JP2780619B2 - Inkjet print head - Google Patents
Inkjet print headInfo
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- JP2780619B2 JP2780619B2 JP5303332A JP30333293A JP2780619B2 JP 2780619 B2 JP2780619 B2 JP 2780619B2 JP 5303332 A JP5303332 A JP 5303332A JP 30333293 A JP30333293 A JP 30333293A JP 2780619 B2 JP2780619 B2 JP 2780619B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
- B41J2/14088—Structure of heating means
- B41J2/14112—Resistive element
- B41J2/14129—Layer structure
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ノンインパクトプリン
タに用いられるインクジェットプリントヘッドであっ
て、詳しくは、吐出するインク滴の滴量を変化させて階
調記録を行うインクジェットプリントヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet print head used for a non-impact printer, and more particularly to an ink jet print head for performing gradation recording by changing the amount of ink droplets to be ejected.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のこの種のインクジェットプリント
ヘッドとして、例えば特開昭６３−１１８２６１号公報
に開示されているものがある。このインクジェットプリ
ントヘッドは、図３に示すように、Ｓｉ基板５０と、Ｓ
ｉ基板５０の表面に形成されたＳｉＯ2 層５２と、Ｓｉ
Ｏ2 層５２に被着された第一の発熱抵抗体５４及び発熱
抵抗体５４の両端に接続する一対の第一の電極５６と、
これらに第一の絶縁層５８を介して積層された第二の発
熱抵抗体６０及び発熱抵抗体６０の両端に接続する一対
の第二の電極６２と、これらに第二の絶縁層６４を介し
て積層された第三の発熱抵抗体６６及び発熱抵抗体６６
の両端に接続する一対の第三の電極６８と、これらに積
層された第一及び第二のの保護層７０，７２と、図示し
ないオリフィスプレート等とから構成されている。2. Description of the Related Art A conventional ink jet print head of this type is disclosed, for example, in JP-A-63-118261. As shown in FIG. 3, the inkjet print head includes a Si substrate 50,
an SiO 2 layer 52 formed on the surface of an i-substrate 50;
A first heating resistor 54 attached to the O 2 layer 52 and a pair of first electrodes 56 connected to both ends of the heating resistor 54;
The second heating resistor 60 and the pair of second electrodes 62 connected to both ends of the heating resistor 60 stacked on each other with the first insulating layer 58 interposed therebetween, and the second heating resistor 60 with the second insulating layer 64 interposed therebetween. Heat generating resistor 66 and heat generating resistor 66
, A pair of third electrodes 68 connected to both ends, first and second protective layers 70 and 72 laminated thereon, an orifice plate (not shown), and the like.
【０００３】このインクジェットプリントヘッドは、Ｓ
ｉ基板５０上に絶縁層５８，６４を介して三個の発熱抵
抗体５４，６０，６６を積層し、それぞれの発熱抵抗体
５４，６０，６６を選択的あるいは同時に駆動パルスを
印加して、発熱部に発生する気泡の大きさを変化させる
ことにより、吐出するインク滴の滴量を変化させ階調記
録を行うものである。[0003] This ink-jet printhead has an S
Three heating resistors 54, 60, 66 are stacked on the i-substrate 50 via insulating layers 58, 64, and drive pulses are selectively or simultaneously applied to the respective heating resistors 54, 60, 66, By changing the size of bubbles generated in the heat generating portion, the amount of ejected ink droplets is changed to perform gradation recording.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のインクジェットプリントヘッドでは、発熱抵抗体
とそれに電気的に接続される一対の電極とを一組とし
て、これを絶縁層を介して何層にも積層するという構造
をとっている。そのため、構造が極めて複雑となって、
次のような問題を招来する。However, in the above-mentioned conventional ink jet print head, a heating resistor and a pair of electrodes electrically connected to the heating resistor are formed as a set, and the heating resistor and the pair of electrodes are arranged in several layers via an insulating layer. Are also laminated. Therefore, the structure becomes extremely complicated,
This leads to the following problems:
【０００５】積層を行う際にステップカバレッジを良
好に行うことが難しい。したがって、製造歩留りが低下
しがちである。[0005] When performing lamination, it is difficult to perform good step coverage. Therefore, the manufacturing yield tends to decrease.
【０００６】発熱抵抗体とそれに電気的に接続される
一対の電極とを何層にも積層を行うので、製造上多大な
コストを強いられる。Since the heating resistor and a pair of electrodes electrically connected to the heating resistor are laminated in a number of layers, a large cost is required in manufacturing.
【０００７】[0007]
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、構造を簡単に
することにより、製造歩留りの向上及び製造コストの低
減を可能にしたインクジェットプリントヘッドを提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide an ink jet print head which has a simplified structure, thereby improving the production yield and reducing the production cost.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係るインクジェ
ットプリントヘッドは、上記目的を達成するためになさ
れたものであり、基板と、この基板の表面に被着された
発熱抵抗体と、この発熱抵抗体の両端にそれぞれ電気的
に接続する一対の電極と、前記基板の前記表面に重ねて
設けられたオリフィスプレートと、このオリフィスプレ
ートの前記発熱抵抗体と対向する位置に穿設されたイン
ク吐出口と、前記基板と前記オリフィスプレートとの間
に設けられると共に前記インク吐出口に連通するインク
流路とを備えたインクジェットプリントヘッドを改良し
たものである。SUMMARY OF THE INVENTION An ink jet print head according to the present invention has been made to achieve the above-mentioned object, and comprises a substrate, a heating resistor attached to the surface of the substrate, and a heating element. A pair of electrodes electrically connected to both ends of the resistor, an orifice plate provided on the surface of the substrate, and an ink discharge hole formed at a position of the orifice plate facing the heating resistor. An ink jet print head provided with an outlet and an ink flow path provided between the substrate and the orifice plate and communicating with the ink discharge port is improved.
【０００９】すなわち、前記一対の電極は、前記発熱抵
抗体の一端に電気的に接続する共通電極と、複数の選択
電極とから構成されている。これらの複数の選択電極
は、先端部を除き互いに絶縁層を介して積層され、当該
先端部のみが積層されて前記発熱抵抗体の他端の一箇所
に電気的に接続し、なおかつそれぞれ異なる電気抵抗値
を有する。 That is, the pair of electrodes are connected to the heating resistor.
Common electrode electrically connected to one end of the antibody and multiple choices
And electrodes. These multiple select electrodes
Are laminated to each other via an insulating layer except for the tip,
Only one end is laminated and one end of the other end of the heating resistor
Electrically connected to each other and with different electrical resistance values
Having .
【００１０】[0010]
【作用】発熱抵抗体の一端には共通電極が接続され、発
熱抵抗体の他端には絶縁層を介して積層された複数の選
択電極が接続されている。これらの複数の選択電極のう
ち、いずれか一個又は二個以上を同時に選択することに
より、発熱抵抗体と直列に接続された電気抵抗値が種々
に変化する。これにより、発熱抵抗体の電流値が変化す
るので、発熱抵抗体の発熱量が制御される。A common electrode is connected to one end of the heating resistor, and a plurality of selection electrodes stacked via an insulating layer are connected to the other end of the heating resistor. By simultaneously selecting one or two or more of the plurality of selection electrodes, the electric resistance value connected in series with the heating resistor changes variously. As a result, the current value of the heating resistor changes.
Therefore, the amount of heat generated by the heating resistor is controlled.
【００１１】[0011]
【実施例】図１及び図２は本発明に係るインクジェット
プリントヘッドの一実施例であり、図２はインクジェッ
トプリントヘッドの一部を切り欠いて示した斜視図であ
り、図１は図２におけるI-I 線縦断面図である。ただ
し、図示の都合上、図１では発熱低抗体等を実際よりも
拡大して示し、図２では電極，絶縁層等を省略してい
る。以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。1 and 2 show an embodiment of an ink jet print head according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a part of the ink jet print head cut away. FIG. FIG. 2 is a vertical sectional view taken along line II. However, for the sake of illustration, FIG. 1 shows an exothermic low antibody or the like in an enlarged scale, and FIG. 2 omits an electrode, an insulating layer, and the like. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１２】本発明に係るインクジェットプリントヘッ
ドは、基板１０と、基板１０の表面に被着された発熱抵
抗体１２と、発熱抵抗体１２の両端１２ａ，１２ｂにそ
れぞれ電気的に接続する一対の電極と、基板１０の表面
に重ねて設けられたオリフィスプレート１６と、オリフ
ィスプレート１６の発熱抵抗体１２と対向する位置に穿
設されたインク吐出口１８と、基板１０とオリフィスプ
レート１６との間に設けられると共にインク吐出口１８
に連通するインク流路２０とを備えている。The ink-jet printhead according to the present invention includes a substrate 10, a heating resistor 12 attached to the surface of the substrate 10, and a pair of electrodes electrically connected to both ends 12a and 12b of the heating resistor 12, respectively. An orifice plate 16 provided on the surface of the substrate 10, an ink discharge port 18 formed at a position of the orifice plate 16 facing the heating resistor 12, and between the substrate 10 and the orifice plate 16. Provided and ink ejection port 18
And an ink flow path 20 communicating with the ink passage.
【００１３】前記電極は、発熱抵抗体１２の一端１２ａ
に電気的に接続する共通電極１４ａと、二個の選択電極
１４ｂ，１５ｂとから構成されている。複数の選択電極
１４ｂ，１５ｂは、先端部１４ｃ，１５ｃを除き互いに
絶縁層２２を介して積層され、先端部１４ｃ，１５ｃの
みが積層されて発熱抵抗体２２の他端１２ｂの一箇所に
電気的に接続し、なおかつそれぞれ異なる電気抵抗値を
有する。 The electrode is connected to one end 12 a of the heating resistor 12.
And a selection electrode 14b, 15b. Multiple selection electrodes
14b and 15b are mutually excluding the tip portions 14c and 15c.
It is laminated via the insulating layer 22, and the tip portions 14 c and 15 c
Are stacked on one end 12b of the heating resistor 22
Electrical connection and different resistance values
Have.
【００１４】次に、各部分について説明する。Next, each part will be described.
【００１５】基板１０は、例えばＳｉのウェーハから成
り、表面にＳｉＯ2 から成る蓄熱層１１が形成されてい
る。蓄熱層１１は基板１０を熱酸化することにより得ら
れた熱酸化膜である。The substrate 10 is made of, for example, a Si wafer, and has a heat storage layer 11 made of SiO 2 on the surface. The heat storage layer 11 is a thermal oxide film obtained by thermally oxidizing the substrate 10.
【００１６】発熱抵抗体１２は、蓄熱層１１上にスパッ
タ等により被着されたものである。発熱抵抗体１２に
は、例えばＴａ，ＴａＡｌ，Ｔａ2 Ｎ等の材料が使用さ
れる。The heating resistor 12 is formed on the heat storage layer 11 by sputtering or the like. The heating resistor 12 is made of a material such as Ta, TaAl, Ta 2 N, or the like.
【００１７】発熱抵抗体１２上には、Ａｌ等により共通
電極１４ａ及び選択電極１４ｂが形成されている。選択
電極１４ｂは必要な抵抗値になるような厚さに形成され
ている。選択電極１４ｂ上には、絶縁層２２を介して階
層化がなされている。ただし、絶縁層２２は、絶縁層２
２上に形成される二段目の選択電極１５ｂと発熱抵抗体
１２とを電気的に接続するために、発熱抵抗体１２の近
傍には形成されていない。絶縁層２２には、例えばＳｉ
Ｏ2 ，ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 等の材料が使用される。選択
電極１５ｂは、寸法及び厚さを一段目の選択電極１４ｂ
と異ならせることにより、電気抵抗値を変えている。On the heating resistor 12, a common electrode 14a and a selection electrode 14b are formed of Al or the like. The selection electrode 14b is formed to a thickness so as to have a necessary resistance value. The selection electrode 14b is hierarchized via an insulating layer 22. However, the insulating layer 22 is the insulating layer 2
In order to electrically connect the second-stage selection electrode 15b formed on the heating element 2 and the heating resistor 12, the second-stage selection electrode 15b is not formed near the heating resistor 12. The insulating layer 22 includes, for example, Si
Materials such as O 2 , SiC, and Si 3 N 4 are used. The size and thickness of the selection electrode 15b are the first-stage selection electrode 14b.
The electrical resistance value is changed by making it different.
【００１８】第一保護層２２及び第二保護層２４は、発
熱抵抗体層１２，共通電極１４ａ，選択電極１４ｂ，１
５ｂ等をインクから保護するために設けられている。第
一保護層２２は例えばＳｉＯ2 ，ＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4 等
の材料で形成され、第二保護層２４は例えばＴａ等の材
料で形成される。The first protective layer 22 and the second protective layer 24 are composed of the heating resistor layer 12, the common electrode 14a, and the selection electrodes 14b, 1
5b and the like are provided to protect them from ink. The first protective layer 22 is formed of a material such as SiO 2 , SiC, and Si 3 N 4 , and the second protective layer 24 is formed of a material such as Ta.
【００１９】上記の構成に対し、感光性樹脂３０により
インク流路２０が形成され、感光性樹脂３０上にインク
吐出口１８を有するオリフィスプレート１６が接合され
ることにより、インクジェットプリントヘッドが構成さ
れている。図２においては一個のノズルのみを図示して
いるが、実際のインクジェットプリントヘッドは複数個
のノズルが並ぶマルチノズルヘッドである。In contrast to the above configuration, the ink flow path 20 is formed by the photosensitive resin 30 and the orifice plate 16 having the ink discharge ports 18 is joined on the photosensitive resin 30 to form an ink jet print head. ing. Although FIG. 2 shows only one nozzle, an actual inkjet print head is a multi-nozzle head in which a plurality of nozzles are arranged.
【００２０】次に、本発明に係るインクジェットプリン
トヘッドにより、どのようにして階調記録を行うかにつ
いて以下に説明する。Next, how to perform gradation recording by the ink jet print head according to the present invention will be described below.
【００２１】本発明による記録方式は、一般にはサーマ
ルインクジェット方式と呼ばれ、インクを吐出させるた
めに必要な圧力を、発熱抵抗体１２に通電することによ
り発生するジュール熱によって発熱抵抗体１２の上部の
第二保護層２４の表面に発生する気泡により得ている。
したがって、発熱抵抗体１２にて発生するジュール熱を
変化させることにより、気泡の発生の仕方（大きさ等）
を変えて、吐出するインク滴の滴量を変えることができ
る。The recording method according to the present invention is generally called a thermal ink jet method, in which a pressure required for discharging ink is applied to the upper portion of the heating resistor 12 by Joule heat generated by energizing the heating resistor 12. Is obtained by bubbles generated on the surface of the second protective layer 24.
Therefore, by changing the Joule heat generated in the heating resistor 12, the method of generating bubbles (size, etc.)
Can be changed to change the amount of ink droplets to be ejected.
【００２２】ジュール熱Ｅ［Ｊ］は、発熱抵抗体１２を
流れる電流をＩ［Ａ］、発熱抵抗体１２の電気抵抗をＲ
［Ω］、通電時間（パルス幅）をｔ［ｓｅｃ］とする
と、The Joule heat E [J] is represented by I [A] as the current flowing through the heating resistor 12 and R as the electric resistance of the heating resistor 12.
[Ω] and energization time (pulse width) is t [sec],
【００２３】 Ｅ＝Ｉ2 Ｒｔ……（１）E = I 2 Rt (1)
【００２４】で表せる。したがって、（１）式よりＲ及
びｔが一定の場合には、Ｉを変えることによりジュール
熱Ｅを変えることができる。Can be expressed by Therefore, when R and t are constant according to the equation (1), Joule heat E can be changed by changing I.
【００２５】本発明に係るインクジェットプリントヘッ
ドでは、選択電極１４ｂ，１５ｂが階層化されかつ選択
可能であり、しかも一段目の選択電極１４ｂと二段目の
選択電極１５ｂとの電気抵抗値は異なっている。したが
って、一定の電圧を印加しても選択電極１４ｂ，１５ｂ
のうちどちらか一方を選択することにより、発熱抵抗体
１２を流れる電流値を変えることができる。その結果、
発熱抵抗体１２に発生するジュール熱を変えることによ
り、インク吐出口１８より発生するインク滴の滴量を変
えることができ、階調記録を行うことができる。この
際、印加する電圧は一定であるので、装置において駆動
電圧を可変にする必要はない。In the ink jet print head according to the present invention, the selection electrodes 14b and 15b are hierarchized and selectable, and the first-stage selection electrode 14b and the second-stage selection electrode 15b have different electric resistance values. I have. Therefore, even if a constant voltage is applied, the selection electrodes 14b, 15b
By selecting one of these, the value of the current flowing through the heating resistor 12 can be changed. as a result,
By changing the Joule heat generated in the heating resistor 12, the amount of ink droplets generated from the ink discharge ports 18 can be changed, and gradation recording can be performed. At this time, since the applied voltage is constant, it is not necessary to make the drive voltage variable in the device.
【００２６】なお、選択電極の階層化は、本実施例では
二段にしているが、これに限らず必要に応じて更に増や
すことができる。また、選択電極の選択方法は、個々の
選択電極を一つずつ選択することの他に、複数の選択電
極を組み合わせて同時に選択することも可能である。さ
らに、複数の選択電極を全部同じ電気抵抗値にしてもよ
い。この場合は、複数の選択電極のうち何個の電極を同
時に選択するかにより、発熱低抗体の発熱量を制御でき
る。Although the number of layers of the selection electrodes is two in this embodiment, the number of layers is not limited to this, and can be further increased as necessary. Further, as a method of selecting the selection electrodes, in addition to selecting the individual selection electrodes one by one, it is also possible to simultaneously select a plurality of selection electrodes in combination. Further, all the plurality of selection electrodes may have the same electric resistance value. In this case, the calorific value of the low-pyrogenic antibody can be controlled by selecting how many electrodes among the plurality of selection electrodes are simultaneously selected.
【００２７】[0027]
【発明の効果】本発明によれば、発熱抵抗体の一端に共
通電極が接続され、発熱抵抗体の他端に絶縁層を介して
積層された複数の選択電極が接続されているので、これ
らの複数の選択電極のうち、いずれか一個又は二個以上
を同時に選択することにより、発熱抵抗体の発熱量を制
御できる。しかも、発熱抵抗体の電流の流れる方向の長
さは、選択電極の数が増えても何ら影響を受けないの
で、十分に小さくできる。したがって、大型化を招くこ
となく、従来通りの階調記録を実現できると共に、電極
のみを階層化した簡単な構造により、製造歩留りの向上
及び製造コストの低減を達成できる。According to the present invention, a common electrode is connected to one end of a heating resistor, and a plurality of selection electrodes stacked via an insulating layer are connected to the other end of the heating resistor. By simultaneously selecting one or two or more of the plurality of selection electrodes, the amount of heat generated by the heating resistor can be controlled. In addition, the length of the heating resistor in the direction of current flow
Well, it doesn't matter if the number of selection electrodes increases
And can be made sufficiently small. Therefore, large size
In addition, conventional gradation recording can be realized, and a simple structure in which only the electrodes are hierarchized can achieve an improvement in manufacturing yield and a reduction in manufacturing cost.
【図１】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
一実施例であり、図２におけるI-I 線縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view taken along the line II in FIG. 2, which is an embodiment of an ink jet print head according to the present invention.
【図２】本発明に係るインクジェットプリントヘッドの
一実施例であり、インクジェットプリントヘッドの一部
を切り欠いて示した斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing one embodiment of the ink jet print head according to the present invention, in which a part of the ink jet print head is cut away.
【図３】従来のインクジェットプリントヘッドの一例を
示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional inkjet print head.
１０ 基板 １２ 発熱抵抗体 １２ａ 発熱抵抗体の一端 １２ｂ 発熱抵抗体の他端 １４ａ 共通電極 １４ｂ，１５ｂ 選択電極１４ｃ，１５ｃ 選択電極の先端部 １６ オリフィスプレート １８ インク吐出口 ２０ インク流路 ２２ 絶縁層Reference Signs List 10 substrate 12 heating resistor 12a one end of heating resistor 12b the other end of heating resistor 14a common electrode 14b, 15b selection electrode 14c, 15c tip of selection electrode 16 orifice plate 18 ink ejection port 20 ink flow path 22 insulating layer
Claims (1)
熱抵抗体と、この発熱抵抗体の両端にそれぞれ電気的に
接続する一対の電極と、前記基板の前記表面に重ねて設
けられたオリフィスプレートと、このオリフィスプレー
トの前記発熱抵抗体と対向する位置に穿設されたインク
吐出口と、前記基板と前記オリフィスプレートとの間に
設けられると共に前記インク吐出口に連通するインク流
路とを備えたインクジェットプリントヘッドにおいて、 前記一対の電極は、前記発熱抵抗体の一端に電気的に接
続する共通電極と、複数の選択電極とから構成され、 これらの複数の選択電極は、先端部を除き互いに絶縁層
を介して積層され、当該先端部のみが積層されて前記発
熱抵抗体の他端の一箇所に電気的に接続し、なおかつそ
れぞれ異なる電気抵抗値を有する ことを特徴とするイン
クジェットプリントヘッド。1. A substrate, a heating resistor attached to a surface of the substrate, a pair of electrodes electrically connected to both ends of the heating resistor, and a pair of electrodes provided on the surface of the substrate. An orifice plate, an ink discharge port formed at a position of the orifice plate facing the heating resistor, and an ink flow path provided between the substrate and the orifice plate and communicating with the ink discharge port. In the inkjet print head comprising: a pair of electrodes, a common electrode that is electrically connected to one end of the heating resistor, and a plurality of selection electrodes, these plurality of selection electrodes, the tip portion Except for each other insulating layer
And only the tip portion is laminated and
One end of the thermal resistor is electrically connected to
An ink-jet printhead having different electric resistance values .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP5303332A JP2780619B2 (en) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | Inkjet print head |
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| JP5303332A JP2780619B2 (en) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | Inkjet print head |
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Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPH064328B2 (en) * | 1984-11-14 | 1994-01-19 | キヤノン株式会社 | Inkjet recording head |
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1993
- 1993-11-09 JP JP5303332A patent/JP2780619B2/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980414 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |