現像ロールとその製造方法と印字装置
【課題】複写機やプリンター等に使われている現像ロールを用いて、高速印刷した場合、現像ロールの表面でトナーがスリップしてしまい、印字品質が低下する場合があった。
【解決手段】金属製の現像ロール１１の表面に、トナー１７を搬送するための略一定の深さを有する窪み部１２を複数個設け、この窪み部１２の内壁の略全面に、一部以上が略球状もしくは略円形の金属の結晶粒界を表出させることで、高速印刷時でのトナー１７の窪み部１２の表面でのスリップ防止を行い、単位時間当たりの搬送量を増加させ、搬送量のバラツキを低減する。
【解決手段】金属製の現像ロール１１の表面に、トナー１７を搬送するための略一定の深さを有する窪み部１２を複数個設け、この窪み部１２の内壁の略全面に、一部以上が略球状もしくは略円形の金属の結晶粒界を表出させることで、高速印刷時でのトナー１７の窪み部１２の表面でのスリップ防止を行い、単位時間当たりの搬送量を増加させ、搬送量のバラツキを低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザープリンター、ファクシミリなど、トナーを用いた印字装置に用いる現像ロールとその製造方法と印字装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンター等のトナーを用いた印字装置は、更なる高速化、あるいはその印字品質の高品位化が要求される。こうした市場ニーズに対応するため、レーザープリンターを構成する感光ドラムに、各色のトナーを供給する現像ロールには、プリンターの小型化に対応する小径化と共に、単位時間当たりにおける搬送可能トナー量の増加、あるいはトナー供給の均一性等が求められている。
【０００３】
そのため現像ロールは、より小径で、より高速回転でトナーを感光ドラムに供給することが求められる。そのためプリンターを高速印刷に対応させるには、現像ロール側には、単位時間当たりの搬送量の増加やその安定化が求められる。ここで現像ロールとは、金属の円柱状のものであり、その内部に棒状の磁石等を挿入することで、現像ロールを構成するものである。
【０００４】
次に、図１１、図１２を用いて、従来の現像ロールについて説明する。
【０００５】
図１１（Ａ）は特許文献１で提案された現像ロールの一例を示す斜視図、図１１（Ｂ）は特許文献２で提案された現像ロールの一例を示す斜視図である。図１１（Ａ）において、現像ロール１ａの表面には、長手方向に伸びる切削跡２が形成されている。このように図１１（Ａ）に示す現像ロール１ａの場合、その表面に、長手方向に切削溝２を設けるように表面を切削加工することで、現像ロール１ａの「フレ」を低減する。
【０００６】
図１１（Ｂ）において、現像ロール１ｂの表面には、現像ロール１ｂの円周方向に伸びる加工溝４が形成されている。図１１（Ｂ）に示す現像ロール１ｂの場合、現像ロール１ｂの円周方向に凹凸を設けることで、帯電装置として磁気ブラシ帯電方法を使用する場合の、ブラシの「あたり」によって帯電ムラが生じることを防止する。
【０００７】
なお図１１（Ａ）（Ｂ）における空洞部３には、円柱状の磁石部材等が挿入されるが、これらは図示していない。
【０００８】
図１２は、特許文献３で提案された現像ロール１の一部を示す断面図である。図１２において、現像ロール１の表面には、頂上部５と窪み部６が形成されている。そして頂上部５の表面には二次的に微細な凹凸７ａが、窪み部６の表面には二次的に微細な凹凸７ｂが、それぞれ形成されている。
【０００９】
図１２において、現像ロール１は、アルミニウム製の円柱の上に、レジストパターンを形成し、苛性ソーダでエッチングされてなるものである。なお現像ロール１における窪み部６とは、レジストパターンで保護されていなかった部分であり、苛性ソーダでアルミニウムが凹状に除去された部分に相当する。また頂上部５とは、レジストパターンによって保護され、エッチングされなかった部分に相当する。
【００１０】
なお図１２における現像ロール１の表面に、エッチングで頂上部５や窪み部６を形成した後、更にこの上にサンドブラスト処理を行い、更にこのサンドブラスト処理の後、バフで頂上部を研磨したものである。このように頂上部５や窪み部６を形成した現像ロール１の上にサンドブラスト加工を行うことで、現像ロール１の全面に均一な凹凸を形成することができる。またバフ研磨等によって（あるいは頂上部５を選択的に研磨することで）、窪み部６に設けた二次的に微細な凹凸７ｂより、頂上部５の二次的に微細な凹凸７ａの方を小さくすることで、低融点トナーの融着やブロッチ、耐久前後の搬送力への影響を低減している。
【００１１】
このように、従来の現像ロール１は、サンドブラストによって微細な凹凸（例えば、図１２の二次的に微細な凹凸７ａ、７ｂ）が形成されていた。
【００１２】
次に図１３を用いて、窪み部６にサンドブラストで設けた二次的に微細な凹凸７と、トナー粒径の関係について説明する。
【００１３】
図１３は、窪み部６に設けた二次的に微細な凹凸７の上を、トナーの粒子がスリップする様子を説明する断面図である。図１３は、窪み部６の内壁部（例えば、底面や側面）の拡大断面図である。図１３に示すように窪み部６の内壁部には、二次的に微細な凹凸７ｂが形成されている。
【００１４】
しかし二次的に微細な凹凸７ｂも、トナー８の粒径と比較すれば、一桁以上大きい。このように二次的に微細な凹凸７ｂの平面での大きさは１００ミクロン以上有り、トナー８の粒子径（例えば、一次粒子径は４ミクロン程度）より一桁以上大きい。そのためサンドブラストで形成した二次的に微細な凹凸７ｂではスリップ防止効果は得られない。すなわち二次的に微細な凹凸７ｂであっても、トナー８に対して非常に大きいため、アンカー効果（あるいは引っかかり効果）は得られにくく、矢印９に示すように、窪み部６の表面（あるいは内壁面）で、トナー８がスリップしやすい。
【特許文献１】特開平５−１５８３４９号公報
【特許文献２】特開２００６−３１７６８４号公報
【特許文献３】特開平１１−１３３７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来の現像ロール１では、単位時間当たりにおける搬送可能なトナー量の増加、更にはトナー供給の市場から求められる高速印字時での均一性に課題が残った。
【００１６】
例えば、図１１（Ａ）（Ｂ）で示した場合、現像ロール１ａ、１ｂの表面に保持できるトナー量はその加工精度に起因するため、加工上のバラツキの影響を受けやすくなる場合がある。
【００１７】
また図１２で示した場合、トナーは窪み部６の中に保持されるが、印字品質の向上に伴い、トナー粒径が数ミクロンと小さくなった場合、窪み部６の中でトナーがスリップしてしまう場合があった。一方、サンドブラストによって形成した凹凸は、ＸＹ方向（例えば平面、あるいは円周方向）の大きさが１００ミクロン以上、Ｚ方向（例えば厚み方向）に深さも数十ミクロンある。これはサンドブラストによる加工は、サンドブラスト装置から高速で噴射される研磨材の衝突（例えば、衝突エネルギー等）によって行うためであり、サンドブラスト材を細かくした場合、研磨材の運動エネルギーが極端に低下し、その加工性が低下する。
【００１８】
そのため、サンドブラストによって形成した凹凸は、前記トナー粒径より、一桁以上大きくなり、スリップ防止効果は得られない。すなわち図１３に示したように、トナー粒子がサンドブラストで形成した凹凸面でスリップしてしまう。
【００１９】
またサンドブラスト加工によって、現像ロール表面に微細な傷が発生し、トナー付着の原因となる。そしてこの傷に付着したトナーは、トナーボックス等に回収できず、汚れ発生の原因になる。
【００２０】
このように、従来のサンドブラストを用いて作成した現像ロール１が高速回転した場合、トナー粒子等がその表面でスリップしてしまい、単位時間当たりのトナー搬送量の増加や、トナー搬送量の安定化、あるいは現像ロール１の面内（あるいは露光ドラムの面内）へのトナー供給量が、ばらついてしまう場合があった。
【００２１】
さらに、従来のサンドブラストによって加工した現像ロール１は、サンドブラスト装置から高速で吹き付けた研磨材（例えば、ＳｉＣ粉やガラスビーズ等）が、現像ロール１の表面に突き刺さりやすい。更に金属表面（特にアルミニウムのように柔らかい金属表面）に、高速で突き刺さった研磨材は、超音波洗浄等では除去しきれない。その結果、実際のプリンターに組み込まれた後に、現像ロール１から経時変化的に研磨材が脱離し、感光ドラム等を傷付ける可能性がある。
【００２２】
また現像ロール１の表面に、二次元的に微細な凹凸７ａ、７ｂをサンドブラストのような物理的手段で形成した場合、現像ロール１自体が物理的に変形（真円度の変化や、歪み等）してしまう。またサンドブラストによる加工熱や、加工面の内部応力（残留応力も含む）等による経時的な変形が発生する可能性があるという課題を有していた。
【００２３】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、サンドブラストを使うことなく、現像ロールの表面に、トナーの粒径に応じた所定の凹凸を形成することで、サンドブラストに起因する課題発生の防止のみならず、現像ロールの高精度化、感光ドラム等へのトナー搬送量の増量を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
そしてこの目的を達成するために、本発明は、トナーを搬送するための略一定の深さの窪み部を、複数個表面に設けた金属製の現像ロールであって、前記窪み部の内壁の略全面に、前記トナーの平均粒径に対応する、一部以上が略球状もしくは略円形の前記金属の結晶粒界を表出させた現像ロールとする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の現像ロールとその製造方法と印字装置によって、現像ロール表面におけるトナーのスリップが防止でき、高速印字時の印字品質の高品位化が可能となる。これはトナーを搬送するための窪み部の内壁の略全面に、前記トナーの粒径に対応する、一部が略球状もしくは円形の金属の結晶粒界を、一種のスリップ防止構造として表出させることによって、現像ロールの高速回転時におけるトナーのスリップ防止が可能となるためである。
【００２６】
またこの金属の結晶粒界をスリップ防止構造として表出させることでトナーのスリップ防止を行うため、プリンターの高速印字時（あるいは現像ロールの高速回転時）における、単位時間当たりにおける搬送可能なトナー量の増加を増加できる。更にトナー供給の面内バラツキの低減や、トナー供給の露光ロール全面への均一化を高める。
【００２７】
また現像ロールにはサンドブラスト加工を行っていないため、現像ロールの寸法精度を高めると共に、サンドブラストに起因する課題（加工面における残留研磨材や内部応力等）が発生しないため、長時間に亘って感光ドラム等への安定したトナー供給が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における現像ロール及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図１（Ａ）は本発明の実施の形態１における現像ロールの外観図、図１（Ｂ）は現像ロールに形成した窪み部付近の拡大断面図である。
【００３０】
図１（Ａ）（Ｂ）において、１１は現像ロール（なお現像ロール１１は、マグネットロールあるいは現像スリーブ等と呼ばれることもある）、１２は窪み部、１３は空洞部、１４ａ、１４ｂは結晶粒界、１５ａ、１５ｂは矢印、１６は点線、１７はトナー、１８はキャリアである。
【００３１】
なお結晶粒界１４ａは窪み部１２の内壁に表出した結晶粒界である。結晶粒界１４ｂは表出していない結晶粒界（あるいは、現像ロール１１を構成する金属内部の結晶粒界）である。
【００３２】
図１（Ｂ）に示すように、金属内部の結晶粒界１４ｂの一部を、略球状もしくは略円形状に窪み部１２の内壁の略全面に表出させる。そしてこの表出した結晶粒界１４ａによって、トナー１７やキャリア１８に対するスリップ防止を行う。そのため窪み部１２の内壁に表出させる結晶粒界１４ａをキャリア１８の粒径に類似させたものである。
【００３３】
図１（Ａ）において、現像ロール１１の表面には、複数の窪み部１２が設けられている。そしてトナー１７やキャリア１８は、現像ロール１１に設けた複数の窪み部１２に充填され、現像ロール１１の回転に伴い感光ドラム（図示していない）に供給される。なお一成分系の場合、窪み部１２で搬送されるものはトナー１７単体となる。またカラープリンター等で広く用いられる二成分系の場合、窪み部１２で搬送されるものはキャリア１８とトナー１７の両方となる。
【００３４】
なお図１（Ａ）において、空洞部１３の内部には、フェライト磁石等が挿入されるが、省略している。
【００３５】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示した窪み部１２付近を拡大した断面図である。図１（Ｂ）において、矢印１５ａは窪み部１２の大きさ（例えば、ＸＹ方向の寸法）、矢印１５ｂは窪み部１２の深さ（例えば、Ｚ方向の深さ）を示す。
【００３６】
図１（Ｂ）における、窪み部１２に表出した結晶粒界１４ａとは、現像ロール１１の内部の結晶粒界１４ｂの一部以上を、略球状もしくは略円形等の形状で、表出させたものである。なお図１（Ｂ）のように凹状に表出させても良いが、凸状に表出させても良い。これは使用する用途やトナー１７等に応じて選択する。
【００３７】
図１（Ｂ）において、窪み部１２の表出した結晶粒界１４ａは、ＸＹ平面において略球状もしくは略円形、あるいはこれらの組み合わせ形状とする。またスリップ防止のために設ける結晶粒界１４のＹ方向の形状（深さ方向の形状）は、瘤状の凸状、あるいは凹状、あるいはこれら凸状と凹状の組み合わせ形状である。このように、窪み部１２の表面に表出させる結晶粒界１４ａの形状（寸法、形状、密度等）を、トナー１７の形状や大きさに対応させることで、トナー１７に対するアンカー効果（あるいはスリップ防止）を発現させる。
【００３８】
なお図１（Ｂ）において、現像ロール１１を構成する金属内部の結晶粒界１４ｂは、現像ロール１１を形成するアルミニウム合金等の金属の結晶粒子の粒界とすることでバラツキを抑える。なお結晶粒子の粒界（あるいは粒界の大きさ）は、これらアルミニウム合金等の断面を、エッチング等すれば確認できる。このように結晶粒界１４ｂの一部を、窪み部１２の内壁の略全面に表出させることで、トナー１７に対するスリップ防止が可能となる。
【００３９】
なお窪み部１２の深さは、略一定とすることが望ましい。これは現像ロール１１におけるトナー１７の搬送量を安定化させるためである。なお、略一定の深さとは、図１（Ｂ）に示す矢印１５ｂの深さの±３０％以下に、複数の窪み部１２の内の半数以上が入っていれば良い。
【００４０】
なお窪み部１２の平均深さは、深さ１０ミクロン以上３００ミクロン以下の範囲が望ましい。窪み部１２の深さが１０ミクロン未満の場合、窪み部１２に充填され、搬送されるトナー１７やキャリア１８の単位時間当たりの搬送量が低下する。また深さが３００ミクロンを超えた場合、窪み部１２に充填されたトナー１７やキャリア１８が、窪み部１２から外部（例えば、感光ドラムの表面等）に排出されにくくなる場合があり、単位時間当たりのトナー１７やキャリア１８の搬送量が低下する場合がある。
【００４１】
なお全ての窪み部１２を略同一深さとする必要はない。例えば、平均深さが３０ミクロンの複数の窪み部１２ａ（図示していない）を第１群、平均深さが６０ミクロンの複数の窪み部１２ｂ（図示していない）を第２群、平均深さが１００ミクロンの複数の窪み部１２ｃ（図示していない）を第３群としても良い。このように、各々の群の中では、略一定の深さとしながらも、第１群〜第３群の中で、異なる平均深さとすることで、マグネットロールの低速域、中速域、高速域でのそれぞれのトナー１７の搬送安定性を向上できる。
【００４２】
こうして図１（Ｂ）に説明するように、トナー１７やキャリア１８の搬送を助ける（例えば、窪み部１２の内壁表面におけるトナー１７やキャリア１８を引っ掛ける、あるいはスリップさせない）ためである。
【００４３】
なおトナー１７の平均粒径を５ミクロンとした場合、結晶粒界１４ａの平均直径は１ミクロン以上３０ミクロン以下（望ましくは２０ミクロン以下）とする。更にこの一部以上が略球形もしくは略円形、あるいはこれらの組み合わせ形状とすることで、トナー１７への食い付き性を高める。
【００４４】
表出させた結晶粒界１４ａの平均直径が１ミクロン未満の場合、トナー１７やキャリア１８のスリップ防止効果が低下する場合がある。また結晶粒界１４ａの平均直径が３０ミクロンを超えると、トナー１７やキャリア１８のスリップ防止効果が低下する場合がある。
【００４５】
なおトナー１７の平均粒径を、仮にαミクロンとした場合、表出する結晶粒界１４ａの大きさ（例えば、ＸＹ平面における直径等）は、αミクロンの２０％以上、４００％以下が望ましい。これは前述したトナー１７やキャリア１８のスリップ防止効果を最大とするためであり、２０％未満や４００％を超えた場合、トナー１７やキャリア１８に対するスリップ防止効果に影響を与える場合がある。
【００４６】
なお表出する結晶粒界１４ａの大きさと、キャリア１８の大きさとを、直接的に関係付ける必要は無い。これはキャリア１８（例えば、直径４０〜１００ミクロン）の表面に無数に付着したトナー１７が、表出した結晶粒界１４ａに引っかかるためである。
【００４７】
（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１で説明した現像ロール１１の製造方法の一例について説明する。
【００４８】
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、現像ロール１１の製造方法の一例について説明する斜視図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）において、１９は金属パイプ（例えば、直径１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度、長さ２０ｃｍ〜５０ｃｍ程度のアルミニウムパイプ等）、２０は加工跡である。
【００４９】
図２（Ａ）における点線１６は、金属パイプ１９の変形を示す。矢印１５に示すように、金属パイプ１９は、僅かではあるが、歪みや曲がり等が有る場合がある。こうした金属パイプ１９の歪みや曲がりは、現像ロール１１の品質に影響を与える場合があるので、切削（なお切削にはバイト等を使う）や研磨等で除去する。
【００５０】
図２（Ｂ）は、金属パイプ１９の外側表面を円周方向に研磨することで、あるいは金属パイプ１９の外側表面をスパイラル状に切削することで、その歪みや曲がりを低減した後の様子を示す。なお図２（Ｂ）における加工跡２０とは、円周方向に形成した研磨目（切削跡と呼ばれる場合もある）、あるいはスパイラル状に形成した切削目（切削跡と呼ばれる場合もある）を示す。 図２（Ｃ）は、表面に加工跡２０を形成した金属パイプ１９の表面に、トナー１７やキャリア１８（共に図示していない）を搬送するための窪み部１２を形成した様子を示す。
【００５１】
なお図２（Ｃ）の窪み部１２の内壁の略全面に表出した結晶粒界１４ａは図示していない。
【００５２】
なお窪み部１２の形成は、図２（Ｂ）の状態の金属パイプ１９の表面にエッチングレジストを所定パターン状に形成し、エッチング液で前記金属パイプ１９をエッチングすることで形成する。なおエッチングレジストの形成方法としては、市販の感光性レジストを塗布し、これを露光する方法、あるいは市販のインキジェット用のプリンターヘッドから、樹脂溶液等をパターン状に噴き付け（あるいは印字し）、これらをレジストパターンとすることができる（なお詳細の説明は省略する）。また金属パイプ１９を、アルミニウムとした場合、酸やアルカリのエッチング液を用いることができる。これはアルミニウムが両性金属のためである。そしてこのエッチング液やエッチング方法を最適化することで、窪み部１２の内壁の略全面に結晶粒界１４ａを表出させる。
【００５３】
またこうしたエッチングレジストの形成〜エッチングの工程を、複数回繰り返すことで、前述したように、例えば平均深さが３０ミクロンの複数の窪み部１２ａ（図示していない）を第１群、平均深さが６０ミクロンの複数の窪み部１２ｂ（図示していない）を第２群、平均深さが１００ミクロンの複数の窪み部１２ｃ（図示していない）を第３群として、作成することができる。このように、各々の群の中では、略一定の深さとしながらも、第１群〜第３群の中で、異なる平均深さとすることで、マグネットロールの低速域、中速域、高速域でのそれぞれのトナー１７の搬送安定性を向上できる。
【００５４】
なお金属パイプ１９の表面に加工跡２０を形成した後に、窪み部１２を形成することが望ましい。これは加工跡２０を形成することで、金属パイプ１９の真円度（なお真円度は、ＪＩＳ−Ｂ−０１８２等で定義されている。また英語ではｃｉｒｃｕｌａｒｉｔｙと呼ばれることもある）が向上し、エッチングレジストの塗工性や膜厚の均一を高められる。
【００５５】
なお前記現像ロール１１はパイプ状であり、このパイプ内部に回転可能な状態で磁性体を設け、現像ロール１１とすれば良い。
【００５６】
なお磁性体としては、発明者らが、特開２００２−３４３６２４号公報等で提案したものを用いることができる。
【００５７】
以上のようにして、金属パイプ１９の外側表面を、円周方向に研磨もしくは、スパイラル状に切削し、前記外側表面に加工跡２０を形成する第１のステップと、前記第１のステップ後に、前記外側表面に、エッチングレジストを形成する第２のステップと、前記外側表面に、現像ロール１１を構成する金属部材の結晶粒界１４ｂを、窪み部１２の内壁の略全面に結晶粒界１４ａとして表出させる。その後、第３のステップとして、結晶粒界１４ａを表出させた窪み部１２を、略一定の深さで複数個を形成することで、高速印字時の印字品質の高い現像ロール１１を製造する。
【００５８】
またこうして作成した現像ロール１１と、この現像ロール１１を用いて搬送されるトナー１７と、このトナー１７が転写される露光ロール（図示していない）を組み合わせることで、高速印字時の印字品質の高い印字装置（例えばカラープリンター等）を提供できる。
【００５９】
なお略一定の深さは深さ１０ミクロン以上３００ミクロンの範囲が望ましい。窪み部１２の平均深さが、この範囲から外れるとトナー１７の単位時間当たりの搬送量が低下する場合がある。
【００６０】
なおこうして作成した現像ロール１１は従来のサンドブラスト等によって形成した現像ロール１に比べ、寸法精度（例えば、真円度が高い、あるいは歪や曲がりが小さい）が高い。また現像ロール１１の表面に設けた窪み部１２の形状（ＸＹの平面方向でのパターン、あるいはＺ方向の深さ等）を最適化することで、単位時間当たりのトナー１７やキャリア１８の搬送量を増加できるため、プリンター等の高速化、印字品質の高品位化が可能となる。
【００６１】
なお図２（Ｃ）に示した現像ロール１１の空洞部１３に、磁性体等を挿入し、回転可能な現像ロール１１とするが、こうしたプロセス工程の説明は省略する。
【００６２】
更に詳しく説明する。例えば金属パイプ１９にアルミニウムを使った場合、エッチング液として塩酸（濃度１ｗｔ％から１０ｗｔ％）を使うことが費用的に望ましい。濃度が１ｗｔ％未満の場合、エッチングに時間がかかりすぎる。また濃度が１０ｗｔ％を超えると取扱いに注意を要する。また電解エッチング（エッチング時に電圧を印加すること）を行っても良い。その場合、塩酸濃度は１ｗｔ％から１０ｗｔ％が望ましい。濃度１ｗｔ％未満の場合、エッチングに時間がかかりすぎる場合がある。また濃度１０ｗｔ％を超えると取扱いに注意を要する。また電解エッチングを行う場合は、陽極側をワーク側つまりロールとすることが望ましく、また陰極側をロールに形状を合わせた形状（例えば円筒状）にすることで、エッチングのバラツキを抑えられる。またここで用いる金属パイプに、その結晶粒径が、トナーの平均粒径２０％以上４００％以下のものを用いる。
【００６３】
なお金属パイプ１９の加工跡２０（切削面あるいは研磨面）のＲｍａｘは１０μｍ以下と小さい方が望ましい。Ｒｍａｘが１０μｍより大きい場合、レジスト材料（感光性樹脂やＵＶ硬化樹脂等）を塗布した場合、前記レジスト材料にピンホールが発生する場合がある。さらに望ましくはＲｍａｘを５μｍ以下にすることが望ましい。例えばＲｍａｘを１０μｍ以下と小さくするためには、バフ研磨やサンドブラスト加工を行うことができる。こうした処理で、例えばＲｍａｘを１０μｍ以下（望ましくは５μｍ以下）と小さくすることで、レジスト材料の泡を減らせると共に、レジスト材料と下地との密着強度（あるいは剥離強度）を高められる。なおＲｍａｘはＪＩＳ−Ｂ０６０１を使えるが、Ｒｚ（十点平均粗さ）に置き換えても良い。
【００６４】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３では、図３〜図６を用いて、現像ロール１１の表面に設けた加工跡２０の効果について説明する。
【００６５】
図３（Ａ）（Ｂ）は、共に表面に加工跡２０を設けた現像ロール１１の断面図である。図３（Ａ）は、切削バイトを１本とした場合、図３（Ｂ）は、複数の切削バイトを用いた場合に相当する。
【００６６】
図３（Ａ）における矢印１５ａは、一本の切削バイトで形成した加工跡２０（あるいは加工跡２０の幅）を示す。一本の切削バイトを用いることで、現像ロール１１の表面の円周方向に、矢印１５ａで示すような規則的な間隔Ａ（あるいは略均等なピッチＡで）で、突起状の加工跡２０をスパイラル状に連続して形成する。なお矢印１５ｂは、加工跡２０の深さを示す。
【００６７】
図３（Ｂ）は、複数の切削バイトを用いた場合の発生する加工跡２０を示す。図３（Ｂ）の矢印１５ｃ、１５ｄに示すように、複数の規則的な間隔Ｂ、Ｃで加工跡２０を形成する。なお、点線１６は加工跡２０の深さの違いを示す。なお加工跡２０のＲｍａｘは１０μｍ以下が望ましい。また図３（Ａ）（Ｂ）において窪み部１２等は図示していない。
【００６８】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、現像ロール１１の表面に設けた加工跡２０の効果を説明する断面図及び特性図である。なお図４（Ａ）〜（Ｃ）において窪み部１２等は図示していない。
【００６９】
図４（Ａ）は、表面に規則的な加工跡２０を設けた現像ロール１１の断面図である。２１は平滑部であり、例えば、現像ロール１１の加工跡２０からなる凸部が、機器の中にセットされ、その表面が研磨され、平滑化された部分に相当する。なお図４（Ｂ）における矢印１５ａは、加工跡２０による凹凸を示す。
【００７０】
図４（Ｂ）は、表面に規則的な現像ロール１１を設けた現像ロール１１を、一定時間使用した後の表面状態の変化を示す断面図である。図４（Ｂ）の矢印１５ｂに示した位置における加工跡２０からなる凸部が、次第に磨り減り、平滑部２１を構成する。この結果、現像ロール１１における加工跡２０の凹凸（例えば、矢印１５ａ、１５ｂ）を、短時間に小さくできる。
【００７１】
図４（Ｃ）は、現像ロール１１の表面の凹凸の大きさが、現像ロール１１の使用時間と共に低減する様子を示す。図４（Ｃ）において、Ｘ軸は、Ｒｕｎｎｉｎｇ ｔｉｍｅ（例えば、現像ロール１１の使用時間）、Ｙ軸は現像ロール１１の凹凸を示す。図４（Ｃ）に示すように、実施の形態１の現像ロール１１では、短時間に凹凸が低減し、一度凹凸が小さくなった後は、その凹凸が変化しにくいことが分かる。このように、実施の形態１では、短時間に、現像ロール１１の表面が平滑化し、印字品質が安定することが分かる。
【００７２】
なお現像ロール１１の初期の表面粗さＲｍａｘを１０μｍ以下（望ましくは５μｍ以下）とした場合であっても、時間と共に急激に表面粗さが小さくなり、安定した印字品質が長期間に渡って得られることは言うまでも無い。
【００７３】
次に比較のために、図１２〜図１３等で説明した従来のサンドブラスト加工した現像ロール１（以下、従来現像ロール１と呼ぶ）の表面の凹凸の経時変化について図５（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。
【００７４】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、従来現像ロール１の表面の凹凸の低減の効果を説明する断面図及び特性図である。図５（Ａ）（Ｂ）における２２はサンドブラスト加工部である。そしてサンドブラスト加工部２２は、不規則な凹凸形状を示す。
【００７５】
図５（Ａ）は、表面に不規則な凹凸をサンドブラストで設けた従来現像ロール１の断面図である。図５（Ａ）の矢印１５ａは、サンドブラストで形成された不規則な凹凸の段差（あるいは凹凸差）を示す。
【００７６】
図５（Ｂ）は、表面に不規則な凹凸をサンドブラストで設けた従来現像ロール１を、一定時間使用した後の表面状態の変化を示す断面図である。図５（Ｂ）の矢印１５ｂに示した凸部が、次第に磨り減り、平滑部２１を構成する。
【００７７】
図５（Ｃ）は、従来現像ロール１の表面の凹凸の大きさが、従来現像ロール１の使用時間と共に変化する様子を示す。図５（Ｃ）において、Ｘ軸は、Ｒｕｎｎｉｎｇ ｔｉｍｅ（例えば、現像ロール１の使用時間）、Ｙ軸は従来現像ロール１の凹凸を示す。図５（Ｃ）に示すように、従来現像ロール１では、Ｒｕｎｎｉｎｇ ｔｉｍｅが増加しても、なかなか凹凸が低減しない。またいつまでも、凹凸の大きさが一定化（あるいは安定）しない。これは、図５（Ａ）（Ｂ）で示すように、サンドブラスト加工部２２は、不規則な凹凸を示すからである。更にサンドブラスト加工部２２の不規則な凹凸は、その加工部分等に応力が残っているため、その磨耗程度も安定化しにくく、バラツキ発生の原因になりやすい。
【００７８】
（実施の形態４）
次に実施の形態４では、図６〜図８を用いて、現像ロール１１に設けた窪み部１２や、窪み部１２を構成する内壁の微細構造について、ＳＥＭ写真（電子顕微鏡写真）を元に説明する。
【００７９】
図６は、発明者らが作成したアルミニウム製の円柱状の現像ロール１１の一例の表面のＳＥＭ写真を用いた、現像ロール１１の表面の説明図である。
【００８０】
図６に示す写真部分において、倍率は５０倍（×５０）、写真上での寸法（矢印１５で示す長さ）は５００ミクロンである。図６より、現像ロール１１の表面には、円周方向にスパイラル状の加工跡２０が、規則的なピッチで形成されている。また現像ロール１１の表面には、例えば四角形状に、窪み部１２が形成されている。また窪み部１２（あるいは窪み部１２の内壁）の内壁の略全面には、スリップ防止のための結晶粒界１４を表出させている。
【００８１】
図７は、発明者らが作成した現像ロール１１の窪み部１２の内壁に表出させたスリップ防止用の結晶粒界１４の一例を示すＳＥＭ写真を用いた説明図である。図７において、倍率は５００倍（×５００）、写真上での寸法（矢印１５で示す長さ）は５０ミクロンである。図７より、窪み部１２の内壁の略全面に渡って、大小さまざまな大きさの略瘤状の凸部、あるいは凹部、あるいはこれら凹凸の組み合わせによる結晶粒界１４が無数に表出していることが分かる。
【００８２】
なお表出した結晶粒界１４の表出部における平均直径は１ミクロン以上３０ミクロン（望ましくは２０ミクロン）以下であって、かつ大小、複数の大きさを有するものとすることが望ましい。このような形状、あるいは分布にすることで、現像ロール１１を高速で回転させた場合でも、窪み部１２に入ったトナー１７やキャリア１８（共に図示していない）が、スリップしにくい（あるいは滑りにくい）。この結果、プリンターを高速印字した時でも、窪み部１２に入ったトナー１７がキャリア１８の単位時間当たりの搬送量が低下しないため、その印字品質が安定化する。
【００８３】
図８は、発明者らが作成した現像ロール１１の窪み部１２の内壁に形成した結晶粒界１４の他の一例を示すＳＥＭ写真を用いた説明図である。図８において、倍率は５００倍（×５００）、写真上での寸法（矢印１５で示す長さ）は５０ミクロンである。図８より、窪み部１２の内壁の略全面に渡って、大小さまざまな大きさの略瘤状の凸部、あるいは凹部、あるいはこれら凹凸の組み合わせによる結晶粒界１４が表出していることが分かる。
【００８４】
なお結晶粒界１４の表出状態（あるいは表出密度）は、現像ロール１１の使用用途に応じて、図７に示すように窪み部１２に密に発生させても良く、また図８に示すように窪み部１２に疎に発生させても良い。窪み部１２の内壁に表出させる結晶粒界１４の粗密度は、使用用途等に応じて変更すれば良い。しかし少なくとも１００ミクロン角の面積中に、５個以上、望ましくは１０個以上の略球状もしくは略円形状として、設けることが望ましい。５個未満の場合、スリップ防止の効果が低い場合がある。
【００８５】
なお表出させた結晶粒界１４の大きさは、その粗密に関係なく平均直径が１ミクロン以上３０ミクロン（望ましくは２０ミクロン）以下の範囲が望ましい。そしてこの個々の結晶粒界１４を、図７に示すように、複数個、大小重なるように無数に形成することで、更にスリップ防止が可能となる。このように複数個、あるいは大小、複数の大きさを有するものを組み合わせた形状、あるいは分布にすることで、現像ロール１１を高速で回転させた場合でも、窪み部１２に入ったトナー１７やキャリア１８が、窪み部１２の中でスリップしにくい。この結果、プリンターを高速印字した時でも、窪み部１２に入ったトナー１７がキャリア１８の単位時間当たりの搬送量が低下しないため、その印字品質が安定化するためである。
【００８６】
以上のように、表出させた結晶粒界１４の個々の平均直径は１ミクロン以上３０ミクロン（望ましくは２０ミクロン）以下であり、かつ、結晶粒界１４の平均粒径はトナーの平均粒径の２０％以上４００％以下とすることで、更にスリップ防止を確実にする。
【００８７】
特に近年では、窪み部１２を用いて搬送するトナー１７には、印字品質の高品位化のために、トナー１７には微細なものが使われることが多い。このような微細なトナー１７は、それ自体が小さなタップ密度であり、フワフワした取り扱いの難しい（更には現像ロール１１の上でスリップしやすい）ものとなる。しかし図７〜８に示したような、トナー１７の粒径に対応するような結晶粒界１４を表出させることで、トナー１７のスリップ防止が可能となる。なおトナー１７の平均粒径とは、トナー１７の一次粒子とする。これはトナー１７の一次粒子が、表出した結晶粒界１４の表面等に引っかかることで、その二次粒子も搬送できるからである。
【００８８】
次に、図９〜図１０を用いて、従来のサンドブラストによって作成した従来現像ロール１の表面について説明する。
【００８９】
図９は、サンドブラスト処理された、アルミニウム製の円柱状の現像ロール表面のＳＥＭ写真を示す。図９において、倍率は５０倍（×５０）、写真上での寸法（矢印１５で示す長さ）は５００ミクロンである。
【００９０】
図９に示すように、サンドブラストされた表面は、１００ミクロン程度の無数の窪みが形成されていることが分かる。一方、トナー１７（図示していない、例えば、直径４ミクロン）は、サンドブラストで形成された窪みより、桁違いに小さい。このため、図１３に示したように、サンドブラストで形成した凹凸面に、トナー１７のスリップ防止効果は得られにくい。
【００９１】
次に、図１０を用いて、サンドブラストで形成された無数の凹部の詳細について説明する。
【００９２】
図１０は、発明者らがサンドブラストを用いて作成した従来現像ロール１の表面のＳＥＭ写真を用いた従来ロールの表面の説明図である。
【００９３】
図１０に示す写真部分において、倍率は５００倍（×５００）、写真上での寸法（矢印１５で示す長さ）は５０ミクロンである。
【００９４】
図１０において、２３は打痕部、２４は傷部である。図１０に示すように、サンドブラストで形成した凹凸面には、サンドブラスト材料の衝突によって発生した打痕部２３や、サンドブラスト材料の衝突によって発生した傷部２４が発生している。
【００９５】
このような傷２４に付着したトナー１７は、トナーボックス等に回収できず、汚れ発生の原因になる可能性がある。
【００９６】
また発明者らの元素解析（図示していない）より、傷部２４の内部には、サンドブラスト材料（例えば、ガラスやアルミナ、炭化珪素等）が、食い込んでいることが確かめられた。またこうした傷部２４に残る、サンドブラスト残渣は超音波洗浄程度では完全に除去することが難しく、経時変化の中で外部にトナー１７やキャリア１８と共に放出される可能性があり、感光ドラム等を傷つける可能性がある。
【００９７】
図９〜図１０に示すように、従来のサンドブラスト加工の場合、サンドブラストによって形成された凹凸の大きさ（ＸＹ方向）は、１００〜２００μｍ程度であり、更にそのバラツキも大きかった。また粒径５μｍ程度のトナー１７のスリップ防止効果も得られにくい。またサンドブラストによって形成された凹凸の高さ（Ｚ方向）も、発明者らの測定によると５〜３０ミクロンであり、バラツキも大きかった。
【００９８】
次にこれら現像ロールの特性について比較した結果を説明する。
【００９９】
発明者らは、図１〜４や図６〜図８で示した現像ロール１１（本発明品）と、図５や図９〜図１０で示した現像ロール１（従来品）とを用いて評価を行った。
【０１００】
本発明品である現像ロール１１の方が、従来品である現像ロール１より、高速印刷時の印字品質が高く、品質バラツキも小さかった。一方、従来品である現像ロール１の場合、高速印字時における印字品質にバラツキが発生した。これは本発明品では、結晶粒界１４のトナー１７に対するスリップ低減効果が寄与したためと考えられる。
【０１０１】
（実施の形態５）
次に実施の形態５では、現像ロール１１に使用する金属材料について説明する。
【０１０２】
現像ロール１１は、ＳＵＳ（ステンレススチール）よりＡＬ（アルミニウム）を用いることが望ましい。ＳＵＳを用いた場合、窪み部１２をエッチングで形成することが難しい。また窪み部１２の内壁へのスリップ防止のため表出させる結晶粒界１４の制御が難しくなる場合がある。
【０１０３】
一方、現像ロール１１にアルミニウムを用いることで、窪み部１２のエッチングによる形成が容易となる。またＳＵＳに比べ、アルミニウムの方が、比重が低い分、少ないエネルギーでマグネットロールの高速回転が可能となる。
【０１０４】
なお、現像ロール１１（あるいは現像ロール１１の構成部材となる金属パイプ１９）は、少なくとも珪素を０．２０％以上０．６０％以下、もしくはマグネシウムを０．４５％以上０．９０％以下、含むアルミニウム合金とすることが望ましい。少なくとも珪素を０．２０％以上０．６０％以下、あるいは（更には）マグネシウムを０．４５％以上０．９０％以下、含むアルミニウム合金とすることで、金属パイプ１９の切削や研磨による加工性を高めると共に、エッチングによって、積極的に窪み部１２に表出させる結晶粒界１４の大きさを、５〜３０ミクロン（望ましくは２０ミクロン）の範囲に制御できる。また結晶粒界１４の界面や境界部分等に、珪素やマグネシウム、鉄、クロム、チタン等のアルミ合金中に含まれているアルミニウム以外の金属成分を説教的に析出させることで、これら結晶粒界１４に起因する微細構造が磨り減りにくくできる。その結果、長期に渡ってトナー１７の滑り防止効果が低下しにくい。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
以上のように、本発明にかかる現像ロール及びその製造方法は、その表面に形成した窪み部やスリップ防止構造等によって、高速印刷時の単位時間当たりのトナーやキャリアの搬送量を増加できるため、ブリンターやコピー装置のより安定した印字特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】（Ａ）は本発明の実施の形態１における現像ロールの外観図、（Ｂ）は現像ロールに形成した窪み部付近の拡大断面図
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、現像ロールの製造方法の一例について説明する斜視図
【図３】（Ａ）（Ｂ）は、共に表面に加工跡を設けた現像ロールの断面図
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、現像ロールの表面に設けた加工跡の効果を説明する断面図及び特性図
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来現像ロールの表面の凹凸の低減の効果を説明する断面図及び特性図
【図６】発明者らが作成した円柱状の現像ロールの一例の表面のＳＥＭ写真を用いた、現像ロールの表面の説明図
【図７】発明者らが作成した現像ロールの窪み部の内壁に形成した結晶粒界形状の一例を示すＳＥＭ写真を用いた説明図
【図８】発明者らが作成した現像ロールの窪み部の内壁に形成した結晶粒界形状の他の一例を示すＳＥＭ写真を用いた説明図
【図９】発明者らがサンドブラストを用いて作成した従来現像ロールの表面のＳＥＭ写真を用いた従来ロールの表面の説明図
【図１０】発明者らがサンドブラストを用いて作成した従来現像ロールの表面のＳＥＭ写真を用いた従来ロールの表面の説明図
【図１１】（Ａ）は特許文献１で提案された現像ロールの一例を示す斜視図、（Ｂ）は特許文献２で提案された現像ロールの一例を示す斜視図
【図１２】特許文献３で提案された現像ロールの一部を示す断面図
【図１３】窪み部に設けた二次的に微細な凹凸７の上を、トナーの粒子がスリップする様子を説明する断面図
【符号の説明】
【０１０７】
１１ 現像ロール
１２ 窪み部
１３ 空洞部
１４ａ、１４ｂ 結晶粒界
１５ 矢印
１６ 点線
１７ トナー
１８ キャリア
１９ 金属パイプ
２０ 加工跡
２１ 平滑部
２２ サンドブラスト加工部
２３ 打痕部
２４ 傷部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザープリンター、ファクシミリなど、トナーを用いた印字装置に用いる現像ロールとその製造方法と印字装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンター等のトナーを用いた印字装置は、更なる高速化、あるいはその印字品質の高品位化が要求される。こうした市場ニーズに対応するため、レーザープリンターを構成する感光ドラムに、各色のトナーを供給する現像ロールには、プリンターの小型化に対応する小径化と共に、単位時間当たりにおける搬送可能トナー量の増加、あるいはトナー供給の均一性等が求められている。
【０００３】
そのため現像ロールは、より小径で、より高速回転でトナーを感光ドラムに供給することが求められる。そのためプリンターを高速印刷に対応させるには、現像ロール側には、単位時間当たりの搬送量の増加やその安定化が求められる。ここで現像ロールとは、金属の円柱状のものであり、その内部に棒状の磁石等を挿入することで、現像ロールを構成するものである。
【０００４】
次に、図１１、図１２を用いて、従来の現像ロールについて説明する。
【０００５】
図１１（Ａ）は特許文献１で提案された現像ロールの一例を示す斜視図、図１１（Ｂ）は特許文献２で提案された現像ロールの一例を示す斜視図である。図１１（Ａ）において、現像ロール１ａの表面には、長手方向に伸びる切削跡２が形成されている。このように図１１（Ａ）に示す現像ロール１ａの場合、その表面に、長手方向に切削溝２を設けるように表面を切削加工することで、現像ロール１ａの「フレ」を低減する。
【０００６】
図１１（Ｂ）において、現像ロール１ｂの表面には、現像ロール１ｂの円周方向に伸びる加工溝４が形成されている。図１１（Ｂ）に示す現像ロール１ｂの場合、現像ロール１ｂの円周方向に凹凸を設けることで、帯電装置として磁気ブラシ帯電方法を使用する場合の、ブラシの「あたり」によって帯電ムラが生じることを防止する。
【０００７】
なお図１１（Ａ）（Ｂ）における空洞部３には、円柱状の磁石部材等が挿入されるが、これらは図示していない。
【０００８】
図１２は、特許文献３で提案された現像ロール１の一部を示す断面図である。図１２において、現像ロール１の表面には、頂上部５と窪み部６が形成されている。そして頂上部５の表面には二次的に微細な凹凸７ａが、窪み部６の表面には二次的に微細な凹凸７ｂが、それぞれ形成されている。
【０００９】
図１２において、現像ロール１は、アルミニウム製の円柱の上に、レジストパターンを形成し、苛性ソーダでエッチングされてなるものである。なお現像ロール１における窪み部６とは、レジストパターンで保護されていなかった部分であり、苛性ソーダでアルミニウムが凹状に除去された部分に相当する。また頂上部５とは、レジストパターンによって保護され、エッチングされなかった部分に相当する。
【００１０】
なお図１２における現像ロール１の表面に、エッチングで頂上部５や窪み部６を形成した後、更にこの上にサンドブラスト処理を行い、更にこのサンドブラスト処理の後、バフで頂上部を研磨したものである。このように頂上部５や窪み部６を形成した現像ロール１の上にサンドブラスト加工を行うことで、現像ロール１の全面に均一な凹凸を形成することができる。またバフ研磨等によって（あるいは頂上部５を選択的に研磨することで）、窪み部６に設けた二次的に微細な凹凸７ｂより、頂上部５の二次的に微細な凹凸７ａの方を小さくすることで、低融点トナーの融着やブロッチ、耐久前後の搬送力への影響を低減している。
【００１１】
このように、従来の現像ロール１は、サンドブラストによって微細な凹凸（例えば、図１２の二次的に微細な凹凸７ａ、７ｂ）が形成されていた。
【００１２】
次に図１３を用いて、窪み部６にサンドブラストで設けた二次的に微細な凹凸７と、トナー粒径の関係について説明する。
【００１３】
図１３は、窪み部６に設けた二次的に微細な凹凸７の上を、トナーの粒子がスリップする様子を説明する断面図である。図１３は、窪み部６の内壁部（例えば、底面や側面）の拡大断面図である。図１３に示すように窪み部６の内壁部には、二次的に微細な凹凸７ｂが形成されている。
【００１４】
しかし二次的に微細な凹凸７ｂも、トナー８の粒径と比較すれば、一桁以上大きい。このように二次的に微細な凹凸７ｂの平面での大きさは１００ミクロン以上有り、トナー８の粒子径（例えば、一次粒子径は４ミクロン程度）より一桁以上大きい。そのためサンドブラストで形成した二次的に微細な凹凸７ｂではスリップ防止効果は得られない。すなわち二次的に微細な凹凸７ｂであっても、トナー８に対して非常に大きいため、アンカー効果（あるいは引っかかり効果）は得られにくく、矢印９に示すように、窪み部６の表面（あるいは内壁面）で、トナー８がスリップしやすい。
【特許文献１】特開平５−１５８３４９号公報
【特許文献２】特開２００６−３１７６８４号公報
【特許文献３】特開平１１−１３３７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来の現像ロール１では、単位時間当たりにおける搬送可能なトナー量の増加、更にはトナー供給の市場から求められる高速印字時での均一性に課題が残った。
【００１６】
例えば、図１１（Ａ）（Ｂ）で示した場合、現像ロール１ａ、１ｂの表面に保持できるトナー量はその加工精度に起因するため、加工上のバラツキの影響を受けやすくなる場合がある。
【００１７】
また図１２で示した場合、トナーは窪み部６の中に保持されるが、印字品質の向上に伴い、トナー粒径が数ミクロンと小さくなった場合、窪み部６の中でトナーがスリップしてしまう場合があった。一方、サンドブラストによって形成した凹凸は、ＸＹ方向（例えば平面、あるいは円周方向）の大きさが１００ミクロン以上、Ｚ方向（例えば厚み方向）に深さも数十ミクロンある。これはサンドブラストによる加工は、サンドブラスト装置から高速で噴射される研磨材の衝突（例えば、衝突エネルギー等）によって行うためであり、サンドブラスト材を細かくした場合、研磨材の運動エネルギーが極端に低下し、その加工性が低下する。
【００１８】
そのため、サンドブラストによって形成した凹凸は、前記トナー粒径より、一桁以上大きくなり、スリップ防止効果は得られない。すなわち図１３に示したように、トナー粒子がサンドブラストで形成した凹凸面でスリップしてしまう。
【００１９】
またサンドブラスト加工によって、現像ロール表面に微細な傷が発生し、トナー付着の原因となる。そしてこの傷に付着したトナーは、トナーボックス等に回収できず、汚れ発生の原因になる。
【００２０】
このように、従来のサンドブラストを用いて作成した現像ロール１が高速回転した場合、トナー粒子等がその表面でスリップしてしまい、単位時間当たりのトナー搬送量の増加や、トナー搬送量の安定化、あるいは現像ロール１の面内（あるいは露光ドラムの面内）へのトナー供給量が、ばらついてしまう場合があった。
【００２１】
さらに、従来のサンドブラストによって加工した現像ロール１は、サンドブラスト装置から高速で吹き付けた研磨材（例えば、ＳｉＣ粉やガラスビーズ等）が、現像ロール１の表面に突き刺さりやすい。更に金属表面（特にアルミニウムのように柔らかい金属表面）に、高速で突き刺さった研磨材は、超音波洗浄等では除去しきれない。その結果、実際のプリンターに組み込まれた後に、現像ロール１から経時変化的に研磨材が脱離し、感光ドラム等を傷付ける可能性がある。
【００２２】
また現像ロール１の表面に、二次元的に微細な凹凸７ａ、７ｂをサンドブラストのような物理的手段で形成した場合、現像ロール１自体が物理的に変形（真円度の変化や、歪み等）してしまう。またサンドブラストによる加工熱や、加工面の内部応力（残留応力も含む）等による経時的な変形が発生する可能性があるという課題を有していた。
【００２３】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、サンドブラストを使うことなく、現像ロールの表面に、トナーの粒径に応じた所定の凹凸を形成することで、サンドブラストに起因する課題発生の防止のみならず、現像ロールの高精度化、感光ドラム等へのトナー搬送量の増量を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
そしてこの目的を達成するために、本発明は、トナーを搬送するための略一定の深さの窪み部を、複数個表面に設けた金属製の現像ロールであって、前記窪み部の内壁の略全面に、前記トナーの平均粒径に対応する、一部以上が略球状もしくは略円形の前記金属の結晶粒界を表出させた現像ロールとする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の現像ロールとその製造方法と印字装置によって、現像ロール表面におけるトナーのスリップが防止でき、高速印字時の印字品質の高品位化が可能となる。これはトナーを搬送するための窪み部の内壁の略全面に、前記トナーの粒径に対応する、一部が略球状もしくは円形の金属の結晶粒界を、一種のスリップ防止構造として表出させることによって、現像ロールの高速回転時におけるトナーのスリップ防止が可能となるためである。
【００２６】
またこの金属の結晶粒界をスリップ防止構造として表出させることでトナーのスリップ防止を行うため、プリンターの高速印字時（あるいは現像ロールの高速回転時）における、単位時間当たりにおける搬送可能なトナー量の増加を増加できる。更にトナー供給の面内バラツキの低減や、トナー供給の露光ロール全面への均一化を高める。
【００２７】
また現像ロールにはサンドブラスト加工を行っていないため、現像ロールの寸法精度を高めると共に、サンドブラストに起因する課題（加工面における残留研磨材や内部応力等）が発生しないため、長時間に亘って感光ドラム等への安定したトナー供給が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における現像ロール及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図１（Ａ）は本発明の実施の形態１における現像ロールの外観図、図１（Ｂ）は現像ロールに形成した窪み部付近の拡大断面図である。
【００３０】
図１（Ａ）（Ｂ）において、１１は現像ロール（なお現像ロール１１は、マグネットロールあるいは現像スリーブ等と呼ばれることもある）、１２は窪み部、１３は空洞部、１４ａ、１４ｂは結晶粒界、１５ａ、１５ｂは矢印、１６は点線、１７はトナー、１８はキャリアである。
【００３１】
なお結晶粒界１４ａは窪み部１２の内壁に表出した結晶粒界である。結晶粒界１４ｂは表出していない結晶粒界（あるいは、現像ロール１１を構成する金属内部の結晶粒界）である。
【００３２】
図１（Ｂ）に示すように、金属内部の結晶粒界１４ｂの一部を、略球状もしくは略円形状に窪み部１２の内壁の略全面に表出させる。そしてこの表出した結晶粒界１４ａによって、トナー１７やキャリア１８に対するスリップ防止を行う。そのため窪み部１２の内壁に表出させる結晶粒界１４ａをキャリア１８の粒径に類似させたものである。
【００３３】
図１（Ａ）において、現像ロール１１の表面には、複数の窪み部１２が設けられている。そしてトナー１７やキャリア１８は、現像ロール１１に設けた複数の窪み部１２に充填され、現像ロール１１の回転に伴い感光ドラム（図示していない）に供給される。なお一成分系の場合、窪み部１２で搬送されるものはトナー１７単体となる。またカラープリンター等で広く用いられる二成分系の場合、窪み部１２で搬送されるものはキャリア１８とトナー１７の両方となる。
【００３４】
なお図１（Ａ）において、空洞部１３の内部には、フェライト磁石等が挿入されるが、省略している。
【００３５】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示した窪み部１２付近を拡大した断面図である。図１（Ｂ）において、矢印１５ａは窪み部１２の大きさ（例えば、ＸＹ方向の寸法）、矢印１５ｂは窪み部１２の深さ（例えば、Ｚ方向の深さ）を示す。
【００３６】
図１（Ｂ）における、窪み部１２に表出した結晶粒界１４ａとは、現像ロール１１の内部の結晶粒界１４ｂの一部以上を、略球状もしくは略円形等の形状で、表出させたものである。なお図１（Ｂ）のように凹状に表出させても良いが、凸状に表出させても良い。これは使用する用途やトナー１７等に応じて選択する。
【００３７】
図１（Ｂ）において、窪み部１２の表出した結晶粒界１４ａは、ＸＹ平面において略球状もしくは略円形、あるいはこれらの組み合わせ形状とする。またスリップ防止のために設ける結晶粒界１４のＹ方向の形状（深さ方向の形状）は、瘤状の凸状、あるいは凹状、あるいはこれら凸状と凹状の組み合わせ形状である。このように、窪み部１２の表面に表出させる結晶粒界１４ａの形状（寸法、形状、密度等）を、トナー１７の形状や大きさに対応させることで、トナー１７に対するアンカー効果（あるいはスリップ防止）を発現させる。
【００３８】
なお図１（Ｂ）において、現像ロール１１を構成する金属内部の結晶粒界１４ｂは、現像ロール１１を形成するアルミニウム合金等の金属の結晶粒子の粒界とすることでバラツキを抑える。なお結晶粒子の粒界（あるいは粒界の大きさ）は、これらアルミニウム合金等の断面を、エッチング等すれば確認できる。このように結晶粒界１４ｂの一部を、窪み部１２の内壁の略全面に表出させることで、トナー１７に対するスリップ防止が可能となる。
【００３９】
なお窪み部１２の深さは、略一定とすることが望ましい。これは現像ロール１１におけるトナー１７の搬送量を安定化させるためである。なお、略一定の深さとは、図１（Ｂ）に示す矢印１５ｂの深さの±３０％以下に、複数の窪み部１２の内の半数以上が入っていれば良い。
【００４０】
なお窪み部１２の平均深さは、深さ１０ミクロン以上３００ミクロン以下の範囲が望ましい。窪み部１２の深さが１０ミクロン未満の場合、窪み部１２に充填され、搬送されるトナー１７やキャリア１８の単位時間当たりの搬送量が低下する。また深さが３００ミクロンを超えた場合、窪み部１２に充填されたトナー１７やキャリア１８が、窪み部１２から外部（例えば、感光ドラムの表面等）に排出されにくくなる場合があり、単位時間当たりのトナー１７やキャリア１８の搬送量が低下する場合がある。
【００４１】
なお全ての窪み部１２を略同一深さとする必要はない。例えば、平均深さが３０ミクロンの複数の窪み部１２ａ（図示していない）を第１群、平均深さが６０ミクロンの複数の窪み部１２ｂ（図示していない）を第２群、平均深さが１００ミクロンの複数の窪み部１２ｃ（図示していない）を第３群としても良い。このように、各々の群の中では、略一定の深さとしながらも、第１群〜第３群の中で、異なる平均深さとすることで、マグネットロールの低速域、中速域、高速域でのそれぞれのトナー１７の搬送安定性を向上できる。
【００４２】
こうして図１（Ｂ）に説明するように、トナー１７やキャリア１８の搬送を助ける（例えば、窪み部１２の内壁表面におけるトナー１７やキャリア１８を引っ掛ける、あるいはスリップさせない）ためである。
【００４３】
なおトナー１７の平均粒径を５ミクロンとした場合、結晶粒界１４ａの平均直径は１ミクロン以上３０ミクロン以下（望ましくは２０ミクロン以下）とする。更にこの一部以上が略球形もしくは略円形、あるいはこれらの組み合わせ形状とすることで、トナー１７への食い付き性を高める。
【００４４】
表出させた結晶粒界１４ａの平均直径が１ミクロン未満の場合、トナー１７やキャリア１８のスリップ防止効果が低下する場合がある。また結晶粒界１４ａの平均直径が３０ミクロンを超えると、トナー１７やキャリア１８のスリップ防止効果が低下する場合がある。
【００４５】
なおトナー１７の平均粒径を、仮にαミクロンとした場合、表出する結晶粒界１４ａの大きさ（例えば、ＸＹ平面における直径等）は、αミクロンの２０％以上、４００％以下が望ましい。これは前述したトナー１７やキャリア１８のスリップ防止効果を最大とするためであり、２０％未満や４００％を超えた場合、トナー１７やキャリア１８に対するスリップ防止効果に影響を与える場合がある。
【００４６】
なお表出する結晶粒界１４ａの大きさと、キャリア１８の大きさとを、直接的に関係付ける必要は無い。これはキャリア１８（例えば、直径４０〜１００ミクロン）の表面に無数に付着したトナー１７が、表出した結晶粒界１４ａに引っかかるためである。
【００４７】
（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１で説明した現像ロール１１の製造方法の一例について説明する。
【００４８】
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、現像ロール１１の製造方法の一例について説明する斜視図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）において、１９は金属パイプ（例えば、直径１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度、長さ２０ｃｍ〜５０ｃｍ程度のアルミニウムパイプ等）、２０は加工跡である。
【００４９】
図２（Ａ）における点線１６は、金属パイプ１９の変形を示す。矢印１５に示すように、金属パイプ１９は、僅かではあるが、歪みや曲がり等が有る場合がある。こうした金属パイプ１９の歪みや曲がりは、現像ロール１１の品質に影響を与える場合があるので、切削（なお切削にはバイト等を使う）や研磨等で除去する。
【００５０】
図２（Ｂ）は、金属パイプ１９の外側表面を円周方向に研磨することで、あるいは金属パイプ１９の外側表面をスパイラル状に切削することで、その歪みや曲がりを低減した後の様子を示す。なお図２（Ｂ）における加工跡２０とは、円周方向に形成した研磨目（切削跡と呼ばれる場合もある）、あるいはスパイラル状に形成した切削目（切削跡と呼ばれる場合もある）を示す。 図２（Ｃ）は、表面に加工跡２０を形成した金属パイプ１９の表面に、トナー１７やキャリア１８（共に図示していない）を搬送するための窪み部１２を形成した様子を示す。
【００５１】
なお図２（Ｃ）の窪み部１２の内壁の略全面に表出した結晶粒界１４ａは図示していない。
【００５２】
なお窪み部１２の形成は、図２（Ｂ）の状態の金属パイプ１９の表面にエッチングレジストを所定パターン状に形成し、エッチング液で前記金属パイプ１９をエッチングすることで形成する。なおエッチングレジストの形成方法としては、市販の感光性レジストを塗布し、これを露光する方法、あるいは市販のインキジェット用のプリンターヘッドから、樹脂溶液等をパターン状に噴き付け（あるいは印字し）、これらをレジストパターンとすることができる（なお詳細の説明は省略する）。また金属パイプ１９を、アルミニウムとした場合、酸やアルカリのエッチング液を用いることができる。これはアルミニウムが両性金属のためである。そしてこのエッチング液やエッチング方法を最適化することで、窪み部１２の内壁の略全面に結晶粒界１４ａを表出させる。
【００５３】
またこうしたエッチングレジストの形成〜エッチングの工程を、複数回繰り返すことで、前述したように、例えば平均深さが３０ミクロンの複数の窪み部１２ａ（図示していない）を第１群、平均深さが６０ミクロンの複数の窪み部１２ｂ（図示していない）を第２群、平均深さが１００ミクロンの複数の窪み部１２ｃ（図示していない）を第３群として、作成することができる。このように、各々の群の中では、略一定の深さとしながらも、第１群〜第３群の中で、異なる平均深さとすることで、マグネットロールの低速域、中速域、高速域でのそれぞれのトナー１７の搬送安定性を向上できる。
【００５４】
なお金属パイプ１９の表面に加工跡２０を形成した後に、窪み部１２を形成することが望ましい。これは加工跡２０を形成することで、金属パイプ１９の真円度（なお真円度は、ＪＩＳ−Ｂ−０１８２等で定義されている。また英語ではｃｉｒｃｕｌａｒｉｔｙと呼ばれることもある）が向上し、エッチングレジストの塗工性や膜厚の均一を高められる。
【００５５】
なお前記現像ロール１１はパイプ状であり、このパイプ内部に回転可能な状態で磁性体を設け、現像ロール１１とすれば良い。
【００５６】
なお磁性体としては、発明者らが、特開２００２−３４３６２４号公報等で提案したものを用いることができる。
【００５７】
以上のようにして、金属パイプ１９の外側表面を、円周方向に研磨もしくは、スパイラル状に切削し、前記外側表面に加工跡２０を形成する第１のステップと、前記第１のステップ後に、前記外側表面に、エッチングレジストを形成する第２のステップと、前記外側表面に、現像ロール１１を構成する金属部材の結晶粒界１４ｂを、窪み部１２の内壁の略全面に結晶粒界１４ａとして表出させる。その後、第３のステップとして、結晶粒界１４ａを表出させた窪み部１２を、略一定の深さで複数個を形成することで、高速印字時の印字品質の高い現像ロール１１を製造する。
【００５８】
またこうして作成した現像ロール１１と、この現像ロール１１を用いて搬送されるトナー１７と、このトナー１７が転写される露光ロール（図示していない）を組み合わせることで、高速印字時の印字品質の高い印字装置（例えばカラープリンター等）を提供できる。
【００５９】
なお略一定の深さは深さ１０ミクロン以上３００ミクロンの範囲が望ましい。窪み部１２の平均深さが、この範囲から外れるとトナー１７の単位時間当たりの搬送量が低下する場合がある。
【００６０】
なおこうして作成した現像ロール１１は従来のサンドブラスト等によって形成した現像ロール１に比べ、寸法精度（例えば、真円度が高い、あるいは歪や曲がりが小さい）が高い。また現像ロール１１の表面に設けた窪み部１２の形状（ＸＹの平面方向でのパターン、あるいはＺ方向の深さ等）を最適化することで、単位時間当たりのトナー１７やキャリア１８の搬送量を増加できるため、プリンター等の高速化、印字品質の高品位化が可能となる。
【００６１】
なお図２（Ｃ）に示した現像ロール１１の空洞部１３に、磁性体等を挿入し、回転可能な現像ロール１１とするが、こうしたプロセス工程の説明は省略する。
【００６２】
更に詳しく説明する。例えば金属パイプ１９にアルミニウムを使った場合、エッチング液として塩酸（濃度１ｗｔ％から１０ｗｔ％）を使うことが費用的に望ましい。濃度が１ｗｔ％未満の場合、エッチングに時間がかかりすぎる。また濃度が１０ｗｔ％を超えると取扱いに注意を要する。また電解エッチング（エッチング時に電圧を印加すること）を行っても良い。その場合、塩酸濃度は１ｗｔ％から１０ｗｔ％が望ましい。濃度１ｗｔ％未満の場合、エッチングに時間がかかりすぎる場合がある。また濃度１０ｗｔ％を超えると取扱いに注意を要する。また電解エッチングを行う場合は、陽極側をワーク側つまりロールとすることが望ましく、また陰極側をロールに形状を合わせた形状（例えば円筒状）にすることで、エッチングのバラツキを抑えられる。またここで用いる金属パイプに、その結晶粒径が、トナーの平均粒径２０％以上４００％以下のものを用いる。
【００６３】
なお金属パイプ１９の加工跡２０（切削面あるいは研磨面）のＲｍａｘは１０μｍ以下と小さい方が望ましい。Ｒｍａｘが１０μｍより大きい場合、レジスト材料（感光性樹脂やＵＶ硬化樹脂等）を塗布した場合、前記レジスト材料にピンホールが発生する場合がある。さらに望ましくはＲｍａｘを５μｍ以下にすることが望ましい。例えばＲｍａｘを１０μｍ以下と小さくするためには、バフ研磨やサンドブラスト加工を行うことができる。こうした処理で、例えばＲｍａｘを１０μｍ以下（望ましくは５μｍ以下）と小さくすることで、レジスト材料の泡を減らせると共に、レジスト材料と下地との密着強度（あるいは剥離強度）を高められる。なおＲｍａｘはＪＩＳ−Ｂ０６０１を使えるが、Ｒｚ（十点平均粗さ）に置き換えても良い。
【００６４】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３では、図３〜図６を用いて、現像ロール１１の表面に設けた加工跡２０の効果について説明する。
【００６５】
図３（Ａ）（Ｂ）は、共に表面に加工跡２０を設けた現像ロール１１の断面図である。図３（Ａ）は、切削バイトを１本とした場合、図３（Ｂ）は、複数の切削バイトを用いた場合に相当する。
【００６６】
図３（Ａ）における矢印１５ａは、一本の切削バイトで形成した加工跡２０（あるいは加工跡２０の幅）を示す。一本の切削バイトを用いることで、現像ロール１１の表面の円周方向に、矢印１５ａで示すような規則的な間隔Ａ（あるいは略均等なピッチＡで）で、突起状の加工跡２０をスパイラル状に連続して形成する。なお矢印１５ｂは、加工跡２０の深さを示す。
【００６７】
図３（Ｂ）は、複数の切削バイトを用いた場合の発生する加工跡２０を示す。図３（Ｂ）の矢印１５ｃ、１５ｄに示すように、複数の規則的な間隔Ｂ、Ｃで加工跡２０を形成する。なお、点線１６は加工跡２０の深さの違いを示す。なお加工跡２０のＲｍａｘは１０μｍ以下が望ましい。また図３（Ａ）（Ｂ）において窪み部１２等は図示していない。
【００６８】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、現像ロール１１の表面に設けた加工跡２０の効果を説明する断面図及び特性図である。なお図４（Ａ）〜（Ｃ）において窪み部１２等は図示していない。
【００６９】
図４（Ａ）は、表面に規則的な加工跡２０を設けた現像ロール１１の断面図である。２１は平滑部であり、例えば、現像ロール１１の加工跡２０からなる凸部が、機器の中にセットされ、その表面が研磨され、平滑化された部分に相当する。なお図４（Ｂ）における矢印１５ａは、加工跡２０による凹凸を示す。
【００７０】
図４（Ｂ）は、表面に規則的な現像ロール１１を設けた現像ロール１１を、一定時間使用した後の表面状態の変化を示す断面図である。図４（Ｂ）の矢印１５ｂに示した位置における加工跡２０からなる凸部が、次第に磨り減り、平滑部２１を構成する。この結果、現像ロール１１における加工跡２０の凹凸（例えば、矢印１５ａ、１５ｂ）を、短時間に小さくできる。
【００７１】
図４（Ｃ）は、現像ロール１１の表面の凹凸の大きさが、現像ロール１１の使用時間と共に低減する様子を示す。図４（Ｃ）において、Ｘ軸は、Ｒｕｎｎｉｎｇ ｔｉｍｅ（例えば、現像ロール１１の使用時間）、Ｙ軸は現像ロール１１の凹凸を示す。図４（Ｃ）に示すように、実施の形態１の現像ロール１１では、短時間に凹凸が低減し、一度凹凸が小さくなった後は、その凹凸が変化しにくいことが分かる。このように、実施の形態１では、短時間に、現像ロール１１の表面が平滑化し、印字品質が安定することが分かる。
【００７２】
なお現像ロール１１の初期の表面粗さＲｍａｘを１０μｍ以下（望ましくは５μｍ以下）とした場合であっても、時間と共に急激に表面粗さが小さくなり、安定した印字品質が長期間に渡って得られることは言うまでも無い。
【００７３】
次に比較のために、図１２〜図１３等で説明した従来のサンドブラスト加工した現像ロール１（以下、従来現像ロール１と呼ぶ）の表面の凹凸の経時変化について図５（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。
【００７４】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、従来現像ロール１の表面の凹凸の低減の効果を説明する断面図及び特性図である。図５（Ａ）（Ｂ）における２２はサンドブラスト加工部である。そしてサンドブラスト加工部２２は、不規則な凹凸形状を示す。
【００７５】
図５（Ａ）は、表面に不規則な凹凸をサンドブラストで設けた従来現像ロール１の断面図である。図５（Ａ）の矢印１５ａは、サンドブラストで形成された不規則な凹凸の段差（あるいは凹凸差）を示す。
【００７６】
図５（Ｂ）は、表面に不規則な凹凸をサンドブラストで設けた従来現像ロール１を、一定時間使用した後の表面状態の変化を示す断面図である。図５（Ｂ）の矢印１５ｂに示した凸部が、次第に磨り減り、平滑部２１を構成する。
【００７７】
図５（Ｃ）は、従来現像ロール１の表面の凹凸の大きさが、従来現像ロール１の使用時間と共に変化する様子を示す。図５（Ｃ）において、Ｘ軸は、Ｒｕｎｎｉｎｇ ｔｉｍｅ（例えば、現像ロール１の使用時間）、Ｙ軸は従来現像ロール１の凹凸を示す。図５（Ｃ）に示すように、従来現像ロール１では、Ｒｕｎｎｉｎｇ ｔｉｍｅが増加しても、なかなか凹凸が低減しない。またいつまでも、凹凸の大きさが一定化（あるいは安定）しない。これは、図５（Ａ）（Ｂ）で示すように、サンドブラスト加工部２２は、不規則な凹凸を示すからである。更にサンドブラスト加工部２２の不規則な凹凸は、その加工部分等に応力が残っているため、その磨耗程度も安定化しにくく、バラツキ発生の原因になりやすい。
【００７８】
（実施の形態４）
次に実施の形態４では、図６〜図８を用いて、現像ロール１１に設けた窪み部１２や、窪み部１２を構成する内壁の微細構造について、ＳＥＭ写真（電子顕微鏡写真）を元に説明する。
【００７９】
図６は、発明者らが作成したアルミニウム製の円柱状の現像ロール１１の一例の表面のＳＥＭ写真を用いた、現像ロール１１の表面の説明図である。
【００８０】
図６に示す写真部分において、倍率は５０倍（×５０）、写真上での寸法（矢印１５で示す長さ）は５００ミクロンである。図６より、現像ロール１１の表面には、円周方向にスパイラル状の加工跡２０が、規則的なピッチで形成されている。また現像ロール１１の表面には、例えば四角形状に、窪み部１２が形成されている。また窪み部１２（あるいは窪み部１２の内壁）の内壁の略全面には、スリップ防止のための結晶粒界１４を表出させている。
【００８１】
図７は、発明者らが作成した現像ロール１１の窪み部１２の内壁に表出させたスリップ防止用の結晶粒界１４の一例を示すＳＥＭ写真を用いた説明図である。図７において、倍率は５００倍（×５００）、写真上での寸法（矢印１５で示す長さ）は５０ミクロンである。図７より、窪み部１２の内壁の略全面に渡って、大小さまざまな大きさの略瘤状の凸部、あるいは凹部、あるいはこれら凹凸の組み合わせによる結晶粒界１４が無数に表出していることが分かる。
【００８２】
なお表出した結晶粒界１４の表出部における平均直径は１ミクロン以上３０ミクロン（望ましくは２０ミクロン）以下であって、かつ大小、複数の大きさを有するものとすることが望ましい。このような形状、あるいは分布にすることで、現像ロール１１を高速で回転させた場合でも、窪み部１２に入ったトナー１７やキャリア１８（共に図示していない）が、スリップしにくい（あるいは滑りにくい）。この結果、プリンターを高速印字した時でも、窪み部１２に入ったトナー１７がキャリア１８の単位時間当たりの搬送量が低下しないため、その印字品質が安定化する。
【００８３】
図８は、発明者らが作成した現像ロール１１の窪み部１２の内壁に形成した結晶粒界１４の他の一例を示すＳＥＭ写真を用いた説明図である。図８において、倍率は５００倍（×５００）、写真上での寸法（矢印１５で示す長さ）は５０ミクロンである。図８より、窪み部１２の内壁の略全面に渡って、大小さまざまな大きさの略瘤状の凸部、あるいは凹部、あるいはこれら凹凸の組み合わせによる結晶粒界１４が表出していることが分かる。
【００８４】
なお結晶粒界１４の表出状態（あるいは表出密度）は、現像ロール１１の使用用途に応じて、図７に示すように窪み部１２に密に発生させても良く、また図８に示すように窪み部１２に疎に発生させても良い。窪み部１２の内壁に表出させる結晶粒界１４の粗密度は、使用用途等に応じて変更すれば良い。しかし少なくとも１００ミクロン角の面積中に、５個以上、望ましくは１０個以上の略球状もしくは略円形状として、設けることが望ましい。５個未満の場合、スリップ防止の効果が低い場合がある。
【００８５】
なお表出させた結晶粒界１４の大きさは、その粗密に関係なく平均直径が１ミクロン以上３０ミクロン（望ましくは２０ミクロン）以下の範囲が望ましい。そしてこの個々の結晶粒界１４を、図７に示すように、複数個、大小重なるように無数に形成することで、更にスリップ防止が可能となる。このように複数個、あるいは大小、複数の大きさを有するものを組み合わせた形状、あるいは分布にすることで、現像ロール１１を高速で回転させた場合でも、窪み部１２に入ったトナー１７やキャリア１８が、窪み部１２の中でスリップしにくい。この結果、プリンターを高速印字した時でも、窪み部１２に入ったトナー１７がキャリア１８の単位時間当たりの搬送量が低下しないため、その印字品質が安定化するためである。
【００８６】
以上のように、表出させた結晶粒界１４の個々の平均直径は１ミクロン以上３０ミクロン（望ましくは２０ミクロン）以下であり、かつ、結晶粒界１４の平均粒径はトナーの平均粒径の２０％以上４００％以下とすることで、更にスリップ防止を確実にする。
【００８７】
特に近年では、窪み部１２を用いて搬送するトナー１７には、印字品質の高品位化のために、トナー１７には微細なものが使われることが多い。このような微細なトナー１７は、それ自体が小さなタップ密度であり、フワフワした取り扱いの難しい（更には現像ロール１１の上でスリップしやすい）ものとなる。しかし図７〜８に示したような、トナー１７の粒径に対応するような結晶粒界１４を表出させることで、トナー１７のスリップ防止が可能となる。なおトナー１７の平均粒径とは、トナー１７の一次粒子とする。これはトナー１７の一次粒子が、表出した結晶粒界１４の表面等に引っかかることで、その二次粒子も搬送できるからである。
【００８８】
次に、図９〜図１０を用いて、従来のサンドブラストによって作成した従来現像ロール１の表面について説明する。
【００８９】
図９は、サンドブラスト処理された、アルミニウム製の円柱状の現像ロール表面のＳＥＭ写真を示す。図９において、倍率は５０倍（×５０）、写真上での寸法（矢印１５で示す長さ）は５００ミクロンである。
【００９０】
図９に示すように、サンドブラストされた表面は、１００ミクロン程度の無数の窪みが形成されていることが分かる。一方、トナー１７（図示していない、例えば、直径４ミクロン）は、サンドブラストで形成された窪みより、桁違いに小さい。このため、図１３に示したように、サンドブラストで形成した凹凸面に、トナー１７のスリップ防止効果は得られにくい。
【００９１】
次に、図１０を用いて、サンドブラストで形成された無数の凹部の詳細について説明する。
【００９２】
図１０は、発明者らがサンドブラストを用いて作成した従来現像ロール１の表面のＳＥＭ写真を用いた従来ロールの表面の説明図である。
【００９３】
図１０に示す写真部分において、倍率は５００倍（×５００）、写真上での寸法（矢印１５で示す長さ）は５０ミクロンである。
【００９４】
図１０において、２３は打痕部、２４は傷部である。図１０に示すように、サンドブラストで形成した凹凸面には、サンドブラスト材料の衝突によって発生した打痕部２３や、サンドブラスト材料の衝突によって発生した傷部２４が発生している。
【００９５】
このような傷２４に付着したトナー１７は、トナーボックス等に回収できず、汚れ発生の原因になる可能性がある。
【００９６】
また発明者らの元素解析（図示していない）より、傷部２４の内部には、サンドブラスト材料（例えば、ガラスやアルミナ、炭化珪素等）が、食い込んでいることが確かめられた。またこうした傷部２４に残る、サンドブラスト残渣は超音波洗浄程度では完全に除去することが難しく、経時変化の中で外部にトナー１７やキャリア１８と共に放出される可能性があり、感光ドラム等を傷つける可能性がある。
【００９７】
図９〜図１０に示すように、従来のサンドブラスト加工の場合、サンドブラストによって形成された凹凸の大きさ（ＸＹ方向）は、１００〜２００μｍ程度であり、更にそのバラツキも大きかった。また粒径５μｍ程度のトナー１７のスリップ防止効果も得られにくい。またサンドブラストによって形成された凹凸の高さ（Ｚ方向）も、発明者らの測定によると５〜３０ミクロンであり、バラツキも大きかった。
【００９８】
次にこれら現像ロールの特性について比較した結果を説明する。
【００９９】
発明者らは、図１〜４や図６〜図８で示した現像ロール１１（本発明品）と、図５や図９〜図１０で示した現像ロール１（従来品）とを用いて評価を行った。
【０１００】
本発明品である現像ロール１１の方が、従来品である現像ロール１より、高速印刷時の印字品質が高く、品質バラツキも小さかった。一方、従来品である現像ロール１の場合、高速印字時における印字品質にバラツキが発生した。これは本発明品では、結晶粒界１４のトナー１７に対するスリップ低減効果が寄与したためと考えられる。
【０１０１】
（実施の形態５）
次に実施の形態５では、現像ロール１１に使用する金属材料について説明する。
【０１０２】
現像ロール１１は、ＳＵＳ（ステンレススチール）よりＡＬ（アルミニウム）を用いることが望ましい。ＳＵＳを用いた場合、窪み部１２をエッチングで形成することが難しい。また窪み部１２の内壁へのスリップ防止のため表出させる結晶粒界１４の制御が難しくなる場合がある。
【０１０３】
一方、現像ロール１１にアルミニウムを用いることで、窪み部１２のエッチングによる形成が容易となる。またＳＵＳに比べ、アルミニウムの方が、比重が低い分、少ないエネルギーでマグネットロールの高速回転が可能となる。
【０１０４】
なお、現像ロール１１（あるいは現像ロール１１の構成部材となる金属パイプ１９）は、少なくとも珪素を０．２０％以上０．６０％以下、もしくはマグネシウムを０．４５％以上０．９０％以下、含むアルミニウム合金とすることが望ましい。少なくとも珪素を０．２０％以上０．６０％以下、あるいは（更には）マグネシウムを０．４５％以上０．９０％以下、含むアルミニウム合金とすることで、金属パイプ１９の切削や研磨による加工性を高めると共に、エッチングによって、積極的に窪み部１２に表出させる結晶粒界１４の大きさを、５〜３０ミクロン（望ましくは２０ミクロン）の範囲に制御できる。また結晶粒界１４の界面や境界部分等に、珪素やマグネシウム、鉄、クロム、チタン等のアルミ合金中に含まれているアルミニウム以外の金属成分を説教的に析出させることで、これら結晶粒界１４に起因する微細構造が磨り減りにくくできる。その結果、長期に渡ってトナー１７の滑り防止効果が低下しにくい。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
以上のように、本発明にかかる現像ロール及びその製造方法は、その表面に形成した窪み部やスリップ防止構造等によって、高速印刷時の単位時間当たりのトナーやキャリアの搬送量を増加できるため、ブリンターやコピー装置のより安定した印字特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】（Ａ）は本発明の実施の形態１における現像ロールの外観図、（Ｂ）は現像ロールに形成した窪み部付近の拡大断面図
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、現像ロールの製造方法の一例について説明する斜視図
【図３】（Ａ）（Ｂ）は、共に表面に加工跡を設けた現像ロールの断面図
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、現像ロールの表面に設けた加工跡の効果を説明する断面図及び特性図
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来現像ロールの表面の凹凸の低減の効果を説明する断面図及び特性図
【図６】発明者らが作成した円柱状の現像ロールの一例の表面のＳＥＭ写真を用いた、現像ロールの表面の説明図
【図７】発明者らが作成した現像ロールの窪み部の内壁に形成した結晶粒界形状の一例を示すＳＥＭ写真を用いた説明図
【図８】発明者らが作成した現像ロールの窪み部の内壁に形成した結晶粒界形状の他の一例を示すＳＥＭ写真を用いた説明図
【図９】発明者らがサンドブラストを用いて作成した従来現像ロールの表面のＳＥＭ写真を用いた従来ロールの表面の説明図
【図１０】発明者らがサンドブラストを用いて作成した従来現像ロールの表面のＳＥＭ写真を用いた従来ロールの表面の説明図
【図１１】（Ａ）は特許文献１で提案された現像ロールの一例を示す斜視図、（Ｂ）は特許文献２で提案された現像ロールの一例を示す斜視図
【図１２】特許文献３で提案された現像ロールの一部を示す断面図
【図１３】窪み部に設けた二次的に微細な凹凸７の上を、トナーの粒子がスリップする様子を説明する断面図
【符号の説明】
【０１０７】
１１ 現像ロール
１２ 窪み部
１３ 空洞部
１４ａ、１４ｂ 結晶粒界
１５ 矢印
１６ 点線
１７ トナー
１８ キャリア
１９ 金属パイプ
２０ 加工跡
２１ 平滑部
２２ サンドブラスト加工部
２３ 打痕部
２４ 傷部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを搬送するための略一定の深さの窪み部を、複数個表面に設けた金属製の現像ロールであって、
前記窪み部の内壁の略全面に、一部以上が略球状もしくは略円形の前記金属の結晶粒界を表出させた現像ロール。
【請求項２】
前記現像ロールはパイプ状であり、このパイプ内部に回転可能な状態で磁性体を設けた請求項１記載の現像ロール。
【請求項３】
前記結晶粒界の平均直径は１ミクロン以上３０ミクロン以下であり、かつ、前記結晶粒界の平均粒径は前記トナーの平均粒径の２０％以上４００％以下である請求項１に記載の現像ロール。
【請求項４】
前記ロールの表面の円周方向に研磨目、もしくはスパイラル状の切削目のどちらか一つ以上を設けた請求項１に記載の現像ロール。
【請求項５】
現像ロールは、少なくとも珪素を０．２０％以上０．６０％以下、もしくはマグネシウムを０．４５％以上０．９０％以下、含むアルミニウム合金である請求項１に記載の現像ロール。
【請求項６】
少なくとも、
トナーを搬送するための略一定の深さの窪み部を、複数個表面に設けた金属製のロールの前記窪み部の内壁の略全面に、一部以上が略球状もしくは略円形の前記金属の結晶粒界を表出させてなる現像ロールと、
この現像ロールを用いて搬送される前記トナーと、
前記トナーが転写される露光ロールと、
を有する印字装置。
【請求項７】
金属製のパイプの外側表面を、円周方向に研磨もしくは、スパイラル状に切削し、前記外側表面に加工跡を形成する第１のステップと、
前記第１のステップ後に、前記外側表面に、エッチングレジストを形成する第２のステップと、
前記外側表面に、前記金属の結晶粒界を内壁の略全面に表出させた窪み部を、複数個形成する第３のステップと、
を有する現像ロールの製造方法。
【請求項１】
トナーを搬送するための略一定の深さの窪み部を、複数個表面に設けた金属製の現像ロールであって、
前記窪み部の内壁の略全面に、一部以上が略球状もしくは略円形の前記金属の結晶粒界を表出させた現像ロール。
【請求項２】
前記現像ロールはパイプ状であり、このパイプ内部に回転可能な状態で磁性体を設けた請求項１記載の現像ロール。
【請求項３】
前記結晶粒界の平均直径は１ミクロン以上３０ミクロン以下であり、かつ、前記結晶粒界の平均粒径は前記トナーの平均粒径の２０％以上４００％以下である請求項１に記載の現像ロール。
【請求項４】
前記ロールの表面の円周方向に研磨目、もしくはスパイラル状の切削目のどちらか一つ以上を設けた請求項１に記載の現像ロール。
【請求項５】
現像ロールは、少なくとも珪素を０．２０％以上０．６０％以下、もしくはマグネシウムを０．４５％以上０．９０％以下、含むアルミニウム合金である請求項１に記載の現像ロール。
【請求項６】
少なくとも、
トナーを搬送するための略一定の深さの窪み部を、複数個表面に設けた金属製のロールの前記窪み部の内壁の略全面に、一部以上が略球状もしくは略円形の前記金属の結晶粒界を表出させてなる現像ロールと、
この現像ロールを用いて搬送される前記トナーと、
前記トナーが転写される露光ロールと、
を有する印字装置。
【請求項７】
金属製のパイプの外側表面を、円周方向に研磨もしくは、スパイラル状に切削し、前記外側表面に加工跡を形成する第１のステップと、
前記第１のステップ後に、前記外側表面に、エッチングレジストを形成する第２のステップと、
前記外側表面に、前記金属の結晶粒界を内壁の略全面に表出させた窪み部を、複数個形成する第３のステップと、
を有する現像ロールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１２８２６９（Ｐ２０１０−１２８２６９Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０３９７２（Ｐ２００８−３０３９７２）
【出願日】平成２０年１１月２８日（２００８．１１．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２８日（２００８．１１．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]