JPH0619624B2 - 静電記録装置 - Google Patents

静電記録装置

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JPH0619624B2
JPH0619624B2 JP59220803A JP22080384A JPH0619624B2 JP H0619624 B2 JPH0619624 B2 JP H0619624B2 JP 59220803 A JP59220803 A JP 59220803A JP 22080384 A JP22080384 A JP 22080384A JP H0619624 B2 JPH0619624 B2 JP H0619624B2
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    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/75Details relating to xerographic drum, band or plate, e.g. replacing, testing
    • G03G15/751Details relating to xerographic drum, band or plate, e.g. replacing, testing relating to drum

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Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は静電記録装置に関する。より特定的には、こ
の発明は、アモルフアスシリコンのような光導電層が露
光されてそこに静電潜像が形成され、その静電潜像がト
ナーによって現像される、静電記録装置に関する。
(ロ) 従来の技術 静電記録装置は、周知のように、感光体ドラムを含み、
この感光体ドラムは導電性基台に支持された光導電層を
含む。そして、その光導電層に帯電コロトンによって正
極性の電荷が帯電され、その後この光導電層が露光され
ることによってその光導電層に静電潜像が形成される。
その後負極性に帯電されたトナーを用いてその静電潜像
が現像される。
このような静電記録装置の光導電層としては、従来、セ
レンが多用されている。光導電層がセレンの場合、帯電
コロトロンによって帯電されるその表面電位は600な
いし800Vとされ、そのような表面電位を得るために
は、帯電コロトロンから感光体ドラムすなわち光導電層
には20μA程度の電流が流れ込むだけであった。
一方、最近では、このような感光体ドラムの光導電層と
して、耐磨耗性など機械的強度にすぐれたアモルフアス
シリコンを用いることが提案されかつ実現されている。
たとえば、1982年8月12日付けで出願公開された
特開昭57−130038号を参照されたい。
光導電層がアモルフアスシリコンの場合、従来のセレン
等の場合に比べて、その比抵抗が小さいので、光導電層
で高い電圧を保持することができず、その表面電位は、
たとえば、400V程度である。そして、このようにア
モルフアスシリコンの光導電層に400V帯電させるた
めには、帯電コロトロンから感光体ドラムへは、通常、
200ないし250μA程度の電流が流れ込む。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点 前述のような光導電層に200μA以上の大きな電流が
流れると、光導電層には、帯電コロトロンの放電むらに
よる帯電むらが生じる。このような帯電むらは光導電層
における部分的な絶縁破壊を招来する。そして上述のよ
うな絶縁破壊は永久的なダメージとして残り、結果的
に、その部分には静電潜像は形成されず、したがって、
いわゆる「白ぬけ」を生じる。
このように、感光体としてアモルフアスシリコンを主体
とする光導電層を用いる場合、その表面電位を一定以上
にするためには、大きな電流が必要であるが、他方、そ
のような大きな電流を流せば光導電層の電気的強度が劣
化し、感光体の寿命が短くなってしまうのである。
それゆえに、この発明の主たる目的は、感光体の電気的
特性の劣化を抑制し、感光体の長寿命化を図ることがで
きる。静電記録装置を提供することである。
(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明静電記録装置は、導電性基台上に形成されたアモ
ルファスシリコンからなる光導電層を有する感光体と、
前記感光体の前記光導電層に或る極性の電荷を帯電させ
るための帯電手段と、前記感光体の前記光導電層を基準
電位に接続する、前記導電性基台と前記基準電位との間
に配置された、互いに並列説続された抵抗とコンデンサ
とからなる時定数回路と、を具備することを特徴とす
る。
(ホ) 作 用 導電性基台と基準電位との間に配置された、時定数回路
を構成する、並列接続された抵抗とコンデンサの両端に
は、感光体の光導電層に流れる電流によって、バイアス
電圧が発生する。
斯るバイアス電圧によって、前記光導電層の表面電位
は、前記光導電層の電荷と共に一定に保持されることと
なり、結果的に前記光導電層に流れ込む電流量を低減さ
せることができる。
また、前記時定数回路の、抵抗と並列に接続されたコン
デンサによれば、該抵抗と時定数を構成することから、
例えば交流高圧等の影響を抑圧することが可能となる。
(ヘ) 実施例 第1図はこの発明が適用され得る静電記録装置の一例と
しての電子複写機を示す構造図である。この発明は、こ
のような電子複写機の他に、たとえばプリンタ、フアク
シミリまたはその他のもののように、光導電層が帯電さ
れた後露光されてその光導電層に静電潜像が形成される
ような、全ての静電記録装置に適用できるものである、
ということを予め指摘しておく。
まず、この発明の理解に必要な範囲でこの電子複写機に
ついて概略的に説明する。電子複写機10は機体12を
含み、この機体12の上面には、その上に原稿(図示せ
ず)を載せるための原稿台14が、矢印方向に移動ない
し摺動可能に設けられる。機体12の上面にはスリット
が形成され、そのスリットに関連して、機体12内に
は、たとえばハロゲンランプのような光源16が固定的
に設けられる。この光源16に関連して、その断面が楕
円形の反射鏡が設けられ、光源16からの光は、この反
射鏡によって反射されて原稿台14上に載せられた原稿
に照射される。したがって、原稿台14が矢印方向へ移
動されることに応じて、原稿が上述のスリットを介して
光源からの光を受けてそれを反射する。原稿からの反射
光すなわち原稿像はそのスリットの下方に固定的に設け
られた短焦点レンズアレイ18を通して感光体ドラム2
0上に投影され結像される。この短焦点レンズアレイ1
8は、多数のロツドレンズを密接配列した集束性光伝導
体からなる。なお、このような短焦点レンズアレイ18
は、他のプラスチックレンズアレイや通常の凸レンズに
代えられてもよいことは勿論である。
感光体ドラム20は、この電子複写装置10の機体12
内のほぼ中央に配置され、駆動源(図示せず)によって
原稿台14の移動と同期して、時計方向に回転される。
感光体ドラム20は、第3図に示すように、導電性基台
20aおよびその上に積層的に形成されたアモルフアス
シリコンからなる光導電層20bを含む。また、感光体
ドラム20の周囲には、その回転方向の順に、帯電コロ
トロン22、現像装置24,給紙装置26,転写コロト
ロン30、分離コロトロン32およびクリーニング装置
40が配列されている。
帯電コロトロン22は、感光体ドラム20上に原稿像が
結像されるより前に、この感光体ドラム20の光導電層
20b(第3図)上に均一に或る極性たとえば正極性の
電荷を帯電させるためのものであり、図示しない直流高
圧電源に接続される。この帯電コロトロン22によって
帯電された感光体ドラム20上に短焦点レンズアレイ1
8を通して原稿像が照射されると、この感光体ドラム2
0の光導電層20bの光導電特性に応じて、感光体ドラ
ム20上に静電潜像が形成される。
現像装置24は、そのような感光体ドラム20上に形成
された静電潜像を或る極性たとえば負極性に帯電された
トナーによって可視像に現像するためのものであり、周
知のように、トナーボツクスや磁気ブラシなどを含む。
給紙装置26は給紙カセツト(図示せず)内に積層され
た紙28を、1枚ずつ感光体ドラム20の表面にもたら
すためのものである。その目的で、給紙装置26には、
給紙ローラ27およびレジスタローラ29が含まれる。
給紙ローラ27は、図示しない駆動装置によって時計方
向に回転され、その周面に接触した紙28をレジスタロ
ーラ29方向に取り込む。レジスタローラ29は給紙ロ
ーラ27によって給送された紙を適当なタイミングで感
光体ドラム20の方向に送り込むためのものである。
このようにして給紙装置26から給送された紙は、感光
体ドラム20の表面に接触した状態で感光体ドラム20
の回転に応じて転写コロトロン30の位置にもたらされ
る。この転写コロトロン30は、現像装置24のトナー
とは逆極性の電荷を発生する。したがって、感光体ドラ
ム20上にトナー像を形成していたトナーが、転写コロ
トロン30の電界に引かれて紙28上に転写される。
分離コロトロン32は、上述の転写の際に感光体ドラム
20上に密着しようとする紙を、その感光体ドラム20
から分離するためのものであり、たとえば交流コロナ放
電器からなる。分離コロトロン32によって分離された
紙は、その搬送方向下流側に設けられた搬送コンベア3
4によってさられ搬送される。
この搬送コンベア34は、駆動源(図示せず)によって
駆動されるメッシュ状のエンドレスベルトと、そのエン
ドレスベルトの下方に設けられたバキユームユニツトと
を含む。したがって、紙はメツシユベルト上にもたらさ
れてバキユームユニツトによって吸引され、ベルトの移
送にともなって、定着装置36方向に搬送される。
搬送コンベア34の上方には、感光体ドラム20に関連
してクリーニング装置40が設けられる。このクリーニ
ング装置40は、感光体ドラム20上のトナー像が紙に
転写された後、この感光体ドラム20上に残存するトナ
ーを除去するためのものである。その目的で、このクリ
ーニング装置40は、感光体ドラム20の表面に当接し
て残存トナーを掻き落とすためのブレードやそのように
して掻き落とされたトナーを収納するボツクスなどを含
む。
定着装置36は、電気ヒータを内蔵した加熱ローラと、
この加熱ローラに対して先にトナー像が転写された紙を
押しつけるための加圧ローラとを含む。したがって、こ
の2つのローラの間を紙が通過する際、その紙の上に転
写されたトナーが、加熱ローラによって溶融され、加圧
ローラによって紙の組織内部に押し込まれ、トナー像が
紙に定着されるのである。その後、紙28は、排紙ロー
ラによって排紙トレイ38上に排出される。
機体12内には、制御ボツクス42が設けられ、この制
御ボツクス42内には、上述のようなシステムの全体的
な動作を制御するための電気回路を形成するプリント基
板(図示せず)などが収納されている。
さらに、機体12内の下部には、電源ユニツト44が収
納される。この電源ユニツト44には、図示しないそれ
ぞれの駆動源たとえばモータに電力を供給するための駆
動用電源および帯電コロトロン22および転写コロトロ
ン30に直流高電圧を印加するための直流高圧電源や分
離コロトロン32に交流高圧を印加するための交流電圧
電源などが含まれる。
第1図のような電子複写装置10において、原稿台14
上に原稿が載せられ、スタートボタン(図示せず)を押
すと、原稿台14が矢印方向に移動し、光源16によっ
て形成された光像が短焦点レンズアレイ18を通して感
光体ドラム20上に照射される。これに先だって、感光
体ドラム20が、第2図(A)に示すように駆動源(図示
せず)によって回転開始されている。その感光体ドラム
20の回転開始の後、第2図(B)に示すように、タイミ
ングtで、帯電コロトロン22による放電が開放され
る。そのために、感光体ドラム20の該当部分が短焦点
レンズアレイ18の直下に達するまでには、その部分は
帯電コロトロン22によって所定の電荷が帯電されてい
る。その後、上述の露光が行われ、光導電層20bの露
光された部分に静電潜像が形成される。つぎに、第2図
(C)に示すように、タイミングtで現像装置24が作
動し、ついで、第2図(D)に示すように、タイミングt
で転写コロトロン30および分離コロトロン32が作
動を開始する。
第3図はこの発明の一実施例を示す回路図である。この
第3図に示すように、感光体ドラム20は、たとえばア
ルミニウムないしは類似の金属材料からなる円筒状の基
台20aと、この基台20a上に形成された光導電層2
0bとを含み、この光導電層20bは、一例として、ア
モルフアスシリコンによって形成される。このようなア
モルフアスシリコンとしては、たとえば先に引用した特
開昭57−130038号公報に開示されているものが
利用可能である。そして、その感光体ドラム20の周辺
には、上述のように、帯電コロトロン22が設けられ、
この帯電コロトロン22は、電源ユニツト44(第1
図)に含まれる直流高圧電源441に接続される。
一方、感光体ドラム20の基台20aは、抵抗とコンデ
ンサとを並列接続した時定数回路46を通して基準電位
すなわちアース電位に接続される。従って、この時定数
回路は、この抵抗とコンデンサとによって充放電のため
の時定数が決定されることとなる。
この第3図実施例は、第4図に示す等価回路で表すこと
ができる。すなわち、感光体ドラム20の光導電層20
bは、抵抗およびコンデンサの並列回路として考えるこ
とができ、その抵抗およびコンデンサのそれぞれの値
は、前述の露光によって変化する。
この発明は、このような時定数回路46を用いて、感光
体ドラム20に流れる電流(Id)を小さくし、しかも
感光体ドラム20の光導電層の表面電位(Vs)を一定
値たとえば400Vに維持せんとするものである。すな
わち、時定数回路46に含まれる抵抗461によって、
そのドラム電流(Id)が制限され、その抵抗461の
両端に生じる電圧がバイアス電圧(Vbias)として表面
電位(Vs)を持ち上げるために利用される。
時定数回路46によるバイアス効果は基本的には、その
時定数回路46に電流が流れている期間においてのみ発
揮されるものであり、そして、その電流が流れるのは、
露光時にその光導電層に流れる電流は小さく殆ど無視で
きるので、第2図(B)および(D)において“ON”で示す
期間である。なお、感光体ドラム20の表面電位は、第
2図(C)に示すような、現像期間において、現像バイア
スに対して或る程度以上大きいことが要求される。
そして、発明者は、時定数回路46の効果を確認するた
めに、時定数回路46における各エレメントの値を種々
に変更して、実験した。実験では、第5図に示すような
測定回路を用いて、感光体ドラム20へ流れ込むドラム
電流(Id)、感光体ドラム20の表面電位(Vs)お
よび時定数回路46によるバイアス電圧(Vbias)を測
定した。
具体的には、感光体ドラム20の近傍に表面電位計48
が設置され、感光体ドラム20と時定数回路46との間
には直流電流計50が接続される。そして、時定数回路
46に含まれる抵抗461の適当な箇所からバイアス電
圧(またはそれに比例した電圧)が取り出される。表面
電位計48によって測定された表面電位(Vs)および
時定数回路46によるバイアス電圧(Vbias)は、とも
に、2ペンレコーダ52に与えられる。2ペンレコーダ
52では、表面電位(Vs)およびバイアス電圧(Vbia
s)のそれぞれの波形が別々のペンで所定の記録用紙に
記録される。
次に、第6図ないし第15図を参照して、実験結果につ
いて説明する。
第6図は時定数回路46(第3図)がない場合のすなわ
ち先行技術の表面電位(Vs)およびバイアス電圧(Vb
ias)を示す波形図である。
まず、その抵抗値が1MΩの抵抗461のみが含まれる
時定数回路46(第3図)が接続された。この場合、表
面電位(Vs)およびバイアス電圧(Vbias)は、それ
ぞれ、第7図に示すようになる。この第7図からわかる
ように、感光体ドラム20すなわち光導電層20bと接
地電位との間に時定数回路46が接続されると、その光
導電層20bに電流が流れるとき、抵抗461の両端
に、第7図の下段に示すようなバイアス電圧(Vbias)
が生じる。光導電層20bの表面電位(Vs)は第6図
に示す従来例と同じように、ほぼ400Vとする。この
表面電位(Vs)は、第4図(B)の等価回路からわかる
ように、感光体ドラム20の電圧と上述のバイアス電圧
(Vbias)との和である。バイアス電圧は、この第7図
の場合、約200Vであり、したがって、感光体ドラム
20それ自体は200V程度の電圧を分担するだけでよ
いことになる。このようにして、感光体ドラム20によ
って負担されるべき電圧を従来の400Vから200V
に下げることができるので、感光体ドラム20の負担が
軽減されるばかりでなく、電流計50(第5図)に流れ
るドラム電流(Id)は従来より小さくなる。具体的に
は、電流(Id)は、第6図で示す従来の場合約235
μAであったが、第7図に示す場合約173μAであっ
た。
第7図に示す参考例では、時定数回路46の抵抗461
の作用によって、バイアス電圧(Vbias)そしてそれゆ
えに表面電位(Vs)に分離コロトロン32(第1図)
の影響を受ける。これは、感光体ドラム20の基台20
aが1MΩの抵抗461を介してアースに接続されるた
めである。このような交流高圧の影響を除去するために
は、本発明におけるように時定数回路46の抵抗461
に並列にコンデンサ462を接続すればよい。
第8図は本発明の実施例であって時定数回路46として
1MΩの抵抗461とそれに並列説続された0.047
μFのコンデンサ462とを用いた場合のバイアス電圧
および表面電位の波形図である。この第8図からわかる
ように、抵抗461に並列にたとえば0.047μF程
度のごく小さい容量のコンデンサ462を接続するだけ
で、第7図のような交流高圧の影響を除去することがで
きる。この第8図に示す例では、コンデンサ462のリ
アクタンスによつてドラム電流(Id)が影響を受ける
が、コンデンサ462の容量がごく小さいので、その電
流(Id)は第7図の場合と同じように約173μA程
度であった。
第9図は時定数回路46として1MΩの抵抗461と
0.5μFのコンデンサ462とを用いた場合の波形図
である。この場合には、抵抗461とコンデンサ462
とによって或る大きさの時定数を有する時定数回路が構
成され、その時定数に応じて、バイアス電圧(Vbias)
が、第9図のように指数関数的に増加し、約200Vに
達す。表面電位(Vs)は必要な値たとえば400Vに
維持される。そのため、感光体ドラム20(光導電層2
0b)で保持すべき電圧は約200Vでよい。一方、コ
ンデンサ462のリアクタンスによって、ドラム電流
(Id)は、やや増加し、約175μAとなる。
第10図は時定数回路46として1MΩの抵抗461と
1μFのコンデンサ462とを接続した場合の波形図で
ある。この第10図の例では、抵抗461とコンデンサ
462とによる時定数が大きくなり時定数回路46によ
るバイアス電圧(Vbias)は約100V程度と小さくな
り、したがってドラム電流(Id)は、この第10図の
場合、約210μAとなる。
さらに、第11図は、時定数回路46として1MΩの抵
抗461および2.2μFのコンデンサ462を用いた
場合の波形図であり、第12図はそのコンデンサ462
の値を4.7μFとした場合の波形図である。いずれの
場合もコンデンサ462のリアクタンスが大きく影響
し、バイアス電圧(Vbias)が小さくなり、それに応じ
てドラム電流(Id)が大きくなっている。ドラム電流
(Id)は、第11図の場合、約210μAとなり、第
12図の場合、約218μAとなる。
第13図に示す参考例は時定数回路46として0.1M
Ωの抵抗461だけを用いた場合のバイアス電圧と表面
電位の波形を示す。この第13図の場合、時定数回路4
6における抵抗が非常に小さいので、そのバイアス電圧
も非常に小さいが、それでもドラム電流(Id)を約2
30μA程度と、第6図に示す従来例に比べて、小さく
することができる。
第13図の例では、時定数回路46には抵抗461しか
含まれていないので、先の第7図と同じように、交流成
分の影響を受ける。したがって、このような交流成分の
影響を除去するためには、コンデンサ462を用いれば
よい。
第14図は時定数回路46として0.1MΩの抵抗46
1と0.047μFのコンデンサ462とを用いた場合
の波形図を示す。この第14図では、交流成分は殆ど現
れていない。
第15図は時定数回路46として3MΩの抵抗461と
2.2μFのコンデンサ462とを用いた場合の波形図
である。この場合、バイアス電圧は約100V程度とな
り、ドラム電流(Id)は約215μAであった。
この一連の実験の結果が次表に示されている。
ここで、第16図を参照して、感光体ドラム20と基準
電位との間に抵抗回路46を接続する具体的な方法の一
例について説明する。
感光体ドラム20はシヤフト201によって機体12に
回転自在に支持される。感光体ドラム20の一端にはた
とえば合成樹脂のような絶縁材料からなるフランジ20
2が取り付けられていて、他端には基台20aと同じよ
うな導電材料からなるフランジ203が取り付けられ
る。フランジ202は金属のような導電材料からなる歯
車204と一体化されている。この歯車204の周側面
には駆動源(図示せず)に連結された歯車205が噛み
合わされる。導電性フランジ203は絶縁性スリーブ2
06と一体化され、このスリーブ206がシヤフト20
1に固着されている。なお、シヤフト201と機体12
との間には、それぞれベアリング207および208が
介挿されている。
駆動源(図示せず)によって歯車205が回されると、
それに噛み合う歯車204が回り、したがって感光体ド
ラム20が先に説明したようにシヤフト201を中心と
してその時計方向に回転される。
感光体ドラム20の他方端の導電性フランジ203の端
面には、支持台210に取り付けられた導電ブラシ20
9の先端が接触される。そして、この導電ブラシ209
の一端が、時定数回路46を通して、接地される。
なお、この時定数回路46は、制御ボツクス42(第1
図)に収納されるプリント基板(図示せず)上に形成さ
れればよい。
時定数回路46を接続する他の方法は、当業者なら容易
に推考できようが、要は、導電性基台20aを接地電位
から浮かせ、その上で、その基台20aと接地電位との
間に時定数回路46を接続すればよいのである。
(ト) 発明の効果 この発明は、感光体の光導電層を抵抗とコンデンサとが
並列接続された時定数回路を介して基準電位たとえばア
ース電位に接続するようにした、静電記録装置である。
この発明によれば、光導電層の表面電位がその光導電層
自体およびその光導電層と基準電位との間に接続されて
いる抵抗とコンデンサとが並列接続された時定数回路と
に分割され、抵抗とコンデンサとが並列接続された時定
数回路がバイアスとしての機能を果たし、光導電層の表
面電位そのものは十分大きな値に維持され得る。したが
って、光導電層それ自体で保持すべき電圧が従来のもの
にくらべて小さくでき、したがって、もし、光導電層が
アモルフアスシリコンのような比抵抗の小さい材料から
なるものであっても、従来のように感光体に大きな電流
を流す必要がなく、光導電層すなわち感光体に流れ込む
電流量は小さくてよい。したがって、この発明によれ
ば、光導電層の帯電むらを解消することができ、感光体
の電気的強度の劣化が少なくなり、より長寿命の静電記
録装置が得られる。
また、前記時定数回路の、抵抗と並列に接続されたコン
デンサによれば、該抵抗と時定数を構成することから、
例えば交流高圧等の影響を抑圧することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明が適用され得る電子複写機を示す構造
図である。 第2図は第1図に示す電子複写機の動作を概略的に説明
するためのタイミング図である。 第3図はこの発明の一実施例を示す電気回路図である。 第4図は第3図実施例の等価回路図である。 第5図は表面電位およびドラム電流などを測定するため
の測定装置を示す回路図である。 第6図は従来技術における光導電層の表面電位の波形を
示すグラフである。 第7図及び第13図は本発明を説明するための参考例に
おける光導電層の表面電位とバイアス電位との波形を示
すグラフである。 第8図乃至第12図、第14図及び第15図はそれぞ
れ、この発明に従ったそれぞれ異なる実施例における光
導電層の表面電位とバイアス電位との波形を示すグラフ
である。 第16図は要部を示す縦断面図である。 (20)……感光体ドラム、(20a)……導電性基台、
(20b)……光導電層、(22)……帯電コロトロン、(4
6)……時定数回路、(461)……抵抗。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性基台上に形成されたアモルファスシ
    リコンからなる光導電層を有する感光体と、前記感光体
    の前記光導電層に或る極性の電荷を帯電させるための帯
    電手段と、前記感光体の前記光導電層を基準電位に接続
    する、前記導電性基台と前記基準電位との間に配置され
    た、互いに並列接続された抵抗とコンデンサとからなる
    時定数回路と、 を具備することを特徴とする静電記録装置。
  2. 【請求項2】前記時定数回路に含まれる前記抵抗が0.
    1乃至3MΩの範囲内の抵抗値を有することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の静電記録装置。
JP59220803A 1984-10-19 1984-10-19 静電記録装置 Expired - Lifetime JPH0619624B2 (ja)

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