(57)【要約】【課題】トナーの固着を防止し、担持したトナーを安定的に感光体に付与することができる現像ローラを容易に製造可能な現像ローラの製造方法、かかる製造方法により製造された現像ローラ、および、かかる現像ローラを備え、現像ムラやそれに伴う印字ムラを防止し得る現像装置および画像形成装置を提供すること。【解決手段】本発明の現像ローラ５１０を製造する方法は、金属管５１１の外周面５１１ａ上に、金属材料で構成され、金属管５１１より硬度が高い表面層５１２を形成する表面層形成工程と、この表面層形成工程の後、転造法により、表面層５１２を形成した金属管５１１の外周部に、溝（凹部）２を形成する凹部形成工程とを有する。このような方法で製造された現像ローラ５１０は、溝２の縁部が丸みを帯びた形状となる。【選択図】図７
2008122481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部にトナーを保持する凹部を備えた現像ローラの製造方法であって、
金属製の管体の外周面上に、主として金属材料で構成され、前記管体より硬度が高い表面層を形成する表面層形成工程と、
該表面層形成工程の後、転造法により、前記表面層を形成した管体の外周部に、前記凹部を形成する凹部形成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。
【請求項２】
メッキ法により前記表面層を形成する請求項１に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項３】
前記表面層の平均厚さは、１〜１５μｍである請求項１または２に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項４】
前記表面層と前記管体との硬度差は、ビッカース硬度ＨＶで１００〜９００である請求項１ないし３のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項５】
前記管体を構成する金属材料は、炭素鋼である請求項１ないし３のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項６】
前記炭素鋼中の炭素の含有率は、０．３質量％以下である請求項５に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項７】
前記表面層は、ニッケルを主成分とする金属材料で構成される請求項１ないし３のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項８】
前記表面層は、添加物として、ホウ素およびリンのうちの少なくとも１種を含む請求項７に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項９】
前記表面層中における前記添加物の含有率は、１〜１５ｗｔ％である請求項８に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１０】
前記表面層形成工程と前記凹部形成工程との間に、前記表面層に熱処理を施すことにより、前記表面層と前記管体との硬度差を拡大する熱処理工程を有する請求項１ないし９のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１１】
前記凹部は、複数本の溝を有する請求項１ないし１０のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１２】
前記複数本の溝は、
互いに平行であり、かつ、前記外周部の周方向に対して傾斜する方向に形成された複数の第１の溝と、
互いに平行であり、かつ、前記外周部の周方向に対して傾斜する方向に形成され、前記各第１の溝と交差する複数の第２の溝とを有する請求項１１に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１３】
前記管体の外周面において、前記複数本の溝が占める面積率は、前記外周面の面積の４０〜９０％である請求項１１または１２に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかに記載の現像ローラの製造方法により製造されたことを特徴とする現像ローラ。
【請求項１５】
前記凹部の縁部が、丸みを帯びている請求項１４に記載の現像ローラ。
【請求項１６】
前記縁部の縦断面の曲率半径は、前記トナーの平均半径より大きい請求項１５に記載の現像ローラ。
【請求項１７】
請求項１４ないし１６のいずれかに記載の現像ローラを備えることを特徴とする現像装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローラの製造方法、現像ローラ、現像装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用するコピー、プリンタなどの画像形成装置は、帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、定着工程などの一連の画像形成プロセスによって、紙などの記録媒体上に、トナーからなる画像を形成する。
現像工程では、例えば、静電的な潜像を担持する感光体に、トナーを担持する現像ローラを接触させた状態で、帯電したトナーを現像ローラから潜像へ付与し、潜像をトナー像として可視化する。
【０００３】
従来、トナーのような粉状体を担持するものとしては、外周面にブラスト処理や機械加工等による表面処理を施した現像ローラ（電子複写機用マグネットロール）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
かかる現像ローラは、一般に金属管を用いて製造される。そして、金属管の外周面に前述のような表面処理を施すことにより、外周面に凹部を形成してなる現像ローラが得られる。このような現像ローラでは、凹部にトナーを担持した状態で回転することにより、トナーを感光体に付与することができる。
【０００４】
図８は、従来の現像ローラの製造方法の一例を説明するための模式図である。なお、この図は、金属管９１１の外周面９１１ａに施す前記表面処理の一例として、転造法を用いた場合について図示している。
この転造法では、金属管９１１の外周面９１１ａに形成すべき凹部９０２の形状に対応した凸部９１３ａを、外周面に備えた円柱状のダイス９１３を用いる。そして、このダイス９１３を、図８（ａ）に示すように、金属管９１１の外周面９１１ａに押し当てて、ダイス９１３の凸部９１３ａを金属管９１１の外周面９１１ａに食い込ませることにより、凹部９０２を形成する。
【０００５】
ところが、この転造の際に、ダイス９１３の凸部９１３ａに加圧されて金属管９１１の外周面９１１ａが成形されてなる凹部９０２と、金属管９１１の外周面９１１ａとの接続部９１４に段差が生じる。すなわち、金属管９１１の縦断面を図示した図８（ｂ）に示すように、凹部９０２の縁部が、角部を有する形状となる。
現像ローラの外周面にこのような段差部（角部）があると、現像工程の際に、この段差部にトナーが固着（フィルミング）し易くなる。これにより、固着したトナーによって、現像ローラから感光体へのトナーの移動や、現像ローラへのトナーの供給が阻害される。その結果、現像ムラ等の現像不良が発生する。
【０００６】
また、段差部が形成された接続部９１４では、トナーの変形・破壊が生じ易くなる。これにより、トナーが接続部９１４に固着する傾向がより顕著になり、悪循環を引き起こす。
なお、金属管９１１の外周面９１１ａに凹部９０２を形成した後、その外周面９１１ａと凹部９０２上に表面層を形成することもあるが、これによっても、上記の問題は解決されない。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５５−２６５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、凹部の縁部にトナーが固着するのを防止し、担持したトナーを安定的に感光体に付与することができる現像ローラを容易に製造可能な現像ローラの製造方法、かかる製造方法により製造された現像ローラ、および、かかる現像ローラを備え、現像ムラやそれに伴う印字ムラを防止し得る現像装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の現像ローラの製造方法は、外周部にトナーを保持する凹部を備えた現像ローラの製造方法であって、
金属製の管体の外周面上に、主として金属材料で構成され、前記管体より硬度が高い表面層を形成する表面層形成工程と、
該表面層形成工程の後、転造法により、前記表面層を形成した管体の外周部に、前記凹部を形成する凹部形成工程とを有することを特徴とする。
これにより、凹部の縁部にトナーが固着するのを防止し、担持したトナーを安定的に感光体に付与することができる現像ローラを容易に製造することができる。また、均一な厚さの前記表面層を備え、前記表面層の剥離を確実に防止し得る現像ローラを製造することができる。
【００１０】
本発明の現像ローラの製造方法では、メッキ法により前記表面層を形成することが好ましい。
メッキ法によれば、厚さを厳密に制御しつつ、前記表面層を効率よく形成することができる。また、前記表面層を形成する際に、前記管体に熱的負荷を及ぼすことがないので、前記管体の変質・劣化を確実に防止することができる。
【００１１】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記表面層の平均厚さは、１〜１５μｍであることが好ましい。
これにより、前記管体より硬度が高い前記表面層がもたらす効果を十分に発揮させつつ、前記凹部を効率よく確実に形成することができる。
本発明の現像ローラの製造方法では、前記表面層と前記管体との硬度差は、ビッカース硬度ＨＶで１００〜９００であることが好ましい。
これにより、前記凹部の縁部にトナーが付着するのをより確実に防止することができる。
【００１２】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記管体を構成する金属材料は、炭素鋼であることが好ましい。
炭素鋼は、比較的展延性に優れているので、炭素鋼で構成された前記管体は、転造法により前記凹部を高い寸法精度で形成するのに適したものとなる。
本発明の現像ローラの製造方法では、前記炭素鋼中の炭素の含有率は、０．３質量％以下であることが好ましい。
これにより、前記管体は、特に展延性に優れ、より高い寸法精度で前記凹部を形成するのに好適に供されるものとなる。
【００１３】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記表面層は、ニッケルを主成分とする金属材料で構成されることが好ましい。
ニッケルは、非金属元素と反応することにより、特に硬度の高い化合物を生成することができる。これにより、前記管体より硬度が高い前記表面層がもたらす効果をより顕著に発揮させることができる。
【００１４】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記表面層は、添加物として、ホウ素およびリンのうちの少なくとも１種を含むことが好ましい。
これらの元素は、特に、ニッケルと高硬度の化合物を生成することができる。このため、特に硬度の高い前記表面層を得ることができる。
本発明の現像ローラの製造方法では、前記表面層中における前記添加物の含有率は、１〜１５ｗｔ％であることが好ましい。
これにより、前記表面層を構成する金属材料と、前記添加物とが化合して、特に硬度の高い化合物を生成することができる。
【００１５】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記表面層形成工程と前記凹部形成工程との間に、前記表面層に熱処理を施すことにより、前記表面層と前記管体との硬度差を拡大する熱処理工程を有することが好ましい。
これにより、前記表面層中の結晶化が促進されること等により、前記表面層の硬度が高くなる。その結果、前記表面層と前記管体との硬度差が拡大する。
【００１６】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記凹部は、複数本の溝を有することが好ましい。
現像ローラがこのような複数の溝を有していると、トナーと溝とが干渉する頻度が多くなる。その結果、帯電特性は向上するものの、現像ローラにトナーが固着する問題が多発する懸念が増大するが、このような現像ローラを形成する場合においても、トナーの固着をより顕著に防止することができる。
【００１７】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記複数本の溝は、
互いに平行であり、かつ、前記外周部の周方向に対して傾斜する方向に形成された複数の第１の溝と、
互いに平行であり、かつ、前記外周部の周方向に対して傾斜する方向に形成され、前記各第１の溝と交差する複数の第２の溝とを有することが好ましい。
これにより、転造の際に、前記各溝の縁部が転造方向に対して傾斜した方向に沿って形成されるため、前記各溝の縁部に段差が形成され難くなる。したがって、前記各溝の縁部が丸みを帯びた形状になり易い。これにより、トナーの固着をより確実に防止し得る現像ローラが得られる。
本発明の現像ローラの製造方法では、前記管体の外周面において、前記複数本の溝が占める面積率は、前記外周面の面積の４０〜９０％であることが好ましい。
これにより、かぶりが少なく、ムラのない高画質な印字が可能な現像ローラが得られる。
【００１８】
本発明の現像ローラは、本発明の現像ローラの製造方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、前記凹部の縁部にトナーが固着するのを防止し、担持したトナーを安定的に感光体に付与することができる現像ローラが得られる。
本発明の現像ローラでは、前記凹部の縁部が、丸みを帯びていることが好ましい。
これにより、前記凹部の縁部にトナーが固着するのを防止し、担持したトナーを安定的に感光体に付与することができる現像ローラが得られる。
本発明の現像ローラでは、前記縁部の縦断面の曲率半径は、前記トナーの平均半径より大きいことが好ましい。
これにより、前記縁部上をトナーが転がり易くなる。このため、前記縁部にトナーが干渉しにくくなり、トナーの固着がより確実に防止される。
【００１９】
本発明の現像装置は、本発明の現像ローラを備えることを特徴とする。
これにより、現像ムラ等の現像不良を確実に防止し得る現像装置が得られる。
本発明の画像形成装置は、本発明の現像装置を備えることを特徴とする。
これにより、印字ムラ等の印字不良を確実に防止し得る現像装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の現像ローラの製造方法、現像ローラ、現像装置、および画像形成装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図、図２は、本発明の現像装置の概略構成を示す模式的断面図である。なお、以下の説明では、図１、２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００２１】
（画像形成装置）
まず、図１に基づいて、画像形成装置の一例としてレーザビームプリンタ（以下、単に「プリンタ」と言う。）１０について説明する。
図１に示すように、プリンタ１０は、潜像を担持し図中矢印方向に回転する感光体２０を有し、その回転方向（時計方向）に沿って帯電ユニット３０、露光ユニット４０、現像ユニット５０、一次転写ユニット６０および中間転写体７０、クリーニングユニット７５がこの順に配設されている。また、プリンタ１０は、図１の下部に、紙などの記録媒体Ｐ１を給紙する給紙トレイ９２を有し、該給紙トレイ９２からの記録媒体Ｐ１の搬送方向下流に向かって、二次転写ユニット８０、定着ユニット９０が順次配設されている。
【００２２】
感光体２０は、円筒状の導電性基材と、その外周面に形成された感光層とを有し、その軸線回りに図１中矢印方向（時計方向）に回転可能となっている。帯電ユニット３０は、コロナ帯電などにより感光体２０の表面を一様に帯電させるための装置である。
露光ユニット４０は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受け、これに応じて、一様に帯電された感光体２０にレーザ光を所望のパターンで照射することにより、感光体２０の外周面に静電的な潜像（静電潜像）を担持（形成）させる装置である。
【００２３】
現像ユニット５０は、ブラック現像装置５１、マゼンタ現像装置５２、シアン現像装置５３およびイエロー現像装置５４の４つの現像装置を有し、これらの現像装置を感光体２０上の潜像に対応して選択的に用いて、前記潜像を感光体２０上においてトナー像として可視化する装置である。ブラック現像装置５１はブラック（Ｋ）トナー、マゼンタ現像装置５２はマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン現像装置５３はシアン（Ｃ）トナー、イエロー現像装置５４はイエロー（Ｙ）トナーを用いてそれぞれ現像を行う。
【００２４】
本実施形態における現像ユニット５０は、前述の４つの現像装置５１、５２、５３、５４を選択的に（所定の順序で）感光体２０に対向することができるように、回転可能となっている。具体的には、この現像ユニット５０では、軸５０ａを中心として回転可能な保持体の４つの保持部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにそれぞれ４つの現像装置５１、５２、５３、５４が保持されており、前記保持体の回転により、各現像装置５１、５２、５３、５４がそれらの相対位置関係を維持したまま、感光体２０に選択的に対向するようになっている。なお、各現像装置の詳細な構成については後述する。
【００２５】
一次転写ユニット６０は、感光体２０に形成されたトナー像を中間転写体７０に転写するための装置である。
中間転写体７０は、エンドレスのベルトで構成されており、図１に示す矢印方向に、感光体２０とほぼ同じ周速度にて回転駆動（循環）される。中間転写体７０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの少なくとも１色のトナー像が担持され、例えばフルカラー画像の形成時に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。
【００２６】
二次転写ユニット８０は、中間転写体７０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐ１に転写するための装置である。
定着ユニット９０は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐ１を加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録媒体Ｐ１上に融着させて永久像として定着させるための装置である。
クリーニングユニット７５は、一次転写ユニット６０と帯電ユニット３０との間で感光体２０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード７６を有し、一次転写ユニット６０によって中間転写体７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーをクリーニングブレード７６により掻き落として除去するための装置である。
【００２７】
次に、このように構成されたプリンタ１０の動作を説明する。
まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体２０、現像ユニット５０の各現像装置５１、５２、５３、５４に対応して設けられた後述の現像ローラ５１０（図２、図３参照）、および中間転写体７０が回転を開始する。そして、感光体２０は、回転することによって帯電ユニット３０により順次帯電される。
【００２８】
感光体２０上の帯電された領域は、感光体２０の回転に伴って露光ユニット４０と対向する露光位置に至り、露光ユニット４０によって、第１色目、例えばイエローＹの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。
感光体２０上に形成された潜像は、感光体２０の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置５４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体２０上にイエロートナー像が形成される。このとき、現像ユニット５０は、イエロー現像装置５４が、前記現像位置にて感光体２０と対向している（図１参照）。
【００２９】
感光体２０上に形成されたイエロートナー像は、感光体２０の回転に伴って一次転写位置に至り、一次転写ユニット６０によって、中間転写体７０に転写される。具体的には、一次転写ユニット６０には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加されているため、該一時転写電圧によって感光体２０上に形成されたイエロートナー像が中間転写体７０に吸着される。なお、この間、二次転写ユニット８０は、中間転写体７０から離間している。
【００３０】
前述の処理と同様の処理が、第２色目、第３色目および第４色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写体７０に重なり合って転写される。これにより、中間転写体７０上には、フルカラートナー像が形成される。
一方、記録媒体Ｐ１は、給紙トレイ９２から、給紙ローラ９４、レジローラ９６によって二次転写ユニット８０へ搬送される。
【００３１】
中間転写体７０上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写体７０の回転に伴って二次転写ユニット８０が配置された二次転写位置に至り、二次転写ユニット８０によって記録媒体Ｐ１に転写される。具体的には、二次転写ユニット８０は、中間転写体７０に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加されているので、該二次転写電圧によって中間転写体７０上に形成されたフルカラートナー像が、中間転写体７０および二次転写ユニット８０の間に介在する記録媒体Ｐ１に吸着されて転写される。
【００３２】
記録媒体Ｐ１に転写されたフルカラートナー像は、定着ユニット９０によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐ１上に融着され、これにより定着されたトナー像が得られる。
一方、感光体２０は、一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット７５のクリーニングブレード７６によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット７５内の残存トナー回収部（図示しない）に回収される。
【００３３】
（現像装置）
次に、現像ユニット５０の現像装置５１、５２、５３、５４について詳細に説明するが、これらは、ほぼ同一の構成であるため、以下、図２に基づき、イエロー現像装置５４を代表的に説明する。
図２に示すイエロー現像装置５４は、イエロートナーであるトナーＴを収容するハウジング５４０と、トナー担持体たる現像ローラ５１０と、この現像ローラ５１０にトナーＴを供給するトナー供給ローラ５５０と、現像ローラ５１０に担持されたトナーＴの層厚を規制する規制ブレード５６０とを有している。
【００３４】
ハウジング５４０は、その内部空間として形成された収容部５３０内にトナーＴを収容する。ハウジング５４０では、収容部５３０の下部に形成された開口およびその近傍において、トナー供給ローラ５５０および現像ローラ５１０が互いに圧接回転可能に支持されている。また、ハウジング５４０には、規制ブレード５６０が取り付けられていて、これが現像ローラ５１０に圧接されている。さらに、ハウジング５４０には、前記開口におけるハウジング５４０と現像ローラ５１０との間からのトナーの漏れを防止するためのシール部材５２０が取り付けられている。
【００３５】
現像ローラ５１０は、外周部にトナーＴを保持（担持）して、該保持されたトナーＴを感光体２０へ付与する、すなわち、保持されたトナーＴを感光体２０と対向する現像位置に搬送するものである。また、現像ローラ５１０は、軸線まわりに回転可能な円柱状物であり、本実施形態では、感光体２０の回転方向と逆の方向に回転する。
【００３６】
また、本実施形態では、イエロー現像装置５４による現像時に、現像ローラ５１０と感光体２０とが微小間隙をもって、非接触状態で対向する。そして、現像ローラ５１０と感光体２０との間に交番電界を印加する（以下、この状態を「電界印加状態」という）ことにより、トナーＴを現像ローラ５１０上から感光体２０へ飛翔させて、感光体２０上の潜像についての現像が行われる。
【００３７】
トナー供給ローラ５５０は、収容部５３０に収容されたトナーＴを現像ローラ５１０に供給する。このトナー供給ローラ５５０は、ポリウレタンフォーム等からなり、弾性変形された状態で現像ローラ５１０に圧接している。本実施形態では、トナー供給ローラ５５０は、現像ローラ５１０の回転方向と逆の方向に回転する。なお、トナー供給ローラ５５０は、収容部５３０に収容されたトナーＴを現像ローラ５１０に供給する機能を有するだけでなく、現像後に現像ローラ５１０に残存しているトナーＴを現像ローラ５１０から剥ぎ取る機能をも有している。
【００３８】
規制ブレード５６０は、現像ローラ５１０に担持されたトナーＴの層厚を規制するとともに、その規制時における摩擦帯電により、現像ローラ５１０に担持されたトナーＴに電荷を付与する。この規制ブレード５６０は、現像ローラ５１０の回転方向にて現像位置の上流側のシール部材としても機能している。この規制ブレード５６０は、現像ローラ５１０の軸方向に沿って当接される当接部材としてのゴム部５６０ａと、このゴム部５６０ａを支持する支持部材としてのゴム支持部５６０ｂとを有している。ゴム部５６０ａは、シリコンゴム、ウレタンゴム等を主材料として構成され、ゴム支持部５６０ｂは、ゴム部５６０ａを現像ローラ５１０側に付勢する機能も有するため、リン青銅、ステンレス等のバネ性（弾性）を有するシート状の薄板が用いられる。ゴム支持部５６０ｂは、その一端がブレード支持板金５６２に固定されている。ブレード支持板金５６２は、ハウジング５４０に取り付けられ、シール部材５２０もハウジング５４０に取り付けられる。さらに現像ローラ５１０が取り付けられた状態で、ゴム部５６０ａは、ゴム支持部５６０ｂの撓みによる弾性力によって、現像ローラ５１０に押しつけられている。
【００３９】
また、本実施形態では、規制ブレード５６０の現像ローラ５１０側とは逆側には、ブレード裏部材５７０が設けられ、ゴム支持部５６０ｂとハウジング５４０との間にトナーＴが入り込むことを防止するとともに、ゴム部５６０ａを現像ローラ５１０へ押圧して、ゴム部５６０ａを現像ローラ５１０に押しつけている。
本実施形態では、規制ブレード５６０の自由端部、すなわち、ブレード支持板金５６２に支持されている側とは逆側の端部は、その端縁で現像ローラ５１０に接触せずに、端縁から若干離れた部位で現像ローラ５１０に接触している。また、規制ブレード５６０は、その先端が現像ローラ５１０の回転方向の上流側に向くように配置されており、いわゆるカウンタ当接している。
なお、現像ユニット５０の現像装置５１、５２、５３の各部の構成、作用、効果も、前記現像装置５４と同様である。
【００４０】
（現像ローラ）
次に、図３〜図６に基づき、現像ローラ５１０について詳細に説明する。
図３は、現像ローラの概略構成を示す平面図、図４は、図３に示す現像ローラに形成された溝の拡大平面図、図５は、図４中のＡ−Ａ線断面図、図６は、図４の斜視図である。
【００４１】
図３に示すように、現像ローラ５１０は、円筒状の本体３００と、該本体３００の両端から突出するようにそれぞれ設けられ、本体３００の外径より縮径した２つの縮径部３１０、３１０とを有している。このうち、各縮径部３１０、３１０は、本体３００の中空部の両端に、それぞれ、本体３００の回転軸（中心軸）Ｏに沿うように挿入されている。
この現像ローラ５１０の本体３００は、図５に示すように、アルミニウム、ステンレス鋼、鉄鋼等のような金属材料を主材料として構成された金属管５１１と、この金属管５１１の外周面５１１ａを覆うように設けられた表面層５１２とで構成されている。この表面層５１２については、後に詳述する。
また、本体３００の直径は、特に限定されないが、例えば、１０〜３０ｍｍであるのが好ましく、１５〜２０ｍｍであるのがより好ましい。
【００４２】
図３に示すように、本体３００の外周部３０１には、トナーＴの粒子が入る溝２が形成されている。
この溝２は、平面および断面において、いかなる形状をなしていてもよいが、本実施形態では、一例として、溝２が、図３〜図６に示すように、複数の第１の溝２１と、各第１の溝２１と直交（交差）する複数の第２の溝２２とで構成されている場合について説明する。現像ローラ５１０にこのような複数の溝２が形成されていると、トナーＴと溝２とが干渉する頻度が多くなる。その結果、帯電特性は向上するものの、現像ローラ５１０にトナーが固着する問題が多発する懸念が増大するが、このような現像ローラ５１０を形成する場合において、本発明の現像ローラの製造方法の効果がより顕著に発揮される。
なお、溝２は、例えば、多数のすり鉢状の凹部のような溝形状以外の凹部形状で代替されてもよい。
【００４３】
図４に示すように、複数の第１の溝２１は、互いに平行であり、それぞれ、外周部３０１の周方向に対して傾斜する方向に略等間隔で形成されている。
また、図４に示すように、複数の第２の溝２２も、複数の第１の溝２１と同様に、互いに平行であり、それぞれ、外周部３０１の周方向に対して傾斜する方向に略等間隔で形成されている。そして、本実施形態では、図４および図６に示すように、第２の溝２２は第１の溝２１と直交している。
【００４４】
図５に示すように、各第１の溝２１および各第２の溝２２のそれぞれには、トナー供給ローラ５５０から供給されたトナーＴの粒子が入る。そして、これら第１の溝２１および第２の溝２２のそれぞれをトナーＴが転動することにより、トナーＴが現像ローラ５１０と接触し、擦られる。これにより、トナーが均一に帯電される。
なお、第１の溝２１と第２の溝２２のそれぞれの形状は、ほぼ同一であるため、以下、第１の溝２１を代表的に説明する。
【００４５】
第１の溝２１は、前述したように、互いに平行であり、それぞれ、外周部３０１の周方向に対して傾斜する方向に略等間隔で形成されている。これにより、トナーＴが第１の溝２１に収容され、適正な量のトナーＴを搬送することができる。
ここで、第１の溝２１の最大幅Ａ１は、隣り合う前記凸部同士の離間距離の５０〜９０％であることが好ましく、６０〜８０％であることがより好ましい。
【００４６】
第１の溝２１の幅をこのような範囲とすることで、外周面３０１ａに対して第１の溝２１の割合が多くなり、トナーＴが第１の溝２１に収容されることにより、十分なトナーＴ量を搬送することができる。また、適度な大きさの凸部３が形成され、トナーＴ粒子と現像ローラ５１０の外周面３０１ａとの接触面が大きくなる。したがって、トナーＴが外周面３０１ａを転動することにより、良好に帯電される。その結果、かぶりが少ない高画質な印字が可能となる。
【００４７】
第１の溝２１の最大幅Ａ１が前記下限値よりも小さければ、第１の溝２１にトナーＴが収容され難くなって、十分な量のトナーＴを搬送できない。また、トナーＴが第１の溝２１内で積み重なり、帯電が不均一となる。
一方、第１の溝２１の最大幅Ａ１が前記上限値よりも大きければ、第１の溝２１にトナーＴが大量に収容され、トナーＴ漏れを引き起こす。また、上記好ましい範囲の場合よりも、外周面３０１ａとの接触面が小さくなり、帯電性が低下する。
【００４８】
第１の溝２１の最大深さＤ１は、トナーＴの粒子の平均直径（平均粒径）の０．５倍以上、２倍以下が好ましく、等倍以上、１．５倍以下がより好ましい。かかる範囲内であれば、トナーＴが積み重なることなく、第１の溝２１にトナーＴを収容することができる。よって、外周面３０１ａとの接触によりトナーＴを適切に帯電させることができ、かぶりが少ない高画質な印字が可能となる。
【００４９】
第１の溝２１の最大深さＤ１が、トナーＴの粒子の平均直径（平均粒径）の前記下限値よりも小さければ、第１の溝２１の深さが浅くなるため、トナーＴの搬送量が低下する可能性がある。また、トナーＴが外周面３０１ａと接触する割合も減少するため、帯電性が低下するおそれがある。
一方、第１の溝２１の最大深さＤ１が、トナーＴの粒子の平均直径（平均粒径）の前記上限値よりも大きければ、第１の溝２１内をトナーＴが転動しにくくなる。よって、トナーＴの搬送性が低下し、帯電性も悪くなる。
【００５０】
ここで、トナーＴの平均粒径の具体的な範囲としては、例えば、１〜１０μｍであるのが好ましく、１〜７μｍであるのがより好ましい。このような平均粒径の範囲のトナーＴを用いれば、トナーＴが第１の溝２１に積み重なって収容されることがなく、外周面３０１ａ上を滑らかに転動するので、トナーＴが確実かつ均一に帯電される。
トナーＴの平均粒径が前記下限値よりも小さければ、第１の溝２１にトナーＴが積み重なって収容され、トナーＴの帯電が不均一となる。
一方、トナーＴの平均粒径が前記上限値よりも大きければ、トナーＴが適切に外周面３０１ａを転動せず、帯電性が悪くなる可能性がある。
【００５１】
なお、第１の溝２１の深さＤ１と第２の溝２２の深さＤ２とは、前記トナー粒子の平均粒径との関係を満足する限り、（第１の溝２１の深さＤ１）＝（第２の溝２２の深さＤ２）なる関係を満足していてもよいし、（第１の溝２１の深さＤ１）＞（第２の溝２２の深さＤ２）なる関係を満足していてもよいし、（第１の溝２１の深さＤ１）＜（第２の溝２２の深さＤ２）なる関係を満足していてもよい。本実施形態では、Ｄ１＝Ｄ２なる関係を満足している。これにより、現像ローラ５１０の外周面３０１ａが段差のない滑らかな形状となるため、トナーＴが当該外周面３０１ａを滑らかに転動することができる。
また、深さＤ１と深さＤ２との比Ｄ２／Ｄ１は、特に限定されないが、例えば、０．５〜２であるのが好ましく、０．８〜１．５であるのがより好ましい。これにより、現像ローラ５１０の外周面３０１ａが段差のない滑らかな形状となるため、トナーＴが当該外周面３０１ａを滑らかに転動することができる。
【００５２】
図５に示すように、第１の溝２１は、その断面形状がＵ字形状をなし、側面２１１と底面２１２を有する。これにより、トナーＴが滑らかに転動することができる。そして、現像ローラ５１０の外周面３０１ａとトナーＴが接触することにより、トナーＴが均一に帯電される。
このときの第１の溝２１の底面２１２の曲率半径は、トナーＴ粒子の平均粒径の半分より大きいことが好ましく、０．６〜１０倍であることがより好ましい。より具体的には、第１の溝２１の底面２１２の曲率半径は、０．５μｍよりも大きいことが好ましく、０．６〜５０μｍであることがより好ましい。
これにより、トナーＴ粒子が第１の溝２１中で転動し易い溝形状となり、トナーＴと外周面３０１ａが接触することにより、トナーＴ粒子が良好に帯電される。
【００５３】
第１の溝２１の底面２１２の曲率半径が前記下限値よりも小さいければ、第１の溝２１にトナーＴが積み重なって収容され、トナーＴの帯電が不均一となる。
一方、第１の溝２１の底面２１２の曲率半径が前記上限値よりも大きければ、第１の溝２１内をトナーＴが滑らかに転動せず、トナーＴの帯電性が悪くなる。
また、図５に示すように、第１の溝２１のＵ字形状は、左右対称に形成されている。これにより、トナーＴ粒子の第１の溝２１への収容、離脱がスムーズに進行し、トナーＴを滑らかに搬送することができる。したがって、トナーＴが外周面３０１ａと接することにより、トナーＴを均一に帯電させることができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、図６に示すように、第１の溝２１と第２の溝２２とのなす角度θが９０°であるが、この角度θは、２０〜１３５°であるのが好ましく、４５〜９０°であるのがより好ましい。これにより、トナーＴのかぶりを抑制しつつ、十分な量のトナーＴを感光体２０に付与することができる。
角度θが前記下限値未満であると、現像ローラ周方向の凹凸の数が多くなるため、回転時にトナーＴと凹凸の接触機会が多くなり過ぎるおそれがある。このため、トナーＴの帯電量が高くなり過ぎてトナーＴの飛翔性が悪くなり、十分な量のトナーＴを感光体２０に付与するのが困難となる可能性がある。
角度θが前記上限値を超えると、現像ローラ周方向の凹凸の数が少なくなるため、回転時にトナーＴと凹凸の接触機会が少なくなるおそれがある。これにより、トナーＴが十分に帯電されないため、そのトナーＴがかぶりの原因となり、無駄となるトナーＴの量が多くなる可能性がある。
【００５５】
また、図５に示すように、第１の溝２１の縁部、すなわち、側面２１１と外周面３０１ａとの接続部は、丸みを帯びている。これにより、この縁部（段差部）をトナーＴが転がり易くなる。その結果、トナーＴが縁部に固着して、現像が阻害されてしまうのを確実に防止することができる。なお、これについては、後に詳述する。
第１の溝２１同士の間隔は、略等間隔で形成される。具体的には、後述するＣ１の長さの範囲であることが好ましい。かかる範囲内であれば、外周面３０１ａに対して適度な間隔で第１の溝２１が形成され、適正な量のトナーＴを搬送することができる。また、外周面３０１ａとの接触により、トナーＴが均一に帯電される。したがって、かぶりの少ない、高画質な印字が可能となる。
第２の溝２２は、その各部の寸法、形状について、前記第１の溝２１のものと同様である。また、その作用、効果も同様である。
【００５６】
凸部３は、第１の溝２１と第２の溝２２とが交差することにより生じる、第１の溝２１と第２の溝２２とのそれぞれで囲まれる領域に形成される。このような領域に凸部が形成されることにより、例えば、第１の溝２１に位置するトナーＴが、現像ローラ５１０の回転に伴なって、凸部３に向って転動し、さらに、第２の溝２２に収容される。これにより、トナーＴは、現像ローラ５１０の外周面３０１ａと多く接触し、トナーＴが均一に帯電される。また、トナーＴが溝２に収用されることにより、適正なトナーＴ量を搬送することができる。
凸部３は、その頂面３１が略平面で形成され、凸部３全体として截頭錐体状の形状をなしている。頂面３１を平面とすることで、トナーＴや規制ブレードとの摩擦により表面が磨耗しにくくなり、現像ローラ５１０の性能が長期にわたり維持される。また、頂面３１をトナーＴが転動するため、トナーＴの帯電性を上げることができる。
【００５７】
本実施形態では、図４、図５および図６に示すとおり、頂面３１は略正四角形で形成されている。これにより、第１の溝２１と第２の溝２２を直交させるだけで当該頂面３１が得られるので、頂面３１が略正四角形である凸部３を簡便に得ることができる。
なお、凸部３は現像ローラ５１０の外周面３０１ａ上に形成されているので、その頂面３１は現像ローラ５１０の外径の曲率半径と略同程度に湾曲している。この程度の湾曲は、前記「略平面」に含まれるものとする。
【００５８】
凸部３の頂面３１の大きさは、第１の溝２１同士および第２の溝２２同士のそれぞれの間隔によって定まる。具体的には、凸部３の頂面３１の中心を通り第２の溝２２と平行な方向の頂面３１の長さをＣ１としたとき、Ｃ１は１０〜５０μｍであることが好ましく、１０〜３０μｍであることがより好ましい。
また、凸部３の頂面３１の中心を通り第１の溝２１と平行な方向の頂面３１の長さをＣ２としたとき、Ｃ２は１０〜５０μｍであることが好ましく、１０〜３０μｍであることがより好ましい。
【００５９】
Ｃ１およびＣ２のそれぞれを上記範囲とすることで、頂面３１が適度な大きさとなり、頂面３１をトナーＴが転動することにより効率的にトナーＴを帯電させることができる。
Ｃ１およびＣ２のそれぞれが前記下限値よりも小さければ、長時間の使用により規制ブレードやトナーとの摩擦で凸部が磨耗しやすくなり、トナー搬送量、帯電量を維持することができなくなる。
【００６０】
一方、Ｃ１およびＣ２のそれぞれが前記上限値よりも大きければ、外周面３０１ａに対して溝２の割合が小さくなるため、トナーＴ漏れを引き起こす。また、トナーＴと外周面３０１ａとの接触する面が上記好ましい範囲よりも小さくなるため、トナーＴの帯電性が悪くなる。
なお、凸部３の高さは、第１の溝２１の深さＤ１および第２の溝２２の深さＤ２と同じである。
【００６１】
凸部３は、隣り合う凸部３との離間距離ｄが、５０〜１００μｍであることが好ましく、６０〜９０μｍであることがより好ましい。かかる範囲内であれば、現像ローラ５１０の外周面３０１ａに適度な数の凸部３が存在することなり、適正な量のトナーＴを搬送することができる。また、第１の溝２１および／または第２の溝２２から凸部３へとトナーＴが効率よく転動することにより、現像ローラ５１０の外周面３０１ａとトナーＴが効率的に接触し、トナーＴの帯電性が良好となる。さらに、現像後に現像ローラ５１０に残存しているトナーＴを現像ローラ５１０から剥ぎ取る、リセット性にも優れる。また、現像ローラとしての機能（帯電、搬送性能）が良好であると同時に、その性能を維持する耐久性とのバランスが優れている。
【００６２】
隣り合う凸部３との離間距離ｄが前記下限値よりも小さければ、帯電性能は上がるが、溝幅（Ａ１、Ｂ１）などの条件を満足させた場合、凸部３の面積が小さくなるため摩擦により磨耗し、現像ローラ５１０として初期の性能を維持できない。
一方、隣り合う凸部３との離間距離ｄが前記上限値よりも大きければ、第１の溝２１の最大幅Ａ１が大きくなり、トナーＴ漏れを引き起こしてしまう恐れがある。また、トナーＴと外周面３０１ａとの接触する面が上記好ましい範囲よりも小さくなるため、トナーＴの帯電性が悪くなる。
【００６３】
また、現像ローラ５１０の外周面３０１ａにおいて、第１の溝２１が占める（以下、溝２が形成されている部位を「溝形成部３２０」という）面積率は、外周面３０１ａの面積の４０〜９０％であるのが好ましく、６０〜８０％であるのがより好ましい。溝形成部３２０の面積率が前記範囲内の値であると、より均一かつ最適な量のトナーＴを搬送することができる。また、現像ローラ５１０とトナーＴが接触する割合が多くなるため、トナーＴの帯電性が良好となる。したがって、かぶりが少なく、ムラのない高画質な印字が可能となる。
【００６４】
溝形成部３２０の面積率が外周面３０１ａの面積の前記下限値より小さければ、トナーＴが外周面３０１ａと接触する面が小さくなり、トナーＴの帯電性が悪くなる。また、外周面３０１ａに対して溝２の割合が小さいので、十分な量のトナーＴを搬送することができない。
一方、溝形成部３２０の面積率が外周面３０１ａの面積の前記上限値より大きければ、第１の溝２１から凸部３へと転動する割合が少なくなるため、トナーＴの帯電性が悪くなる。また、トナーＴと外周面３０１ａとの接触する面が上記好ましい範囲よりも小さくなるため、トナーＴの帯電性が悪くなる。
なお、図５、図６では、第１の溝２１および第２の溝２２は、それぞれほぼ同じＵ字形状をなしていたが、それそれ、異なるＵ字形状であってもよい。また、第１の溝２１または第２の溝２２の一部の部位のＵ字形状が他の部位のＵ字形状と異なっていてもよい。
【００６５】
次に、このような現像ローラ５１０を製造する方法（本発明の現像ローラの製造方法）について説明する。
図７は、本発明の現像ローラの製造方法を説明するための模式図である。
現像ローラ５１０を製造する方法は、金属管（金属製の管体）の外周面上に、金属材料で構成され、金属管より硬度が高い表面層を形成する表面層形成工程と、この表面層形成工程の後に、転造法により、表面層を形成した金属管の外周部に、凹部を形成する凹部形成工程とを有する。以下、各工程について、順次説明する。
【００６６】
［１］まず、図７（ａ）に示すような金属管５１１を用意する。
この金属管５１１には、いかなる方法で製造されたものでも用いることができるが、例えば、金属板を、成形ロールで連続的に管状に成形（ロール成形）する方法、スパイラル状に成形（スパイラル成形）する方法、Ｕ字状にプレス成形した後、Ｏ字状にプレス成形（ＵＯプレス成形）する方法等の各種成形方法で成形した後、突き合わせた金属板の端部同士、または、重ね合わせた金属板の端部同士を溶接することにより製造されたものを用いることができる。
【００６７】
また、金属管５１１を構成する材料としては、前述したようにアルミニウム、ステンレス鋼、鉄鋼等のような各種金属材料が挙げられる。
このような金属材料の中でも、特に、炭素鋼、クロム鋼のような合金鋼、特殊鋼、高張力鋼、ステンレス鋼のような耐食鋼等の鉄鋼材料が好ましく、炭素鋼がより好ましい。炭素鋼は、比較的展延性に優れているので、炭素鋼で構成された金属管５１１は、転造法により凹部を高い寸法精度で形成するのに適したものとなる。
【００６８】
また、炭素鋼中の炭素の含有率は、０．３質量％以下であるのが好ましく、０．０１〜０．３質量％程度であるのがより好ましく、０．０５〜０．２質量％程度であるのがさらに好ましい。このような炭素含有率の炭素鋼は、「低炭素鋼」とも呼ばれ、展延性に特に優れたものである。このため、低炭素鋼で構成された金属板で形成された金属管は、特に展延性に優れ、より高い寸法精度で凹部を形成するのに好適に供されるものとなる。また、後述する熱処理により、展延性や硬度等の特性を、特に容易に制御することができる材料である。
【００６９】
さらに、低炭素鋼としては、例えば、ＪＩＳ  Ｇ  ３４４５に規定の機械構造用炭素鋼鋼管用に用いられる低炭素鋼材料が特に好適である。
また、金属管５１１のビッカース硬度ＨＶは、７０〜３００程度であるのが好ましく、１００〜２００程度であるのがより好ましい。金属管５１１の硬度が前記範囲内であれば、転造により、高い寸法精度の溝２を形成するのに十分な展延性を金属管５１１が有することとなる。
【００７０】
次に、金属管５１１の外周面５１１ａ上に、表面層５１２を形成する（表面層形成工程）。
これにより、金属管５１１の外周面５１１ａ上が、金属管５１１の縦断面を図示した図７（ｂ）に示すように、表面層５１２で覆われる。
外周面５１１ａ上に表面層５１２を形成する方法としては、例えば、メッキ法、溶射法、物理的蒸着法、化学的蒸着法等の方法を用いることができる。
【００７１】
このうち、メッキ法により表面層５１２を形成するのが好ましい。メッキ法によれば、厚さを厳密に制御しつつ、表面層５１２を効率よく形成することができる。また、表面層５１２を形成する際に、金属管５１１に熱的負荷を及ぼすことがないので、金属管５１１の変質・劣化を確実に防止することができる。
メッキ法としては、例えば、無電解メッキ法、電解メッキ法等が挙げられるが、特に、無電解メッキ法を用いるのが好ましい。無電解メッキによれば、金属管５１１の導電性にかかわらず、表面層５１２を確実に形成することができる。また、形成された表面層５１２は、金属管５１１の形状によらず、外周面５１１ａ上に均一な厚さで形成される。
【００７２】
ここで、形成される表面層５１２は、金属管５１１より硬度が高いものである。表面層５１２の硬度が金属管５１１の硬度より高いことにより、後述する凹部形成工程において、種々の効果をもたらす。なお、この効果については、後に詳述する。
このような表面層５１２は、主として金属材料で構成される。
この金属材料には、例えば、遷移金属を主成分とする金属材料を用いることができるが、特に、ニッケルを主成分とする金属材料が好ましく用いられる。ニッケルは、非金属元素と反応することにより、遷移金属の中でも特に硬度の高い化合物を生成することができる。これにより、後述する凹部形成工程において得られる効果がより顕著なものとなる。
【００７３】
また、表面層５１２は、添加物として、ホウ素、炭素、窒素、リン、コバルト、銅、タングステン等のうちの１種または２種以上の元素を含んでいてもよい。
このうち、表面層５１２は、ホウ素およびリンのうちの少なくとも１種を添加物として含むのが好ましい。これらの元素は、特に、ニッケルと反応して、高硬度の化合物を生成することができる。このため、特に硬度の高い表面層５１２を得ることができる。
ここで、前記金属材料と前記添加物との組み合わせとしては、例えば、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｐ−Ｂ、Ｎｉ−Ｐ−Ｃｏ等が挙げられる。
このように表面層５１２を構成する材料の組成を適宜設定することにより、表面層５１２がトナーＴを帯電させる特性（帯電特性）を高めることができる。
【００７４】
なお、表面層５１２中における前記添加物の含有率は、表面層５１２の主材料である金属材料の組成や、表面層５１２に添加する添加物の組成に応じて若干異なるが、１〜１５ｗｔ％程度であるのが好ましく、５〜１３ｗｔ％程度であるのがより好ましく、８〜１０ｗｔ％程度であるのがさらに好ましい。表面層５１２中における添加物の含有率を前記範囲内に設定することにより、前述の表面層５１２を構成する金属材料と、前記添加物とが化合して、特に硬度の高い化合物を生成することができる。また、前記添加物の含有率が前記範囲内であれば、トナーＴの帯電性が特に良好となる。したがって、トナーＴのかぶりの低減が図られる。
【００７５】
また、表面層５１２の平均厚さは、後述する凹部形成工程において形成される凹部の深さに応じて若干異なるが、１〜１５μｍ程度であるのが好ましく、３〜１０μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、後述する凹部形成工程において、効率よく確実に凹部を形成することができる。
なお、表面層５１２の平均厚さが前記下限値を下回ると、後述する凹部形成工程において、金属管５１１より硬度が高い表面層５１２がもたらす効果が十分に発揮されないおそれがある。一方、表面層５１２の平均厚さが前記上限値を上回ると、表面層５１２の剛性が著しく高くなり、凹部形成が困難になったり、長時間を要したりするおそれがある。
【００７６】
［２］次に、表面層５１２を形成した金属管５１１の外周面５１１ａ（外周部）に溝（凹部）２を形成する（凹部形成工程）。
溝２を形成する方法には、転造法を用いる。
転造法は、金属管５１１の外周面５１１ａ、すなわち、表面層５１２の表面に形成すべき溝の形状に対応した凸部を、外周面に備えたダイスを、金属管５１１の外周面５１１ａに押し付けて食い込ませることにより、溝２のような凹部を形成する加工方法である。
転造にあたっては、まず、表面層５１２を形成した金属管５１１を、図７（ｃ）に示すように、円柱状をなすダイス５１３の外周面に接触させる。
【００７７】
図７（ｃ）では、２つのダイス５１３、５１３を、互いに軸線が平行になるように配置する。なお、各ダイス５１３、５１３間の離間距離、すなわち、各ダイス５１３、５１３の間隙の距離は、表面層５１２を形成した金属管５１１の外径と、形成する溝２の深さとを考慮して、前記外径より若干小さくなるようにする。
なお、ダイス５１３の数は、１つまたは３つであってもよい。
【００７８】
また、２つのダイス５１３、５１３のうち、一方のダイス５１３にのみ、前記凸部を設け、他方のダイス５１３には前記凸部を設けないように、各ダイス５１３、５１３を構成してもよいし、図３に示すような２種類の溝（第１の溝２１と第２の溝２２）のうち、第１の溝２１を形成する前記凸部を一方のダイス５１３に設け、第２の溝２２を形成する前記凸部を他方のダイス５１３に設けるようにしてもよい。
【００７９】
次に、各ダイス５１３、５１３を、それぞれ円柱の軸線を回転軸として、同じ方向に回転させる。
次に、回転中の各ダイス５１３、５１３の間隙に、表面層５１２を形成した金属管５１１を挿入する。これにより、表面層５１２の表面に、各ダイス５１３、５１３の外周面がそれぞれ押し付けられる。この際、各ダイス５１３、５１３の外周面に設けられた凸部５１３ａが、表面層５１２の表面に食い込むことにより、図７（ｄ）に示すように、溝２が形成される。そして、この状態で、金属管５１１が、各ダイス５１３、５１３の外周面に沿って転がることにより、金属管５１１の外周面５１１ａ全体にわたって溝２が形成される。
【００８０】
ここで、従来の現像ローラの製造方法では、金属管の外周面に、例えば転造法等の加工方法により凹部を形成し、これにより得られたものを現像ローラとしていた。しかしながら、金属管の硬度が比較的低いために、転造の際に、ダイスの凸部に加圧されて金属管の外周面が成形されてなる凹部の縁部に、段差が生じることとなる。
ところが、トナーを保持した現像ローラに、規制ブレードが押し付けられた際、上記のような段差部（角部）があると、図８（ｂ）に示すように、この段差部にトナーが固着（フィルミング）し易くなる。トナーが固着すると、現像ローラから感光体へのトナーの移動や、現像ローラへのトナーの供給が阻害される。その結果、従来、現像ムラ等の現像不良が発生していた。
【００８１】
また、段差部にトナーが固着した状態で使用し続けると、トナーの変形・破壊が生じ易くなる。変形したり微粉化したトナーは、より段差部に固着し易くなり、悪循環を引き起こしていた。
また、従来、金属管の外周面に凹部を形成した後、その外周面上に表面層を形成することも行われた。しかしながら、段差部の形状が表面層の形状に反映されてしまうので、上記のような問題は解決されなかった。
【００８２】
これに対し、本発明では、溝２（凹部）を形成する前に、金属管５１１の外周面５１１ａ上に、金属管５１１より硬度が高い表面層５１２を形成することとした。これにより、溝２を転造する際には、硬度の高い表面層５１２の表面上にダイス５１３を押し付けることになる。
ここで、表面層５１２が金属管５１１より硬度が高いため、表面層５１２の剛性が金属管５１１より高くなっている。このため、ダイス５１３の凸部５１３ａが表面層５１２に食い込む際、凸部５１３ａの縁部側では、ダイス５１３の外周面と表面層５１２の表面との間に隙間が生じる。これは、表面層５１２の剛性（硬度）が高いため、ダイス５１３の押し付けに対して、表面層５１２の追従性が低いことに起因するものと考えられる。
【００８３】
その結果、溝２の縁部、すなわち、ダイス５１３の凸部５１３ａに押圧されて表面層５１２の表面が成形されてなる溝２の側面２１１と、表面層５１２の表面（外周面３０１ａ）との接続部５１４は、図７（ｄ）に示すように、段差がなく、丸みを帯びた形状となる。ここで、図７（ｄ）は、表面層５１２を形成した金属管５１１の縦断面を拡大して示す図である。
【００８４】
また、転造に供される金属管は、金属管５１１の外周面５１１ａ上に、金属管５１１より相対的に硬度が高い表面層５１２が形成された２層構造になっているので、転造における形状の転写性や、転造の効率が向上するという効果も得られる。このため、接続部５１４を丸みを帯びた形状に成形しつつ、溝２を高い寸法精度で効率よく形成することができる。その結果、複雑な形状の溝２をも、容易に形成することができる。
【００８５】
このようにして形成された現像ローラ５１０は、段差部がないため、トナーの固着を確実に防止し、担持したトナーを安定的に感光体に付与し得るものとなる。
また、前記接続部５１４が丸みを帯びているので、トナーの変形・破壊が防止される。これにより、現像ローラ５１０へのトナーの固着を、より確実に防止することができる。
したがって、かかる現像ローラ５１０を備えた各現像装置５１、５２、５３、５４およびプリンタ１０は、現像ムラ等の現像不良や、それに伴う印字ムラ等の印字不良を確実に防止し得るものとなる。
さらに、この丸みを帯びた形状により、トナーとの接触による前記接続部５１４の摩耗が抑制または防止される。このため、現像ローラ５１０の溝２の形状が長期にわたって維持されることとなり、現像ローラ５１０の耐久性の向上を図ることができるという利点もある。
【００８６】
なお、上記のような効果は、外周部３０１の周方向に対して傾斜する方向に沿って複数本の溝２を形成する場合に、より顕著に発揮される。すなわち、転造の際に、各溝２の縁部が転造方向に対して傾斜した方向に沿って形成されるため、各溝２の縁部に段差が形成され難くなる。したがって、各溝２の縁部が丸みを帯びた形状になり易い。これにより、トナーＴの固着をより確実に防止し得る現像ローラ５１０が得られる。
【００８７】
また、溝２の縁部（接続部５１４）の形状は、その丸みを帯びた部分の縦断面の曲率半径が、用いるトナーの平均半径より大きいのが好ましい。これにより、前記接続部５１４上をトナーが転がり易くなる。このため、前記接続部５１４にトナーが干渉しにくくなり、トナーの固着がより確実に防止されることとなる。
また、金属管５１１の外周面５１１ａ上に表面層５１２を形成した後、この表面層５１２の表面上にダイス５１３を押し付けるようにしたので、均一な厚さの表面層５１２を備えた現像ローラ５１０が得られる。したがって、現像ローラ５１０の表面層５１２の剥離を確実に防ぐことができるという効果も得られる。
このようにして、円筒状の本体３００が得られる。
【００８８】
なお、この表面層５１２と金属管５１１との硬度差は、ビッカース硬度ＨＶで１００〜９００程度であるのが好ましく、２００〜９００程度であるのがより好ましい。これにより、溝２の縁部、すなわち前記接続部５１４の形状を、より確実に、丸みを帯びた形状にすることができる。その結果、溝２の縁部にトナーＴが付着するのをより確実に防止することができる。
また、表面層５１２のビッカース硬度ＨＶは、金属管５１１より高ければよいが、５００〜１１００程度であるのが好ましく、６００〜１０００程度であるのがより好ましい。これにより、上記のような効果がより確実に発揮される。
【００８９】
［４］次に、本体３００の中空部の両端に、それぞれ縮径部３１０を挿入する。このとき、各縮径部３１０、３１０のそれぞれの軸線と、本体３００の回転軸（円筒の軸）とが一致するようにする。そして、本体３００と各縮径部３１０、３１０とをそれぞれ固定する。これにより、現像ローラ５１０が得られる。
以上のような方法によれば、トナーの固着を防止し、担持したトナーを安定的に感光体に付与することができる現像ローラ５１０を容易に製造することができる。
【００９０】
また、このような現像ローラ５１０を備えた各現像装置５１、５２、５３、５４およびプリンタ１０は、現像ムラ等の現像不良や、それに伴う印字ムラ等の印字不良を確実に防止し得るものとなる。
なお、表面層形成工程と凹部形成工程との間に、表面層５１２を形成した金属管５１１に熱処理を施す熱処理工程を行うようにしてもよい。
【００９１】
この表面層５１２を形成した金属管５１１に熱処理を施すと、表面層５１２中の結晶化が促進されること等により、表面層５１２の硬度が高くなる。これにより、表面層５１２と金属管５１１との硬度差が拡大することとなる。
その結果、前記第１実施形態に記載した効果がより顕著なものとなる。
すなわち、前記硬度差が拡大することにより、溝２の縁部（接続部５１４）において、より段差が生じ難くなり、丸みを帯びるようになる。これにより、現像ローラ５１０は、トナーの固着をより確実に防止し得るものとなる。
【００９２】
ここで、熱処理の温度は、表面層５１２を構成する金属材料の組成や添加物の組成、含有率等に応じて若干異なるが、２００〜６００℃程度であるのが好ましく、３００〜５００℃程度であるのがより好ましい。
また、熱処理の加熱時間は、熱処理の温度に応じて若干異なるものの、１０〜１８０分程度であるのが好ましく、３０〜９０分程度であるのがより好ましい。
また、熱処理における加熱後の平均冷却速度は、熱処理の温度に応じて若干異なるものの、２０〜４００℃／ｈ程度であるのが好ましく、５０〜３００℃／ｈ程度であるのがより好ましい。
【００９３】
また、熱処理の雰囲気は、非酸化性雰囲気であるのが好ましい。非酸化性雰囲気中で熱処理を施すことにより、表面層５１２や金属管５１１の酸化を確実に防止することができる。その結果、酸化による表面層５１２や金属管５１１の変質・劣化を確実に防止することができる。
なお、非酸化性雰囲気としては、例えば、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、水素、一酸化炭素のような還元性ガス雰囲気、減圧雰囲気等が挙げられる。
【００９４】
以上、本発明の現像ローラの製造方法、現像ローラ、現像装置および画像形成装置について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明の現像ローラの製造方法は、必要に応じて、任意の工程を追加することもできる。
また、金属管は、あらかじめ用意されたもの（例えば、市販の金属管等）を用いることができる。
また、前述したように、現像ローラの外周面に形成された溝の形状は、特に限定されず、いかなる形状であってもよい。なお、現像ローラの外周面に形成された溝の形状にかかわらず、前述のような本発明の現像ローラの製造方法における作用・効果が発揮される。
【実施例】
【００９５】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．プリンタ（画像形成装置）の製造
（実施例１）
＜１＞まず、機械構造用炭素鋼鋼管ＳＴＫＭ１１Ａを用意した。なお、鋼管中の炭素含有率は、０．０５ｗｔ％であった。また、鋼管のビッカース硬度ＨＶは、１２０であった。
【００９６】
＜２＞次に、鋼管の外周面上に、表面層を以下の形成条件にしたがって形成した。
＜表面層の形成条件＞
・形成方法        ：無電解メッキ法
・組成            ：Ｎｉ−Ｐ（Ｐの含有率：１０ｗｔ％）
・平均厚さ        ：５μｍ
・表面層の硬度ＨＶ：５５０
【００９７】
＜３＞次に、転造法により、鋼管の外周面に、図３ないし図６に示す溝を形成した。なお、形成した溝の各部の寸法・角度等の主な条件は、以下の通りである。
＜溝の各部の条件＞
・Ｄ１・Ｄ２  ：５μｍ
・θ        ：９０°
・ｄ        ：８０μｍ
・Ａ１・Ｂ１  ：５５μｍ
・Ｃ１・Ｃ２  ：２５μｍ
・溝の面積率：７０％
これにより、現像ローラの本体を得た。
【００９８】
＜４＞次に、現像ローラの本体の中空部の両端に縮径部を挿入して、現像ローラを得た。
＜５＞次に、この現像ローラを組み込んだ図２に示す現像装置を得た。なお、現像装置のトナーカートリッジ中には、平均粒径５μｍ（平均半径２．５μｍ）のポリエステル系樹脂の組成のトナーを充填した。
＜６＞次に、この現像装置を組み込んだ図１に示すプリンタを得た。
【００９９】
（実施例２）
表面層の平均厚さを１０μｍに変更した以外は、前記実施例１と同様にして現像ローラを製造し、この現像ローラを組み込んだ現像装置・プリンタをそれぞれ製造した。
（実施例３）
表面層中のＰの含有率を６ｗｔ％とした以外は、前記実施例１と同様にして現像ローラを製造し、この現像ローラを組み込んだ現像装置・プリンタをそれぞれ製造した。なお、表面層のビッカース硬度ＨＶは７００であった。
【０１００】
（実施例４）
表面層中のＰの含有率を１２ｗｔ％とした以外は、前記実施例１と同様にして現像ローラを製造し、この現像ローラを組み込んだ現像装置・プリンタをそれぞれ製造した。なお、表面層のビッカース硬度ＨＶは５００であった。
（実施例５）
表面層の組成をＮｉ−Ｂ（Ｂの含有率２ｗｔ％）に変更した以外は、前記実施例１と同様にして現像ローラを製造し、この現像ローラを組み込んだ現像装置・プリンタをそれぞれ製造した。なお、表面層のビッカース硬度ＨＶは７５０であった。
【０１０１】
（実施例６）
実施例１において、工程＜２＞と工程＜３＞との間に、以下に示す条件で行う熱処理工程を追加した以外は、前記実施例１と同様にして現像ローラを製造し、この現像ローラを組み込んだ現像装置・プリンタをそれぞれ製造した。なお、表面層のビッカース硬度ＨＶは１０００であった。
＜熱処理の条件＞
・温度        ：４００℃
・加熱時間    ：６０分
・雰囲気      ：Ｎ２ガス雰囲気
・平均冷却速度：１００℃／ｈ
なお、熱処理後の表面層のビッカース硬度ＨＶは１０００であった。
【０１０２】
（比較例１）
実施例１において、工程＜２＞を省略した以外は、前記実施例１と同様にして現像ローラを製造し、この現像ローラを組み込んだ現像装置・プリンタをそれぞれ製造した。
（比較例２）
実施例１において、工程＜２＞と工程＜３＞の順序を入れ替えた以外は、前記実施例１と同様にして現像ローラを製造し、この現像ローラを組み込んだ現像装置・プリンタをそれぞれ製造した。
【０１０３】
２．評価
２．１  溝形状の評価
各実施例および各比較例で製造した現像ローラを軸線に沿って切断し、その断面を顕微鏡で観察した。
その結果、各実施例で得られた現像ローラでは、溝の縁部が、丸みを帯びていた。なお、この丸みを帯びた部分の曲率半径は、７〜１５μｍであった。
一方、各比較例で得られた現像ローラでは、溝の縁部の断面形状に段差が認められた。
【０１０４】
２．２  トナーのかぶりの評価
各実施例および各比較励で製造したプリンタにおいて、所定の印字パターンで３００００枚の印字を行った。
そして、１０００枚印字後、１００００枚印字後、３００００枚印字後におけるトナーのかぶりを計量した。そして、トナーのかぶりを、以下の基準にしたがって評価した。
◎：かぶりが非常に少ない
○：かぶりが少ない
△：かぶりがやや多い
×：かぶりが非常に多い
【０１０５】
２．３  印字性能（フィルミングによる影響）の評価
各実施例および各比較例で製造したプリンタにおいて、所定の印字パターンで３００００枚の印字を行った。
そして、１０００枚印字後、１００００枚印字後、３００００枚印字後において、フィルミングによる印字ムラについて、以下の基準にしたがい評価を行った。
◎：フィルミングによる印字ムラが全く認められなかった
○：フィルミングによる印字ムラがわずかに認められた
△：フィルミングによる印字ムラが認められた
×：フィルミングによる印字ムラが顕著に認められた
以上、２．１〜２．３の評価結果を、表１に示す。
【０１０６】
【表１】
2008122481.tif 000003
【０１０７】
表１からも明らかなように、各実施例で得られたプリンタでは、３００００枚印字しても印字ムラが少なく、良好な印字結果が得られた。特に、実施例１、２、４では、かぶりの発生も非常に少ないことが認められた。
一方、各比較例で得られたプリンタでは、比較的少ない印字枚数でも、印字ムラが多く認められた。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の現像装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図３】現像ローラの概略構成を示す平面図である。
【図４】図３に示す現像ローラに形成された溝の拡大平面図である。
【図５】図４中のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図４の斜視図である。
【図７】本発明の現像ローラの製造方法を説明するための模式図である。
【図８】従来の現像ローラの製造方法の一例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０……プリンタ  ２……溝  ２１……第１の溝  ２１１……側面  ２１２……底面  ２２……第２の溝  ２０……感光体  ３……凸部  ３１……頂面  ３０……帯電ユニット  ３００……本体  ３０１……外周部  ３０１ａ……外周面  ３１０……縮径部  ３２０……溝形成部  ４０……露光ユニット  ５０……現像ユニット  ５０ａ……軸  ５１……ブラック現像装置  ５２……マゼンタ現像装置  ５３……シアン現像装置  ５４……イエロー現像装置  ５５ａ〜５５ｄ……保持部  ５１０……現像ローラ  ５１１……金属管  ５１１ａ……外周面  ５１２……表面層  ５１３……ダイス  ５１３ａ……凸部  ５１４……接続部（縁部）  ５２０……シール部材  ５３０……収容部  ５４０……ハウジング  ５５０……トナー供給ローラ  ５６０……規制ブレード  ５６０ａ……ゴム部  ５６０ｂ……ゴム支持部  ５６２……ブレード支持板金  ５７０……ブレード裏部材  ６０……一次転写ユニット  ７０……中間転写体  ７５……クリーニングユニット  ７６……クリーニングブレード  ８０……二次転写ユニット  ９０……定着ユニット  ９２……給紙トレイ  ９４……給紙ローラ  ９６……レジローラ  ９０２……凹部  ９１１……金属管  ９１１ａ……外周面  ９１３……ダイス  ９１３ａ……凸部  ９１４……接続部  Ｐ１……記録媒体  Ｔ……トナー  Ｏ……回転軸（中心軸）
【図１】
2008122481.tif 000004
【図２】
2008122481.tif 000005
【図３】
2008122481.tif 000006
【図４】
2008122481.tif 000007
【図５】
2008122481.tif 000008
【図６】
2008122481.tif 000009
【図７】
2008122481.tif 000010
【図８】
2008122481.tif 000011