JP4890352B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、かかる構成では、供給搬送スクリュウの剤搬送方向上流から下流に向けて現像濃度を少しずつ低下させてしまうことがあった。供給搬送スクリュウの剤搬送方向の上流付近では、現像剤の殆どが濃度回復直後の現像剤で占められるのに対し、剤搬送方向の下流に向かうにつれて、現像剤担持体から回収された使用済みの現像剤の割合が増えていくからである。
一方、特許文献1には、現像剤担持体からの現像剤の回収と、現像剤担持体への現像剤の供給とを別々の搬送スクリュウで行う現像装置が記載されている。
この現像装置は、現像剤を現像剤担持体に供給する供給搬送スクリュウと、これの真下に配設された受取搬送スクリュウと、鉛直方向に並ぶこれらスクリュウの横で、水平方向に対して斜めの姿勢を取るように配設された傾斜搬送スクリュウとを有している。そして、受取搬送スクリュウによって現像剤担持体から受け取った使用済みの現像剤にトナーを補給して現像剤のトナー濃度を回復させた後、傾斜搬送スクリュウに受け渡す。傾斜搬送スクリュウは、受取搬送スクリュウから送られてきた現像剤を昇り勾配で搬送して、受取搬送スクリュウの真上に配設された供給搬送スクリュウに送る。
供給搬送スクリュウの下流において現像濃度ムラを防止するには、供給搬送スクリュウ及び他の搬送スクリュウの回転数を高めに設定し、供給搬送スクリュウの下流にまで十分な現像剤量を確保する方法が考えられる。しかしながら、搬送スクリュウの回転数を高くすると、現像剤が発生する熱量が大きくなりトナーが融けて現像剤の塊りが生じやすいという問題点がある。さらに、現像剤の温度上昇の影響を受けトナー濃度センサの温度も高くなることでトナー濃度を誤検知しトナー補給制御が不安定になるという問題点がある。
本発明の現像装置は、表面に担持したトナーとキャリアとを含有する現像剤によって潜像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体から受け取った使用済みの現像剤を回転軸線方向に搬送する受取搬送スクリュウと、該受取搬送スクリュウから送られてくる現像剤を受け取り回転軸線方向に搬送する攪拌搬送スクリュウと、該攪拌搬送スクリュウから送られてくる現像剤を受け取って回転軸線方向に搬送しながら該現像剤担持体に供給する供給搬送スクリュウを備えた現像装置において、攪拌搬送スクリュウが収納されてある剤攪拌室を構成する部材の外側であって、攪拌搬送スクリュウの現像剤搬送方向の下流から上流に向けて通風する通風手段を設けたことを特徴とするものである。
また、本発明の現像装置は、前記攪拌搬送スクリュウの現像剤搬送方向の下流であって、かつ通風方向の上流に相当する位置に現像装置内の現像剤に占めるトナーの割合を検知するの電子部材を配置したことを特徴とするものである。
また、本発明の現像装置は、前記攪拌搬送スクリュウの現像剤搬送方向の上流よりも下流が上方向に高くなるように、攪拌搬送スクリュウを斜めに配置し、さらに攪拌搬送スクリュウが収納されてある剤攪拌室を構成する部材の外側に放熱用のフィンが構成されており、該放熱用のフィンの高さが前記攪拌搬送スクリュウの現像剤搬送方向の上流から下流に行くほど高いことを特徴とするものである。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図1は、本発明の実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。
このプリンタは、マゼンタ,シアン,イエロー,ブラック(以下、M,C,Y,Kと記す)の各色のトナー像を形成するための4つのトナー像形成部1M,C,Y,Kを備えている。また、互いに鉛直方向に並べられたこれらトナー像形成部1M,C,Y,Kの側方に、転写ユニット50を備えている。
各トナー像形成部1M,C,Y,Kは、使用するトナーの色が異なる点の他は、ほぼ同様の構成になっている。Mトナー像を形成するためのM用のトナー像形成部1Mについて説明すると、これは、プロセスユニット2Mと、光書込ユニット10Mと、現像ユニット20Mとを有している。
感光体3Mは、アルミ等の素管に有機感光層が被覆されたものである。
帯電装置4Mは、図中反時計回り方向に回転駆動される感光体3Mの表面をコロナチャージによって例えば負極性に一様帯電せしめる。
光書込ユニット10Mは、レーザーダイオード等からなる光源、正六面体のポリゴンミラー、これを回転駆動するためのポリゴンモータ、fθレンズ、レンズ、反射ミラー等を有している。図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいて駆動される光源から射出されたレーザー光Lは、ポリゴンミラー面で反射してポリゴンミラーの回転に伴って偏向せしめられながら、感光体3Mに到達する。これにより、感光体3Mの表面がそれぞれ光走査されて、感光体3Mの表面にM用の静電潜像が形成される。
この現像ロール21Mは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられる非磁性パイプからなる現像ロール21と、これに連れ回らないように内包される図示しないマグネットローラとを有している。現像ユニット20M内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のMトナーとを含む図示しないM現像剤が内包されている。このM現像剤は、後述する撹拌搬送スクリュウによって撹拌搬送されてMトナーの摩擦帯電が促されながら、現像ロール21M内のマグネットローラの磁力により、現像ロール21Mの回転する現像ロール21表面に吸着されて汲み上げられる。そして、現像ロール21の回転に伴って現像ドクタ25Mとの対向位置を通過する際にその層厚が規制された後、感光体3Mに対向する現像領域に搬送される。
この現像領域では、図示しない電源から出力される負極性の現像バイアスが印加される現像ロール21と、感光体3M上の静電潜像との間に、負極性のMトナーをスリーブ側から潜像側に静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。また、現像ロール21と感光体3Mの一様帯電箇所(地肌部)との間に、負極性のMトナーを地肌部側からスリーブ側に静電移動させる非現像ポテンシャルが作用する。現像ロール21上のM現像剤内のMトナーは、現像ポテンシャルの作用によってスリーブ上から離脱して感光体3Mの静電潜像上に転移する。この転移により、感光体3M上の静電潜像が現像され、Mトナー像が形成される。なお、現像によってMトナーを消費したM現像剤は、現像ロール21の回転に伴ってケーシング内に戻される。また、感光体3M上のMトナー像は、後述する転写ユニット50の中間転写ベルト51上に中間転写される。
M用のトナー像形成部1Mについて詳しく説明したが、他色用のトナー像形成部1C,Y,Kにおいても、同様のプロセスによって感光体3C,Y,Kの表面にC,Y,Kトナー像が形成される。
互いに鉛直方向に並ぶように配設されたトナー像形成部1M,C,Y,Kの図中右側方には、転写ユニット50が配設されている。この転写ユニット50は、無端状の中間転写ベルト51のループ内側に駆動ローラ52とテンションローラ53と従動ローラ54とを有している。そして、これら3本のローラによって中間転写ベルト51を張架しながら、駆動ローラ52の回転駆動によって図中時計回り方向に無端移動せしめる。このようにして無端移動せしめられる中間転写ベルト51は、その図中左側の張架面のおもて面を、M,C,Y,K用の感光体3M,C,Y,Kにそれぞれ当接させており、これによってM,C,Y,K用の1次転写ニップが形成されている。
各色の感光体3M,C,Y,K上に形成されたM,C,Y,Kトナー像は、各色の1次転写ニップにおいて、ニップ圧や転写電界の影響によって感光体側からベルトおもて面側に移動して中間転写ベルト51上に重ね合わせて転写される。これにより、中間転写ベルト51上には4色重ね合わせトナー像(以下、4色トナー像という)が形成される。
中間転写ベルト51における駆動ローラ52に対する掛け回し箇所には、2次転写バイアスローラ56がベルトおもて面側から当接しており、これによって2次転写ニップが形成されている。この2次転写バイアスローラ56には、図示しない電源や配線からなる電圧印加手段によって2次転写バイアスが印加されている。これにより、2次転写バイアスローラ56と、接地された駆動ローラ52との間に2次転写電界が形成されている。中間転写ベルト51上に形成された4色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って2次転写ニップに進入する。
レジストローラ対60は、給紙カセットから送られてきた記録紙Pをローラ間に挟み込むために両ローラを回転駆動させているが、記録紙Pの先端を挟み込むとすぐに両ローラの回転駆動を停止させる。そして、記録紙Pを中間転写ベルト51上の4色トナー像に同期させ得るタイミングで2次転写ニップに向けて送り出す。2次転写ニップでは、中間転写ベルト51上の4色トナー像が2次転写電界やニップ圧の作用によって記録紙P上に一括2次転写される。そして、記録紙Pの白色と相まってフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙Pは、2次転写ニップから排出された後、図示しない定着装置に送られてフルカラー画像が定着せしめられる。
2次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト51表面に付着している2次転写残トナーは、従動ローラ54との間に中間転写ベルト51を挟み込んでいるベルトクリーニング装置57によってベルト表面から除去される。
図2は、現像ユニットの構成を示す縦断面図である。図3は、現像ユニットの中央部A−A‘線で切断した横断面図で、トナー像形成部の現像ユニットと感光体とを示す構成図である。図4は、現像ユニットの中央部B−B‘線で切断した横断面図で、現像ユニットにおける搬送3室の一端側を示す横断面図である。図5は、現像ユニットの中央部C−C‘線で切断した横断面図で、搬送3室の他端側を示す横断面図である。ここでは、上記と同様に、Mトナーの現像ユニット等を示している。
本発明の現像装置は、前記攪拌搬送スクリュウが収納されている剤攪拌室の外側であって、攪拌搬送スクリュウの現像剤を搬送する回転軸線方向の下流から上流に向けて通風する通風路を設けた。
図2において、ドラム状の感光体3Mは、その軸線方向を図紙面に直交する方向に延在させる姿勢で配設されている。現像ユニット20Mは、現像室26Mと、剤供給室27Mと、剤回収室28Mと、剤攪拌室29Mとを有しており、これらの室内には図示しないM現像剤が収容されている。
また、現像室26Mには上述した現像ロール21Mが回転可能に収容されている。また、剤供給室27Mには、供給搬送スクリュウ32Mが回転可能に収容されている。また、剤回収室28Mには、受取搬送スクリュウ35Mが回転可能に収容されている。また、剤攪拌室29Mには、攪拌搬送スクリュウ38Mが回転可能に収容されている。
現像ロール21Mは、上述したように、図示しないモータや駆動伝達系などからなる駆動手段によって図中時計周り方向に回転駆動される非磁性パイプからなる現像ロール21と、これに連れ回らないように内包される図示しないマグネットローラとを有している。
剤供給室27M内に収容されている供給搬送スクリュウ32Mは、感光体3Mや現像ロール21Mと同様に水平方向に延在する姿勢をとっている。そして、棒状の回転軸部材33Mとこれの周面に螺旋状に立設せしめられたスクリュウ羽根34Mとが、図示しないモータや駆動伝達系などからなる駆動手段によって図中反時計回り方向に一体的に回転駆動される。
剤供給室27Mや剤回収室28Mにおける現像室26M側と反対側には、剤攪拌室29Mが隣接している。この剤攪拌室29Mは、他の部屋とは異なり、水平方向から傾いた姿勢で延在するように形成されている。そして、回転軸部材39Mの周面上にスクリュウ羽根40Mが立設せしめられた攪拌搬送スクリュウ38Mも、かかる剤攪拌室29M内において傾斜した姿勢で延在しており、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動される。なお、剤攪拌室29Mは、仕切壁30Mによってその大部分が剤供給室27Mや剤回収室28Mから仕切られている。但し、仕切壁30Mに設けられた図示しない開口部によって、一部分が剤供給室27Mや剤回収室28Mと連通している。
剤供給室27M内においては、供給搬送スクリュウ32Mの羽根内に保持された図示しないM現像剤が、供給搬送スクリュウ32Mの回転に伴って、図紙面に直交する方向の手前側から奥側へと搬送される。この搬送の過程において、M現像剤は図中矢印Aで示すように現像室26M内の現像ロール21に順次供給されていき、現像ロール21M内のマグネットローラの磁力によって現像ロール21に汲み上げられる。現像ロール21に汲み上げられずに供給搬送スクリュウ32Mの剤搬送方向下流側端部付近(図中奥側端部付近)まで搬送されたM現像剤は、図3の矢印Cで示すように、剤供給室27Mの底壁に設けられた落とし込み開口から剤回収室28M内に落下する。
図3では、剤回収室28M内では、受取搬送スクリュウ35Mの羽根内に保持された図示しないM現像剤が、受取搬送スクリュウ35Mの回転に伴って、図紙面に直交する方向の手前側から奥側へと搬送される。そして、この搬送の過程において、上述したトナー補給装置によってMトナーが補給される。また、剤供給室27Mの上記落とし込み開口から落下してくるM現像剤を取り込む。その後、受取搬送スクリュウ35Mの剤搬送方向下流側端部付近(図中奥側端部付近)まで搬送されたM現像剤は、図3の矢印Dで示すように、仕切壁30Mの開口31Mを通って、剤攪拌室29M内に進入する。
剤攪拌室29M内に進入したM現像剤は、攪拌搬送スクリュウ38Mの剤搬送方向上流側端部に取り込まれる。そして、現像剤搬送方向の上流から下流への斜め上向きの姿勢で配設された攪拌搬送スクリュウ38Mの回転に伴って、図4の矢印Gで示すように昇り勾配で搬送される。攪拌搬送スクリュウ38Mの剤搬送方向下流端部付近まで搬送されると、図5の矢印Hで示すように、仕切壁30Mに設けられた返送開口43Mを通って、剤供給室27Mに戻される。そして、供給搬送スクリュウ32Mの剤搬送方向上流側端部に取り込まれる。なお、図4に符号Wで示される領域は、感光体の軸線方向における画像形成可能領域を示している。
次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
本プリンタの現像ユニットにおいては、図3から図6に示すように、回収搬送スクリュウ32Mが収納されてある剤回収室28Mおよび攪拌搬送スクリュウ38Mが収納されてある剤攪拌室29Mを構成する部材の図中下方には現像ユニット20MおよびM現像剤の発熱を抑制するための通風経路47Mがケース41Mにより構成されている。この通風経路47Mを設けるだけでも、空気が流れ、それに接する剤攪拌室29M等を冷却することができる。
さらに、攪拌搬送スクリュウ29Mの現像剤搬送方向の下流から上流に向けて通風する通風手段46Mが設置されていてもよい。この通風手段46Mとして、ファンを用いることが好ましい。装置が簡単で、小型化が可能である。本実施形態においては、後述する図6に示すように、通風手段46Mを攪拌搬送スクリュウ29Mの現像剤搬送方向の下流側に設置したが、通風手段46Mを攪拌搬送スクリュウ38Mの現像剤搬送方向の上流側に設置しても良い。
図6に、本発明の第2の実施形態を示す。図6に示すように攪拌搬送スクリュウ38Mの剤搬送方向下流付近、すなわち攪拌搬送スクリュウ38Mの現像剤搬送方向の下流から上流に向けて通風する上流に相当する位置にトナー濃度センサ45Mを設置している。かかる構成では、トナー濃度センサ45Mを通風方向の上流側に設置しているため、現像ユニット20M外の温度が低い空気がトナー濃度センサ45Mの近傍を通過するため、トナー濃度センサ45Mの温度上昇を低減することができ温度変化による性能変調を防止することができる。さらに、トナー濃度センサ45Mを攪拌搬送スクリュウ38Mの剤搬送方向下流付近に設置することで、図示しないトナー補給装置から補給されたトナーが現像剤と十分に攪拌された状態でトナー濃度センサ45Mを通過してトナー濃度を検知できるため、安定したトナー補給制御を実施できる。
図3から図6に、本発明の第3の実施形態を示す。図3から図6に示すように攪拌搬送スクリュウ38Mは現像剤搬送方向の上流よりも下流が上方向に高くなるように、攪拌搬送スクリュウ38Mが斜めに配置されており、攪拌搬送スクリュウ38Mが収納されてある剤攪拌室29Mを構成する部材の外側に放熱用のフィン42Mが構成されている。攪拌搬送スクリュウ38Mは現像剤搬送方向の上流よりも下流が上方向に高くなるように配置されているため、現像剤搬送方向の上流よりも下流の方が剤攪拌室29M下部の空間が大きく、放熱用のフィン42Mの高さは攪拌搬送スクリュウ38Mの現像剤搬送方向の上流から下流に行くほど高くすることが可能である。放熱用フィン42Mの表面積を大きくすることで冷却効率を向上できる。
第1実施例に記載したように、攪拌搬送スクリュウ38Mの下流では現像剤が供給搬送スクリュウ32Mに受け渡されるが、現像剤の搬送通路が折り返される構成になっているため攪拌搬送スクリュウ38Mの下流では現像剤が滞留しやすく、現像剤同士や剤攪拌室29Mを構成する部材との摩擦熱により現像剤が発熱しやすい。現像剤の摩擦が生じ易い攪拌搬送スクリュウ38Mの現像剤搬送方向の下流において放熱用のフィン42Mの冷却効率を向上できることから、現像剤の冷却を効率良く行うことができトナーが融けて現像剤の塊りが生じるのを防止することができる。
20:現像ユニット(現像装置)
21:現像ロール(現像剤担持体)
29:剤撹拌室
30:仕切壁
31:開口部
32:供給搬送スクリュウ
33:回転軸部材
34:スクリュウ羽根
35:受取搬送スクリュウ
36:回転軸部材
37:スクリュウ羽根
38:攪拌搬送スクリュウ
39:回転軸部材
40:スクリュウ羽根
41:ケース
42:放熱用フィン
45:トナー濃度センサ
46:通風手段
47:通風路
Claims (5)
- 表面に担持したトナーとキャリアとを含有する現像剤によって潜像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、
該現像剤担持体から受け取った使用済みの現像剤を回転軸線方向に搬送する受取搬送スクリュウと、
該受取搬送スクリュウから送られてくる現像剤を受け取り回転軸線方向に搬送する攪拌搬送スクリュウと、
該攪拌搬送スクリュウから送られてくる現像剤を受け取って回転軸線方向に搬送しながら該現像剤担持体に供給する供給搬送スクリュウと を備えた現像装置において、
前記攪拌搬送スクリュウの現像剤搬送方向の上流よりも下流が上方向に高くなるように、攪拌搬送スクリュウを斜めに配置し、かつ、
前記攪拌搬送スクリュウが収納されている剤攪拌室の外側であって、攪拌搬送スクリュウの現像剤を搬送する回転軸線方向の下流から上流に向けて通風する通風経路を設けた
ことを特徴とする現像装置。 - 前記攪拌搬送スクリュウの現像剤を搬送する回転軸線方向の下流から上流に向けて通風させるための通風手段を設けた
ことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 - 前記攪拌搬送スクリュウの現像剤搬送方向の下流であって、かつ、
通風方向の上流に相当する位置に現像装置内の現像剤に占めるトナーの割合を検知する電子部材を配置した
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。 - 前記攪拌搬送スクリュウが収納されてある剤攪拌室の外側に放熱用のフィンが構成されており、
該放熱用のフィンの高さが前記攪拌搬送スクリュウの現像剤搬送方向の上流から下流に行くほど高い
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の現像装置。 - 少なくとも、静電潜像を形成する像担持体と
静電潜像を可視像化するために現像する現像装置とを備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項1ないし4のいずれかに記載の現像装置を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
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