JP2002272915A - 近接センサ - Google Patents
近接センサInfo
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Abstract
る。 【解決手段】検出回路1と処理回路2と、検出対象物の
静電気を放電させて処理回路2の安定電位となる部位に
流すシールド部材4と、外部回路からの入力の急な変動
から処理回路2を保護する保護回路3とを備え、保護回
路3は、処理回路2の外部回路側に並列接続される入力
保護用コンデンサCinと、入力保護用コンデンサCi
nに並列接続される入力保護用抵抗Rin及び入力保護
用ツェナーダイオードZDinの直列回路とからなっ
て、入力保護用ツェナーダイオードZDinの両端に外
部電源Eが負荷抵抗RLを介して接続される。シールド
部材4に放電された静電気は、入力保護用抵抗Rinを
通らずに外部電源E側に流れることによって、入力保護
用抵抗Rinの劣化を防止することができる。
Description
るものである。
ンサが提供されており、例えば遊戯盤(いわゆるパチン
コ台)の入賞口に入った検出対象物たる遊戯球(いわゆ
るパチンコ玉)を検出するために用いられている。そし
て、遊戯球を検出する近接センサとしては、コイルとコ
ンデンサの共振回路からなる検出回路を備えてこの検出
回路を高周波数で発振させる所謂高周波発振方式のもの
が多く用いられている。
は、例えば図3に示すように、外部回路にある外部電源
E及び負荷抵抗RLの直列回路に接続されて用いられ、
コイルLにコンデンサCを並列接続して成る上述の検出
回路1と、検出回路1を発振させて検出回路1の出力を
電気的に処理し、検出結果として負荷抵抗RLにかかる
電圧値を変化させる処理回路2と、処理回路2の外部回
路側に並列接続され、外部電源Eからの入力の急な変動
から処理回路2を保護する保護回路3’とを備えてい
る。
れ、外部電源Eに保護回路3’及び負荷抵抗RLを介し
て直列接続されるツェナーダイオードZDic及び例え
ばトランジスタなどのスイッチング素子Qoutの直列
回路と、検出回路1を共振させ、検出回路1の振幅変化
を検知して前記スイッチング素子Qoutを制御してオ
ン/オフさせる制御処理部2aとを備えている。
れる入力保護用ツェナーダイオードZDin及び入力保
護用コンデンサCinと、前記入力保護用ツェナーダイ
オードZDin及び入力保護用コンデンサCinの接続
点に一端が接続された入力保護用抵抗Rinとから成
る。そして、入力保護用抵抗Rinの入力保護用ツェナ
ーダイオードZDinと反対側の一端は、近接センサの
正極端子として外部電源Eの正極に接続され、入力保護
用ツェナーダイオードZDinのアノードが、近接セン
サの負極端子として外部電源Eの負極に負荷抵抗RLを
介して接続される。前記入力保護用コンデンサCin及
び入力保護用抵抗Rinは入力フィルターとして機能
し、入力保護用ツェナーダイオードZDinのツェナー
電圧を処理回路2の耐圧以下にしておくことで、外部電
源Eから回り込んでくるサージなどから処理回路2を保
護する。
を検出する動作について簡単に説明する。
戯球の通過経路の近傍つまり入賞口周辺に配置される。
通過すると、遊戯球は金属製であるから、電磁誘導作用
によって遊戯球表面に渦電流が流れてエネルギーが消費
されるとともに、コイルLのインピーダンスが変化す
る。これにより、検出回路1の発振条件は検出範囲内に
おける遊戯球の有無に応じて変動して、振幅が低下した
り、発振が停止することとなる。この発振の振幅変化を
処理回路2が検知してスイッチング素子Qoutをオン
からオフ又はオフからオンに切り換える。
ときには、外部電源Eにより処理回路2に印加される電
圧の値は、ツェナーダイオードZDicのツェナー電圧
の値(例えば約5.5[V])と略等しくなって、負荷
抵抗RLでの電圧降下は、外部電源Eの電源電圧値から
前記ツェナー電圧の値と入力保護用抵抗Rinの電圧降
下を差し引いた値と略等しくなる。
いるときには、外部電源Eにより処理回路2に印加され
る電圧の値は、制御処理回路2aの消費電流に応じた値
となって、負荷抵抗RLでの電圧降下は、外部電源Eの
電源電圧値から処理回路2にかかる前記電圧値と入力保
護用抵抗Rinの電圧降下を差し引いた値と略等しくな
る。
球の検出に応じて負荷抵抗RLに印加される電圧値を変
化させるのである。
じる電荷が帯電することで静電気が発生し、非常に高い
電位に帯電した遊戯球が検出回路1の近くの検知範囲を
通過したときには、遊戯球に帯電していた電荷が遊戯球
から検出回路1を介して処理回路2に流れ込み、処理回
路2を破損させてしまうことがある。また、遊戯球をコ
イルLの中に通す場合には、遊戯球に帯電した電荷つま
り静電気によって静電誘導又は電磁誘導が生じてコイル
Lに高い起電圧が発生し、これによっても処理回路2を
破損させてしまうことがある。
とも検出回路1付近に、静電気から処理回路2を保護す
る金属性のシールド部材4が配置されているのである。
このシールド部材4は、遊戯球に帯電した静電気を自己
に積極的に放電させてこれを集電し、静電気を検出回路
1の電気的に安定な部位に流している(特開平6−29
5648号公報、特開平9−115400号公報、実開
昭62−103145号公報参照)。
抗RLを介して外部電源Eの負極に接続されて安定電位
に保たれており、上述の静電気は検出回路1と前記負極
端子との接続点に流されるのである。また、負荷抵抗R
Lの抵抗値は例えば約680[Ω]であって、入力保護
用抵抗Rinの抵抗値(例えば約50〜100[Ω])
よりも十分大きく設定されている。
の安定電位側の部位に流したときには、静電気は、図3
中の矢印で示すように、負荷抵抗RLには流れずに入力
保護用ツェナーダイオードZDin及び入力保護用抵抗
Rinを介して外部電源Eへ流れてそこで吸収されるこ
ととなる。
静電気が流れることによって、入力保護用抵抗Rinに
は瞬間的に高電圧がかかる。ここで、入力保護用抵抗R
inには、例えば図4に示すように、安価で広く電子機
器に使用されている角形のチップ抵抗が用いられてい
る。この角形チップ抵抗は、アルミナ基板r1と、アル
ミナ基板r1上に形成された例えば炭素皮膜や金属皮膜
などの抵抗体r2と、抵抗体r2の両端に接続された電
極r3とから構成され、抵抗体r2をレーザートリミン
グによってトリミングすることにより、トリミングした
部分r21に応じた所望の抵抗値に設定されている。
加されたときには、図4中の点線で囲んだ部位に電流が
集中して流れ、入力保護用抵抗Rinの前記部位が劣化
し易くなってしまうといった問題があった。また、角形
チップ抵抗のサイズを多少大きくしても上記劣化を防ぐ
ことはできない。
護用抵抗Rinに角形チップ抵抗ではなく、耐高電圧性
及び耐パルス性に優れた例えば円筒形のチップ抵抗など
を用いたものもあるが、この場合にはコストアップの要
因となっしまう。
ように、保護回路3’に放電ギャップ5を設けた近接セ
ンサが提供されている(特開平9−45194号公報参
照)。この近接センサは、プリント配線基板上に保護回
路3’及び処理回路2の構成部品を実装したものであっ
て、前記放電ギャップ5は、外部回路接続用の両端子に
それぞれ接続する配線パターンの隙間を狭くすることで
形成されている。これにより、遊戯球に帯電した静電気
がシールド部材4により検出回路1の安定電位側に流れ
た結果、放電ギャップ5で放電が生じると、静電気は入
力保護用ツェナーダイオードZDin及び入力保護用抵
抗Rinを介することなく外部電源E側に流れて、入力
保護用抵抗Rinにかかる負荷を軽減することができる
のである。
発生は、プリント配線基板の表面状態や温湿度、プリン
ト配線基板の銅箔からなる配線パターンの微妙な寸法バ
ラツキによって影響され、所望の条件のときに安定して
放電させることが困難であった。さらに、放電ギャップ
5の放電は相当な高圧がかかったときでしか起こらない
ため、角形チップ抵抗を劣化させずに使えるほどには入
力保護用抵抗Rinにかかる負荷を軽減しきれない。ま
た、放電ギャップ5を設けることにより、プリント配線
基板上に余分なスペースを必要とするという欠点があっ
た。
のであり、構成部品の劣化を防止した近接センサを提供
する。
に、請求項1の発明は、外部回路に接続されて検出対象
物を検出する近接センサであって、検出範囲内における
検出対象物の有無に応じて電気出力が変化する検出手段
と、検出手段の出力を電気的に処理し、外部回路に検出
結果を出力する処理回路と、検出対象物の静電気を集電
し、集電された静電気を検出手段の安定電位となる部位
に流す集電手段と、外部回路からの入力の急な変動から
処理回路を保護する保護回路とを備え、保護回路は、処
理回路の外部回路側に並列接続される入力保護用コンデ
ンサと、入力保護用コンデンサに並列接続される入力保
護用抵抗及び入力保護用ツェナーダイオードの直列回路
とからなって、入力保護用ツェナーダイオードの両端に
外部回路が接続されることを特徴とし、保護回路の各構
成部品を上述のように接続したことによって、検出手段
の安定電位となる部位から入力保護用ツェナーダイオー
ドを介して流れる静電気を、入力保護用抵抗を通さずに
外部回路に流して、入力保護用抵抗の劣化を防止するこ
とができ、その結果、入力保護用抵抗に例えば角形チッ
プ抵抗のような安価な抵抗を用いることができ、また、
従来例と比べて保護回路の各構成部品の接続を変えるだ
けなので、センサ全体が従来例よりも大きくなるのを防
ぐことができる。
て、処理回路は集積回路からなることを特徴とし、集電
手段で集電された静電気は入力保護用抵抗に流れないの
で、積極的に集電手段に検出対象物に帯電した静電気を
集電させて、入力保護用抵抗の劣化を防ぐとともに静電
気に弱い処理回路を保護することができる。
て、検出手段は、検出対象物が内部を通過するコイルを
備え、高周波発振方式にて検出対象物の有無に応じて電
気出力を変化させることを特徴とし、コイル内部に略均
一な高周波磁界を形成させて、検出対象物のコイル内部
の通過する位置に関わらず検出対象物の検出特性を安定
させることができ、また、静電気により帯電した検出対
象物をコイル内部に通過させるとコイルに高電圧が生じ
るが、集電手段で集電された静電気は入力保護用抵抗に
流れないので、積極的に集電手段に検出対象物に帯電し
た静電気を集電させて、入力保護用抵抗の劣化を防ぐと
ともにコイルに高電圧がかかるのを防止して処理回路を
保護することができる。
る基本構成は従来例と共通するために共通する部分につ
いては同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の
特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
同様、検出回路1と、検出回路1を発振させて検出回路
1の出力を電気的に処理し、検出結果として負荷抵抗R
Lにかかる電圧値を変化させる処理回路2と、集電手段
たるシールド部材4と、外部電源Eからの入力の急な変
動から処理回路2を保護する保護回路3とを備えてい
る。
と異なって、処理回路2の外部回路側に並列接続される
入力保護用コンデンサCinに、入力保護用抵抗Rin
及び入力保護用ツェナーダイオードZDinの直列回路
が並列接続されて構成されている。そして、入力保護用
ツェナーダイオードZDinの入力保護用抵抗Rinに
接続するカソードが正極端子として外部電源Eの正極に
接続され、入力保護用ツェナーダイオードZDinのア
ノードが負極端子として外部電源Eの負極に負荷抵抗R
Lを介して接続される。
構成したことにより、シールド部材4に放電させた遊戯
球の静電気を、検出回路1の安定電位側の部位に流して
も、前記静電気は、図1中の矢印に示すように、入力保
護用抵抗Rinを介することなく入力保護用ツェナーダ
イオードZDinから外部電源E側に流れるので、入力
保護用抵抗Rinにかかる負荷を軽減して入力保護用抵
抗Rinの劣化を防ぐことができる。その結果、入力保
護用抵抗Rinに例えば角形チップ抵抗のような安価な
抵抗を用いることができ、また、従来例と比べて保護回
路3の各構成部品の接続を変えるだけなので、センサ全
体が従来例よりも大きくなるのを防ぐことができる。
れないので、積極的に遊戯球に帯電した静電気をシール
ド部材4に集電させて、入力保護用抵抗Rinの劣化を
防ぐことができるとともに、ICで構成された静電気に
弱い処理回路2を保護することができる。
イルLを、遊戯台の入賞口となる遊戯球の通過孔周辺に
巻線が巻回するように配置し、遊戯球をコイルL内部に
通過させる。コイルL内部には略均一な高周波磁界が形
成されるので、遊戯球の通過孔での通過する位置に関わ
らず遊戯球の検出特性を安定させることができる。ま
た、コイルLを上述のように配置したことにより、帯電
した遊戯球がコイルL内部を通過するとコイルLに高電
圧が生じるが、シールド部材4で集電された静電気は入
力保護用抵抗Rinに流れないので、遊戯球に帯電した
静電気を積極的にシールド部材4に放電させて、入力保
護用抵抗Rinの劣化を防ぐことができるとともにコイ
ルLに高電圧がかかるのを防止して処理回路Lを保護す
ることができる。
及び負荷抵抗RLの直列回路を含む外部回路は、例えば
遊戯台の制御基板に構成されており、この制御基板は静
電気やサージに対して十分強く設計されている。例え
ば、外部電源Eをスイッチングレギュレータや3端子レ
ギュレータで構成して、これに容量の大きなコンデンサ
を接続して、外部電源Eのインピーダンスを十分に小さ
くしていることにより、近接センサから静電気による電
荷が印加されたところでほとんど電源電圧に変動が生じ
ない。さらに、上述の制御基板には、外部電源Eの負極
側の近接センサとのインターフェース部分に、図示しな
い保護用ダイオードおよび保護用コンデンサならびに抵
抗が接続れているので、制御基板は静電気に対しては十
分に強いのである。また、制御基板は処理回路2及び保
護回路3の構成部品を実装した基板よりもサイズが大き
く回路規模も大きいので、制御基板に対して静電気やサ
ージなどの対策を容易に行うことが可能であり、近接セ
ンサ側の前記基板に対して前記対策を図るよりも、相対
的にコストを小さく抑えることができるのである。(実
施形態2)本実施形態における基本構成は実施形態1と
共通するために共通する部分については同一の符号を付
して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分につい
てのみ詳細に説明する。
うに、2つのコイルL1,L2からなる。この検出回路
1は、実施形態1のように高周波数で発振する高周波発
振方式とは異なり、一方の送信用のコイルL1を所定の
周波数及び振幅で発振させて、他方の受信用のコイルL
2に電圧を誘起させる所謂電磁誘導方式に構成されてい
る。そして、本実施形態の処理回路2の制御処理部2a
は、送信用のコイルL1を上述のように発振させて、受
信用のコイルL2に誘起される周波数成分を監視し、受
信用のコイルL2の誘起電圧の変化から検出対象物が近
くを通過したことを検知するのである。
は、送信用及び受信用のコイルL1,L2を、遊戯台の
入賞口にあたる通過孔周辺に沿ってそれぞれの巻線が巻
回するように配置し、遊戯球が入賞口に入ると、処理回
路2の制御処理部2aが受信用コイルL2の出力変化か
ら遊戯球の入賞口への通過を判別して、スイッチング素
子Qoutをオンからオフ又はオフからオンに切り換え
て、負荷抵抗RLにかかる電圧値を変化させるのであ
る。
あっても、静電気を帯びた遊戯球が受信用及び送信用の
コイルL1,L2の内部を通ることによってコイルL
1,L2のそれぞれに高い誘導電圧をもたらすことは明
らかであり、コイルL1,L2に誘起された高電圧によ
って、処理回路2が破壊される虞がある。
を実施形態1と同様に構成していることによって、シー
ルド部材4で集電した遊戯球の静電気を入力保護用抵抗
Rinに通さずに外部電源E側に流し、入力保護用抵抗
Rinの劣化を防止することができる。そこで、遊戯球
の静電気を積極的にシールド部材4に放電させて、入力
保護用抵抗Rinの劣化を防止するとともにコイルL
1,L2に高電圧がかかるのを防止して処理回路2を保
護することができるのである。
電磁誘導方式として上述のように構成したが、検出回路
1が電磁誘導方式や実施形態1の高周波発振方式以外の
他の方式であっても、検出範囲における検出対象物の有
無に応じて電気出力が変化するように構成されていれば
良い。
て検出対象物を検出する近接センサであって、検出範囲
内における検出対象物の有無に応じて電気出力が変化す
る検出手段と、検出手段の出力を電気的に処理し、外部
回路に検出結果を出力する処理回路と、検出対象物の静
電気を集電し、集電された静電気を検出手段の安定電位
となる部位に流す集電手段と、外部回路からの入力の急
な変動から処理回路を保護する保護回路とを備え、保護
回路は、処理回路の外部回路側に並列接続される入力保
護用コンデンサと、入力保護用コンデンサに並列接続さ
れる入力保護用抵抗及び入力保護用ツェナーダイオード
の直列回路とからなって、入力保護用ツェナーダイオー
ドの両端に外部回路が接続されるので、保護回路の各構
成部品を上述のように接続したことによって、検出手段
の安定電位となる部位から入力保護用ツェナーダイオー
ドを介して流れる静電気を、入力保護用抵抗を通さずに
外部回路に流して、入力保護用抵抗の劣化を防止するこ
とができ、その結果、入力保護用抵抗に例えば角形チッ
プ抵抗のような安価な抵抗を用いることができ、また、
従来例と比べて保護回路の各構成部品の接続を変えるだ
けなので、センサ全体が従来例よりも大きくなるのを防
ぐことができるという効果がある。
らなるので、集電手段で集電された静電気は入力保護用
抵抗に流れないので、積極的に集電手段に検出対象物に
帯電した静電気を集電させて、入力保護用抵抗の劣化を
防ぐとともに静電気に弱い処理回路を保護することがで
きるという効果がある。
物が内部を通過するコイルを備え、高周波発振方式にて
検出対象物の有無に応じて電気出力を変化させるので、
コイル内部に略均一な高周波磁界を形成させて、検出対
象物のコイル内部の通過する位置に関わらず検出対象物
の検出特性を安定させることができ、また、静電気によ
り帯電した検出対象物をコイル内部に通過させるとコイ
ルに高電圧が生じるが、集電手段で集電された静電気は
入力保護用抵抗に流れないので、積極的に集電手段に検
出対象物に帯電した静電気を集電させて、入力保護用抵
抗の劣化を防ぐとともにコイルに高電圧がかかるのを防
止して処理回路を保護することができるという効果があ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 外部回路に接続されて検出対象物を検出
する近接センサであって、検出範囲内における検出対象
物の有無に応じて電気出力が変化する検出手段と、検出
手段の出力を電気的に処理し、外部回路に検出結果を出
力する処理回路と、検出対象物の静電気を集電し、集電
された静電気を検出手段の安定電位となる部位に流す集
電手段と、外部回路からの入力の急な変動から処理回路
を保護する保護回路とを備え、保護回路は、処理回路の
外部回路側に並列接続される入力保護用コンデンサと、
入力保護用コンデンサに並列接続される入力保護用抵抗
及び入力保護用ツェナーダイオードの直列回路とからな
って、入力保護用ツェナーダイオードの両端に外部回路
が接続されることを特徴とする近接センサ。 - 【請求項2】 処理回路は集積回路からなることを特徴
とする請求項1記載の近接センサ。 - 【請求項3】 検出手段は、検出対象物が内部を通過す
るコイルを備え、高周波発振方式にて検出対象物の有無
に応じて電気出力を変化させることを特徴とする請求項
2記載の近接センサ。
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Publications (2)
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JP2010253145A (ja) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Sansei R&D:Kk | 遊技機 |
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- 2001-03-14 JP JP2001072676A patent/JP4399995B2/ja not_active Expired - Fee Related
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