JP2010072468A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド現像方式において、装置の発熱を招来することなく高速プリントに対応できるようにし、また、画像濃度を確保した上で画像メモリの発生を防止する。
【解決手段】現像剤搬送ローラ２３と像担持体１とに対向して配置される現像ローラ２１Ａ，２１Ｂを２本設け、現像剤搬送ローラと現像ローラとの間に、平均的には現像剤搬送ローラから現像ローラにトナーを転移させる方向の振動電界を形成すると共に、現像剤搬送ローラ上の現像剤の移動方向と現像ローラ上のトナーの移動方向が対向部において逆方向に設定し、像担持体の回転方向における上流側に位置する第１現像ローラについて、トナー搬送量Ｑ［ｇ／ｍ^２］、像担持体の周速に対する現像ローラの周速の比Ｒｄ、プロセス速度Ｐｖ［ｍｍ／ｓｅｃ］、現像ローラの直径Ｄ［ｍｍ］及び現像ローラの本数ｎが、１≦Ｑ≦４、Ｒｄ≦（１００／Ｐｖ）・Ｄ、４／ｎ≦Ｒｄ・Ｑ、を満たすことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば複写機，ファクシミリ装置，プリンタ或いはこれらの複合機などに適用可能な電子写真方式の画像形成に用いられる現像装置、及びかかる現像装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、像担持体上に形成された静電潜像の現像に採用されている現像方式としては、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナーとキャリアとを用いる二成分現像方式と、これらの一成分現像方式と二成分現像方式とを組み合わせることで両者の利点を併せて享受することを企図した所謂ハイブリッド現像方式とが知られている。

前記二成分現像方式では、トナーとキャリアから成る現像剤を担持する現像剤担持体から、トナー担持体を介することなく直接に、像担持体上の潜像に対しトナーのみを供給して現像が行われる。
一方、ハイブリッド現像方式では、トナーとキャリアから成る現像剤を担持する現像剤担持体から、トナー担持体にトナーのみを供給し、像担持体上の潜像に対して一成分現像方式で現像が行われる。所謂、画像メモリ（画像履歴）の問題は、一成分現像方式および二成分現像方式よりも、このハイブリッド現像方式で、より顕著に表れ易いことが知られている。

一成分現像方式では、一般に、スポンジ等で構成されトナー回収機能を併せ持つ供給ローラがトナー担持体に接触しており、スポンジとトナー担持体表面との接触圧力によって、トナー担持体上のトナーを精度よく回収することができる。また、二成分現像方式では、一般に、現像剤担持体の一部が現像槽内の現像剤に接触するように配置されており、そこを通る過程でトナーの供給および回収が行われる。

これに対して、ハイブリッド現像方式の場合には、トナー担持体上のトナーを現像剤担持体上のキャリアの穂立ちで回収しなければならず、十分な回収性を安定して確保することが一般に難しい関係上、メモリ画像が発生し易いとされている。このハイブリッド現像方式においてトナー回収性を向上させる方法としては、トナー回収用に別部材を設けることも考えられるが、装置コストの上昇や装置の大型化を招くという問題がある。

かかる問題に関連して、例えば特許文献１には、ハイブリッド現像方式において２本のドナーロール（トナー担持体）を有すると共に、メモリ画像を検知する検知手段を備え、トナー劣化を配慮して、メモリ画像が検知された場合にのみ磁気ロール（現像剤担持体）の回転数を上昇させ、これにより画像メモリの解消を企図した現像装置が開示されている。尚、この現像装置では、２本のトナー担持体と現像剤担持体との間のトナー供給回収部では、トナー担持体の周面と現像剤担持体の周面の移動方向が互いに逆方向に設定され、２本のトナー担持体と光導電ベルト（像担持体）との間の現像部では、トナー担持体の周面とベルト表面の移動方向が同方向に設定されている。
特開２００６−２７６８５３号公報

しかしながら、前記従来のハイブリッド現像方式の現像装置では、メモリ画像が検知され現像剤担持体の回転数を上昇させている間は、やはりトナーの劣化が促進されることとなり、また、メモリ画像を検知する検知手段が必要であるので、装置が大掛かりなものとなる、という問題があった。

また、従来、ハイブリッド現像方式の現像装置において、１つの部材でトナー担持体に対するトナーの供給および回収を行う構成を採用して高速プリント領域での現像を試みた場合、現像に必要なトナー供給量の確保に必要な供給電界をかけると回収に必要な回収電界を得ることができず、結果として画像メモリが現れる、また、装置に（具体的には、トナー担持体において）発熱が生じる、といった問題が生じる。

尚、トナー回収性の向上を図る上では、トナー供給回収部における平均的な電位差をトナー回収に有利な方向に設定したり、或いはトナー担持体上のトナー担持量を少なくしてトナー付着力を低減することが一般に有効であるが、トナー付着力を過度に低減すると画像濃度の確保に支障を来すことになる。

この発明は、かかる技術的課題に鑑みてなされたもので、ハイブリッド現像方式において、装置の発熱を招来することなく高速プリントに対応でき、また、画像濃度を確保した上で画像メモリの発生を防止できる現像装置および画像形成装置を提供することを、基本的な目的とする。

このため、本願の第１の発明に係る現像装置は、磁石を内包し周面にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と静電潜像担持体とに対向して配置される複数のトナー担持体と、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、現像剤担持体からトナー担持体にトナーを転移させる方向の第１の電界を形成する第１の電界形成手段と、前記トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に、トナー担持体に転移した前記トナーを前記静電潜像担持体上の潜像部に転移させて静電潜像をトナー画像として可視像化する第２の電界形成手段と、を備えた現像装置であって、
前記第１の電界形成手段は、平均的には前記現像剤担持体から前記トナー担持体にトナーを転移させる方向の振動電界を形成し、
前記現像剤担持体上の現像剤の移動方向と前記トナー担持体上のトナーの移動方向は、その対向部において逆方向に設定されており、
少なくとも前記静電潜像担持体の回転方向における上流側に位置するトナー担持体について、当該トナー担持体上のトナー搬送量をＱ［ｇ／ｍ^２］、前記静電潜像担持体の周速に対する当該トナー担持体の周速の比を現像側周速比Ｒｄ、プロセス速度をＰｖ［ｍｍ／ｓｅｃ］、当該トナー担持体の直径をＤ［ｍｍ］、トナー担持体の数をｎ［個］として、以下の条件
ａ）１≦Ｑ≦４、ｂ）Ｒｄ≦（１００／Ｐｖ）・Ｄ、ｃ）４／ｎ≦Ｒｄ・Ｑ
を満たす、ことを特徴としたものである。

また、本願の第２の発明に係る現像装置は、磁石を内包し周面にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と静電潜像担持体とに対向して配置される複数のトナー担持体と、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、現像剤担持体からトナー担持体にトナーを転移させる方向の第１の電界を形成する第１の電界形成手段と、前記トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に、トナー担持体に転移した前記トナーを前記静電潜像担持体上の潜像部に転移させて静電潜像をトナー画像として可視像化する第２の電界形成手段と、を備えた現像装置であって、
少なくとも前記静電潜像担持体の回転方向における上流側に位置するトナー担持体について、当該トナー担持体上のトナー搬送量をＱ［ｇ／ｍ^２］、前記静電潜像担持体の周速に対する当該トナー担持体の周速の比を現像側周速比Ｒｄ、プロセス速度をＰｖ［ｍｍ／ｓｅｃ］、当該トナー担持体の直径をＤ［ｍｍ］、トナー担持体の数をｎ［個］、前記第１の電界形成手段が形成する振動電界におけるトナー供給回収部の平均的な電位差ΔＶ_ａｖｇを｛（トナー供給側電位差×供給側デューティ比）−（トナー回収側電位差×回収側デューティ比）｝／１００として、以下の条件
ａ）１≦Ｑ≦４．５、ｂ）Ｒｄ≦（１００／Ｐｖ）・Ｄ、ｃ）４／ｎ≦Ｒｄ・Ｑ、ｄ）ΔＶ_ａｖｇ≦２００
を満たす、ことを特徴としたものである。

更に、本願の第３の発明に係る現像装置は、磁石を内包し周面にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と静電潜像担持体とに対向して配置される複数のトナー担持体と、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、現像剤担持体からトナー担持体にトナーを転移させる方向の第１の電界を形成する第１の電界形成手段と、前記トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に、トナー担持体に転移した前記トナーを前記静電潜像担持体上の潜像部に転移させて静電潜像をトナー画像として可視像化する第２の電界形成手段と、を備えた現像装置であって、
少なくとも前記静電潜像担持体の回転方向における上流側に位置するトナー担持体について、当該トナー担持体上のトナー搬送量をＱ［ｇ／ｍ^２］、前記静電潜像担持体の周速に対する当該トナー担持体の周速の比を現像側周速比Ｒｄ、当該トナー担持体の周速に対する前記現像剤担持体の周速の比を供給側周速比Ｒｓ、プロセス速度をＰｖ［ｍｍ／ｓｅｃ］、当該トナー担持体の直径をＤ［ｍｍ］、トナー担持体の数をｎ［個］として、以下の条件
ａ）１≦Ｑ≦４．５、ｂ）Ｒｄ≦（１００／Ｐｖ）・Ｄ、ｃ）４／ｎ≦Ｒｄ・Ｑ、ｄ）Ｒｓ≧１
を満たす、ことを特徴としたものである。

また更に、本願の第４の発明に係る現像装置は、磁石を内包し周面にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と静電潜像担持体とに対向して配置される複数のトナー担持体と、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、現像剤担持体からトナー担持体にトナーを転移させる方向の第１の電界を形成する第１の電界形成手段と、前記トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に、トナー担持体に転移した前記トナーを前記静電潜像担持体上の潜像部に転移させて静電潜像をトナー画像として可視像化する第２の電界形成手段と、を備えた現像装置であって、
少なくとも前記静電潜像担持体の回転方向における上流側に位置するトナー担持体について、当該トナー担持体上のトナー搬送量をＱ［ｇ／ｍ^２］、前記静電潜像担持体の周速に対する当該トナー担持体の周速の比を現像側周速比Ｒｄ、プロセス速度をＰｖ［ｍｍ／ｓｅｃ］、当該トナー担持体の直径をＤ［ｍｍ］、トナー担持体の数をｎ［個］、トナーの飽和帯電量をＥとして、以下の条件
ａ）１≦Ｑ≦４．５、ｂ）Ｒｄ≦（１００／Ｐｖ）・Ｄ、ｃ）４／ｎ≦Ｒｄ・Ｑ、ｄ）Ｅ≦４０
を満たす、ことを特徴としたものである。

以上の場合において、粒径が８［μｍ］以下の小径トナーを用いることが好ましい。

本願の第１の発明によれば、トナー担持体を複数設けたことにより、高速プリントが求められる場合でも、像担持体への高速でのトナー供給に必要とされる各トナー担持体の回転速度を低減でき、トナー担持体の発熱を（従って、装置の発熱を）抑制できる。すなわち、装置の発熱を招来することなく高速プリントに対応することができる。特に、現像剤担持体上の現像剤の移動方向と前記トナー担持体上のトナーの移動方向とを、その対向部において逆方向に設定したことによって、より高い摺擦・撹乱効果が得られ、トナーの回収性を高めることができる。しかも、少なくとも静電潜像担持体の回転方向における上流側に位置するトナー担持体について、当該トナー担持体上のトナー搬送量（Ｑ），静電潜像担持体の周速に対する当該トナー担持体の周速の比（現像側周速比Ｒｄ），プロセス速度（Ｐｖ），当該トナー担持体の直径（Ｄ）及びトナー担持体の数（ｎ）を好適に設定したことにより、画像濃度を確保した上で画像メモリの発生を有効に防止することができる。

また、本願の第２の発明によれば、トナー担持体を複数設けたことにより、高速プリントが求められる場合でも、像担持体への高速でのトナー供給に必要とされる各トナー担持体の回転速度を低減でき、トナー担持体の発熱を（従って、装置の発熱を）抑制できる。すなわち、装置の発熱を招来することなく高速プリントに対応することができる。特に、現像剤担持体上の現像剤の移動方向と前記トナー担持体上のトナーの移動方向とを、その対向部において逆方向に設定したことによって、より高い摺擦・撹乱効果が得られ、トナーの回収性を高めることができる。しかも、少なくとも静電潜像担持体の回転方向における上流側に位置するトナー担持体について、当該トナー担持体上のトナー搬送量（Ｑ），静電潜像担持体の周速に対する当該トナー担持体の周速の比（現像側周速比Ｒｄ），プロセス速度（Ｐｖ），当該トナー担持体の直径（Ｄ）及びトナー担持体の数（ｎ）並びに第１の電界形成手段が形成する第１の電界（平均的には現像剤担持体からトナー担持体にトナーを転移させる方向の振動電界）におけるトナー供給回収部の平均的な電位差（ΔＶ_ａｖｇ）を好適に設定したことにより、画像濃度を確保した上で画像メモリの発生を有効に防止することができる。

更に、本願の第３の発明によれば、トナー担持体を複数設けたことにより、高速プリントが求められる場合でも、像担持体への高速でのトナー供給に必要とされる各トナー担持体の回転速度を低減でき、トナー担持体の発熱を（従って、装置の発熱を）抑制できる。すなわち、装置の発熱を招来することなく高速プリントに対応することができる。特に、現像剤担持体上の現像剤の移動方向と前記トナー担持体上のトナーの移動方向とを、その対向部において逆方向に設定したことによって、より高い摺擦・撹乱効果が得られ、トナーの回収性を高めることができる。しかも、少なくとも静電潜像担持体の回転方向における上流側に位置するトナー担持体について、当該トナー担持体上のトナー搬送量（Ｑ），静電潜像担持体の周速に対する当該トナー担持体の周速の比（現像側周速比Ｒｄ），プロセス速度（Ｐｖ），当該トナー担持体の直径（Ｄ），トナー担持体の数（ｎ）及び供給側周速比（Ｒｓ）を好適に設定したことにより、画像濃度を確保した上で画像メモリの発生を有効に防止することができる。

また更に、本願の第４の発明によれば、トナー担持体を複数設けたことにより、高速プリントが求められる場合でも、像担持体への高速でのトナー供給に必要とされる各トナー担持体の回転速度を低減でき、トナー担持体の発熱を（従って、装置の発熱を）抑制できる。すなわち、装置の発熱を招来することなく高速プリントに対応することができる。特に、現像剤担持体上の現像剤の移動方向と前記トナー担持体上のトナーの移動方向とを、その対向部において逆方向に設定したことによって、より高い摺擦・撹乱効果が得られ、トナーの回収性を高めることができる。しかも、少なくとも静電潜像担持体の回転方向における上流側に位置するトナー担持体について、当該トナー担持体上のトナー搬送量（Ｑ），静電潜像担持体の周速に対する当該トナー担持体の周速の比（現像側周速比Ｒｄ），プロセス速度（Ｐｖ），当該トナー担持体の直径（Ｄ），トナー担持体の数（ｎ）及びトナーの飽和帯電量（Ｅ）を好適に設定したことにより、画像濃度を確保した上で画像メモリの発生を有効に防止することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置及び現像装置では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。

［画像形成装置］
図１は、本発明の実施形態に係る電子写真式画像形成装置の画像形成に関連する部分を示している。
本実施形態に係る画像形成装置Ｍ１は、電子写真方式により像担持体（感光体）１上に形成されたトナー像を用紙等の転写媒体Ｐに転写して画像形成を行うもので、複写機，プリンタ，ファクシミリ、或いはそれらの機能を複合的に備えた複合機の何れであってもよい。

この画像形成装置Ｍ１は、静電潜像を担持するための像担持体１（所謂、感光体）を有しており、該像担持体１は、図示しないモータに連結され、該モータの駆動に基づいて矢印方向に回転するようになっている。像担持体１の周辺には、当該像担持体１を帯電するための帯電手段６，像担持体１上に露光して静電潜像を形成するための露光手段７，前記静電潜像を現像する現像装置２，像担持体１上に現像されたトナー像を転写するための転写手段８、及び像担持体１上の残留トナー除去用の清掃手段９が、像担持体１の回転方向に沿って順に配置されている。
電子写真装置に用いられる像担持体１，帯電手段６，露光手段７，転写手段８，清掃手段９等には、周知の電子写真方式の技術を任意に使用することができる。例えば、帯電手段６として図１では帯電ローラが示されているが、像担持体１と非接触の帯電装置であってもよい。

前記現像装置２は、現像剤２５を収容する現像槽２８と、該現像槽２８から供給された現像剤２５を表面に担持して搬送する現像剤搬送ローラ２３とを備えると共に、該現像剤搬送ローラ２３の現像剤２５からトナーを分離し得る現像ローラとして、第１及び第２の２本の現像ローラ２１Ａ及び２１Ｂを備えている。
これら第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂは共に、前記像担持体１及び現像剤搬送ローラ２３の両方に対向するように、図１における上下方向に配設され、前記像担持体１の周面の移動方向（矢印Ｙ４方向）に関して、上流側に第１現像ローラ２１Ａが、下流側に第２現像ローラ２１Ｂが、それぞれ位置設定されている。

現像槽２８内の現像剤２５は、混合攪拌手段２６の回転により混合攪拌され、摩擦帯電した後、現像剤搬送ローラ２３の表面のスリーブローラ２３ｓへと供給される。この現像剤２５は、現像剤搬送ローラ２３内部の磁石ローラ２３ｍの磁力によってスリーブローラ２３ｓの表面側に保持され、該スリーブローラ２３ｓと共に回転移動する。そして、現像剤搬送ローラ２３に対向して設けられた規制部材２４で通過量を規制された後、第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂとの対向部に送られる。

現像剤搬送ローラ２３と現像ローラ２１Ａ，２１Ｂとの対向部には、第１の電界形成手段４により、現像剤中のトナーを電気的に現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの表面に分離・担持させる電界が形成されている。現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ上にそれぞれ担持されたトナー層２２ａ，２２ｂは、現像ローラ２１Ａ，２１Ｂによって像担持体１との対向位置に搬送され、第２の電界形成手段５によって形成される現像電界の下で、像担持体１上の静電潜像を現像する。現像方式は反転現像方式であってもよいし、或いは正規現像方式であってもよい。

現像後、現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ上に残存するトナーは、現像剤搬送ローラ２３との対向部において、現像剤搬送ローラ２３上に形成された磁気ブラシによって摺擦・撹乱され、現像剤中に回収される。

第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの周面の移動方向（矢印Ｙ２，Ｙ３方向）は、前記現像剤搬送ローラ２３の（つまり、スリーブローラ２３ｓの）周面の移動方向（矢印Ｙ１方向）は、各々の対向部において逆方向となるように設定されている。つまり、現像剤搬送ローラ２３上の（つまり、スリーブローラ２３ｓ上の）現像剤の移動方向と、第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ上のトナーの移動方向とは、その対向部において逆方向となるように設定されている。このように設定したことによって、より高い摺擦・撹乱効果が得られ、トナーの回収性を高めることができる。
残存トナーを回収した現像剤搬送ローラ２３上の現像剤は、現像槽２８との対向位置にて現像剤搬送ローラ２３から剥離されて現像槽２８に回収され、現像槽２８内で混合攪拌される。

次に、現像装置２内の各構成要素について、より詳しく説明する。
現像剤搬送ローラ２３は、前述のように、固定配置された磁石ローラ２３ｍと、これを内包する回転自在なスリーブローラ２３ｓとから構成されている。磁石ローラ２３ｍは、スリーブローラ２３ｓの回転方向に沿って、Ｎ１，Ｓ２，Ｎ２，Ｓ３，Ｎ３，Ｎ４，Ｓ１の７つの磁極を有している。

これらの磁極のうち、主磁極Ｎ１，Ｎ２は、それぞれ第１，第２の各現像ローラ２１Ａ，２１Ｂと対向する位置に配置されており、また、スリーブローラ２３ｓ上の現像剤を剥離するための反発磁界を発生させる同極の磁極Ｎ３，Ｎ４は、現像槽２８内部に対向した位置に配置されている。

第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの回転方向（矢印Ｙ２，Ｙ３方向）は、前述のように、現像剤搬送ローラ２３のスリーブローラ２３ｓの回転方向（矢印Ｙ１方向）と同じ、つまり両者の対向部において互いに逆方向、になるように設定されている。この回転方向（矢印Ｙ２，Ｙ３方向）は、像担持体１の回転方向（矢印Ｙ４方向）とは互いに逆方向、つまり両者の対向部において互いに同方向である。

現像槽２８は、ケーシング２９よって形成されており、通常は、現像剤２５を混合撹件しつつ現像剤搬送ローラ２３へ送るための、攪拌搬送手段２６を収納している。攪拌搬送手段２６の近傍には、好ましくは、現像剤２５中のトナー比率（重量比）検出するための透磁率センサ（図示せず）が配置されている。

現像装置２は、通常、像担持体１の潜像に現像された分のトナーを現像槽２８内に補給する為の補給部、及び現像剤搬送ローラ２３上の現像剤量を規制するための現像剤薄層化用の規制部材２４を有している。補給部は、補給トナーを収納したトナーボトル３と、現像槽２８内へのトナー補給量を制御するためのトナー補給ローラ２７とを備えている。

現像ローラ２１Ａ，２１Ｂに用いる材料としては、例えば、表面処理を施したアルミ（アルミニウム）ローラが挙げられる。その他、アルミニウム等の導電性基体上に、例えば、ポリエステル樹脂，ポリカーボネート樹脂，アクリル樹脂，ポリエチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，ウレタン樹脂，ポリアミド樹脂，ポリイミド樹脂，ポリスルホン樹脂，ポリエーテルケトン樹脂，塩化ビニル樹脂，酢酸ビニル樹脂，シリコーン樹脂，フッ素樹脂等の樹脂コートや、シリコーンゴム，ウレタンゴム，ニトリルゴム，天然ゴム，イソプレンゴム等のゴムコーティングを施したものを用いても良い。

コーティング材料としては、これらに限定されるものではない。更に、上記コーティングのバルク若しくは表面に導電剤が添加されていても良い。導電剤としては、電子導電剤またはイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤としては、ケッチェンブラック，アセチレンブラック，ファーネスブラック等のカーボンブラックや、金属粉，金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これらに制約されるものではない。イオン導電剤としては、四級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これらに拘るものではない。更に、アルミニウム等の金属材料からなる導電性ローラであっても構わない。

［印加するバイアスについて］
以下に、本発明で使用可能なバイアス印加の条件について説明する。
第１の電界形成手段４と第２の電界形成手段５によって、トナー供給部電界が振動電界で、現像部電界が直流電界の場合と振動電界の場合の２通りの条件を設定できる。図２Ａ及び２Ｂ、図３並びに図４に、トナーが負極性で反転現像を行う場合のバイアス電源の接続例を示す。

図２Ａに示す接続例では、現像剤搬送ローラ２３に接続された第１の電源Ｓ１と、現像ローラ２１（第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ）に接続された第２の電源Ｓ２が設けられ、この第２の電源Ｓ２は、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）とグランドＧとの間に接続された直流電源を有し、トナーの帯電極性と同一極性の第２の直流電圧を現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）に印加する。第１の電源Ｓ１は、現像剤搬送ローラ２３とグランドＧとの間に直流電源と交流電源を有する。直流電源は、トナーの帯電極性と同一極性で且つ第２の直流電圧よりも高圧の第１の直流電圧を現像剤搬送ローラ２３に印加する。交流電源は、現像剤搬送ローラ２３とグランドＧとの間に図２Ｂに示すような交流電圧を印加する。その結果、トナー供給領域では、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）と現像剤搬送ローラ２３との間に形成された脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナーが現像剤搬送ローラ２３から現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリアは、現像剤搬送ローラ２３の内部の固定磁石の磁力によって現像剤搬送ローラ２３に保持され、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）に供給されることはない。また、現像領域では、現像剤搬送ローラ２３に保持されている負極性トナーは、現像剤搬送ローラ２３と像担持体１の静電潜像画像部との電位差に基づき、静電潜像画像部に付着する。

図３に示す接続例では、現像ローラ２１（第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ）に接続された第２の電源Ｓ４も、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）とグランドＧとの間に接続された直流電源と交流電源とを有する。現像剤搬送ローラ２３に接続された第１の電源Ｓ３の交流電源の電圧と第２の電源Ｓ４の交流電源の電圧とは、同一であってもよいし、違ってもよい。
図４に示す接続例では、現像剤搬送ローラ２３に接続された第１の電源Ｓ５は、現像剤搬送ローラ２３とグランドＧとの間に、直流電源のみを有し、交流電源は備えていない。現像ローラ２１（第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ）に接続された第２の電源Ｓ６は、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）とグランドＧとの間に接続された直流電源と交流電源とを有する。

何れの場合においても、現像剤搬送ローラ２３から現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）へトナーを供給でき、現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）から像担持体１上の静電潜像部にトナーを現像できる電位関係にあることが必要である。なお、現像部については現像ローラ２１（２１Ａ，２１Ｂ）と像担持体１とがトナーを介して接触する接触現像であってもよいし、現像ローラ２１と像担持体１の間の空間をトナーが飛翔する非接触現像であってもよい。

［使用できる現像剤について］
以下に、本発明で使用可能な現像剤について説明する。
本実施形態において、現像剤は、トナー、トナーを帯電するためのキャリアからなるものである。
トナーとしては特に限定されず、一般に使用されている公知のトナーを使用することができ、バインダー樹脂中に着色剤や必要に応じて荷電制御材や離型材等を含有させ、外添材を処理したものを使用できる。トナー粒径としてはこれに限定されるものではないが、３〜１５μｍ程度が望ましい。このようなトナーを製造するにあたっては、一般に使用されている公知の方法で製造することができ、例えば、粉砕法，乳化重合法，懸濁重合法等を用いて製造することができる。

トナーに使用するバインダー樹脂としては、これに限定されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂（スチレン又はスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）やポリエステル樹脂，エポキシ系樹脂，塩化ビニル樹脂，フェノール樹脂，ポリエチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，ポリウレタン樹脂，シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂単体または複合体により、軟化温度が８０〜１６０℃の範囲のものを、また、ガラス転移点が５０〜７５℃の範囲のものを用いることが好ましい。

着色剤としては、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、カーボンブラック，アニリンブラック，活性炭，マグネタイト，ベンジンイエロー，パーマネントイエロー，ナフトールイエロー，フタロシアニンブルー，ファーストスカイブルー，ウルトラマリンブルー，ローズベンガル，レーキーレッド等を用いることができ、一般に上記のバインダー樹脂１００重量部に対して２〜２０重量部の割合で用いることが好ましい。

上記の荷電制御材としても、公知のものを用いることができ、正帯電性トナー用の荷電制御材としては、例えばニグロシン系染料，４級アンモニウム塩系化合物，トリフェニルメタン系化合物，イミダゾール系化合物，ポリアミン樹脂などがある。負帯電性トナー用荷電制御材としては、Ｃｒ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｆｅ等の金属含有アゾ系染料，サリチル酸金属化合物，アルキルサリチル酸金属化合物，カーリックスアレン化合物などがある。荷電制御材は、一般に、上記のバインダー樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量都の割合で用いることが好ましい。

また、上記の離型材としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、ポリエチレン，ポリプロピレン，カルナバワックス，サゾールワックス等を単独あるいは２種類以上組合せて使用することができ、一般に、上記のバインダー樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部の割合で用いることが好ましい。

トナーに外添する粒子としては、一般に使用されている公知のものを使用することができる。流動性改善を目的として、例えば、シリカ，酸化チタン，酸化アルミニウム等を使用することができ、特に、シランカップリング剤，チタンカップリング剤あるいはシリコンオイル等で撥水化したものを用いるのが好ましい。そして、このような流動化剤を上記のトナー１００重量部に対して０．１〜５重量部の割合で添加させて用いるようにする。外添剤の個数平均一次粒径は、１０〜１００ｎｍであることが好ましい。

キャリアとしては特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリアを使用することができ、バインダー型キャリアやコート型キャリアなどが使用できる。キャリア粒径としては、これに限定されるものではないが、１５〜１００μｍが好ましい。
バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、キャリア表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたり、表面コーティング層を設けることもできる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質，帯電性微粒子，表面コーティング層の種類等によって制御することができる。

バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂，ポリエステル系樹脂，ナイロン系樹脂，ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が例示される。

バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト，ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト，鉄以外の金属（Ｍｎ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｃｕ等)を一種または二種以上含有するスピネルフェライト，バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化鉄を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。その形状は、粒状，球状，針状の何れであっても良い。特に、高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。また、化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト，ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に５０〜９０重量％の量で添加することが適当である。

バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂，アクリル樹脂，エポキシ樹脂，フッ素系樹脂等が用いられ、これらの樹脂を表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、帯電付与能力を向上させることができる。
バインダー型キャリア表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一に混合し、磁性樹脂キャリアの表面に、これら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与え、微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むようにして固定することにより行われる。この場合、微粒子は磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部を磁性樹脂キャリア表面から突き出すようにして固定される。

帯電性微粒子としては、有機あるいは無機の絶縁性材料が用いられる。具体的には、有機系としては、ポリスチレン，スチレン系共重合物，アクリル樹脂，各種アクリル共重合物，ナイロン，ポリエチレン，ポリプロピレン，フッ素樹脂、及びこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子を用いることができ、帯電レベル及び極性については、素材，重合触媒，表面処理等により、希望するレベルの帯電及び極性を得ることができる。また、無機系としては、シリカ，二酸化チタン等の負帯電性の無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム，アルミナ等の正帯電性の無機微粒子などが用いられる。

一方、コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子に樹脂コートがなされてなるキャリアであり、コート型キャリアにおいても、バインダー型キャリア同様、キャリア表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたりできる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子により制御することができ、バインダー型キャリアと同様の材料を用いることができる。特に、コート樹脂はバインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。

トナーとキャリアの組合せによるトナーの帯電極性は、それぞれを混合攪拌し現像剤とした後、現像剤からトナーを分離する為の電界の方向から容易に知ることができる。トナーとキャリアの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー比は、トナーとキャリアの合計量に対して３〜５０重量％、好ましくは、６〜３０重量％が好適である。

［実験］
本実施形態では、ハイブリッド現像方式において、現像装置の発熱を招くことなく高速プリントに対応でき、また、画像濃度を確保した上で画像メモリの発生を防止できるようにする観点から、現像ローラの本数の違いによる発熱性を初めとして、トナー担持体上のトナー搬送量，各ローラ間の周速比，プロセス速度，トナー担持体の直径，トナー供給回収部の平均的な電位差，トナーの飽和帯電量などを変更して、発熱性試験や画出し試験を行った。

まず、実験に用いた試料トナー等について説明する。実験では、以下の方法によって製造された２種類のトナーを用意した。
・トナーＡ：湿式造粒法により作成された体積平均粒径約６．５μｍのトナー母材１００重量部に対し、第１の疎水性シリカ０．２重量部と第２の疎水性シリカ０．５重量部と疎水性酸化チタン０．５重量部をヘンシェルミキサー（三井金属鉱山社製）を用いて、ミキサー回転速度４０ｍ／ｓで３分間表面処理を行って外添処理することにより、負極性トナーＡを得た。
ここで用いた第１の疎水性シリカは、個数平均一次粒径１６ｎｍのシリカ（＃１３０：日本アエロジル社製）を疎水化剤であるヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）により表面処理を施したものである。また、第２の疎水性シリカは、個数平均一次粒径２０ｎｍのシリカ（＃９０：日本アエロジル社製）を、ＨＭＤＳにより表面処理したものである。疎水性酸化チタンは、個数平均一次粒径３０ｎｍのアナターゼ型酸化チタンを、水系湿式中で疎水化剤であるイソブチルトリメトキシシランにより表面処理をしたものである。

・トナーＢ：湿式造粒法により作成された体積平均粒径約９μｍのトナー母材を用いた点を除いては、前述のトナーＡの場合と同様の方法で、負極性トナーＢを得た。

・キャリア：磁性体からなるキャリアコア粒子にアクリル樹脂コートがなされてなるコート型キャリアで、平均粒径が約３３μｍのコニカミノルタビジネステクノロジーズ社製ｂｉｚｈｕｂＣ３５０用キャリアを用いた。

次に、各試験について説明する。
（実施例１）
・現像装置：図１に示す形態の現像装置２を使用した。
・現像剤：上記キャリアとトナーＡを用いた。現像剤中のトナー比率は８％とした。尚、この場合、トナー比率とは、現像剤全量に対するトナーおよび外添剤の合計量の割合である（以下、同様）。
・現像バイアス：現像剤搬送ローラ２３には、振幅１ｋＶ，ＤＣ成分−１９０Ｖ，マイナス側デューティ（ｄｕｔｙ）比６０％，周波数３ｋＨｚの矩形波の現像バイアスを印加した。現像ローラ２１Ａと現像ローラ２１Ｂには、振幅１．５ｋＶ，ＤＣ成分−３５０Ｖ，マイナス側デューティ比４０％，周波数３ｋＨｚの矩形波の現像バイアスを印加した。

図５に、各ローラに印加したバイアスを図示する。これより、負極性に帯電したトナーを現像剤搬送ローラ２３から第１現像ローラ２１Ａと第２現像ローラ２１Ｂに供給する方向の電位差は１０９０Ｖ，逆に第１現像ローラ２１Ａ上と第２現像ローラ２１Ｂ上のトナーを現像剤搬送ローラ２３に回収する方向の電位差は１４１０Ｖであることが分かる。
ここで、トナー供給回収部の平均的な電位差ΔＶ_ａｖｇは、次式で表すことができる。
・ΔＶ_ａｖｇ＝｛（トナー供給側電位差×供給側デューティ比）−（トナー回収側電位差×回収側デューティ比）｝／１００
この場合、ΔＶ_ａｖｇ＝｛（１０９０×６０）−（１４１０×４０）｝／１００＝９０Ｖとなる。

現像ローラ２１Ａ，２１Ｂには表面にアルマイト処理を施したアルミローラを用い、現像剤搬送ローラ２３と第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂとの最近接部のギャップはそれぞれ０．３ｍｍとした。これより、現像剤搬送ローラ２３と現像ローラ２１Ａと現像ローラ２１Ｂとの間に形成されるトナー供給方向の電界は、１０９０Ｖ／０．３ｍｍ＝３．６×１０^６Ｖ／ｍである。規制部材２４と現像剤搬送ローラ２３の間隔は、現像剤搬送ローラ２３上の磁気ブラシが現像ローラ２１Ａ，２１Ｂに摺刷するよう０．４ｍｍとした。現像剤搬送ローラ２３上の現像剤移動方向と現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ上のトナー移動方向は、その対向部において逆方向である。また、像担持体１上に形成された静電潜像の背景部電位は−５５０Ｖ、画像部電位は−６０Ｖであり、像担持体１と現像ローラ２１Ａと現像ローラ２１Ｂとの最近接部のギャップは０．１３５ｍｍとした。

ここで、像担持体１の周速に対する現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの周速の比をＲｄ（現像側周速比：Ｒｄ＝現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの周速／像担持体１の周速）とし、現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの周速に対する現像剤搬送ローラ２３の周速の比をＲｓ（供給側周速比：Ｒｓ＝現像剤搬送ローラ２３の周速／現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの周速）とし、また、現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ上のトナー搬送量（単位面積当たりのトナー担持量）をＱ［ｇ／ｍ^２］とする。

この実施例１では、供給側周速比Ｒｓ＝１となるように、現像剤搬送ローラ２３の回転数と第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの回転数を設定した。
また、現像側周速比Ｒｄ＝２．５、第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量Ｑ＝３［ｇ／ｍ^２］、第２現像ローラ２１Ｂのトナー搬送量Ｑ＝２．８［ｇ／ｍ^２］となるように、第１，第２の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの回転数を調整し、トナー供給回収部の電界を上述のように調整した。

［試験１］
試験１では、現像ローラが１本だけである従来のハイブリッド構成の現像装置と本実施形態に係る図１に示した構成（現像ローラ２本）を有する現像装置とを用いて、同一の条件で駆動することにより、両者の発熱性を対比した。試験結果は、後述する表１に示す。

（比較例１）
この比較例１は、現像ローラが１本だけである従来のハイブリッド方式の現像装置を用いたもので、かかる現像装置を備えた画像形成装置の画像形成に関連する部分を図６に示す。この比較例１に係る画像形成装置Ｍ２では、現像装置１０２が単一の現像ローラ１２１のみを備えている点、現像剤搬送ローラ１２３の磁石ローラ１２３ｍにおける磁極の数および配置が異なる点などを除いては、図１に示した本実施形態に係る画像形成装置Ｍ１と同様の基本構成を備え、各構成要素の材料も同様である。尚、図６に示した画像形成装置Ｍ２においては、図１に示した画像形成装置Ｍ１におけるものと同様の構成を備え同様の作用をなすものについては、同一の符号を付し、それ以上の説明は省略する。
この比較例１に係る現像装置１０２では、現像剤搬送ローラ１２３のスリーブローラ１２３ｓの回転方向は、現像ローラ１２１の回転方向と同じ（つまり、両者の対向部においては互いに逆方向）になるように設定されている。

前記図６に示した従来のハイブリッド構成（現像ローラ１本）を有する現像装置１０２を用いて、直径Ｄ＝１８ｍｍの現像ローラ１２１を使用し、現像側周速比Ｒｄ＝２と設定し、プロセス速度Ｐｖを、３００，６００，９００［ｍｍ／ｓ］とした場合の現像ローラの回転数をそれぞれ表１に示す。

（実施例２）
この実施例２は、前記比較例１と対比するためのもので、本実施形態に係る図１に示した構成（現像ローラ２本）を有する現像装置２を用いて、直径Ｄ＝１８ｍｍの現像ローラ１２１を使用し、現像側周速比Ｒｄ＝２と設定し、プロセス速度Ｐｖを、３００，６００，９００［ｍｍ／ｓ］とした場合の現像ローラの回転数をそれぞれ表１に示す。

試験１の結果は、表１に示す通りであった。

実施例２では、プロセス速度Ｐｖを９００［ｍｍ／ｓ］まで上昇させても、現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの回転数は１０００ｒｐｍを越えることはなく、現像装置２の発熱も低く、実用上の何ら問題は生じなかった。これに対して、比較例１では、プロセス速度Ｐｖを６００，９００［ｍｍ／ｓ］に各々設定した場合には何れも、現像ローラ１２１の回転数は１２００ｒｐｍを大きく越えており、現像装置１０２の発熱が大きく、実用上の問題が生じた。
従って、プロセスの高速化に対応するためには、２本の現像ローラ２１Ａ，２１Ｂを備えた本実施形態に係る現像装置２を組み込んだ画像形成装置Ｍ１を用いることが、有効であることが確認できた。

［試験２］
試験２では、単位時間当たりに像担持体へ供給できるトナー量，現像側周速比の大きさ，現像ローラのトナー搬送量などについて、その適正範囲を求めた。試験結果は、図７および後述する表２に示す。

（比較例２）
この比較例２は、単位時間当たりに像担持体１へ供給できるトナー量が過度に少ない場合を例示するもので、前記実施例１と同様の現像装置２及び現像剤を用いて、現像側周速比Ｒｄ＝１．５、第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量Ｑ＝１．２［ｇ／ｍ^２］、第２現像ローラ２１Ｂのトナー搬送量Ｑ＝１．１［ｇ／ｍ^２］となるように、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３に印加するバイアスのＤＣ成分を変更し、且つ、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３の回転数を調整した。この場合、第１現像ローラ２１Ａについて、単位時間当たりの像担持体１へのトナー供給量を示す指標であるＲｄ・Ｑ値は１．８となる。この比較例２の条件は、図７の点（×２）に該当する。

（比較例３）
この比較例３は、現像側周速比Ｒｄが過度に大きい場合を例示するもので、前記実施例１と同様の現像装置２及び現像剤を用いて、現像側周速比Ｒｄ＝５、第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量Ｑ＝１．５［ｇ／ｍ^２］、第２現像ローラ２１Ｂのトナー搬送量Ｑ＝１．４［ｇ／ｍ^２］となるように、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３に印加するバイアスのＤＣ成分を変更し、且つ、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３の回転数を調整した。この場合、第１現像ローラ２１Ａについて、単位時間当たりの像担持体１へのトナー供給量を示す指標であるＲｄ・Ｑ値は７．５となる。この比較例３の条件は、図７の点（×３）に該当する。

（比較例４）
この比較例４は、現像ローラ２１Ａ，２１Ｂのトナー搬送量が過度に大きい場合を例示するもので、前記実施例１と同様の現像装置２及び現像剤を用いて、現像側周速比Ｒｄ＝３、第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量Ｑ＝５［ｇ／ｍ^２］、第２現像ローラ２１Ｂのトナー搬送量Ｑ＝４．７［ｇ／ｍ^２］となるように、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３に印加するバイアスのＤＣ成分を変更し、且つ、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３の回転数を調整した。この場合、第１現像ローラ２１Ａについて、単位時間当たりの像担持体１へのトナー供給量を示す指標であるＲｄ・Ｑ値は１５となる。この比較例４の条件は、図７の点（×４）に該当する。

前記実施例１及び比較例２〜４の条件で、画像の画出し評価（画像メモリー及びベタ濃度）、並びに現像ローラ駆動による発熱を評価した。
また、現像ローラ駆動による発熱評価の条件として、プロセス速度Ｐｖを４５０［ｍｍ／ｓ］、第１及び第２現像ローラ２１Ａ及び２１Ｂの直径Ｄを共に１８ｍｍ統一して、評価を行った。従って、（１００／Ｐｖ）・Ｄは約４となる。

試験２の結果は、表２に示す通りであった。

実施例１では画像メモリは発生せず、ベタ画像の濃度も十分に確保する能力があり、現像ローラによる発熱も発生しないことから、良好な画像を提供できる現像装置である。
比較例２では、現像部に提供できる単位時間あたりのトナー量が少な過ぎるため、画像濃度を確保することができない（ベタ画像：×）という問題がある。この場合、現像ローラの本数をｎとすれば（ｎ＝２）、４／ｎ＝２となり、４／ｎ≦Ｒｄ・Ｑの関係を満たしていない。
比較例３では、現像側周速比Ｒｄが大きく、現像ローラの回転数が１５９０ｒｐｍと高速になり過ぎるために発熱を伴い、現像装置として実用上の問題が生じた。
また、比較例４では、現像ローラ上のトナーの回収性が悪いために、画像メモリが発生するという問題が生じた。

実施例１及び比較例２〜４の条件は、図７のグラフにおいて点（○１）及び点（×２）〜点（×４）で示されている。
尚、図７に示すように、本試験では、以上の実施例１及び比較例２〜４以外にも、現像ローラのトナー搬送量Ｑ及びＲｄ・Ｑ値を種々変更して、同様の試験を行い、画像メモリ発生の有無を調べた。図７において数字符号を伴わない点（●）及び点（×）は、これらの試験例を表しており、●印は画像メモリ無し、×印は画像メモリあり、をそれぞれ示している。図７において、斜線ハッチングを施した範囲が、画像メモリに関して実用上問題が無いと認められる領域を表している。

以上より、画像メモリのない良好な画像を実現するには、少なくとも第１現像ローラ２１Ａについて、現像ローラのトナー搬送量Ｑ［ｇ／ｍ２］，現像ローラの数ｎ［本］，現像側周速比Ｒｄ及びＲｄ・Ｑ値について、以下の条件を満たすことが最も好ましいと言える。
・１≦Ｑ≦４
・Ｒｄ≦（１００／Ｐｖ）・Ｄ＝４
・４／ｎ≦Ｒｄ・Ｑ

［試験３］
試験３では、画像メモリの発生に対して、第１現像ローラ２１Ａと第２現像ローラ２１Ｂの何れのトナー搬送量Ｑが、より大きく影響を及ぼすかを、下記比較例５で調べた。
（比較例５）
この比較例５は、前記実施例１と同様の現像装置２及び現像剤を用いて、現像側周速比Ｒｄ＝２．５、第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量Ｑ＝４．２［ｇ／ｍ^２］、第２現像ローラ２１Ｂのトナー搬送量Ｑ＝４［ｇ／ｍ^２］となるように、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３に印加するバイアスのＤＣ成分を変更し、且つ、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３の回転数を調整した。この場合、第１現像ローラ２１Ａについて、単位時間当たりの像担持体１へのトナー供給量を示す指標であるＲｄ・Ｑ値は１０．５となる。この比較例５の条件は、図７の点（△５）に該当する。

この比較例５を用いた試験３によれば、実用上は特に問題となるほどではないが、画像メモリ特性に若干の不安定さが認められた（この評価を、図７においては△印で示す）。すなわち、像担持体１の回転方向における下流側に位置する第２現像ローラ２１Ｂのトナー搬送量Ｑが４以下（Ｑ＝４）であっても、画像メモリ特性に若干の不安定さが生じたことから、画像メモリの発生に関しては、像担持体１の回転方向における上流側に位置する第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量Ｑの影響がより大きく、支配的であると言える。従って、以下においては、現像ローラのトナー搬送量Ｑとしては、第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量のみを表示することとする。

［試験４］
試験４では、第１の電界形成手段が形成する振動電界におけるトナー供給回収部の平均的な電位差ΔＶ_ａｖｇを｛（トナー供給側電位差×供給側デューティ比）−（トナー回収側電位差×回収側デューティ比）｝／１００として、このトナー供給回収部の平均的な電位差ΔＶ_ａｖｇが画像メモリの発生有無に及ぼす影響を調べた。

（実施例３）
この実施例３では、前記実施例１と同様の現像装置２及び現像剤を用いて、現像側周速比Ｒｄ＝２．５、第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量Ｑ＝４．５［ｇ／ｍ^２］、となるように、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３に印加するバイアスのＤＣ成分を変更し、且つ、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３の回転数を調整した。そのときの、現像剤搬送ローラ２３側の振幅を１［ｋＶ］とし、トナー供給回収部の平均的な電位差ΔＶ_ａｖｇは１４０Ｖとなった。また、この場合、第１現像ローラ２１Ａについて、単位時間当たりの像担持体１へのトナー供給量を示す指標であるＲｄ・Ｑ値は１１．２５となる。この実施例３の条件は、図７の点（△６）に該当する。

（比較例６）
この比較例６では、前記実施例１と同様の現像装置２及び現像剤を用いて、実施例３と同様に、現像側周速比Ｒｄ＝２．５、第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量Ｑ＝４．５［ｇ／ｍ^２］、となるように、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３に印加するバイアスのＤＣ成分を変更し、且つ、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３の回転数を調整した。そのときの、現像剤搬送ローラ２３側の振幅を０．５［ｋＶ］とし、トナー供給回収部の平均的な電位差ΔＶ_ａｖｇは２１０Ｖとなった。この比較例６の条件は、実施例３と同じく、図７の点（△６）に該当することになる。

試験４の結果は、表３に示す通りであった。

比較例６では、実用上問題となるほどではないが画像メモリ特性に若干の不安定さが認められた。これに対して、実施例３では、画像メモリは全く認められなかった。
図８は、トナー供給回収部の平均的な電位差ΔＶ_ａｖｇをパラメータにとってトナー粒径分布を調べた実験結果を示すグラフで、横軸がトナー粒径［μｍ］を、縦軸が積算［％］をそれぞれ表している。この実験結果からも良く分かるように、△Ｖａｖｇ≧２００では現像ローラ２１Ａ，２１Ｂに担持されるトナー層に粒径選別が起こりやすく、画像メモリに悪影響を及ぼす。従って、△Ｖａｖｇ≦２００に設定することが好ましい。

［試験５］
試験５では、トナー粒径が画像濃度に及ぼす影響を調べた。
（比較例７）
この比較例７では、前記実施例１と同様の現像装置２を用いるが、現像剤中に使用するトナーを、トナーＡ（トナー粒径：６．５μｍ）からトナーＢ（トナー粒径：９μｍ）に変更した。そして、実施例１の場合と同様に、現像側周速比Ｒｄ＝２．５、第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量Ｑ＝３［ｇ／ｍ^２］、となるように、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３に印加するバイアスのＤＣ成分を変更し、且つ、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３の回転数を調整した。この比較例７の条件は、実施例１と同じく、図７の点（○１）に該当することになる。

実施例１に記載の現像装置で画出しをした場合と、比較例７に記載の現像装置で画出しをした場合について、紙上の付着濃度［ｇ／ｍ２］を揃えたときには、画像上の占有面積は実施例１の方が多くなり、濃い画像となった。同じ画像濃度を出すときには小径トナーの方が、現像ローラ上のトナー搬送量Ｑを少なく設定できるため、粒径が８μｍ以下の小径トナーを使用することが好ましいと言える。

［試験６］
試験６では、供給側周速比Ｒｓ（現像ローラの周速に対する現像剤搬送ローラの周速の比）が画像メモリの発生有無に及ぼす影響を調べた。
（実施例４）
この実施例４では、前記実施例１と同様の現像装置２及び現像剤を用いて、現像側周速比Ｒｄ＝２、供給側周速比Ｒｓは実施例１と同じくＲｓ＝１、第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量Ｑ＝４．５［ｇ／ｍ^２］、となるように、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３に印加するバイアスのＤＣ成分を変更し、且つ、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３の回転数を調整した。この場合、第１現像ローラ２１Ａについて、単位時間当たりの像担持体１へのトナー供給量を示す指標であるＲｄ・Ｑ値は９となる。この実施例４の条件は、図７の点（△７）に該当する。

（比較例８）
この比較例８では、前記実施例１と同様の現像装置２及び現像剤を用いるが、供給側周速比ＲｓをＲｓ＝０．５に変更した。そして、実施例４の場合と同様に、現像側周速比Ｒｄ＝２、第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量Ｑ＝４．５［ｇ／ｍ^２］、となるように、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３に印加するバイアスのＤＣ成分を変更し、且つ、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３の回転数を調整した。この比較例８の条件は、図７の点（△７）に該当することになる。

比較例８の現像装置を用いた画出しでは、実用上特に問題となるほどではないが、画像メモリ特性に若干の不安定が認められた。これに対して、実施例４の現像装置を用いた画出しでは画像メモリは全く発生しなかった。第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂに単位時間当たりに接触する現像剤搬送ローラ２３上に担持された磁気ブラシの量が多い方が、トナーの回収に有利なため、供給側周速比Ｒｓ≧１に設定することが好ましい。

［試験７］
試験７では、トナー帯電量が画像メモリの発生有無に及ぼす影響を調べた。
（実施例５）
この実施例５では、前記実施例１と同様の現像装置２及び現像剤（トナー比率：８％）を用いて、現像側周速比Ｒｄ＝２．３、第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量Ｑ＝４．５［ｇ／ｍ^２］、となるように、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３に印加するバイアスのＤＣ成分を変更し、且つ、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３の回転数を調整した。この場合、第１現像ローラ２１Ａについて、単位時間当たりの像担持体１へのトナー供給量を示す指標であるＲｄ・Ｑ値は１０．３５となる。この実施例５の条件は、図７の点（△８）に該当する。

（比較例９）
この比較例９では、前記実施例１と同様の現像装置２を用いるが、現像剤中のトナー比率を６％に変更した。そして、実施例５の場合と同様に、現像側周速比Ｒｄ＝２．３、第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量Ｑ＝４．５［ｇ／ｍ^２］、となるように、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３に印加するバイアスのＤＣ成分を変更し、且つ、第１，第２現像ローラ２１Ａ，２１Ｂ及び現像剤搬送ローラ２３の回転数を調整した。この比較例９の条件は、実施例１と同じく、図７の点（△８）に該当することになる。

比較例９の現像装置を用いた画出しでは、実用上特に問題となるほどではないが、画像メモリ特性に若干の不安定が認められた。これに対して、実施例５の現像装置を用いた画出しでは画像メモリは全く発生しなかった。

比較例９と実施例５のそれぞれの場合について、使用された現像槽内のトナー帯電量を調べた。トナー帯電量の測定は、公知の測定装置を用いて行った。その結果、比較例９ではトナー帯電量が５０［μｃ／ｇ］であったのに対して、実施例５ではトナー帯電量は３５［μｃ／ｇ］であった。従って、トナーの帯電量が低い方が現像ローラ２１Ａ，２１Ｂとトナーとの付着力が低減され、トナーの回収性が高まるため、トナーの飽和帯電量Ｅ≦４０に設定することが好ましい。

前記試験２〜試験７に用いた実施例１，３〜５と比較例２〜９について、現像側周速比Ｒｄ，第１現像ローラ２１Ａのトナー搬送量Ｑ，画像メモリ評価，画像濃度評価，発熱評価，画像形成装置としての総合評価を一覧にして示す。画像形成装置としての総合評価は、画像メモリ，画像濃度，発熱の全ての評価が問題無し（○）の場合に○と評価するものである。尚、実施例２及び比較例１については、前述のように、試験１にて発熱評価のみを行った。

以上、説明したように、本実施形態によれば、現像ローラ２１Ａ，２１Ｂを複数設けたことにより、高速プリントが求められる場合でも、像担持体１への高速でのトナー供給に必要とされる各現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの回転速度を低減でき、現像ローラ２１Ａ，２１Ｂの発熱を（従って、装置の発熱を）抑制できる。すなわち、装置の発熱を招来することなく高速プリントに対応することができる。特に、現像剤搬送ローラ２３上の現像剤の移動方向と現像ローラ２１Ａ，２１Ｂのトナーの移動方向とを、その対向部において逆方向に設定したことによって、より高い摺擦・撹乱効果が得られ、トナーの回収性を高めることができるのである。

しかも、少なくとも像担持体１の回転方向における上流側に位置する第１現像ローラ２１Ａについて、当該第１現像ローラ２１Ａ上のトナー搬送量（Ｑ），像担持体１の周速に対する当該現像ローラ２１Ａの周速の比（現像側周速比Ｒｄ），現像ローラ２１Ａの周速に対する現像剤搬送ローラ２３の周速の比（供給側周速比Ｒｓ），プロセス速度（Ｐｖ），当該第１現像ローラ２１Ａの直径（Ｄ），現像ローラの本数（ｎ）及び第１の電界形成手段が形成する第１の電界（平均的には現像剤搬送ローラ２３から現像ローラ２１Ａ，２１Ｂにトナーを転移させる方向の振動電界）におけるトナー供給回収部の平均的な電位差（ΔＶ_ａｖｇ），トナー飽和帯電量（Ｅ）等の所要の組み合わせを好適に設定したことにより、画像濃度を確保した上で画像メモリの発生を有効に防止することができる。

尚、以上の説明は、現像ローラが２本設けられた場合についてのものであったが、本発明は、３本以上の現像ローラを備えた場合についても有効に適用することができる。
このように、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、変更および改良等がなされるものであることは、いうまでもない。

本発明の実施形態に係る電子写真式画像形成装置の画像形成に関連する部分を示す説明図である。 電界形成手段の一接続例を示す説明図である。 図２Ａに示す電界形成手段から現像剤搬送ローラと現像ローラに供給されている電圧の関係を示す説明図である。 電界形成手段の他の接続例を示す説明図である。 電界形成手段の更に他の接続例を示す説明図である。 本発明実施例１に係る電界形成手段によるバイアス電圧の具体例を示す図である。 従来のハイブリッド方式の現像装置を備えた画像形成装置の画像形成に関連する部分を示す説明図である。 本実施形態の実験における各試験結果を示す図である。 トナー供給回収部の平均的な電位差をパラメータにとってトナー粒径分布を調べた実験結果を示す図である。

符号の説明

１ 像担持体
２ 現像装置
４ 第１の電界形成手段
５ 第２の電界形成手段
２１Ａ 第１現像ローラ
２１Ｂ 第２現像ローラ
２２ａ，２２ｂ トナー層
２３ 現像剤搬送ローラ
２３ｍ 磁石ローラ
２３ｓ スリーブローラ
２４ 規制部材
２５ 現像剤
２８ 現像槽
Ｍ１ 画像形成装置
ｎ 現像ローラの本数
Ｑ 現像ローラ上のトナー搬送量
Ｒｄ 現像側周速比
ΔＶ_ａｖｇ トナー供給回収部の平均的な電位差

Claims (6)

1. 磁石を内包し周面にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と静電潜像担持体とに対向して配置される複数のトナー担持体と、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、現像剤担持体からトナー担持体にトナーを転移させる方向の第１の電界を形成する第１の電界形成手段と、前記トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に、トナー担持体に転移した前記トナーを前記静電潜像担持体上の潜像部に転移させて静電潜像をトナー画像として可視像化する第２の電界形成手段と、を備えた現像装置であって、
   前記第１の電界形成手段は、平均的には前記現像剤担持体から前記トナー担持体にトナーを転移させる方向の振動電界を形成し、
   前記現像剤担持体上の現像剤の移動方向と前記トナー担持体上のトナーの移動方向は、その対向部において逆方向に設定されており、
   少なくとも前記静電潜像担持体の回転方向における上流側に位置するトナー担持体について、当該トナー担持体上のトナー搬送量をＱ［ｇ／ｍ^２］、前記静電潜像担持体の周速に対する当該トナー担持体の周速の比を現像側周速比Ｒｄ、プロセス速度をＰｖ［ｍｍ／ｓｅｃ］、当該トナー担持体の直径をＤ［ｍｍ］、トナー担持体の数をｎ［個］として、以下の条件
   ａ）１≦Ｑ≦４
   ｂ）Ｒｄ≦（１００／Ｐｖ）・Ｄ
   ｃ）４／ｎ≦Ｒｄ・Ｑ
   を満たす、ことを特徴とする現像装置。
2. 磁石を内包し周面にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と静電潜像担持体とに対向して配置される複数のトナー担持体と、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、現像剤担持体からトナー担持体にトナーを転移させる方向の第１の電界を形成する第１の電界形成手段と、前記トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に、トナー担持体に転移した前記トナーを前記静電潜像担持体上の潜像部に転移させて静電潜像をトナー画像として可視像化する第２の電界形成手段と、を備えた現像装置であって、
   少なくとも前記静電潜像担持体の回転方向における上流側に位置するトナー担持体について、当該トナー担持体上のトナー搬送量をＱ［ｇ／ｍ^２］、前記静電潜像担持体の周速に対する当該トナー担持体の周速の比を現像側周速比Ｒｄ、プロセス速度をＰｖ［ｍｍ／ｓｅｃ］、当該トナー担持体の直径をＤ［ｍｍ］、トナー担持体の数をｎ［個］、前記第１の電界形成手段が形成する振動電界におけるトナー供給回収部の平均的な電位差ΔＶ_ａｖｇを｛（トナー供給側電位差×供給側デューティ比）−（トナー回収側電位差×回収側デューティ比）｝／１００として、以下の条件
   ａ）１≦Ｑ≦４．５
   ｂ）Ｒｄ≦（１００／Ｐｖ）・Ｄ
   ｃ）４／ｎ≦Ｒｄ・Ｑ
   ｄ）ΔＶ_ａｖｇ≦２００
   を満たす、ことを特徴とする現像装置。
3. 磁石を内包し周面にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と静電潜像担持体とに対向して配置される複数のトナー担持体と、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、現像剤担持体からトナー担持体にトナーを転移させる方向の第１の電界を形成する第１の電界形成手段と、前記トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に、トナー担持体に転移した前記トナーを前記静電潜像担持体上の潜像部に転移させて静電潜像をトナー画像として可視像化する第２の電界形成手段と、を備えた現像装置であって、
   少なくとも前記静電潜像担持体の回転方向における上流側に位置するトナー担持体について、当該トナー担持体上のトナー搬送量をＱ［ｇ／ｍ^２］、前記静電潜像担持体の周速に対する当該トナー担持体の周速の比を現像側周速比Ｒｄ、当該トナー担持体の周速に対する前記現像剤担持体の周速の比を供給側周速比Ｒｓ、プロセス速度をＰｖ［ｍｍ／ｓｅｃ］、当該トナー担持体の直径をＤ［ｍｍ］、トナー担持体の数をｎ［個］として、以下の条件
   ａ）１≦Ｑ≦４．５
   ｂ）Ｒｄ≦（１００／Ｐｖ）・Ｄ
   ｃ）４／ｎ≦Ｒｄ・Ｑ
   ｄ）Ｒｓ≧１
   を満たす、ことを特徴とする現像装置。
4. 磁石を内包し周面にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と静電潜像担持体とに対向して配置される複数のトナー担持体と、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に、現像剤担持体からトナー担持体にトナーを転移させる方向の第１の電界を形成する第１の電界形成手段と、前記トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に、トナー担持体に転移した前記トナーを前記静電潜像担持体上の潜像部に転移させて静電潜像をトナー画像として可視像化する第２の電界形成手段と、を備えた現像装置であって、
   少なくとも前記静電潜像担持体の回転方向における上流側に位置するトナー担持体について、当該トナー担持体上のトナー搬送量をＱ［ｇ／ｍ^２］、前記静電潜像担持体の周速に対する当該トナー担持体の周速の比を現像側周速比Ｒｄ、プロセス速度をＰｖ［ｍｍ／ｓｅｃ］、当該トナー担持体の直径をＤ［ｍｍ］、トナー担持体の数をｎ［個］、トナーの飽和帯電量をＥとして、以下の条件
   ａ）１≦Ｑ≦４．５
   ｂ）Ｒｄ≦（１００／Ｐｖ）・Ｄ
   ｃ）４／ｎ≦Ｒｄ・Ｑ
   ｄ）Ｅ≦４０
   を満たす、ことを特徴とする現像装置。
5. 粒径が８［μｍ］以下の小径トナーを用いることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の現像装置。
6. 請求項１から５の何れか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。

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