compound, it has excellent scratch resistance and corrosion resistance, and has no adverse effect on conductivity.

本発明の効果は上記軸体に施される無電解ニッケル−リンメッキ皮膜中に少なくとも一リン化三ニッケル(Ni3P)が含まれていれば得ることができる。但し、リン含有量が0.5質量%未満の場合、メッキ時にニッケル成分とリン成分との反応がしにくくなる。従って、本発明の効果を発揮するために必要な量の一リン化三ニッケル(Ni3P)を得るためにはかなりのエネルギーが必要となるため、コスト及び条件面で厳しくなる。 The effect of the present invention can be obtained if at least trinickel monophosphide (Ni 3 P) is contained in the electroless nickel-phosphorous plating film applied to the shaft body. However, when the phosphorus content is less than 0.5% by mass, the nickel component and the phosphorus component are difficult to react during plating. Accordingly, a considerable amount of energy is required to obtain the amount of trinickel monophosphide (Ni 3 P) necessary for exhibiting the effects of the present invention, which is strict in terms of cost and conditions.

一方、リン含有量が0.5質量%以上ではメッキ皮膜は非晶質状態で析出するため、ニッケル成分とリン成分との反応が進行しやすく、本発明の効果を発揮するために必要な量の一リン化三ニッケル(Ni3P)を容易に形成することができる。従って該メッキ皮膜中のリン含有量が0.5質量%以上であれば本発明の優れた効果を得ることができるが、21質量%を越えるとメッキ本来の特性が失われ、皮膜が脆くなりメッキ皮膜の剥がれが発生し易くなるため、耐食性や耐傷性が低下する。以上の観点から本発明の現像ローラの軸体に施される無電解ニッケル−リンメッキは該メッキ皮膜中のリン含有量が0.5質量%〜21質量%のものが好ましく、8質量%〜16質量%がより好ましい。 On the other hand, when the phosphorus content is 0.5% by mass or more, the plating film is deposited in an amorphous state, so that the reaction between the nickel component and the phosphorus component is likely to proceed, and the amount necessary for exhibiting the effects of the present invention. It is possible to easily form trinickel monophosphide (Ni 3 P). Therefore, if the phosphorus content in the plating film is 0.5% by mass or more, the excellent effect of the present invention can be obtained, but if it exceeds 21% by mass, the original characteristics of the plating are lost and the film becomes brittle. Since peeling of the plating film is likely to occur, the corrosion resistance and scratch resistance are reduced. From the above viewpoint, the electroless nickel-phosphorous plating applied to the shaft of the developing roller of the present invention preferably has a phosphorus content in the plating film of 0.5% to 21% by mass, and 8% to 16%. The mass% is more preferable.

本発明の効果はまず、無電解ニッケル−リン皮膜中のリンを活性化させ、一リン化三ニッケル(Ni3P)を形成させることにある。一リン化三ニッケル(Ni3P)を形成させる方法としてはメッキ皮膜中のリンを活性化し、結晶化するために必要な熱量を与えることが出来れば特に制限されない。例えば、熱風炉、誘導加熱、高周波およびレーザー等、従来公知の方法を使用することができる。但し、その方法が誘導加熱等の電気加熱である場合はメッキ基板となる軸体が導電性の金属であることが要求される。なお、メッキ皮膜中のリンがどの程度、Ni3Pの形でNiと結晶を形成するかはリンを活性化させる条件によって異なる。条件によってリンの全てがNi3Pを形成したり、一部がNi3Pを形成したりする。 The effect of the present invention is to first activate phosphorus in the electroless nickel-phosphorus film to form trinickel monophosphide (Ni 3 P). The method for forming trinickel monophosphide (Ni 3 P) is not particularly limited as long as it can provide the amount of heat necessary to activate and crystallize phosphorus in the plating film. For example, conventionally known methods such as a hot stove, induction heating, high frequency and laser can be used. However, when the method is electric heating such as induction heating, it is required that the shaft body serving as the plating substrate is a conductive metal. It should be noted that the degree of phosphorus in the plating film and the formation of Ni and crystals in the form of Ni 3 P depend on the conditions for activating phosphorus. Depending on the conditions, all of phosphorus forms Ni 3 P or part of it forms Ni 3 P.

加熱は不活性雰囲気または還元雰囲気で行うことができる。具体的には、還元性雰囲気(水素ガス等)あるいは不活性ガス(アルゴンあるいは窒素ガス等)雰囲気で行うことが好ましい。加熱を不活性雰囲気または還元雰囲気下で行うと、空気よりも雰囲気中の酸素濃度を低くできるため、より効果的に一リン化三ニッケル(Ni3P)の結晶化を行うことができる。具体的な不活性ガス雰囲気および還元雰囲気の流量としては、熱処理時の酸素濃度が空気より下回っていれば良い。 Heating can be performed in an inert atmosphere or a reducing atmosphere. Specifically, it is preferably performed in a reducing atmosphere (hydrogen gas or the like) or an inert gas (argon or nitrogen gas or the like) atmosphere. When heating is performed in an inert atmosphere or a reducing atmosphere, the oxygen concentration in the atmosphere can be made lower than that in air, so that crystallization of trinickel monophosphide (Ni 3 P) can be more effectively performed. As specific flow rates of the inert gas atmosphere and the reducing atmosphere, it is sufficient that the oxygen concentration during the heat treatment is lower than that of air.

加熱温度については、200℃以上であれば、メッキ皮膜中のリンの活性化が進み、一リン化三ニッケル(Ni3P)の結晶化がより良好に進行する。また、例えば軸体が鉄の場合、軸体が500℃を超えると変形して現像ローラの軸体として使用できなくなることがある。このため、加熱温度としては200℃〜500℃が好ましく使用される。また、一般的に高温条件では作業管理上困難が生じるため、200℃〜400℃がより好ましい。 If the heating temperature is 200 ° C. or higher, the activation of phosphorus in the plating film proceeds, and the crystallization of trinickel monophosphide (Ni 3 P) proceeds better. For example, when the shaft body is iron, the shaft body may be deformed and cannot be used as the shaft body of the developing roller when the shaft body exceeds 500 ° C. For this reason, 200 to 500 degreeC is used preferably as heating temperature. Moreover, since work management will generally be difficult under high temperature conditions, 200 ° C. to 400 ° C. is more preferable.

軸体にメッキ皮膜の形成完了から、熱処理をするまでの時間は24時間以内であることが好ましく、さらに1時間以内であることがより好ましい。これは、メッキ皮膜を形成した軸体を空気中に放置しておくと、次第にメッキ皮膜表面が酸化してしまうため、一リン化三ニッケル(Ni3P)の形成の妨げとなってしまうからである。ここでいうメッキ皮膜の形成完了とは、メッキ液でメッキ皮膜を形成し、リンス工程などを経て、乾燥を終了したものを指す。また、加熱時間については、加熱温度によっても異なるが、30分以上であることが好ましい。 The time from the completion of the formation of the plating film on the shaft to the heat treatment is preferably within 24 hours, and more preferably within 1 hour. This is because if the shaft body on which the plating film is formed is left in the air, the surface of the plating film gradually oxidizes, which hinders the formation of trinickel monophosphide (Ni 3 P). It is. The completion of the formation of the plating film as used herein refers to a case where the plating film is formed with a plating solution, dried through a rinsing step and the like. In addition, the heating time is preferably 30 minutes or more, although it varies depending on the heating temperature.

メッキ皮膜中の一リン化三ニッケル(Ni3P)の含有量は、3質量%〜70質量%とするのが好ましい。メッキ皮膜中のリンが全て反応し一リン化三ニッケル(Ni3P)になった状態が上限となり、メッキ皮膜中のリン含有量が21量%のとき、メッキ皮膜中の一リン化三ニッケル(Ni3P)がおおよそ70質量%の上限となる。また、下限は、メッキ皮膜中のリン含有量が0.5質量%のとき、メッキ皮膜中の一リン化三ニッケル(Ni3P)の含有量がおおよそ3質量%以上となり、耐傷性に対し効果が認められた。メッキ皮膜中の一リン化三ニッケル(Ni3P)の含有量を3質量%〜70質量%とするためには、皮膜形成時の皮膜中のリン含有量を変化させたり、一リン化三ニッケル(Ni3P)形成時の加熱温度を調節すれば良い。また、メッキ皮膜中の一リン化三ニッケル(Ni3P)の含有量が3質量%〜70質量%であることにより、より耐傷性に優れた芯金を得ることができる。 The content of trinickel monophosphide (Ni 3 P) in the plating film is preferably 3% by mass to 70% by mass. The upper limit is the state in which all phosphorus in the plating film has reacted to become trinickel monophosphide (Ni 3 P). When the phosphorus content in the plating film is 21% by weight, the nickel triphosphide in the plating film (Ni 3 P) is the upper limit of approximately 70% by mass. In addition, the lower limit is that when the phosphorus content in the plating film is 0.5 mass%, the content of trinickel phosphide (Ni 3 P) in the plating film is approximately 3 mass% or more. The effect was recognized. In order to set the content of trinickel monophosphide (Ni 3 P) in the plating film to 3% by mass to 70% by mass, the phosphorus content in the film at the time of film formation can be changed, or nickel (Ni 3 P) heating temperature during forming may be adjusted. Moreover, when the content of trinickel monophosphide (Ni 3 P) in the plating film is 3% by mass to 70% by mass, a metal core having more excellent scratch resistance can be obtained.

2)弾性層
弾性層1bには導電性シリコーンゴムを用いる。シリコーンゴムは単独で用いても複数種のものを用いても良い。シリコーンゴムに導電性を付与するためには、電子伝導機構を有する導電剤(カーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉等)或いはイオン導電剤(アルカリ金属塩およびアンモニウム塩)を添加したものや、導電性ゴム等を適宜用いることができる。この場合、導電剤は2種以上を併用してもよい。導電剤の添加量は、シリコーンゴム材料100部に対し、通常、2〜20部とすればよい。硬さ、圧縮永久歪みを考慮した場合、弾性層には付加反応型導電性シリコーンゴムを用いることが好ましい。
2) Elastic layer Conductive silicone rubber is used for the elastic layer 1b. Silicone rubbers may be used alone or in combination. In order to impart conductivity to the silicone rubber, a conductive agent having an electron conduction mechanism (carbon black, graphite, conductive metal oxide, copper, aluminum, nickel, iron powder, etc.) or an ionic conductive agent (alkali metal salt and What added ammonium salt), conductive rubber, etc. can be used suitably. In this case, two or more conductive agents may be used in combination. The addition amount of the conductive agent is usually 2 to 20 parts with respect to 100 parts of the silicone rubber material. In consideration of hardness and compression set, it is preferable to use an addition reaction type conductive silicone rubber for the elastic layer.

弾性層の厚みは通常、1〜6mmとするのが好ましい。また、本発明で用いることの出来る弾性層の材料は、型を用いて材料を注入し熱硬化させる工程から得られるものである。型を用いての弾性層の形成は、メッキ皮膜された芯金を金属製の円筒型内に同心状となるように配し、その両端を材料注入口のついた金属製コマにて支持し、長手方向のどちらか一方から芯金と円筒型で形成される空隙内に導電性シリコーンゴム材料を注入し熱硬化させ、その後、金型から脱型し導電性シリコーンゴムからなる弾性層を形成する。導電性シリコーンゴム材料の粘度は25℃で50〜500Pa・sであることが好ましい。また、熱硬化の温度は材料の種類にもよるが、105〜130℃であることが好ましい。この際、金属製コマは芯金を金型内で安定に支持するため芯金と接しているが、金属製コマの型組時と脱型時に、芯金に対する金属製コマの挿入および脱離の角度調整の具合次第では、芯金に傷を付けてしまう事が多い。芯金の硬さに対し、金型の硬さは、繰り返し使用しても摩耗しないように芯金より、硬い材質を利用するのが一般的であるが、用いる芯金の表面を本発明の様にすることにより、芯金に傷が付きにくくなる。また弾性層形成時以外の工程においても、やむを得ず、芯金より硬い材質と接する部分があってもその効果が発揮される。   The thickness of the elastic layer is usually preferably 1 to 6 mm. The material of the elastic layer that can be used in the present invention is obtained from a step of injecting a material using a mold and thermosetting it. The elastic layer is formed by using a metal core with a plating coating placed concentrically in a metal cylindrical mold, and both ends are supported by a metal piece with a material inlet. The conductive silicone rubber material is injected into the gap formed by the cored bar and the cylindrical shape from either one of the longitudinal directions and thermally cured, and then removed from the mold to form an elastic layer made of conductive silicone rubber. To do. The viscosity of the conductive silicone rubber material is preferably 50 to 500 Pa · s at 25 ° C. Moreover, although the temperature of thermosetting is based also on the kind of material, it is preferable that it is 105-130 degreeC. At this time, the metal piece is in contact with the core in order to stably support the core in the mold, but when the metal piece is assembled and removed, the metal piece is inserted into and removed from the core. Depending on how the angle is adjusted, the mandrel is often damaged. For the hardness of the core metal, it is common to use a material harder than the core metal so that the mold does not wear even if it is used repeatedly. By doing so, the core bar is hardly damaged. In addition, in the processes other than the time of forming the elastic layer, it is unavoidable that even if there is a portion in contact with a material harder than the core metal, the effect is exhibited.

現像ローラは、少なくとも1層の弾性層を有するが、多層とする場合には、弾性層1bと同様の材質を用いることが出来、この場合、現像ローラの硬度調整や抵抗調整をし易くなるなどのメリットが挙げられる。   The developing roller has at least one elastic layer. However, in the case of a multi-layer, the same material as the elastic layer 1b can be used. In this case, it is easy to adjust the hardness and resistance of the developing roller. Can be mentioned.

また、弾性層を多層とする場合には、少なくとも一つの弾性層を型を用いて材料を注入し熱硬化させる工程から得れば良く、それ以外の弾性層は、例えばチューブ被覆やチューブ被覆後、研磨加工を行う方法で形成することができ、特に限定されるものではない。但し、付加反応型導電性シリコーンゴムを用いる弾性層の形成が後工程になる場合には、その前工程で出来る弾性層の材料がその反応・成形の際の阻害とならない様な材料を選択する必要がある。   In addition, when the elastic layer is a multilayer, it is sufficient to obtain at least one elastic layer from a process of injecting a material using a mold and thermosetting, and the other elastic layer may be formed after, for example, tube coating or tube coating. It can be formed by a method of polishing, and is not particularly limited. However, if the formation of the elastic layer using the addition reaction type conductive silicone rubber is a subsequent process, select a material that does not interfere with the reaction / molding of the elastic layer material formed in the previous process. There is a need.

3)被覆層
被覆層1cは、弾性層(複数の弾性層を有する場合には最も外側の弾性層)の外周上に、これに接して形成され、弾性層中に含有される軟化油や可塑剤等の成分が現像ローラ表面へブリードアウトするのを防止する目的で、または、現像ローラ全体の電気抵抗を調製する目的で設けられる。
3) Covering layer The covering layer 1c is formed on and in contact with the outer periphery of the elastic layer (the outermost elastic layer in the case of having a plurality of elastic layers), and contains softening oil or plastic contained in the elastic layer. It is provided for the purpose of preventing a component such as an agent from bleeding out to the surface of the developing roller, or for the purpose of adjusting the electric resistance of the entire developing roller.

現像ローラは少なくとも1層の被覆層を有する。被覆層を1層とする場合には、この被覆層の厚みは、ブリードアウトを防止するため、通常、8μm以上とするのが好ましく、また弾性層の柔軟性を損なうことなく、また耐摩耗性を考慮すると、100μm以下とするのが好ましく、さらには30μm以下がより好ましい。また、被覆層を多層とする場合には、各層の合計厚みが上記範囲となるようにすればよい。   The developing roller has at least one coating layer. When the coating layer is a single layer, the thickness of the coating layer is preferably 8 μm or more in order to prevent bleed-out, and the flexibility of the elastic layer is not impaired. Is taken into consideration, it is preferably 100 μm or less, more preferably 30 μm or less. Moreover, when making a coating layer into a multilayer, what is necessary is just to make it the total thickness of each layer be the said range.

樹脂材料としては例えば、フッ素樹脂、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマーおよび塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。これらの樹脂材料は、単独重合体であっても、共重合体であってもよい。また、これらの樹脂材料は単独で、または2種類以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the resin material include fluorine resin, nylon resin, acrylic resin, polyurethane resin, silicone resin, butyral resin, polyolefin-based thermoplastic elastomer, urethane-based thermoplastic elastomer, polystyrene-based thermoplastic elastomer, fluoro-rubber-based thermoplastic elastomer, polyester. Examples thereof include thermoplastic thermoplastic elastomers, polyamide thermoplastic elastomers, polybutadiene thermoplastic elastomers, ethylene vinyl acetate thermoplastic elastomers, polyvinyl chloride thermoplastic elastomers, and chlorinated polyethylene thermoplastic elastomers. These resin materials may be a homopolymer or a copolymer. These resin materials may be used alone or in combination of two or more.

被覆層1cは、接触現像方式においては現像ローラの感光体への均一な圧接が必要であり、また現像ローラ上のトナーの層厚を規制する規制ブレードとも接触しているため、変形した跡が残ると、それが画像不良として現れてしまう。その様なことから、現像ローラは、複写機やプリンタ等に用いられる環境温度に対し、高い圧縮永久歪みが要求されるポリウレタン樹脂が好ましい。   In the contact development method, the coating layer 1c needs to be pressed uniformly against the photosensitive member of the developing roller, and is also in contact with a regulating blade that regulates the toner layer thickness on the developing roller, so that the coating layer 1c has a trace of deformation. If it remains, it will appear as an image defect. For this reason, the developing roller is preferably a polyurethane resin that requires high compression set against the environmental temperature used in a copying machine, a printer, or the like.

被覆層1cに使われる、ウレタン樹脂に用いられるポリオール化合物としては、ポリエチレングリコール、テトラメチレングリコールポリエチレンジアジペート、ポリエチレンブチレンアジペート、ポリ−ε−カプロラクトンジオール、ポリカーボネートポリオール、ポリプロピレングリコール等の公知のポリウレタン用ポリオールが挙げられる。   Polyol compounds used for the urethane resin used in the coating layer 1c include known polyols for polyurethane such as polyethylene glycol, tetramethylene glycol polyethylene diadipate, polyethylene butylene adipate, poly-ε-caprolactone diol, polycarbonate polyol, and polypropylene glycol. Is mentioned.

また、イソシアネート化合物としては、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)等のジイソシアネート、およびそれらのビュレット変性体、イソシアヌレート変性体、ウレタン変性体等を好ましく使用することができる。特に好ましいイソシアネート化合物は、HDIおよびそのビュレット変性体、イソシアヌレート変性体、ウレタン変性体等である。イソシアネート化合物は、その分子鎖が長いほど、より高い柔軟性を有するポリウレタン被覆層を生成する。   As the isocyanate compound, diisocyanates such as diphenylmethane diisocyanate (MDI), tolylene diisocyanate (TDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), and their burette modified products, isocyanurate modified products, urethane modified products and the like are preferably used. be able to. Particularly preferred isocyanate compounds are HDI and its burette-modified products, isocyanurate-modified products, urethane-modified products and the like. The longer the molecular chain of the isocyanate compound, the more the polyurethane coating layer having higher flexibility is generated.

また被覆層1cは、十分なトナー搬送性を確保するため、樹脂材料に対し絶縁性粒子を適当量添加することができる。絶縁性粒子の大きさとしては、3μmから100μmの平均粒径を有するものが望ましく、5μmから30μmの平均粒径のものがより好ましい。   The covering layer 1c can be added with an appropriate amount of insulating particles to the resin material in order to ensure sufficient toner transportability. As the size of the insulating particles, those having an average particle diameter of 3 μm to 100 μm are desirable, and those having an average particle diameter of 5 μm to 30 μm are more preferable.

絶縁性粒子の材質としては、例えば、ウレタン粒子、ナイロン粒子、アクリル粒子、シリコーン粒子等を用いることが出来る。形状としては球形が好ましい。   As the material of the insulating particles, for example, urethane particles, nylon particles, acrylic particles, silicone particles and the like can be used. The shape is preferably spherical.

絶縁性粒子の添加量は、被覆層を形成する被覆材料中の樹脂材料を100部としたとき、絶縁性粒子は、通常、2〜50部とするのが好ましい。絶縁性粒子の添加量をこの範囲とすると、現像ローラとして適度のトナー搬送性を持つ、被覆層表面が得られる。   The amount of the insulating particles added is usually preferably 2 to 50 parts of the insulating particles when the resin material in the coating material forming the coating layer is 100 parts. When the amount of the insulating particles added is within this range, a coating layer surface having an appropriate toner transportability as a developing roller can be obtained.

本発明における被覆材料は、現像ローラ全体の電気抵抗を調整する目的のため、導電性微粒子を含む。導電性微粒子としては、各種電子伝導機構を有する導電剤(カーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉等)或いはイオン導電剤(アルカリ金属塩およびアンモニウム塩)の微粒子を用いることができる。上記導電剤の2種以上を併用してもよい。また導電性微粒子を樹脂材料100部に対し、通常、5〜200部添加するのが好ましい。導電性微粒子の添加量を5部以上とすると、被覆層は良好な導電性を有することができ、200部まで必要量の導電性微粒子を加えることにより、導電性を安定的にコントロールすることが可能となる。導電性微粒子を樹脂材料100部に対し、15〜30部を添加するのがより好ましい。使用する導電性微粒子は、感光体を汚染する材料構成であってはならない。   The coating material in the present invention contains conductive fine particles for the purpose of adjusting the electric resistance of the entire developing roller. The conductive fine particles include fine particles of a conductive agent (carbon black, graphite, conductive metal oxide, copper, aluminum, nickel, iron powder, etc.) having various electron conduction mechanisms or an ionic conductive agent (alkali metal salt and ammonium salt). Can be used. Two or more of the above conductive agents may be used in combination. Moreover, it is preferable to add 5 to 200 parts of conductive fine particles with respect to 100 parts of the resin material. When the addition amount of the conductive fine particles is 5 parts or more, the coating layer can have good conductivity, and the conductivity can be stably controlled by adding the necessary amount of conductive fine particles up to 200 parts. It becomes possible. More preferably, 15 to 30 parts of conductive fine particles are added to 100 parts of the resin material. The conductive fine particles to be used should not have a material structure that contaminates the photoreceptor.

被覆層1cは例えば、前記樹脂材料等を有機溶媒に溶解させて塗工液とした後、これを弾性層上に塗布、乾燥することによって得ることができる。このような被覆層1cの形成に用いることのできる有機溶剤としては、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノンのケトン類、キシレン、トルエン等の芳香族類、n−酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル類、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ、テトラヒドロピラン等のエーテル類が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。また樹脂等が溶解する場合は、水等も溶剤として用いることが出来る。   The coating layer 1c can be obtained, for example, by dissolving the resin material or the like in an organic solvent to form a coating solution, and applying and drying the solution on the elastic layer. Examples of the organic solvent that can be used to form the coating layer 1c include methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, acetone, ketones of cyclohexanone, aromatics such as xylene and toluene, and esters such as n-butyl acetate and ethyl acetate. And ethers such as tetrahydrofuran, ethyl cellosolve, and tetrahydropyran, but are not particularly limited thereto. Moreover, when resin etc. melt | dissolve, water etc. can be used as a solvent.

前述の各材料を有機溶剤や水等中に添加し適宣希釈し、導電剤を分散し、塗工液を作製する。   Each of the above materials is added to an organic solvent, water, or the like and diluted appropriately, and the conductive agent is dispersed to prepare a coating solution.

塗工前の弾性層の表面清浄化は、従来の方法が利用でき、本発明の塗工液を弾性層の材料を注入した端部の長手方向反対側から塗工して被覆層を形成する方法と組み合わせることで、更に高い効果が期待出来る。その具体的な方法としては、例えば、圧縮空気の吹き付け、粘着テープとの接触、弾性層材料を侵さない有機溶剤での洗浄、高圧水での洗浄、水での洗浄等である。   A conventional method can be used to clean the surface of the elastic layer before coating, and the coating liquid of the present invention is applied from the opposite side in the longitudinal direction of the end where the elastic layer material is injected to form a coating layer. By combining with the method, even higher effects can be expected. Specific methods include, for example, spraying compressed air, contact with an adhesive tape, cleaning with an organic solvent that does not attack the elastic layer material, cleaning with high-pressure water, and cleaning with water.

塗工方法としては、縦ディップ塗工、リング塗工、ロール塗工等が挙げられ、特に限定されない。塗工液の作製において粉砕工程を加える場合は、ボールミル、サンドミル又は振動ミル等を用いる。   Examples of the coating method include vertical dip coating, ring coating, roll coating, and the like, and are not particularly limited. When a pulverization step is added in the production of the coating liquid, a ball mill, a sand mill, a vibration mill or the like is used.

次に、上記のような塗工方法で作製した膜を乾燥するが、乾燥の方法としては、熱を加えない風乾、加熱乾燥、熱硬化性樹脂の場合は、反応温度までの加熱処理等、用いる材料によって選択することが出来る。   Next, the film produced by the coating method as described above is dried. As a drying method, air drying without heating, heat drying, in the case of a thermosetting resin, heat treatment up to the reaction temperature, etc. It can be selected depending on the material used.

4)電子写真装置
図2に本発明の現像ローラを備えた電子写真装置の概略構成図を示した。図2の電子写真装置は回転ドラム型・転写方式のものである。1は潜像担持体としての電子写真感光体(感光ドラム)であり、時計方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。感光ドラム1は、その回転過程で帯電手段としての電源E1から帯電バイアスを印加した帯電ローラ2により周面が所定の極性・電位(本実施例では−600V)に一様帯電処理され、次いで露光系3により目的の画像情報に対応したネガ画像露光(原稿像のアナログ露光、デジタル走査露光)を受けて周面に目的画像情報の静電潜像が形成される。
4) Electrophotographic apparatus FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an electrophotographic apparatus provided with the developing roller of the present invention. The electrophotographic apparatus shown in FIG. 2 is of a rotating drum type / transfer type. Reference numeral 1 denotes an electrophotographic photosensitive member (photosensitive drum) as a latent image carrier, which is rotationally driven in a clockwise direction at a predetermined peripheral speed (process speed). The photosensitive drum 1 is uniformly charged to a predetermined polarity / potential (-600 V in this embodiment) by a charging roller 2 to which a charging bias is applied from a power source E1 as a charging means during its rotation process, and then exposed. The system 3 receives negative image exposure (analog exposure of the original image, digital scanning exposure) corresponding to the target image information, and an electrostatic latent image of the target image information is formed on the peripheral surface.

また、現像ローラ4の回転に伴って現像ローラ4上にはトナー薄層が形成され、このトナー薄層が感光ドラム上に供給されることによって静電潜像がトナー画像として現像される。現像ローラ4は感光ドラムに接していても接していなくても良い。次に、感光ドラム1と転写手段としての転写ローラ5との間の転写部に所定のタイミングで給紙ローラ10を通して転写材Pが給送され、転写ローラ5に対して電源E2から約+2〜3kVの転写バイアスが印加されることで感光ドラム1面の反転現像されたトナー像が転写材Pに対して順次転写されていく。転写されたトナー像は定着ローラ11によって記録材P上に定着する。この記録材Pは搬送ローラ12によって機外へ排出される。   A thin toner layer is formed on the developing roller 4 as the developing roller 4 rotates, and the toner thin layer is supplied onto the photosensitive drum, whereby the electrostatic latent image is developed as a toner image. The developing roller 4 may or may not be in contact with the photosensitive drum. Next, the transfer material P is fed through the paper feed roller 10 to the transfer portion between the photosensitive drum 1 and the transfer roller 5 as the transfer means at a predetermined timing. By applying a transfer bias of 3 kV, the reversely developed toner image on the surface of the photosensitive drum 1 is sequentially transferred to the transfer material P. The transferred toner image is fixed on the recording material P by the fixing roller 11. The recording material P is discharged out of the apparatus by the conveying roller 12.

以下に、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。尚、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited at all by these Examples.

(実施例1)
<芯金の作製>
芯金の形成は、φ8mmの鋼鉄製軸芯体に無電解ニッケル−リンメッキを施し、メッキ皮膜中のリン含有量はメッキ液の種類の選択により調整し、メッキ膜厚は3〜6μmとなる様に作製した。またメッキ皮膜中での一リン化三ニッケル(Ni3P)の形成は炉内にN2ガスを1dm3/min.で導入しながら250℃、3時間の加熱により行い、3時間経過後、炉内温度が80℃以下になった時点で取り出した。このときメッキ皮膜を形成後、N2ガス雰囲気中での加熱開始までの時間は10分間とした。
(Example 1)
<Manufacture of metal core>
The core metal is formed by applying electroless nickel-phosphorus plating to a steel shaft core of φ8 mm, and adjusting the phosphorus content in the plating film by selecting the type of plating solution, so that the plating film thickness is 3 to 6 μm. It was prepared. In addition, formation of trinickel monophosphide (Ni 3 P) in the plating film was performed by supplying N 2 gas into the furnace at 1 dm 3 / min. The sample was removed by heating at 250 ° C. for 3 hours while being introduced at the time when the temperature in the furnace became 80 ° C. or less after 3 hours had elapsed. At this time, the time from the formation of the plating film to the start of heating in the N 2 gas atmosphere was 10 minutes.

出来上がった芯金については、メッキ皮膜中のリン含有量測定および一リン化三ニッケル(Ni3P)の有無の確認、ダイナミック超微小硬度の測定を実施した。 The finished core was subjected to measurement of phosphorus content in the plating film, confirmation of the presence or absence of trinickel monophosphide (Ni 3 P), and measurement of dynamic ultra-micro hardness.

<弾性層の作製>
次に導電性シリコーンゴムからなる弾性層の形成は、上記芯金を内径16mmの円筒状金型内に金型キャビティと同心となるように設置し、両側にコマ金型、コマの間に円筒状金型を配置した金型を成型機にセットし、射出注入装置において液状ゴムを注入した。注入条件は、注入時間10秒、金型内に注入する液状ゴムの量は40mlで4ml/秒の一定速さで注入した。ここで、液状ゴムには液状導電性シリコーンゴム(東レダウコーニング社製、体積固有抵抗1×106Ωcm品)を用い一方の液に微量に配合された白金触媒、さらにもう一方の液に硬化剤を配合した2液混合の付加反応タイプのものとした。
<Production of elastic layer>
Next, an elastic layer made of conductive silicone rubber is formed by placing the cored bar in a cylindrical mold having an inner diameter of 16 mm so as to be concentric with the mold cavity, and forming a cylinder between the top mold and the top on both sides. The mold with the mold was placed in a molding machine, and liquid rubber was injected using an injection injection device. The injection conditions were an injection time of 10 seconds, and the amount of liquid rubber injected into the mold was 40 ml, which was injected at a constant rate of 4 ml / second. Here, liquid conductive silicone rubber (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., volume specific resistance 1 × 10 6 Ωcm product) is used as the liquid rubber, platinum catalyst mixed in a small amount in one liquid, and further cured in the other liquid A two-component addition reaction type compounding agent was used.

液状ゴムが注入された金型は成形装置内の熱板にて115℃で加熱硬化し、脱型後、200℃のオーブンで4時間、2次加硫を行い、芯金上に厚み4mmの弾性層を有する現像ローラ前駆体を得た。   The mold into which the liquid rubber has been injected is heated and cured at 115 ° C. with a hot plate in the molding apparatus. After demolding, secondary vulcanization is carried out in an oven at 200 ° C. for 4 hours. A developing roller precursor having an elastic layer was obtained.

<被覆層の作製>
次に被覆層の形成は、ウレタン塗料(ニッポランN5033;商品名、日本ポリウレタン社製)を固形分濃度10%となるように、メチルエチルケトンで希釈し、導電剤としてカーボンブラック(MA100;商品名、三菱化学製)を上記ウレタン塗料の固形分100部に対し70部、絶縁性粒子として平均粒径14μmのウレタン粒子(アートパールC400;商品名、根上工業製)を上記ウレタン塗料の固形分100部に対し10部添加した後、十分に分散したものに、硬化剤(コロネートL;商品名、日本ポリウレタン社製)を上記ウレタン塗料の固形分100部に対し10部添加、撹拌し、塗工液を調製した。次にこの塗工液を縦ディップ塗工装置の循環機中に投入し、液温度23±1℃、液粘度14.0mPa・sに調整し、上記方法で得られた現像ローラ前駆体を塗工パレットに把持し、塗工液を縦ディップ塗布し、30分間室温にて風乾後、80℃のオーブンで15分乾燥し、さらに140℃のオーブンで4時間硬化し、被覆層を形成し、現像ローラを得た。
<Preparation of coating layer>
Next, the coating layer is formed by diluting a urethane paint (Nipporan N5033; trade name, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) with methyl ethyl ketone so that the solid content concentration becomes 10%, and carbon black (MA100; trade name, Mitsubishi, as a conductive agent). Chemical) is 70 parts with respect to 100 parts of the solid content of the urethane paint, and urethane particles (Art Pearl C400; trade name, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.) having an average particle size of 14 μm as insulating particles are added to 100 parts of the solid content of the urethane paint. After 10 parts are added, 10 parts of a curing agent (Coronate L; trade name, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) is added to 100 parts of the solid content of the urethane paint, and the mixture is stirred. Prepared. Next, this coating liquid is put into a circulator of a vertical dip coating apparatus, adjusted to a liquid temperature of 23 ± 1 ° C. and a liquid viscosity of 14.0 mPa · s, and coated with the developing roller precursor obtained by the above method. Gripping onto a work pallet, applying a vertical dip coating solution, air drying at room temperature for 30 minutes, drying in an oven at 80 ° C. for 15 minutes, and further curing in an oven at 140 ° C. for 4 hours to form a coating layer, A developing roller was obtained.

<評価方法>
次に、以上の様にして得られた現像ローラ両端の芯金露出部分を目視にて観察し、芯金表面上の傷の有無について、同様の方法で作製した現像ローラ100本について発生数を調べ、その結果を表1に示す。
<Evaluation method>
Next, the exposed portions of the cored bar at both ends of the developing roller obtained as described above were observed visually, and the number of occurrences of 100 developing rollers produced by the same method was checked for the presence or absence of scratches on the surface of the cored bar. The results are shown in Table 1.

<メッキ皮膜中のリン含有量の測定>
リン含有量はエネルギー分散型X線分析((株)日立製作所S−4300、エダックスジャパン(株)Phoenix System)により定量分析を行った。測定はキャリブレーション実行後、ノンスタンダード法により行い、1試料片につき3点測定してその平均値を採用した。
<Measurement of phosphorus content in plating film>
The phosphorus content was quantitatively analyzed by energy dispersive X-ray analysis (Hitachi, Ltd. S-4300, Edax Japan, Ltd., Phoenix System). The measurement was performed by the non-standard method after calibration was performed, and three points were measured for each sample piece and the average value was adopted.

<メッキ皮膜中の一リン化三ニッケル(Ni3P)の確認>
一リン化三ニッケル(Ni3P)形成の確認はX線回折の平行ビーム法にて測定し、X線入射角度は0.1°とした。
<Confirmation of trinickel phosphide (Ni 3 P) in the plating film>
The confirmation of the formation of trinickel monophosphide (Ni 3 P) was measured by the parallel beam method of X-ray diffraction, and the X-ray incident angle was 0.1 °.

<ダイナミック超微小硬度の測定>
ダイナミック超微小硬度の測定は、ダイナミック超微小硬度計DUH−W201S((株)島津製作所製)により行った。ダイナミック超微小硬度は、圧子を試料に一定の押し込み速度(mN/s)で侵入させたときの試験荷重P(mN)と押し込み深さD(μm)より、下式で算出される。αは圧子形状による定数である。
ダイナミック超微小硬度=α×P/D2
試験条件としては、115°三角錐圧子(α=3.8584)を芯金表面に、押し込み速度0.28mN/s、試験荷重15mNで侵入させて求めた。なお試験荷重の設定は、圧子の押し込み深さがメッキ膜厚の1/10以下になる様に設定した。
<Measurement of dynamic ultra-micro hardness>
The measurement of dynamic ultra micro hardness was performed by a dynamic ultra micro hardness meter DUH-W201S (manufactured by Shimadzu Corporation). The dynamic ultra-micro hardness is calculated by the following formula from the test load P (mN) and the indentation depth D (μm) when the indenter is allowed to enter the sample at a constant indentation speed (mN / s). α is a constant depending on the shape of the indenter.
Dynamic microhardness = α × P / D2
The test conditions were determined by allowing a 115 ° triangular pyramid indenter (α = 3.8854) to penetrate the core metal surface at an indentation speed of 0.28 mN / s and a test load of 15 mN. The test load was set so that the indentation depth was 1/10 or less of the plating film thickness.

(実施例2)
実施例1において、メッキ皮膜中での一リン化三ニッケル(Ni3P)の形成温度を500℃にした以外、他は実施例1と同様にして現像ローラを作製した。
(Example 2)
A developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the formation temperature of trinickel phosphide (Ni 3 P) in the plating film was changed to 500 ° C. in Example 1.

(実施例3)
実施例1において、メッキ皮膜中での一リン化三ニッケル(Ni3P)の形成温度を200℃にした以外、他は実施例1と同様にして現像ローラを作製した。
(Example 3)
A developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the formation temperature of trinickel phosphide (Ni 3 P) in the plating film was changed to 200 ° C. in Example 1.

(実施例4)
実施例1において、無電解ニッケル−リンメッキ形成時に用いるメッキ液の種類を変えた以外、他は実施例1と同様にして現像ローラを作製した。
(Example 4)
A developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the type of plating solution used in forming the electroless nickel-phosphorous plating was changed.

(実施例5)
実施例1において、メッキ皮膜を形成してから、N2ガス雰囲気中での加熱開始までの時間を24時間とした以外、他は実施例1と同様にして現像ローラを作製した。
(Example 5)
In Example 1, a developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the time from the formation of the plating film to the start of heating in the N 2 gas atmosphere was 24 hours.

(比較例1)
実施例1において、無電解ニッケル−リンメッキを施した後のメッキ皮膜中での一リン化三ニッケル(Ni3P)の形成を行わなかった以外(メッキ皮膜形成後に加熱を行わなかった以外)、他は実施例1と同様にして現像ローラを作製した。
(Comparative Example 1)
In Example 1, except that the formation of trinickel phosphide (Ni 3 P) in the plating film after the electroless nickel-phosphorus plating was not performed (other than the heating after the plating film was formed), Otherwise, a developing roller was prepared in the same manner as in Example 1.

(比較例2)
実施例4において、無電解ニッケル−リンメッキを施した後のメッキ皮膜中での一リン化三ニッケル(Ni3P)の形成を行わなかった以外(メッキ皮膜形成後に加熱を行わなかった以外)、他は実施例4と同様にして現像ローラを作製した。
(Comparative Example 2)
In Example 4, except that the formation of trinickel monophosphide (Ni 3 P) in the plating film after the electroless nickel-phosphorous plating was not performed (other than heating was not performed after the plating film was formed), Otherwise, a developing roller was produced in the same manner as in Example 4.

Figure 2006201505
Figure 2006201505

表1から明らかなように、実施例1〜5においては、メッキ皮膜形成後、芯金を窒素雰囲気中で熱処理することで、メッキ皮膜中に一リン化三ニッケル(Ni3P)が形成されるため、結果として芯金表面の硬度が大きくなり、芯金に傷がつきづらくなる結果が得られた。 As apparent from Table 1, in Examples 1 to 5, after the plating film was formed, the cored bar was heat-treated in a nitrogen atmosphere, whereby trinickel monophosphide (Ni 3 P) was formed in the plating film. For this reason, as a result, the hardness of the surface of the core metal is increased, and it is difficult to damage the core metal.

これに対し、比較例1および比較例2ではメッキ皮膜中に一リン化三ニッケル(Ni3P)が形成される工程がないため、一リン化三ニッケル(Ni3P)の生成も認められず、また硬度上昇も無く、現像ローラ作製時に芯金に傷が付くものが発生した。 On the other hand, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, there is no step of forming trinickel monophosphide (Ni 3 P) in the plating film, and thus generation of trinickel monophosphide (Ni 3 P) is also observed. In addition, there was no increase in hardness, and the core metal was damaged when the developing roller was produced.

本発明の現像ローラの一つの実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one Embodiment of the developing roller of this invention. 本発明の現像ローラを含む電子写真装置の該略図である。1 is a schematic view of an electrophotographic apparatus including a developing roller of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1a 芯金
1b 弾性層
1c 被覆層
1 電子写真感光体(感光ドラム)
2 帯電手段
3 露光系
4 現像手段
5 転写ローラ
6 クリーニング手段
9 クリーニングローラ
10 給紙ローラ
12 搬送ローラ
E1、E2、E3 バイアス印加用電源
1a Core 1b Elastic layer 1c Covering layer 1 Electrophotographic photosensitive member (photosensitive drum)
2 Charging means 3 Exposure system 4 Developing means 5 Transfer roller 6 Cleaning means 9 Cleaning roller 10 Feeding roller 12 Conveying rollers E1, E2, E3 Power supply for bias application

Claims (5)

芯金の外周上に、導電性シリコーンゴムで形成される弾性層と、被覆層とを内周側から順に形成した現像ローラにおいて、
該芯金の表面が少なくともリンとニッケルとを含むメッキで皮膜され、該メッキの皮膜が一リン化三ニッケル(Ni3P)を含むことを特徴とする現像ローラ。
In the developing roller in which an elastic layer formed of conductive silicone rubber and a coating layer are formed in order from the inner peripheral side on the outer periphery of the core metal,
A developing roller characterized in that the surface of the metal core is coated with a plating containing at least phosphorus and nickel, and the plating film contains trinickel monophosphide (Ni 3 P).
前記メッキの皮膜中の一リン化三ニッケル(Ni3P)含有量が3質量%〜70質量%であることを特徴とする請求項1に記載の現像ローラ。 2. The developing roller according to claim 1, wherein a content of trinickel monophosphide (Ni 3 P) in the coating film is 3% by mass to 70% by mass. 芯金の表面に、無電解ニッケル−リンメッキにより、少なくともリンとニッケルとを含むメッキ皮膜を形成する工程と、
該メッキ皮膜を200℃〜500℃で熱処理することで該メッキ皮膜中に一リン化三ニッケル(Ni3P)を形成する工程と、
該一リン化三ニッケル(Ni3P)を形成した前記芯金を、金属製の円筒型内に、該円筒型と同心となるように配し、該芯金と円筒型との空隙内に導電性シリコーンゴム材料を注入して熱硬化させ該芯金上に導電性シリコーンゴムからなる弾性層を形成する工程と、
該弾性層の外周上に被覆層を形成する工程と、
を有することを特徴とする現像ローラの製造方法。
Forming a plating film containing at least phosphorus and nickel on the surface of the metal core by electroless nickel-phosphorus plating;
Forming a nickel triphosphide (Ni 3 P) in the plating film by heat-treating the plating film at 200 ° C. to 500 ° C .;
The core metal on which the trinickel monophosphide (Ni 3 P) is formed is arranged in a metal cylindrical mold so as to be concentric with the cylindrical mold, and in the gap between the core metal and the cylindrical mold Injecting a conductive silicone rubber material and thermosetting it to form an elastic layer made of conductive silicone rubber on the core;
Forming a coating layer on the outer periphery of the elastic layer;
A method for producing a developing roller, comprising:
前記メッキ皮膜を形成した後、前記熱処理によりメッキ皮膜中に一リン化三ニッケル(Ni3P)を形成する工程までの時間が24時間以内であることを特徴とする請求項3に記載の現像ローラの製造方法。 4. The development according to claim 3, wherein after the plating film is formed, the time until the step of forming trinickel monophosphide (Ni 3 P) in the plating film by the heat treatment is within 24 hours. Roller manufacturing method. 前記熱処理が不活性雰囲気または還元性雰囲気中で行われることを特徴とする請求項3又は4に記載の現像ローラの製造方法。   The method for manufacturing a developing roller according to claim 3, wherein the heat treatment is performed in an inert atmosphere or a reducing atmosphere.
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