(57)【要約】【課題】地肌部での汚れトナーの発生やエッジ効果を最小限に抑えて、粒状性の高い現像装置を提供する。【解決手段】感光体ドラム１２の回転方向の上流側で現像剤Ｇ中のキャリアＣ上に帯電したトナーＴが付着されて形成された磁気ブラシを感光体ドラム１２の表面に接触させて第１現像領域を形成する第１現像ローラ５１と、感光体ドラム１２の回転方向の下流側で磁気ブラシを感光体ドラム１２の表面に接触させて第２現像領域を形成する第２現像ローラ５２とを備え、第１現像領域でトナーＴが供給されトナー像を形成する感光体ドラム１２上の静電潜像に対して、第２現像領域でさらにトナーＴの供給を行う現像装置１４において、第１現像ローラ５１の磁気ブラシの密度比率よりも、第２現像ローラ５２の磁気ブラシの密度比率が低く、第１現像領域には直流電界が印加されるとともに、第２現像領域には交番電界が印加される。【選択図】図２
2014021327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に配置された磁界発生手段によって２成分系現像剤を表面上に担持し磁気ブラシを形成しながら表面移動し、静電潜像を表面に担持して回転する潜像担持体と対向する現像領域で前記潜像担持体上の静電潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体を２つ備え、
前記２つの現像剤担持体として、前記潜像担持体の回転方向の上流側で前記磁気ブラシを前記潜像担持体の表面に接触させて第１現像領域を形成する第１現像剤担持体と、前記潜像担持体の回転方向の下流側で前記磁気ブラシを前記潜像担持体の表面に接触させて第２現像領域を形成する第２現像剤担持体とを有し、
第１現像領域で現像剤が供給されトナー像を形成する前記潜像担持体上の静電潜像に対して、第２現像領域でさらに現像剤の供給を行う現像装置において、
第１現像剤担持体の磁気ブラシの密度比率よりも、第２現像剤担持体の磁気ブラシの密度比率が低く、
第１現像領域には直流電界が印加されるとともに、第２現像領域には交番電界が印加されることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
第１現像剤担持体の単位面積当たりの現像剤搬送重量よりも、第２現像剤担持体の単位面積当たりの現像剤搬送重量が少ないことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の現像装置において、
第１現像剤担持体の磁気ブラシの密度比率が、４０〜５０％の範囲であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１つに記載の現像装置において、
第２現像剤担持体の磁気ブラシの密度比率が、２０〜３０％の範囲であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像担持体上の静電潜像に現像剤を供給して現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、
前記現像手段として、請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像担持体上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段とを有する画像形成装置を使用する画像形成方法において、
前記現像手段として、請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成方法。
【請求項７】
少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持し、画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジおいて、
前記現像手段として、請求項１ないし４の何れか１つに記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、画像形成装置、画像形成方法およびプロセスカートリッジに関し、詳しくは、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等またはそれら複数の機能を備えた複合機等に用いられる現像装置、これを用いた画像形成装置、画像形成装置を使用する画像形成方法およびプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記電子写真方式の画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像を現像装置により可視像処理し、可視像をシートなどに転写することにより記録出力を得ることができる。現像に用いられる現像剤には、磁性あるいは非磁性トナーのみの一成分系現像剤の他にトナーとキャリアとを混合した二成分系現像剤がある。
二成分系現像剤は、トナーとこれを担持するキャリアとで構成され、撹拌混合時に生起される摩擦帯電作用によりトナーを帯電させて感光体上の静電潜像に対して静電吸着できる状態とされる。
【０００３】
二成分系現像剤（以下、「２成分系現像剤」と表記する）を用いる現像装置としては、磁力により周面に現像剤を穂立ちさせて感光体上の静電潜像に向け現像剤を供給する現像剤担持体としての現像スリーブと、現像スリーブに対して撹拌混合した現像剤を供給するスクリュオーガ等の撹拌部材とを備えた構成が知られている。
従来の現像方法・装置としては、潜像担持体に接触するように２つの現像ローラを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、２つの現像ローラに互いに異なる現像バイアス電圧を印加するようにし、２つの現像ローラのうち１段目の現像ローラにより静電潜像担持体上の静電潜像を高濃度に現像した後に、その白紙部のトナーを２段目の現像ローラにより除去することによって、現像能力が高くて高濃度で鮮明な現像を行えることが開示されている。
【０００４】
また、現像ローラを静電潜像担持体に接触させずに交番電界成分を有する現像バイアス電圧を現像ローラに印加し、静電潜像担持体上の静電潜像を１段の現像ローラによりトナー濃度の薄い現像剤で現像する非接触飛翔型現像（以下、「ジャンピング現像」と呼ぶ）方法が知られている。
上記特許文献１記載の現像方法では、現像ローラを潜像担持体に接触させるので、潜像担持体と現像ローラとの相対的な速度差に起因する横線画像の先端または後端の濃度低下、あるいはカスレ（掠れ）が生じて横線が縦線より再現し難くなり、かつ、エッジ強調現像の特徴である文字太りが生じて解像力が上記ジャンピング現像方法より弱い。
【０００５】
上記ジャンピング現像方法では、潜像担持体上の静電潜像を１段の現像ローラによりトナー濃度の薄い現像剤で現像するので、高速現像時に最高濃度部の濃度が出難いとか、地汚れが発生し易いという問題点もある。そこで、この問題点を改善する現像方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
上記特許文献２記載の現像方法では、静電潜像担持体上の静電潜像を複数段の現像剤担持体を有する現像手段により現像する現像方法において、複数段の現像剤担持体に交番電界を含む現像バイアスを印加し、この現像バイアスの交番電界成分を現像剤担持体の全段で少なくとも２種類以上とすることで、１段目の現像ローラで高現像能力を達成し、２段目の現像ローラで白部に付着した不要なトナーを再付着させている。
しかしながら、上記特許文献２記載の現像方法における１段目の現像ローラには、磁気ブラシが密な状態で交番電界が印加されているため、縦ラインに比べ横ラインが細ってしまう問題点がある。
【０００７】
また、ハーフトーン中のベタ画像の周辺に白抜けが生じる、いわゆる「ハロー画像」を改善するための現像装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この特許文献３記載の現像装置では、下段の主極の法線方向磁束密度を上段より強くする、すなわち下段の主極角度(感光体中心と現像ローラ中心を結ぶ直線と、主極半値幅の中心に直交する線とのなす角)が下流側を向いている、などの方法を採用している。
しかしながら、これらの方法はハロー画像改善のための条件であり、ドットトナー像を改善する効果はない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされてものであり、地肌部での汚れトナーの発生やエッジ効果を最小限に抑えて、粒状性の高い現像装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するとともに上述した目的を達成するために、本発明では、以下のような特徴ある手段・発明特定事項（以下、「構成」という）を採っている。
請求項１記載の発明は、内部に配置された磁界発生手段によって２成分系現像剤を表面上に担持し磁気ブラシを形成しながら表面移動し、静電潜像を表面に担持して回転する潜像担持体と対向する現像領域で前記潜像担持体上の静電潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体を２つ備え、前記２つの現像剤担持体として、前記潜像担持体の回転方向の上流側で前記磁気ブラシを前記潜像担持体の表面に接触させて第１現像領域を形成する第１現像剤担持体と、前記潜像担持体の回転方向の下流側で前記磁気ブラシを前記潜像担持体の表面に接触させて第２現像領域を形成する第２現像剤担持体とを有し、第１現像領域で現像剤が供給されトナー像を形成する前記潜像担持体上の静電潜像に対して、第２現像領域でさらに現像剤の供給を行う現像装置において、第１現像剤担持体の磁気ブラシの密度比率よりも、第２現像剤担持体の磁気ブラシの密度比率が低く、第１現像領域には直流電界が印加されるとともに、第２現像領域には交番電界が印加されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記課題を解決して新規な現像装置を実現し提供することができる。すなわち、本発明によれば、上記構成により、地肌部での汚れトナーの発生やエッジ効果を最小限に抑えて、画像の粒状性の高い（画像のザラツキ感の少ない）良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示すレーザ複写機の概略的な正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す現像装置周辺およびプロセスカートリッジの断面図である。
【図３】図２の現像装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】磁気ブラシの密度比率を求めるための現像スリーブ上の撮影ポイント等を説明する斜視図である。
【図５】磁気ブラシの密度比率を算出するための磁気ブラシ層の撮影箇所を示す現像スリーブの正面図である。
【図６】汲上量（単位面積当たりの現像剤重量）と密度比率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図を参照して実施例を含む本発明の実施形態を詳細に説明する。各実施形態等に亘り、同一の機能および形状等を有する構成要素（部材や構成部品）等については、混同の虞がない限り一度説明した後では同一符号を付すことによりその説明を省略する。図および説明の簡明化を図るため、図に表されるべき構成要素であっても、その図において特別に説明する必要がない構成要素は適宜断わりなく省略することがある。
なお、以下の実施形態および実施例はあくまでも本発明の一例であり、特許請求の範囲を限定するものではない。本発明に係る現像装置は、接触現像方式に使用する２成分現像方法を用いる。２成分現像方式は様々な公知のものが使用される。例えば、アルミスリーブを用いた接触現像法である。
【００１３】
以下、本発明を画像形成装置の一例としてのレーザ複写機に適用した実施形態について説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示すレーザ複写機１の全体概略構成を示す。図２は、図１のレーザ複写機１の現像装置１４周辺およびプロセスカートリッジ２を断面で示す図、図３は、図２の現像装置１４の要部を拡大して断面で示す図である。
図１において、符号１０は、レーザ複写機１の装置本体を示す。装置本体１０内には、潜像担持体の一例としてのドラム状の感光体ドラム１２が配置されている。感光体ドラム１２の周りには、帯電装置１３、現像装置１４、転写・搬送装置１５、クリーニング装置１６、除電装置１７がそれぞれ配置されている。
【００１４】
上記各装置の上部には、レーザ書込装置１８が配置されている。レーザ書込装置１８には、レーザダイオード等の光源２０、走査用の回転多面鏡２１、ポリゴンモータ２２、ｆθレンズ等の走査光学系２３などが備えられている。
【００１５】
クリーニング装置１６の図中左側には、定着装置２５が配置されている。
定着装置２５には、ヒータを内蔵する定着ローラ２６と、その定着ローラ２６に下方から押し当てる加圧ローラ２７が設けられている。
【００１６】
装置本体１０内の上部には、原稿読取装置３０が配置されている。
原稿読取装置３０には、光源３１、複数のミラー３２、結像レンズ３３、ＣＣＤ等のイメージセンサ３４などが備えられている。
【００１７】
装置本体１０内の下部には、両面ユニット３５を備える。両面ユニット３５からは、感光体ドラム１２の下方へと延長された給紙路３６に連通する再給紙路３７が設けられている。両面ユニット３５へは、定着装置２５出口から延長された排紙路３８途中から分岐して反転路３９が形成されている。
【００１８】
装置本体１０の上面には、コンタクトガラス４０が設置されている。
コンタクトガラス４０を被うように、装置本体１０上には、自動原稿搬送装置４１が開閉自在に取り付けられている。
【００１９】
画像形成装置本体１０は、給紙テーブル４３上に載置されるようになっている。給紙テーブル４３内には、シート状の記録媒体の一例としての用紙等のシートＳを収納・積載した給紙カセット４４が多段に装備されている。各給紙カセット４４には、それぞれに対応して給紙ローラ４５が設けられている。給紙ローラ４５は、繰り出したシートＳを、給紙路３６に接続された搬送路４６に導入するようになっている。搬送路４６には、複数対の搬送ローラ４７が設けられている。
【００２０】
上記構成を備えたレーザ複写機を用いてコピーを取るときは、自動原稿搬送装置４１に原稿をセットし、または自動原稿搬送装置４１を開いてコンタクトガラス４０上に直接原稿をセットする。そして、不図示のスタートスイッチを押し、自動原稿搬送装置４１を駆動してコンタクトガラス４０上に搬送した原稿を、またはあらかじめコンタクトガラス４０上にセットしてある原稿を、原稿読取装置３０で画素単位で読み取る。
【００２１】
原稿読み取り動作に合わせて給紙テーブル４３内の適宜の給紙カセット４４段の給紙ローラ４５が回転され、対応する給紙カセット４４内からシートＳを繰り出し、搬送路４６に入れて搬送ローラ４７で搬送し、給紙路３６に入れてレジストローラ４８に突き当てて止める。その後、感光体ドラム１２の回転にタイミングを合わせて該レジストローラ４８を回転し、感光体ドラム１２の下方へとシートが送り込まれる。
【００２２】
不図示のスタートスイッチが押されたとき、同時に感光体ドラム１２が図中時計方向に回転する。そして、その感光体ドラム１２の回転とともに、先ず帯電装置１３で表面を一様に帯電し、次いで上述した原稿読取装置３０で読み取った読取り内容に応じてレーザ光Ｌを照射してレーザ書込装置１８で書込みを行い、感光体ドラム１２の表面に静電潜像を形成し、その後、現像装置１４でトナーを付着してその静電潜像を可視像化する。
【００２３】
感光体ドラム１２の下方へと送り込まれたシートに対して、転写・搬送装置１５でその可視像を転写する。画像転写後の感光体ドラム１２表面は、残留トナーをクリーニング装置１６で除去して清掃し、除電装置１７で除電して、その後の再度の画像形成に備える。
【００２４】
一方、画像転写後のシートは、転写・搬送装置１５で搬送して定着装置２５に入れ、定着ローラ２６と加圧ローラ２７とで熱と圧力とを加えて転写画像を定着する。その後、排紙路３８を通して、例えば装置本体１０に取り付けた不図示のトレイ上に排出する。なお、この複写機を用いてシートの裏面にも記録を行うときには、片面に記録後、反転路３９を通して両面ユニット３５へと入れ、そこで反転して再び感光体ドラム１２の下方へと送り込み、別途感光体ドラム１２上に形成した画像を同様に裏面にも転写してから、例えば不図示のトレイ上に排出する。
【００２５】
（現像装置の構成および動作）
現像装置１４の構成とともに動作について説明する。現像装置１４は、図２に示すように、現像タンク５０と現像ホッパ６０とからなる。現像タンク５０には、２つの第１現像ローラ５１および第２現像ローラ５２、パドルホイール５３、撹拌ローラ５４、搬送スクリュ５５、セパレータ５６、ドクタブレード５７、トナー濃度センサ５８などが現像ケース５９内に配設されている。そして、現像ケース５９内には、キャリアＣとトナーＴとを含む２成分系現像剤Ｇ（以下、単に「現像剤Ｇ」ともいう）を収納する。
【００２６】
第１、第２現像ローラ５１、５２は、それぞれ、内部に磁界発生手段としての永久磁石（図示せず）が配置されており、その表面を形成する現像スリーブ上に現像剤の磁気ブラシを形成する。第１現像ローラ５１と感光体ドラム１２との対向部分では、感光体ドラム１２と磁気ブラシとが接触する第１現像領域が形成される。同様に、第２現像ローラ５２と感光体ドラム１２との対向部分では、感光体ドラム１２と磁気ブラシとが接触する第２現像領域が形成される。
【００２７】
第１現像ローラ５１は、感光体ドラム１２の回転方向の上流側で現像剤Ｇ中のキャリアＣ上に帯電したトナーＴが付着されて形成された磁気ブラシ（図示せず）を感光体ドラム１２の表面に接触させて第１現像領域を形成する第１現像剤担持体として機能する。第２現像ローラ５２は、感光体ドラム１２の回転方向の下流側で磁気ブラシ（図示せず）を感光体ドラム１２の表面に接触させて第２現像領域を形成する第２現像剤担持体として機能する。
【００２８】
現像ホッパ６０内には、歯車状のトナー補給部材６１、補給規制板６２、アジテータ６３などが配設されている。この現像ホッパ６０内には、トナーが収納されている。
【００２９】
図２において、現像装置１４では、現像ケース５９内の現像剤Ｇを、撹拌ローラ５４の回転により撹拌して摩擦帯電し、パドルホイール５３の同図において反時計回りの回転によって跳ね上げ、第１現像ローラ５１の磁石によって第１現像ローラ５１に吸着する。
【００３０】
第１、第２現像ローラ５１、５２は、それぞれ、アルミニウムで形成され円筒形をなして回転可能な現像スリーブと、第１、第２現像ローラ５１、５２に内包され固定されたマグローラとからなる。各現像スリーブは、図示しない回転駆動機構によって同図に示す反時計回りに回転されるように構成されている。マグローラには永久磁石が使われていて、各現像スリーブの周面に現像剤Ｇの穂立ち（磁気ブラシ）を生じるように磁界を形成する。
永久磁石から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤Ｇ中のキャリアＣが現像スリーブ上にチェーン状に穂立ちし、この穂立ちしたキャリアＣに帯電したトナーＴが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、現像スリーブの回転によって同現像スリーブと同方向の反時計回りに移送される。
【００３１】
本実施形態の第１、第２現像ローラ５１、５２は、それぞれ、直径がφ２０ｍｍのものを用いている。現像スリーブ表層は、サンドブラストで荒らしたもの、または軸方向にＶ字状の溝を切ったものが用いられる。サンドブラスト処理した現像スリーブの表面粗さＲｚ（ＪＩＳ十点平均粗さ）は、１０〜３０［μｍ］程度の範囲が良好であり、これより粗くなると現像剤Ｇの保持量が極端に増加しトナーＴの電荷量が低減する。また、１０［μｍ］を下回ると十分な現像剤量が保持できなくなり、結果的に現像能力低下をきたす。
【００３２】
現像タンク５０内には、ポリエステル樹脂を主成分とし、平均粒径が５μｍのトナーＴと平均粒径が３５μｍの磁性粒子であるキャリアＣとを、７重量％（ｗｔ％）に均一混合した現像剤Ｇが５００ｇ充填されている。そして、撹拌ローラ５４によって、トナーＴおよびキャリアＣの均一混合と帯電付与とを行っている。
【００３３】
磁気ブラシ中のトナーは、キャリアと混合されることで規定の帯電量を得る。トナーとキャリアの摩擦帯電は、撹拌スクリュ５４、パドルホイール５３の回転・搬送によるトナーの均一化や、第１現像ローラ５１とドクタブレード５７とのギャップを磁界に保持されつつ搬送されることによる摺擦力によって行われ、トナーの帯電が付与される。トナーの帯電量としては、−１０〜−５０［μＣ／ｇ］の範囲が好適であり、本実施形態のトナーの帯電量をブローオフ法で測定したところ、実験室で数１０枚の画像を印刷した後では−３５［μＣ／ｇ］であった。
【００３４】
第２現像ローラ５２のパドルホイール５３側は、その現像スリーブ上表面の磁束密度を１２ｍＴとしてあるため、パドルホイール５３の回転によって跳ね上げられた現像剤Ｇは吸着することは無い。
【００３５】
第１現像ローラ５１に吸着した現像剤は、第１現像ローラ５１外周のスリーブにより搬送してドクタブレード５７により余剰分を掻き落として後、現像バイアスにより感光体ドラム１２に付着してその感光体ドラム１２上の静電潜像を現像する。
【００３６】
第１現像ローラ５１のスリーブ上の現像剤は、第２現像ローラ５２との近接部において、第２現像ローラ５２のスリーブ上に移動し、現像磁極部分にて再び静電潜像を現像する。
このように本実施形態の現像装置１４は、現像ローラ１本の現像装置と比較すると、２本の現像ローラによって現像を行うため実質的に現像領域が広く、高い現像能力が得られている。
【００３７】
現像装置１４においては、感光体ドラム１２に付着してトナーを消費すると、その割合（トナー濃度）が減少する。そこで、現像剤中のトナー濃度がトナー濃度の目標値に対して所定値以下になると、アジテータ６３を回転してトナーを撹拌するとともにトナー補給部材６１へと搬送し、そのトナー補給部材６１を回転して補給規制板６２を揺動し、現像ホッパ６０から現像タンク５０内へとトナーを補給して現像剤中のトナー濃度を維持する。
【００３８】
現像剤中のトナー濃度は、現像ケース５９に取り付けるトナー濃度センサ５８により測定する。トナー濃度の目標値は、感光体ドラム１２上に作成した測定用トナー像（Ｐパターン）をフォトセンサで測定した値により設定する。
【００３９】
上述したとおり、感光体ドラム１２に付着したトナーは、転写・搬送装置１５によってシートに静電転写する。ところが、約１０％のトナーは、未転写となって感光体ドラム１２上に残る。未転写となって感光体ドラム１２上に残った残留トナーは、クリーニング装置１６に設けるクリーニングブレード６５およびブラシローラ６６によって感光体ドラム１２上から掻き落とす。
【００４０】
クリーニング装置１６によって感光体ドラム１２上から掻き落とされたトナーは、クリーニング装置１６の回収タンク６７内に入る。そして、トナーは回収スクリュ６８によってクリーニング装置１６の片側に搬送され、不図示の排出口から排出されて図示しない廃トナータンクへと導かれる。
【００４１】
図２において、２点鎖線で囲んで示す符号２は、プロセスカートリッジを示している。プロセスカートリッジ２は、感光体ドラム１２と、帯電装置１３と、現像装置１４と、クリーニング装置１６とを１つのユニットとして共通の保持体であるプロセスカートリッジ本体に保持し、装置本体１０に対して図示しない着脱手段を介して着脱可能に構成されている。このように、本実施形態では、プロセスカートリッジ２を構成してもよい。
【００４２】
図３に示すように、第１、第２現像ローラ５１、５２の周囲には、各現像スリーブ内の永久磁石によって、複数の磁極が形成されている。パドルホイール５３から跳ね上げられた現像剤Ｇは、第１現像ローラ５１のＰ３極によってその現像スリーブ表面に吸着され、Ｐ４極とＰ５極の接線方向の磁束密度が最大の位置にドクタブレード５７が対向している。現像剤Ｇは接線方向の磁束密度が最大の位置でドクタブレード５７に当接されることで、現像剤Ｇの規制が精度よく行われる。第１現像ローラ５１の現像磁極であるＰ１極で穂立ち（図示しない磁気ブラシを形成）し、感光体ドラム１２上の静電潜像を現像する。
現像剤Ｇは、第１現像ローラ５１の現像スリーブの回転により第２現像ローラ５２近接部に搬送され、第１現像ローラ５１のＰ２極と第２現像ローラ５２のＰ３２極の間で受け渡され、第２現像ローラ５２の現像スリーブ表面に移動する。
【００４３】
本実施形態の第１現像ローラ５１、第２現像ローラ５２の各磁極の磁束密度、極性、各位置の中央角度（水平面を０度、角度は反時計回りを＋に設定）は、以下のように設定されている。
（第１現像ローラ５１）
Ｐ１極：１００ｍＴ（Ｓ）３５５°、（感光体ドラム１２中心と第１現像ローラ５１中心を結ぶ直線に対して、第１現像ローラ５１の回転方向上流側５°）
Ｐ２極：５５ｍＴ（Ｎ）５０°
Ｐ３極：８０ｍＴ（Ｎ）１１５°
Ｐ４極：６５ｍＴ（Ｓ）２１０°
Ｐ５極：６０ｍＴ（Ｎ）２８５°
【００４４】
（第２現像ローラ５２）
Ｐ１２極：１２０ｍＴ（Ｓ）３３５°、（感光体ドラム１２中心と第２現像ローラ５２中心を結ぶ直線に対して、第２現像ローラ５２の回転方向上流側５°）
Ｐ２２極：９０ｍＴ（Ｎ）６０°
Ｐ３２極：５０ｍＴ（Ｎ）２７５°
【００４５】
ドクタブレード５７と第１現像ローラ５１とのギャップによって規制される第１現像ローラ５１の単位面積当たりの現像剤搬送重量は、４０ｍｇ／ｃｍ２に設定されている。本実施形態の受け渡し極の磁束密度の構成によって、第１現像ローラ５１で搬送された現像剤Ｇの一部が第２現像ローラ５２に受け渡されないまま現像タンク５０内に戻るため、第２現像ローラ５２の現像剤搬送重量は第１現像ローラ５１より少なく２０ｍｇ／ｃｍ２に設定することが可能になった。
【００４６】
第１現像ローラ５１のＰ２極と第２現像ローラ５２のＰ３２極とが同極性（本実施形態の場合はＮ極）の場合のほうが受け渡しの精度が高く、受け渡し極の磁束密度の公差バラツキによる第２現像ローラ５２の現像剤搬送重量のバラツキも少ない。
【００４７】
また、第１現像ローラ５１のＰ２極と第２現像ローラ５２のＰ３２極の磁束密度を調整することで、第１現像ローラ５１と第２現像ローラ５２との現像剤搬送重量を調整することが可能であり、Ｐ２極を弱く、Ｐ３２極を強くすることで、第１現像ローラ５１と第２現像ローラ５２との現像剤搬送重量を１：１に近づけることができる。
第２現像ローラ５２の現像スリーブ表面上の現像剤は、第２現像ローラ５２の現像磁極であるＰ１２極で穂立ち（図示しない磁気ブラシを形成）し、再度現像を行う。現像の終了した現像剤は、そのまま搬送され現像タンク５０内に戻る。
【００４８】
本実施形態の現像剤搬送重量と磁束密度以外の第１、第２現像ローラ５１、５２周りの機械条件は、次のようになっている。
機械線速（第１、第２現像ローラ５１、５２の外周面上の線速）：６００ｍｍ／ｓｅｃ（秒）
第１、第２現像ローラ５１、５２の線速／感光体ドラム（感光体ドラム１２の外周面上の線速およびシート）速度比：１．５５
各現像ローラの外周面と感光体ドラム１２の外周面とのギャップ：０．３ｍｍ
各現像ローラ回転方向：各現像領域において感光体ドラムの移動方向と同方向
【００４９】
また、第１現像ローラ５１には図示しないＤＣ電源からＤＣ現像バイアスが印加されている。第２現像ローラ５２には図示しない高圧電源からＡＣを重畳した現像バイアスが印加されている。現像バイアスのＡＣ条件と潜像条件は以下のようになっている。
周波数：９ｋＨｚ
ピークｔｏピーク：７５０Ｖ
デューティ比：５０％
直流成分：３５０Ｖ
帯電電位：４５０Ｖ
露光部電位：１００Ｖ
【００５０】
図４および図５を参照して、磁気ブラシの密度比率αの測定方法について説明する。図４は、磁気ブラシの密度比率を求めるための現像スリーブ上の撮影ポイント等を説明する図、図５は、磁気ブラシの密度比率を算出するための現像スリーブ上の磁気ブラシ層の撮影箇所を示す図である。
第１、第２現像ローラ５１、５２の現像スリーブ表面に形成されている磁気ブラシの密度を実際に測定することは非常な困難を伴うため、その代用特性としての磁気ブラシの密度比率α（百分率％）を用いることとした。なお、磁気ブラシの密度比率αは遮蔽率とも呼ばれる。
密度比率αの値は、デジタル式カメラによる図のＨ方向（水平方向）からの複数箇所の撮影画像を、画像処理アプリケーションソフトを用い、現像領域Ａにおいて磁気ブラシ層を形成する現像剤（黒色）と現像スリーブ面（白色）とを２値化解析し、その比率の平均値を求めることにより算出する。
【００５１】
図４において、現像スリーブ７０の外周面には、現像剤による磁気ブラシ層（図示せず）が形成された状態である。デジタル式カメラによるＨ方向からの複数箇所の撮影ポイントＰを結ぶ線Ｌ１−Ｌ２は、現像スリーブ７０が感光体ドラム（図示せず）に最も近接する線と一致する、回転軸方向に平行な直線である。
【００５２】
本実施形態では、撮影にはキーエンス（ＫＥＹＥＮＣＥ）社製ＶＴ６３００マイクロスコープシステムを用い、図５に示すように、現像スリーブ７０の外周面上の磁気ブラシ層に対し、前記直線Ｌ１−Ｌ２上の撮影ポイントＰを中心とする５ｍｍ平方の領域Ｚｈを、Ｈ方向から倍率４０倍の視野で撮影を行う。
【００５３】
照明条件は同じくキーエンス（ＫＥＹＥＮＣＥ）社製マイクロスコープＶＨ−Ｚ２５の光ファイバにより現像領域Ａに対し円周方向からの照明を行い、焦点位置に白色基準板を設置したときの照度をペンタックス（ＰＥＮＴＡＸ）社製ＳＰＯＴＭＥＴＥＲにより測定し、そのときの値が１６〜１７ＥＶとなるように光源光量を調節した上で撮影を行う。このとき、最高解像度で得られた画像を電子ファイルにより圧縮画像として保存する。保存した画像はアドビ（Ａｄｏｂｅ）社製画像解析アプリケーションソフトの「ＰｈｏｔｏＳｈｏｐ」（登録商標名）により開き、前記保存画像に対し２値化を行う。
２値化の方法に関しては、前記撮影環境下で現像スリーブ７０の外周面を２５６に分割した輝度レベルとして表示させ、磁気ブラシ層の無い部位の輝度レベルに対し、目視状態と一致させるため、２０〜３０レベル暗くしたレベルに閾値を設定する。２値化された画像に対し観測領域の全画素数に対する暗部の画素数（磁気ブラシ層の有る範囲）の比率が密度比率αとなる。
【００５４】
図６を参照して、現像剤の汲上量（以下、単に「汲上量」ともいう）と磁気ブラシの密度比率（以下、単に「密度比率」ともいう）との関係を求める試験結果について説明する。同図は、汲上量（単位面積当たりの現像剤重量）と密度比率との関係を示すグラフである。
本発明の効果を確認するために、図２および図３に示した現像装置１４を備えた図１に示した画像形成装置と同様の画像形成装置を用いて、上述した実施形態の条件で汲上量と密度比率との関係を求める試験を行った。単位面積当たりの現像剤重量は、現像スリーブ静止時に測定した。
図６に示すように、汲上量に対して接触比率は一様に増加することが分かる。
【００５５】
表１を参照して、実施例、比較例１、比較例２として、密度比率、粒状性ランクおよび細線のタテヨコ比（縦横比）を評価した結果について説明する。
【００５６】
【表１】
2014021327.tif 000003
【００５７】
実施例は、表１に示す以外は上述した実施形態の条件で行ったものである。
比較例１は、第１、第２現像ローラにＤＣ現像バイアスを印加している点が、実施例の現像装置と異なる。
比較例２は、第１、第２現像ローラにＡＣを重畳した現像バイアスを印加している点が、実施例の現像装置と異なる。
【００５８】
また、比較例１、２、実施例とも汲上量を変えることで密度比率を変えている。粒状性ランクは、網点で構成されたハーフトーン画像の粒状性（ザラツキ感）を目視ランクで判定した特性であり、数値が大きいほうがザラツキ感が少なく、粒状性が良好になっていることを表している。粒状性ランク３．５以上を好ましい画像と判定している。
細線のタテヨコ比は、解像度６００ｄｐｉの１ドット（１ｄｏｔ）の細線のライン幅の比率（タテ（縦）ライン幅／ヨコ（横）ライン幅）をとった値で、１．１以下が好ましいと判定している。
【００５９】
比較例１は、ＤＣ現像バイアスを第１、第２現像ローラともに印加した例である。比較例１においては、第１、第２現像ローラとも密度比率が高い場合がもっとも粒状性がよく、第１、第２現像ローラの何れか一方の密度比率が高い場合がその次、第１、第２現像ローラとも密度比率が低い場合がもっとも粒状性が悪い結果となっている。これは感光体ドラム上のドット画像の再現性は磁気ブラシ（現像剤）の密度比率の高い方がより良い（バラツキが少ない）ためである。磁気ブラシ（現像剤）の密度比率が高いとドット当たりの磁気ブラシの通過回数が増え、動的な電界が均一化されるためと考える。
【００６０】
タテヨコ比に関しては第２現像ローラの密度比率が高い方が悪い。これは、地肌ではトナーが現像スリーブ側に引かれ磁気ブラシ先端のキャリアの感光体ドラム側が裸になるため、細線のヨコラインのトナーを磁気ブラシが再付着してしまい、ヨコラインがかすれて細くなることが原因と考える。ＤＣ現像バイアスの場合、第１現像ローラでヨコラインが細くなっても第２現像ローラの密度比率が低ければ改善することはできるため、第２現像ローラの密度比率でタテヨコ比が変わる。
【００６１】
比較例２は、ＡＣ重畳した現像バイアスを第１、第２現像ローラともに印加した例である。比較例２においては、比較例１（第１、第２現像ローラともにＤＣ現像バイアス印加）に比べ、特に第２現像ローラの密度比率が低い条件でＡＣ印加した場合に粒状性がより改善され、条件によってはランク３．５を達成している。
潜像から外れて現像したトナーは電界が弱い箇所についているため剥がされやすく、ＡＣ現像バイアスを印加すると交番する電界に伴ってトナーが現像⇔剥がしを繰り返えされて、より潜像に忠実に現像される（トナー整列効果）。しかし、密度比率がある値以上では、トナーが交番電界に伴って動きにくくなるため、この効果は密度比率が低いことが望ましい。比較例２で、密度比率が低い方がＤＣ現像バイアスに比べて粒状性が良いのはこのためであると考えられる。
【００６２】
タテヨコ比に関しては比較例１（ＤＣ現像バイアス印加）に比べ悪い。これは、ＡＣ現像バイアスを印加することで電界が強調されるため、地肌におけるトナーの現像スリーブ側への移動が大きくなり、よりヨコラインをスキャベンジするためと考える。第１、第２現像ローラＤＣ現像バイアス印加は第２現像ローラの効果が大きかったが、第１、第２現像ローラＡＣ重畳現像バイアス印加では、第１現像ローラの現像能力・スキャベンジとも高いため、第２現像ローラが低い密度比率でもＤＣ現像バイアス印加の場合ほどは改善しない。
【００６３】
実施例は、第１現像ローラにＤＣ現像バイアス印加、第２現像ローラにＡＣ重畳した現像バイアスを印加、第１現像ローラの密度比率が高く、第２現像ローラの密度比率が低い例である。実施例においては、第１現像ローラでは密度比率が高く、第２現像ローラでは密度比率が低いことでＡＣ重畳した現像バイアスのトナー整列効果があるため粒上性ランクが３．５と高くなっている。
【００６４】
一方、第１現像ローラはＡＣ重畳なしのＤＣ現像バイアスのみの印加のため、第１現像ローラの現像能力・スキャベンジは比較例２ほどではなく、第２現像ローラのタテヨコ比に対する寄与が比較例２よりも高いためタテヨコ比は１．１と、比較例２のように第１、第２現像ローラともにＡＣ重畳した現像バイアスを印加するより好ましい値となった。
【００６５】
表２を参照して、実施例の第１現像ローラの密度比率を４５％に固定し、第２現像ローラの密度比率をパラメータとして変更して、粒状性ランクとタテヨコ比を評価した結果を説明する。
【００６６】
【表２】
2014021327.tif 000004
【００６７】
第２現像ローラの密度比率が低すぎると動的電界均一化の効果が小さくなり、高すぎるとトナー整列効果が小さくなる。また、第２現像ローラの密度比率が高くなるとタテヨコ比が悪化する。実施例における第２現像ローラの密度比率は２０〜３０％の範囲で、粒状性と細線のタテヨコ比がそれぞれランク３．５、１．１と、何れも好ましい値にすることが可能になった。
【００６８】
表３を参照して、実施例の第２現像ローラの密度比率を２５％に固定し、第１現像ローラの密度比率をパラメータとして変更して、粒状性ランクとタテヨコ比を評価した結果を説明する。
【００６９】
【表３】
2014021327.tif 000005
【００７０】
第１現像ローラの密度比率が低すぎると動的電界均一化の効果が小さくなり、大きくなるとタテヨコ比が悪化する。実施例における第１現像ローラの密度比率は４０〜５０％の範囲で、粒状性と細線のタテヨコ比がそれぞれランク３．５、１．１と、何れも好ましい値にすることが可能になった。
【００７１】
以上説明した実施形態および実施例は本発明の一例であり、本発明は次の態様ごとに特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
内部に配置された永久磁石などの磁界発生手段によってトナーＴとキャリアＣとを含む２成分系現像剤Ｇを表面上に担持し磁気ブラシを形成しながら表面移動し、静電潜像を表面に担持して回転する感光体ドラム１２などの潜像担持体と対向する現像領域で潜像担持体上の静電潜像に現像剤Ｇ中のトナーＴを供給して現像する第１現像ローラ５１および第２現像ローラ５２などの現像剤担持体を２つ備え、２つの現像剤担持体として、潜像担持体の回転方向の上流側で磁気ブラシを潜像担持体の表面に接触させて第１現像領域を形成する第１現像ローラ５１などの第１現像剤担持体と、潜像担持体の回転方向の下流側で磁気ブラシを潜像担持体の表面に接触させて第２現像領域を形成する第２現像ローラ５２などの第２現像剤担持体とを有し、第１現像領域で現像剤が供給されトナー像を形成する前記潜像担持体上の静電潜像に対して、第２現像領域でさらに現像剤の供給を行う現像装置１４などの現像装置において、第１現像剤担持体の磁気ブラシの密度比率よりも、第２現像剤担持体の磁気ブラシの密度比率が低く、第１現像領域には直流電界が印加されるとともに、第２現像領域には交番電界が印加される。
【００７２】
この態様Ａによれば、上記実施形態および実施例で説明したように、地肌部での汚れトナーの発生やエッジ効果を最小限に抑えて、画像の粒状性の高い（画像のザラツキ感の少ない）良好な画像を得ることができる。具体的には、第１現像ローラ５１などの第１現像剤担持体では磁気ブラシの密度を上げて電界を均一にすることで粒状性を上げ、第２現像ローラ５２などの第２現像剤担持体では磁気ブラシの密度を疎にすることにより交番電界によるトナーの移動が行われやすくすることで、トナーの整列効果を高め、第１現像剤担持体によるトナー像を乱すことなく、粒状性をさらに上げることが可能になる。また、第１現像剤担持体の磁気ブラシが密な第１現像剤担持体には交番電界を印加しないことで、横線カスレなどの問題を発生させなくできる。
【００７３】
［態様Ｂ］
［態様Ａ］において、第１現像ローラ５１などの第１現像剤担持体の単位面積当たりの現像剤搬送重量よりも、第２現像ローラ５２などの第２現像剤担持体の単位面積当たりの現像剤搬送重量が少ない。
この態様Ｂによれば、上記実施形態および実施例で説明したように、態様Ａで述べた前段の効果を確実に奏する。
【００７４】
［態様Ｃ］
［態様Ａ］または［態様Ｂ］において、第１現像ローラ５１などの第１現像剤担持体の磁気ブラシの密度比率が、４０〜５０％の範囲である。
この態様Ｃによれば、上記実施形態および実施例で説明したように、第１現像剤担持体の磁気ブラシの密度が高いことで、電界を均一にし粒状性を上げることができる。
【００７５】
［態様Ｄ］
［態様Ａ］ないし［態様Ｃ］の何れか１つの態様において、第２現像ローラ５２などの第２現像剤担持体の磁気ブラシの密度比率が、２０〜３０％の範囲である。
この態様Ｄによれば、上記実施形態および実施例で説明したように、第１現像ローラ５１などの第１現像剤担持体では磁気ブラシの密度を上げて電界を均一にすることで粒状性を上げ、第２現像ローラ５２などの第２現像剤担持体では磁気ブラシの密度を疎にすることにより交番電界によるトナーの移動が行われやすくすることで、トナーの整列効果を高め、第１現像剤担持体によるトナー像を乱すことなく、粒状性をさらに一層上げることが可能になる。
【００７６】
［態様Ｅ］
少なくとも、潜像を担持する感光体ドラム１２などの潜像担持体と、潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置１３などの帯電手段と、潜像担持体上に静電潜像を形成するレーザ書込装置１８などの潜像形成手段と、潜像担持体上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置１４などの現像手段とを有するレーザ複写機１などの画像形成装置において、現像手段として、［態様Ａ］ないし［態様Ｄ］の何れか１つの態様に記載の現像装置を用いる。
この態様Ｅによれば、上記実施形態および実施例で説明したように、画像の粒状性の高い（画像のザラツキ感の少ない）良好な画像を作成できる画像形成装置を提供することができる。
【００７７】
［態様Ｆ］
少なくとも、潜像を担持する感光体ドラム１２などの潜像担持体と、潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置１３などの帯電手段と、潜像担持体上に静電潜像を形成するレーザ書込装置１８などの潜像形成手段と、潜像担持体上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置１４などの現像手段とを有するレーザ複写機１などの画像形成装置を使用する画像形成方法において、現像手段として、［態様Ａ］ないし［態様Ｄ］の何れか１つの態様に記載の現像装置を使用する。
この態様Ｆによれば、上記実施形態および実施例で説明したように、画像の粒状性の高い（画像のザラツキ感の少ない）良好な画像を作成できる画像形成方法を提供することができる。
【００７８】
［態様Ｇ］
少なくとも、潜像を担持する感光体ドラム１２などの潜像担持体と、潜像担持体上の潜像を現像する現像装置１４などの現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持し、画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジ２などのプロセスカートリッジおいて、現像手段として、［態様Ａ］ないし［態様Ｄ］の何れか１つの態様に記載の現像装置を用いる。
この態様Ｇによれば、上記実施形態および実施例で説明したように、画像の粒状性の高い（画像のザラツキ感の少ない）良好な画像を作成できるプロセスカートリッジを提供することができるとともに、現像装置の交換が容易になる。
【００７９】
以上説明したとおり、本発明を特定の実施形態や実施例等について説明したが、本発明が開示する技術内容は、上述した実施形態や実施例等に例示されているものに限定されるものではなく、それらを適宜組み合わせて構成してもよく、本発明の範囲内において、その必要性および用途等に応じて種々の実施形態や実施例あるいは変形例を構成し得ることは当業者ならば明らかである。
【００８０】
本発明では第１現像剤担持体および第２現像剤担持体を用いた２段現像について説明したが、この２段現像に限らず、最終段の現像ローラが本発明の第２現像剤担持体の条件、最終段より上流側の現像ローラの条件が本発明の第１現像剤担持体の条件であれば、３段以上の現像についても本発明と同じ効果が得られることは当然想到される。
【符号の説明】
【００８１】
１      複写機（画像形成装置の一例）
２      プロセスカートリッジ
３      プロセスカートリッジ本体（保持体の一例）
１０    装置本体
１２    感光体ドラム（潜像担持体の一例）
１３    帯電装置（帯電手段）
１４    現像装置（現像手段）
１５    転写・搬送装置
１６    クリーニング装置
２５    定着装置
３０    原稿読取装置
５０    現像タンク
５１    第１現像ローラ（第１現像剤担持体の一例）
５２    第２現像ローラ（第２現像剤担持体の一例）
５３    パドルホイール
５４    撹拌ローラ
５５    搬送スクリュ
５７    ドクタブレード（現像剤規制手段）
５９    現像ケース
６０    現像ホッパ
７０    現像スリーブ
Ｃ      キャリア
Ｇ      ２成分系現像剤
Ｓ      シート（シート状の記録媒体）
Ｔ      トナー
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８２】
【特許文献１】特開昭６０−５０５６０号公報
【特許文献２】特開平４−１８４３７５号公報
【特許文献３】特開２００４−１７７９４９号公報
【図１】
2014021327.tif 000006
【図２】
2014021327.tif 000007
【図３】
2014021327.tif 000008
【図４】
2014021327.tif 000009
【図５】
2014021327.tif 000010
【図６】
2014021327.tif 000011