JP3087934B2 - 感光体の帯電装置 - Google Patents

感光体の帯電装置

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JP3087934B2
JP3087934B2 JP05232308A JP23230893A JP3087934B2 JP 3087934 B2 JP3087934 B2 JP 3087934B2 JP 05232308 A JP05232308 A JP 05232308A JP 23230893 A JP23230893 A JP 23230893A JP 3087934 B2 JP3087934 B2 JP 3087934B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は粒子帯電によりベルト状
若しくはドラム状感光体を帯電させる電子写真装置に於
ける帯電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より感光体ドラム外周面上に、露
光、現像、転写、クリーニング(残留トナー除去)、除
電、及び帯電の各プロセス手段を配置し、所定の電子写
真プロセスにより画像形成を行なう、いわゆるカールソ
ンプロセスに基づく画像形成装置は周知である。
【0003】又近年円筒状の透光性支持体上に透光性導
電層と光導電体層を積層して感光体ドラムを形成すると
共に、該ドラム内に、画像情報に対応した光出力を生成
する露光手段(例えばLEDヘッド)を内挿し、所定の
帯電手段を用いて感光体ドラム上に帯電させた感光体ド
ラム上に前記露光手段の光出力を集束レンズを通して露
光すると同時若しくはその直後に前記感光体ドラムと対
面配置させた現像スリーブを介して前記潜像をトナー像
化(現像)した後、該トナー像を転写ローラその他の転
写手段を介して記録紙に転写可能に構成した画像形成装
置(特開昭58−153957号他)も公知である。
【0004】この種の装置に用いる帯電手段は一般に細
いタングステン線に高電圧を印加してコロナ放電を行な
うコロトロン方式、又導電ローラに数百ボルトの電圧を
かけて感光体ドラムと接触帯電させるもの、又導電性ブ
ラシに電圧を印加して感光体ドラムに接触させながら帯
電を行なうもの等が存在する。しかしながらコロトロン
方式は高電圧を使用し、又オゾンを発生する等安全上、
環境上の問題が多い。又帯電ローラは感光体ドラムとの
接触が線接触であるために帯電が不安定である。更にブ
ラシ帯電方式はドラムとブラシが接触して帯電を行なう
為に、ブラシの帯電劣化が生じやすい。
【0005】かかる欠点を解消するために、図5に示す
ように、感光体ドラム101と磁石集成体102を内挿
した非磁性スリーブ103を用い、該スリーブ103に
帯電バイアス108を印加した状態で、該スリーブ10
3に磁性粒子群104を付着させて刷子状の磁気穂を感
光体ドラム101に摺擦させてスリーブ103を介して
帯電バイアス108を磁性粒子群104に印加させて帯
電を行なう、いわゆる粒子帯電法が提案されている。
(特開昭59ー133569、特開昭63ー18726
7他)
【0006】かかる帯電法において導電性微粒子により
感光体ドラム101を均一帯電させるには前記帯電領域
における磁性粒子群104と感光体ドラム101との接
触面積及び接触密度を十分な条件にする必要があるが、
磁気刷子の接触面積は感光体ドラム1と磁石集成体10
2を内挿した非磁性スリーブ103の外径によって決っ
てしまい、この為前記感光体ドラム101やスリーブ1
03を小型にすればするほど接触ニップが狭くなり、而
も感光体ドラム101の回転速度も大になるために、接
触ニップが不安定化しやすい。この為前記接触ニップの
安定性を図る為に、感光体ドラム101と非磁性スリー
ブ103間のギャップ公差を厳しく設定しているが、こ
のように構成すると組立工数等が増大し、コストアップ
につながるのみならず、固定磁石集成体102と非磁性
スリーブ103間の偏心等の組み立て誤差や熱その他の
環境要因による膨張/収縮等により磁力及び磁束密度等
が変動し、安定した帯電が出来ない。
【0007】又前記従来技術では、磁石集成体102の
磁極Sが帯電領域に固定状態にあるために、該帯電領域
にある磁性粒子群が移動することなく帯電を継続する構
造となるために、長期帯電動作により前記磁性粒子が劣
化し帯電能が低下するという問題が生じる。
【0008】かかる欠点を防止するために、前記磁石集
成体を回転させる方式もあるが、かかる方式では駆動系
の構造が複雑となる上に、磁極が高速で移動するため
に、渦電流の発生、磁性粒子の飛散等の問題が生じる。
又、前記従来技術においては、固定磁石集成体102に
より磁気穂を形成した場合、該固定磁石集成体102よ
りの距離の2乗に比例して磁界が減衰し、従って感光体
ドラム101表面に位置する磁性粒子の磁気保持力が最
も弱い。一方前記磁性粒子群104は前記帯電領域内で
粒子相互に若しくは感光体ドラム101との間で摺擦
し、帯電して電荷を持つ。従ってこの状態で感光体ドラ
ム101を回転させると、該ドラム101表面に遠心力
が働き、静電的に感光体ドラム101に付着している磁
性粒子104は固定磁石集成体102よりの磁気保持力
(磁界)に抗して前記磁気穂、即ち帯電領域から離脱す
る方向に力が働き、該感光体ドラム101に付着した粒
子104aが次工程の露光及び現像等に悪影響を及ぼ
す。この為前記従来技術は前記帯電領域の感光体移動方
向下流側にブレードを配して磁性粒子を回収するように
構成しているが、かかる構成を取ると、長期使用を可能
にする為に前記ブレードに付着した磁性粒子を回収する
機構が必要になり、構成が煩雑化する。
【0009】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、前
記帯電ギャップの変動及び組み立て誤差等に影響される
事なく、安定した帯電能を維持し得る帯電装置と提供す
る事を目的とする。又本発明の他の目的は簡単な構成で
帯電領域外への磁性粒子の洩出を有効に阻止し得る帯電
装置を提供する事を目的とする。更に本発明の他の目的
は、長期帯電によっても帯電剤が劣化する事なく安定し
た帯電能を確保し得る帯電装置を提供する事を目的とす
る。
【0010】
【課題を解決する為の手段】本発明は、図1に示すよう
に磁性粒子群4を磁気的に担持させる磁界発生手段2
A、5A(5A’)、即ち磁石体若しくは磁性体を、非
磁性スリーブ3背面側のみではなく、感光体1背面側に
も配置した点を第1の特徴とする。この場合前記垂直磁
場を形成する位置におけるスリーブ3表面磁力が感光体
表面磁力より大になるように構成するのがよい。これに
より磁性粒子の磁気保持を行なう磁極が帯電ギャップの
片側にのみ配置されているのではなく、両側に配置され
る事になるために、帯電ギャップ間の磁化力(ΔH/Δ
t)をほぼ均一に設定でき、結果として前記帯電ギャッ
プの多少の組み立て誤差等があっても又ギャップ公差を
大きく取っても、更には感光体ドラム1や非磁性スリー
ブ3の偏心等を考慮する事なく、安定した磁性粒子群4
の磁気保持力を維持できる。
【0011】又組み立て公差や偏心量等を粗く設定でき
る事は組立工数や製造コストの低減につながる。この場
合前記磁界発生手段2A、5A(5A’)は、逆極性の
磁石体、又磁石体と磁性体の組合せの何れでも可であ
る。又前記磁性粒子群4は一般には、導電性磁性粒子で
構成するか若しくは導電性粒子と磁性粒子の混合粒子群
で構成するのがよく、そして該粒子群4にスリーブ3若
しくはブレードを介して帯電バイアス8を印加可能に構
成する。
【0012】第2の特徴は前記磁界発生手段2A、5A
(5A’)をほぼ対向させて配置し、感光体法線方向に
垂直磁場を形成すると共に、前記非磁性スリーブ3を感
光体移動方向に対し反対方向すなわちアゲインスト方向
に回転可能に構成した事にある。即ち感光体1の法線方
向における垂直磁場4Aを帯電領域下流側に配すること
により、いわゆる垂直磁気バリアが帯電領域の下流側に
形成できるために、感光体1に静電的に付着した磁性粒
子が帯電領域外へ洩出するのを防ぐ事が出来、結果とし
て前記従来技術に用いたようなブレードや該ブレードに
付着した磁性粒子を回収する機構が不要になり、構成が
簡単化する。而も本発明は前記非磁性スリーブ3を感光
体に対しアゲインスト方向に回転させる事により、前記
垂直磁場4A上で滞留した磁性粒子群を帯電域上流側へ
循環させることが出来る。
【0013】この場合前記垂直磁場4Aを形成する位置
におけるスリーブ表面磁力が感光体表面磁力より大にな
るように構成することにより前記循環が一層円滑に行な
うことが出来る。これにより長期帯電を行なっても前記
磁性粒子が劣化し帯電能が低下する事がない。そして好
ましくは、前記垂直磁場4A形成位置より感光体移動方
向上流側に磁性粒子群4を循環若しくは攪拌させる手段
2B、11、9を設ける事により、前記垂直磁場4Aに
より磁気封止された磁性粒子群4が帯電領域内を一層円
滑に循環若しくは攪拌させることが出来る。尚、前記循
環手段2B、11、9は例えば非磁性スリーブ3内の固
定磁石集成体に設けた反発磁界により、帯電域上流側の
非磁性スリーブ3上に無磁力帯を形成し、該無磁力帯か
らなる磁気的開放手段2A、2Bにより前記非磁性スリ
ーブ3上に担持された磁性粒子群4の磁気的拘束を解
き、感光体側に落下させるように構成してもよく、又非
磁性スリーブ3上に担持された磁性粒子群4を、前記帯
電域上流側で機械的に剥離させるフィルムやブレード等
の機械的剥離手段9を用いてもよい。
【0014】又前記の作用を円滑に営むためには、例え
ば 感光体帯電領域下流側に、感光体1を挟んでその背
面側と表面側に夫々磁性体若しくは磁石体からなる磁界
発生手段2A、5A(5A’)をほぼ対向配置し、感光
体法線方向に垂直磁場4Aを形成し、一方感光体帯電領
域上流側に、前記磁性粒子群4の循環手段2B、11、
9を配し、該循環手段2B、11、9と垂直磁場4A形
成位置間で帯電域に位置する磁性粒子群4を循環可能に
構成する事により、必ずしも非磁性スリーブ3を用いな
くても達成可能である。
【0015】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【0016】図に基づいて本発明の第1実施例に係る帯
電装置の構成について説明する。帯電装置20は前記し
たように図上右方向に回転する感光体ドラム1に対し帯
電ギャップ(0.5mm)を介して前記感光体ドラム1
の回転方向とアゲインスト方向(図上左方向)に回転可
能により非磁性スリーブ3を配設すると共に、該非磁性
スリーブ3の背面側の帯電領域下流側に固定配置した固
定磁石体2Aと、該固定磁石体2Aの帯電領域上流方
向、言換えればスリーブ回転方向下流側に、前記固定磁
石体2Aと同極性の反発磁石体2Bを配設する。尚、8
は不図示の導電ブレード若しくは非磁性スリーブ3を介
して導電性磁性粒子群4に現像バイアスを印加させるバ
イアス電源である。
【0017】そして前記帯電領域上には導電性磁性粒子
群4を介在させる。該磁性粒子は導電性であれば特に限
定されないが、フェライトや鉄粉、マグネタイト等の磁
性コアの表面に導電性樹脂で被覆した導電性磁性粒子で
構成するか若しくは導電性粒子と磁性粒子の混合粒子群
4で構成してもよい。例えば平均粒径が30μm前後の
磁性粒子母材と、平均粒径が15μm前後の導電粒子材
を適宜割合で配合したものを用いても良い。尚、本実施
例においては平均粒径が20〜35μm、抵抗率103
〜106Ω・cmのフェライトコア粒子を用い、磁気特
性を60〜70emu/g(1k Oe)に設定したものを用い
る。
【0018】一方、感光体ドラム1の背面側には、帯電
領域下流側に位置する前記固定磁石体2Aとほぼ対向さ
せて第1の磁石体5Aと、前記第1の磁石体5Aに隣接
させて帯電領域上流側に第2の磁石体5Bとを隣接配置
すると共に、第1の磁石体5Aは前記固定磁石体2Aと
逆極性のS極に設定し、第2の磁石体5Bは該第1の磁
石体5Aと逆極性のN極に設定し、両磁石体5A、5B
間の感光体ドラム1上に水平磁場を形成する。即ち、具
体的には前記対向配置される第1の磁石体5Aと固定磁
石体2を感光体ドラム1回転方向における帯電領域下流
側に配し、両磁石体2A、5A間に形成された垂直磁場
4Aにより前記磁性粒子群4Aを磁気保持させ、又第2
の磁石体5Bは前記第1の磁石体5Aに隣接させて帯電
領域上流側に配置させ、前記第1の磁石体5Aと第2の
磁石体5B間に主として形成される水平磁場により前記
磁性粒子群4Bを感光体ドラム1上に密着させる。
【0019】そして固定磁石体2Aと同極性のN極に設
定した反発磁石体2Bは、両者間で形成される反発磁界
による無磁力帯が帯電領域上流側に位置するようにレイ
アウトし、これにより前記非磁性スリーブ3に担持され
て垂直磁場4A位置より帯電領域上流側に搬送された磁
性粒子群4Cを磁気的に開放し、感光体ドラム1側に落
下するように構成する。そして前記夫々の磁石体の磁力
は、前記固定磁石体2Aでは感光体ドラム1と対峙する
N極の端面で例えば1200〜1400ガウス前後に、
又前記第1の磁石体5Aは感光体ドラム1側のS極の端
面で例えば800ガウスに設定した場合、前記磁石体5
A上の感光体ドラム1表面で300〜400ガウス前後
の磁力を得る事が出来、又スリーブ3上で800〜10
00ガウスの磁力が得られた。
【0020】又第2の磁石体5Bの磁力を第1の磁石体
5Aとほぼ同等に設定する事により感光体ドラム1表面
で300〜400ガウス前後の磁力を得る事が出来、更
に反発磁石体2Bの磁力はその直上位置でのスリーブ3
上で800〜1000ガウスの磁力が得られるように設
定する。即ち第1及び第2の磁石体5A、5Bの感光体
表面磁力は均一帯電と密着性の向上の為に出来る限り大
きくしたほうがよいが、垂直磁場4A上で感光体ドラム
1側から非磁性スリーブ3側への粒子の移動を円滑にす
るために、感光体ドラム1側よりスリーブ3側の磁力を
強くする必要がある。
【0021】従って限界値は感光体ドラム1表面の夫々
の磁石体の直上位置で、第1の磁石体5Aと第2の磁石
体5Bが、夫々1000ガウス以下、固定磁石体2Aと
反発磁石体2Bが夫々1200ガウス以下に設定するの
がよい。かかる実施例によれば、前記感光体ドラム1上
の水平磁場上で磁性粒子群4Bを密着させながら感光体
ドラム1表面を円滑に帯電させた微粒子群は、感光体ド
ラム1の回転に従って垂直磁場4A位置まで移動し、こ
こで該垂直磁場4Aにより微粒子群4Aが磁気的に封止
され、帯電領域外への漏洩を阻止すると共に、磁力差に
より、感光体ドラム1側よりスリーブ3側へ向け磁性粒
子群4Aが吸着され、そして非磁性スリーブ3のアゲイ
ンスト回転により該スリーブ3に担持されたまま帯電領
域上流側に移動する。ここで反発磁石体2Bとの間の反
発磁界による無磁力帯上に磁性粒子群4Cが達すると、
前記非磁性スリーブ3に担持されて磁性粒子群4Cが磁
気的に開放され、感光体ドラム1側に落下し、以下前記
動作を繰り返す。
【0022】従って前記帯電領域上の磁性粒子4は例え
水平磁場により密着状態にあっても常に循環され、長期
使用しても帯電粒子の劣化が生じる余地がない。尚、前
記実施例を弊社のLEDプリンタ(商品名:エコシス)
に組込んで2万枚印刷して感光体ドラム1の帯電電位の
劣化状態を調べた所、初期印刷時と全く変らない帯電電
位が得られた。
【0023】図2は前記実施例の変形例で、前記第1の
磁石体の代りにフェライトその他の磁性体5A’を用い
て構成する。かかる構成にてもフェライト5A’と固定
磁石体2Aの間で垂直磁場4Aからなる閉回路が、又感
光体ドラム1側よりスリーブ3側の磁力を強くする事が
出来、更には感光体ドラム1背面側で隣接するフェライ
ト5A’と第2の磁石体5Bの間で水平磁場からなる閉
回路が夫々形成される。
【0024】図3は前記実施例の更に他の変形例で、反
発磁石体2Bを設けずに且つ前記第1の磁石体の代りに
フェライトその他の磁性体5A’を用いて構成すると共
に、帯電領域始端近傍にブレードやフィルム等の粒子剥
離手段9を配置し、スリーブ3に担持されて垂直磁場4
Aより帯電領域上流側に搬送されてきた磁性粒子群4C
を感光体ドラム1側に落下させるように構成する。
【0025】図4は非磁性スリーブ3を用いない本発明
の第2実施例に係る帯電装置を組込んだプリンタで、そ
の構成について説明する。同図(A)において、感光体
ドラム1の周囲に回転方向に沿って本発明の要旨たる帯
電装置20、LEDユニットからなる露光手段40、現
像スリーブ等からなる現像ユニット50、転写ローラ6
0及びクリーニング手段30からなり、前記攪拌手段1
1を介して帯電バイアスが印加された導電性の磁性粒子
群4を感光体ドラム1表面を均一帯電させた後、露光手
段40により潜像を形成して現像ユニット50により現
像させたトナー像を転写ローラ60を介して記録紙70
側に転写し、該未定着トナー像を不図示の定着ローラに
て画像定着し、一方前記転写ローラ60に転写しきれな
かった残留トナーはクリーニングブレード31により除
去し、以下前記動作を繰り返すように構成されている。
そして前記帯電装置20とクリーニング手段は、扇形の
枠体21に一体的に組込まれており、該枠体21のほぼ
中央部を仕切壁21aにより仕切り、感光体ドラム1の
回転方向上流側の仕切空間内に、前記仕切壁21aにク
リーニングブレード31を取り付けて、クリーニング手
段30を構成する。
【0026】一方帯電装置20は、同図(B)に示すよ
うに前記枠体21の感光体ドラム1回転方向最下流端よ
り感光体ドラム1側に向け、法線方向に延設させて棒状
固定磁石体2Aを配設するとともに、該固定磁石体2A
とほぼ対向させて、第1の磁石体5Aと、該第1の磁石
体5Aに隣接させて帯電領域上流側に第2の磁石体5B
を夫々感光体ドラム1内に配設する。そして前記第1の
磁石体5Aと第2の磁石体5B間の感光体ドラム1上方
の収納空間内に攪拌部材11が矢印方向に回転可能に配
設されている。尚、本実施例においては前記攪拌部材1
1に現像バイアス電源80を接続し、該攪拌部材11を
介して現像バイアスを磁性粒子群4に印加可能に構成し
ている。
【0027】又前記導電性磁性粒子には平均粒径が35
μm、抵抗率を5×102・Ω・cmのフェライトコア
粒子を用い、5kOe(エールステッド)の磁場での最
大磁化を55〜80emu/g、又1kOeの磁場での
最大磁化を45〜60emu/gに設定する。尚、前記
夫々の磁石体の磁力は前記実施例とほぼ同様に、前記固
定磁石体2A2では感光体ドラム1と対峙するN極の端
面で例えば1000〜1200ガウス前後に、又前記第
1の磁石体5Aは感光体ドラム1側のS極の端面で例え
ば800ガウスに設定した場合、前記磁石体5A上の感
光体ドラム1表面で300〜400ガウス前後の磁力を
得る事が出来、又第2の磁石体5Bの磁力を第1の磁石
体5Aとほぼ同等に設定する事により帯電領域の感光体
ドラム1表面で300〜400ガウス前後の磁力を得る
事が出来る。又攪拌部材11は非磁性材で形成され、磁
性粒子群4の循環と水平磁場域での攪拌を容易にするた
めに細径で且つ矢印方向に回転させるのがよい。
【0028】かかる実施例によれば前記攪拌部材11が
前記感光体ドラム1上の水平磁場上で密着されている磁
性粒子群4Bの攪拌を行ないつつ、その下流側の垂直磁
場4Aで磁気的に封止されている帯電領域内の磁性粒子
群4Aを緩やかに一点鎖線の矢印方向に泳動させ、帯電
領域内での循環及び入替えが可能となる。この場合前記
攪拌部材11の回転は帯電動作中常時行なってもよく、
又非印字時に適宜行なっても良い。
【0029】
【効果】以上記載のごとく本発明によれば、前記帯電ギ
ャップの変動及び組み立て誤差等に影響される事なく、
常に均一磁場を得る事が出来、これにより安定した帯電
能とともに磁性粒子の感光体ドラム側への付着洩出を阻
止し得るとともに、帯電領域内で磁性粒子が円滑に循環
且つ攪拌され長期に亙って帯電剤の劣化を阻止し得る。
等の種々の著効を有す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例にかかる帯電装置の全体概
略図(A)とその要部拡大図(B)である。
【図2】図1の変形例を示す要部拡大図である。
【図3】図1の変形例を示す要部拡大図である。
【図4】本発明の第2実施例に係る帯電装置を組込んだ
プリンタの構成を示す全体概略図(A)とその要部拡大
図(B)である。
【図5】従来技術にかかる帯電装置の全体概略図であ
る。
【符号の説明】
1 感光体ドラム 2A、5A(5A’) 垂直磁場形成手段 3 非磁性スリーブ 4 磁性粒子群 80 帯電バイアス電源 2B、11、9 磁性粒子群の循環若しくは攪拌手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西口 泰夫 東京都世田谷区玉川台2丁目14番9号 京セラ株式会社東京用賀事業所内 (56)参考文献 特開 平5−181347(JP,A) 特開 昭59−228675(JP,A) 特開 平5−6060(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/02 101 G03G 15/05

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光体と対面する非磁性スリーブ間に磁
    性粒子群を担持させ、該粒子群を介して感光体を帯電可
    能に構成した帯電装置において、 感光体帯電領域下流側に位置する感光体背面側と非磁性
    スリーブ背面側に夫々磁性体若しくは磁石体からなる磁
    界発生手段をほぼ対向させて配置し、感光体法線方向に
    垂直磁場を形成すると共に、前記非磁性スリーブを感光
    体の移動方向に対しアゲインストに回転可能に構成した
    事を特徴とする感光体の帯電装置
  2. 【請求項2】 前記垂直磁場形成位置より感光体移動方
    向上流側に磁性粒子群を循環若しくは攪拌させる手段を
    設け、前記垂直磁場により磁気封止された磁性粒子群が
    帯電領域内を循環若しくは攪拌可能に構成した請求項1
    記載の感光体の帯電装置
  3. 【請求項3】 前記循環手段が前記帯電域上流側の非磁
    性スリーブ上に形成された磁気的開放手段である請求項
    2記載の感光体の帯電装置
  4. 【請求項4】 前記循環手段が、非磁性スリーブ上に担
    持された磁性粒子群を、前記帯電域上流側で機械的に剥
    離させる剥離手段である請求項2記載の帯電装置
  5. 【請求項5】 前記垂直磁場上におけるスリーブ表面磁
    力が感光体表面磁力より大になるように前記磁石体の磁
    力密度を設定した請求項1記載の帯電装置。
  6. 【請求項6】 感光体表面と摺擦する磁性粒子群を介し
    て感光体を帯電可能に構成した帯電装置において、 感光体帯電領域下流側に、感光体を挟んでその背面側と
    表面側に夫々磁性体若しくは磁石体からなる磁界発生手
    段をほぼ対向配置し、感光体法線方向に垂直磁場を形成
    し、 一方感光体帯電領域上流側に、前記磁性粒子群の循環手
    段を配し、該循環手段と垂直磁場形成位置間で帯電域に
    位置する磁性粒子群を循環可能に構成した事を特徴とす
    る感光体の帯電装置
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