JP2014178656A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高抵抗キャリアを用いて長期に渡りキャリア付着を抑制する場合でも、現像性の改善を図ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１と、現像剤担持体４１と、現像剤担持体４１の周方向において複数の磁極を有する磁界発生手段４２と、複数の磁極のうち現像剤担持体４１の回転方向において現像領域Ｄに対応する磁極から奇数極上流の所定の磁極に対向する位置に配置された導電性部材７と、画像形成時に、現像剤担持体４１と導電性部材７との間に、上記所定の磁極により形成された現像剤担持体４１上の現像剤の穂立ち中のトナーを導電性部材側から現像剤担持体側へ移動させる電位差を形成する電位差形成手段８、９と、を有する構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、二成分現像方式により画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置は、その画質や安定性が認められ、近年、軽印刷市場への進出を果たした。しかし、市場からはプリントボリュームを上げるために画像出力の更なる高速化が求められており、高速化に伴う課題を改善するための技術が求められている。

電子写真方式の画像形成装置では、感光体上に画像情報に対応した静電潜像（静電像）を形成し、その静電潜像をトナー像として現像（可視化）する。

高速画像出力に対応する現像プロセスとしては、トナー（非磁性トナー粒子）とキャリア（磁性キャリア粒子）とが所定の比率で混合された二成分現像剤（以下、単に「現像剤」ともいう。）を用いた二成分現像方式を利用するのが主流になっている。その理由として、トナーの帯電安定性による画質の安定性などが挙げられる。

二成分現像方式を採用する現像装置では、現像剤担持体上に現像剤がブラシ状に連なった穂立ち（以下「磁気穂」ともいう。）を形成し、これを保持しながら現像剤担持体と感光体とが対向する現像領域（現像部）に搬送する。そして、現像領域において磁気穂を感光体の表面に摺擦させると共に、現像剤担持体に現像バイアスを印加することにより、現像剤中のトナーを感光体上の静電潜像の画像部に供給して、静電潜像をトナー像として現像する。

一般に、現像剤担持体は、回転可能な円筒状の現像スリーブとされ、その内部に、磁界発生手段として、複数の磁極を備えたマグネットローラが配置される。マグネットローラは、通常、固定して配置されており、このマグネットローラに対して現像スリーブが移動することによって、現像スリーブの表面の磁気穂が搬送される。

ところで、現像プロセスにとって、画像出力の高速化を困難にさせる理由の一つに、現像性の低下が挙げられる。ここで、現像性の低下とは、ある電荷量を有するトナーを感光体上の静電潜像の画像部に必要量供給できないことを指す。これは、感光体の周速が上がるに伴い、感光体が現像領域を通過する時間が減少するため、その時間内に必要な量のトナーを現像領域に供給できないことが原因として考えられる。

もちろん、画像出力の高速化に伴い、現像スリーブの周速を上げ、現像剤の搬送性を上げる（単位時間当たりの搬送量を増加する）ことにより、現像性を改善することは可能である。しかし、現像スリーブの周速を上げ過ぎると、現像剤の劣化が促進され、長期に渡って安定した現像性が得られない。また、遠心力が増加することにより、現像剤の飛散などを引き起こすことがある。そこで、現像スリーブの周速に依存せずに、現像性を改善する手段が求められてきた。

現像性を改善するためには、キャリアの電気抵抗を低くすることが効果的であることが知られている。特許文献１には、高速度出力（感光体の周速≧５００ｍｍ／ｓ）に対応した現像装置として、電気抵抗が低いキャリア（１０³〜１０⁷Ω・ｃｍ）を使用することが提案されている。

本発明者らの検討によれば、キャリアの電気抵抗が低い場合、感光体の近傍のキャリアの電位が現像スリーブの電位に近く、感光体の近傍の狭い間隙で大きな電界が発生するため、現像性が改善するものと考えられる。

なお、本明細書では、体積抵抗率が１０⁷Ω・ｃｍ以下（典型的には１０²〜１０⁷Ω・ｃｍ）のキャリアを「低抵抗キャリア」、体積抵抗率が１０⁸Ω・ｃｍ以上（典型的には１０⁸〜１０¹⁰Ω・ｃｍ）のキャリアを「高抵抗キャリア」という。

特開平１０−１０４８６８号公報

しかしながら、本発明者らの検討により、低抵抗キャリアを使用した場合、印字率（画像比率）の高い画像を連続出力した際に、感光体上の静電潜像の画像部に対するキャリア付着が発生しやすくなることがあることがわかった。

これは、現像剤の電気抵抗が低いために、現像剤を介して現像スリーブから感光体に電荷が注入され易くなる結果、キャリアの帯電極性が反転して感光体上の静電潜像の画像部に付着するためと考えられる。

本発明者らの検討によれば、現像性を改善するためには、「現像剤の電気抵抗を下げること」、「トナー量を増加すること」が望まれる。しかし、低抵抗キャリアを使用した場合、現像剤の電気抵抗を上げるために現像剤のトナー濃度を増加させても、長期に渡りキャリア付着を抑制することは困難であった。ここで、現像剤のトナー濃度とは、トナーとキャリアとを含む現像剤の全体の重量に対するトナーの重量比（以下「Ｔ／Ｄ比」ともいう。）である。

一方、高抵抗キャリアを使用した場合、長期に渡りキャリア付着は改善されるものの、現像性が低下することがあった。そして、高抵抗キャリアを使用した場合、現像剤の電気抵抗を下げるためにＴ／Ｄ比を減少させても、現像性を改善することは困難であった。また、逆にＴ／Ｄ比を増加させても、現像性を改善することは困難であった。

これらの現象の観察結果や理由については、本発明と対比して、後述して更に詳しく説明する。

このように、本発明者らの検討によれば、低抵抗キャリアを使用した場合、長期に渡りキャリア付着を抑制することが困難であるために、現像性の改善とキャリア付着の抑制との両立は困難である。そのため、現像性の改善とキャリア付着の抑制とを両立するためには、高抵抗キャリアを使用する場合の現像性を改善することが望まれる。

したがって、本発明の目的は、高抵抗キャリアを用いて長期に渡りキャリア付着を抑制する場合でも、現像性の改善を図ることができる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、静電像が形成される像担持体と、回転可能でありトナーとキャリアとを備えた現像剤を担持して搬送し現像領域で前記像担持体上の静電像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の中空部に固定配置され、前記現像剤担持体の周方向において複数の磁極を有する磁界発生手段と、前記複数の磁極のうち前記現像剤担持体の回転方向において前記現像領域に対応する磁極から奇数極上流の所定の磁極に対向する位置に配置された導電性部材と、画像形成時に、前記現像剤担持体と前記導電性部材との間に、前記所定の磁極により形成された前記現像剤担持体上の現像剤の穂立ち中のトナーを前記導電性部材側から現像剤担持体側へ移動させる電位差を形成する電位差形成手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。

また、本発明の他の態様によると、静電像が形成される像担持体と、回転可能でありトナーとキャリアとを備えた現像剤を担持して搬送し第１の現像領域で前記像担持体上の静電像にトナーを供給して現像する第１の現像剤担持体と、前記第１の現像剤担持体の中空部に固定配置され、前記第１の現像剤担持体の周方向において複数の磁極を有する第１の磁界発生手段と、回転可能でありトナーとキャリアとを備えた現像剤を担持して搬送し、前記像担持体の移動方向において前記第１の現像領域よりも上流側の第２の現像領域で前記像担持体上の静電像にトナーを供給して現像すると共に、前記第２の現像領域を通過した後の現像剤を前記第１の現像剤担持体に受け渡す第２の現像剤担持体であって、前記第１の磁界発生手段の前記複数の磁極のうち前記第１の現像剤担持体の回転方向において前記第１の現像領域に対応する磁極から奇数極上流の所定の磁極に対向する位置に配置された第２の現像剤担持体と、前記第２の現像剤担持体の中空部に固定配置され、前記第２の現像剤担持体の周方向において複数の磁極を有する第２の磁界発生手段と、画像形成時に、前記第１の現像剤担持体と前記第２の現像剤担持体との間に、前記所定の磁極により形成された前記第１の現像剤担持体上の現像剤の穂立ち中のトナーを前記第２の現像剤担持体側から前記第１の現像剤担持体側へ移動させる電位差を形成する電位差形成手段と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、高抵抗キャリアを用いて長期に渡りキャリア付着を抑制する場合でも、現像性の改善を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の概略構成を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態における現像装置の模式的な断面図である。 本発明の一実施形態における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。 実施例１の現像装置の模式的な断面図である。 比較例１の現像装置の模式的な断面図である。 比較例２の現像装置の模式的な断面図である。 実施例１における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。 比較例１における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。 比較例２における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。 導電性部材の他の形態を説明するための現像装置の模式的な断面図である。 導電性部材の他の形態を説明するための現像装置の模式的な断面図である。 導電性部材の他の形態を説明するための現像装置の模式的な断面図である。 キャリアの体積抵抗率の測定装置の概要を示す模式図である。 実施例２の現像装置の模式的な断面図である。 比較例３の現像装置の模式的な断面図である。 比較例４の現像装置の模式的な断面図である。 比較例５の現像装置の模式的な断面図である。 実施例２における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。 比較例３における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。 比較例４における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。 比較例５における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。 実施例３の現像装置の模式的な断面図である。 比較例６の現像装置の模式的な断面図である。 実施例３における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。 比較例６における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。 ベタ画像の均一性の違いを示す模式図である。 現像剤のトナー濃度が高い場合における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。 感光体と現像スリーブとの間の空間電位分布をシミュレートする解析結果を示す図である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の要部の概略構成を示す模式的な断面図である。

画像形成装置１００は、像担持体としての円筒状（ドラム型）の電子写真感光体（感光体）１を有する。感光体１は、図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される。感光体１の周囲には、その回転方向に沿って順に、次の各手段が配置されている。まず、帯電手段としての帯電装置２が配置されている。次に、露光手段としての露光装置３が配置されている。次に、現像手段としての現像装置４が配置されている。次に、転写装置としての中間転写ユニット５が配置されている。次に、感光体クリーニング手段としての感光体クリーナ６が配置されている。

中間転写ユニット５は、中間転写体としての無端状のベルトである中間転写ベルト５１を有する。中間転写ベルト５１は、駆動ローラ５２、二次転写対向ローラ５３、従動ローラ５４に張設されている。中間転写ベルト５１は、駆動ローラ５２に回転駆動力が伝達されることで、図中矢印Ｒ２方向に回転（循環移動）する。中間転写ベルト５１の内周面側において、感光体１と対向する位置には、一次転写手段としてのローラ状の一次転写部材である一次転写ローラ５５が配置されている。一次転写ローラ５５は、中間転写ベルト５１を介して感光体１に押圧されており、中間転写ベルト５１と感光体１とが接触する一次転写部（一次転写ニップ）Ｔ１が形成されている。中間転写ベルト５１の外周面側において、二次転写対向ローラ５３と対向する位置には、二次転写手段としてのローラ状の二次転写部材である二次転写ローラ５６が配置されている。二次転写ローラ５６は、中間転写ベルト５１を介して二次転写対向ローラ５３に押圧されており、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ５６とが接触する二次転写部（二次転写ニップ）Ｔ２が形成されている。

また、画像形成装置１００には、転写材Ｐを二次転写部Ｔ２へと供給する転写材供給装置（図示せず）、転写材Ｐにトナー像を定着させる定着手段としての定着装置１０などが設けられている。

画像形成時には、回転する感光体１の表面が、帯電装置２によって所定の極性（本実施形態では負極性）の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電した感光体１の表面は、露光装置３によって画像情報に応じて走査露光される。これにより、感光体１の表面に露光画像パターンに対応した静電潜像（静電像）が形成される。感光体１上に形成された静電潜像は、後述する現像装置４の現像スリーブ４１と感光体１とが対向する現像領域（現像部）Ｄにおいて、現像装置４によってトナー像として現像される。現像装置４は、現像スリーブ４１上に現像剤による磁気穂を形成し、この磁気穂を現像領域Ｄに搬送する。そして、本実施例では、現像領域Ｄにおいて、磁気穂を感光体１の表面に摺擦させると共に、現像スリーブ４１に現像バイアスを印加することにより、現像剤中のトナーを感光体１上の静電潜像の画像部に供給して、静電潜像を現像する。なお、現像剤の磁気穂を感光体１に接触させずに近接させて、磁気穂から静電潜像にトナーを転移させる構成であってもよい。また、本実施形態では、現像装置４は、像担持体上の静電潜像を反転現像方式により現像する。すなわち、一様に帯電処理された後に露光によって電位の絶対値が低下した感光体１上の画像部（露光部）に、感光体１の帯電極性と同極性（本実施形態では負極性）に帯電したトナーを付着させることで、静電潜像をトナー像として現像する。現像装置４の構成及び動作については、後述して更に詳しく説明する。

感光体１上に形成されたトナー像は、一次転写部Ｔ１において、一次転写ローラ５５の作用により、感光体１の周速と略等速で移動する中間転写ベルト５１上に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ５５には、一次転写電源（図示せず）から現像時のトナーの帯電極性（正規の帯電極性）とは逆極性で所定の電位の一次転写バイアスが印加される。中間転写ベルト５１上に形成されたトナー像は、二次転写部Ｔ２において、二次転写ローラ５６の作用により、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ５６とに挟持されて搬送される転写材Ｐ上に転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ５６には、二次転写電源（図示せず）から現像時のトナーの帯電極性とは逆極性で所定の電位の二次転写バイアスが印加される。転写材Ｐは、中間転写ベルト５１上のトナー像と同期がとられて転写材供給装置によって二次転写部Ｔ２まで搬送されてくる。

トナー像が転写された転写材Ｐは、中間転写ベルト５１から分離されて定着装置１０へと搬送される。転写材Ｐは、定着装置１０において加熱ローラ１１と加圧ローラ１２とによって挟持されて搬送される過程で加熱及び加圧され、その上にトナー像が固着画像として定着される。トナー像が定着された転写材Ｐは、その後最終的な画像出力物として画像形成装置１００の装置本体の外部に排出される。

また、一次転写工程後に中間転写ベルト５１に転写されずに感光体１上に残留したトナー（一次転写残トナー）は、感光体クリーナ６によって感光体１上から除去されて回収される。これにより、感光体１は、繰り返し画像形成に供される。さらに、二次転写工程後に転写材Ｐに転写されずに中間転写ベルト５１上に残留したトナー（二次転写残トナー）は、中間転写体クリーニング手段（図示せず）によって中間転写ベルト５１上から除去されて回収される。これにより、中間転写ベルト５１は、繰り返し画像形成に供される。

なお、画像形成装置１００は、上述の感光体１、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、一次転写ローラ５５、感光体クリーナ６などからなる画像形成手段を複数組有し、カラー画像の形成が可能とされていてよい。例えば、複数の画像形成手段としてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各画像形成部が中間転写ベルト５１の被画像転写面の移動方向に沿って配置されていてよい。この場合、例えばフルカラー画像の形成時には、各画像形成部で各感光体１上に形成された各色のトナー像が、各一次転写部Ｔ１において中間転写ベルト５１上に重ね合わせるようにして一次転写される。その後、中間転写ベルト５１上のカラー画像用の多重トナー像は、二次転写部Ｔ２において転写材Ｐ上に一括して二次転写される。

本実施形態では、感光体１として、導電性基体上にａ−Ｓｉ感光層を形成した、回転可能な円筒状のａ−Ｓｉ感光体１を用いた。感光体１は、駆動手段としての駆動用モーター（図示せず）により、図中矢印Ｒ１方向に所定の周速で回転駆動される。

本実施形態では、帯電装置２は、磁気ブラシ帯電方式のものである。磁気ブラシ帯電方式の帯電装置は、回転可能な円筒状の帯電スリーブと、その内部に配置されるマグネットローラとを有して構成される。帯電スリーブは、その表面に形成された磁性体粒子の穂立ち（帯電磁気ブラシ）を搬送しながら、感光体１の表面に接触させる。そして、この帯電スリーブに所定の帯電バイアスが印加されることで、感光体１の表面は典型的には注入帯電方式で帯電させられる。磁気ブラシ帯電方式の帯電装置を用いることにより、放電生成物による画像流れやミクロな帯電ムラを大幅に改善することができる。

露光装置３としては、原稿画像を投影するアナログ露光装置と、レーザースキャナやＬＥＤアレイなどのデジタル露光装置とがあるが、本実施形態ではデジタル露光装置、特に、レーザースキャナを用いた。

２．現像装置
次に、本実施形態の現像装置４の構成について更に詳しく説明する。図２は、本実施形態の現像装置４の一例の構成を示す模式的な断面図である。

現像装置４は、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体としての回転可能な円筒状の現像スリーブ４１と、現像スリーブ４１の内部（中空部）に固定配置された、磁界発生手段としての円柱状の永久磁石で構成されたマグネットローラ４２と、を有する。これら現像スリーブ４１とマグネットローラ４２とで、現像領域Ｄに現像剤を供給する現像部材４３が構成される。現像スリーブ４１は、感光体１との間に所定の間隔（空隙）をあけるように感光体１に対向して配置されている。また、本実施形態では、現像スリーブ４１は、現像スリーブ４１と感光体１との間の最近接距離が３００μｍとなるように配置されている。

ここで、現像スリーブ４１の長手方向（回転軸線方向）は、感光体１の長手方向（回転軸線方向）と略平行である。また、マグネットローラ４２は、現像スリーブ４１の内周面との間に所定の間隔（空隙）を開けるようにして、現像スリーブ４１と略同心的に配置されており、現像スリーブ４１の長手方向（回転軸線方向）の略全域に渡って延在する。

また、現像装置４は、トナーとキャリアとを備えた二成分現像剤を収容する現像容器４６を有する。現像容器４６には、感光体１と対向する位置に開口部４６ａが設けられており、この開口部４６ａから一部が露出するようにして現像スリーブ４１が配置されている。本実施形態では、現像スリーブ４１は現像容器４６に回転可能に支持され、一方マグネットローラ４２は現像容器４６に固定されている。また、現像容器４６の内部には、現像剤を攪拌すると共に現像スリーブ４１に向けて搬送する、攪拌搬送部材としてのスクリュー４５が配置されている。

また、現像スリーブ４１の回転方向（図中矢印Ｒ３方向）において開口部４６ａの上流側の現像容器４６の縁部に位置して、現像剤規制部材としての規制ブレード４４が配置されている。規制ブレード４４は、現像スリーブ４１との間に所定の間隔（空隙）をあけるように現像スリーブ４１に対向して配置されている。また、規制ブレード４４は、現像スリーブ４１の長手方向（回転軸線方向）の略全域に渡って対向するように延在する。

さらに、現像スリーブ４１の回転方向（図中矢印Ｒ３方向）において規制ブレード４４より下流、かつ、現像領域Ｄより上流に、導電性部材７が配置されている。導電性部材７は、現像スリーブ４１との間に所定の間隔（空隙）をあけるように現像スリーブ４１と対向して配置されている。また、導電性部材７は、現像スリーブ４１の長手方向（回転軸線方向）の略全域に渡って対向するように延在する。

現像スリーブ４１には、現像バイアス（現像電圧）を印加するための現像バイアス印加手段（第１の電源）としての現像電源（発信装置）８が接続されている。現像電源８は、波形信号発振器８１と、波形信号発振器８１により発生した信号を増幅して現像スリーブ４１に現像バイアスを印加する高圧電源８２と、を有する。

より具体的には、本実施形態では、現像バイアスとして、ＤＣ電圧−３３０Ｖに、周波数６ｋＨｚ、ピーク間電圧１．５ｋＶの矩形波を重畳した振動電圧を用いた。本発明者らの検討によると、現像バイアスの交流成分のピーク間電圧は、０．７ｋＶ〜１．８ｋＶであることが好ましい。現像バイアスの交流成分のピーク間電圧が１．８ｋＶより大きいと、放電跡が発生し易い。放電跡とは、ピーク間電圧が大きいことにより、現像領域に強い電界がかかり、現像装置４内に取り込まれた低い電気抵抗の材料などを介して放電を誘発し、感光体１の層の一部が絶縁破壊されることにより生じる感光体の傷である。上記低い電気抵抗の材料とは、例えば現像スリーブ４１の削り粉などである。一方、現像バイアスの交流成分のピーク間電圧が０．７ｋＶより小さいと、感光体１上でトナーの再配置が行われ難くなるために、急激に画像均一性が低下し易い。また、現像バイアスの交流成分の周波数は４ｋＨｚ〜１２ｋＨｚであることが好ましい。現像バイアスの交流成分の周波数が１２ｋＨｚより大きいと、現像バイアスの極性の変化にトナーが追従し難くなり、文字再現性の低下や画像均一性の低下などを引き起こし易い。一方、現像バイアスの交流成分の周波数が４ｋＨｚより小さいと、現像領域におけるトナーの再配置の回数が減少するために、急激に画像均一性が低下し易い。なお、現像バイアスの波形は、矩形波に限定されるものではない。例えば、正弦波などの他の波形であってもよい。

本実施形態では、現像スリーブ４１は、図中矢印Ｒ３方向へ回転駆動される。すなわち、現像領域Ｄにおいて、現像スリーブ４１の表面の移動方向と感光体３の表面の移動方向は同方向である。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、現像領域Ｄにおいて、現像スリーブ４１の表面と感光体１の表面とが逆方向に移動するように現像スリーブ４１及び感光体１が回転駆動される構成としてもよい。

なお、現像領域Ｄとは、感光体１及び現像スリーブ４１のそれぞれの表面の移動方向における、静電潜像の現像に寄与する領域である。より詳細には、現像領域Ｄとは、現像スリーブ４１及び感光体１の回転を止めた状態で現像を行った際にトナーの転移が生じ得る、感光体１上の領域及び対応する現像スリーブ４１上の領域を指す。

図２に示す例では、マグネットローラ４２は、その周方向に、複数の磁極として、磁極Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３、Ｎ１を有する。これら磁極Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３、Ｎ１は、現像スリーブ４１の回転方向とは逆方向（現像領域Ｄを現像剤が通過する方向とは逆方向）にこの順番で配置されている。

なお、磁極名の「Ｓ」は磁石のＳ極であることを示し、「Ｎ」は磁石のＮ極であることを示す。また、本明細書では、理解を容易とするために、マグネットローラ４２上の磁極に対応する現像スリーブ４１上の位置を、単に、現像スリーブ４１上の当該磁極の位置と呼ぶことがある。

図２に示す例では、磁極Ｓ１は、現像スリーブ４１の周方向において現像領域Ｄに対応する磁極（現像極、現像主極）である。より詳細には、現像領域Ｄに対応する（或いは存在する）磁極とは、マグネットローラ４２の複数の磁極のうち、現像領域Ｄで現像に供される現像剤の穂立ち（磁気穂）を磁力で現像スリーブ４１上に保持する磁極であって、現像スリーブ４１の周方向において感光体１に最も近い磁極である。換言すれば、現像領域Ｄに対応する磁極は、感光体１に最近接又は接触する現像剤の穂立ちを現像スリーブ４１上に形成する磁極である。本実施形態では、現像極Ｓ１により現像スリーブ４１上に形成された現像剤の穂立ちは、現像領域Ｄにおいて感光体１に接触する。なお、磁極が現像剤の穂立ちを現像スリーブ４１上に保持する或いは現像スリーブ４１上に形成するとは、当該磁極が当該現像剤の穂立ちの現像スリーブ４１側の端部（基端部）に隣接していることをいう。

現像スリーブ４１の回転方向において磁極Ｓ１の上流側に隣接して磁極（トナー付勢極）Ｎ２が配置されている。すなわち、トナー付勢極Ｎ２は、現像スリーブ４１の回転方向において現像極Ｓ１の１極上流の磁極である。

図２に示す例では、トナー付勢極Ｎ２に対向し、かつ、現像スリーブ４１上の磁気穂が接触する位置に、導電性部材７が配置されている。

本実施形態では、導電性部材７は、少なくとも現像スリーブ４１の外周面に対向する面（本実施形態では全体）が、現像スリーブ４１の長手方向（回転軸線方向）に沿って見た場合に、現像スリーブ４１と略同心円の円弧形状になっている。すなわち、本実施形態では、導電性部材７の少なくとも現像スリーブ４１の外周面に対向する面は、現像スリーブ外周面の曲率と略同一の曲率を有する。そして、この導電性部材７は、導電性部材７の現像スリーブ４１側の面と現像スリーブ４１の外周面との間の距離（最近接距離）Ｌが６００μｍになるように配置されている。

なお、本実施形態では、導電性部材７は、現像スリーブ４１の回転方向において現像領域Ｄに対応する現像極Ｓ１から１極上流のトナー付勢極Ｎ２に対向する位置に配置したが、これに限定されるものではない。導電部材７は、現像スリーブ４１の回転方向において現像領域Ｄに対応する現像極Ｓ１から奇数極上流の所定の磁極に対向する位置に配置すればよい。理由については後述する。

導電性部材７には、後述するトナー付勢バイアス（トナー付勢電圧）を印加するためのトナー付勢バイアス印加手段（第２の電源）としてのトナー付勢電源（発信装置）９が接続されている。トナー付勢電源９は、波形信号発振器９１と、波形信号発振器９１により発生した信号を増幅して導電性部材７にトナー付勢バイアスを印加する高圧電源９２と、を有する。

より具体的には、本実施形態では、トナー付勢バイアスとして、ＤＣ電圧−５３０Ｖを用いた。ただし、本発明は、これに限定されるものではない。トナー付勢バイアスについて詳しくは後述する。

また、図２に示す例では、現像スリーブ４１の回転方向においてトナー付勢極Ｎ２の上流側に隣接して磁極（規制極）Ｓ２が配置されている。すなわち、規制極Ｓ２は、現像スリーブ４１の回転方向において現像極Ｓ１の２極上流の磁極である。図２に示す例では、この規制極Ｓ２に対向し、かつ、現像スリーブ４１上の磁気穂が接触する位置に、規制ブレード４４が配置されている。規制ブレード４４は、磁極Ｓ２による磁力と協働して現像スリーブ４１上の現像剤の層厚を規制する。

ここで、磁極に対向しているとは、当該磁極の法線方向の磁束密度のピーク位置を通るマグネットローラ４２の半径方向の直線上に位置している場合だけではなく、同直線上よりも現像スリーブ４１の回転方向の上流側、下流側にずれて位置している場合も含む。概略、当該磁極による磁力によって現像スリーブ４１上で立ち上がった（完全に立ち上がる前のものも含む）磁気穂の先端（現像スリーブ４１の半径方向外側）を通るマグネットローラ４２の半径方向の直線上に位置していればよい。典型的には、当該磁極の法線方向の磁束密度のピーク位置を通るマグネットローラ４２の半径方向の直線を基準として、マグネットローラ４２の周方向に±３０°程度の範囲に位置していることが想定される。

また、図２に示す例では、現像スリーブ４１の回転方向において規制極Ｓ２の上流側に隣接して磁極Ｎ３が配置され、その磁極Ｎ３の上流側に隣接して磁極Ｎ１が配置されている。磁極Ｎ３において、現像スリーブ４１上に現像剤が汲み上げられる。また、磁極Ｎ３、Ｎ１は隣接する反発磁極であり、現像スリーブ４１上の現像剤は、これら磁極Ｎ３、Ｎ１間で現像スリーブ４１上から剥離されて、現像容器４６の内部の現像剤と混合される。

なお、マグネットローラ４２の磁極の配置は、図２に示す例に限定されるものではない。以下更に詳しく説明する本発明の要件を備えていれば、マグネットローラ４２の具体的な磁極の配置は適宜変更することができ、例えば後述する実施例１（図４）のような磁極配置であってもよい。

３．従来例における現像剤の挙動
次に、本発明の理解を容易にするために、本実施形態の現像装置４における現像剤の挙動を説明する前に、従来例の現像装置における現像剤の挙動を説明する。

前述のように、本発明者らの検討により、低抵抗キャリアを使用した場合、印字率（画像比率）の高い画像を連続出力した際に、感光体上の静電潜像の画像部に対するキャリア付着が発生しやすくなることがあることがわかった。ここで、キャリア付着とは、本来なら感光体には磁気穂からトナーのみが付着すべきであるところ、キャリアが付着してしまう現象である。

上記キャリア付着が発生しやすくなる原因は、次のように考えられる。キャリアの電気抵抗に比べて、トナーの電気抵抗ははるかに高い。そのため、低抵抗キャリアを使用した場合、現像剤の電気抵抗はそもそも低いのに加え、トナーの消費に伴い、現像剤の電気抵抗は更に低抵抗化する。このため、現像剤を介して、現像スリーブから感光体に電荷が注入され易くなる。その結果、例えば負帯電性のトナーを用いる場合、本来キャリアは正極性に帯電すべきところ、キャリアが負極性に帯電するようになり（ネガ化）、感光体上の静電潜像の画像部に付着する。

そこで、本発明者らは、低抵抗キャリアを使用した場合に、現像剤の電気抵抗を上げるために、現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）を増加させて検討した。しかし、この場合、長期に渡りキャリア付着を抑制することは困難であった。キャリア付着は、現像剤中に僅かな電流パスさえあれば起こり得るため、低抵抗キャリアを使用する場合にはこれを抑制することは困難であった。

一方、高抵抗キャリアを使用した場合、長期に渡りキャリア付着は改善されるものの、現像性が低下することがあった。そこで、本発明者らは、高抵抗キャリアを使用した場合に、現像剤の電気抵抗を下げるために、Ｔ／Ｄ比を減少させて検討した。しかし、この場合、現像性を改善することは困難であった。これは、トナー量を減少することにより現像剤の電気抵抗は低抵抗化し電界は強まるものの、現像剤中のトナー量が絶対的に不足するためであると考えられる。また、逆に現像剤中のトナー量を増加させるために、Ｔ／Ｄ比を増加させて検討した。しかし、この場合も、現像性を改善することは困難であった。これは、トナー量は増加するものの、現像剤の電気抵抗が更に高抵抗化するためであると考えられる。

表１は、以上の現像性とキャリア付着の評価結果を、許容レベルを「○」、許容されないレベルを「×」としてまとめたものである。表１中、「低Ｔ／Ｄ比」、「高Ｔ／Ｄ比」は、それぞれ基準とした「Ｒｅｆ」に対してＴ／Ｄ比が低い場合、高い場合を示す。評価結果を示す欄の「／」の前「○」又は「×」が現像性の結果であり、後がキャリア付着の結果である。

本発明者らは、上述の評価結果に係る現象を詳細に検証するために、高速ビデオカメラ（Ｐｈｏｔｒｏｎ社製 ＦＡＳＴＣＡＭ ＳＡ１）を使用し、現像領域におけるトナーの挙動を観測した。

その結果、現像スリーブ上の磁気穂において、現像バイアスにより現像スリーブ側から感光体側へと飛翔し易いトナーは、主に感光体の近傍のトナーであることがわかった。この理由は、次のように考えられる。

図２８は、平行平板間に誘電体（キャリア）を置いたときの、静電場における空間電位分布の計算結果である。計算は、ラプラス方程式を使用し、数値解析手法として一般的な差分法を用いて行った（第５９回日本画像学界技術講習会「スプレッドシートによるお手軽電界計算」）。

図２８に示すとおり、平行平板間の空間内に誘電体（キャリア）が置かれ、平行平板間に電圧が印加されたとき、周囲の空間よりも誘電率の大きい誘電体（キャリア）の内部では、等電位線の間隔が疎になる。その結果、平板（感光体）と誘電体（キャリア）の先端との間の空間に作られる等電位線の間隔が密になる。つまり、磁気穂に存在するトナーの中では、感光体の近傍のトナーに対し、より強い電界が働くと考えられ、その結果、感光体の近傍のトナーが飛翔し易いものと考えられる。

実際に、表１の低Ｔ／Ｄ比で現像性が許容レベルに達しなかった条件において、現像後のキャリアを観察した結果、現像スリーブの近傍のキャリアにはトナーが被覆しているのに対し、感光体の近傍のキャリアにはトナーがほぼ被覆していなかった。このことから、低Ｔ／Ｄ比において現像性が許容レベルに達しなかった理由は、感光体の近傍のトナー数が絶対的に不足するためと考えられる。

以上のように、低抵抗キャリアを使用した場合、長期に渡りキャリア付着を抑制することが困難であるために、現像性の改善とキャリア付着の抑制との両立は困難である。そのため、現像性の改善とキャリア付着の抑制とを両立するためには、高抵抗キャリアを使用する場合の現像性を改善することが望まれる。

上述のように、現像性を改善するためには、「現像剤の電気抵抗を下げること」、「トナー量を増加すること」の両者が望まれるが、単にＴ／Ｄ比を制御するだけでは、これら両者が相反する効果として働き、両立することは困難である。

４．本実施形態における現像剤の挙動
次に、本実施形態の現像装置４における現像剤の挙動について説明する。

図３は、図２に示す例における現像スリーブ４１上の規制極Ｓ２の位置から現像極Ｓ１の位置までの現像剤の挙動を、現像スリーブ４１の表面の移動方向に展開して模式的に示す。

トナーｔとキャリアｃとを備えた現像剤（二成分現像剤）は、現像スリーブ４１が図中矢印Ｒ３の方向へ回転することにより、現像スリーブ４１と、磁極Ｓ２に対向する位置に配置された規制ブレード４４との隙間へと搬送される。そして、現像スリーブ４１上の現像剤は、現像スリーブ４１が更に回転することにより、現像スリーブ４１と規制ブレード４４との隙間において層厚の規制を受け、所望の量の現像剤が現像スリーブ４１上にコートされる（Ｐ１０１）。

その後、層厚の規制を受けた現像スリーブ４１上の現像剤は、現像スリーブ４１が更に回転することにより、磁極Ｎ２に対向する位置に配置された導電性部材７と現像スリーブ４１との間に搬送される（Ｐ１０２）。このとき、本実施形態では、磁極Ｎ２の磁力により現像スリーブ４１の表面から立ち上がった磁気穂Ｍが、導電性部材７と接触する。

ここで、本実施形態では、少なくとも画像形成時には、導電性部材７に接触した現像スリーブ４１上の磁気穂Ｍ中のトナーｔを、導電性部材７側から現像スリーブ４１側へと移動させるように、現像スリーブ４１と導電性部材７との間に電位差が形成される。すなわち、そのような電位差が、現像電源８から現像バイアスが印加されている現像スリーブ４１との間で形成されるように、トナー付勢電源９から導電性部材７にトナー付勢バイアスが印加される。そのため、導電性部材７と現像スリーブ４１との間には、トナーｔが導電性部材７側から現像スリーブ４１側へ移動するような電界Ｅ１が形成される。その結果、この電界Ｅ１の作用を受けて、導電性部材７の近傍のトナーｔは現像スリーブ４１の近傍へと移動する（Ｐ１０３）。

その後、現像スリーブ４１上の磁気穂Ｍは、現像スリーブ４１が更に回転することにより、導電性部材７と現像スリーブ４１との間から搬送される（Ｐ１０４）。そして、磁極Ｓ１の位置に近付くに伴い、磁極Ｎ２と磁極Ｓ１との間の１極分で図中上下が反転（半回転）する（Ｐ１０５）。これは、磁気穂Ｍが、現像スリーブ４１の移動に伴い磁極Ｎ２の磁力線に沿って倒れ込み、次いで磁極Ｓ１の磁力線に沿って再び立ち上がるからである。この際、磁気穂Ｍは、磁極により近い側を基端部として、その反対側の先端部が倒れ込み或いは立ち上がるので、現像スリーブ４１上で、現像スリーブ４１の回転方向と同方向の回転運動を行い、図中上下が反転する。ここで、磁気穂Ｍが反転するとは、一連の磁気穂Ｍが厳密に回転することのみを意味するものではない。先の磁極の位置から後の磁極の位置に移動する際に、先の磁極の位置で現像スリーブ４１から遠位の端部側にあった現像剤（キャリアｃ）が近位の端部側に移動する割合がその逆よりも相対的に多ければよい。

このとき、導電性部材７と現像スリーブ４１との間の電界Ｅ１の作用により現像スリーブ４１の近傍に移動した磁気穂Ｍ中のトナーｔは、キャリアｃ上や磁気穂Ｍ間に拘束されることにより、ほぼその移動された状態で保持される。そのため、その磁気穂Ｍ中で現像スリーブ４１の近傍で保持されていたトナーｔは、磁気穂Ｍが反転することによって、今度は感光体１の近傍に配置されることになる。

その後、現像スリーブ４１上の磁気穂Ｍは、現像スリーブ４１が更に回転することにより、現像領域Ｄにおいて、感光体１と現像スリーブ４１との間に配置される。このとき、本実施形態では、磁極Ｓ１の磁力により現像スリーブ４１の表面から立ち上がった磁気穂Ｍが、感光体１と接触する。そして、現像領域Ｄにおいて、現像スリーブ４１上の磁気穂Ｍ中のトナーｔは、感光体１と現像スリーブ４１との間の電界（現像電界）Ｅ２の作用を受けて、現像スリーブ４１側から感光体１側へと移動する（Ｐ１０６）。

以上のように、本実施形態では、現像領域Ｄにおいて、絶対的なトナー量を変えることなく、現像スリーブ４１の近傍のトナー量を減少させ、かつ、感光体１の近傍のトナー量を増加させることが可能になるため、現像性を改善することができる。つまり、上述のように、磁気穂に存在するトナーの中では、感光体１の近傍のトナーに対し、より強い電界が働く。そのような強い電界が作用する部位のトナー量が増加することにより、より多くのトナーを感光体１上に移動させることが可能になると考えられる。また、現像スリーブ４１の近傍のトナー量が減少すると、通常トナーが磁性キャリアに比べて５桁以上高抵抗であるため、現像剤の電気抵抗は急激に下がる。そして、現像剤の電気抵抗が下がると、感光体１の近傍の電位は現像スリーブ４１の電位に近付くため、電界強度がより強まる。その結果、より多くのトナーを感光体１上に移動させることが可能になると考えられる。これらが相乗的に作用することで、現像領域Ｄにおいて、絶対的なトナー量を変えることなく、より多くのトナーを感光体１上に移動させることができると考えられる。

ここで、トナーを導電性部材７側から現像スリーブ４１側へと移動させるためには、導電性部材７に、現像時のトナーの帯電極性（本実施例では負極性）と同極性で絶対値が現像バイアスの直流成分の電位よりも大きい電位のトナー付勢バイアスを印加する。すなわち、トナー付勢バイアスの直流成分の電位を、現像バイアスの直流成分の電位よりも、現像時のトナーの帯電極性側に高くする。本実施形態では、トナー付勢バイアスはＤＣ電圧であるが、直流成分と交流成分とを重畳した振動電圧であってもよい（第２の実施形態参照）。

本実施形態では、現像電源８、トナー付勢電源９などによって、トナー付勢極により形成された現像剤担持体上の現像剤の穂立ち中のトナーを導電性部材側から現像剤担持体側へ移動させる電位差を形成する電位差形成手段が構成される。

また、本発明者らの検討によると、トナーを導電性部材７側から現像スリーブ４１側へ移動させるために導電性部材７と現像スリーブ４１との間に形成される最大の電界強度Ｅは、１．０×１０⁴〜２．０×１０⁴Ｖ／ｃｍであることが好ましい。ここで、上記最大の電界強度Ｅは、導電性部材７と現像スリーブ４１との間に形成されるトナーを導電性部材７側から現像スリーブ４１側へと移動させる電界が最大となるときの電界強度である。また、導電性部材７と現像スリーブ４１との最近接距離をＬとする。また、本実施形態では、現像時のトナーの帯電極性は負極性であり、トナー付勢バイアスは現像時のトナーの帯電極性と同極性のＤＣ電圧であり、現像バイアスは現像時のトナーの帯電極性と同極性のＤＣ電圧とＡＣ電圧とを重畳した振動電圧である。したがって、本実施形態では、上記最大の電界強度Ｅは、次式で求められる。
電界強度Ｅ＝
（（現像バイアスの正極性のピーク値）−（導電性部材に印加するＤＣ電圧））／距離Ｌ

上記電界強度Ｅが２．０×１０⁴Ｖ／ｃｍより大きいと、トナーが現像スリーブ４１の近傍に過剰に偏在し易くなり、磁気穂内でキャリアに拘束されないトナーや、現像スリーブ４１に直接付着するトナーが増加する。このようなトナーは、付着力が無いか又は非常に弱いために、現像領域Ｄにおいてかぶり（感光体上の非画像部に意図しないトナーが付着する現象）を発生させ易い。一方、上記電界強度Ｅが１．０×１０⁴より小さいと、トナーがキャリアから飛翔できず、現像スリーブ４１の近傍に偏在し難くなり、現像性が改善し難い。

５．実施例等
＜実施例及び比較例の現像装置＞
本発明に従う実施例１（図４）の現像装置４Ａと、比較例としての比較例１（図５）及び比較例２（図６）の現像装置４Ｂ、４Ｃとを使用して、現像性とキャリア付着を評価した。図４、図５、図６は、それぞれ実施例１、比較例１、比較例２の現像装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃの構成を示す模式的な断面図である。なお、各現像装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃにおいて、図２を参照して説明した現像装置４のものと同一又はそれに対応する要素には同一符号を付している。

実施例１（図４）の現像装置４Ａは、図２に示す現像装置４とはマグネットローラ４２の具体的な磁極配置が異なるが、その他の構成は実質的に図２に示す現像装置４と同じである。実施例１の現像装置４Ａでは、マグネットローラ４２は、その周方向に、複数の磁極として、磁極Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３、Ｓ３、Ｓ４、Ｎ１を有する。これら磁極Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３、Ｓ３、Ｓ４、Ｎ１は、現像スリーブ４１の回転方向とは逆方向にこの順番で配置されている。そして、実施例１の現像装置４Ａでは、現像スリーブ４１の回転方向において現像極Ｓ１から１極上流のトナー付勢極Ｎ２に対向し、かつ、現像スリーブ４１上の磁気穂と接触する位置に、導電性部材７が配置されている。導電性部材７は、支持体７１に固定されている。また、現像スリーブ４１の回転方向において現像極Ｓ１の３極上流の規制極Ｎ３に対向し、かつ、現像スリーブ４１上の磁気穂が接触する位置に、規制ブレード４４が配置されている。

比較例１（図５）の現像装置４Ｂは、導電性部材７の配置が次のように変更されていることを除いて、実施例１の現像装置４Ａと実質的に同じ構成とされている。比較例１の現像装置４Ｂでは、現像スリーブ４１の回転方向において現像極Ｓ１から２極上流のトナー付勢極Ｓ２に対向し、かつ、現像スリーブ４１上の磁気穂と接触する位置に、導電性部材７が配置されている。導電性部材７は、支持体７１に固定されている。

比較例２（図６）の現像装置４Ｃは、導電性部材７及び支持体４１が設けられていないことを除いて、実施例１の現像装置４Ａと実質的に同じ構成とされている。

＜評価実験＞
まず、上述の本実施形態の画像形成装置１００に、上述の実施例１、比較例１、比較例２の各現像装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃを実装し、ベタ画像を形成する際の現像性、キャリア付着についての評価実験を行った。

二成分現像剤としては、粒径ｒ_cが３５μｍのキャリアと、粒径ｒ_tが５．５μｍの負帯電性（ネガ帯電性）のトナーと、を混合してなるものを用いた。現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）ｘは８％とした。キャリアの真密度ρ_cは３．５ｇ／ｃｍ³、キャリアの体積抵抗率は１×１０¹⁰Ω・ｃｍ、トナーの真密度ρ_tは１．０ｇ／ｃｍ³、トナーの体積抵抗率は１×１０¹⁸Ω・ｃｍであった。なお、各パラメータの測定方法は後述する。

ベタ画像の形成時に、感光体１は、図中矢印Ｒ１方向に１０００ｍｍ／ｓで回転させた。ベタ画像は、帯電、露光の各工程を経て、現像領域Ｄにおける未露光部の感光体１の表面電位（暗電位）が−４８０Ｖ、露光部の感光体１の表面電位（明電位）が−１３０Ｖであった。

一方、現像スリーブ４１は、図中矢印Ｒ３方向に１５００ｍｍ／ｓで回転させた。また、ベタ画像の形成時に、現像スリーブ４１には、現像電源８から、ＤＣ電圧−３３０Ｖに、周波数６ｋＨｚ、ピーク間電圧１．５ｋＶの矩形波を重畳した現像バイアスを印加した。また、ベタ画像の形成時に、導電性部材７には、トナー付勢電源９から、ＤＣ電圧−５３０Ｖを印加した。

実施例１、比較例１の各現像装置４Ａ、４Ｂの、比較例２の現像装置４Ｃに対する現像性、キャリア付着の評価結果を表２に示す。

実施例１の現像装置４Ａでは、比較例２の現像装置４Ｃに比べて現像性が改善した。一方、比較例１の現像装置４Ｂでは、比較例２の現像装置４Ｃに比べて現像性が低下した。また、実施例１の現像装置４Ａ、比較例１の現像装置４Ｂともに、キャリア付着については許容レベルであることが確認された。なお、各評価方法は後述する。

上述のような結果が得られた理由について、次のように考えられる。図７は、実施例１の現像装置４Ａにおける現像スリーブ４１上の規制極Ｎ３の位置から現像極Ｓ１の位置までの現像剤の挙動を、現像スリーブ４１の表面の移動方向に展開して模式的に示す。同様に、図８は、比較例１の現像装置４Ｂにおける現像剤の挙動、図９は比較例２の現像装置４Ｃにおける現像剤の挙動を示す。

図７に示すように、実施例１の現像装置４Ａでは、現像スリーブ４１の回転方向において現像極Ｓ１から１極上流のトナー付勢極Ｎ２に対向し、かつ、現像スリーブ４１上の磁気穂Ｍと接触する位置に、導電性部材７が配置されている。また、少なくとも画像形成時には、導電性部材７に接触した現像スリーブ４１上の磁気穂Ｍ中のトナーｔを、導電性部材７側から現像スリーブ４１側へと移動させるように、トナー付勢電源９から導電性部材７にトナー付勢バイアスが印加される。その後、現像スリーブ４１上の磁気穂Ｍは、現像極Ｓ１の位置に近付くに伴い図中上下が反転する。そのため、現像領域Ｄにおいて、現像スリーブ４１の近傍のトナー量が減少し、かつ、感光体１の近傍のトナー量が増加する。その結果、比較例２の現像装置４Ｃ（図９）の場合に比べて、現像スリーブ４１の近傍の現像剤の電気抵抗は低下し、かつ、感光体１の近傍のトナー量が増加するため、現像性が改善するものと考えられる。一方、キャリアの電気抵抗が高いために、電荷注入によるキャリア付着は抑制することができる。

図８に示すように、比較例１の現像装置４Ｂでは、現像スリーブ４１の回転方向において現像極Ｓ１から２極上流のトナー付勢極Ｎ２に対向し、かつ、現像スリーブ４１上の磁気穂Ｍと接触する位置に、導電性部材７が配置されている。また、少なくとも画像形成時には、導電性部材７に接触した現像スリーブ４１上の磁気穂Ｍ中のトナーｔを、導電性部材７側から現像スリーブ４１側へと移動させるように、トナー付勢電源９から導電性部材７にトナー付勢バイアスが印加される。しかし、その後、比較例１では、現像スリーブ４１上の磁気穂Ｍは、磁極Ｓ１の位置に近付くに伴い、磁極Ｓ２と磁極Ｎ２との間の１極分で図中上下が反転し、更に磁極Ｎ２と磁極Ｓ１との間の１極分で図中上下が反転し、全部で１回転する。そのため、現像領域Ｄにおいて、現像スリーブ４１の近傍のトナー量が増加し、感光体１の近傍のトナー量が減少してしまう。その結果、比較例２の現像装置４Ｃ（図９）の場合に比べて、現像スリーブ４１の近傍の現像剤の電気抵抗は上昇し、かつ、感光体１の近傍のトナー量が減少するため、現像性が低下するものと考えられる。

なお、図９に示すように、比較例２の現像装置４Ｃでは、導電性部材７は設けられておらず、現像スリーブ４１上で磁気穂Ｍ中のトナーを移動させるトナー付勢バイアスは印加されない。したがって、現像領域Ｄに搬送される磁気穂Ｍ中のトナーｔは、有意に感光体１側に偏在させられることはない。

次に、実施例１の現像装置４Ａを用い、体積抵抗率の異なるキャリアを使用して、上記同様の評価実験を行った。結果を表３に示す。

体積抵抗率が１０⁷Ω・ｃｍ以下のキャリアでは、電荷注入によるキャリア付着を抑制することが困難となり、現像性の改善との両立が困難であることがわかった。つまり、体積抵抗率が１０⁸Ω・ｃｍ以上、典型的には１０⁸〜１０¹⁰Ω・ｃｍの高抵抗キャリアを用いるのが好ましい。

以上のように、実施例１によれば、現像極から奇数極上流のトナー付勢極の位置において、画像形成時に、トナーが導電性部材７側から現像スリーブ４１側へ移動するように、導電性部材７に電圧を印加する。これにより、トナー付勢極の位置における磁気穂Ｍ中のトナーｔは、現像スリーブ４１の近傍に偏在する。その後、トナー付勢極の位置と現像極の位置との間を磁気穂Ｍが回転しながら搬送されることにより、現像極における磁気穂Ｍ中のトナーは、感光体１の近傍に偏在する。これにより、現像領域Ｄにおいて、絶対的なトナー量を変えることなく、現像スリーブ４１の近傍のトナー量を減少させ、かつ、感光体１の近傍のトナー量を増加させることが可能になる。そのため、現像性を改善することができる。したがって、高抵抗キャリアを用いて長期に渡りキャリア付着を抑制できると共に、現像性の改善を図ることができる。

ここで、少なくとも現像スリーブの回転方向において現像極から上流側にトナー付勢極までの磁極は、交互に異極とされる。また、トナー付勢極は、現像スリーブの回転方向において現像極から奇数極上流に配置されていれば、現像スリーブの回転に伴い磁気穂が反転を繰り返し、結果的に現像極の位置で感光体の近傍のトナー量を増加することができる。ただし、トナー付勢極の位置で現像スリーブの近傍に移動させられたトナーを極力その状態で保持したまま磁気穂を現像極の位置まで搬送するためには、上記奇数は、好ましくは５以下、より好ましくは３又は１、最も好ましくは１である。

なお、本実施形態では、導電性部材は、現像スリーブの外周面の曲率と略同じ曲率を有する形状とされているが、本発明はこれに限定されるものではない。典型的には、本実施形態と同様に、導電性部材の少なくとも現像スリーブの外周面に対向する面が、現像スリーブの外周面に沿う方向に湾曲される。また、例えば、図１０に示すような円柱形状又は円筒形状の導電性部材７であってもよい。この場合、導電性部材７は、通常、現像スリーブ４１の外径よりも小さい外径を有し、その軸線方向が現像スリーブ４１の回転軸線方向に沿って、典型的には略平行となるように配置される。また、図１１に示すような内部に磁界発生手段としてのマグネットローラ７２が固定配置されている円筒形状の導電性部材７であってもよい。この場合、導電性部材７の内部のマグネットローラ７２の磁極のうち、現像スリーブ４１の内部のマグネットローラ４２に対向する磁極は、該現像スリーブ４２内の対向する磁極とは異極とする。また、図１２に示すように、現像剤規制部材（規制ブレード）４４が導電性部材７の機能を有する構成としても構わない。

また、本実施形態では、導電性部材７は、現像スリーブ４１上の磁気穂Ｍが接触する位置に配置されているが、これに限定されるものではない。磁気穂Ｍ中のトナーｔを現像スリーブ４１側に移動させる電界を作用させ得るのであれば、導電性部材７は該磁気穂Ｍに接触していなくてもよく、該磁気穂Ｍに近接して配置されていてもよい。

＜各パラメータの測定方法＞
・キャリアの体積抵抗率：
図１３は、キャリアの体積抵抗率の測定に用いた装置の概要を示す模式図である。アルミニウム製の円筒体（以下「Ａｌドラム」という。）２０１に、キャリアｃを単体（すなわち、トナーを含まない。）を収容した現像装置２０２の現像スリーブ２０３を対向させる。このとき、Ａｌドラム２０１と現像スリーブ２０３との最近接距離を実機（すなわち、上記実施例及び比較例）と同等に保つ。そして、Ａｌドラム２０１と現像スリーブ２０３とを、それぞれ所定の周速で回転させながら、Ａｌドラム２０１と現像スリーブ２０３との間に高圧電源（ＮＦ社製 ＨＶＡ４３２１）２０４により、ＡＣ電圧（Ｓｉｎ波）を印加する。このとき、Ｓｉｎ波の周波数をスイープさせ、印加電圧に対する応答電流を電流計２０５で計測することにより、インピーダンスを測定することができる。なお、Ｓｉｎ波のピーク電圧は、上記Ａｌドラム２０１と現像スリーブ２０２との最近接位置における電界強度が２×１０⁴Ｖ／ｃｍになるように設定した。ここでは、誘電体測定システム５０１（ソーラトロン社製 １２６０９６Ｗ）により計測を行った。

解析方法は次のとおりである。周波数を１Ｈｚから１０ｋＨｚまでスイープした際の各測定値（実部と虚部）をプロットしたコールコールプロットから、解析ソフト（ソーラトロン社製 ＺＶｉｅｗ）を用いて等価回路（ＲＣの並列回路）でフィッテングする。これにより、磁性キャリアの抵抗成分と静電容量成分を求めることができる。この抵抗値、及びキャリア体積（接触面積×最近接距離）から、キャリアの体積抵抗率（Ω・ｃｍ）を求めた。

・トナーの体積抵抗率
直径φ＝６ｍｍ、測定電極板面積＝０．２８３ｃｍ²、圧力＝１５００ｇの錘を用い、圧力＝９６．１ｋＰａ、測定時の粉体層厚＝０．５〜１．０ｍｍとして、次のような測定を行った。すなわち、４００Ｖの直流電圧を微小電流計（ＹＨＰ４１４０ｐＡ・ＭＥＴＥＲ／ＤＣ・ＶＯＬＴＡＧＥ・ＳＯＵＣＥ）で電流値を測定し、測定した電流値より体積抵抗値を算出した。

・現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）ｘ：
現像スリーブに担持された現像剤を０．３ｇ程度取り、水と界面活性剤（例えばヤシノミ洗剤）の混合液に混ぜ、溶融したトナーとキャリアを分離し、それぞれの重量を測定することにより求めた。

・真密度ρ：
乾式自動密度計（島津製作所社製 アキュピック１３３０）によって測定し求めた。

なお、上記実施例及び比較例で使用したトナーの真密度ρｔは１．０ｇ／ｃｍ³、キャリアの真密度ρ_cは３．５ｇ／ｃｍ³であった。

・キャリアの粒径ｒ_c：
粒度分布測定機（日機装社製 マイクロトラックＭＴ３３００ＥＸ）によって体積平均粒径を測定し求めた。

なお、上記実施例及び比較例で使用したキャリアの粒径ｒ_cは３５μｍであった。

・トナー粒径ｒ_t：
精密粒度分布測定装置（ベックマン・コールター社製 Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ３）によって重量平均粒径を測定し求めた。

なお、上記実施例及び比較例で使用したトナー粒径ｒ_tは５．５μｍであった。

＜評価方法＞
・現像性評価：
表面電位計（ＴＲＥＫ社製 ＭＯＤＥＬ３４４）により、現像前後の電位差ΔＶを計測した。この表面電位計は、感光体１の表面の移動方向において現像領域Ｄの下流側で感光体１及び感光体１上のトナー像の表面電位を計測できるように、上記実施例及び比較例では現像装置４の下部に取り付けた。そして、比較例２の現像装置４Ｃで測定されたΔＶに対して、増加した場合は「○：許容レベル」、同等又は減少した場合は「×：許容されないレベル」として評価を行った。

・キャリア付着評価：
ベタ画像を連続出力した際に、感光体上のトナー像をテーピングした（すなわち、ベタ画像が形成されている感光体上に粘着性テープを貼着した後に剥がした）。その後、テープのトナー像が付着している面の１ｃｍ²程度の領域（テーピング領域）を顕微鏡（オリンパス社製 光学顕微鏡）により観察し、付着しているキャリアの個数をカウントした。そして、次の評価基準に従って、キャリア付着評価を行った。
２個／１ｃｍ²以下：○（許容レベル）
２個／１ｃｍ²超：×（許容されないレベル）

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、第１の実施形態のものと同じである。したがって、第１の実施形態のものと同一又はそれに相当する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。

本実施形態では、現像装置は、複数の現像剤担持体として２個の現像スリーブを有し、現像剤を感光体の表面の移動方向において上流側の現像スリーブから下流側の現像スリーブへ受け渡す構成とされている。

そして、上流側の現像スリーブが、下流側の現像スリーブ上の磁気穂中のトナーを移動させて、下流側の現像領域における磁気穂中のトナーを感光体側に偏在させるための導電性部材の機能を有する。これにより、特に、下流側の現像スリーブによる現像性を向上する。下流側の現像スリーブは、感光体上の静電潜像を最終的に現像するものであるので、この下流側の現像スリーブによる現像性を向上することは、画像を改善する上で重要である。

本実施形態の現像装置の構成及び動作については、下記の実施例２において更に詳しく説明する。

＜実施例及び比較例の現像装置＞
本発明に従う実施例２（図１４）の現像装置４Ｄと、比較例としての比較例３（図１５）、比較例４（図１６）及び比較例５（図１７）の現像装置４Ｅ、４Ｆ、４Ｇとを使用して、現像性とキャリア付着を評価した。図１４、図１５、図１６、図１７は、それぞれ実施例２、比較例３、比較例４、比較例５の現像装置４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇの構成を示す模式的な断面図である。

実施例２（図１４）の現像装置４Ｄは、複数の現像剤担持体として上流側現像スリーブ（第２の現像剤担持体）４１ａと下流側現像スリーブ（第１の現像剤担持体）４１ｂとの２個の現像スリーブを有する。上流側現像スリーブ４１ａは、感光体１の表面の移動方向の上流側において、現像容器４６の開口部４６ａから一部が露出するようにして回転可能に配置されている。また、下流側現像スリーブ４１ｂは、感光体１の表面の移動方向の下流側において、現像容器４６の開口部４６ａから一部が露出するようにして回転可能に配置されている。上流側現像スリーブ４１ａ、下流側現像スリーブ４１ｂのそれぞれの長手方向（回転軸線方向）は、感光体１の長手方向（回転軸線方向）と略平行である。なお、本実施形態では、感光体１の表面の移動方向は、感光体１との対向部における上流側及び下流側の現像スリーブ４１ａ、４１ｂによる現像剤の搬送方向と略同一である。

上流側現像スリーブ４１ａ、下流側現像スリーブ４１ｂは、それぞれ同方向である図中矢印Ｒ３ａ、Ｒ３ｂ方向へ回転駆動される。上流側現像領域Ｄａ、下流側現像領域Ｄｂにおいて、上流側現像スリーブ４１ａ、下流側現像スリーブ４１ｂの表面の移動方向と感光体３の表面の移動方向は同方向である。また、上流側現像スリーブ４１ａと下流側現像スリーブ４１ｂとの対向部において、上流側現像スリーブ４１ａと下流側現像スリーブ４１ｂの表面の移動方向は逆方向である。

上流側現像スリーブ４１ａには、現像バイアス印加手段（第２の電源）としての上流側現像電源（発信装置）９が接続されている。上流側現像電源９は、波形信号発振器９１と、波形信号発振器９１により発生した信号を増幅して上流側現像スリーブ４１ａにバイアスを印加する高圧電源９２と、を有する。後述するように、この上流側現像電源９は、トナー付勢バイアス印加手段としても機能する。また、下流側現像スリーブ４１ｂには、現像バイアス印加手段（第１の電源）としての下流側現像電源８が接続されている。下流側現像電源８は、波形信号発振器８１と、波形信号発振器８１により発生した信号を増幅して現像スリーブ４１にバイアスを印加する高圧電源８２と、を有する。

上流側現像スリーブ４１ａの内部には、上流側マグネットローラ（第２の磁界発生手段）４２ａが固定配置され、下流側現像スリーブ４１ｂの内部には、下流側マグネットローラ（第１の磁界発生手段）４２ｂが固定配置されている。上流側マグネットローラ４２ａは、その周方向に、複数の磁極として、磁極Ｓ１１、Ｎ１２、Ｓ１２、Ｎ１３、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｎ１１を有する。これら磁極Ｓ１１、Ｎ１２、Ｓ１２、Ｎ１３、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｎ１１は、上流側現像スリーブ４１ａの回転方向とは逆方向にこの順番で配置されている。また、下流側マグネットローラ４２ｂは、その周方向に、複数の磁極として、磁極Ｓ２１、Ｎ２２、Ｎ２３、Ｓ２２、Ｎ２１を有する。これら磁極Ｓ２１、Ｎ２２、Ｎ２３、Ｓ２２、Ｎ２１は、下流側現像スリーブ４１ｂの回転方向とは逆方向にこの順番で配置されている。

上流側現像スリーブ４１ａと上流側マグネットローラ４２ａとで、上流側現像部材４３ａが構成され、下流側現像スリーブ４１ｂと下流側マグネットローラ４２ｂとで、下流側現像部材４３ｂが構成される。

そして、実施例２の現像装置４Ｄでは、上流側現像スリーブ４１ｂは、次のような位置に配置されている。すなわち、下流側現像スリーブ４１ｂの回転方向において下流側現像領域（第１の現像領域）Ｄｂに対応する磁極（下流側現像極）Ｓ２１から１極上流のトナー付勢極Ｎ２２に対向し、かつ、下流側現像スリーブ４１ｂ上の磁気穂と接触する位置である。

この下流側現像スリーブ４１ｂ上の磁極Ｎ２２の位置には、上流側現像スリーブ４１ａ上の磁極Ｓ１４の位置が対向している。これら上流側現像スリーブ４１ａ上の磁極Ｓ１４と下流側現像スリーブ４１ｂ上の磁極Ｎ２２とは異極である。これら第２の現像剤担持体上の磁極（受け渡し極）Ｓ１４の位置と、第１の現像剤担持体上の磁極（トナー付勢極）Ｎ２２の位置との間で、現像剤が受け渡される。

また、実施例２の現像装置４Ｄでは、規制ブレード４４は、次のような位置に配置されている。すなわち、上流側現像スリーブ４１ａの回転方向において上流側現像極Ｓ１１の３極上流の規制極Ｎ１３に対向し、かつ、上流側現像スリーブ４１ａ上の磁気穂が接触する位置である。

また、少なくとも画像形成時には、下流側現像スリーブ４１ｂと上流側現像スリーブ４１ａとの間に、次のような電位差が形成される。すなわち、上流側現像スリーブ４１ａに接触した下流側現像スリーブ４１ｂ上の磁気穂Ｍ中のトナーｔを、上流側現像スリーブ４１ａ側から下流側現像スリーブ４１ｂ側へと移動させるような電位差である。より詳細には、そのような電位差が、下流側現像スリーブ４１ｂとの間で形成されるように、トナー付勢手段としても機能する上流側現像電源９から上流側現像スリーブ４１ａ７にトナー付勢バイアスとしても機能する現像バイアスが印加される。このとき下流側現像スリーブ４１ｂには、下流側現像電源８から現像バイアスが印加されている。

なお、本実施形態（実施例及び比較例）では、感光体１の外径、上流側及び下流側現像スリーブ４１ａ、４１ｂの外径は、それぞれ第１の実施形態におけるものと同じである。また、本実施形態（実施例及び比較例）では、上流側及び下流側現像スリーブ４１ａ、４１ｂと感光体１との間の最近接距離はそれぞれ３００μｍである。また、本実施形態（実施例及び比較例）では、上流側現像スリーブ４１ａと下流側現像スリーブ４１ｂとの間の最近接距離は６００μｍである。

また、本実施形態では、下流側現像電源８、上流側現像電源９などによって、第１の現像剤担持体上の現像剤の穂立ち中のトナーを第２の現像剤担持体側から第１の現像剤担持体側へ移動させる電位差を形成する電位差形成手段が構成される。

比較例３（図１５）の現像装置４Ｅは、下流側マグネットローラ４２ｂの磁極の配置が次のように変更されていることを除いて、実施例２の現像装置４Ｄと実質的に同じ構成とされている。比較例３の現像装置４Ｅでは、下流側マグネットローラ４２ｂは、その周方向に、複数の磁極として、磁極Ｎ２１、Ｓ２２、Ｎ２２、Ｎ２３、Ｓ２３、Ｎ２４、Ｓ２１を有する。これら磁極Ｎ２１、Ｓ２２、Ｎ２２、Ｎ２３、Ｓ２３、Ｎ２４、Ｓ２１は、下流側現像スリーブ４１ｂの回転方向とは逆方向にこの順番で配置されている。

そして、比較例３の現像装置４Ｅでは、上流側現像スリーブ４１ａは、次のような位置に配置されている。すなわち、下流側現像スリーブ４１ｂの回転方向において下流側現像極Ｎ２１から２極上流のトナー付勢極Ｎ２２に対向し、かつ、下流側現像スリーブ４１ｂ上の磁気穂と接触する位置である。この下流側現像スリーブ４１ｂ上の磁極Ｎ２２の位置には、上流側現像スリーブ４１ａ上の磁極Ｓ１４の位置が対向している。これら上流側現像スリーブ４１ａ上の受け渡し極Ｓ１４の位置と、下流側現像スリーブ４１ｂ上のトナー付勢極Ｎ２２の位置との間で、現像剤が受け渡される。なお、比較例３において、上流側マグネットローラ４２ａの磁極の配置は実施例２と同じである。また、比較例３では、実施例２と同様に、少なくとも画像形成時には、下流側現像スリーブ４１ｂと上流側現像スリーブ４１ａとの間に電位差が形成される。

比較例４（図１６）の現像装置４Ｆ、比較例５（図１７）の現像装置４Ｇは、下流側、上流側の各現像スリーブ４１ｂ、４１ａ間に電位差が形成されないことを除いて、それぞれ実施例２の現像装置４Ｄ、比較例３の現像装置４Ｅと実質的に同じ構成とされている。すなわち、比較例４の現像装置４Ｆ、比較例５の現像装置４Ｇでは、共通の現像電源８から上流側及び下流側現像スリーブ４１ａ、４１ｂに、共通の現像バイアスが印加される。

＜評価実験＞
実施例１、比較例３〜５の各現像装置４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇにおいて用いた現像バイアスは次のとおりである。

・実施例２（現像装置４Ｄ）：
上流側現像電源９
ＤＣ：−３８０Ｖ
ＡＣ：矩形波（周波数６ｋＨｚ、ピーク間電圧１．５ｋＶ）
下流側現像電源８
ＤＣ：−２３０Ｖ
ＡＣ：矩形波（周波数６ｋＨｚ、ピーク間電圧１．５ｋＶ）
なお、上流側現像電源９の出力の波形と下流側現像電源８の出力の波形は同期させられており、両出力の電位差は実質的に一定に保たれている。

・比較例３（現像装置４Ｅ）：
上流側現像電源９
ＤＣ：−３８０Ｖ
ＡＣ：矩形波（周波数６ｋＨｚ、ピーク間電圧１．５ｋＶ）
下流側現像電源８
ＤＣ：−２３０Ｖ
ＡＣ：矩形波（周波数６ｋＨｚ、ピーク間電圧１．５ｋＶ）
なお、上流側現像電源９の出力の波形と下流側現像電源８の出力の波形は同期させられており、両出力の電位差は実質的に一定に保たれている。

・比較例４（現像装置４Ｆ）：
現像電源８
ＤＣ：−３３０Ｖ
ＡＣ：矩形波（周波数６ｋＨｚ、ピーク間電圧１．５ｋＶ）

・比較例５（現像装置４Ｇ）：
現像電源８
ＤＣ：−３３０Ｖ
ＡＣ：矩形波（周波数６ｋＨｚ、ピーク間電圧１．５ｋＶ）

その他の条件は、第１の実施形態において説明した評価実験と同様である。

実施例２の現像装置４Ｄの比較例４の現像装置４Ｆに対する、また比較例３の現像装置４Ｅの比較例５の現像装置４Ｇに対する現像性、キャリア付着の評価結果を表４に示す。

実施例２の現像装置４Ｄでは、比較例４の現像装置４Ｆに比べて現像性が改善した。一方、比較例３の現像装置４Ｅでは、比較例５の現像装置４Ｇに比べて現像性が低下した。また、実施例２の現像装置４Ｄ、比較例３の現像装置４Ｅともに、キャリア付着については許容レベルであることが確認された。

上述のような結果が得られた理由について、次のように考えられる。図１８は、実施例２の現像装置４Ｄにおける現像剤の挙動を、上流側及び下流側現像スリーブ４１ａ、４１ｂの表面の移動方向に展開して模式的に示す。同様に、図１９は、比較例３の現像装置４Ｅにおける現像剤の挙動、図２０は、比較例４の現像装置４Ｆにおける現像剤の挙動、図２１は、比較例５の現像装置４Ｇにおける現像剤の挙動を示す。

図１８に示すように、実施例２の現像装置４Ｄでは、上流側現像スリーブ４１ａ上の上流側現像領域（第２の現像領域）Ｄａに対応する磁極（上流側現像極）Ｓ１１の位置に搬送された磁気穂Ｍは、上流側現像領域Ｄａにおいて、感光体１に接触する。そして、上流側現像領域Ｄａで、上流側現像スリーブ４１ａ上の磁気穂Ｍ中のトナーｔは、感光体１と上流側現像スリーブ４１ａとの間の電界Ｅ３の作用を受けて、上流側現像スリーブ４１ａ側から感光体１側へと移動する。上流側現像領域Ｄａで、感光体１上の静電潜像に応じて、上流側現像スリーブ４１ａ上の磁気穂Ｍ中のトナーｔが消費される。その後、上流側現像スリーブ４１ａ上の磁気穂Ｍは、上流側現像スリーブ４１ａ上の磁極Ｓ１１と磁極Ｎ１１との間の１極分で図中上下が反転し、更に上流側現像スリーブ４１ａ上の磁極Ｎ１１と磁極Ｓ１４との間の１極分で反転し、全部で１回転する。上流側現像スリーブ４１ａ上の磁極Ｓ１４の位置まで搬送された磁気穂Ｍは、上流側現像スリーブ４１ａと下流側現像スリーブ４１ｂとの間の電界Ｅ１の下、下流側現像スリーブ４１ｂ上の磁極Ｎ２２の位置に受け渡される。このとき、上流側現像スリーブ４１ａに接触した下流側現像スリーブ４１ｂ上の磁気穂Ｍ中のトナーｔは、電界Ｅ１の作用を受けて、上流側現像スリーブ４１ａ側から下流側現像スリーブ４１ｂ側へと移動する。その後、下流側現像スリーブ４１ｂ上の磁気穂Ｍは、下流側現像スリーブ４１ｂ上の磁極Ｎ２２と磁極２１との間の１極分で図中上下が反転する。下流側現像スリーブ４１ｂ上の下流側現像極Ｓ２１の位置に搬送された磁気穂Ｍは、下流側現像領域Ｄｂにおいて、感光体１に接触する。そして、下流側現像領域Ｄｂで、下流側現像スリーブ４１ｂ上の磁気穂Ｍ中のトナーｔは、感光体１と下流側現像スリーブ４１ｂとの間の電界Ｅ２の作用を受けて、下流側現像スリーブ４１ｂ側から感光体１側へと移動する。

このように、実施例２の現像装置４Ｄでは、下流側現像極Ｓ２１から１極上流のトナー付勢極Ｎ２２に対向し、かつ、下流側現像スリーブ４１ｂ上の磁気穂Ｍと接触する位置に、上流側現像スリーブ４１ａが配置されている。また、少なくとも画像形成時には、トナーｔを上流側現像スリーブ４１ａ側から下流側現像スリーブ４１ｂ側へと移動させるように、上流側現像電源９から上流側現像スリーブ４１ａに現像バイアスが印加される。その後、下流側現像スリーブ４１ｂ上の磁気穂Ｍは、下流側現像スリーブ４１ｂ上の下流側現像極Ｓ２１の位置に近付くに伴い、図中上下が反転する。そのため、下流側現像領域Ｄｂにおいて、下流側現像スリーブ４１ｂの近傍のトナー量が減少し、かつ、感光体１の近傍のトナー量が増加する。その結果、比較例４の現像装置４Ｆ（図２０）の場合と比較すると、下流側現像スリーブ４１ｂの近傍の現像剤の電気抵抗は低下し、かつ、感光体１の近傍のトナー量が増加するため、現像性が改善するものと考えられる。一方、キャリアの電気抵抗が高いために、電荷注入によるキャリア付着は抑制することができる。

図１９に示すように、比較例３の現像装置４Ｅでは、下流側現像極Ｎ２１から２極上流のトナー付勢極Ｎ２２に対向し、かつ、下流側現像スリーブ４１ｂ上の磁気穂Ｍと接触する位置に、上流側現像スリーブ４１ａが配置されている。また、少なくとも画像形成時には、トナーｔを上流側現像スリーブ４１ａ側から下流側現像スリーブ４１ｂ側へと移動させるように、上流側現像電源９から上流側現像スリーブ４１ａに現像バイアスが印加される。しかし、その後、比較例３では、磁気穂Ｍは、下流側現像極Ｎ２１の位置に近付くに伴い、磁極Ｎ２２と磁極Ｓ２２との間の１極分で図中上下が反転し、更に磁極Ｓ２２と磁極Ｎ２１との間の１極分で図中上下が反転し、全部で１回転する。そのため、下流側現像領域Ｄｂにおいて、下流側現像スリーブ４１ｂの近傍のトナー量が増加し、感光体１の近傍のトナー量が減少してしまう。その結果、比較例５の現像装置４Ｇ（図２１）の場合と比較すると、下流側現像スリーブ４１ｂの近傍の現像剤の電気抵抗は上昇し、かつ、感光体１の近傍のトナー量が減少するため、現像性が低下するものと考えられる。

なお、図２０、図２１に示すように、比較例４、５の各現像装置４Ｆ、４Ｇでは、下流側現像スリーブ４１ｂと上流側現像スリーブ４１ａとの間に電位差が形成されない。そのため、上流側現像領域Ｄａにおいて上流側現像スリーブ４１ａ上の磁気穂Ｍからトナーｔが消費された後、下流側現像領域Ｄｂに至るまで、実質的に磁気穂Ｍ中のトナーｔが一方の端部側から他方の端部側へと移動させられることはない。したがって、下流側現像領域Ｄｂに搬送される磁気穂Ｍ中のトナーｔは、上流側現像領域Ｄａで磁気穂Ｍからトナーｔが消費された状態と比較して有意に感光体１側に偏在させられることはない。

次に、実施例２の現像装置４Ｄを用い、体積抵抗率の異なるキャリアを使用して、上記同様の評価実験を行った。結果を表５に示す。

体積抵抗率が１０⁷Ω・ｃｍ以下のキャリアでは、電荷注入によるキャリア付着を抑制することが困難となり、現像性の改善との両立が困難であることがわかった。

以上のように、実施例２によれば、下流側現像領域Ｄｂに対応する磁極から奇数極上流の磁極の位置において、画像形成時に、トナーが上流側現像スリーブ４１ａ側から下流側現像スリーブ４１ｂ側へ移動するように、上流側現像スリーブ４１ａに電圧を印加する。すなわち、トナーは、第２の現像スリーブ側から第１の現像スリーブ側に移動させられる。これにより、トナー付勢極の位置における磁気穂Ｍ中のトナーは、下流側現像スリーブ４１ｂの近傍に偏在する。その後、トナー付勢極と下流側現像極との間を磁気穂Ｍが回転しながら搬送されることにより、下流側現像極における磁気穂Ｍ中のトナーは、感光体１の近傍に偏在する。これにより、下流側現像領域Ｄｂにおいて、絶対的なトナー量を変えることなく、下流側現像スリーブ４１ｂの近傍のトナー量を減少させ、かつ、感光体１の近傍のトナー量を増加させることが可能になる。そのため、現像性を改善することができる。したがって、高抵抗キャリアを用いて長期に渡りキャリア付着を抑制できると共に、現像性の改善を図ることができる。

ここで、上流側現像スリーブに対して、更に第１の実施形態と同様にして、導電性部材を配置してもよい。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、第１、第２の実施形態のものと同じである。したがって、第１、第２の実施形態のものと同一又はそれに相当する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。

本実施形態では、第２の実施形態と同様に現像装置が複数の現像剤担持体として２個の現像スリーブを有する構成において、上流側の現像スリーブが内蔵するマグネットローラの磁極の配置を変更して、現像性の改善に好ましい条件を更に詳細に探った。

本実施形態の現像装置の構成及び動作については、下記の実施例３において更に詳しく説明する。

＜実施例及び比較例の現像装置＞
本発明に従う実施例３（図２２）の現像装置４Ｈと、比較例としての比較例６（図２３）の現像装置４Ｉとを使用して、現像性とキャリア付着を評価した。図２２、図２３は、それぞれ実施例３、比較例６の現像装置４Ｈ、４Ｉの構成を示す模式的な断面図である。

実施例３（図２２）の現像装置４Ｈは、上流側マグネットローラ４２ａの磁極の配置が次のように変更されていることを除いて、第２の実施形態で説明した実施例２の現像装置４Ｄ（図１４）と実質的に同じ構成とされている。実施例３の現像装置４Ｈでは、上流側マグネットローラ４２ａは、その周方向に、複数の磁極として、磁極Ｎ１１、Ｓ１２、Ｎ１２、Ｓ１３、Ｓ１１を有する。これら磁極Ｎ１１、Ｓ１２、Ｎ１２、Ｓ１３、Ｓ１１は、上流側現像スリーブ４１ａの回転方向とは逆方向にこの順番で配置されている。そして、実施例３では、上流側現像スリーブ４１ａの回転方向において、下流側現像スリーブ４１ｂへ現像剤を受け渡す受け渡し極Ｓ１１から１極上流に、上流側現像極Ｎ１１が配置されている。なお、実施例２の現像装置４Ｄ（図１４）では、上流側現像スリーブ４１ａの回転方向において、受け渡し極Ｓ１４から２極上流に、上流側現像極Ｓ１１が配置されていた。また、実施例３では、実施例２と同様に、少なくとも画像形成時には、下流側現像スリーブ４１ｂと上流側現像スリーブ４１ａとの間に電位差が形成される。

比較例６（図２３）の現像装置４Ｉは、下流側現像スリーブ４１ｂと上流側現像スリーブ４１ａとの間に電位差が形成されないことを除いて、実施例３の現像装置４Ｈと実質的に同じ構成とされている。すなわち、比較例６の現像装置４Ｉでは、共通の現像電源８から上流側及び下流側現像スリーブ４１ａ、４１ｂに、共通の現像バイアスが印加される。

＜評価実験＞
実施例３、比較例６の各現像装置４Ｈ、４Ｉにおいて用いた現像バイアスは次のとおりである。

・実施例３（現像装置４Ｈ）：
上流側現像電源９
ＤＣ：−３８０Ｖ
ＡＣ：矩形波（周波数６ｋＨｚ、ピーク間電圧１．５ｋＶ）
下流側現像電源８
ＤＣ：−２３０Ｖ
ＡＣ：矩形波（周波数６ｋＨｚ、ピーク間電圧１．５ｋＶ）
なお、上流側現像電源９の出力の波形と下流側現像電源８の出力の波形は同期させられており、両出力の電位差は実質的に一定に保たれている。

・比較例６（現像装置４Ｉ）
現像電源８
ＤＣ：−３３０Ｖ
ＡＣ：矩形波（周波数６ｋＨｚ、ピーク間電圧１．５ｋＶ）

その他の条件は、第１の実施形態において説明した評価実験と同様である。

実施例３の現像装置４Ｈの比較例６の現像装置４Ｉに対する現像性、キャリア付着の評価結果を表６に示す。

実施例３の現像装置４Ｈでは、比較例６の現像装置４Ｉに比べて現像性は改善したものの、その効果は限定的であった。すなわち、実施例２の現像装置４Ｄの方が、実施例３の現像装置４Ｈよりも、現像性の改善効果は大きかった。

上述のような結果が得られた理由について、次のように考えられる。図２４は、実施例３の現像装置４Ｈにおける現像剤の挙動を、上流側及び下流側現像スリーブ４１ａ、４１ｂの表面の移動方向に展開して示す。同様に、図２５は、比較例６の現像装置４Ｉにおける現像剤の挙動を示す。

図２４に示すように、実施例３の現像装置４Ｈでは、上流側現像スリーブ４１ａの回転方向において受け渡し極Ｓ１１から１極上流の、上流側現像極Ｎ１１の位置において、磁気穂Ｍ中のトナーｔが消費される。この上流側現像領域Ｄａでは、上流側現像スリーブ４１ａ上の磁気穂Ｍ中のトナーｔは、上流側現像スリーブ４１ａ側から感光体１側へと移動させられる。その後、その磁気穂Ｍは上流側現像極Ｎ１１と受け渡し極Ｓ１１との間の１極分で反転する。そのため、受け渡し極Ｓ１１の位置に搬送される磁気穂Ｍは、相対的に上流側現像スリーブ４１ａの近傍のトナー量が多く、下流側現像スリーブ４１ｂ側のトナー量が少ない状態となっている。したがって、受け渡し極Ｓ１１の位置とトナー付勢極Ｎ２２の位置との間において、電界Ｅ１の作用により、上流側現像スリーブ４１ａ側から下流側現像スリーブ４１ｂ側に十分な量のトナーｔを移動させることができないことがある。そのため、比較例６の現像装置４Ｉ（図２５）の場合と比較して、現像剤の改善効果が限定的になることがあるものと考えられる。

これに対し、実施例２の現像装置４Ｄ（図１８）では、上流側現像領域Ｄａで磁気穂Ｍ中のトナーｔが上流側現像スリーブ４１ａ側から感光体１側へと移動させられた後、その磁気穂Ｍは上流側現像極Ｓ１１と受け渡し極Ｓ１４との間の２極分で全体で１回転する。そのため、受け渡し極Ｓ１４の位置に搬送される磁気穂Ｍは、相対的に上流側現像スリーブ４１ａの近傍のトナー量が少なく、下流側現像スリーブ４１ｂ側のトナー量が多い状態となっている。したがって、受け渡し極Ｓ１４の位置とトナー付勢極Ｎ２２の位置との間において、電界Ｅ１の作用により、上流側現像スリーブ４１ａ側から下流側現像スリーブ４１ｂ側に十分な量のトナーｔを移動させやすいものと考えられる。

以上のように、上流側現像極は、上流側現像スリーブ４１ａから下流側現像スリーブ４１ｂへ現像剤を受け渡す受け渡し極から偶数極上流に位置することが好ましい。これにより、現像性をより効果的に改善することができる。

ここで、少なくとも上流側現像スリーブの回転方向において受け渡し極から上流側現像極までの磁極は、交互に異極とされる。また、上流側現像極は、上流側現像スリーブの回転方向において受け渡し極から偶数極上流に配置されていればよい。これにより、上流側現像スリーブの回転に伴い磁気穂が反転を繰り返し、結果的に受け渡し極の位置で下流側現像スリーブの近傍のトナー量を増加することができる。ただし、上流側現像極の位置で上流側現像スリーブの近傍に移動させられたトナーを極力その状態で保持したまま磁気穂を受け渡し極の位置まで搬送するためには、上記偶数は、好ましくは６以下、より好ましくは４又は２、最も好ましくは２である。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、第１の実施形態のものと同じである。したがって、第１の実施形態のものと同一又はそれに相当する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。

本実施形態では、第１の実施形態と同様の現像装置において、現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）ｘを変更して、現像性の改善に好ましい条件を更に詳細に探った。

＜評価実験＞
第１の実施形態で説明した実施例１の現像装置４Ａと実質的に同じ構成の現像装置を用い、使用する現像剤のトナー濃度ｘを変えてベタ画像を出力した。その結果、現像剤のトナー濃度ｘが高いとき、ベタ画像の均一性が低下することがわかった。

図２６は、正常なベタ画像（図２６（ａ））と、均一性が低下した不良画像（図２６（ｂ））を模式的に示す。正常画像の均一性が高いのに対し、不良画像の画像先端は濃く、均一性が低い。画像先端の長さｙは現像スリーブ４１の周長に一致することから、次のような理由が考えられる。

図２７は、現像剤のトナー濃度ｘが高い場合における現像スリーブ４１上の規制極Ｓ２の位置から現像極Ｓ１の位置までの現像剤の挙動を示す。現像剤のトナー濃度ｘが高い場合、キャリアｃの表面をトナーｔが十分被覆している。そのため、トナー付勢極Ｎ２においてトナーｔを現像スリーブ４１側に移動させた際に、キャリアｃを被覆できずに現像スリーブ４１上に直接付着するトナーｔが増加する。このトナーｔは、付着力が弱く、キャリアｃを被覆するトナーｔに比べて移動し易い。そのため、現像スリーブ４１の１周分の画像先端が濃くなると考えられる。つまり、ベタ画像の均一性を低下させないためには、キャリアｃの表面に対するトナーｔの被覆量に好ましい上限があると考えられる。そこで、キャリアｃを被覆するトナーｔの割合として、下記式１で表される被覆率Ｓ（％）を導入した。

上記において、ρ_cはキャリアの真密度（ｇ／ｃｍ³）、ｒ_cはキャリアの粒径（μｍ）、ρ_tはトナーの真密度（ｇ／ｃｍ³）、ｒ_tはトナーの粒径（μｍ）、ｘは現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）（％）である。ただし、それぞれの単位については、上記式１のディメンジョンが合うように代入するものとする。

上記式１は、次のようにして導かれる。キャリアの表面積（πｒ_c ²）に対して、被覆するトナー個数をＮ（個）とすると、前記被覆率とは、前記キャリア表面積に対するトナー断面積の総和（Ｎπｒ_t ²／４）の割合であり、Ｓ＝Ｎｒ_t ²／４ｒ_c ²×１００（％）である。一方、Ｔ／Ｄ比ｘは現像剤質量に対するトナー質量の割合であり、ｘ＝（ρ_tＶ_t×１００）／（ρ_tＶ_t＋ρ_cＶ_c）である。ここで、Ｖ_tはトナーの総体積、Ｖ_cはキャリアの総体積である。キャリアに対してＮ倍のトナー個数が被覆しているので、Ｖ_t／Ｖ_c＝Ｎ（ｒ_t／ｒ_c）³であるため、Ｎ＝ｘρ_cｒ_c ³／ρ_tｒ_t ³（１００−ｘ）が導かれ、被覆率Ｓが式１で表わされる。したがって、上記式１により算出される被覆率Ｓ（％）は、磁気穂Ｍ中のキャリアｃがトナーｔにより被覆されている割合を代表することができる。

ρ_c＝３．５ｇ／ｃｍ³、ｒ_c＝３５μｍ、ρ_t＝１．０ｇ／ｃｍ³、ｒ_t＝５．５μｍの二成分現像剤を用いて、ベタ画像の均一性を評価した結果を表７に示す。図２６（ａ）に示すようなベタ画像の均一性が良好な画像が形成された場合を「○（良好）」、図２６（ｂ）に示すようなベタ画像の均一性が低下した画像が形成された場合を「×（不良）」とした。

ρ_c＝３．５ｇ／ｃｍ³、ｒ_c＝２３μｍ、ρ_t＝１．０ｇ／ｃｍ³、ｒｔ＝５．５μｍの二成分現像剤を用いて、ベタ画像の均一性を評価した結果を表８に示す。評価方法は表７の場合と同じである。

表７、表８に示す結果から、上記式１で表わされる被覆率Ｓ（％）が５０％より大きいと、現像スリーブ４１上に直接付着するトナーｔが増加するために、ベタ画像の均一性が低下することがあることがわかった。

以上のように、導電性部材７でトナーを移動させる構成において、上記式１で表わされる被覆率Ｓ（％）を５０（％）以下にすることが好ましい。これにより、トナー付勢極の位置において、トナーが過剰に現像スリーブ４１の近傍に偏在して現像スリーブ４１上に直接付着することによるベタ画像均一性の低下を抑制することができる。なお、この被覆率Ｓ（％）は、通常５（％）以上である。

１ 感光体
４ 現像装置
７ 導電性部材
８ 現像電源（下流側現像電源、第１の電源）
９ トナー付勢電源（上流側現像電源、第２の電源）
４１ 現像スリーブ（現像剤担持体）
４１ａ 上流側現像スリーブ（第２の現像剤担持体）
４１ｂ 下流側現像スリーブ（第１の現像剤担持体）
４２ マグネットローラ
４２ａ 上流側マグネットローラ（第２の磁界発生手段）
４２ｂ 下流側マグネットローラ（第１の磁界発生手段）
４４ 規制ブレード
Ｄ 現像領域
Ｄａ 上流側現像領域（第２の現像領域）
Ｄｂ 下流側現像領域（第１の現像領域）

Claims (13)

1. 静電像が形成される像担持体と、
   回転可能でありトナーとキャリアとを備えた現像剤を担持して搬送し現像領域で前記像担持体上の静電像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体の中空部に固定配置され、前記現像剤担持体の周方向において複数の磁極を有する磁界発生手段と、
   前記複数の磁極のうち前記現像剤担持体の回転方向において前記現像領域に対応する磁極から奇数極上流の所定の磁極に対向する位置に配置された導電性部材と、
   画像形成時に、前記現像剤担持体と前記導電性部材との間に、前記所定の磁極により形成された前記現像剤担持体上の現像剤の穂立ち中のトナーを前記導電性部材側から現像剤担持体側へ移動させる電位差を形成する電位差形成手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記所定の磁極により形成された前記現像剤担持体上の現像剤の穂立ちは、前記導電性部材と接触することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記電位差形成手段は、前記現像剤担持体に電圧を印加する第１の電源と、前記導電性部材に電圧を印加する第２の電源と、を備え、前記第２の電源が前記導電性部材に印加する電圧の直流成分の電位は、前記第１の電源が前記現像剤担持体に印加する電圧の直流成分の電位よりも、現像時のトナーの帯電極性側に高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記導電性部材の少なくとも前記現像剤担持体の外周面に対向する面は、前記現像剤担持体の外周面に沿う方向に湾曲していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記導電性部材は、前記現像剤担持体の回転軸線方向に沿って配置された円柱形状又は円筒形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記導電性部材は、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する現像剤規制部材を兼ねることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 静電像が形成される像担持体と、
   回転可能でありトナーとキャリアとを備えた現像剤を担持して搬送し第１の現像領域で前記像担持体上の静電像にトナーを供給して現像する第１の現像剤担持体と、
   前記第１の現像剤担持体の中空部に固定配置され、前記第１の現像剤担持体の周方向において複数の磁極を有する第１の磁界発生手段と、
   回転可能でありトナーとキャリアとを備えた現像剤を担持して搬送し、前記像担持体の移動方向において前記第１の現像領域よりも上流側の第２の現像領域で前記像担持体上の静電像にトナーを供給して現像すると共に、前記第２の現像領域を通過した後の現像剤を前記第１の現像剤担持体に受け渡す第２の現像剤担持体であって、前記第１の磁界発生手段の前記複数の磁極のうち前記第１の現像剤担持体の回転方向において前記第１の現像領域に対応する磁極から奇数極上流の所定の磁極に対向する位置に配置された第２の現像剤担持体と、
   前記第２の現像剤担持体の中空部に固定配置され、前記第２の現像剤担持体の周方向において複数の磁極を有する第２の磁界発生手段と、
   画像形成時に、前記第１の現像剤担持体と前記第２の現像剤担持体との間に、前記所定の磁極により形成された前記第１の現像剤担持体上の現像剤の穂立ち中のトナーを前記第２の現像剤担持体側から前記第１の現像剤担持体側へ移動させる電位差を形成する電位差形成手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
8. 前記所定の磁極により形成された前記第１の現像剤担持体上の現像剤の穂立ちは、前記第２の現像剤担持体と接触することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記電位差形成手段は、前記第１の現像剤担持体に電圧を印加する第１の電源と、前記第２の現像剤担持体に電圧を印加する第２の電源と、を備え、前記第２の電源が前記第２の現像剤担持体に印加する電圧の直流成分の電位は、前記第１の電源が前記第１の現像剤担持体に印加する電圧の直流成分の電位よりも、現像時のトナーの帯電極性側に高いことを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
10. 前記第２の磁界発生手段の前記複数の磁極のうち前記第２の現像領域に対応する磁極は、前記第２の磁界発生手段の前記複数の磁極のうち前記第１の磁界発生手段の前記所定の磁極に対向する磁極から、偶数極上流に位置することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記第１の磁界発生手段の前記所定の磁極と、該所定の磁極に対向する前記第２の磁界発生手段の磁極との間の、前記第１の現像剤担持体と前記２の現像剤担持体との間で、現像剤が受け渡されることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 前記キャリアの体積抵抗率は、１０⁸〜１０¹⁰Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
13. キャリアの真密度をρ_c（ｇ／ｃｍ³）、キャリアの粒径をｒ_c（μｍ）、トナーの真密度をρ_t（ｇ／ｃｍ³）、トナー粒径をｒ_t（μｍ）、現像剤のトナー濃度をｘ（％）としたとき、次式、
    で表わされる被覆率Ｓ（％）が５０（％）以下であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。