(57)【要約】【課題】複数のトナー担持体を設けたハイブリッド現像装置において、トナー担持体と像担持体間の現像電界とは独立して、各トナー担持体へのトナー供給量を制御することができ、各トナー担持体に所望の現像能力を発揮させ、高速現像時にも高品質な画像を提供しうる現像装置、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】複数のトナー担持体それぞれに印加する交流電圧の位相、周波数、デューティ比を異ならせることによって、トナー担持体と像担持体間の現像電界とは独立して、現像剤担持体からそれぞれのトナー担持体へのトナー供給量を制御する。【選択図】図３
2010243565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された静電潜像を現像する複数のトナー担持体と、
トナーとキャリヤからなる現像剤を担持し、前記複数のトナー担持体にトナーを供給する現像剤担持体と、を有する現像装置であって、
前記複数のトナー担持体は、前記像担持体の回転方向上流側に対向して配置される第１のトナー担持体と、前記像担持体の回転方向下流側に対向して配置される第２のトナー担持体と、を有し、
前記現像剤担持体、前記第１のトナー担持体及び前記第２のトナー担持体には、それぞれ交流電圧が印加され、
それぞれの交流電圧は、
前記第１のトナー担持体に印加される第１の交流電圧と、前記現像剤担持体に印加される交流電圧との間で、振幅強調された交流電界を生ずる時間比率が、
前記第２のトナー担持体に印加される第２の交流電圧と、前記現像剤担持体に印加される交流電圧との間で、振幅強調された交流電界を生ずる時間比率と異なるように設定される、
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記第１の交流電圧と前記第２の交流電圧の位相が異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記第１の交流電圧または前記第２の交流電圧の何れかは前記現像剤担持体に印加される交流電圧と同周波数、逆位相であり、前記第１の交流電圧と前記第２の交流電圧の周波数が異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
前記第１の交流電圧と前記第２の交流電圧はそれぞれデューティ比を持った矩形波電圧であり、前記第１の交流電圧と前記第２の交流電圧のデューティ比が異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項５】
前記第１のトナー担持体と前記現像剤担持体との間で振幅強調された交流電界を生ずる時間比率が、前記第２のトナー担持体と前記現像剤担持体との間で振幅強調された交流電界を生ずる時間比率よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記第１の交流電圧の時間平均値が、前記第２の交流電圧の時間平均値よりも、それぞれのトナー担持体上のトナーを前記像担持体上に現像する方向に大きい、
ことを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像装置を有する画像形成装置であって、
前記現像装置は、請求項１から６の何れか１項に記載の現像装置である、
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンターなどの電子写真方式を用いた画像形成装置、及び像担持体に形成された静電潜像を現像するのに使用する現像装置に関する。特に、キャリヤとトナーとを含む現像剤を表面に保持し、搬送する現像剤担持体から複数のトナー担持体にトナーを供給し、それぞれトナー層が形成された複数のトナー担持体によって、像担持体上の静電潜像を現像するハイブリッド現像装置、及びそれを用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置における現像方式としては、現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像方式及びトナーとキャリヤを用いる二成分現像方式が知られている。
【０００３】
一成分現像方式では一般的にトナーをトナー担持体とトナー担持体に押圧された規制板とによって形成される規制部を通過させることでトナーを帯電し、所望のトナー薄層を得ることができるため、装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である。
【０００４】
一方で、規制部の強いストレスによりトナーの劣化が促進され易く、トナーの電荷受容性が低下しやすい。さらに、トナーへの電荷付与部材である規制部材やトナー担持体表面がトナーや外添剤により汚染されることでトナーへの電荷付与性も低下するため、よりトナー帯電量の低下が生じ、かぶり等の問題を引き起こす。そのため、一般に現像装置の寿命が短い。
【０００５】
比較すると、二成分現像方式ではトナーをキャリヤとの混合による摩擦帯電で帯電するためストレスが小さく、さらに、キャリヤ表面積も大きいため、トナーや外添剤による汚染に対しても相対的に強く、長寿命に有利である。
【０００６】
しかしながら、二成分現像法では像担持体上の静電潜像を現像する際に、現像剤により形成される磁気ブラシによって像担持体表面を摺擦するため、現像像に磁気ブラシ痕が発生するという課題を有している。さらに、像担持体にキャリヤが付着しやすく、画像欠陥となる課題を有している。
【０００７】
二成分現像剤を用いた二成分現像方式の長寿命の特長を有しながら、画像欠陥の問題を解決し、一成分現像法なみの高画質を実現する現像方式として、現像剤担持体上に二成分現像剤を担持し二成分現像剤からトナーのみをトナー担持体に供給して現像に用いる、所謂ハイブリッド現像方式が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
ところが、ハイブリッド現像方式では、高速で画像形成した場合、現像ニップ時間に対してトナーの飛翔が追いつかず、画像濃度が低下するという課題があった。
【０００９】
非接触一成分現像と共通の課題ではあるが、通常の一成分現像ではトナーに強いストレスを与えるため規制部での発熱やトナー融着の制約があり低速領域のみで使用されてきた。そのため、これまでそれほど問題視されてこなかった。
【００１０】
ハイブリッド現像ではこれらの制約がないためかなり高速で画像形成することが可能になるが、例えばシステムスピードが５００ｍｍ／ｓを超えるような装置においては、上記の課題が発生する恐れが出てくる。
【００１１】
この高速現像時の濃度低下に対する方策として、トナー担持体を複数設けることで、トナーの飛翔に必要な現像時間を稼いでトナー濃度を確保する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【００１２】
この構成では感光体を高速回転させてもトナー担持体が複数あるため、トナーを複数回に渡って飛翔させることが可能となり、感光体上にトナー像を形成するためのニップ幅を拡大させることができ、高速化に伴うトナー像の濃度低下を抑えるのに有利である。
【００１３】
特許文献２では、像担持体上に現像されたトナー像の上から静電潜像を形成し、別の色のトナーを現像するような、像担持体上で複数色のトナー像を重ね合わせるような画像形成プロセスで使用している。従って、上流側で形成されたトナー像を乱さないことが重要であり、現像ニップでのトナー往復動を抑えつつ、十分なトナー濃度を確保するために、複数のトナー担持体を用いることによって拡がった現像ニップ幅を活用することに主眼が置かれている。そのためには像担持体回転方向上流側のトナー担持体よりも、下流側のトナー担持体の現像能力を高めることが望ましいことが開示されている。
【００１４】
一方、像担持体上の静電潜像を現像したトナー像を、中間転写体や紙などの記録媒体上に転写する工程を複数回繰り返すことで複数色のトナー像を形成するような画像形成プロセスがある。
【００１５】
このように、現像に際し、上流側で形成されたトナー像が存在しない場合には、現像ニップでのトナーの往復動を活発にさせ、拡がった現像ニップ幅で積極的にトナーを往復させることが、高速領域でのトナー像の均一性向上や微細なドットや細線の再現性向上のために望ましい。
【００１６】
さらに、複数のトナー担持体を有しているため、静電潜像が形成された像担持体回転方向上流側のトナー担持体の現像能力が高く、像担持体上にトナー像を形成しておくことで、下流側の現像ニップにおいてトナー担持体上のトナーのみならず、上流側のトナー担持体によって像担持体上に形成されたトナー像もトナー往復動に加わり、トナー往復動がより活発になる。
【００１７】
このように、複数のトナー担持体を設けた構成においては、それぞれのトナー担持体の現像能力を目的に応じて変化させることで、その効果を有効に発揮させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開昭５９−１７２６６２号公報
【特許文献２】特開２００５−３７５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上述のようにそれぞれのトナー担持体の現像能力を目的に応じて高めるためには、現像剤担持体からトナー担持体へのトナー供給において、以下の問題があることがわかった。
【００２０】
複数のトナー担持体を有するハイブリッド現像方式では、単一の現像剤担持体から複数のトナー担持体へとトナーを供給し、それぞれのトナー担持体から像担持体へとトナーを移動させることで、像担持体上の静電潜像をトナー像へと現像する。そのため、現像剤担持体と像担持体のみに着目すると、その間には所定の電位差が形成されることになる。
【００２１】
図８に現像剤担持体（Ｖｓ）、複数のトナー担持体（Ｖｂ１、Ｖｂ２）、像担持体（画像領域；Ｖｉ）の電位関係を示す。
【００２２】
図８からわかるように、現像剤担持体と像担持体との電位差が一定となるため、例えば上流側トナー担持体の現像能力が大きく、下流側トナー担持体の現像能力が小さくなるように、上流側のトナー担持体と像担持体との電位差が大きく、下流側のトナー担持体との電位差が小さくなるような設定にすると、現像剤担持体とトナー担持体間の電位差は逆に、上流側トナー担持体では小さく、下流側トナー担持体では大きくなってしまう。
【００２３】
そのため、現像能力を高めた側のトナー担持体へのトナー供給量は少なく、現像能力を低めた側のトナー担持体へのトナー供給量は多くなってしまい、一方では現像能力を高めたにも関わらず、現像するためのトナーが不足し、他方では現像能力に対して過剰なトナーが供給されてしまうという問題が生じる。
【００２４】
すなわち、現像剤担持体と像担持体との電位差が一定であり、その電位差をトナー担持体から像担持体への現像と現像剤担持体からトナー担持体へのトナー供給に振り分けるため、現像能力とトナー供給能力の両方を大きくする、または両方を小さくするといった設定を行うことは困難である。
【００２５】
特許文献２では、像担持体回転方向上流側のトナー担持体へ印加する交流電圧の振幅よりも下流側のトナー担持体へ印加する交流電圧の振幅を大きくすることで、下流側のトナー担持体へのトナー供給性低下を補っている。
【００２６】
しかしながら、上述したように高速応答性の観点では、現像ニップでトナーを活発に往復させることが望ましく、一方のみであっても現像ニップでの交流電界を小さくすることは望ましくない。
【００２７】
また、特許文献２のような像担持体上で複数色のトナー像を重ね合わせるために、上流側の現像装置で形成されたトナー像を乱さずに現像する目的で使用する場合では、たとえ像担持体回転方向下流側といえども、トナー担持体と像担持体間の交流電界を大きくすることは、像担持体上のトナー像を乱すことになり、十分目的を達成しているとは言いがたい。
【００２８】
本発明は以上の技術的課題背景を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、複数のトナー担持体を設けたハイブリッド現像装置において、トナー担持体と像担持体間の現像電界とは独立して、それぞれのトナー担持体へのトナー供給量を制御することができ、それぞれのトナー担持体に所望の現像能力を発揮させ、高速現像時にも高品質な画像を提供しうる現像装置、及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。
【００３０】
１．像担持体上に形成された静電潜像を現像する複数のトナー担持体と、
トナーとキャリヤからなる現像剤を担持し、前記複数のトナー担持体にトナーを供給する現像剤担持体と、を有する現像装置であって、
前記複数のトナー担持体は、前記像担持体の回転方向上流側に対向して配置される第１のトナー担持体と、前記像担持体の回転方向下流側に対向して配置される第２のトナー担持体と、を有し、
前記現像剤担持体、前記第１のトナー担持体及び前記第２のトナー担持体には、それぞれ交流電圧が印加され、
それぞれの交流電圧は、
前記第１のトナー担持体に印加される第１の交流電圧と、前記現像剤担持体に印加される交流電圧との間で、振幅強調された交流電界を生ずる時間比率が、
前記第２のトナー担持体に印加される第２の交流電圧と、前記現像剤担持体に印加される交流電圧との間で、振幅強調された交流電界を生ずる時間比率と異なるように設定される、
ことを特徴とする現像装置。
【００３１】
２．前記第１の交流電圧と前記第２の交流電圧の位相が異なる、
ことを特徴とする前記１に記載の現像装置。
【００３２】
３．前記第１の交流電圧または前記第２の交流電圧の何れかは前記現像剤担持体に印加される交流電圧と同周波数、逆位相であり、前記第１の交流電圧と前記第２の交流電圧の周波数が異なる、
ことを特徴とする前記１に記載の現像装置。
【００３３】
４．前記第１の交流電圧と前記第２の交流電圧はそれぞれデューティ比を持った矩形波電圧であり、前記第１の交流電圧と前記第２の交流電圧のデューティ比が異なる、
ことを特徴とする前記１に記載の現像装置。
【００３４】
５．前記第１のトナー担持体と前記現像剤担持体との間で振幅強調された交流電界を生ずる時間比率が、前記第２のトナー担持体と前記現像剤担持体との間で振幅強調された交流電界を生ずる時間比率よりも大きい、
ことを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の現像装置。
【００３５】
６．前記第１の交流電圧の時間平均値が、前記第２の交流電圧の時間平均値よりも、それぞれのトナー担持体上のトナーを前記像担持体上に現像する方向に大きい、
ことを特徴とする前記５に記載の現像装置。
【００３６】
７．像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像装置を有する画像形成装置であって、
前記現像装置は、前記１から６の何れか１項に記載の現像装置である、
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る現像装置、及び該現像装置を用いた画像形成装置によれば、複数のトナー担持体それぞれにバイアスとして印加する交流電圧の位相、周波数、デューティ比を異ならせることによって、トナー担持体と像担持体間の現像電界とは独立して、現像剤担持体からそれぞれのトナー担持体へのトナー供給量を制御することが可能となる。
【００３８】
これによって、複数のトナー担持体を設けたハイブリッド現像装置において、それぞれのトナー担持体に所望の現像能力を発揮させ、高速現像時にも高品質な画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の主要部の構成例を示す図である。
【図２】図１における現像装置２の一部を拡大した構成図である。
【図３】各交流電圧の（位相をずらせた）設定例１を説明するための図である。
【図４】各交流電圧の（位相をずらせた）設定例２を説明するための図である。
【図５】各交流電圧の（周波数を変えた）設定例３を説明するための図である。
【図６】各交流電圧の（周波数を変えた）設定例４を説明するための図である。
【図７】各交流電圧の（デューティを変えた）設定例５を説明するための図である。
【図８】バイアス電圧による、現像能力とトナー供給能力の関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の実施の一形態について図面を用いて説明する。
【００４１】
（画像形成装置の構成と動作）
図１に本発明の一実施形態による画像形成装置の主要部の構成例を示す。図１を用いて本実施形態に係る画像形成装置の概略構成と動作を説明する。
【００４２】
この画像形成装置は、電子写真方式により像担持体（感光体）１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プリンターである。
【００４３】
この画像形成装置は画像を担持するための像担持体１を有しており、像担持体１の周辺には、像担持体１を帯電するための帯電手段としての帯電部材３、像担持体１上の静電潜像を現像する現像装置２、像担持体１上の現像されたトナー像を転写するための転写ローラ４、及び像担持体１上の転写後残留トナー除去用のクリーニングブレード５が、像担持体１の回転方向Ａに沿って順に配置されている。
【００４４】
像担持体１は、帯電部材３で帯電された後に、レーザ発光器などを備えた露光装置６により露光されて、その表面上に静電潜像が形成される。現像装置２は、この静電潜像をトナー像に現像する。転写ローラ４は、この像担持体１上のトナー像を転写媒体Ｐに転写した後、図中の矢印Ｃ方向に搬送する。
【００４５】
転写媒体Ｐ上のトナー像は定着装置（不図示）によって定着された後に排出される。クリーニングブレード５は、転写後の像担持体１上の残留トナーを、その機械的な力で除去する。
【００４６】
画像形成装置に用いられる像担持体１、帯電部材３、露光装置６、転写ローラ４、クリーニングブレード５等は、周知の電子写真方式の技術を任意に使用してよい。例えば、帯電手段として図中、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。また例えば、クリーニングブレードはなくてもよい。
【００４７】
次に、本実施形態において用いられるハイブリッド現像方式の現像装置２の基本部の構成を説明する。
【００４８】
現像装置２は、以下の構成要素を備える。すなわち、キャリヤとトナーを含む現像剤２３を収容する現像剤槽１７、現像剤槽１７から供給された現像剤２３を表面に担持して搬送する現像剤担持体１１、現像剤担持体１１からトナーのみが供給され、像担持体１上に形成された静電潜像を現像する第１のトナー担持体１５及び第２のトナー担持体１６を備えてなる。
【００４９】
現像装置２の詳細な構成と動作については、後述する。
【００５０】
（現像剤の構成）
本実施形態に係る現像装置において使用する現像剤の構成について説明する。
【００５１】
本実施形態において使用する現像剤２３はトナーと該トナーを帯電するためのキャリヤを含んでなるものである。
【００５２】
＜トナー＞
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剤や離型剤等を含有させ、外添剤を処理させ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程度が好ましい。
【００５３】
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る。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。
【００５４】
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（スチレンまた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。これらの樹脂単体もしくは複合体により、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。
【００５５】
また、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に対して２〜２０質量％の割合で用いることが好ましい。
【００５６】
また、上記の荷電制御剤としても、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剤としては、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剤としては、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、カリックスアレーン化合物などがある。荷電制御剤は一般に上記のバインダー樹脂に対して０．１〜１０質量％の割合で用いることが好ましい。
【００５７】
また、上記の離型剤としても、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種類以上組み合わせて使用することができ、一般に上記のバインダー樹脂に対して０．１〜１０質量％の割合で用いることが好ましい。
【００５８】
また、上記の外添剤としても、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、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子を使用することができ、特にシランカップリング剤やチタンカップリング剤やシリコーンオイル等で疎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に対して０．１〜５質量％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。
【００５９】
さらに上記外添剤として、トナーと逆極性の荷電性を有する逆極性粒子を使用してもよい。好適に使用される逆極性粒子はトナーの帯電極性によって適宜選択される。
【００６０】
トナーとして負帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、正帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができる。また樹脂中に正帯電性を付与する正荷電制御剤を含有させたり、含窒素モノマーの共重合体を構成させたりするようにしてもよい。
【００６１】
上記の正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、４級アンモニウム塩等を使用することができ、また上記の含窒素モノマーとしては、アクリル酸２−ジメチルアミノエチル、アクリル酸２−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジエチルアミノエチル、ビニルピリジン、Ｎ−ビニルカルバゾール、ビニルイミダゾール等を使用することができる。
【００６２】
一方、正帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、負帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子に加え、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができる。また樹脂中に負帯電性を付与する負荷電制御剤を含有させたり、含フッ素アクリル系モノマーや含フッ素メタクリル系モノマーの共重合体を構成させたりするようにしてもよい。上記の負荷電制御剤としては、例えば、サリチル酸系、ナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体等を使用することができる。
【００６３】
また、逆極性粒子の帯電性及び疎水性を制御するために、無機微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理するようにしてもよく、特に、無機微粒子に正帯電性を付与する場合には、アミノ基含有カップリング剤で表面処理することが好ましく、また負帯電性を付与する場合には、フッ素基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。
【００６４】
逆極性粒子の個数平均粒径は、１００〜１０００ｎｍであることが好ましい。トナーに対して０．１〜１０質量％の割合で添加させて用いるようにする。
【００６５】
＜キャリヤ＞
キャリヤとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリヤを使用することができ、バインダー型キャリヤやコート型キャリヤなどが使用できる。キャリヤ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。
【００６６】
バインダー型キャリヤは、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、キャリヤ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たりすることもできる。バインダー型キャリヤ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によって制御することができる。
【００６７】
バインダー型キャリヤ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硬化性樹脂が例示される。
【００６８】
バインダー型キャリヤ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、表面に酸化層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よい。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ヤを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリヤ中に５０〜９０質量％の量で添加することが適当である。
【００６９】
バインダー型キャリヤ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。
【００７０】
バインダー型キャリヤの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、磁性樹脂キャリヤと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリヤ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ヤ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、磁性樹脂キャリヤ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ヤ表面から突き出すようにして固定される。
【００７１】
帯電性微粒子としては、有機、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。
【００７２】
一方、コート型キャリヤは磁性体からなるキャリヤコア粒子に樹脂コートがなされてなるキャリヤであり、コート型キャリヤにおいてもバインダー型キャリヤ同様、キャリヤ表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させることができる。コート型キャリヤ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ヤ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ヤのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。
【００７３】
トナーとキャリヤ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、トナー混合比はトナーとキャリヤとの合計量に対して３〜５０質量％、好ましくは６〜３０質量％が適している。
【００７４】
（現像装置２の構成と動作）
図２は、図１における現像装置２の一部を拡大した構成図である。図１及び図２を参照して本実施形態に係る現像装置２の詳細な構成例と動作例を説明する。
【００７５】
＜装置構成＞
現像装置２において使用する現像剤２３は、既述したようにトナーとキャリヤからなり、現像剤槽１７に収容される。
【００７６】
現像剤槽１７は、ケーシング２０により形成されており、通常は内部に混合撹拌部材１８、１９を収納している。混合撹拌部材１８、１９は、現像剤２３を混合・撹拌し、現像剤担持体１１へ現像剤２３を供給する。ケーシング２０の混合撹拌部材１９に対向する位置には、好ましくは、トナー濃度検出用のＡＴＤＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｏｎｅｒ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）センサ２１が配設されている。
【００７７】
現像装置２は通常、現像領域７、９で消費される分のトナーを現像剤槽１７内に補給するための補給部２４を有している。補給部２４において、補給トナーを収納した図示しないホッパから送られた補給トナー２２が現像剤槽１７内へ補給される。
【００７８】
現像剤担持体１１は内部に固定配置された磁石体１３と、これを内包する回転自在なスリーブローラ１２とから構成される。現像剤担持体１１へ供給された現像剤２３は、現像剤担持体１１内部の磁石体１３の磁力によってスリーブローラ１２の表面に保持され、スリーブローラの回転に伴い搬送され、現像剤担持体１１に対向して設けられた規制部材（規制ブレード）１４によって通過量が規制される。
【００７９】
磁石体１３は、スリーブローラ１２の回転方向に沿ってＮ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２、Ｎ４、Ｓ３の７つの磁極を有する（図２参照）。
【００８０】
これらの磁極のうち、主磁極Ｎ４は、第１のトナー担持体１５と対向する第１のトナー供給領域８の位置に配され、もう一方の主磁極Ｎ１は第２のトナー担持体１６と対向する第２のトナー供給領域１０に配されている。また、スリーブローラ１２上の現像剤２３を剥離するための反発磁界を発生させる同極部Ｎ２、Ｎ３が、現像剤槽１７内部に対向した位置に配置されている。
【００８１】
現像剤担持体１１には、第１及び第２のトナー担持体１５、１６にトナーを供給するためのトナー供給バイアス電圧Ｖｓが現像剤担持体用バイアス電源３３により印加されている。
【００８２】
第１のトナー担持体１５及び第２のトナー担持体１６は、それぞれ現像剤担持体１１及び像担持体１の両方に対向するように配され、像担持体１上の静電潜像を現像するための現像バイアス電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２がトナー担持体用バイアス電源３１、３２により印加されている。
【００８３】
第１のトナー担持体１５及び第２のトナー担持体１６は、上記電圧を印加可能な限りいかなる材料からなっていてもよく、例えば、アルマイト等の表面処理を施したアルミローラが挙げられる。その他アルミ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よい。コーティング材料としては、これに限定されるものではない。
【００８４】
さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤として、ケッチンブラック、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、これに制約されない。イオン導電剤として、４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、これにこだわらない。さらに、アルミ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。
【００８５】
＜装置の動作＞
同じく図１及び図２を参照して現像装置２の動作例について詳しく説明する。
【００８６】
現像剤槽１７内の現像剤２３は、混合撹拌部材１８、１９の回転により混合撹拌され、摩擦帯電すると同時に現像剤槽１７内で循環搬送され、現像剤担持体１１表面のスリーブローラ１２へと供給される。
【００８７】
この現像剤２３は、現像剤担持体１１内部の磁石体１３の磁力によってスリーブローラ１２の表面側に保持され、スリーブローラ１２とともに回転移動して、現像剤担持体１１に対向して設けられた規制部材１４で通過量を規制される。
【００８８】
規制部材１４によって通過量を規制された現像剤は第１のトナー担持体１５と対向する第１のトナー供給領域８へと搬送される。
【００８９】
第１のトナー担持体１５と現像剤担持体１１との対向部である第１のトナー供給領域８では、磁石体１３の主磁極Ｎ４により現像剤２３の穂立ちが形成され、第１のトナー担持体１５に印加された現像バイアスＶｂ１と現像剤担持体１１に印加されたトナー供給バイアスＶｓの電位差に基づき形成されたトナー供給電界がトナーに与える力により、現像剤２３中のトナーが第１のトナー担持体１５へ供給される。
【００９０】
第１のトナー担持体１５には直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスＶｂ１（第１の交流電圧）が加えられ、現像剤担持体１１にも直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスＶｓが加えられ、第１のトナー供給領域８には直流電界に交番電界が重畳された電界が形成される。このトナー担持体１５及び現像剤担持体１１への印加バイアスＶｂ１、Ｖｓについての詳細は後述する。
【００９１】
また第１のトナー供給領域８では、穂立ちした現像剤担持体１１上の現像剤２３によって第１のトナー担持体１５上の現像残トナーを機械的に掻き取り、現像残トナーが回収される。
【００９２】
第１のトナー供給領域８を通過した残りの現像剤２３は、現像剤担持体１１のスリーブローラ１２とともに回転移動して、磁極Ｓ３を経て、第２のトナー担持体１６と対向する第２のトナー供給領域１０へと搬送される。
【００９３】
第２のトナー供給領域１０でも第１のトナー供給領域８と同様に、現像剤担持体１１上の現像剤２３は磁石体１３の主磁極Ｎ１によって穂立ちを形成し、第２のトナー担持体１６に印加された現像バイアスＶｂ２と現像剤担持体１１に印加されたトナー供給バイアスＶｓの電位差に基づき形成された電界がトナーに与える力により、現像剤２３中のトナーが第２のトナー担持体１６へ供給される。
【００９４】
ここでも第１のトナー供給領域８と同様に、第２のトナー担持体１６には直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスＶｂ２（第２の交流電圧）が加えられ、現像剤担持体１１にも直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスＶｓが加えられ、第２のトナー供給領域１０には直流電界に交流電界が重畳された電界が形成される。このトナー担持体１５及び現像剤担持体１１への印加バイアスＶｂ２、Ｖｓについての詳細は後述する。
【００９５】
また第２のトナー供給領域１０でも第１のトナー供給領域８と同様に、穂立ちした現像剤担持体１１上の現像剤２３によって第２のトナー担持体１６上の現像残トナーを機械的に掻き取り、現像残トナーが回収される。
【００９６】
図１及び図２では現像剤担持体１１と第１のトナー担持体１５及び第２のトナー担持体１６の回転方向を、すべて同方向に回転するように設定しているが、両方とも現像剤担持体１１と逆回転に設定することもできるし、あるいは片方だけ逆方向に設定することもできる。
【００９７】
図１及び図２のように同方向に回転させた場合は、現像剤担持体１１と第１及び第２のトナー担持体１５、１６の対向部では互いにカウンター方向に回転する。
【００９８】
ハイブリッド現像方式では現像残トナーをできる限り回収し、トナーを現像した部分と現像しなかった部分のトナー量差をできるだけ小さくした上で次のトナー供給を行うことが、現像履歴（ゴースト）の発生を抑制する上で重要である。現像剤担持体１１と第１及び第２のトナー担持体１５、１６の対向部での動きがカウンターの場合、相対速度が大きくなることで機械的回収力がより高くなり、現像残トナーの回収観点で有利である。
【００９９】
そのため、現像剤担持体１１と第１及び第２のトナー担持体１５、１６の回転方向をカウンターに設定した方が、現像履歴（ゴースト）の抑制に繋がるため望ましい。
【０１００】
第１のトナー供給領域８で第１のトナー担持体１５上に現像剤担持体１１から供給されたトナー層は、第１のトナー担持体１５の回転に伴って第１の現像領域７へと搬送され、第１のトナー担持体１５に印加された現像バイアスＶｂ１と像担持体１上の潜像電位とによって形成される電界により第１段目の現像に使われる。
【０１０１】
第１の現像領域７では、第１のトナー担持体１５と像担持体１の間に設けられた現像ギャップ中を電界によってトナーが移動することで現像が行われる。その後、第１の現像領域７でトナーを消費したトナー層（現像残トナー層）は、第１のトナー担持体１５の回転に伴って第１のトナー供給領域８へと搬送される。
【０１０２】
また同様に、第２のトナー供給領域１０で第２のトナー担持体１６上に現像剤担持体１１から供給されたトナー層は、第２のトナー担持体１６の回転に伴って第２の現像領域９へと搬送され、第２のトナー担持体１６に印加された現像バイアスＶｂ２と像担持体１上の潜像電位とによって形成される電界により第２段目の現像に使われる。
【０１０３】
第２の現像領域９でも、第１の現像領域７と同様に、第２のトナー担持体１６と像担持体１の間に設けられた現像ギャップ中を電界によってトナーが移動することで現像が行われる。その後、第２の現像領域９でトナーを消費したトナー層（現像残トナー層）は、第２のトナー担持体１６の回転に伴って第２のトナー供給領域１０へと搬送される。
【０１０４】
第２のトナー供給領域１０を通過した現像剤２３は、スリーブ１２の回転とともにさらに現像剤槽１７に向けて搬送され、磁石体１３の磁極Ｎ２、Ｎ３によって形成される反発磁界によって現像剤担持体１１上から剥離され、現像剤槽１７内へと回収される。
【０１０５】
図示しない補給制御部が、ＡＴＤＣセンサ２１の出力値から、現像剤２３中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、図示しないトナー補給手段によってホッパ内に貯蔵された補給トナー２２がトナー補給部２４を介して現像剤槽１７内へ供給される。
【０１０６】
（各トナー担持体の交流バイアス電圧印加による現像能力の制御について）
次に第１及び第２のトナー担持体１５、１６への印加バイアスＶｂ１、Ｖｂ２、及び現像剤担持体１１への印加バイアスＶｓについて詳細に説明する。
【０１０７】
＜現像領域での現像能力とトナー供給領域でのトナー供給能力の背反＞
図８を参照して既に述べたように、従来、ハイブリッド現像方式で複数のトナー担持体を用いる構成とした場合、現像剤担持体（電位；Ｖｓ）、複数のトナー担持体（電位；Ｖｂ１、Ｖｂ２）、像担持体（画像領域電位；Ｖｉ）の電位関係により、次のような問題があった。
【０１０８】
すなわち、図８からわかるように、現像剤担持体１１と像担持体１との電位差は一定となる。そのため、例えば上流側の第１のトナー担持体１５の現像能力が大きく、下流側の第２のトナー担持体１６の現像能力が小さくなるように、像担持体（画像領域電位；Ｖｉ）と上流側のトナー担持体（電位；Ｖｂ１）との電位差が大きく、下流側のトナー担持体（電位；Ｖｂ２）との電位差が小さくなるような設定にすると、現像剤担持体（電位；Ｖｓ）と各トナー担持体（電位；Ｖｂ１、Ｖｂ２）間の電位差は逆に、上流側トナー担持体１５では小さく、下流側トナー担持体１６では大きくなってしまう。
【０１０９】
そのため、現像能力を高めた側のトナー担持体へのトナー供給量は少なく、現像能力を低めた側のトナー担持体へのトナー供給量は多くなってしまい、一方では現像能力を高めたにも関わらず、現像するためのトナーが不足し、他方では現像能力に対して過剰なトナーが供給されてしまうという問題が生じる。
【０１１０】
すなわち、現像剤担持体１１と像担持体１との電位差が一定であり、その電位差を各トナー担持体１５、１６から像担持体１への現像と現像剤担持体１１から各トナー担持体１５、１６へのトナー供給に振り分けるため、現像能力とトナー供給能力の両方を大きくする、または両方を小さくするといった設定を行うことは困難である。
【０１１１】
＜現像能力と独立したトナー供給能力の制御＞
ここで、現像能力及びトナー供給能力について考える。
【０１１２】
図８においては単純化のために、現像剤担持体１１、上流側及び下流側のトナー担持体１５、１６、及び像担持体１の電位をそれぞれ一定の値（直流電圧）とし、各部材間の電位差を現像能力、トナー供給能力として扱った。
【０１１３】
しかしながら、現像及びトナー供給は、何れも荷電粒子であるトナーを電位差によって移動させることに他ならないから、電位差の大小がそれぞれの能力を決める因子となる。従って、印加電圧として直流電圧に交流電圧を重畳した場合には、各部材間の電位差は、それぞれに印加された電圧の時間平均値だけでなく、交流電圧の瞬時値によっても形成される。
【０１１４】
従って、時間平均の電位差が同じであっても、この重畳させた交流電圧の瞬時値を活用すること、すなわち電位差の交流成分の振幅を大きくすることによっても、トナーの現像能力または供給能力を高めることが可能である。
【０１１５】
本発明では、上流側の第１のトナー担持体１５に印加する第１の交流電圧と、下流側の第２のトナー担持体１６に印加する第２の交流電圧と、現像剤担持体１１に印加される交流電圧との関係を以下のように設定することで、各トナー担持体の現像能力とトナー供給能力を独立して調整している。
【０１１６】
すなわち、現像剤担持体１１に印加する交流電圧Ｖｓと上記第１の交流電圧Ｖｂ１との間で、振幅強調された、すなわち強め合い振幅の大きくなる交流電界を生ずる時間比率が、上記第２の交流電圧Ｖｂ２との間で、振幅強調された、すなわち強め合い振幅の大きくなる交流電界を生ずる時間比率と異なるように、各バイアス電圧を設定することで、現像能力と独立してトナー供給能力を調整する。
【０１１７】
具体的には、複数のトナー担持体それぞれにバイアスとして印加する交流電圧の位相、周波数、デューティ比等を異ならせることによって、トナー担持体と像担持体間の現像電界とは独立して、現像剤担持体からそれぞれのトナー担持体へのトナー供給量を制御することが可能となる。
【０１１８】
（交流バイアス電圧の設定）
本発明では、第１及び第２のトナー担持体１５、１６への印加バイアスＶｂ１、Ｖｂ２と像担持体１の静電潜像の電位Ｖｉとの間で形成される現像電界（時間平均電界、交流電界振幅）とは独立して、現像剤担持体１１への印加バイアスＶｓと第１及び第２のトナー担持体１５、１６への印加バイアスＶｂ１、Ｖｂ２との間に形成されるトナー供給電界をトナー担持体毎に変化させることで、それぞれのトナー担持体へのトナー供給量を変化させ、トナー担持体毎の現像能力を調整している。
【０１１９】
そのため、以下の説明では第１及び第２のトナー担持体１５、１６と像担持体１間の現像電界が一定の場合について述べるが、これに限定されるものではなく、現像電界を変えた場合においても本発明は適用可能である。
【０１２０】
また、簡単のために、Ｖｂ１、Ｖｂ２は交流電圧の振幅及び印加電圧の時間平均値を固定し、またＶｓは交流電圧振幅をＶｂ１、Ｖｂ２と等しく、印加電圧の時間平均値をトナー供給側にオフセットした値に固定して説明するが、これらの値は現像ギャップやトナー供給ギャップ、トナー担持体の抵抗、現像剤の抵抗などに応じて、適切に設定されればよく、本発明の範囲を限定するものではない。
【０１２１】
以降に図３から図７を用いて、本実施形態におけるＶｉ（画像部電位）、Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｓの関係の各設定例を説明する。
【０１２２】
図３から図７において、（ａ）にはＶｉ（画像部電位）、Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｓの関係の各設定例を示す。図中、一点鎖線（Ｖｂ１、Ｖｂ２）または破線（Ｖｓ）で各印加電圧波形を、実線で各印加電圧の時間平均値を示す。
【０１２３】
また図３から図７における（ｂ）は、各図の（ａ）のバイアスを印加した際に、トナー供給ギャップにかかる電位差を説明するために、Ｖｂを基準としたＶｓの電位差ΔＶ１、ΔＶ２の波形を二点鎖線で示したものである。
【０１２４】
＜設定例１＞
図３（ａ）には、Ｖｉ（画像部電位）、Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｓの関係において、交流バイアスＶｂ１、Ｖｂ２の位相を互いにずらせている例を示す。
【０１２５】
図３（ａ）から明らかなように、Ｖｂ１とＶｉにより形成される電界とＶｂ２とＶｉによって形成される電界は等しく、現像剤担持体は単一の導体であるため、印加バイアスＶｓは両方のトナー担持体との対向部において同一である。
【０１２６】
図３（ａ）の例ではそれぞれのトナー担持体に印加した電圧の位相が反転しており、Ｖｂ１はＶｓと逆位相、Ｖｂ２はＶｓと同位相の関係となっている。このように、Ｖｂ１とＶｂ２の位相を反転することで、それぞれのトナー供給ギャップでの電位差ΔＶ１、ΔＶ２は図３（ｂ）に示すようになる。
【０１２７】
ΔＶ１はＶｂ１とＶｓを逆位相としているため、Ｖｂ１の電位が最大となるときにＶｓの電位が最小となり、交流電界を強め合う（振幅が大きく強調される）関係になっており、ΔＶ１の振幅はＶｂ１の振幅とＶｓの振幅の和となっている。
【０１２８】
一方、ΔＶ２はＶｂ２とＶｓが同位相であるため、Ｖｂ２の電位が最大となるときにＶｓの電位も最大となり、交流電界を弱め（打ち消し）合う関係になっており、ΔＶ２の振幅はＶｂ１の振幅とＶｓの振幅の差（この場合は完全に相殺）となる。
【０１２９】
すなわち、第１のトナー担持体に印加される第１の交流電圧と、現像剤担持体に印加される交流電圧との間で、振幅強調された交流電界を生ずる時間比率が、第２のトナー担持体に印加される第２の交流電圧と、現像剤担持体に印加される交流電圧との間で、振幅強調された交流電界を生ずる時間比率と異なる設定となっている。
【０１３０】
以上のように、Ｖｂ１とＶｂ２の位相を反転することで、それぞれの現像電界は一定のまま、トナー供給電界（交流電界の振幅）を変えることが可能になり、トナー担持体毎にトナー供給量を変えることが可能となる。
【０１３１】
これによって、それぞれのトナー担持体と像担持体間の現像電界は一定にも関わらず、トナー担持体上のトナー量が変わっており、現像能力を変えることが可能になっている。
【０１３２】
図３の例では上流側の第１のトナー担持体へのトナー供給量が多く、現像能力も高い設定としたが、Ｖｂ１、Ｖｂ２の位相を逆にすれば下流側の第２のトナー担持体へのトナー供給量を多くし、現像能力を高めることが可能となる。
【０１３３】
＜設定例２＞
同様に、図４（ａ）には、Ｖｂ１に対して、Ｖｂ２の位相のずらし量を９０°に変えた例を示す。
【０１３４】
図４（ｂ）に示すように、上流側第１のトナー担持体では、常にトナー供給電界が強め合っているのに対し、下流側第２のトナー担持体ではトナー供給電界が強め合う瞬間（振幅大の時間領域）と弱め合う瞬間（振幅小の時間領域）が交互に出現するようになる。
【０１３５】
すなわち、第１のトナー担持体に印加される第１の交流電圧と、現像剤担持体に印加される交流電圧との間で、振幅強調された交流電界を生ずる時間比率が、第２のトナー担持体に印加される第２の交流電圧と、現像剤担持体に印加される交流電圧との間で、振幅強調された交流電界を生ずる時間比率と異なる設定となっている。
【０１３６】
この例のように、位相のずらし量を変えることで、トナー供給電界（交流電界の振幅）を周期的に変えることが可能となり、位相のずらし量によってトナー供給量を連続的に制御することが可能になる。
【０１３７】
また図４（ａ）から明らかなように、この例においても、Ｖｂ１とＶｉ間の現像電界と、Ｖｂ２とＶｉ間の現像電界は等しく、現像電界とは独立して、トナー供給量（現像電界が等しい場合は現像能力と等しい）が制御可能となっている。
【０１３８】
トナー供給電界（交流電界の振幅）はＶｓとＶｂが逆位相（Ｖｓに対して位相１８０°）のときに最大となるため、これを基準として、現像能力を大きくする方の基準からの位相ずれ量を小さくすればよく、図４で示したように、必ずしも片側が基準位相でなければならないわけではない。
【０１３９】
＜設定例３、４＞
同様の効果は交流バイアスの周波数を変えることでも得られる、図５はＶｓとＶｂ１を同周波数、逆位相とし、Ｖｂ２をＶｂ１に対して周波数１／２倍とした例を示す。また、図６はＶｓとＶｂ２を同周波数、逆位相とし、Ｖｂ１をＶｂ２に対して周波数を２倍とした例を示す。
【０１４０】
図３、図４と同様のため、詳細な説明は省略するが、Ｖｓと周波数を異ならせた方のトナー担持体は、Ｖｓと同周波数の方のトナー担持体と比較して、トナー供給電界が周期的に強め合う関係、弱め合う関係が交互に現れてくる。
【０１４１】
すなわち、第１のトナー担持体に印加される第１の交流電圧と、現像剤担持体に印加される交流電圧との間で、振幅強調された交流電界を生ずる時間比率が、第２のトナー担持体に印加される第２の交流電圧と、現像剤担持体に印加される交流電圧との間で、振幅強調された交流電界を生ずる時間比率と異なる設定となっている。
【０１４２】
従って、Ｖｓと周波数を異ならせた方のトナー担持体は、振幅強調された交流電界を生ずる時間比率がＶｓと同周波数の方のトナー担持体と比較して小さく、トナー供給量を少なくすることができる。
【０１４３】
＜設定例５＞
これまで、Ｖｂ１、Ｖｂ２及びＶｓとして、直流電圧に対称な矩形波（デューティ比５０％）の交流電圧を重畳した場合について、説明を行ってきた。しかし、交流電圧波形はこれに限定されるものではなく、例えば、図７に示すようにデューティ比を変えた矩形波を用いても構わない。
【０１４４】
図７（ａ）の例では、Ｖｓとして、デューティ比６０％の矩形波を、Ｖｂ２としてＶｓと同周波数、逆位相でデューティ比を反転した（デューティ比４０％）矩形波を印加している。一方、Ｖｂ１としては、デューティ比５０％の矩形波を印加している。
【０１４５】
これまでと同様に、図７（ｂ）に示したトナー担持体と像担持体間の電位差から明らかなように、Ｖｓに対して、同周波数、逆位相、デューティ比反転した波形をＶｂに印加した場合が、もっともトナー担持体と像担持体間の電界を強め合う組合せとなり、それを基準としてデューティ比をずらしていくに従って、トナー担持体と像担持体間の電界を強め合う時間が短くなる。
【０１４６】
すなわち、第１のトナー担持体に印加される第１の交流電圧と、現像剤担持体に印加される交流電圧との間で、振幅強調された交流電界を生ずる時間比率が、第２のトナー担持体に印加される第２の交流電圧と、現像剤担持体に印加される交流電圧との間で、振幅強調された交流電界を生ずる時間比率と異なる設定となっている。
【０１４７】
図７の例では、トナー担持体と像担持体間の現像電界は一致していないが、例えば上流の第１のトナー担持体はトナーのかぶりが発生し易いような条件、下流側の第２のトナー担持体はかぶりを解消する条件といった組合せとすることで、上流側のかぶりトナーを下流側の現像ニップでトナー往復動を活発にするために利用するような設定も可能となる。
【０１４８】
例えば、第１の交流電圧の時間平均値が、第２の交流電圧の時間平均値よりも、それぞれのトナー担持体上のトナーを像担持体上に現像する方向に大きくなるように設定すれば、第１のトナー担持体からの現像電界をより大きくした状態で、各トナー担持体へのトナー供給量を制御することができる。
【０１４９】
また、既述したように、像担持体上の静電潜像を現像したトナー像を、中間転写体や紙などの記録媒体上に転写する工程を複数回繰り返すことで複数色のトナー像を形成するような画像形成プロセスの場合、第１のトナー担持体と現像剤担持体との間で振幅強調された交流電界を生ずる時間比率が、第２のトナー担持体と現像剤担持体との間で振幅強調された交流電界を生ずる時間比率よりも大きくすることが好ましい。
【０１５０】
現像に際し、上流側で形成されたトナー像が存在しない場合には、現像ニップでのトナーの往復動を活発にさせ、拡がった現像ニップ幅で積極的にトナーを往復させることができ、高速領域でのトナー像の均一性向上や微細なドットや細線の再現性向上が望めるからである。
【０１５１】
またさらに、上流側のトナー担持体の現像能力が高く、像担持体上にトナー像を形成しておくことで、下流側の現像ニップにおいてトナー担持体上のトナーのみならず、上流側のトナー担持体によって像担持体上に形成されたトナー像もトナー往復動に加わり、トナー往復動がより活発になる。
【０１５２】
また、現像バイアスとして一般に用いられないが、交流電圧波形はサイン波や他の波形であっても構わない。本発明のねらいは、図３〜７（ｂ）に示した、トナー担持体と現像剤担持体間の電位差ΔＶにおいて、時間平均値に対して片側（プラスもしくはマイナス極性側）の積分値がΔＶ１とΔＶ２とで異なる設定にすることであり、それぞれのトナー担持体へのトナー供給量を現像電界とは独立して調整が可能になるところにある。
【０１５３】
以上、説明したように、本実施形態に係る現像装置、及び該現像装置を用いた画像形成装置によれば、複数のトナー担持体それぞれにバイアスとして印加する交流電圧の位相、周波数、デューティ比を異ならせることによって、トナー担持体と像担持体間の現像電界とは独立して、現像剤担持体からそれぞれのトナー担持体へのトナー供給量を制御することが可能となる。
【０１５４】
これによって、複数のトナー担持体を設けたハイブリッド現像装置において、それぞれのトナー担持体に所望の現像能力を発揮させ、高速現像時にも高品質な画像を提供することができる。
【０１５５】
現像電界と独立してトナー供給量を調整可能にすることは、現像装置が使用される環境などによって現像特性が変化した場合や印刷モードや印字率などによってフィードバック制御をする際の手段として用いることもできる。また、部材間のばらつきによって適切な現像電界を形成するための印加電圧が変化した場合においても、トナー供給量を安定化できるなど、設計の自由度の拡大に貢献できる。
【０１５６】
なお、上述の実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１５７】
１  像担持体
２  現像装置
３  帯電部材
４  転写ローラ
５  クリーニングブレード
６  露光装置
７  第１の現像領域
８  第１のトナー供給領域
９  第２の現像領域
１０  第２のトナー供給領域
１１  現像剤担持体
１２  スリーブローラ
１３  磁石体
１４  規制部材
１５  第１のトナー担持体
１６  第２のトナー担持体
１７  現像剤槽
２３  現像剤
３１、３２  バイアス電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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