JP2006276681A - 電子写真装置用クリーニング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】バイアスローラ上のトナーを掻き落とすゴムブレードの摩擦力上昇を画像作成中にも効果的に防ぎ、クリーニング不良・異音の発生を防ぎ安定した品質の画像を得ることができる電子写真装置用クリーニング装置を提供すること。
【解決手段】被クリーニング体の表面に当接して同表面をクリーニングするファーブラシと、ファーブラシにバイアスを印加するためのバイアスローラと、バイアスローラに付着した粉体を除去するゴムブレードと、バイアスローラからゴムブレードでは除去できない付着物を除去するための摺擦部材と、を備え、摺擦部材の抵抗値が1×108
Ω〜1×1010Ωであり、且つ、摺擦部材のバイアスローラとの摩擦帯電極性がバイアスローラに印加されるバイアスと同極性であることを特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】被クリーニング体の表面に当接して同表面をクリーニングするファーブラシと、ファーブラシにバイアスを印加するためのバイアスローラと、バイアスローラに付着した粉体を除去するゴムブレードと、バイアスローラからゴムブレードでは除去できない付着物を除去するための摺擦部材と、を備え、摺擦部材の抵抗値が1×108
Ω〜1×1010Ωであり、且つ、摺擦部材のバイアスローラとの摩擦帯電極性がバイアスローラに印加されるバイアスと同極性であることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、像担持体上に可視画像を形成し、このトナー像を記録材に静電的に転写するようにした画像形成装置のクリーニング装置に関するものであり、例えば電子写真方式あるいは静電記録方式の画像形成装置等に好適に応用し得る。
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、例えば感光体より成る潜像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像として可視像化するものでは、そのトナー像の静電転写を行った後、転写に寄与しなかったトナーが感光体表面に残留付着しているので、斯かる付着トナーを感光体から除去して回収するようにしている。
又、この種の画像形成装置で、感光体上のトナー像を、転写ドラムや転写ベルト等の中間転写回転体に静電方式で転写し、この中間転写回転体上の転写像を更に記録媒体に転写するようにした画像形成装置が提案されているが、その中間転写回転体上にも、トナー像転写後にトナーが残留付着しているので、これを除去して回収するようにしている。
これらの残留付着したトナーの除去方法としては、ゴムブレードを像担持体に押し当てて除去する方法や、ファーブラシクリーニング手段にバイアス印加して残トナーを静電的に除去する方法等が提案されている。
前記ファーブラシクリーニングは、ブレードクリーニング手段で問題となる中間転写ベルトの寿命への影響、或いは摩擦抵抗変動による負荷変動等の問題に対して有利であるが、残留付着しているトナーの帯電極性は転写バイアスによって(+)に帯電したものと(−)に帯電したものが存在するため、1本のファーブラシで、且つ、片極性のバイアス印加では全ての残留付着トナーを回収し切れない問題が発生する。この問題に対し複数本のファーブラシにそれぞれ異極性の(+)、(−)のバイアスを印加することで転写後の残留付着トナーを回収する方法が提案されている(特許文献1)。
特許文献1に記載されている手法によると、ファーブラシにバイアスを印加するために、金属製ローラ(以下、バイアスローラ)をファーブラシに接触させ、バイアスローラにバイアスを印加する手法を用いている。この構成により、ファーブラシからトナーをバイアスローラ側に回収することが可能になる。そして、バイアスローラ上のトナーはゴムブレードにより除去されてトナー搬送スクリューを通して、所定の容器に回収される。
このバイアスローラ表面は長期間残留トナー回収を繰り返すことにより、ゴムブレードでは除去できないトナー成分が付着・蓄積していく現象(以下、トナーフィルミング)が発生する。この現象がひどくなると、バイアスローラとゴムブレードとの摩擦力が上昇し、十分なクリーニングができなくなったり、最悪の場合、バイアスローラが回転できなくなる。
そこで、トナーフィルミングを解消するために、バイアスローラ上に蓄積しているトナー成分をゴムブレード以外の手段、例えば樹脂製スポンジの摺擦部材(以下、スポンジローラ)等を用いて除去しなければならない。
しかし、バイアスローラは導体であるため、スポンジローラの当接時にバイアスローラにバイアスを印加すると、スポンジローラ側に電流が流れてしまう場合がある。スポンジローラ側に電流が流れると、ファーブラシから十分にトナーを回収することができず、ファーブラシのクリーニング性能が落ち、結果としてクリーニング不良が発生してしまう。バイアスローラにバイアスを印加していない間のみスポンジローラを当接させる構成も考えられるが、ゴムブレードとバイアスローラとの摩擦力が上がる現象は画像形成中にも発生することから、バイアスローラにバイアス印加中にもスポンジローラを当接できるようにしなければならない。
又、バイアスローラに付着したトナー成分を除去する過程において、スポンジローラ近傍で異常放電が発生する場合がある。この現象は、バイアスローラに印加する電位は異常放電の発生する電位よりも十分低い電位に設定しているにも係わらず発生することから、バイアスローラ上のトナー成分を除去する際、バイアスローラの印加バイアスとスポンジローラの摩擦帯電による電圧の合計値が、放電開始電圧を超えたために発生していると考えられる。結果として異音が発生したり、集積回路を故障に繋がることから、バイアスローラの印加バイアスとスポンジローラの摩擦帯電による電圧の合計値が、放電開始電圧を超えないようにしなければならない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、バイアスローラ上のトナーを掻き落とすゴムブレードの摩擦力上昇を画像作成中にも効果的に防ぎ、クリーニング不良・異音の発生を防ぎ安定した品質の画像を得ることができる電子写真装置用クリーニング装置を提供すること。
上記目的を達成するため、被クリーニング体の表面に当接して同表面をクリーニングするファーブラシと、ファーブラシにバイアスを印加するためのバイアスローラと、バイアスローラに付着した粉体を除去するゴムブレードと、バイアスローラからゴムブレードでは除去できない付着物を除去するための摺擦部材と、を備え、摺擦部材の抵抗値が1×108 Ω〜1×1010Ωであり、且つ、摺擦部材のバイアスローラとの摩擦帯電極性がバイアスローラに印加されるバイアスと同極性であることを特徴とする。
表1に、スポンジローラの抵抗値を最適化するために行った検討の結果を示す。摺擦部材の材質として、バイアスローラとの摩擦により(−)に帯電するポリウレタン樹脂製スポンジローラと、(+)に帯電するポリエステル樹脂製スポンジローラを用いた。更に、抵抗値を1×106 〜1×1012Ωまで振った物をそれぞれ用意し、長手全域にトナーがある画像形成を1000回行った後、クリーニング不良及び異常放電発生の有無を確認した。クリーニング不良は出力画像、異常放電は異音の発生をもって判断した。
又、1×108 8Ωよりも抵抗値が大きい場合、バイアスローラの極性によって、スポンジローラの材質の差が現れた。バイアスローラと摩擦帯電の極性が同じ極性になる組み合わせ、例えばバイアスローラに(−)極性のバイアスを印加した際には摩擦帯電によって(−)極性の電位が発生するポリウレタン製スポンジローラは抵抗値が1×108 Ω〜1×1010Ωの場合には異常放電による異音が発生しなかった。
しかし、バイアスローラと摩擦帯電の極性が反対になる組み合わせ、例えばバイアスローラに(−)極性のバイアスを印加した際には摩擦帯電によって(+)極性の電位が発生するポリエステル製スポンジローラは抵抗値が1×108 Ω以上で異常放電に伴う異音が発生した。
以上の結果をまとめると、被クリーニング体の表面に当接して同表面をクリーニングするファーブラシと、ファーブラシにバイアスを印加するためのバイアスローラと、バイアスローラに付着した粉体を除去するゴムブレードと、バイアスローラからゴムブレードでは除去できない付着物を除去するための摺擦部材と、を備え、摺擦部材の抵抗値が1×108 Ω〜1×1010Ωであり、且つ、摺擦部材のバイアスローラとの摩擦帯電極性がバイアスローラに印加されるバイアスと同極性であることを特徴とする電子写真装置用クリーニング装置によって前記目的が達成されることが分かる。
本発明によれば、バイアスローラ上のトナーを掻き落とすゴムブレードの摩擦力上昇を画像作成中にも効果的に防ぎ、クリーニング不良・異音の発生を防ぎ安定した品質の画像を得ることが可能になった。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は本発明の実施の形態1に係る画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は、中間転写体を用いた電子写真画像形成装置である。以下、本発明の画像形成装置について詳しく説明する。
画像形成装置本体内には矢印X方向に走行する無端状の中間転写体81が配設している。この中間転写体81は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム、ポリイミド、エチレン4フッ化エチレン共重合体等のような誘電体樹脂によって構成されている。本実施の形態では、体積抵抗率1×109 Ω・cm(JIS−K6911法準拠プローブを使用し、印加電圧500V、印加時間60sec)、厚みt=80μmの導電性ポリイミドシームレスベルトを採用したが、他の材料、体積抵抗率及び厚みのものでも構わない。更には、表層に弾性層を有する中間転写体においては、中間転写体のクリーニング手段としてブレードクリーニングが採用できない場合があるため、より最適である。
給紙カセット60から取り出された記録紙Pは、ピックアップローラ30を経て上述の搬送ローラ28に供給され、更に同図左方に搬送される。
次に、図2を用いて画像形成部を説明する。
画像形成部は、回転可能に配置されたドラム状の電子写真感光体(以下、「感光ドラム」と言う)1を備えている。感光ドラム1は、アルミニウム等の導電性基体1bと、その外周に形成された光導電層1aを基本構成とする円筒状の電子写真感光体である。その中心には支軸1cを有し、この支軸1cを中心として矢印R1方向に、不図示の駆動手段によって回転駆動されるようになっている。
感光ドラム1の周囲には、一次帯電器2、現像器4等のプロセス機器が配置されている。一次帯電装置2は、感光ドラム1表面に接してこの表面を所定の極性、電位に一様均一に帯電するものであり、全体としてローラ状に構成されている(以下、「帯電ローラ2」と言う)。帯電ローラ2は、中心に配置された導電体ローラ(芯金)2cと、その外周に形成された導電層2bとから成り、芯金2cの両端部が不図示の軸受部材によって回転自在に支持されるとともに、感光ドラム1に対して平行に配置されている。これら両端部の軸受部材は、不図示の押圧手段によって感光ドラム1向けて付勢されており、これにより、帯電ローラ2は、感光ドラム1表面に所定の押圧力を持って圧接されている。
帯電ローラ2は、感光ドラム1の矢印R1方向の回転に伴って矢印R2方向に従動回転する。帯電ローラ2の芯金2cには、電源10に接続された電気接触子に接触されている。帯電ローラ2は、電源10によってバイアス電圧が印加され、これにより、感光ドラム1表面を一様均一に接触帯電するようになっている。
露光手段3の下流側に配置された現像装置4は、回転軸119を中心にR4方向に45°ずつ回転することで、現像器を4a,4b,4c,4dの順番に感光ドラム1の対向位置に移動させることがでてきる。この動作により感光ドラム上に順次トナー像を形成していく。
以下、現像器の説明を現像器4aを使用して説明する。
現像器4aは二成分現像剤119を収容した現像容器116を有し、その容器116の感光ドラム1に面した開口部内に現像スリーブ111が回転自在に設置され、現像スリーブ111内には現像スリーブ111上に現像剤を担持させるマグネットローラ112が、現像スリーブ111の回転に対して非回転に固定配置されている。
現像容器116の現像スリーブ111の上方位置には、現像スリーブ111上に担持された現像剤を規制して薄層の現像剤層に形成する規制ブレード115が設置されている。現像容器116内には、その略下半部に仕切り壁117により区画された現像室R1及び撹拌室R2が設けられている。
現像剤119は、トナーと磁性体であるキャリアとを主体としてなっており、トナーは負帯電性であり、キャリアは正帯電性である。先ず、現像スリーブ111の回転に伴いマグネットローラ112の磁極によって現像室R1内の現像剤が汲み上げられ、現像スリーブ111上に担持される。その現像剤は、マグネットローラ112の回転により搬送され、それまでの搬送過程においてトナーが負に帯電されると共に、現像剤が現像スリーブ111に対し垂直に配置された規制ブレード115により規制され、薄層の現像剤層に形成される。
薄層の現像剤層に形成された現像剤は、感光ドラム1と対向した現像領域へ搬送されると、マグネットローラ112の現像領域に位置された現像主極の磁気力によって穂立ちし、現像剤の磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシで感光ドラム1の面上を擦ると共に、現像スリーブ111にバイアス電源121により現像バイアス電圧を印加することにより、磁気ブラシの穂を構成するキャリアに付着しているトナーが静電潜像の可視部(レーザ光による露光部)に付着して現像し、感光ドラム1上にトナー像が形成される。感光ドラム1の下方には、ローラ状の転写装置6(以下、「転写ローラ6」と言う)が配設されている。
転写ローラ6は、電源11に接続された導電体ローラ軸6aと、その外周面に円筒状に形成された導電層6bとによって構成されている。転写ローラ6の導電層6bとしては、その抵抗値が105 〜108 Ω・cm程度であり、単泡性或は連泡性のEPDM、SBR、BR等が望ましい。転写ローラ6は、両端部が不図示のスプリング等の押圧部材によって感光ドラム1に向けて付勢されており、これにより転写ローラ6の導電層6bは、所定の押圧力で感光ドラム1側に中間転写ベルトを挟み込むように圧接され転写ニップ部Nが形成される。
他の現像器4b,4c,4dは、現像器4aと同様の構成を備えており、これら現像器4a,4b,4c,4dの異なる点は、それぞれがイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する点である。
各現像器4a,4b,4c,4dにはそれぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー及びブラックトナーが収納されているものとする。原稿のイエロー成分色による画像信号がポリゴンミラー(不図示)等を介して感光ドラム1上に投射されて静電潜像が形成され、これに現像器4aからイエロートナーが供給されて静電潜像がイエロートナー像となる。このトナー像が感光ドラム1の回転に伴って、感光ドラム1と中間転写ベルト81とが当接する転写ニップ部Nに到来すると、転写ローラ6に印加される転写バイアスによって、前記イエロートナー像が中間転写体81へ転写される。
イエロートナー像を担持した中間転写体81は、1回転して再び転写ニップ部Nに搬送されてくると、このときまでに、現像装置4は回転軸119を中心にR4方向に45°回転し、現像器4bを感光ドラム対向位置に移動させ、前記と同様の方法で感光ドラム1上に形成されたマゼンタトナー像が、前記イエロートナー像上へ転移される。
同様に、シアントナー像、ブラックトナー像が前述のトナー像に重畳転写され、このときまでに給紙カセット60から取り出された記録紙Pが前記転写部位に達し、2次転写部材40に印加される転写バイアスによって上述の4色のトナー像は記録紙P上に転写される。
2次転写部の詳細な構成を図3に示す。
2次転写部材40は、中間転写ベルト81の内側に位置する2次転写内ローラ41と外側に位置する2次転写外ローラ42から成る。2次転写外ローラ42は直径24mm、導電性の軸42aとその表面を被覆した導電層42bで形成されている。2次転写外ローラ42の導電層42bとしては、その抵抗値が105 〜107 Ω・cm程度であり、ソリッド又は発泡性のEPDM、SBR、BR等が望ましい。2次転写内ローラ41は、導電性のローラで、直径は21mm、材質は、SUS、Al等が好ましい。
尚、2次転写内ローラ或は2次転写外ローラの何れか転写バイアスを印加することで中間転写ベルト上のトナーを二次転写部を通過する記録紙Pに転写するが、ここでは2次転写外ローラに正のバイアスを印加することで、(−)に帯電したトナーを中間転写ベルト上から記録紙P上へ転写する。
2次転写外ローラ42は、中間転写ベルト81に対して着脱可能であり、上記イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を中間転写ベルト上に重畳形成しているときには脱状態になっていて、中間転写ベルト上のフルカラートナー像を記録紙Pに転写するときに着状態となる。
記録紙に転写されずに中間転写ベルト81に残った残トナーは、ベルトの回転によりクリーニング部8に搬送される。クリーニング部にはベルト張架ローラに対向して配置され、ベルトの搬送方向で上流、下流に2本のファーブラシが配置されている。
このクリーニング部8も、2次転写外ローラ42と同様に中間転写ベルトに対して着脱可能であり、中間転写ベルト上の残トナーがクリーニング部8に搬送されてきたときに着状態となる。
本実施の形態で使用するファーブラシは、φ8mmの導電軸に、導電性で繊維状の毛を植毛したもので、外径:φ20mm、パイル長:6mm、材質:ナイロン、密度:100kF、抵抗:5×106 Ωのものを2本使用した。
図4は本実施の形態で使用されるファーブラシクリーニング部5を示した図である。
ファーブラシ51a,51bのベルト張架ローラ50に接する点の下流側には金属のバイアスローラ52a,52bがファーブラシ51a,51bに進入するように配置されている。
又、この金属のバイアスローラのファーブラシに接する点の下流側にはゴムブレード53が押し当てられ、ファーブラシ51で回収したトナーをバイアスローラ52に転移させ、ゴムブレード53で掻き取ることでトナーを廃トナーボックス(不図示)に落下させる。それぞれ回転方向は、ファーブラシはベルトとの対向位置で反対方向(矢印R5方向に)に、バイアスローラはファーブラシとの対向位置で同じ方向(矢印R’5方向に)に回転する。
中間転写ベルトからファーブラシへのトナーの受け渡しは、バイアスローラ52に+700Vを印加するとファーブラシ51には+600Vの電圧が誘起され、接地された張架ローラ50とに電位差が生じ、中間転写ベルト81上のトナーがファーブラシ51に転移する。更に、ファーブラシ52に回収されたトナーは、ファーブラシ51とバイアスローラ52との電位差によりバイアスローラ52に転移される。
ゴムブレード53にはJIS−Aゴム硬度77°厚み2mmの板状のものを用いており、バイアスローラ52に約1mm押し当てている。スポンジローラ54は、φ20mmのローラ形状をしており、φ16mmの芯金の周りに54aはポリウレタン材料、54bはポリエチレン材料を発泡させたスポンジ製のローラとしている。スポンジの密度は共に0.25〜0.30g/cm2
とした。それぞれ、バイアスローラ52に任意のタイミングで接離可能な構成としている。スポンジローラ54の回転方向は図中の矢印方向に回転する方がトナーフィルミングの除去性能が良く、望ましい構成である。スポンジローラ54a,54bの回転速度は、60mm/secとした。
とした。それぞれ、バイアスローラ52に任意のタイミングで接離可能な構成としている。スポンジローラ54の回転方向は図中の矢印方向に回転する方がトナーフィルミングの除去性能が良く、望ましい構成である。スポンジローラ54a,54bの回転速度は、60mm/secとした。
本実施の形態においては、通常の画像形成時には中間転写ベルト81の回転方向で上流側のバイアスローラ52aに(−)のバイアスを、下流側のバイアスローラ52bに(+)のバイアスを印加する。つまり、上流のバイアスローラ52aには−700Vが印加される。
これは、二次転写終了後の中間転写ベルト81上の残トナーには(+)極性、(−)極性の両極性のトナーが存在する可能性があるため、2本のファーブラシに異なる極性のバイアスを印加するようにしている。
図5は本実施例における二次転写部での、二次転写ローラへの印加電圧と転写効率のグラフを示したものである。このグラフ中の点線1,2は転写効率90%時の転写電圧を示している。
転写効率は、
転写効率=記録紙に転写されたトナー量/転写前の中間転写体上のトナー量×100(%)
によって求めた。
転写効率=記録紙に転写されたトナー量/転写前の中間転写体上のトナー量×100(%)
によって求めた。
点線1,2に対応する電圧はそれぞれ1.5kVと3.5kVと電圧は異なるが、転写電圧1.5kVに設定された時の中間転写体上の残トナーは、主に(−)極性のトナーが多く、3.5kVの時には主に(+)極性のトナーが多く残っている。これは1.5kV設定時には、転写されるトナーの電荷に対し転写電圧が足りないことにより起こり、3.5kV設定時には、転写電圧が高すぎることでトナーに電荷注入、或いは放電による電荷の飛び込みによりトナー電荷の極性が反転してしまうことにある。
上記理由により、ファーブラシを2本、且つ、異なる極性のバイアスを印加するようにしている。
図6を参考にしながら、スポンジローラ54の着脱タイミングについて述べる。
本実施の形態においては、スポンジローラ54a,54bの着脱動作は個別に行えるようにしており、簡便のためスポンジローラ54aについて説明する。スポンジローラ54aは常時当接の構成でも、バイアスローラ52aとゴムブレード53aとの摩擦力上昇を抑制することが十分可能である。しかし、スポンジローラ54a表層の汚染並びに摩耗の観点から、バイアスローラ52aの清掃が必要な場合のみ当接する構成にする方が、より望ましい。
スポンジローラ54aの当接タイミングは、画像形成開始時バイアスローラ52aの駆動モータの電流量を図示しない検知機構でチェックし、所定の値A1を超えた場合に一定の荷重、本実施の形態では総圧1kgで当接させるようにする。バイアスローラ52aの駆動モータの電流量は、バイアスローラ52aを回転するのに必要な力に比例して増減することから、ゴムブレード53aの摩擦力の推移を間接的に知ることができる。
本実施の形態においては、A1の値として、初期のバイアスローラ52aの駆動モータの電流量の3倍の値を用いた。この値は以前の検討において、モータの電流量の5倍の値を示した場合に、モータが過負荷により回転できなくなったことと、スポンジローラ51aの当接もモータの電流量を上昇させることを考慮している。
スポンジローラ54aの離間タイミングは、画像形成開始時バイアスローラ52aの駆動モータの電流量がA2の値を下回った場合に離間させる。本実施の形態では、A2の値として、初期のバイアスローラ10を回転させるモータの2倍の値を用いたが、これに限るものではない。
上記スポンジローラ54aにおける構成及び制御はスポンジローラ54bにおいてもほぼ同様である。
図7には、(−)極性用にポリウレタンを、(+)極性用にポリエチレンを発泡させたスポンジローラ54を用いて、抵抗値を共に1×109 Ωとした場合の10000回画像形成時におけるバイアスローラ52駆動モータの電流量の推移を示す。この図に示されるように、本実施の形態によって、クリーニング不良が発生せず、しかも、バイアスローラ52のゴムブレード53との摩擦力上昇が効果的に抑えられる。
本実施の形態においては、フルカラーを得る画像形成装置について説明をしてきたが、勿論B/Wの画像を得る画像形成装置においても同様の効果を得ることができる。
1 感光ドラム
2 帯電ローラ
4 現像器
6 転写装置
10 電源
60 給紙カセット
81 中間転写体
111 現像スリーブ
112 マグネットローラ
115 規制ブレード
119 現像剤
121 電源
2 帯電ローラ
4 現像器
6 転写装置
10 電源
60 給紙カセット
81 中間転写体
111 現像スリーブ
112 マグネットローラ
115 規制ブレード
119 現像剤
121 電源
Claims (2)
- 被クリーニング体の表面に当接して同表面をクリーニングするファーブラシと、ファーブラシにバイアスを印加するためのバイアスローラと、バイアスローラに付着した粉体を除去するゴムブレードと、バイアスローラからゴムブレードでは除去できない付着物を除去するための摺擦部材と、を備え、摺擦部材の抵抗値が1×108
Ω〜1×1010Ωであり、且つ、摺擦部材のバイアスローラとの摩擦帯電極性がバイアスローラに印加されるバイアスと同極性であることを特徴とする電子写真装置用クリーニング装置。 - 前記摺擦部材として(−)極性を印加するバイアスローラ用にポリウレタンを発泡させたスポンジローラ、(+)極性を印加するバイアスローラ用にポリエステルを発泡させたスポンジローラをそれぞれ用いたことを特徴とする請求項1記載の電子写真装置用クリーニング装置。
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JP2007199675A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-08-09 | Brother Ind Ltd | 画像形成装置 |
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2005
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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