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
【課題】帯電され易さの異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させる優れた帯電特性を有し、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、信頼性の高い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の製造方法は、金属管５１１の外周面に溝（凹部）２を形成する凹部形成工程と、この凹部形成工程の後に、溝２を形成した金属管（金属製の管体）５１１の外周面５１１ａ上に、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に、表面層５１２を構成する非晶質材料の一部が結晶化するように、少なくとも表面層５１２に熱処理を施す熱処理工程とを有する。
【解決手段】本発明の現像ローラの製造方法は、金属管５１１の外周面に溝（凹部）２を形成する凹部形成工程と、この凹部形成工程の後に、溝２を形成した金属管（金属製の管体）５１１の外周面５１１ａ上に、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に、表面層５１２を構成する非晶質材料の一部が結晶化するように、少なくとも表面層５１２に熱処理を施す熱処理工程とを有する。
【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】
しかしながら、このような現像ローラでは、外周面が長期間にわたってトナーと接触することによって変質・摩耗等が生じ、トナーを帯電させる特性（帯電特性）が低下するという問題が生じる。帯電特性が低下した現像ローラでは、担持したトナーを十分に帯電させることができず、帯電されないトナーが発生する。この帯電されないトナーは、適正な現像に寄与することができないため、トナーのかぶりの増大を招くこととなる。
【０００５】
さらに、かかる問題は、帯電され易いトナーと帯電され難いトナーとが混在したトナーを用いて現像を行う際に、特に顕著に発生する問題である。
また、上記のような凹部を形成した金属管の外周面上に、表面層を形成した現像ローラも知られている。
しかしながら、このような現像ローラにおいても、十分な帯電特性が得られないため、上記のような問題は十分に解決されていない。
【０００６】
【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】
【０００７】
本発明の目的は、帯電され易さの異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させる優れた帯電特性を有し、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、信頼性の高い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】
【０００８】
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部に前記凹部を形成する凹部形成工程と、
該凹部形成工程の後に、前記凹部を形成した前記管体の外周面上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された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に、前記表面層を構成する非晶質材料のうちの一部が結晶化するように、少なくとも前記表面層に熱処理を施す熱処理工程とを有することを特徴とする。
これにより、帯電され易さの異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させる優れた帯電特性を有し、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。
【０００９】
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、金属を主成分とする非晶質材料で構成された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に、前記表面層を形成した前記管体の外周部に、前記凹部を形成する凹部形成工程と、
該凹部形成工程の後に、前記表面層を構成する非晶質材料のうちの一部が結晶化するように、少なくとも前記表面層に熱処理を施す熱処理工程とを有することを特徴とする。
これにより、帯電され易さの異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させる優れた帯電特性を有し、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。
【００１０】
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、金属を主成分とする非晶質材料で構成された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に、前記表面層を構成する非晶質材料のうちの一部が結晶化するように、少なくとも前記表面層に熱処理を施す熱処理工程と、
該熱処理工程の後に、前記表面層を形成した前記管体の外周部に、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、帯電され易さの異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させる優れた帯電特性を有し、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。
【００１１】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記表面層に光を照射し、光電効果により前記表面層から発生した光電子を分析する光電子分光分析を、前記表面層について行い、得られた分析結果が、前記表面層の結晶化度に応じて変化することを利用して、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施すことが好ましい。
これにより、最適な熱処理の条件を容易かつ確実に決定することができる。その結果、前記表面層中の非晶質材料の一部のみを確実に結晶化させることができる。
【００１２】
本発明の現像ローラの製造方法では、横軸が前記照射した光のエネルギーを示し、縦軸が前記光電子の収率の平方根を示すグラフに、前記分析結果をプロットしてなる光電子分光スペクトルを得たとき、
該光電子分光スペクトルと前記横軸とがなす角度αに基づいて、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施すことが好ましい。
前記角度αは、前記表面層からトナーへの電荷の移動効率を反映する指標となる。したがって、この角度αを指標として前記熱処理の条件を決定すれば、帯電特性が確実に向上し得るように、前記表面層に熱処理を施すことができる。
【００１３】
本発明の現像ローラの製造方法では、所定の条件で熱処理を施した後の前記表面層に対して、前記光電子分光分析を行い、前記角度αを得るとともに、
前記表面層を構成する非晶質材料の全体を結晶化させたものに対して、前記光電子分光分析を行い、前記角度αＣを得たとき、
α＜αＣなる関係を満足するように、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施すことが好ましい。
これにより、より最適な熱処理の条件を容易かつ確実に決定することができ、この条件で熱処理を施された表面層は、トナーへの電荷の移動効率がより高くなる。その結果、十分な耐久性を備えるとともに、帯電特性に優れた現像ローラを確実に得ることができる。
【００１４】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記角度αを得るとともに、
前記角度αＣと、
前記表面層を構成する非晶質材料に対して、前記光電子分光分析を行い、前記角度αＡとを得たとき、
αＡ＜α＜（αＣ＋αＡ）／２なる関係を満足するように、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施すことが好ましい。
これにより、前記表面層中の結晶化度が特に最適化され、前記表面層からトナーへの電荷の移動効率が特に高くなる。その結果、十分な耐久性を備えるとともに、帯電特性に特に優れた現像ローラを確実に得ることができる。
【００１５】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記表面層に照射される光のエネルギーは、前記表面層の仕事関数より大きいことが好ましい。
これにより、前記表面層から光電子を確実に発生させることができる。その結果、前記熱処理の条件を光電子分光分析に基づいて確実に決定することができる。
本発明の現像ローラの製造方法では、前記熱処理の条件は、温度、加熱時間、平均冷却速度および雰囲気のうちの少なくとも１つであることが好ましい。
このような熱処理の条件を適宜設定すれば、容易かつ確実に、前記表面層の一部を結晶化させることができる。
【００１６】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記熱処理後の前記表面層における結晶化度は、１０〜９０％であることが好ましい。
これにより、十分な耐久性を備えるとともに、帯電特性に特に優れた現像ローラをより確実に得ることができる。
本発明の現像ローラの製造方法では、前記非晶質は、ニッケルを主成分として含み、かつ、ホウ素およびリンの少なくとも１種を１〜１５ｗｔ％の含有率で含むことが好ましい。
これにより、長期にわたって高い帯電特性を発揮する現像ローラを得ることができる。
【００１７】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記熱処理の温度は、１５０〜３９０℃であることが好ましい。
これにより、前記表面層の全体が結晶化するのを防止しつつ、一部のみを確実に結晶化させることができる。
本発明の現像ローラの製造方法では、前記熱処理の加熱時間は１０〜１８０分であることが好ましい。
これにより、前記表面層の全体が結晶化するのを防止しつつ、一部のみをより確実に結晶化させることができる。
【００１８】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記熱処理の平均冷却速度は、２０〜４００℃／ｈであることが好ましい。
これにより、前記表面層の一部のみが結晶化するのを促進することができる。
本発明の現像ローラの製造方法では、前記熱処理後の表面層のビッカース硬度ＨＶは、７５０〜９００であることが好ましい。
これにより、特に十分な耐久性を備えた現像ローラが得られる。
【００１９】
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。
これにより、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。
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、十分な帯電特性を備えた現像ローラを得ることができる。
【００２０】
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、帯電され易さの異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させる優れた帯電特性を有し、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は、外周部を覆うように設けられ、金属を主成分とする結晶と非晶質とにより構成された表面層と、
外周部にトナーを保持する凹部とを備えたことを特徴とする。
これにより、帯電され易さの異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させる優れた帯電特性を有し、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、信頼性の高い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、信頼性の高い画像形成装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
（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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
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。
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。
【００４１】
この現像ローラ５１０の本体３００は、図５に示すように、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。
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】
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】
（現像ローラの製造方法）
＜第１実施形態＞
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）の第１実施形態について説明する。
図７は、本発明の現像ローラの製造方法の第１実施形態を説明するための模式図である。
【００６６】
本実施形態にかかる現像ローラ５１０を製造する方法は、金属管（金属製の管体）の外周面（外周部）に凹部を形成する凹部形成工程と、この凹部形成工程の後に、凹部を形成した金属管の外周面上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された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、表面層を構成する非晶質材料の一部が結晶化するように、少なくとも表面層に熱処理を施す熱処理工程とを有する。以下、各工程について、順次説明する。
【００６７】
［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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
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。
【００７０】
次に、得られた金属管５１１の外周面（外周部）に、図４および図５に示す溝（凹部）２を形成する（凹部形成工程）。
溝（凹部）２を形成する方法には、特に限定されないが、転造法、ブラスト法、切削法、レーザ照射、エッチング法等の方法を用いることができる。
このうち、溝を形成する方法は、転造法またはブラスト法であるのが好ましい。これらの方法によれば、比較的短時間で、高い寸法精度の溝を効率よく形成することができる。
【００７１】
以下、Ｉ．転造法と、II．ブラスト法とについて、順次説明する。
Ｉ．転造法は、金属管５１１の外周面５１１ａに形成すべき溝２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を形成する加工方法である。
転造にあたっては、まず、金属管５１１を、図７（ｂ）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。
【００７２】
図７（ｂ）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、金属管５１１の外径と、外周面に形成する溝の深さとを考慮して、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。
【００７３】
次に、各ダイス５１３、５１３を、それぞれの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、金属管５１１を挿入する。これにより、金属管５１１の外周面５１１ａ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が金属管５１１の外周面５１１ａに食い込むことにより、図７（ｂ）に示す溝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、外周面５１１ａ全体に溝２が形成される。
【００７４】
II．ブラスト法は、研削材（例えば、ガラス粉末、セラミックス粉末、金属ショット等）を、加圧したガスとともに金属管５１１の外周面５１１ａに吹き付ける方法（処理）である。吹き付けられた研削材は、研削したり、凹ませることにより、外周面５１１ａにランダムな配置の凹部を形成する。
また、金属管５１１の外周面５１１ａ上に、あらかじめ、溝を形成すべき領域が露出するような開口部を有するマスクを形成しておき、その上からブラスト処理を行うようにしてもよい。この方法によれば、開口部から露出した領域の外周面５１１ａのみが研削されるので、外周面５１１ａに所定の形状の溝を形成することができる。
【００７５】
［２］次に、溝２を形成した金属管５１１の外周面５１１ａ上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された表面層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、図８（ｃ）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。
【００７６】
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、非晶質材料で構成された表面層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。
【００７７】
ここで、形成する表面層５１２を構成する非晶質材料が含む金属としては、例えば、ニッケル、チタン、クロム等の元素が挙げられるが、特に、ニッケルが好ましい。ニッケルは、比較的導電性が高いので、トナーを帯電させる特性（帯電特性）に優れている。また、比較的耐候性（耐酸化性）に優れるとともに、硬度が高いので耐磨耗性に優れているという利点もある。したがって、ニッケルを主成分として含む表面層５１２は、長期にわたって高い帯電特性を発揮することができる。
【００７８】
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、添加物は、ホウ素およびリンのうちの少なくとも１種で構成されているのが好ましい。これらの元素は、特にニッケルと反応して、非晶質を安定的に生成することができる。したがって、ニッケルを主成分とする非晶質で構成された表面層５１２を確実に得ることができる。
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がトナーを帯電させる特性（帯電特性）を高めることができる。
【００７９】
また、表面層５１２の平均厚さは、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。表面層５１２の平均厚さを前記範囲内に設定すれば、十分な帯電特性を得ることができる。
なお、表面層５１２の平均厚さが前記上限値を上回ってもよいが、帯電特性のそれ以上の向上を期待することができないばかりか、金属管５１１と表面層５１２との熱膨張率差が顕在化するおそれがある。この熱膨張率差の顕在化は、表面層５１２の剥離につながるため、避けられることが好ましい。
【００８０】
また、表面層５１２中における前記添加物の含有率は、非晶質材料の主成分である金属の組成や、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、後述する熱処理工程において、表面層５１２中の非晶質材料の一部が、確実に結晶化することができる。換言すれば、添加物の含有率が前記範囲内であれば、後述する熱処理に伴い、表面層５１２が結晶化しなかったり、表面層５１２の全体が結晶化してしまうのを、より確実に防止することができる。
【００８１】
［３］次に、表面層５１２を形成した金属管５１１に熱処理を施す（図８（ｄ）参照）。
ここで、従来の現像ローラの製造方法では、外周面に凹部を形成した金属管の外周面に、表面層を形成し、現像ローラを製造していた。
ところで、この表面層は、全体が非晶質材料または全体が結晶材料で構成されていた。このような従来の現像ローラでは、トナーを帯電させる特性（帯電特性）が低く、帯電されないトナーが発生するという問題があった。この帯電されないトナーは、現像に寄与することができないため、トナーのかぶりの増大という問題を招いていた。
【００８２】
また、このような現象は、例えば、プリンタに新しいトナーを補給した際に、特に顕著に発生する。この際、プリンタに残存していた古いトナーは比較的帯電され難いのに対し、補給された新しいトナーは比較的帯電され易いという傾向がある。したがって、プリンタ中でこれらの各トナーが交じり合うと、帯電され易いトナーと帯電され難いトナーとが混在することとなり、前述のかぶりが顕著に発生する。
【００８３】
また、特に、表面層全体を非晶質材料で構成した現像ローラでは、表面層の硬度が低いため、トナーとの接触によって表面層が摩耗するという問題があった。このため、現像ローラの長期にわたる耐久性が十分ではなかった。
これに対し、本発明では、第１の工程で形成した表面層５１２のうちの一部が結晶化するように、少なくとも表面層５１２に熱処理を施すようにした。これにより、非晶質材料で構成された表面層５１２の一部が結晶化し、表面層５１２は、非晶質と結晶とが混在した状態となる。
【００８４】
このような状態の表面層５１２は、トナーへの電荷供与の効率が特に高められる。このため、かかる表面層５１２を備えた現像ローラ５１０は、帯電特性が特に高くなり、トナーをより確実に帯電させることができる。これにより、前述したかぶりを減少させることができる。なお、この現象は、表面層５１２が非晶質と結晶とが混在して構成されていることに起因して特異的に発現する現象であると推察される。
【００８５】
また、上記のような効果は、トナーの状態にかかわらず発揮される。このため、表面層５１２を備えた現像ローラ５１０は、例えば、帯電し易いトナーと帯電し難いトナーとが混在した状態のトナーをも、確実に帯電させることができる。このため、例えば、トナーカートリッジにトナーを補給した直後であっても、トナーのかぶりが増大するのを確実に防止することができる。
【００８６】
さらに、表面層５１２は、非晶質が有する比較的靭性が高いという特徴と、結晶が有する比較的硬度が高いという特徴とを併せ持つものとなる。このため、表面層５１２は、全体が結晶材料で構成されたものの硬度には及ばないものの、トナーとの接触による摩耗等を十分に防止し得る高い硬度を有するとともに、亀裂等の発生を確実に防止することができる。したがって、このような表面層５１２を備えた現像ローラ５１０は、長期にわたって十分な耐久性を備えたものとなる。
【００８７】
ところで、本発明では、非晶質材料で構成された表面層５１２の一部を結晶化させるように表面層５１２に熱処理を施すが、この熱処理の条件を適宜設定することにより、結晶化の程度（結晶化度）を制御する。
具体的には、熱処理の条件として、熱処理の温度、加熱時間、平均冷却速度および雰囲気のうちの少なくとも１つを用いるのが好ましい。このような熱処理の条件を適宜設定すれば、容易かつ確実に、表面層５１２の一部を結晶化させることができる。
【００８８】
これらの各条件は、表面層５１２が含む金属の組成や添加物の組成、含有率等の各因子に応じて異なる。このため、表面層５１２の一部をより確実に結晶化させるためには、各因子に応じて、熱処理の条件を設定することが求められる。
そこで、表面層５１２に光を照射したとき、光電効果により表面層５１２から発生した光電子を分析することにより、最適な熱処理の条件を容易かつ確実に決定することができる。これにより、表面層５１２中の非晶質材料の一部のみを確実に結晶化させることができる。
【００８９】
具体的には、まず、表面層５１２に光を照射したとき、光電効果により表面層５１２から発生した光電子数が、表面層５１２の結晶化度に応じて変化することを利用して、熱処理の条件を決定する。すなわち、表面層５１２に対して光電子分光分析を行い、その分析結果に基づいて、熱処理の条件を決定する。
表面層５１２から発生する光電子数は、表面層５１２の結晶化度を反映しており、結晶化度の程度に応じて変化する。したがって、この特性を利用して、表面層５１２の一部のみが結晶化するための条件を見出し（決定し）、見出された条件に基づいて、表面層５１２の熱処理を行うようにすればよい。これにより、表面層５１２が含む金属の組成や添加物の組成、含有率等の各因子にかかわらず、非晶質で構成された表面層５１２の一部のみを確実に結晶化することができる。その結果、帯電特性に優れるとともに、十分な耐久性を備えた現像ローラ５１０を効率よく製造することができる。
なお、表面層５１２に照射する光のエネルギーは、表面層５１２を構成する材料の仕事関数より大きいのが好ましい。これにより、表面層５１２から光電子を確実に発生させることができる。その結果、熱処理の条件を光電子分光分析に基づいて確実に決定することができる。
【００９０】
ここで、熱処理の条件を決定する好ましい方法について具体的に詳述する。
この方法では、まず、所定の条件で熱処理を施された後の表面層５１２に向けて、所定のエネルギーの光を照射する。そして、照射された光に伴う光電効果により表面層５１２から発生した光電子を分析する光電子分光分析を行う。
図９は、表面層に照射した光のエネルギーと、表面層から発生した光電子の収率（数）との関係を模式的にプロットしたグラフである。
このグラフは、横軸に、表面層５１２に照射する光のエネルギーを示し、縦軸に、光電効果により表面層５１２から発生した光電子の収率の平方根を示している。
【００９１】
この図９では、所定の条件で熱処理を施した表面層５１２に、エネルギーの光を照射し、発生した光電子の収率の平方根をプロットして得られた光電子分光スペクトルが図示されている。この光電子分光スペクトルは、光のエネルギーが増大するのに伴い、急激に増大している。なお、このスペクトルが急激に増大している位置をしきい値とし、このしきい値を横軸に投影したとき、その投影位置のエネルギーが表面層５１２を構成する材料の仕事関数Ｗに相当する。
【００９２】
また、仕事関数Ｗより高エネルギー側において、光のエネルギーが増大するのに伴い、光電子分光スペクトルがグラフの右上に向かって立ち上がっているが、この立ち上がり角度（スペクトルと横軸とがなす角度）αを求める。この角度αは、表面層５１２からトナーＴへの電荷の移動効率を反映する指標となる。したがって、この角度αを指標として熱処理の条件を決定すれば、帯電特性が確実に向上し得るように、表面層５１２に熱処理を施すことができる。
【００９３】
次に、全体を結晶化させた表面層ＳＣを備えた現像ローラを用意し、この表面層ＳＣについても上記と同様にして、仕事関数より高エネルギー側において、光電子分光スペクトルと横軸とがなす角度αＣを求める。
そして、熱処理の条件の決定にあたっては、所定の条件で熱処理を施した後の表面層５１２から求めた角度αが、全体を結晶化させた表面層ＳＣから求めた角度αＣよりも小さくなるように、熱処理の条件を調整する。これにより、より最適な熱処理の条件を容易かつ確実に決定することができ、この条件で熱処理を施された表面層５１２は、トナーＴへの電荷の移動効率がより高くなる。その結果、十分な耐久性を備えるとともに、帯電特性に優れた現像ローラ５１０を確実に得ることができる。
【００９４】
次に、熱処理の条件を決定するより好ましい方法について具体的に詳述する。
この方法では、まず、全体を結晶化させた表面層ＳＣを備えた現像ローラと、全体が非晶質で構成された表面層ＳＡを備えた現像ローラとを用意する。なお、表面層ＳＡを備えた現像ローラとしては、熱処理を施す前の表面層５１２を備えた現像ローラを用いればよい。
【００９５】
次に、これらの表面層ＳＣ、ＳＡにそれぞれ光を照射する。そして、各表面層ＳＣ、ＳＡからそれぞれ光電子分光スペクトルを得るとともに、各角度αＣ、αＡをそれぞれ求める。
熱処理の条件の決定にあたっては、所定の条件で熱処理を施した後の表面層５１２から求めた角度αが、αＡ＜α＜（αＣ＋αＡ）／２なる条件を満足するように、熱処理の条件を調整する。これにより、特に最適な熱処理の条件を容易かつ確実に決定することができる。これにより、表面層５１２中の結晶化度が特に最適化され、表面層５１２からトナーＴへの電荷の移動効率が特に高くなる。その結果、十分な耐久性を備えるとともに、帯電特性に特に優れた現像ローラ５１０を確実に得ることができる。
【００９６】
ここで、熱処理を施した後の表面層５１２における結晶化度は、１０〜９０％程度であるのが好ましく、２０〜８０％程度であるのがより好ましい。これにより、前記効果がより顕著に発揮される。
なお、前記含有率が前記下限値を下回ると、表面層５１２からトナーＴへの電荷の移動効率が若干低下するとともに、表面層５１２の硬度も若干低下するおそれがある。一方、前記含有率が前記上限値を上回ると、表面層５１２からトナーＴへの電荷の移動効率が若干低下するとともに、表面層５１２の靭性も若干低下するおそれがある。
【００９７】
また、熱処理を施した後の表面層５１２のビッカース硬度ＨＶは、７５０〜９００程度であるのが好ましく、８００〜９００程度であるのがより好ましい。このような硬度範囲の表面層５１２を備えた現像ローラ５１０は、特に十分な耐久性を備えたものとなる。
ところで、前述したように、熱処理の条件は、表面層５１２が含む金属の組成や添加物の組成、含有率等の各因子に応じて異なる。
【００９８】
以下では、熱処理の条件の一例として、遷移金属としてニッケルを含み、添加物としてホウ素またはリンを１〜１５ｗｔ％の割合で含む表面層５１２に熱処理を施す場合を例に、熱処理の条件について説明する。
まず、熱処理の温度は、１５０〜３９０℃程度であるのが好ましく、２００〜３５０℃程度であるのがより好ましく、２５０〜３００℃程度であるのがさらに好ましい。熱処理の温度を前記範囲内に設定することにより、表面層５１２の全体が結晶化するのを防止しつつ、一部のみを確実に結晶化させることができる。
【００９９】
また、前記温度での加熱時間は、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。前記温度での加熱時間を前記範囲内に設定することにより、表面層５１２の全体が結晶化するのを防止しつつ、一部のみをより確実に結晶化させることができる。
また、熱処理における加熱後の平均冷却速度は、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。冷却速度を前記範囲内に設定することにより、表面層５１２の一部のみが結晶化するのを、促進することができる。
なお、冷却速度は、熱処理における冷却過程全体のうち、一部の冷却過程において前記範囲内に設定されるようにしてもよい。
【０１００】
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。
このようにして、円筒状の本体３００が得られる。
【０１０１】
［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、帯電特性に優れるとともに、十分な耐久性を備えた現像ローラ５１０を効率よく確実に製造することができる。
また、帯電特性の異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させ、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。
【０１０２】
＜第２実施形態＞
次に、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）の第２実施形態について説明する。
以下、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１０３】
本実施形態にかかる現像ローラの製造方法は、工程の順序が異なる以外は、前記第１実施形態と同様である。
本実施形態にかかる現像ローラ５１０を製造する方法は、金属管（金属製の管体）の外周面上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された表面層を形成する表面層形成工程と、この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、表面層を構成する非晶質材料の一部が結晶化するように、少なくとも表面層に熱処理を施す熱処理工程とを有する。以下、各工程について、順次説明する。
【０１０４】
［１］まず、金属管５１１を用意する。
次に、金属管５１１の外周面５１１ａ上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された表面層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、表面層５１２で覆われる。
［２］次に、表面層５１２を形成した金属管５１１の外周面（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、前記第１実施形態と同様に、転造法、ブラスト法、切削法、レーザ照射、エッチング法等の方法を用いることができる。
【０１０５】
［３］次に、溝２を形成した金属管５１１に熱処理を施す。
この熱処理は、前記第１実施形態と同様に、表面層５１２を構成する非晶質材料の一部が結晶化するような条件で行われる。その結果、表面層５１２は、非晶質と結晶との混在物により構成される。
以上により、前述した円筒状の本体３００が得られる。
【０１０６】
［４］次に、前記第１実施形態と同様にして、本体３００の中空部の両端に、それぞれ縮径部３１０を挿入する。これにより、現像ローラ５１０が得られる。
以上のような本実施形態にかかる現像ローラの製造方法によっても、前記第１実施形態と同様に、帯電特性に優れるとともに、十分な耐久性を備えた現像ローラ５１０を効率よく確実に製造することができる。
【０１０７】
また、帯電特性の異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させ、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。
さらに、本実施形態では、表面層５１２を形成した後、溝２を形成するようにした。
ここで、例えば、溝を形成した後、表面層を形成する場合、表面層の形成方法によっては、溝が形成された部分と、溝が形成されない部分との間で、表面層の厚さにバラツキが生じる。かかる問題は、メッキ法により、表面層を形成する場合等に特に顕著に生じる。
【０１０８】
これに対し、本実施形態にかかる現像ローラの製造方法では、前述したように、表面層５１２を形成した後、溝２を形成する。このため、現像ローラ５１０の外周面において、溝２が形成された部分と、溝２が形成されない部分との間で、表面層５１２の厚さを一定にしてなる現像ローラ５１０を製造することができる。その結果、表面層５１２の剥離等の不具合を確実に防止しつつ、現像ローラ５１０の外周面全体において、帯電特性のバラツキを抑制することができる。
また、本実施形態では、表面層５１２を形成した後、熱処理を施す前に溝２を形成する。このため、比較的硬度の低い非晶質材料で構成された表面層５１２に溝２を形成することができるので、寸法精度の高い溝２を効率よく形成することができる。
【０１０９】
＜第３実施形態＞
次に、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）の第３実施形態について説明する。
以下、第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１１０】
本実施形態にかかる現像ローラの製造方法は、工程の順序が異なる以外は、前記第１実施形態と同様である。
本実施形態にかかる現像ローラ５１０を製造する方法は、金属管（金属製の管体）の外周面上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された表面層を形成する表面層形成工程と、表面層を構成する非晶質材料の一部が結晶化するように、少なくとも表面層に熱処理を施す熱処理工程と、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。
【０１１１】
［１］まず、金属管５１１を用意する。
次に、金属管５１１の外周面５１１ａ上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された表面層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、表面層５１２で覆われる。
［２］次に、表面層５１２を形成した金属管５１１に熱処理を施す。
この熱処理は、前記第１実施形態と同様に、表面層５１２を構成する非晶質材料の一部が結晶化するような条件で行われる。その結果、表面層５１２は、非晶質と結晶との混在物により構成される。
【０１１２】
［３］次に、表面層５１２を形成した金属管５１１の外周面（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、前記第１実施形態と同様に、転造法、ブラスト法、切削法、レーザ照射、エッチング法等の方法を用いることができる。
以上により、前述した円筒状の本体３００が得られる。
【０１１３】
［４］次に、前記第１実施形態と同様にして、本体３００の中空部の両端に、それぞれ縮径部３１０を挿入する。これにより、現像ローラ５１０が得られる。
以上のような本実施形態にかかる現像ローラの製造方法によっても、前記第１実施形態と同様に、帯電特性に優れるとともに、十分な耐久性を備えた現像ローラ５１０を効率よく確実に製造することができる。
また、帯電特性の異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させ、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。
【０１１４】
また、本実施形態にかかる現像ローラの製造方法では、表面層５１２を形成した後、溝２を形成する。このため、現像ローラ５１０の外周面において、溝２が形成された部分と、溝２が形成されない部分との間で、表面層５１２の厚さを一定にしてなる現像ローラ５１０を製造することができる。その結果、表面層５１２の剥離等の不具合を確実に防止しつつ、現像ローラ５１０の外周面全体において、帯電特性のバラツキを抑制することができる。
【０１１５】
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、金属管には、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、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】
【０１１６】
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。
【０１１７】
＜２＞次に、転造法により、鋼管の外周面に、図４および図５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％
【０１１８】
＜３＞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
【０１１９】
＜４＞次に、表面層を形成した鋼管を熱処理炉に入れ、以下の条件で熱処理を施した。
＜熱処理の条件＞
・温度 ：２００℃
・時間 ：６０分
・雰囲気 ：Ｎ２ガス雰囲気
・平均冷却速度：１００℃／ｈ
これにより、現像ローラの本体を得、こ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。
＜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。
【０１２０】
（実施例２）
熱処理の温度を２８０℃にした以外は、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）
熱処理の温度を３５０℃にした以外は、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。
【０１２１】
（実施例４）
前記実施例２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２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５）
前記実施例２において、各工程＜２＞、＜３＞、＜４＞の順序を、＜３＞→＜４＞→＜２＞の順序に変更した以外は、前記実施例２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。
【０１２２】
（比較例１）
熱処理を省略した以外は、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）
熱処理の温度を４００℃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。
【０１２３】
２．評価
２．１ 光電子分光分析
各実施例および各比較例で製造した現像ローラの表面層に対して、光電子分光装置を用いて光電子分光分析を行った。そして、横軸が表面層に照射した光のエネルギーを示し、縦軸が光電効果により表面層から発生した光電子の収率の平方根を示すグラフに、分析結果をプロットして、各現像ローラの光電子分光スペクトルを得た。以下に、光電子分光分析の条件を示す。
【０１２４】
＜光電子分光分析の条件＞
・使用装置 ：理研計器（株）製 光電子分光装置 ＡＣ−２
・測定エネルギー ：４．２〜６．２ｅＶ（０．１ｅＶステップ）
・エネルギー毎計数時間：１０秒
・アノード電圧 ：２８５０Ｖ
・光源 ：重水素ランプ（紫外光）
・測定光量 ：１０ｎＷ
【０１２５】
得られた光電子分光スペクトルを図１０に示す。なお、図１０には、代表として、実施例２および比較例１、２で製造した現像ローラから得られた光電子分光スペクトルを図示している。
図１０に示すように、各スペクトルは、照射光のエネルギー５ｅＶ未満では、いずれも光電子収率が小さいが、５ｅＶ付近をしきい値として、右上に立ち上がっている。
【０１２６】
ここで、各スペクトルの５ｅＶより高エネルギー側において、光電子分光スペクトルと横軸とがなす角度αを求めた。
また、実施例２で得られた角度αをα２８０、比較例１で得られた角度αをα０、比較例２で得られた角度αをα４００とする。
その結果、各角度α０、α２８０、α４００は、「α０＜α２８０＜（α０＋α４００）／２」なる大小関係を満足した。
また、実施例２以外の各実施例で製造した現像ローラから得られた光電子分光スペクトルについても、実施例２と同様に、上記の大小関係を満足した。
【０１２７】
２．２ 表面層の結晶構造の評価
各実施例および各比較例で製造した現像ローラを５本ずつ用意し、これらを切断した。次いで、切断面の表面層に対して、透過型電子顕微鏡を用いて電子線を照射し、電子線回折像を得た。そして、この電子線回折像に基づいて、各現像ローラに形成された表面層の結晶構造を評価した。
【０１２８】
その結果、各実施例で得られた現像ローラの表面層は、いずれも、結晶組織と非晶質組織の混合状態であることが確認された。
なお、表面層中の結晶化度は、若干バラツキ（個体差）があるものの、３０〜７０％の範囲内であった。
一方、比較例１で得られた現像ローラの表面層は、全体が非晶質組織で構成されていた。
また、比較例２で得られた現像ローラの表面層は、全体が結晶組織で構成されていた。
【０１２９】
２．３ 鋼管の硬度の評価
各実施例および各比較例で製造した現像ローラを５本ずつ用意し、それぞれの現像ローラにおいて、外周面（表面層）のビッカース硬度ＨＶを、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に規定の方法により測定した。
２．４ 帯電特性の評価
まず、各実施例および各比較例で製造したプリンタにおいて、印字途中で動作を停止し、カートリッジを取り出した。そして、粉黛帯電量分布測定装置（ホソカワミクロン社製、E-spart analyzer）を用いて、帯電量分布を測定した。その結果から、各プリンタ中の現像ローラのトナー担持量と、担持したトナーの帯電量とを求めた。
【０１３０】
２．５ トナーかぶりの評価
２．５．１ 非補給時のトナーかぶりの評価
まず、各実施例および各比較例で製造したプリンタのカートリッジ中に、新しいトナーのみを充填した。
次に、各プリンタにおいて、所定の印字パターンで１０００枚印字した。その後、各プリンタからカートリッジを取り出し、それぞれのトナーかぶりを計量した。そして、トナーかぶりを、以下の基準にしたがって評価した。
◎：かぶりが４ｇ以下である
○：かぶりが４ｇ超、６ｇ以下である
△：かぶりが６ｇ超、８ｇ以下である
×：かぶりが８ｇ超である
【０１３１】
２．５．２ 補給時のトナーかぶりの評価
まず、２．５．１で使用したカートリッジ中に、別途、新しいトナーを補給した。これにより、カートリッジ中に、新しいトナーと古いトナーとの混在状態とした。
次に、各プリンタにおいて、所定の印字パターンで１０００枚印字した。その後、各プリンタからカートリッジを取り出し、それぞれのトナーかぶりを計量した。そして、トナーかぶりを、以下の基準にしたがって評価した。
◎：かぶりが１０ｇ以下である
○：かぶりが１０ｇ超、１５ｇ以下である
△：かぶりが１５ｇ超、２０ｇ以下である
×：かぶりが２０ｇ超である
以上、２．２〜２．５の評価結果を表１に示す。
【０１３２】
【表１】
【０１３３】
表１から明らかなように、各実施例で得られた現像ローラの表面層の硬度は、比較例２で得られた現像ローラには及ばないものの、比較的高い硬度であった。このため、各実施例で得られた現像ローラは、十分な耐久性を有すると考えられる。
また、各実施例で得られた現像ローラは、優れた帯電特性を示した。
さらに、各実施例で得られたプリンタは、各比較例で得られたプリンタに比べ、トナーかぶりが少なかった。この結果からも、各実施例で得られた現像ローラは、いずれも、帯電特性に優れていることが明らかとなった。また、この傾向は、トナー補給時において、特に顕著であった。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【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の第１実施形態を説明するための模式図である。
【図８】本発明の現像ローラの製造方法の第１実施形態を説明するための模式図である。
【図９】表面層に照射した光のエネルギーと、表面層から発生した光電子の収率（数）との関係を模式的にプロットしたグラフである。
【図１０】実施例２および比較例１、２で製造した現像ローラから得られた光電子分光スペクトルである。
【符号の説明】
【０１３５】
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 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 Ｐ１……記録媒体 Ｔ……トナー Ｏ……回転軸（中心軸）
【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】
しかしながら、このような現像ローラでは、外周面が長期間にわたってトナーと接触することによって変質・摩耗等が生じ、トナーを帯電させる特性（帯電特性）が低下するという問題が生じる。帯電特性が低下した現像ローラでは、担持したトナーを十分に帯電させることができず、帯電されないトナーが発生する。この帯電されないトナーは、適正な現像に寄与することができないため、トナーのかぶりの増大を招くこととなる。
【０００５】
さらに、かかる問題は、帯電され易いトナーと帯電され難いトナーとが混在したトナーを用いて現像を行う際に、特に顕著に発生する問題である。
また、上記のような凹部を形成した金属管の外周面上に、表面層を形成した現像ローラも知られている。
しかしながら、このような現像ローラにおいても、十分な帯電特性が得られないため、上記のような問題は十分に解決されていない。
【０００６】
【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】
【０００７】
本発明の目的は、帯電され易さの異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させる優れた帯電特性を有し、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、信頼性の高い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】
【０００８】
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部に前記凹部を形成する凹部形成工程と、
該凹部形成工程の後に、前記凹部を形成した前記管体の外周面上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された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に、前記表面層を構成する非晶質材料のうちの一部が結晶化するように、少なくとも前記表面層に熱処理を施す熱処理工程とを有することを特徴とする。
これにより、帯電され易さの異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させる優れた帯電特性を有し、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。
【０００９】
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、金属を主成分とする非晶質材料で構成された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に、前記表面層を形成した前記管体の外周部に、前記凹部を形成する凹部形成工程と、
該凹部形成工程の後に、前記表面層を構成する非晶質材料のうちの一部が結晶化するように、少なくとも前記表面層に熱処理を施す熱処理工程とを有することを特徴とする。
これにより、帯電され易さの異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させる優れた帯電特性を有し、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。
【００１０】
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、金属を主成分とする非晶質材料で構成された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に、前記表面層を構成する非晶質材料のうちの一部が結晶化するように、少なくとも前記表面層に熱処理を施す熱処理工程と、
該熱処理工程の後に、前記表面層を形成した前記管体の外周部に、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、帯電され易さの異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させる優れた帯電特性を有し、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。
【００１１】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記表面層に光を照射し、光電効果により前記表面層から発生した光電子を分析する光電子分光分析を、前記表面層について行い、得られた分析結果が、前記表面層の結晶化度に応じて変化することを利用して、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施すことが好ましい。
これにより、最適な熱処理の条件を容易かつ確実に決定することができる。その結果、前記表面層中の非晶質材料の一部のみを確実に結晶化させることができる。
【００１２】
本発明の現像ローラの製造方法では、横軸が前記照射した光のエネルギーを示し、縦軸が前記光電子の収率の平方根を示すグラフに、前記分析結果をプロットしてなる光電子分光スペクトルを得たとき、
該光電子分光スペクトルと前記横軸とがなす角度αに基づいて、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施すことが好ましい。
前記角度αは、前記表面層からトナーへの電荷の移動効率を反映する指標となる。したがって、この角度αを指標として前記熱処理の条件を決定すれば、帯電特性が確実に向上し得るように、前記表面層に熱処理を施すことができる。
【００１３】
本発明の現像ローラの製造方法では、所定の条件で熱処理を施した後の前記表面層に対して、前記光電子分光分析を行い、前記角度αを得るとともに、
前記表面層を構成する非晶質材料の全体を結晶化させたものに対して、前記光電子分光分析を行い、前記角度αＣを得たとき、
α＜αＣなる関係を満足するように、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施すことが好ましい。
これにより、より最適な熱処理の条件を容易かつ確実に決定することができ、この条件で熱処理を施された表面層は、トナーへの電荷の移動効率がより高くなる。その結果、十分な耐久性を備えるとともに、帯電特性に優れた現像ローラを確実に得ることができる。
【００１４】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記角度αを得るとともに、
前記角度αＣと、
前記表面層を構成する非晶質材料に対して、前記光電子分光分析を行い、前記角度αＡとを得たとき、
αＡ＜α＜（αＣ＋αＡ）／２なる関係を満足するように、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施すことが好ましい。
これにより、前記表面層中の結晶化度が特に最適化され、前記表面層からトナーへの電荷の移動効率が特に高くなる。その結果、十分な耐久性を備えるとともに、帯電特性に特に優れた現像ローラを確実に得ることができる。
【００１５】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記表面層に照射される光のエネルギーは、前記表面層の仕事関数より大きいことが好ましい。
これにより、前記表面層から光電子を確実に発生させることができる。その結果、前記熱処理の条件を光電子分光分析に基づいて確実に決定することができる。
本発明の現像ローラの製造方法では、前記熱処理の条件は、温度、加熱時間、平均冷却速度および雰囲気のうちの少なくとも１つであることが好ましい。
このような熱処理の条件を適宜設定すれば、容易かつ確実に、前記表面層の一部を結晶化させることができる。
【００１６】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記熱処理後の前記表面層における結晶化度は、１０〜９０％であることが好ましい。
これにより、十分な耐久性を備えるとともに、帯電特性に特に優れた現像ローラをより確実に得ることができる。
本発明の現像ローラの製造方法では、前記非晶質は、ニッケルを主成分として含み、かつ、ホウ素およびリンの少なくとも１種を１〜１５ｗｔ％の含有率で含むことが好ましい。
これにより、長期にわたって高い帯電特性を発揮する現像ローラを得ることができる。
【００１７】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記熱処理の温度は、１５０〜３９０℃であることが好ましい。
これにより、前記表面層の全体が結晶化するのを防止しつつ、一部のみを確実に結晶化させることができる。
本発明の現像ローラの製造方法では、前記熱処理の加熱時間は１０〜１８０分であることが好ましい。
これにより、前記表面層の全体が結晶化するのを防止しつつ、一部のみをより確実に結晶化させることができる。
【００１８】
本発明の現像ローラの製造方法では、前記熱処理の平均冷却速度は、２０〜４００℃／ｈであることが好ましい。
これにより、前記表面層の一部のみが結晶化するのを促進することができる。
本発明の現像ローラの製造方法では、前記熱処理後の表面層のビッカース硬度ＨＶは、７５０〜９００であることが好ましい。
これにより、特に十分な耐久性を備えた現像ローラが得られる。
【００１９】
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。
これにより、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。
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、十分な帯電特性を備えた現像ローラを得ることができる。
【００２０】
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、帯電され易さの異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させる優れた帯電特性を有し、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は、外周部を覆うように設けられ、金属を主成分とする結晶と非晶質とにより構成された表面層と、
外周部にトナーを保持する凹部とを備えたことを特徴とする。
これにより、帯電され易さの異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させる優れた帯電特性を有し、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、信頼性の高い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、信頼性の高い画像形成装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
（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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
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。
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。
【００４１】
この現像ローラ５１０の本体３００は、図５に示すように、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。
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】
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】
（現像ローラの製造方法）
＜第１実施形態＞
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）の第１実施形態について説明する。
図７は、本発明の現像ローラの製造方法の第１実施形態を説明するための模式図である。
【００６６】
本実施形態にかかる現像ローラ５１０を製造する方法は、金属管（金属製の管体）の外周面（外周部）に凹部を形成する凹部形成工程と、この凹部形成工程の後に、凹部を形成した金属管の外周面上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された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、表面層を構成する非晶質材料の一部が結晶化するように、少なくとも表面層に熱処理を施す熱処理工程とを有する。以下、各工程について、順次説明する。
【００６７】
［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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
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。
【００７０】
次に、得られた金属管５１１の外周面（外周部）に、図４および図５に示す溝（凹部）２を形成する（凹部形成工程）。
溝（凹部）２を形成する方法には、特に限定されないが、転造法、ブラスト法、切削法、レーザ照射、エッチング法等の方法を用いることができる。
このうち、溝を形成する方法は、転造法またはブラスト法であるのが好ましい。これらの方法によれば、比較的短時間で、高い寸法精度の溝を効率よく形成することができる。
【００７１】
以下、Ｉ．転造法と、II．ブラスト法とについて、順次説明する。
Ｉ．転造法は、金属管５１１の外周面５１１ａに形成すべき溝２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を形成する加工方法である。
転造にあたっては、まず、金属管５１１を、図７（ｂ）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。
【００７２】
図７（ｂ）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、金属管５１１の外径と、外周面に形成する溝の深さとを考慮して、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。
【００７３】
次に、各ダイス５１３、５１３を、それぞれの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、金属管５１１を挿入する。これにより、金属管５１１の外周面５１１ａ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が金属管５１１の外周面５１１ａに食い込むことにより、図７（ｂ）に示す溝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、外周面５１１ａ全体に溝２が形成される。
【００７４】
II．ブラスト法は、研削材（例えば、ガラス粉末、セラミックス粉末、金属ショット等）を、加圧したガスとともに金属管５１１の外周面５１１ａに吹き付ける方法（処理）である。吹き付けられた研削材は、研削したり、凹ませることにより、外周面５１１ａにランダムな配置の凹部を形成する。
また、金属管５１１の外周面５１１ａ上に、あらかじめ、溝を形成すべき領域が露出するような開口部を有するマスクを形成しておき、その上からブラスト処理を行うようにしてもよい。この方法によれば、開口部から露出した領域の外周面５１１ａのみが研削されるので、外周面５１１ａに所定の形状の溝を形成することができる。
【００７５】
［２］次に、溝２を形成した金属管５１１の外周面５１１ａ上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された表面層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、図８（ｃ）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。
【００７６】
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、非晶質材料で構成された表面層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。
【００７７】
ここで、形成する表面層５１２を構成する非晶質材料が含む金属としては、例えば、ニッケル、チタン、クロム等の元素が挙げられるが、特に、ニッケルが好ましい。ニッケルは、比較的導電性が高いので、トナーを帯電させる特性（帯電特性）に優れている。また、比較的耐候性（耐酸化性）に優れるとともに、硬度が高いので耐磨耗性に優れているという利点もある。したがって、ニッケルを主成分として含む表面層５１２は、長期にわたって高い帯電特性を発揮することができる。
【００７８】
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、添加物は、ホウ素およびリンのうちの少なくとも１種で構成されているのが好ましい。これらの元素は、特にニッケルと反応して、非晶質を安定的に生成することができる。したがって、ニッケルを主成分とする非晶質で構成された表面層５１２を確実に得ることができる。
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がトナーを帯電させる特性（帯電特性）を高めることができる。
【００７９】
また、表面層５１２の平均厚さは、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。表面層５１２の平均厚さを前記範囲内に設定すれば、十分な帯電特性を得ることができる。
なお、表面層５１２の平均厚さが前記上限値を上回ってもよいが、帯電特性のそれ以上の向上を期待することができないばかりか、金属管５１１と表面層５１２との熱膨張率差が顕在化するおそれがある。この熱膨張率差の顕在化は、表面層５１２の剥離につながるため、避けられることが好ましい。
【００８０】
また、表面層５１２中における前記添加物の含有率は、非晶質材料の主成分である金属の組成や、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、後述する熱処理工程において、表面層５１２中の非晶質材料の一部が、確実に結晶化することができる。換言すれば、添加物の含有率が前記範囲内であれば、後述する熱処理に伴い、表面層５１２が結晶化しなかったり、表面層５１２の全体が結晶化してしまうのを、より確実に防止することができる。
【００８１】
［３］次に、表面層５１２を形成した金属管５１１に熱処理を施す（図８（ｄ）参照）。
ここで、従来の現像ローラの製造方法では、外周面に凹部を形成した金属管の外周面に、表面層を形成し、現像ローラを製造していた。
ところで、この表面層は、全体が非晶質材料または全体が結晶材料で構成されていた。このような従来の現像ローラでは、トナーを帯電させる特性（帯電特性）が低く、帯電されないトナーが発生するという問題があった。この帯電されないトナーは、現像に寄与することができないため、トナーのかぶりの増大という問題を招いていた。
【００８２】
また、このような現象は、例えば、プリンタに新しいトナーを補給した際に、特に顕著に発生する。この際、プリンタに残存していた古いトナーは比較的帯電され難いのに対し、補給された新しいトナーは比較的帯電され易いという傾向がある。したがって、プリンタ中でこれらの各トナーが交じり合うと、帯電され易いトナーと帯電され難いトナーとが混在することとなり、前述のかぶりが顕著に発生する。
【００８３】
また、特に、表面層全体を非晶質材料で構成した現像ローラでは、表面層の硬度が低いため、トナーとの接触によって表面層が摩耗するという問題があった。このため、現像ローラの長期にわたる耐久性が十分ではなかった。
これに対し、本発明では、第１の工程で形成した表面層５１２のうちの一部が結晶化するように、少なくとも表面層５１２に熱処理を施すようにした。これにより、非晶質材料で構成された表面層５１２の一部が結晶化し、表面層５１２は、非晶質と結晶とが混在した状態となる。
【００８４】
このような状態の表面層５１２は、トナーへの電荷供与の効率が特に高められる。このため、かかる表面層５１２を備えた現像ローラ５１０は、帯電特性が特に高くなり、トナーをより確実に帯電させることができる。これにより、前述したかぶりを減少させることができる。なお、この現象は、表面層５１２が非晶質と結晶とが混在して構成されていることに起因して特異的に発現する現象であると推察される。
【００８５】
また、上記のような効果は、トナーの状態にかかわらず発揮される。このため、表面層５１２を備えた現像ローラ５１０は、例えば、帯電し易いトナーと帯電し難いトナーとが混在した状態のトナーをも、確実に帯電させることができる。このため、例えば、トナーカートリッジにトナーを補給した直後であっても、トナーのかぶりが増大するのを確実に防止することができる。
【００８６】
さらに、表面層５１２は、非晶質が有する比較的靭性が高いという特徴と、結晶が有する比較的硬度が高いという特徴とを併せ持つものとなる。このため、表面層５１２は、全体が結晶材料で構成されたものの硬度には及ばないものの、トナーとの接触による摩耗等を十分に防止し得る高い硬度を有するとともに、亀裂等の発生を確実に防止することができる。したがって、このような表面層５１２を備えた現像ローラ５１０は、長期にわたって十分な耐久性を備えたものとなる。
【００８７】
ところで、本発明では、非晶質材料で構成された表面層５１２の一部を結晶化させるように表面層５１２に熱処理を施すが、この熱処理の条件を適宜設定することにより、結晶化の程度（結晶化度）を制御する。
具体的には、熱処理の条件として、熱処理の温度、加熱時間、平均冷却速度および雰囲気のうちの少なくとも１つを用いるのが好ましい。このような熱処理の条件を適宜設定すれば、容易かつ確実に、表面層５１２の一部を結晶化させることができる。
【００８８】
これらの各条件は、表面層５１２が含む金属の組成や添加物の組成、含有率等の各因子に応じて異なる。このため、表面層５１２の一部をより確実に結晶化させるためには、各因子に応じて、熱処理の条件を設定することが求められる。
そこで、表面層５１２に光を照射したとき、光電効果により表面層５１２から発生した光電子を分析することにより、最適な熱処理の条件を容易かつ確実に決定することができる。これにより、表面層５１２中の非晶質材料の一部のみを確実に結晶化させることができる。
【００８９】
具体的には、まず、表面層５１２に光を照射したとき、光電効果により表面層５１２から発生した光電子数が、表面層５１２の結晶化度に応じて変化することを利用して、熱処理の条件を決定する。すなわち、表面層５１２に対して光電子分光分析を行い、その分析結果に基づいて、熱処理の条件を決定する。
表面層５１２から発生する光電子数は、表面層５１２の結晶化度を反映しており、結晶化度の程度に応じて変化する。したがって、この特性を利用して、表面層５１２の一部のみが結晶化するための条件を見出し（決定し）、見出された条件に基づいて、表面層５１２の熱処理を行うようにすればよい。これにより、表面層５１２が含む金属の組成や添加物の組成、含有率等の各因子にかかわらず、非晶質で構成された表面層５１２の一部のみを確実に結晶化することができる。その結果、帯電特性に優れるとともに、十分な耐久性を備えた現像ローラ５１０を効率よく製造することができる。
なお、表面層５１２に照射する光のエネルギーは、表面層５１２を構成する材料の仕事関数より大きいのが好ましい。これにより、表面層５１２から光電子を確実に発生させることができる。その結果、熱処理の条件を光電子分光分析に基づいて確実に決定することができる。
【００９０】
ここで、熱処理の条件を決定する好ましい方法について具体的に詳述する。
この方法では、まず、所定の条件で熱処理を施された後の表面層５１２に向けて、所定のエネルギーの光を照射する。そして、照射された光に伴う光電効果により表面層５１２から発生した光電子を分析する光電子分光分析を行う。
図９は、表面層に照射した光のエネルギーと、表面層から発生した光電子の収率（数）との関係を模式的にプロットしたグラフである。
このグラフは、横軸に、表面層５１２に照射する光のエネルギーを示し、縦軸に、光電効果により表面層５１２から発生した光電子の収率の平方根を示している。
【００９１】
この図９では、所定の条件で熱処理を施した表面層５１２に、エネルギーの光を照射し、発生した光電子の収率の平方根をプロットして得られた光電子分光スペクトルが図示されている。この光電子分光スペクトルは、光のエネルギーが増大するのに伴い、急激に増大している。なお、このスペクトルが急激に増大している位置をしきい値とし、このしきい値を横軸に投影したとき、その投影位置のエネルギーが表面層５１２を構成する材料の仕事関数Ｗに相当する。
【００９２】
また、仕事関数Ｗより高エネルギー側において、光のエネルギーが増大するのに伴い、光電子分光スペクトルがグラフの右上に向かって立ち上がっているが、この立ち上がり角度（スペクトルと横軸とがなす角度）αを求める。この角度αは、表面層５１２からトナーＴへの電荷の移動効率を反映する指標となる。したがって、この角度αを指標として熱処理の条件を決定すれば、帯電特性が確実に向上し得るように、表面層５１２に熱処理を施すことができる。
【００９３】
次に、全体を結晶化させた表面層ＳＣを備えた現像ローラを用意し、この表面層ＳＣについても上記と同様にして、仕事関数より高エネルギー側において、光電子分光スペクトルと横軸とがなす角度αＣを求める。
そして、熱処理の条件の決定にあたっては、所定の条件で熱処理を施した後の表面層５１２から求めた角度αが、全体を結晶化させた表面層ＳＣから求めた角度αＣよりも小さくなるように、熱処理の条件を調整する。これにより、より最適な熱処理の条件を容易かつ確実に決定することができ、この条件で熱処理を施された表面層５１２は、トナーＴへの電荷の移動効率がより高くなる。その結果、十分な耐久性を備えるとともに、帯電特性に優れた現像ローラ５１０を確実に得ることができる。
【００９４】
次に、熱処理の条件を決定するより好ましい方法について具体的に詳述する。
この方法では、まず、全体を結晶化させた表面層ＳＣを備えた現像ローラと、全体が非晶質で構成された表面層ＳＡを備えた現像ローラとを用意する。なお、表面層ＳＡを備えた現像ローラとしては、熱処理を施す前の表面層５１２を備えた現像ローラを用いればよい。
【００９５】
次に、これらの表面層ＳＣ、ＳＡにそれぞれ光を照射する。そして、各表面層ＳＣ、ＳＡからそれぞれ光電子分光スペクトルを得るとともに、各角度αＣ、αＡをそれぞれ求める。
熱処理の条件の決定にあたっては、所定の条件で熱処理を施した後の表面層５１２から求めた角度αが、αＡ＜α＜（αＣ＋αＡ）／２なる条件を満足するように、熱処理の条件を調整する。これにより、特に最適な熱処理の条件を容易かつ確実に決定することができる。これにより、表面層５１２中の結晶化度が特に最適化され、表面層５１２からトナーＴへの電荷の移動効率が特に高くなる。その結果、十分な耐久性を備えるとともに、帯電特性に特に優れた現像ローラ５１０を確実に得ることができる。
【００９６】
ここで、熱処理を施した後の表面層５１２における結晶化度は、１０〜９０％程度であるのが好ましく、２０〜８０％程度であるのがより好ましい。これにより、前記効果がより顕著に発揮される。
なお、前記含有率が前記下限値を下回ると、表面層５１２からトナーＴへの電荷の移動効率が若干低下するとともに、表面層５１２の硬度も若干低下するおそれがある。一方、前記含有率が前記上限値を上回ると、表面層５１２からトナーＴへの電荷の移動効率が若干低下するとともに、表面層５１２の靭性も若干低下するおそれがある。
【００９７】
また、熱処理を施した後の表面層５１２のビッカース硬度ＨＶは、７５０〜９００程度であるのが好ましく、８００〜９００程度であるのがより好ましい。このような硬度範囲の表面層５１２を備えた現像ローラ５１０は、特に十分な耐久性を備えたものとなる。
ところで、前述したように、熱処理の条件は、表面層５１２が含む金属の組成や添加物の組成、含有率等の各因子に応じて異なる。
【００９８】
以下では、熱処理の条件の一例として、遷移金属としてニッケルを含み、添加物としてホウ素またはリンを１〜１５ｗｔ％の割合で含む表面層５１２に熱処理を施す場合を例に、熱処理の条件について説明する。
まず、熱処理の温度は、１５０〜３９０℃程度であるのが好ましく、２００〜３５０℃程度であるのがより好ましく、２５０〜３００℃程度であるのがさらに好ましい。熱処理の温度を前記範囲内に設定することにより、表面層５１２の全体が結晶化するのを防止しつつ、一部のみを確実に結晶化させることができる。
【００９９】
また、前記温度での加熱時間は、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。前記温度での加熱時間を前記範囲内に設定することにより、表面層５１２の全体が結晶化するのを防止しつつ、一部のみをより確実に結晶化させることができる。
また、熱処理における加熱後の平均冷却速度は、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。冷却速度を前記範囲内に設定することにより、表面層５１２の一部のみが結晶化するのを、促進することができる。
なお、冷却速度は、熱処理における冷却過程全体のうち、一部の冷却過程において前記範囲内に設定されるようにしてもよい。
【０１００】
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。
このようにして、円筒状の本体３００が得られる。
【０１０１】
［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、帯電特性に優れるとともに、十分な耐久性を備えた現像ローラ５１０を効率よく確実に製造することができる。
また、帯電特性の異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させ、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。
【０１０２】
＜第２実施形態＞
次に、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）の第２実施形態について説明する。
以下、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１０３】
本実施形態にかかる現像ローラの製造方法は、工程の順序が異なる以外は、前記第１実施形態と同様である。
本実施形態にかかる現像ローラ５１０を製造する方法は、金属管（金属製の管体）の外周面上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された表面層を形成する表面層形成工程と、この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、表面層を構成する非晶質材料の一部が結晶化するように、少なくとも表面層に熱処理を施す熱処理工程とを有する。以下、各工程について、順次説明する。
【０１０４】
［１］まず、金属管５１１を用意する。
次に、金属管５１１の外周面５１１ａ上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された表面層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、表面層５１２で覆われる。
［２］次に、表面層５１２を形成した金属管５１１の外周面（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、前記第１実施形態と同様に、転造法、ブラスト法、切削法、レーザ照射、エッチング法等の方法を用いることができる。
【０１０５】
［３］次に、溝２を形成した金属管５１１に熱処理を施す。
この熱処理は、前記第１実施形態と同様に、表面層５１２を構成する非晶質材料の一部が結晶化するような条件で行われる。その結果、表面層５１２は、非晶質と結晶との混在物により構成される。
以上により、前述した円筒状の本体３００が得られる。
【０１０６】
［４］次に、前記第１実施形態と同様にして、本体３００の中空部の両端に、それぞれ縮径部３１０を挿入する。これにより、現像ローラ５１０が得られる。
以上のような本実施形態にかかる現像ローラの製造方法によっても、前記第１実施形態と同様に、帯電特性に優れるとともに、十分な耐久性を備えた現像ローラ５１０を効率よく確実に製造することができる。
【０１０７】
また、帯電特性の異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させ、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。
さらに、本実施形態では、表面層５１２を形成した後、溝２を形成するようにした。
ここで、例えば、溝を形成した後、表面層を形成する場合、表面層の形成方法によっては、溝が形成された部分と、溝が形成されない部分との間で、表面層の厚さにバラツキが生じる。かかる問題は、メッキ法により、表面層を形成する場合等に特に顕著に生じる。
【０１０８】
これに対し、本実施形態にかかる現像ローラの製造方法では、前述したように、表面層５１２を形成した後、溝２を形成する。このため、現像ローラ５１０の外周面において、溝２が形成された部分と、溝２が形成されない部分との間で、表面層５１２の厚さを一定にしてなる現像ローラ５１０を製造することができる。その結果、表面層５１２の剥離等の不具合を確実に防止しつつ、現像ローラ５１０の外周面全体において、帯電特性のバラツキを抑制することができる。
また、本実施形態では、表面層５１２を形成した後、熱処理を施す前に溝２を形成する。このため、比較的硬度の低い非晶質材料で構成された表面層５１２に溝２を形成することができるので、寸法精度の高い溝２を効率よく形成することができる。
【０１０９】
＜第３実施形態＞
次に、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）の第３実施形態について説明する。
以下、第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１１０】
本実施形態にかかる現像ローラの製造方法は、工程の順序が異なる以外は、前記第１実施形態と同様である。
本実施形態にかかる現像ローラ５１０を製造する方法は、金属管（金属製の管体）の外周面上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された表面層を形成する表面層形成工程と、表面層を構成する非晶質材料の一部が結晶化するように、少なくとも表面層に熱処理を施す熱処理工程と、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。
【０１１１】
［１］まず、金属管５１１を用意する。
次に、金属管５１１の外周面５１１ａ上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された表面層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、表面層５１２で覆われる。
［２］次に、表面層５１２を形成した金属管５１１に熱処理を施す。
この熱処理は、前記第１実施形態と同様に、表面層５１２を構成する非晶質材料の一部が結晶化するような条件で行われる。その結果、表面層５１２は、非晶質と結晶との混在物により構成される。
【０１１２】
［３］次に、表面層５１２を形成した金属管５１１の外周面（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、前記第１実施形態と同様に、転造法、ブラスト法、切削法、レーザ照射、エッチング法等の方法を用いることができる。
以上により、前述した円筒状の本体３００が得られる。
【０１１３】
［４］次に、前記第１実施形態と同様にして、本体３００の中空部の両端に、それぞれ縮径部３１０を挿入する。これにより、現像ローラ５１０が得られる。
以上のような本実施形態にかかる現像ローラの製造方法によっても、前記第１実施形態と同様に、帯電特性に優れるとともに、十分な耐久性を備えた現像ローラ５１０を効率よく確実に製造することができる。
また、帯電特性の異なるトナーが混在している場合でも、トナーを確実に帯電させ、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。
【０１１４】
また、本実施形態にかかる現像ローラの製造方法では、表面層５１２を形成した後、溝２を形成する。このため、現像ローラ５１０の外周面において、溝２が形成された部分と、溝２が形成されない部分との間で、表面層５１２の厚さを一定にしてなる現像ローラ５１０を製造することができる。その結果、表面層５１２の剥離等の不具合を確実に防止しつつ、現像ローラ５１０の外周面全体において、帯電特性のバラツキを抑制することができる。
【０１１５】
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、金属管には、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、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】
【０１１６】
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。
【０１１７】
＜２＞次に、転造法により、鋼管の外周面に、図４および図５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％
【０１１８】
＜３＞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
【０１１９】
＜４＞次に、表面層を形成した鋼管を熱処理炉に入れ、以下の条件で熱処理を施した。
＜熱処理の条件＞
・温度 ：２００℃
・時間 ：６０分
・雰囲気 ：Ｎ２ガス雰囲気
・平均冷却速度：１００℃／ｈ
これにより、現像ローラの本体を得、こ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。
＜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。
【０１２０】
（実施例２）
熱処理の温度を２８０℃にした以外は、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）
熱処理の温度を３５０℃にした以外は、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。
【０１２１】
（実施例４）
前記実施例２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２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５）
前記実施例２において、各工程＜２＞、＜３＞、＜４＞の順序を、＜３＞→＜４＞→＜２＞の順序に変更した以外は、前記実施例２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。
【０１２２】
（比較例１）
熱処理を省略した以外は、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）
熱処理の温度を４００℃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。
【０１２３】
２．評価
２．１ 光電子分光分析
各実施例および各比較例で製造した現像ローラの表面層に対して、光電子分光装置を用いて光電子分光分析を行った。そして、横軸が表面層に照射した光のエネルギーを示し、縦軸が光電効果により表面層から発生した光電子の収率の平方根を示すグラフに、分析結果をプロットして、各現像ローラの光電子分光スペクトルを得た。以下に、光電子分光分析の条件を示す。
【０１２４】
＜光電子分光分析の条件＞
・使用装置 ：理研計器（株）製 光電子分光装置 ＡＣ−２
・測定エネルギー ：４．２〜６．２ｅＶ（０．１ｅＶステップ）
・エネルギー毎計数時間：１０秒
・アノード電圧 ：２８５０Ｖ
・光源 ：重水素ランプ（紫外光）
・測定光量 ：１０ｎＷ
【０１２５】
得られた光電子分光スペクトルを図１０に示す。なお、図１０には、代表として、実施例２および比較例１、２で製造した現像ローラから得られた光電子分光スペクトルを図示している。
図１０に示すように、各スペクトルは、照射光のエネルギー５ｅＶ未満では、いずれも光電子収率が小さいが、５ｅＶ付近をしきい値として、右上に立ち上がっている。
【０１２６】
ここで、各スペクトルの５ｅＶより高エネルギー側において、光電子分光スペクトルと横軸とがなす角度αを求めた。
また、実施例２で得られた角度αをα２８０、比較例１で得られた角度αをα０、比較例２で得られた角度αをα４００とする。
その結果、各角度α０、α２８０、α４００は、「α０＜α２８０＜（α０＋α４００）／２」なる大小関係を満足した。
また、実施例２以外の各実施例で製造した現像ローラから得られた光電子分光スペクトルについても、実施例２と同様に、上記の大小関係を満足した。
【０１２７】
２．２ 表面層の結晶構造の評価
各実施例および各比較例で製造した現像ローラを５本ずつ用意し、これらを切断した。次いで、切断面の表面層に対して、透過型電子顕微鏡を用いて電子線を照射し、電子線回折像を得た。そして、この電子線回折像に基づいて、各現像ローラに形成された表面層の結晶構造を評価した。
【０１２８】
その結果、各実施例で得られた現像ローラの表面層は、いずれも、結晶組織と非晶質組織の混合状態であることが確認された。
なお、表面層中の結晶化度は、若干バラツキ（個体差）があるものの、３０〜７０％の範囲内であった。
一方、比較例１で得られた現像ローラの表面層は、全体が非晶質組織で構成されていた。
また、比較例２で得られた現像ローラの表面層は、全体が結晶組織で構成されていた。
【０１２９】
２．３ 鋼管の硬度の評価
各実施例および各比較例で製造した現像ローラを５本ずつ用意し、それぞれの現像ローラにおいて、外周面（表面層）のビッカース硬度ＨＶを、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に規定の方法により測定した。
２．４ 帯電特性の評価
まず、各実施例および各比較例で製造したプリンタにおいて、印字途中で動作を停止し、カートリッジを取り出した。そして、粉黛帯電量分布測定装置（ホソカワミクロン社製、E-spart analyzer）を用いて、帯電量分布を測定した。その結果から、各プリンタ中の現像ローラのトナー担持量と、担持したトナーの帯電量とを求めた。
【０１３０】
２．５ トナーかぶりの評価
２．５．１ 非補給時のトナーかぶりの評価
まず、各実施例および各比較例で製造したプリンタのカートリッジ中に、新しいトナーのみを充填した。
次に、各プリンタにおいて、所定の印字パターンで１０００枚印字した。その後、各プリンタからカートリッジを取り出し、それぞれのトナーかぶりを計量した。そして、トナーかぶりを、以下の基準にしたがって評価した。
◎：かぶりが４ｇ以下である
○：かぶりが４ｇ超、６ｇ以下である
△：かぶりが６ｇ超、８ｇ以下である
×：かぶりが８ｇ超である
【０１３１】
２．５．２ 補給時のトナーかぶりの評価
まず、２．５．１で使用したカートリッジ中に、別途、新しいトナーを補給した。これにより、カートリッジ中に、新しいトナーと古いトナーとの混在状態とした。
次に、各プリンタにおいて、所定の印字パターンで１０００枚印字した。その後、各プリンタからカートリッジを取り出し、それぞれのトナーかぶりを計量した。そして、トナーかぶりを、以下の基準にしたがって評価した。
◎：かぶりが１０ｇ以下である
○：かぶりが１０ｇ超、１５ｇ以下である
△：かぶりが１５ｇ超、２０ｇ以下である
×：かぶりが２０ｇ超である
以上、２．２〜２．５の評価結果を表１に示す。
【０１３２】
【表１】
【０１３３】
表１から明らかなように、各実施例で得られた現像ローラの表面層の硬度は、比較例２で得られた現像ローラには及ばないものの、比較的高い硬度であった。このため、各実施例で得られた現像ローラは、十分な耐久性を有すると考えられる。
また、各実施例で得られた現像ローラは、優れた帯電特性を示した。
さらに、各実施例で得られたプリンタは、各比較例で得られたプリンタに比べ、トナーかぶりが少なかった。この結果からも、各実施例で得られた現像ローラは、いずれも、帯電特性に優れていることが明らかとなった。また、この傾向は、トナー補給時において、特に顕著であった。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【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の第１実施形態を説明するための模式図である。
【図８】本発明の現像ローラの製造方法の第１実施形態を説明するための模式図である。
【図９】表面層に照射した光のエネルギーと、表面層から発生した光電子の収率（数）との関係を模式的にプロットしたグラフである。
【図１０】実施例２および比較例１、２で製造した現像ローラから得られた光電子分光スペクトルである。
【符号の説明】
【０１３５】
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 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 Ｐ１……記録媒体 Ｔ……トナー Ｏ……回転軸（中心軸）
【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部に前記凹部を形成する凹部形成工程と、
該凹部形成工程の後に、前記凹部を形成した前記管体の外周面上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された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に、前記表面層を構成する非晶質材料のうちの一部が結晶化するように、少なくとも前記表面層に熱処理を施す熱処理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】
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、金属を主成分とする非晶質材料で構成された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に、前記表面層を形成した前記管体の外周部に、前記凹部を形成する凹部形成工程と、
該凹部形成工程の後に、前記表面層を構成する非晶質材料のうちの一部が結晶化するように、少なくとも前記表面層に熱処理を施す熱処理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３】
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、金属を主成分とする非晶質材料で構成された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に、前記表面層を構成する非晶質材料のうちの一部が結晶化するように、少なくとも前記表面層に熱処理を施す熱処理工程と、
該熱処理工程の後に、前記表面層を形成した前記管体の外周部に、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４】
前記表面層に光を照射し、光電効果により前記表面層から発生した光電子を分析する光電子分光分析を、前記表面層について行い、得られた分析結果が、前記表面層の結晶化度に応じて変化することを利用して、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施す請求項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】
横軸が前記照射した光のエネルギーを示し、縦軸が前記光電子の収率の平方根を示すグラフに、前記分析結果をプロットしてなる光電子分光スペクトルを得たとき、
該光電子分光スペクトルと前記横軸とがなす角度αに基づいて、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施す請求項４に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項６】
所定の条件で熱処理を施した後の前記表面層に対して、前記光電子分光分析を行い、前記角度αを得るとともに、
前記表面層を構成する非晶質材料の全体を結晶化させたものに対して、前記光電子分光分析を行い、前記角度αＣを得たとき、
α＜αＣなる関係を満足するように、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施す請求項５に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項７】
前記角度αを得るとともに、
前記角度αＣと、
前記表面層を構成する非晶質材料に対して、前記光電子分光分析を行い、前記角度αＡとを得たとき、
αＡ＜α＜（αＣ＋αＡ）／２なる関係を満足するように、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施す請求項６に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項８】
前記表面層に照射される光のエネルギーは、前記表面層の仕事関数より大きい請求項４ないし７のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項９】
前記熱処理の条件は、温度、加熱時間、平均冷却速度および雰囲気のうちの少なくとも１つである請求項４ないし８のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１０】
前記熱処理後の前記表面層における結晶化度は、１０〜９０％である請求項１ないし８のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１１】
前記非晶質は、ニッケルを主成分として含み、かつ、ホウ素およびリンの少なくとも１種を１〜１５ｗｔ％の含有率で含む請求項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】
前記熱処理の温度は、１５０〜３９０℃である請求項１１に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１３】
前記熱処理の加熱時間は１０〜１８０分である請求項１２に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１４】
前記熱処理の平均冷却速度は、２０〜４００℃／ｈである請求項１２または１３に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１５】
前記熱処理後の表面層のビッカース硬度ＨＶは、７５０〜９００である請求項１１ないし１４のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１６】
メッキ法により前記表面層を形成する請求項１ないし１５のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１７】
前記表面層の平均厚さは、１〜１５μｍである請求項１ないし１６のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１８】
請求項１ないし１７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１９】
外周部を覆うように設けられ、金属を主成分とする結晶と非晶質とにより構成された表面層と、
外周部にトナーを保持する凹部とを備えたことを特徴とする現像ローラ。
【請求項２０】
請求項１８または１９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２１】
請求項２０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。
【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部に前記凹部を形成する凹部形成工程と、
該凹部形成工程の後に、前記凹部を形成した前記管体の外周面上に、金属を主成分とする非晶質材料で構成された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に、前記表面層を構成する非晶質材料のうちの一部が結晶化するように、少なくとも前記表面層に熱処理を施す熱処理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】
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、金属を主成分とする非晶質材料で構成された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に、前記表面層を形成した前記管体の外周部に、前記凹部を形成する凹部形成工程と、
該凹部形成工程の後に、前記表面層を構成する非晶質材料のうちの一部が結晶化するように、少なくとも前記表面層に熱処理を施す熱処理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３】
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、金属を主成分とする非晶質材料で構成された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に、前記表面層を構成する非晶質材料のうちの一部が結晶化するように、少なくとも前記表面層に熱処理を施す熱処理工程と、
該熱処理工程の後に、前記表面層を形成した前記管体の外周部に、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４】
前記表面層に光を照射し、光電効果により前記表面層から発生した光電子を分析する光電子分光分析を、前記表面層について行い、得られた分析結果が、前記表面層の結晶化度に応じて変化することを利用して、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施す請求項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】
横軸が前記照射した光のエネルギーを示し、縦軸が前記光電子の収率の平方根を示すグラフに、前記分析結果をプロットしてなる光電子分光スペクトルを得たとき、
該光電子分光スペクトルと前記横軸とがなす角度αに基づいて、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施す請求項４に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項６】
所定の条件で熱処理を施した後の前記表面層に対して、前記光電子分光分析を行い、前記角度αを得るとともに、
前記表面層を構成する非晶質材料の全体を結晶化させたものに対して、前記光電子分光分析を行い、前記角度αＣを得たとき、
α＜αＣなる関係を満足するように、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施す請求項５に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項７】
前記角度αを得るとともに、
前記角度αＣと、
前記表面層を構成する非晶質材料に対して、前記光電子分光分析を行い、前記角度αＡとを得たとき、
αＡ＜α＜（αＣ＋αＡ）／２なる関係を満足するように、前記熱処理の条件を決定し、決定された条件で前記熱処理を施す請求項６に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項８】
前記表面層に照射される光のエネルギーは、前記表面層の仕事関数より大きい請求項４ないし７のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項９】
前記熱処理の条件は、温度、加熱時間、平均冷却速度および雰囲気のうちの少なくとも１つである請求項４ないし８のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１０】
前記熱処理後の前記表面層における結晶化度は、１０〜９０％である請求項１ないし８のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１１】
前記非晶質は、ニッケルを主成分として含み、かつ、ホウ素およびリンの少なくとも１種を１〜１５ｗｔ％の含有率で含む請求項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】
前記熱処理の温度は、１５０〜３９０℃である請求項１１に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１３】
前記熱処理の加熱時間は１０〜１８０分である請求項１２に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１４】
前記熱処理の平均冷却速度は、２０〜４００℃／ｈである請求項１２または１３に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１５】
前記熱処理後の表面層のビッカース硬度ＨＶは、７５０〜９００である請求項１１ないし１４のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１６】
メッキ法により前記表面層を形成する請求項１ないし１５のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１７】
前記表面層の平均厚さは、１〜１５μｍである請求項１ないし１６のいずれかに記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１８】
請求項１ないし１７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１９】
外周部を覆うように設けられ、金属を主成分とする結晶と非晶質とにより構成された表面層と、
外周部にトナーを保持する凹部とを備えたことを特徴とする現像ローラ。
【請求項２０】
請求項１８または１９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２１】
請求項２０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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１２２７１５（Ｐ２００８−１２２７１５Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０７１５４（Ｐ２００６−３０７１５４）
【出願日】平成１８年１１月１３日（２００６．１１．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１３日（２００６．１１．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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