JP3582178B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関する。より詳しくは、電子写真方式によりトナーを用いて記録紙上に画像を形成する、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、主として、トナーに混入している紙粉を除去する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式により記録紙上にトナー像を形成する画像形成装置のなかには、現像装置により感光体表面に形成したトナー像の記録紙への転写後に感光体表面に付着している残留トナーを除去し、この残留トナーを前記現像装置へ搬送して再利用するものがある。
【0003】
このように残留トナーを再利用する画像形成装置においては、記録紙からの紙粉が残留トナー中に混入するので、この紙粉を除去する必要がある。
【0004】
従来、残留トナー中に混入している紙粉を除去する手段としては、ネット状ないし格子状のフィルターが一般的に用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなフィルターを用いて紙粉を除去する技術では、紙粉によってフィルターに目詰まりが生じ、再利用すべきトナーの円滑な搬送が得られなくなってしまうことがあるという難点がある。
【0006】
本発明の目的は、以上のような問題を解決し、トナーに混入している紙粉を除去することができると同時に、再利用すべきトナーを確実に搬送することのできる画像形成装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1記載の画像形成装置は、トナーを感光体表面に供給して感光体表面の潜像を現像し感光体表面にトナー像を形成する現像装置と、
この現像装置により感光体表面に形成されたトナー像の記録紙への転写後に感光体表面に付着している残留トナーを除去する除去手段と、この除去手段により除去されたトナーを回収する回収路とを有するクリーニング装置と、
このクリーニング装置で回収された残留トナーを前記現像装置へ搬送するトナー搬送装置とを備えた画像形成装置であって、
前記除去手段と前記回収路との間に配置され、前記感光体表面と摺接することなく、前記除去手段から回収路に至るクリーニング装置の壁面と摺接しつつ回転する多孔質の弾性体からなる紙粉捕集ローラであって、当該紙粉捕獲ローラの回転方向に関し当該紙粉捕獲ローラの表面と前記壁面との摺接部の手前部分に紙粉を貯留させるとともに当該紙粉捕獲ローラの孔にトナーを入り込ませて前記摺接部を通過させて前記回収路に向け搬送する紙粉捕獲ローラを備えたことを特徴とする。
【作用】
請求項1記載の画像形成装置によれば、現像装置によって感光体表面にトナーが供給され、このトナーにより感光体表面の潜像が現像されてトナー像が形成される。トナー像が記録紙へ転写された後に感光体表面に付着している残留トナーは、クリーニング装置が備えている除去手段によって除去され、回収路に回収される。回収された残留トナーはトナー搬送装置によって現像装置へ搬送され、再利用されることとなる。
【0008】
感光体表面に付着している残留トナーが上記除去手段によって除去される際、感光体表面に付着している紙粉も残留トナーとともに除去され、回収路に向かうこととなるが、除去手段と回収路との間には、多孔質の弾性体からなる紙粉捕集ローラが配置されており、この紙粉捕集ローラが、除去手段から回収路に至る壁面と摺接しつつ回転しているので、残留トナーに混入している紙粉は、紙粉捕集ローラと壁面との摺接部を通過することができず、その手前部分に滞留することとなる。一方、残留トナーは、紙粉捕集ローラが多孔質の弾性体からなっていることから、その孔に入り込むことにより紙粉捕集ローラによって搬送され、回収路に至ることとなる。
【0009】
概して、紙粉は、トナーに比べて著しく大きいため、紙粉捕集ローラと壁面との摺接部には入り込まず、その手前部分に滞留することとなるのに対し、トナーはその径が著しく小さいから紙粉捕集ローラの孔に入り込んで搬送されるという作用が得られることとなる。
【0010】
また、仮に、紙粉が紙粉捕集ローラと壁面との摺接部に入り込んだとしても、紙粉捕集ローラは多孔質の弾性体からなっていて壁面と弾性力を持って摺接しており、しかも、紙粉は繊維質でいわば尖った状態となっているので、上記摺接部を通過する過程で紙粉捕集ローラに突き刺ささるようにして捕獲されることとなる。
【0011】
以上のように、この請求項1記載の画像形成装置によれば、従来のようなフィルターを用いることなく紙粉を捕集することができ、したがって紙粉によってフィルターに目詰まりが生じるということもなく、再利用すべきトナーの円滑な搬送を得ることができる。
【0012】
しかも、従来のようなフィルターを用いて残留トナー中に混入している紙粉を除去するには、トナーがフィルターを通過するように、トナーを搬送する(流動させる)ための手段、例えば攪拌羽根等が必要であったため、部品点数が多くなると同時に余分なスペースが必要であったが、この発明によれば、紙粉捕集ローラが、いわばフィルターとトナー搬送手段とを構成しているので、部品点数が削減されると同時に余分なスペースも不要となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0014】
図1は本発明に係る画像形成装置の一実施形態を用いたプリンタの一例を示す外観斜視図、図2は正面図、図3は平面図、図4は断面図である。
【0015】
これらの図、主として図4において、100はプリンタ本体であり、そのケース101内には、給紙ローラ102、光学ユニット110、画像形成ユニット200、定着ユニット120、排紙ローラ103が設けられている。なお、図1において画像形成ユニット200は概略的に(模式的に)描いてある。
【0016】
600は画像形成ユニット200にトナーを補充するトナー補給手段をなすトナータンクである。
【0017】
図3において、P2は排紙トレイ108上に排紙されつつある記録紙を、図2において、P3は排紙トレイ108に排紙された記録紙を示している。
【0018】
以下、本体100、画像形成ユニット200について詳しく説明する。
【0019】
先ず、本体100の全体構成について、主として図4を参照して説明する。
【0020】
ケース101の背部には、給紙トレイ104が回動可能に設けられている。給紙トレイ104は、ケース101の背部に回動可能に支持されたベース部104aと、このベース部104aに対してスライド可能に取り付けられたトレイ104bとを有しており、不使用時には、図4に破線で示すように、トレイ104bがベース部104aに収納された状態でケース背面と密着するように折り畳まれ、使用時には実線で示すように開かれて使用に供される。
【0021】
給紙トレイ104にセットされた記録紙Pは、給紙ローラ102によって1枚ずつ給送される。
【0022】
給送された記録紙は、紙ガイド105と画像形成ユニット200の下面とで形成された給紙経路A1を通り、後述するようにしてトナー像が形成される感光ドラム201と転写ローラ106との間に達する。ここで感光ドラム201からトナー像が転写された記録紙は、経路A2を経て定着ユニット120の定着ローラ121と加圧ローラ122との間を通ることによりトナー像が定着され、上方に湾曲した排紙経路A3を経て排紙ローラ103によって排紙口107から排紙トレイ108上に排出される。
【0023】
109は前記排紙経路A3が形成されているカバーであり、本体100に対して軸109a,109aで開閉可能に構成されている。前記排紙口107は、このカバー109の上面に形成されており、また、前記定着ユニット120は、このカバー109に取り付けられている。このカバー109は、紙詰まり時あるいは、メンテナンス時に、手前側に開かれる。
【0024】
次に、画像形成ユニット200について説明する。
【0025】
図5は画像形成ユニット200およびトナータンク600を示す部分省略斜視図、図6は図5におけるVI−VI断面図、図7は画像形成ユニット200およびトナータンク600を示す模式的平面図、図8は画像形成ユニット全体を示す模式的な平面図、図9はクリーニング装置400における作用説明図である。
【0026】
主として図5、図6に示すように、画像形成ユニット200は、感光体である感光ドラム201と、帯電ローラ202と、現像装置300と、クリーニング装置400と、トナー搬送装置500とを、ケース210に組み込むことにより、単一のユニットとして構成されている。
【0027】
感光ドラム201は、アルミドラムからなる導電性基体上に有機感光体からなる感光層を形成して構成されており、ケース210に回転可能に支持され、図示しない駆動機構により矢印a方向に回転駆動される。
【0028】
帯電ローラ202は、図示しない押圧機構により感光ドラム201に対して押圧されており、感光ドラム201に従動しながら感光ドラム201を帯電させるようになっている。帯電ローラ202にはバイアス電圧が印加されている。
【0029】
帯電した感光ドラム201は、図4に示した光学ユニット110から発せられるレーザービームLBによって走査され、これによって感光ドラム201の表面に潜像が形成される。
【0030】
ケース210は、下ケース220と上ケース230とで構成されており、上ケース230にはビーム走査用のスリット231が形成されている。
【0031】
現像装置300は、下ケース220により、その長手方向に形成されたトナー貯留室301と、このトナー貯留室301内において回転可能に設けられた供給ローラ310と、同じく回転可能に設けられた現像ローラ320と、この現像ローラ320の軸線方向に沿って現像ローラ320の表面に摺接し、前記感光ドラム201表面に供給されるトナー量を規制する規制ブレード330とを備えている。
【0032】
供給ローラ310および現像ローラ320は、感光ドラム201の駆動機構に連動する駆動機構によりそれぞれ図6矢印方向に回転駆動される。
【0033】
規制ブレード330はステンレス鋼板等の弾性体で構成されており、取付部材331によって上ケース230に取り付けられている。規制ブレード330の下端は、L字型に屈曲されており、その屈曲角部において現像ローラ320と摺接している。
【0034】
供給ローラ310は、多孔質の弾性体(例えばスポンジ)で構成されており、現像ローラ320と摺接している。供給ローラ310は、トナー貯留室301内に貯留されているトナーを攪拌しながら回転し、摺接部において現像ローラ320の表面にトナーを擦り付けるようにして供給する(コーティングする)。
【0035】
現像ローラ320の表面にコーティングされたトナーは、規制ブレード330と摺接することによって薄層化されるとともに摩擦帯電される。
【0036】
現像ローラ320にはバイアス電圧が印加されており、薄層化されたトナーは感光ドラム201へと搬送され、現像ローラ320と感光ドラム201との圧接部で構成されているニップ部で感光ドラム201の潜像に反転現像される。これによって、感光ドラム201表面の潜像が現像されてトナー像が形成される。
【0037】
感光ドラム201の表面に形成されたトナー像は、トナー像と逆極性のバイアス電圧が印加されている転写ローラ106(図4参照)と感光ドラム201とで挟まれて搬送されている記録紙に転写される。
【0038】
クリーニング装置400は、残留トナーの除去手段であるクリーニングブレード410と、紙粉捕集ローラ430と、トナーを回収する回収路(以下トナー回収路ともいう)560とを備えている。
【0039】
クリーニングブレード410は取付部材420によって上ケース230に取り付けられている。クリーニングブレード410の下縁411は、感光ドラム201の周面に当接しており、トナー像が記録紙に転写された後に感光ドラム201の表面に付着している残留トナーを、トナー回収路560に向けて掻き落とすようになっている。440は、下ケース220に取り付けられ、感光ドラム201と摺接しているフィルムシールである。クリーニングブレード410によって掻き落とされた残留トナーは、このフィルムシール440によって紙粉捕集ローラ430に案内される。
【0040】
紙粉捕集ローラ430は、多孔質の弾性体(例えばスポンジ)で構成されており、クリーニングブレード410と回収路560との間に配置されている。紙粉捕集ローラ430は、感光ドラム201の駆動機構と連動する駆動機構(図示せず)により駆動され、クリーニングブレード410から回収路560に至る壁面223と摺接しつつ矢印方向に回転する。
【0041】
なお、感光ドラム201は、残留トナーが掻き落とされることによりクリーニングされた後、再び前述した画像形成プロセスへ移行する。
【0042】
トナー搬送装置500は、現像装置300とクリーニング装置400との間に閉ループ状に配置されており、トナー搬送手段をなすコイルスプリング510と、このコイルスプリング510と係合してこれを循環駆動する駆動歯車520と、コイルスプリング510と摺接してこれを案内するほぼ溝形状のガイド部530(図8参照)とを備えている。
【0043】
コイルスプリング510は無端状に構成されており、クリーニング装置400の内部と現像装置300の内部との間を循環可能に配置されている。
【0044】
駆動歯車520は、感光ドラム201の駆動機構と連動する駆動機構(図示せず)により駆動されて、コイルスプリング510を矢印b方向に循環駆動する。なお、コイルスプリング510は、その軸線回りに旋回しながら循環し、本実施形態では1回の循環に対し約5回旋回する。
【0045】
図8は、画像形成ユニット200全体を示す模式的な平面図である。
【0046】
この図から明らかなように、ガイド部530は、自然放置状態では円環形状をなすコイルスプリング510を平面視ほぼ長円形状に矯正して案内する形状となっており、ほぼ1/4円弧状に形成された2つのコーナー部C1,C2と、半円弧状に形成されたコーナー部C3と、これらコーナー部を連結するほぼ直線的な部分L1,L2とで構成されている。
【0047】
2つの直線部L1,L2のうち一方の直線部L1は、図6に示すように現像装置300のトナー貯留室301内にあり、他方の直線部L2はクリーニング装置400内にある。そして、一方の直線部L1については下ケース220の起立壁221と上ケース230の下面232とでガイド部を構成し、他方の直線部L2については、下ケース220の上面に形成した凹溝222でガイド部およびトナー回収路560を構成している。また、トナー貯留室301内にある直線部L1については、下ケース220の起立壁221と上ケース230の下面232とでコイルスプリング510の外側と上側とを案内するように構成してあり、結果として、トナー貯留室301に対してコイルスプリング510の内側方および下方を開放する開放箇所531を形成してある。なお、上ケース230の下面232はコイルスプリング510の上端と当接しないかあるいは当接しても軽く当接するように構成されており、循環するコイルスプリング510に対してほとんど抵抗とはならない。
【0048】
すなわち、コイルスプリング510は、トナー貯留室301内においては、下ケース220の起立壁221と上ケース230の下面232とで上側および外側のみが案内され、トナーを貯留室301に放出することができるようになっている。
【0049】
一方、クリーニング装置400内のトナー回収路560においては、クリーニングブレード410により掻き落とされ、紙粉捕集ローラ430で後述するようにして紙粉が取り除かれたトナーを受けて回収することができるように、その側方が紙粉捕集ローラ430に向かって開放されている。
【0050】
以上のような画像形成ユニット200は次のように作動する。
【0051】
前述したように、現像装置300によって感光ドラム201の表面にトナーが供給され、このトナーにより感光ドラム201表面の潜像が現像されてトナー像が形成される。
【0052】
トナー像が記録紙へ転写された後に感光ドラム201の表面に付着している残留トナーはクリーニング装置400のクリーニングブレード410によって除去される。この際、記録紙から感光ドラム201に付着した紙粉がある場合には、この紙粉も残留トナーとともにクリーニングブレード410によって除去されることとなる。
【0053】
図9に示すように、除去された残留トナーTおよび紙粉Dは、フィルムシール440によって案内され、トナー回収路560に向かうこととなるが、クリーニングブレード410と回収路560との間には、多孔質の弾性体からなる紙粉捕集ローラ430が配置されており、この紙粉捕集ローラ430が、クリーニングブレード410から回収路560に至る壁面223と摺接しつつ矢印方向に回転しているので、残留トナーTに混入している紙粉Dは、紙粉捕集ローラ430と壁面223との摺接部Aを通過することができず、その手前部分A1に滞留することとなる。
【0054】
一方、残留トナーTは、紙粉捕集ローラ430が多孔質の弾性体からなっていることから、その孔に入り込むことにより紙粉捕集ローラ430によって搬送され、回収路560に至ることとなる。
【0055】
概して、紙粉Dは、トナーTに比べて著しく大きいため、紙粉捕集ローラ430と壁面223との摺接部Aには入り込まず、その手前部分A1に滞留することとなるのに対し、トナーTはその径が著しく小さいから紙粉捕集ローラ430の孔に入り込んで搬送されることとなる。
【0056】
また、仮に、紙粉Dが紙粉捕集ローラ430と壁面223との摺接部Aに入り込んだとしても、紙粉捕集ローラ430は多孔質の弾性体からなっていて壁面223と弾性力を持って摺接しており、しかも、紙粉Dは繊維質でいわば尖った状態となっているので、摺接部Aを通過する過程で紙粉捕集ローラ430に突き刺ささるようにして捕獲されることとなる。
【0057】
以上のようにして、紙粉Dが除去され、残留トナーTのみが回収路560に回収されることとなる。
【0058】
クリーニング装置400と現像装置300との間には、無端状のコイルスプリング510がクリーニング装置内部と現像装置内部との間を循環可能に配置されており、このコイルスプリング510が駆動歯車520によって循環駆動されるから、現像装置300のトナー貯留室301内にあって現像に供されなかった余剰トナーの一部はコイルスプリング510によってクリーニング装置400へ搬送され、クリーニング装置400内に回収された残留トナーは、コイルスプリング510により搬送されてきた前記余剰トナーと攪拌混合されながら現像装置300へ搬送される。なお、コイルスプリング510は旋回動作を伴って循環するから、トナーの攪拌混合は良好になされる。
【0059】
現像装置300に搬送されてきたトナーは、トナー貯留室301内のトナーが消費されてそのレベル面が下がっている場合には、その自重によりトナー貯留室301に向けて放出される。
【0060】
以上のような動作の繰り返しにより、画像形成ユニット200内のトナーは徐々に消費されてゆくこととなるが、消費された分のトナーはトナータンク600から随時補充される。
【0061】
図1に示したように、プリンタ本体のケース101の上面にはトナータンク装着穴101aが設けられており、この装着穴101aを通じて、トナータンク600は、画像形成ユニット200の上ケース230に対して着脱可能に構成されている。図8において、243がトナー供給口であり、このトナー供給口243を通じてトナータンク600内のトナーが画像形成ユニット200内に供給される。トナー供給口243は、コイルスプリング510の循環経路における駆動歯車520とコイルスプリング510との噛み合い開始箇所に臨むように設けられている。トナータンク600は、図7に示すように、現像装置300の上流側に取り付けられており、図8に示したようにトナー供給口243は駆動歯車520とコイルスプリング510との噛み合い始め位置に臨んで開口しているから、トナー搬送経路Rに対してトナーが過度に供給されてしまうことがなく、適量供給される。
【0062】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である。
【0063】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のようなフィルターを用いることなく紙粉を捕集することができ、したがって紙粉によってフィルターに目詰まりが生じるということもなく、再利用すべきトナーの円滑な搬送を得ることができる。
【0064】
しかも、従来のようなフィルターを用いて残留トナー中に混入している紙粉を除去するには、トナーがフィルターを通過するように、トナーを搬送する(流動させる)ための手段、例えば攪拌羽根等が必要であったため、部品点数が多くなると同時に余分なスペースが必要であったが、この発明によれば、紙粉捕集ローラが、いわばフィルターとトナー搬送手段とを構成しているので、部品点数が削減されると同時に余分なスペースも不要となる。
【0065】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を用いたプリンタの外観斜視図。
【図2】同じく正面図。
【図3】同じく平面図。
【図4】同じく断面図。
【図5】画像形成ユニットおよびトナータンクを示す部分省略斜視図。
【図6】図5におけるVI−VI断面図。
【図7】画像形成ユニットおよびトナータンクを示す模式的平面図。
【図8】画像形成ユニット全体を示す模式的な平面図。
【図9】クリーニング装置内における作用説明図。
【符号の説明】
201 感光ドラム
223 壁面
300 現像装置
301 トナー貯留室
310 供給ローラ
320 現像ローラ
400 クリーニング装置
410 クリーニングブレード(除去手段)
430 紙粉捕集ローラ
500 トナー搬送装置
560 回収路
Claims (1)
- トナーを感光体表面に供給して感光体表面の潜像を現像し感光体表面にトナー像を形成する現像装置と、
この現像装置により感光体表面に形成されたトナー像の記録紙への転写後に感光体表面に付着している残留トナーを除去する除去手段と、この除去手段により除去されたトナーを回収する回収路とを有するクリーニング装置と、
このクリーニング装置で回収された残留トナーを前記現像装置へ搬送するトナー搬送装置とを備えた画像形成装置であって、
前記除去手段と前記回収路との間に配置され、前記感光体表面と摺接することなく、前記除去手段から回収路に至るクリーニング装置の壁面と摺接しつつ回転する多孔質の弾性体からなる紙粉捕集ローラであって、当該紙粉捕獲ローラの回転方向に関し当該紙粉捕獲ローラの表面と前記壁面との摺接部の手前部分に紙粉を貯留させるとともに当該紙粉捕獲ローラの孔にトナーを入り込ませて前記摺接部を通過させて前記回収路に向け搬送する紙粉捕獲ローラを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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