(57)【要約】【課題】現像剤担持体に並列して配置された隣接する少なくとも２本の撹拌スクリュと、これら各攪拌スクリュに沿ってトナーおよびキャリアからなる現像剤の移動を導く互いに仕切られた通路と、隣り合う該通路を連通する開口と、現像剤濃度を維持するためにトナーを補給するトナー補給手段を有し、現像剤を該通路および該開口に沿って循環させながら撹拌させ、撹拌された現像剤を該現像剤担持体に供給する形式の現像装置において、補給用トナーと現像装置内に貯留する現像剤とを非常に簡易な方法により上記不具合の無い状態にて確実に混合することが可能な装置を提供すること。【解決手段】トナー補給動作後にその補給を受けた攪拌スクリュ２の回転方向を一時的に逆転させることとした。【選択図】図１
2004117387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤担持体に並列して配置された隣接する少なくとも２本の撹拌スクリュと、これら各攪拌スクリュに沿ってトナーおよびキャリアからなる現像剤の移動を導く互いに仕切られた通路と、隣り合う該通路を連通する開口と、現像剤濃度を維持するためにトナーを補給するトナー補給手段を有し、現像剤を該通路および該開口に沿って循環させながら撹拌させ、撹拌された現像剤を該現像剤担持体に供給する形式の現像装置において、
トナー補給動作後に攪拌スクリュの回転方向を一時的に逆転させ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、
前記攪拌スクリュ内を移動する現像剤の平均移流速度を　Ｕ１　［ｍ／ｓ］、前記トナー補給手段によるトナー補給位置から現像剤流路に沿って現像剤担持体に到達するまでの距離を　Ｌ　［ｍ］　とした場合、前記トナー補給手段によるトナー補給開始から前記攪拌スクリュが逆転を開始するまでの時間　ｔ１　［ｓ］　が、
ｔ１　＜　Ｌ／｜Ｕ１｜
であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２記載の現像装置において、
前記攪拌スクリュの該逆転による現像剤の平均移流速度を　Ｕ２　［ｍ／ｓ］　とした時、該逆転し続ける時間　ｔ２　［ｓ］　が、
ｔ２　＜　ｔ１×｜Ｕ１｜／｜Ｕ２｜
であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の現像装置において、
トナー補給量に応じて前記攪拌スクリュが該逆転を実行している時間を変更することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れかに記載の現像装置において、
前記攪拌スクリュが該逆転を行う場合には、該逆転の実行中を含む前後の時間のうち一部もしくは全体において、該攪拌スクリュの回転速度を通常の回転速度よりも高めることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
像担持体上に形成した静電潜像をトナーで顕像化する現像装置を備え、この現像化されたトナー像を転写媒体に転写、定着して記録画像を得る画像形成装置において、前記現像装置として請求項１乃至５の何れか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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、プリンター等の画像形成装置における現像装置に関し、特には補給用トナーを現像装置内に貯留されたトナーおよびキャリアからなる２成分現像剤に対して現像装置の一側端部より補給し、補給用トナーと現像剤とを循環且つ攪拌させて現像に供する現像装置であって、複写機、プリンタ、ファクシミリ等電子写真方式を採用する画像形成装置に広く適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、現像装置内のトナーおよびキャリアよりなる２成分現像剤を攪拌する手段として一軸方向に延びるスクリュ軸回りにその軸方向に沿って螺旋状にほぼ一定の外径（高さ）を有するスクリュ羽根をほぼ等間隔で形成してなるスクリュを２またはこれを越える複数、互いに搬送方向が異なるように並列して設け、これらのスクリュの回転によってトナーとキャリアを循環させながら均一に混合する構成が知られる。
【０００３】
良質な画像を得るためにトナー濃度は常に所定の範囲内となるようにコントロールされる。このため、現像時に消費したトナーに応じてトナーを現像装置内に適宜に補給して、これを素早く現像装置内の現像剤と攪拌させることにより、所定のトナー濃度に復帰させている。通常において現像剤は、並列して対向配置された２本の攪拌スクリュによって攪拌且つ循環させ、即時に混合するようにされる。
【０００４】
かかる現像装置は、比較的比重が小さいトナーを補給するため、比重の大きいキャリアを含む現像剤と混合しにくく、攪拌循環されている現像剤の表面をトナーが混合されずに搬送されてしまう。
【０００５】
近年の画像形成装置の小型化に伴い現像装置内の攪拌スクリュ外径は小さくする必要があり、また画像形成スピードの増加もあいまって必然的に攪拌スクリュの回転速度を上げてトナーと現像剤との混合時間を短縮させなくてはならず、上記の混合不足という現象が顕著となり、トナーの混合が更に不十分なものとなってしまう。
【０００６】
特に、一度に補給されるトナー量が多い場合や、流動性が低いためにキャリアとの混合性が悪いトナーを使用する場合などにはこの様な現象がより顕著となる。更に現像剤の表面に残ったトナーは舞い上がりの原因となり現像装置内から外部に吹き出してトナー飛散を生じたり、、帯電不足のため地汚れの原因となったりする。
このような問題を解決するために様々な方法が提案されている。
【０００７】
１．現像剤流路内の側面側に現像剤の搬送力を抑制する規制部材を流路側に突出するように設ける提案がなされているが、このような構成の場合には該規制部材と攪拌スクリュ羽根との間に挟まれるトナーがせん断ストレスを受けるために、トナーの凝集塊が生成しやすくなってしまう（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
２．ケーシング下部にマグネットを設置する事により攪拌スクリュ内の現像剤にチェーン構造を持たせる提案がなされているが、この様な構成の場合には現像剤が磁場で保持されてしまいやすいために現像剤の搬送が阻害されてしまい、いつまでも一箇所に停滞する現像剤が存在してしまう（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
３．攪拌スクリュに攪拌用の突起物を設置することで補給トナーの攪拌性を向上させる提案がなされているが、補給トナーが激しく空中に撒き散らされるために、上記トナーの舞い上がりの現象が生じやすい（例えば、特許文献３乃至１４参照）。
これらの他にも補給トナー攪拌性向上のためには数多くの提案がなされている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−４４９９９号公報
【特許文献２】
特開平９−３４２６４号公報
【特許文献３】
特開平９−２６６９４号公報
【特許文献４】
特開平２−６３０７８号公報
【特許文献５】
特開平５−０７２８９３号公報
【特許文献６】
特開平９−１６６９１８号公報
【特許文献７】
特開平６−５９５７３号公報
【特許文献８】
特開昭６２−１９５６８９号公報
【特許文献９】
特開平４−３６７７９号公報
【特許文献１０】
特開平４−２０４８７７号公報
【特許文献１１】
特開平６−１６７８７６号公報
【特許文献１２】
特開平５−１２７５１９号公報
【特許文献１３】
特開平６−１９３００号公報
【特許文献１４】
特開平７−０３２６５７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、補給用トナーと現像装置内に貯留する現像剤とを非常に簡易な方法により上記不具合の無い状態にて確実に混合することが可能な現像装置、該現像装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
（１）．現像剤担持体に並列して配置された隣接する少なくとも２本の撹拌スクリュと、これら各攪拌スクリュに沿ってトナーおよびキャリアからなる現像剤の移動を導く互いに仕切られた通路と、隣り合う該通路を連通する開口と、現像剤濃度を維持するためにトナーを補給するトナー補給手段を有し、現像剤を該通路および該開口に沿って循環させながら撹拌させ、撹拌された現像剤を該現像剤担持体に供給する形式の現像装置において、トナー補給動作後に攪拌スクリュの回転方向を一時的に逆転させることとした（請求項１）。
（２）．（１）記載の現像装置において、前記攪拌スクリュ内を移動する現像剤の平均移流速度を　Ｕ１　［ｍ／ｓ］、前記トナー補給手段によるトナー補給位置から現像剤流路に沿って現像剤担持体に到達するまでの距離を　Ｌ　［ｍ］　とした場合、前記トナー補給手段によるトナー補給開始から前記攪拌スクリュが逆転を開始するまでの時間　ｔ１　［ｓ］　が、　ｔ１　＜　Ｌ／｜Ｕ１｜　であることとした（請求項２）。
（３）．（２）記載の現像装置において、前記攪拌スクリュの該逆転による現像剤の平均移流速度を　Ｕ２　［ｍ／ｓ］　とした時、該逆転し続ける時間　ｔ２　［ｓ］　が、
ｔ２　＜　ｔ１×｜Ｕ１｜／｜Ｕ２｜　であることとした（請求項３）。
（４）．（１）乃至（３）の何れかに記載の現像装置において、トナー補給量に応じて前記攪拌スクリュが該逆転を実行している時間を変更することとした（請求項４）。
（５）．（１）乃至（３）の何れかに記載の現像装置において、前記攪拌スクリュが該逆転を行う場合には、該逆転の実行中を含む前後の時間のうち一部もしくは全体において、該攪拌スクリュの回転速度を通常の回転速度よりも高めることとした（請求項５）。
（６）．像担持体上に形成した静電潜像をトナーで顕像化する現像装置を備え、この現像化されたトナー像を転写媒体に転写、定着して記録画像を得る画像形成装置において、前記現像装置として（１）乃至（５）の何れかに記載の現像装置を用いることとした（請求項６）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［１］画像形成装置
本発明にかかる現像装置が用いられる画像形成装置の概要を説明する。図１及び図２は共に、潜像担持体としての複数、４つの感光体ドラム４をタンデム配列した乾式二成分現像方式の現像装置を使用したフルカラー画像形成装置の例であり、作像装置が４つのカラーに対応して１つづ設けられている点で共通する。これら４つのカラーは、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンであり、これらに対応する４つの作像装置を順に符号１８Ｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃで示す。
【００１４】
異なるのは、図１の画像形成装置が、４つの感光体ドラム４に接して回転することがある中間転写ベルト１９を用いるのに対し、図２の画像形成装置が、中間転写ベルトを使用せず、４つの感光体ドラム４に接して回転することがある記録媒体搬送ベルト１９−１を使用している点である。
【００１５】
図１の画像形成装置のタイプでは、各感光体ドラムに形成した異なる色のトナー像を一次転写ローラ８の機能により中間転写ベルト１９へ一旦重ね転写し、この重ね転写トナー像を最終記録媒体であるシート状媒体１４に、ローラ１１と二次転写ローラ１３とのニップ部で一括転写し、定着ローラ１５、１６間を通紙することでフルカラー画像を得る。なお、中間転写ベルト１９は、ローラ９、１０、１２などによっても支持されている。
【００１６】
図２の画像形成装置のタイプでは、各感光体ドラム４に形成したトナー像を記録媒体搬送ベルト１９−１により搬送される最終記録媒体であるシート状媒体１４に順次重ね転写していき、定着ローラ１５、１６間を通紙することでフルカラー画像を得る。なお、記録媒体搬送ベルト１９−１は、ローラ９−１、１０−１などによっても支持されている。
【００１７】
図１、図２において、各作像装置１８Ｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃは扱うトナーの色が異なるだけであり、機械的な構成は共通であるので、各構成部材は同一の符号を付し、任意の一つの作像装置について説明する。
【００１８】
感光体ドラム４の周囲には矢印で示すその回転方向順に、感光体ドラム４の感光体を高圧に帯電する帯電チャージャ５、書き込み光Ｌｂの照射位置、本発明にかかる現像装置１７、一次転写ローラ８、クリーニング装置７、除電ランプ６などが配置されている。
【００１９】
現像装置１７については、後に述べるように、現像剤容器２０内に現像剤の攪拌搬送用のスクリュ１、２及びこれらスクリュから攪拌された現像剤の供給を受け、感光体ドラムに供給する現像剤担持体としての現像ローラ３、該現像ローラ３に近接配置されて現像剤を薄層に均すなどの働きをするドクタブレード２１などが設けられている。また、現像装置１７には、図示しないが、トナー補給手段からトナーの補給が受けられるようになっている。
【００２０】
画像形成に際しては、感光体ドラム４が回転して帯電チャージャ５により一様に帯電され、書き込み光Ｌｂの照射を受けて静電潜像が形成され、この潜像が現像装置１７を通過する間にトナーにより顕像化される。ここまでは、図１、図２共通である。
【００２１】
これから後、図１の画像形成装置では、感光体ドラム４上のトナー像は、一次転写ローラ８により中間転写ベルト１９に転写される。つまり、作像装置１８Ｋによりブラック、作像装置１８Ｙによりイエロー、作像装置１８Ｍによりマゼンタ、作像装置１８Ｃによりシアンの各トナー像が順次中間転写ベルト１９上に順次重ね転写され、この重ねトナー像は、二次転写ローラ１３とローラ１１とのニップ部を通過するシート状媒体Ｓに一括転写され、さらに、定着ローラ１５、１６間を通過する間に定着されて排出される。一方、転写後の感光体ドラム４はクリーニング装置７により残留トナーが除去された後、除電ランプ６により除電されて次の画像形成に備えられる。
【００２２】
また、図２の画像形成装置では、感光体ドラム４上のトナー像は、記録媒体搬送ベルト１９−１により搬送されるシート状媒体１４に、転写ローラ８−１と感光体ドラム４とのニップ部において、作像装置１８Ｋについてブラック、作像装置１８Ｙについてイエロー、作像装置１８Ｍについてマゼンタ、作像装置１８Ｃについてシアンの各トナー像が順次重ね転写され、この重ねトナー像は、定着ローラ１５、１６間を通過する間に定着されて排出される。一方、転写後の感光体ドラム４はクリーニング装置７により残留トナーが除去された後、除電ランプ６により除電されて次の画像形成に備えられる。
［２］現像装置
［２．１］発明の概要
図３に現像装置１７の断面を、さらに図４に、現像装置を上側のケースを外した状態で上方より見た図を示す。
現像剤担持体としての現像ローラ３はアルミ製のスリーブ及び内部に固定設置された多極の磁石より構成される。また，トナー粒子及びキャリア粒子よりなる二成分現像剤は二本のスクリュによって現像剤の攪拌及び搬送が行われる。
現像ローラ３に近い側に設置された搬送、攪拌機能を有する攪拌スクリュを以下、スクリュ１とし、また現像ローラから離れた位置に設置された攪拌スクリュを以下、スクリュ２と呼ぶ。
【００２３】
各スクリュ１、２は、これら各スクリュ１、２に沿ってトナーおよびキャリアからなる現像剤の移動を導く互いに壁（図３に符号５１で示す）により仕切られた通路におさめられている。この壁５１にはスクリュ１、２の軸方向の端部で、隣り合う該通路を連通する開口が形成されていて、この開口を介して現像剤が該通路潤を移動することで、スクリュ１とスクリュ２との間の現像剤の移動ができる。
【００２４】
スクリュ２の上方には、現像剤濃度を維持するためにトナーを補給するトナー補給手段（図示省略）が有り、現像剤を該通路および該開口に沿って循環させながら撹拌させ、撹拌された現像剤を現像ローラ３に供給する。
【００２５】
図３、図４において、現像ローラ３の回転に伴いスクリュ１より現像ローラ３上に汲み上げられた現像剤はドクターブレード２１によって擦り切られ、感光体ドラム４と対向している現像工程部に搬送される。現像ローラ３にはバイアス印加手段が接続されており、現像ローラ３と感光体ドラムとの間には静電界及び場合によっては交互電界が形成されていて、該現像バイアスの働きにより現像が行われる。
【００２６】
現像工程の終了した現像剤は現像ローラ３によって搬送され，再びスクリュ１に戻される。現像が行なわれることでトナーが消費されていき、トナーの補給が必要になると、図示されないトナー濃度検出手段や作像画素数カウント手段等の情報を受けて図示されないトナー補給手段によって図４に示されるスクリュ２のトナー補給位置２２に対してトナー補給が行なわれ、現像装置１７内のトナー濃度を一定に維持できるようになっている。
【００２７】
スクリュ２の回転軸と垂直な断面Ａを想定し、この断面Ａを単位時間当たりに横切る現像剤重量（現像剤重量移動速度）を測定した結果を図５に示す。図５において、横軸のスクリュ２の正転回転数　ω１　［ｒｐｍ］　と縦軸の現像剤重量移動速度　Ｕｗ１　［ｋｇ／ｓ］　との関係はほぼ比例関係となっており、この比例係数（図５に示したグラフの右肩上がりの線図の傾き）はスクリュ形状（スクリュ外径やフィンピッチやフィン形状など）やスクリュ中に充填される現像剤量などによって決定される。
【００２８】
なお、スクリュ２の形状が軸方向で反転することで対称形となる場合には、逆転回転速度　ω２　［ｒｐｍ］　とその時の現像剤重量移動速度　Ｕｗ２　［ｋｇ／ｓ］　の絶対値との関係は図５と等しくなる。スクリュ長尺方向（軸方向）の単位長さ当りに現像剤流路内に存在する現像剤量を　Ｓ　［ｋｇ／ｍ］　とした場合、請求項２、３に記載した現像剤の平均移流速度　Ｕ１　［ｍ／ｓ］　は、
｜Ｕ１｜　＝　｜Ｕｗ１｜×Ｓ
により表すことができる。
【００２９】
同様に、請求項３に記載した現像剤の平均移流速度　Ｕ２　［ｍ／ｓ］　は、
｜Ｕ２｜　＝　｜Ｕｗ２｜×Ｓ
により表される。
【００３０】
図６に示すようにトナー補給部２２の位置から矢印で示す現像剤流路に沿って現像ローラに到達するまでの距離を　Ｌ　［ｍ］　とした場合、補給されたトナーのうち未攪拌のトナーが現像ローラ３に到達してしまわないようにするには、トナー補給動作後にこのトナーの補給を受けたスクリュ２の回転方向を一時的に逆転させることが重要である（請求項１）。また、トナー補給開始から該逆転を開始するまでの時間　ｔ１　［ｓ］は、ｔ１　＜　Ｌ／｜Ｕ１｜とする（請求項２）。
【００３１】
該逆転を行うことにより、限られた長さの現像剤流路を事実上、長い状態で使用できるため、補給トナーに対して十分な攪拌混合を行うことができる。逆転は、スクリュの動力源であるモータを逆転したり、駆動系の途中にアイドルギヤを介在させるなど、公知の技術的手段により容易に切換可能に構成できる。また、この逆転の手順については、ＣＰＵを用いた制御手段により実行可能であり、その手順については、図１０により後述する。
【００３２】
［２．２］比較例
ここで、本発明の理解を容易にするため、逆転しない場合の不具合について考えてみる。図７（Ａ）はスクリュ２を逆転することなく、常に一方向に回転させることで、現像剤が循環している様子を示している。また、図７（Ｂ）は、かかる循環時における現像剤の移流距離と未攪拌トナー量との関係を対応して示しており、トナー補給位置を原点としてスクリュ２の下流方向に座標を取ってあり、現像剤の上方に浮遊している未攪拌状態のトナー量がどのように変化していくかを示している。
【００３３】
このように、図７（Ｂ）には、現像剤の移流が　０．１［ｍ］　進むごと（工程ａ　→　工程ｂ　→　工程ｃ）に変化する未攪拌トナー量の測定結果が示されている。図７（Ａ）、（Ｂ）からわかるように、スクリュの逆転がない場合には、補給位置２２から補給された未攪拌のトナーが現像ローラ３によって現像工程部に搬送されてしまうために、トナー飛散や地汚れの原因となる。この様な状態は、補給されるトナー量が非常に多い場合や、攪拌スクリュによるトナー攪拌能力が低い場合や、補給トナーの流動性が低い場合などに発生する。
［２．３］請求項１、２関連
これに対し、図８（Ａ）、（Ｂ）に本発明により、スクリュ２を逆転させる逆転工程を取り入れた場合の一例を示す。トナー補給位置２２から　０．２［ｍ］　だけ現像剤移流が進んだ（工程ａ　→　工程ｂ）直後に、スクリュ２を逆転開始し現像剤を　０．１［ｍ］　だけ逆流（工程ｃ）した後、再び正転に戻し　０．２［ｍ］　の現像剤移流を行う（工程ｄ　→　工程ｅ）。
【００３４】
このような動作により、トナー補給位置から　０．３［ｍ］　離れた位置では補給トナーが完全に攪拌が完了しており、上記比較例における図７のような不具合が生じることが無い。つまり、トナー補給開始から該逆転を開始するまでの時間　ｔ１　［ｓ］は、ｔ１　＜　Ｌ／｜Ｕ１｜とする（請求項２）。現像剤中に十分に混合されない状態のトナーが現像工程に搬送される事を防ぐことができるため、トナーの吹き出しや地汚れが発生することが無い。
【００３５】
［２．４］請求項３、４関連
図８においてスクリュ２の逆転回転速度　ω２　［ｒｐｍ］　は正転回転速度　ω１　［ｒｐｍ］　と一致していても良いし異なっていても良い。但し、図８の例の場合、工程ｃによる逆流の移流距離を　０．２［ｍ］　以上としてしまうと、未攪拌トナーがスクリュ１の端部を介して現像ローラ３に供給されてしまいトナー飛散や地汚れの原因となる可能性がある。
【００３６】
また、工程ｃによる逆流の移流距離を　０．２［ｍ］　付近としてしまうと、未攪拌状態のトナーが存在している領域に対してさらに新しいトナーが補給されてしまい、未攪拌状態のトナー量が増えてしまうおそれがある。このような不具合を解消するためには、スクリュ２の正転による平均移流速度が　Ｕ１　［ｍ／ｓ］、トナー補給開始から該逆転を開始するまでの時間が　ｔ１　［ｓ］、該逆転による現像剤の平均移流速度が　Ｕ２　［ｍ／ｓ］　の時、該逆転し続ける時間　ｔ２　［ｓ］　は、
ｔ２　＜　ｔ１×｜Ｕ１｜／｜Ｕ２｜
となっていることが好ましく、図８（Ａ）、（Ｂ）はこの条件を満たしている一例でもある（請求項３）。
【００３７】
これにより、トナー補給を繰り返し行う場合にも、先のトナー補給によってトナー濃度が最も高くなっている現像剤領域を避けて次の新しいトナーを補給できるため、補給トナーの攪拌性を十分に高めることができる。
【００３８】
逆転し続ける時間　ｔ２　［ｓ］　は補給トナー量に応じて変更してもよい（請求項４関連）。例えば、図８（Ａ）、（Ｂ）の状態よりも補給トナー量が少ない場合には、スクリュ２の逆転時間を短縮しても十分な攪拌性が得られる。その例を図９（Ａ）、（Ｂ）に示す。図９（Ａ）、（Ｂ）の例（工程ｃ）は逆流移流距離が図８（Ａ）、（Ｂ）の場合（工程ｃ）の約半分となっている例である。
【００３９】
トナー補給量の少ない場合には該逆転する時間を短くするあるいは該逆転をしないことにより該逆転時間を必要最低限とする事ができ、十分な攪拌を行うために必要とされる攪拌スクリュ駆動装置による消費エネルギーの低減や、該逆転に伴う現像剤循環のロスを低減が図れる。
【００４０】
［２．５］請求項５関連
図８や図９のように逆転工程（工程ｃ）が付加されることにより、必然的に現像装置１７内での現像剤循環能力が低下してしまう。現像工程でのトナー消費によりトナー濃度の低下した現像剤に関しては、速やかに現像ローラ３から開放され、速やかにトナー補給位置２２に移流搬送され、速やかにトナー補給がなされ、速やかに現像剤中に攪拌され、再び速やかに現像ローラ３に供給される必要があり、このような現像剤循環の能力が低下してしまうと現像装置１７内の各部位におけるトナー濃度分布が非常に大きくなってしまい、画像濃度のムラ発生や安定性低下を招くことになる。
【００４１】
このような問題に対しては、スクリュ１とスクリュ２の少なくとも正転時における回転数増加によって該逆転工程による現像剤循環のロス分を補うことで解決できる。
【００４２】
つまり、スクリュ２が該逆転を行う場合には、該逆転の実行中を含む前後の時間のうち一部もしくは全体において、該攪拌スクリュの回転速度を通常の回転速度よりも高めるのである。これにより、該逆転に伴う現像剤循環のロスを回復できるため、現像工程でのトナー消費量が多い場合においても単位時間当りに現像ローラに供給されるトナー量の低減が抑制でき、画像濃度の安定性を維持することが可能である。
【００４３】
その例を図８の場合に関して説明する。図８における通常正転時のスクリュ２及びスクリュ１の回転速度を　ω１　［ｒｐｍ］　とした場合、正転工程ｂ、逆転工程ｃ、及び正転工程ｄでのスクリュ２及びスクリュ１の回転速度を　３×ω１　［ｒｐｍ］　（但し、工程ｃでは逆回転）とすることで、図７での通常正転回転速度が　ω１　［ｒｐｍ］　の場合の現像剤循環能力と同等の現像剤循環能力を図８の形態においても確保することができる。
【００４４】
また図８における、正転工程ａ、正転工程ｂ、及び逆転工程ｃの回転数を　３×ω１　［ｒｐｍ］　（但し、工程ｃでは逆回転）としたり、正転工程ａ、正転工程ｂ、逆転工程ｃ、正転工程ｄ、及び正転工程ｅの全ての回転数を　（５／３）×ω１　［ｒｐｍ］　（但し、工程ｃでは逆回転）としたりすることでも同様の現像剤循環能力を確保することができる。
【００４５】
［２．５］制御手段による制御例
次に、これらのスクリュ回転に関する制御手順の例を、制御手段が実行する図１０のフローチャート及び図１１のタイムチャートにより説明する。なお、制御手段は、画像形成プロセスを制御するものであり、スクリュ１，２の駆動モータを制御して正転逆転のタイミング、時間を制御したり、トナー補給手段によるトナー補給間隔をコントロールするなど、及び、以下のフローの手順をコントロールする。。
【００４６】
ここでは説明の簡易さのため、スクリュ正転回転速度の増加はトナー補給直後からスクリュ逆転開始までの間でのみ行うものを例として取り上げている。まず、プリント開始命令を受けて（ステップＰ１）、標準の回転速度ω１　［ｒｐｍ］　にてスクリュ１及びスクリュ２の回転を開始（ステップＰ２）し、現像装置内の現像剤を循環させる。
【００４７】
これから画像形成の行われる画像データもしくは過去に画像形成を行った画像データを元に図示されない演算手段により画素カウントを行ったり、作像装置内に設置されているトナー濃度センサ（現像剤に対して直接的にトナー濃度を検知する手段だけでなく、画像担持体に形成されるパッチ画像に付着するトナー量を検知してそれを演算処理する事で間接的に現像剤中のトナー濃度を検知する手段も含む）からの信号を読み込み利用する（ステップＰ３）。
【００４８】
これにより、現像剤中に補給すべきトナー量　ｗ　［ｇ］　を算出する（ステップＰ４）。合わせて、離散的に行うトナー補給の間隔　Δｔ　［ｓ］　を設定する（ステップＰ５）。この　Δｔ　は、連続プリントを行うときに記録紙としての枚葉紙が作像装置（１８Ｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃなど）内を通過する間隔、つまりいわゆる紙間の時間を設定しても良いし、その都度適当に決定しても良い。
【００４９】
次に、スクリュ２の最下流部にて補給トナー量　ｗ　［ｇ］　が現像剤中に完全に攪拌されるように、スクリュ逆転回転速度　ω２　［ｒｐｍ］　とスクリュ逆転時間　ｔ２　［ｓ］を設定する（ステップＰ６）。この設定においては、予め実験により得られている図示されないデータテーブル（すなわち任意量のトナーが補給された場合には如何ほどの回転速度で如何ほどの時間を逆回転させれば良いかを示したテーブル）や図示されない関係式を利用して設定が行われる。この時、与えられた補給トナー量　ｗ　［ｇ］　に対するスクリュ逆転回転速度　ω２　［ｒｐｍ］　並びにスクリュ逆転時間　ｔ２　［ｓ］　の解は一つではなく複数存在するが、この時点ではとりあえず適当な一つの解を与えておく。
【００５０】
次に、スクリュ長尺方向の単位長さ当りに現像剤流路内に存在する現像剤量　Ｓ［ｋｇ／ｍ］（この値はスクリュ回転数やスクリュ回転方向や現像剤トナー濃度に関してほとんど変化が無いため現像装置に固有の値とみなす事ができ、予め分かっている値である）とスクリュ逆転回転速度　ω２　［ｒｐｍ］　により、スクリュ長尺方向における現像剤の移流速度　Ｕ２　［ｍ／ｓ］　を算出する（ステップＰ７）。
【００５１】
次に、スクリュ逆転工程によってロスする現像剤循環能力を補償するのに必要な、トナー補給開始からスクリュ逆転開始までの間でのスクリュ正転回転数の増分　Δω　［ｒｐｍ］　を適当に設定する（ステップＰ８）。
【００５２】
そして、この増加したスクリュ正転回転速度　ω１＋Δω　による現像剤移流速度　Ｕ３　［ｍ／ｓ］　を上記と同様にスクリュ長尺方向の単位長さ当りに現像剤流路内に存在する現像剤量　Ｓ　［ｋｇ／ｍ］　を用いて算出する（ステップＰ９）。
【００５３】
さらにトナー補給開始からスクリュ逆転開始までのスクリュ正転時間　ｔ３　［ｓ］　を算出する。この　ｔ３　はこれまでに設定もしくは算出される事によって与えられている値を利用すれば、
ｔ３　＝　　（｜Ｕ１｜＋｜Ｕ２｜）　×　ｔ２　／　（｜Ｕ３｜−｜Ｕ１｜）
の関係式からも算出する事ができる（ステップＰ１０）。
【００５４】
次に、これまでに設定もしくは算出された値が、プロセス上不具合の生じない値に設定されているかどうかの確認を以下の３つの評価式により行う（ステップＰ）。第一に、トナー補給部の位置から現像剤流路に沿って現像ローラに到達するまでの距離　Ｌ　［ｍ］　の間にスクリュ逆転開始のタイミングが入っているかどうかの評価式である、
｜Ｕ３｜×ｔ３　＜　Ｌ
による判定を行う。第二に、スクリュ逆転による現像剤の逆移流により、先にトナー補給された現像剤位置がトナー補給の位置を通り越してしまう事がないかどうかの評価式である、
｜Ｕ２｜×ｔ２　＜｜Ｕ３｜×ｔ３
による判定を行う。第三に、トナー補給開始からスクリュ逆転が完了するまでの時間が、先に設定されたトナー補給の時間間隔　Δｔ　を超えていないかどうかの評価式である、
ｔ２＋ｔ３　≦　Δｔ
による判定を行う。これら３つの関係式のうち一つでも成立しない場合には、これらの関係式が成立する条件が見つかるまで、先に設定した　ω２、ｔ２、及びΔωの再設定と、先に算出された　Ｕ２、Ｕ３、及び　ｔ３　の再算出のループを繰り返す。このループは図示されない演算手段による瞬時に繰り返される（ステップＰ１１）。
【００５５】
ステップＰ１１における上記全ての判定式が成立した時点でトナー補給を開始し（ステップＰ１２）、ステップＰ１３でこのトナー補給開始の時刻　ｔ’　を図示されない記憶手段により一時的に記録する。
【００５６】
その後、トナー補給直後にスクリュ回転速度は　ω１　から　ω３　　に変更され、時間ｔ３の間、正転を行なう（ステップＰ１４）。
【００５７】
さらに時間　ｔ３　後に回転速度　ω３　の正転から回転数　ω２　の逆転に変更され、時間ｔ２の間、逆転が行なわれる（ステップＰ１５）。さらに時間　ｔ２　後に、再び回転数　ω１　の正転の状態に復活させる（ステップＰ１６）。
【００５８】
ステップＰ１７で正転再開時の時刻ｔ”を取り込み、ステップＰ１８でｔ”―ｔ’を算出してΔｔと比較し、等しくなければステップＰ３へ、異なっていればディレイタイムｔｄを加味して（ステップＰ１９）次のトナー補給開始時ｔ’を設定し、かつこのｔ’を基点にΔｔを加えてｔ”を更新し（ステップＰ２０）、ステップＰ１８へ戻る。
【００５９】
こうして、次のトナー補給量算出並びにトナー補給動作が行われ、これらが繰り返される。以上のフローにより、連続プリント時にも未攪拌トナーが現像工程に搬送される事なく、且つ画像濃度の安定した作像条件を維持することができる。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、該逆転を行うことにより、限られた長さの現像剤流路を事実上長い状態で使用できるため、補給トナーに対して十分な攪拌混合を行う事ができる。
【００６１】
請求項２記載の発明によれば、現像剤中に十分に混合されない状態のトナーが現像工程に搬送されることを防ぐことができるため、トナーの吹き出しや地汚れが発生することが無い。
【００６２】
請求項３記載の発明によれば、トナー補給を繰り返し行う場合にも、先のトナー補給によってトナー濃度が最も高くなっている現像剤領域を避けて次の新しいトナーを補給できるため、補給トナーの攪拌性を十分に高めることができる。
【００６３】
請求項４記載の発明によれば、トナー補給量の少ない場合には該逆転する時間を短くするあるいは該逆転をしない事により該逆転時間を必要最低限とする事ができ、十分な攪拌を行うために必要とされる攪拌スクリュ駆動装置による消費エネルギーの低減や、該逆転に伴う現像剤循環のロスを低減が図れる。
【００６４】
請求項５記載の発明によれば、該逆転に伴う現像剤循環のロスを回復できるため、現像工程でのトナー消費量が多い場合においても単位時間当りに現像ローラに供給されるトナー量の低減が抑制でき、画像濃度の安定性を維持することが可能である。
【００６５】
請求項６記載の発明によれば、補給トナーに対して十分な攪拌混合を行う現像装置を備えた画像形成装置により、高画質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の要部構成を説明した図である。
【図２】本発明にかかる画像形成装置の要部構成を説明した図である。
【図３】本発明にかかる現像装置の内部を、その要部について示した断面図である。
【図４】現像装置の上側のケースを外した状態での平面図である。
【図５】現像剤重量移動速度とスクリュ回転速度の関係を示した図である。
【図６】現像装置の平面図である。
【図７】図７（Ａ）は移流距離と共に示した現像装置の平面図、図７（Ｂ）は移流距離と未攪拌トナー量との関係を示した図である。
【図８】図８（Ａ）は移流距離と共に示した現像装置の平面図、図８（Ｂ）は移流距離と未攪拌トナー量との関係を示した図である。
【図９】図９（Ａ）は移流距離と共に示した現像装置の平面図、図９（Ｂ）は移流距離と未攪拌トナー量との関係を示した図である。
【図１０】本発明の制御手順を説明したフローチャートである。
【図１１】制御手順に対応して説明したタイムチャートである。
【符号の説明】
１、２　スクリュ
４　像担持体
１７　現像装置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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