JP5641317B2 - 潤滑剤供給装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents
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特に、特許文献3の段落0018や図3には、固形潤滑剤がブラシローラの回転方向に傾斜する不具合を防止するために、押圧部材が回転方向に沿った短手方向において2点で固形潤滑剤を押圧するように構成する技術も開示されている。
しかし、特許文献2、3の潤滑剤供給装置は、ブラシローラ(潤滑剤供給ローラ)が停止状態から回転駆動開始される起動時に、固形潤滑剤がブラシローラから瞬間的に大きな反力を受けて押圧部材(回動部材)の押圧力に抗するように圧接方向とは逆方向に瞬間的に移動してしまうことがあった。そして、このように固形潤滑剤が圧接方向とは逆方向に瞬間的に移動したときに、ブラシローラに対して固形潤滑剤が傾斜して圧接するように姿勢が可変してしまい、その後に固形潤滑剤から掻き取られるブラシローラ上の潤滑剤が固形潤滑剤の偏った接触によって不均一になってしまうことがあった。そして、このような不具合が生じてしまうと、潤滑剤供給装置によって感光体ドラム上に供給される潤滑剤も不均一になって、クリーニングブレードの欠損やクリーニング不良等が部分的に発生してしまうことになる。
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
本実施の形態における画像形成装置1は、複数の作像部としてのプロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKが中間転写ベルト17に対向するように並設されたタンデム型のカラー画像形成装置である。
各プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKにおける感光体ドラム11(像担持体)上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される。
まず、原稿は、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部(不図示である。)で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
書込み部6において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。図示は省略するが、レーザ光は、ポリゴンミラーに入射して反射した後に、複数のレンズを透過する。複数のレンズを透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように1次転写ローラ14が設置されている。そして、1次転写ローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
その後、感光体ドラム11表面は、潤滑剤供給装置16の位置と除電部(不図示である。)の位置とを順次通過して、感光体ドラム11における一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部(不図示である。)の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト17上の一連の転写プロセスが完了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された転写紙Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ19に導かれる。レジストローラ19に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト17上のトナー像とタイミングを合わせて、2次転写ローラ18の位置に向けて搬送される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ29によって装置本体1外に出力画像として排出された後に、排紙部5上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
なお、図2は黒色用作像部としてのプロセスカートリッジ10BK(モノクロ用のプロセスカートリッジ)を示す構成図である。モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKと、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M、10Cと、は、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる点を除き、ほぼ同じ構成部材によって構成されているため、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M、10Cの図示と説明は適宜省略する。
図示は省略するが、感光体ドラム11は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、保護層(表面層)が順次積層されている。
感光体ドラム11の導電性支持体(基層)としては、体積抵抗が1010Ωcm以下の導電性材料を用いることができる。
そして、帯電部12には不図示の電源部から所定の電圧が印加されて、これにより対向する感光体ドラム11の表面を一様に帯電する。
トナーは、画質向上のために、円形度が0.98以上の球形トナーを使用している。「円形度」は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2000」(東亜医用電子社製)により計測した平均円形度である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に、分散剤として界面活性剤(好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸塩である。)を0.1〜0.5ml加えて、さらに測定試料(トナー)を0.1〜0.5g程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約1〜3分間分散処理して、分散液濃度が3000〜10000個/μlとなるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。
このような球形トナーを用いる場合、従来は、クリーニングブレード15aと感光体ドラム11との僅かな隙間に入り込んでやがてその隙間をすり抜けてクリーニング不良が生じることがあった。しかし、本実施の形態では、潤滑剤供給装置16によって潤滑剤を感光体ドラム11表面に塗布して、感光体ドラム11上におけるトナー剥離性(除去性)を向上させるために、クリーニング不良の発生が抑止される。
このように構成された潤滑剤供給装置16によって、感光体ドラム11上に薄層化された潤滑剤が供給される。なお、潤滑剤供給装置16の構成・動作については、後で詳しく説明する。
現像ローラ13aは、図2中の矢印方向(反時計方向)に回転している。現像部13内の現像剤は、間に仕切部材を介在するように配設された第1搬送スクリュ13b1及び第2搬送スクリュ13b2の回転によって、不図示のトナー補給部によってトナー容器28から補給されたトナーとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図2の紙面垂直方向である。)。
図2に示すように、潤滑剤供給装置16は、固形潤滑剤16b、感光体ドラム11と固形潤滑剤16bとに摺接するブラシ毛が周設された潤滑剤供給ローラ16a(ブラシ状ローラ)、固形潤滑剤16bを保持する保持部材16c、保持部材16cを固形潤滑剤16bとともに収納するケース16f、保持部材16cとともに固形潤滑剤16bを潤滑剤供給ローラ16aに向けて付勢する回動部材16g及び引張スプリング16h(加圧機構)、潤滑剤供給ローラ16aによって感光体ドラム11上に供給された潤滑剤を薄層化するブレード状部材16d(薄層化ブレード)、等で構成される。
ブラシ毛の長さが20mmを超えると、経時における感光体ドラム11との繰り返し摺擦によって、ブラシ毛が所定方向に倒毛して、固形潤滑剤16bの掻取性や感光体ドラム11からのトナー除去性が低下してしまう。これに対して、ブラシ毛の長さが0.2mm未満であると、固形潤滑剤16bや感光体ドラム11に対する物理的な当接力が不足してしまう。したがって、ブラシ毛の長さは上述の範囲であることが好ましい。
固形潤滑剤16bの後方部には,潤滑剤供給ローラ16aと固形潤滑剤16bとの接触ムラをなくすために加圧機構16c、16g、16h、16jが配置されていて、保持部材16cに保持(貼着)された状態の固形潤滑剤16bを潤滑剤供給ローラ16aに向けて付勢している。ここで、加圧機構(押圧装置)は、保持部材16cと、保持部材16cに回動可能に支持された1対の回動部材16gと、1対の回動部材16gに連結された付勢部材としての引張スプリング16hと、規制手段としてのワンウェイクラッチ16jと、で構成されているが、これについては後で詳しく説明する。
ステアリン酸亜鉛は、代表的なラメラ結晶紛体である。ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有していて、せん断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。したがって、感光体ドラム11表面を低摩擦係化することができる。すなわち、せん断力を受けて均一に感光体ドラム11表面を覆っていくラメラ結晶によって、少量の潤滑剤によって効果的に感光体ドラム11表面を覆うことができる。
このとき、潤滑剤供給ローラ16aにより塗布する粉体状の潤滑剤は微粉であるほど、ブレード状部材16dにより感光体ドラム11上に分子膜レベルで薄膜化される。
図3は、潤滑剤ユニットを示す斜視図である。図3に示すように、潤滑剤ユニットは、保持部材16c、1対の回動部材16g、引張スプリング16h(付勢部材)、ワンウェイクラッチ16j(規制手段)等で構成された加圧機構(押圧装置)に、固形潤滑剤16bが設置されたものである。この潤滑剤ユニットは、潤滑剤供給装置16(プロセスカートリッジ10BK)に対して着脱可能(交換可能)に構成されている。これによって、潤滑剤供給装置16(プロセスカートリッジ10BK)における固形潤滑剤の交換作業が容易化されることになる。
詳しくは、図4(A)を参照して、回動部材16gの両側面には、回動中心となる支軸16g1(軸部)が形成されている。そして、この回動部材16gの支軸16g1が、規制手段としてのワンウェイクラッチ16jの内径部に挿着された状態で保持部材16cの穴部16c2に嵌合して、回動部材16gが保持部材16cに回動可能に保持されることになる。なお、2つの回動部材16cは、それぞれ、図3及び図6に示すように、幅方向において左右対称になるように保持部材16cに設置される。
なお、規制手段としてのワンウェイクラッチ16jは、2つの回動部材16cの回動方向をそれぞれ規制するものであるが、これについては後で図4(B)や図5(別形態の規制手段を示す図である。)等を用いて詳しく説明する。
そして、この引張スプリング16hは、ケース16fに圧接するように1対の回動部材16gを互いに異なる方向に回動させて保持部材16cを潤滑剤供給ローラ16aに近づく方向に付勢する付勢部材として機能することになる。具体的に、引張スプリング16h(付勢部材)は、1対の回動部材16gがケース16fに圧接するカム形状部16g2の部分同士のスパンが漸減するように、1対の回動部材16gを回動させる。
すなわち、2つの回動部材16gは、ケース16fの内壁面に当接するカム形状部16g2(図4(A)等を参照できる。)が互いに近づく方向のスプリング力(付勢力)を引張スプリング16hから受ける。これにより、図6の左方の回動部材16gは、支軸16g1を回動中心として、図6の反時計方向に回動するように付勢される。これに対して、図6の右方の回動部材16gは、支軸16g1を回動中心として、図6の時計方向に回動するように付勢される。
換言すると、一対の回動部材16gに形成されたカム形状部16g2は、それぞれ、固形潤滑剤16bの消費にともない保持部材16cが固形潤滑剤16bとともに潤滑剤供給ローラ16aに近づく方向に移動するように引張スプリング16hによる付勢力によって回動してケース16fに圧接することになる。
このように1対の回動部材16gが回動するとき、その回動(固形潤滑剤16bの消費)にともない、回動部材16g(カム形状部16g2)がケース16fに当接する位置(作用点)と支軸16g1(支点)とを結ぶ仮想線分と、保持部材16c(固形潤滑剤16b)が移動する圧接方向の仮想直線と、がなす回動方向の角度が漸減することになる。また、回動(固形潤滑剤16bの消費)にともない、引張スプリング16hの付勢力を受ける回動部材16gの位置(力点)と支軸16g1(支点)とを結ぶ仮想線分と、引張スプリング16hの付勢力が作用する付勢方向の仮想直線と、がなす回動方向の角度が漸増することになる。
まず、図6(A)に示すように、新品状態の固形潤滑剤16b(保持部材16cに貼着・保持された状態のものである。)が潤滑剤供給装置16(装置本体1)にセットされると、1対の回動部材16gのカム形状部16g2のスパン(ケース16fとの2つの圧接部同士間の幅方向の距離である。)が最長となる状態で、保持部材16c(加圧機構16c、16g、16h、16j)によって固形潤滑剤16bが潤滑剤供給ローラ16aに圧接する。そして、この状態で、潤滑剤供給装置16(潤滑剤供給ローラ16a)による感光体ドラム11上への潤滑剤の供給が開始される。なお、このとき、回動部材16gの押圧部16g3(図4(A)を参照できる。)が、保持部材16cの内部の天井面を押圧するように構成することもできる。
その後、図6(B)に示すように、経時において、潤滑剤供給装置16(潤滑剤供給ローラ16a)による感光体ドラム11上への潤滑剤の供給が進められると、1対の回動部材16gのカム形状部16g2のスパンが徐々に漸減して、その状態で保持部材16c(加圧機構16c、16g、16h、16j)によって固形潤滑剤16bが潤滑剤供給ローラ16aに圧接する。
詳しくは、規制手段としてのワンウェイクラッチ16jは、軸受型(ローラタイプ)のワンウェイクラッチであって、その内径部(内輪部)に回動部材16gの支軸16g1が挿着されるとともに、その外径部(外輪部)が保持部材16cの穴部16c2に回転しないように固設されている。図示は省略するが、ワンウェイクラッチ16jの外径部(外輪部)には突起部が形成されていて、その突起部が穴部16c2に形成された凹部に係合することで、ワンウェイクラッチ16jが保持部材16cに固設されることになる。
具体的に、図6の左方の回動部材16gは、支軸16g1を回動中心として図6の反時計方向のみ回動して、時計方向への回動が規制される。これに対して、図6の右方の回動部材16gは、支軸16g1を回動中心として図6の時計方向のみ回動して、反時計方向への回動が規制される。
したがって、図7(A)に示すように潤滑剤供給ローラ16aに対して真っ直ぐな姿勢で圧接している固形潤滑剤16bが、圧接方向とは逆方向に瞬間的に移動して、図7(B)に示すように潤滑剤供給ローラ16aに対して傾斜して圧接するように姿勢が可変してしまう不具合が確実に抑止されることになる。そして、図7(B)の破線で囲んだように、潤滑剤供給ローラ16aに対して固形潤滑剤16bが偏って接触することにより、固形潤滑剤16bから掻き取られる潤滑剤供給ローラ16a上の潤滑剤が不均一になって、潤滑剤供給装置16(潤滑剤供給ローラ16a)によって感光体ドラム11上に供給される潤滑剤も不均一になって、クリーニングブレードの欠損やクリーニング不良等が部分的に発生してしまう不具合も抑止されることになる。
詳しくは、図5を参照して、回動部材16gの支軸16g1の外周面上には一方の回転方向に沿うように配列されたノコ歯部16g10が形成されている(外周面にノコ歯部が形成されたものを支軸16g1に嵌合・固定するように構成してもよい)。一方、爪部材16kは、一端側の軸部16k1が保持部材16cの側面に揺動可能に保持され、他端側の先端部がノコ歯部16g10に係合し、中央部にスプリング16k2の一端側が接続されている(スプリング16k2の他端側は保持部材16cに接続されている)。そして、このような構成により、回動部材16gが図5の反時計方向に回動しようとすると、爪部材16kの先端部がノコ歯部16g10の順目方向に沿うように移動して、回動部材16gの回動が可能になる。これに対して、回動部材16gが図5の時計方向に回動しようとすると、爪部材16kの先端部がノコ歯部16g10の逆目方向に移動してノコ歯部16g10に引っ掛かって、回動部材16gの回動が規制される(回動部材16gが回動できなくなる)。このような規制手段を用いた場合であっても、上述した本実施の形態における効果と同様の効果を得ることができる。
図8において、実施例1、2では、本実施の形態における潤滑剤供給装置16を装置本体1に設置して連続通紙試験をおこなっている。また、比較例1、2では、ワンウェイクラッチ16jが設置されていない潤滑剤供給装置16(回動部材16gが双方向に回動可能なものである。)を装置本体1に設置して連続通紙試験をおこなっている。また、実施例1、比較例1では、固形潤滑剤16bとして、スレアリン酸亜鉛を溶融成型して形成したものを用いている。これに対して、実施例2、比較例2では、固形潤滑剤16bとして、スレアリン酸亜鉛を圧縮成型して形成したものを用いている。また、これらの実験(実施例1、2、比較例1、2)は、いずれも、A4サイズの記録媒体Pを画像面積率5%にて1万枚連続通紙(連続画像形成)して、固形潤滑剤16bの偏磨耗の状態と、感光体ドラム11上のフィルミングの状態(感光体保護性)と、を適宜に目視確認したものである。
また、図8の「固形潤滑剤偏磨耗」において、「◎」は偏磨耗がほとんど生じていない状態で、「○」は偏磨耗が僅かに生じているものの許容レベルである状態で、「△」は経時で偏磨耗が生じている状態で、「×」は早期に偏磨耗が生じている状態である。また、図8の「感光体ドラムフィルミング」において、「◎」はフィルミングがほとんど生じていない状態で、「○」はフィルミングが僅かに生じているものの許容レベルである状態で、「△」は経時でフィルミングによる異常画像が生じている状態で、「×」は早期にフィルミングによる異常画像が生じている状態である。
図8の結果からも、本実施の形態のように回動部材16gの回動方向をワンウェイクラッチ16jによって一方向に規制することによる効果が大きいことがわかる。特に、圧縮成型によって形成された固形潤滑剤16bを用いた場合には偏磨耗が生じやすくなるものの、回動部材16gの回動方向をワンウェイクラッチ16jによって一方向に規制することで、その偏磨耗の程度を小さくすることができる。
これに対して、作像部における各部11、12、13、15、16をプロセスカートリッジの構成部材とせずに、それぞれ単体で装置本体1に交換自在に設置されるように構成することもできる。このような場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、2成分現像剤を用いる2成分現像方式の現像部13が搭載された画像形成装置に対して本発明を適用したが、1成分現像剤を用いる1成分現像方式の現像部13が搭載された画像形成装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
11 感光体ドラム(像担持体)、
15 クリーニング部、
16 潤滑剤供給装置(潤滑剤供給部)、
16a 潤滑剤供給ローラ(ブラシ状ローラ)、
16b 固形潤滑剤、
16c 保持部材、
16f ケース、
16g 回動部材(押圧部材)、
16g1 支軸(回動中心)、
16g2 カム形状部、 16g3 押圧部、
16g10 ノコ歯部、
16h 引張スプリング(付勢部材)、
16j ワンウェイクラッチ(軸受型ワンウェイクラッチ、規制手段)、
16k 爪部材(規制手段)、
16k1 軸部(揺動中心)。
Claims (7)
- トナー像が担持される像担持体上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置であって、
保持部材と、
前記保持部材に支持されるとともに、付勢部材による付勢力によって所定方向に回動する回動部材と、
前記回動部材が前記所定方向のみに回動して前記保持部材を所定方向に加圧するように前記回動部材の回動方向を規制する規制手段と、
所定方向に回転するとともに、前記像担持体に摺接する潤滑剤供給ローラと、
前記潤滑剤供給ローラに摺接するとともに、前記保持部材に保持された固形潤滑剤と、
を備え、
前記回動部材は、前記付勢部材による付勢力によって所定方向に回動して前記保持部材を介して前記固形潤滑剤を押圧して、前記固形潤滑剤を前記潤滑剤供給ローラに圧接させることを特徴とする潤滑剤供給装置。 - 前記固形潤滑剤が前記潤滑剤供給ローラに圧接する方向に移動できるように前記保持部材を前記固形潤滑剤とともに収納するケースをさらに備え、
前記回動部材は、前記保持部材において幅方向の離れた位置にそれぞれ支軸を中心に回動可能に支持された1対の回動部材であって、前記固形潤滑剤の消費にともない前記保持部材が前記固形潤滑剤とともに前記潤滑剤供給ローラに近づく方向に移動するように前記付勢部材による付勢力によって回動して前記ケースに圧接するカム形状部を具備し、
前記付勢部材は、前記1対の回動部材に連結されて、前記1対の回動部材が互いに異なる方向に回動して前記ケースに圧接する前記カム形状部の部分同士のスパンが漸減するように前記1対の回動部材を回動させる引張スプリングであって、
前記規制手段は、前記回動部材の前記支軸が挿着されるとともに前記保持部材に固設された軸受型のワンウェイクラッチであることを特徴とする請求項1に記載の潤滑剤供給装置。 - 前記固形潤滑剤が前記潤滑剤供給ローラに圧接する方向に移動できるように前記保持部材を前記固形潤滑剤とともに収納するケースをさらに備え、
前記回動部材は、前記保持部材において幅方向の離れた位置にそれぞれ支軸を中心に回動可能に支持された1対の回動部材であって、前記固形潤滑剤の消費にともない前記保持部材が前記固形潤滑剤とともに前記潤滑剤供給ローラに近づく方向に移動するように前記付勢部材による付勢力によって回動して前記ケースに圧接するカム形状部を具備し、
前記付勢部材は、前記1対の回動部材に連結されて、前記1対の回動部材が互いに異なる方向に回動して前記ケースに圧接する前記カム形状部の部分同士のスパンが漸減するように前記1対の回動部材を回動させる引張スプリングであって、
前記規制手段は、前記保持部材に揺動可能に支持されるとともに、前記回動部材の前記支軸の外周面上に形成されたノコ歯部に係合する爪部材であることを特徴とする請求項1に記載の潤滑剤供給装置。 - 前記固形潤滑剤は、圧縮成型により形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の潤滑剤供給装置。
- 画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
請求項1〜請求項4のいずれかに記載の潤滑剤供給装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 前記像担持体上をクリーニングするクリーニング部を、前記潤滑剤供給装置に対して前記像担持体の回転方向上流側に備えたことを特徴とする請求項5に記載のプロセスカートリッジ。
- 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の潤滑剤供給装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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