JP3117863B2 - 帯電装置 - Google Patents

帯電装置

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JP3117863B2
JP3117863B2 JP05353326A JP35332693A JP3117863B2 JP 3117863 B2 JP3117863 B2 JP 3117863B2 JP 05353326 A JP05353326 A JP 05353326A JP 35332693 A JP35332693 A JP 35332693A JP 3117863 B2 JP3117863 B2 JP 3117863B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はいわゆるカールソンプロ
セスに基づく電子写真装置、例えば複写機、プリンタ、
ファクシミリ内に組込まれるか、若しくはこれらの機器
のプロセスカートリッジに組込まれる帯電装置として適
用される発明に係り、特に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
帯電装置として適用される発明に関する。
【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電子写真装置は周知である。
【0003】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。
【0004】かかる欠点を解消するために、感光体ドラ
ムと磁石体を内挿した導電スリーブに帯電バイアスを印
加した状態で、該スリーブに磁性粒子群を付着させて刷
子状の磁気穂を感光体ドラムに摺擦させてスリーブを介
して帯電バイアスを磁性粒子群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5
9ー133569、特開昭63ー187267他)
【0005】かかる帯電法においては、固定磁石体によ
り磁気穂を形成した場合、該磁石体よりの距離の2乗に
比例して磁界が減衰し、従って感光体ドラム表面に位置
する磁性粒子の磁気保持力が最も弱い。従ってこの状態
で感光体ドラムを回転させると、該ドラム表面に遠心力
が働き、又帯電電圧印加にともない誘起された静電的に
感光体ドラムに付着している磁性粒子は固定磁石集成体
よりの磁気保持力(磁界)に抗して前記磁性粒子が帯電
領域から離脱する方向に力が働き、該感光体ドラムに付
着した粒子が次工程の露光及び現像等に悪影響を及ぼ
す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】かかる欠点を解消する
ために、図1(B)に示すように、先ず前記導電スリー
ブ2に内包した固定磁石体(以下主極A1という)とほ
ぼ対向させて感光体ドラム1背面側に前記主極と逆極性
の磁石体(以下対向極B1という)を配し、該対向極B1
と主極A1間に形成される磁場により前記磁性粒子群4
を帯電領域に保持させながら感光体1の帯電を行なうよ
うに構成した技術を検討した(以下この技術を比較技術
という)。
【0007】かかる技術によれば、磁性粒子群4の磁気
保持を行なう磁石体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、両側に配置されている為に、帯電
ギャップ5間の磁化力(ΔH/Δt)をほぼ均一に設定
出来るが、一方かかる技術においても感光体ドラム1と
導電スリーブ2を小径化すればするほど、前記帯電領域
が狭小化し、円滑な帯電が不可能になる。
【0008】そこで本発明者は更に前記対向電極に隣接
させて帯電領域上流側の感光体1の背面側に、主極A1
と逆極性の第2の磁石体(以下対向極B1という)若し
くは磁性体を配し、前記主極A1と対向極B1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4を感光
体1上に密着させる事ができるようにしているが、かか
る方式でもドラム/スリーブを小径化した場合、尚十分
に帯電が行われない恐れがある。
【0009】又前記比較技術においては、主極A1と対
向極B1により磁気封止を行ない帯電領域よりの磁性粒
子の漏洩を防止しているが、帯電と磁気封止を同一位置
で行なう事は中々困難である。
【0010】本発明はかかる比較技術の欠点に鑑み、感
光体ドラムを小径化した場合においても又帯電バイアス
電圧を低くした場合においても有効且つ十分に感光体の
帯電を行うことが出来る帯電装置として適用される発明
を提供する事を目的とする。本発明は、長期に亙って安
定した帯電能を確保し得る帯電装置として適用される発
明を提供する事を目的とする。
【0011】本発明は、前記帯電粒子の漏洩等が生じる
ことなく安定した帯電能を確保し得る帯電装置として適
用される発明を提供する事を目的とする。本発明の他の
目的は、製造上からも、使用者側からも、更に環境にも
十分配慮することが出来、極めて実用性の高い帯電装置
が得る事の出来る発明を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、図1(A)に
示すように感光体1上に主極A1を固定配置し、一方前
記感光体1の背面側に、前記主極A1と逆極性の対向極
1を含む一又は複数の磁石体を配すると共に、これら
の磁石体により担持された磁性粒子群4により形成され
る帯電領域の感光体1移動方向上流側に、前記感光体1
と対面させて導電性電極7を配置した事を特徴とするも
のである。尚、前記主極A1は感光体1に直接対面させ
てもよく、又非磁性の導電スリーブ2に内包する構成を
取っても良く、更には主極A1に帯電バイアス電源8と
接続する電極膜を被覆しても良い。
【0013】又前記主極A1を導電スリーブ2に内包す
る場合は、非磁性導電スリーブ2を感光体1の移動方向
沿って帯電領域下流側に、又前記導電性電極7を帯電領
域上流側に夫々配置するのが良い。
【0014】更に前記電極7は共通する若しくは個別の
帯電バイアス電源8と接続する場合と、浮き電極として
構成される場合がある。そして帯電バイアス電源8と接
続する場合は、磁性粒子群4を介して、該電極7により
若しくは導電スリーブ2と該電極により感光体1側に帯
電バイアスを印加可能に構成するのが良い。又前記電極
7が帯電バイアス電源8に接続されない浮き電極の場合
は、導電スリーブ2その他のバイアス供給部材を介して
磁性粒子群4に印加された帯電バイアスを前記浮き電極
が受電可能に構成するのが良い。
【0015】
【作用】本発明は、主極A1と対向極B1を磁気封止を行
なう上で最も好ましい帯電領域の下流側位置に配置する
と共に、導電性電極7はその上流側の帯電を行なう上で
最も好ましい位置に配設する事が出来る為に、磁気封止
と帯電を実質的に機能分離する構造をとる事が出来る。
この場合前記主極A1を導電スリーブ2に内包する場合
は、前記導電性電極7とともに、導電スリーブ2にも帯
電バイアス電源8を接続して印加する事により、ゴース
トの発生のない良好な画像を形成し得る。特に感光体ド
ラム1と導電スリーブ2を小径化した場合においても導
電スリーブ2の上流側で前帯電が可能になるために、良
好な帯電が可能となる。
【0016】又前記電極が浮き電極として機能させる場
合は、電気的配線が不要なために、その構造及び配設レ
イアウトが簡略化される。更に前記電極は非磁性体で構
成しても良いが、好ましくは磁性体で形成すると共に、
該磁性体を、感光体1背面側に配した前記一又は複数の
磁石体と対面配置させることにより該電極と感光体1背
面側の磁極との間で前記磁性粒子群4を磁気的に保持で
き、好ましい。
【0017】更に感光体1背面側の感光体1移動方向の
帯電領域上流側に、前記対向極B1と隣接させて、該対
向極B1と逆極性の磁石体(以下隣接磁極という)を配
置し、両磁極により感光体1上に水平磁場を形成すると
共に、該水平磁場内に前記磁性体で形成した電極を配設
する事によりより広い範囲での領域で帯電を行うことが
出来、好ましい。
【0018】
【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。図2
に基づいて本発明の実施例に係る導電スリーブ2を用い
た帯電装置の構成について説明する。帯電装置は、図上
右方向に回転する感光体ドラム1に対し0.5mm程度
の帯電ギャップ5(最近接間隔)を介して帯電領域位置
で前記感光体ドラム1と互いに反対方向、即ちアゲイン
スト方向(図上左方向、尚回転軸から見た場合はいずれ
も同一回転方向となる。)に回転可能により非磁性の導
電スリーブ2を配設すると共に、該スリーブ2の背面側
の帯電領域下流側に固定配置した磁石集成体3を配設す
る。
【0019】そして前記磁石集成体3には、前記帯電ギ
ャップ5上若しくは該帯電ギャップ5より僅かに導電ス
リーブ2回転方向上流側にN極の主極A1、更に主極A1
の導電スリーブ2回転方向上流側に、後記する感光体ド
ラム1背面側の対向磁極B1との間で磁気シールの補助
を行うS極の磁石体(以下シールド極A2という)、又
主極A1の導電スリーブ2回転方向下流側には約50ガ
ウス(G)以下の小さな磁力しかもたない無着磁領域
(以下無磁力帯域という)であるスリーブ2上に無磁力
帯域A4を形成し、スリーブ2のアゲインスト回転によ
りスリーブ2表面に担持されながら搬送させるS極の磁
石体A3で繰り返して磁性粒子を前記無磁力帯域A4にき
たときに、磁性粒子4を帯電領域上流側の感光体ドラム
1側に落下させる構成とする。尚、本発明は無磁力帯域
4を用いて帯電剤の態様について説明したが、これに
限定されず、A4とA3を反発磁極に形成しても良い。
【0020】又前記導電スリーブ2と感光体ドラム1に
挟まれる帯電領域上には導電性磁性粒子群4を介在させ
る。該磁性粒子群4は導電性磁性粒子と高抵抗磁性粒子
からなり、1kOeの磁場での飽和磁化を50emu/
g以上、5kOeの磁場での飽和磁化を70emu/g
以上、真比重を3以上に夫々設定した導電性磁性粒子と
高抵抗磁性粒子を20:80の割合で混合して使用す
る。尚、高抵抗磁性粒子はその平均粒径39μm、20
μm以下の粒度分布が5%以下、体積固有抵抗が1×1
7Ω・cm、導電性磁性粒子はその平均粒径18μ
m、10μm以下の粒度分布が5%以下、体積固有抵抗
が1×10-3Ω・cmのものを用いた。
【0021】一方、感光体ドラム1の背面側には、前記
主極A1の対向位置より僅かに感光体ドラム1の回転方
向上流側の帯電領域下流部にS極の磁石体(以下対向極
1という)と、前記対向極B1に隣接させて帯電領域上
流側に感光体ドラム1面と水平な磁場である水平磁場を
形成する為のN極の磁石体(以下隣接極B2という)と
を隣接配置し、前記主極A1と対向極B1との間で感光体
ドラム1面と垂直(法線方向)な磁場である垂直磁場
を、又対向極B1と隣接極B2との間で感光体ドラム1上
に水平磁場を形成する。
【0022】即ち、具体的には前記対向配置される主極
1と対向極B1を感光体ドラム1の回転方向における帯
電領域下流側に配し、両磁石体A1、B1間に形成される
垂直磁場により前記磁性粒子群4を磁気保持させ、又隣
接極B2を対向極B1に隣接させて帯電領域上流側に配置
させ、両磁石体B2、B1間に主として形成される感光体
ドラム1上の水平磁場により前記磁性粒子群4を感光体
ドラム1上に密着させる。7は磁石体B1、B2間に形成
される感光体ドラム1上の水平磁場上の帯電領域内に配
置した平板状の導電性電極で、磁性体で形成されてい
る。8は前記導電電極と非磁性スリーブ2に帯電バイア
スを印加させるバイアス電源で、例えば直流電源で構成
している。尚、9は前記電極の感光体ドラム1の回転方
向上流側に配したハウジング壁、10はクリーニングブ
レードである。
【0023】次にかかる実施例の作用を簡単に説明する
と、前記帯電領域に位置する磁性粒子群4は、対向極B
1と隣接極B2間の水平磁場4A上で感光体ドラム1上に
密着して付着され、この密着した帯電領域内に前記平板
状の導電性電極7が位置する。 この状態で感光体ドラ
ム1が時計周りに回転すると、水平磁場4A上で前記導
電性電極7と感光体ドラム1の背面側に位置する2つの
磁極との間に位置する磁性粒子群4を磁気ホールドしな
がら感光体ドラム1への帯電を行なう。
【0024】その後帯電ギャップ5側に前記粒子が移動
し、該帯電ギャップ5近傍位置で導電スリーブ2に印加
した帯電バイアスにより、更に帯電が行なわれ、感光体
ドラム1上の表面電位が飽和電位近くに達した後、帯電
ギャップ5上で主極A1と対向極B1との間で形成される
磁気力の合成ベクトル方向が導電スリーブ2側に設定さ
れているために、導電スリーブ2側に移動し且つ吸着す
る。
【0025】この際、前記帯電ギャップ5位置で磁性粒
子群4はシールド極A2により対向極B1との間で反発磁
界が生成される。そして該反発磁界により感光体ドラム
1上に無磁力帯域が形成され、該無磁力帯により前記磁
性粒子が下流側に搬送されることない。
【0026】そして導電スリーブ2側に吸着した磁性粒
子4Bは、スリーブ2の回転に従って帯電領域上流側へ
戻された後、前記A3の下流側の無磁力帯A4が帯電領域
上流側に位置するようにレイアウトされている為に、帯
電領域上流側に搬送された前記磁性粒子群4Cを磁気的
に開放し、感光体ドラム1側に落下し、以下前記の繰り
返しにより磁性粒子4の循環が行なわれる。
【0027】次に前記導電性電極7を配設した場合と配
設しない場合の電流分布と磁気分布の差異について図3
により図解して説明する。先ず本実験条件について説明
する。図3(A)において感光体ドラム1はOPCドラ
ムを用い、その直径を30mmφ、その線速を25m/
secに設定する。導電スリーブ2はアルミ管を用い、
その直径を16mmφ、その線速を8m/secに設定
する。
【0028】又前記夫々の磁極の磁束密度は、対向極B
1と隣接極B2の夫々の感光体ドラム1上での磁極の最大
磁束密度を夫々S700G、N700G、更に主極A1
とシールド極A2の夫々の導電スリーブ2上での最大磁
束密度を夫々N900G又は1000G、S700Gに
夫々設定する。そして、主極A1を0°、対向極B1を−
5°(帯電スリーブ軸から最大磁束密度位置を中心とし
てスリーブ回転方向をマイナスとする)、隣接極を−3
5°及びシールド極A2を60°に夫々設定し、最近接
点P上における、主極A1と対向極B1及びシールド極A
2により形成される法線方向(ドラム面垂直方向)の磁
気力の合成ベクトルを、導電スリーブ2側に向けて磁気
力が発生させる。
【0029】そして前記主極A1と対向極B1の磁力ピー
クを0°とした場合の帯電領域上における磁気分布であ
る。前記導電性電極7を取り付けない比較例によれば、
導電スリーブ2のみに帯電バイアスが印加される構成の
為に、電流分布は主極A1と対向極B1間の磁気力のピー
ク位置より僅かに上流側で先鋭的なピークを有する電流
分布が形成される事となる。従ってこの状態では、例え
前記磁極A1、B1、B2により磁性粒子を磁気ホールド
しても帯電ギャップ5の僅かに上流側でしか帯電が行な
われない事になる。
【0030】一方、前記導電性電極7を取り付けてスリ
ーブ2と電極7の両者に帯電バイアスを印加した場合の
電流分布を調べてみると、前記帯電ギャップ5の僅かに
上流側と共に電極取り付け位置に亙って二山状の電流分
布が広い範囲に亙って形成される事となる。従ってこの
状態では、磁極A1、B1、B2により磁性粒子群4を磁
気ホールドしたほぼ全域に亙って広い範囲で帯電が行な
われる事となる。
【0031】次に前記帯電装置を弊社製造のLEDプリ
ンタに組込んで画像形成を行ないながら実機による帯電
状態を調べてみた。この結果、導電スリーブ2と電極7
夫々に−400Vの直流バイアス電源8を印加して画像
形成を行いながら感光体ドラム1の表面電位を調べたと
ころ、画像形成前の飽和電位が−370V、画像形成後
の再帯電電位が−340V〜−350Vと極めて効率の
帯電を行なう事が出来た。
【0032】次に電極のみに−400Vの直流バイアス
電源8を印加して画像形成を行いながら感光体ドラム1
の表面電位を調べたところ、画像形成前の飽和電位が−
370V、画像形成後の再帯電電位が−320Vと帯電
効率は僅かに低下したがゴースト(残像発生)の発生の
ない帯電レベルを維持できた。
【0033】図4は本発明の第2実施例に係る導電スリ
ーブを用いない帯電装置を組込んだプリンタの構成につ
いて説明する。同図において、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、LE
D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60及びクリーニン
グ手段30からなり、前記帯電装置により帯電バイアス
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。
【0034】そして前記帯電装置20とクリーニングブ
レード31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。一方帯電装置
20は、前記枠体21の感光体ドラム1の回転方向最下
流端より感光体ドラム1側に向け、棒状固定磁石体2か
らなる主極A1を配設するとともに、該主極A1とほぼ対
向させて、感光体ドラム1内に対向極B1と、該対向極
1に隣接させて帯電領域上流側に隣接極B2を夫々配設
する。そして前記対向極B1と隣接極B2間の感光体ドラ
ム1上方の収納空間内に攪拌部材としても機能する回転
可能な導電性電極7が配設され、該導電性電極7の回転
により、水平磁場内に保持されている磁性粒子群4の入
替えが行なわれる。この場合前記導電性電極7の回転は
帯電動作中常時行なってもよく、又適宜行なっても良
い。
【0035】そして、本実施例においては前記導電性電
極7のみに帯電バイアス電源8を接続し、該導電性電極
7を介して帯電バイアスを磁性粒子群4に印加可能に構
成しているが、前記主極A1に導電膜を被覆して該主極
1にも帯電バイアスを印加可能に構成しても良い。
尚、前記夫々の磁石体の磁力は前記実施例と同様に設定
される。かかる実施例によれば導電スリーブによる粒子
循環の代りに、導電性電極7を攪拌部材として機能さ
せ、その回転により磁性粒子群の循環が可能であるため
に、長期使用によっても劣化が生じる事なく、前記実施
例と同様に本発明の作用を円滑に達成し得る。
【0036】
【効果】以上記載のごとく本発明によれば、感光体ドラ
ムを小径化した場合においても又帯電バイアス電圧を低
くした場合においても有効且つ十分に感光体の帯電を行
うことが出来る帯電装置として適用される。又本発明に
よれば、長期に亙って安定した帯電能を確保し得る帯電
装置として適用される。又本発明によれば、磁性粒子の
循環を良好に確保出来る帯電装置として適用される。更
に本発明によれば、製造上からも、使用者側からも、更
に環境にも十分配慮することが出来、極めて実用性の高
い帯電装置が得る事の出来る。等の種々の著効を有す。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の基本構成図、(B)は比較例
を示す。
【図2】本発明の実施例に係る帯電装置を示し、(A)
は全体図、(B)は拡大図である。
【図3】導電性電極を配設した場合と配設しない場合の
電流分布と磁気分布の差異を説明する概要図と、それを
展開したグラフ図である。
【図4】本発明の第2実施例に係る導電スリーブを用い
ない帯電装置を組込んだプリンタの構成を示す概要図で
ある。
【符号の説明】
1 感光体ドラム 2 導電スリーブ 3 前記磁石集成体 4 磁性粒子群 5 帯電ギャップ A1 主極 B1 対向極 B2 隣接極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山根 信司 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) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/02

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】感光体上に、直接若しくは非磁性導電スリ
    ーブ等を介して間接的に第1の磁石体(以下主極とい
    う)を固定配置すると共に、前記感光体の背面側に、前
    記主極と逆極性の第2の磁石体(以下対向極という)を
    含む一又は複数の磁石体を配し、更に、前記磁石体の磁
    気力により感光体上に担持された磁性粒子群により形成
    される帯電領域の感光体移動方向上流側に、前記感光体
    と対面させて導電性電極を配置した事を特徴とする帯電
    装置
  2. 【請求項2】前記主極を内包する非磁性導電スリーブを
    感光体の移動方向沿って帯電領域下流側に、又前記導電
    性電極を帯電領域上流側に夫々配置した事を特徴とする
    請求項1記載の帯電装置
  3. 【請求項3】前記電極が帯電バイアス電源と接続された
    導電性電極であり、磁性粒子群を介して、該電極により
    若しくは導電スリーブと該電極により感光体側に帯電バ
    イアスを印加可能に構成した請求項1記載の帯電装置
  4. 【請求項4】前記電極が帯電バイアス電源に接続されな
    い導電性浮き電極であり、導電スリーブその他のバイア
    ス供給部材を介して磁性粒子群に印加された帯電バイア
    スを前記浮き電極が受電可能に構成した請求項1記載の
    帯電装置
  5. 【請求項5】前記電極を磁性体で形成すると共に、該磁
    性体を、感光体背面側に配した前記対向極を含む一又は
    複数の磁石体と対面配置した請求項1記載の帯電装置
  6. 【請求項6】感光体背面側の感光体移動方向の帯電領域
    上流側に、前記対向極と隣接させて、該対向極と逆極性
    の磁石体(以下隣接磁極という)を配置し、両磁極によ
    り感光体上に水平磁場を形成すると共に、該水平磁場内
    に前記磁性体で形成した電極を配設した事を特徴とする
    請求項記載の帯電装置
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