JP3717334B2 - 各種スイッチパターンの形成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に異なる形状・構造のスイッチパターンを形成することが容易で精度良く且つ安価に行える各種スイッチパターンの形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、摺動子を回転しながら摺接させることで所望のコード出力を出力するロータリーエンコーダ用のスイッチ基板がある。
【0003】
この種のスイッチ基板は、金属板を打ち抜き加工することで所望のスイッチパターン形状にしたものを、モールド樹脂製のケース内に鋳込むことで金属板の表面をケースの表面に露出させて構成していた。
【0004】
しかしながらこの種の従来のスイッチ基板において、パターンの形状を変更したい場合や、パターンから引き出す引き出し電極部の配列を変更したい場合等は、別途形状の異なる金属板を打ち抜き加工しなければならない。従って別途打ち抜き加工用のプレス金型を、スイッチパターンの形状が異なる分だけ製作しなければならず、低コスト化が図れなかった。またスイッチパターンが小型化した場合は金属板でスイッチパターンを形成するのは困難であった。
【0005】
一方従来のロータリーエンコーダ用のスイッチ基板の中には、絶縁基板上に所望のスイッチパターンを印刷によって形成する方法もある。しかしながらスイッチパターンをペースト印刷によって形成すると、各スイッチパターンの形状が必ずしも精度良く形成できず、スイッチパターンに摺接する摺動子のコード出力にバラツキが生じ、これによって摺動子の位置に応じた正確なコード出力が得られないという問題があった。この問題は特にスイッチパターンが小型化すればするほど無視できなくなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、たとえ製造しようとするスイッチ基板のスイッチパターンの形状・構造が多種類あっても、これらを安価に且つ精度良く形成することができる各種スイッチパターンの形成方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明は、1種類のパターンを予め基板上に形成する工程と、前記予め形成したパターンに略等間隔に開口部をカットして複数の摺接部を形成することでロータリーエンコーダ用のスイッチパターンを形成する際に、前記カットする開口部の数を変更することで摺接部の数を変更する工程と、前記基板をモールド樹脂製のケース内にインサート成形し、その際前記スイッチパターンを露出すると同時に、開口部の部分にモールド樹脂を充填してこの開口部から露出するモールド樹脂の面と、基板のスイッチパターンを形成した側の面とを同一面にする工程と、を具備することによって、各種形状のスイッチパターンを形成することを特徴とする。
また前記開口部をプレスカットする金型と基板の外形をプレスカットする金型とを用意し、前記開口部のカットと前記基板の外形のカットとをプレスカットによって行い、且つ前記カットする開口部の数を変更する際は開口部をカットする金型のみを変更することを特徴とする。
また本発明は、予め用意しておいた複数の形状・構造のパターンの内の何れか1種類のパターンを選択して基板上に形成する工程と、何れのパターンを形成した場合でもそのパターンの不要部分を1種類のカット形状で基板に同心円上に複数の略等間隔の開口部を形成することで複数の摺接部を形成して所望のロータリーエンコーダ用のスイッチパターンを形成する工程と、前記基板をモールド樹脂製のケース内にインサート成形し、その際前記スイッチパターンを露出すると同時に、開口部の部分にモールド樹脂を充填してこの開口部から露出するモールド樹脂の面と、基板のスイッチパターンを形成した側の面とを同一面にする工程と、を具備することによって、各種形状のスイッチパターンを形成することを特徴とする。
また前記予め用意しておいた複数の形状・構造のパターンには、それぞれスイッチパターンとなる部分から引き出される端子接続ランド部を設け、それぞれのパターンの端子接続ランド部はその配列が変更されていることを特徴とする。
また前記基板は、合成樹脂フイルム製であることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1,図2は本発明を用いてロータリーエンコーダ用のスイッチパターンを形成する方法を示す図である。即ち図1に示すようにまず合成樹脂フイルム(例えばポリエチレンテレフタレート(PET)フイルム、ポリフェニレンスルフイド(PPS)フイルム、ポリイミドフイルム、ポリエーテルイミドフイルム等)製の基板10を用意し、その表面に同心円状で円弧状にパターン11とパターン111を同時に印刷し、次にパターン11の上に絶縁層60を印刷によって形成する。パターン11とパターン111の印刷は銀ペーストをパターン11,パターン111の形状に印刷し、更にこれを覆うようにカーボンペーストを印刷(オーバーコート)して行なわれる(印刷されるパターンの材質や形状や印刷構造は他の種々の変更が可能である)。
【0009】
パターン11の形状は少なくとも下記するスイッチパターン13,17となる部分a,bの両端に端子接続ランド部15,19を接続した形状となっている。またパターン111の形状は円弧状のコモンスイッチパターン21の一端に端子接続ランド部23を接続した形状となっている。
【0010】
また絶縁層60はパターン11の部分a,bの内周近傍部分と、部分a,bから端子接続ランド部15,19を引き出す部分の上面に印刷形成されている。絶縁層60はパターン11,111上を摺動する摺動子の摺動接点(図4の31,33)が端子接続ランド部15,19を引き出した部分にオンしないようにするために設けられている。
【0011】
次にパターン11の部分a,bに、図2に示すようにプレスなどによる機械的カットによって、11個のパターン11と基板10を貫通する開口部(パターンの不要部分)Aを形成する。但し場合によっては開口部Aは機械的カットの代わりにレーザカットによって形成しても良い。11個の開口部Aの内の中央に位置する開口部Aは左右のパターンを分離し、それ以外の左右5個ずつの開口部Aは左右のパターンにそれぞれ5個ずつ摺接部14,17を形成する。
【0012】
つまりこのプレスカットによって、部分a,b(図1参照)に、それぞれ櫛歯状の5つずつのコード出力用の摺接部14,18を有するロータリーエンコーダ用のスイッチパターン13,17が形成される。
【0013】
そして図3に示すように、フレキシブル基板10のコモンスイッチパターン21の外周部分と中心孔25と孔26,27とをプレスなどによって機械的にカットすれば、スイッチ基板1が完成する。
【0014】
なお前記開口部Aとスイッチ基板1の外周部分と中心孔25と孔26,27とを一度にプレスなどによる機械的カットによって形成しても良い。
【0015】
なお開口部Aやコモンスイッチパターン21の外周部分や中心孔25や孔26,27を形成するために、プレスなどによる機械的カットの代わりにレーザカットを用いても良い。
【0016】
以上のようにして形成された各摺接部14,18の端辺12,16(図3参照)の部分は開口部Aによって正確に寸法精度良く形成でき、その上を摺動する摺動子(摺動軌跡は同心円の2本の一点鎖線で示す)の位置を精度良く検出でき、摺動子の位置に応じた正確なコード出力が得られるようになる。
【0017】
ここで図4はこのスイッチ基板1に使用される摺動子30の1例を示す平面図、図5はスイッチ基板1に対する摺動子30の配設位置を示す図である。なお実際は摺動子30は回転する摺動型物(図示せず)に取り付けられている。
【0018】
両図に示すように摺動子30は3組の摺動接点31,33を等間隔(120°間隔)に設け、3組の内の何れかの外側の摺動接点33が常にコモンスイッチパターン21に摺接し、内側の摺動接点31が摺接部14,18にオンオフすることで以下に示すような位相のずれたコード出力が出力できるようにしている。
【0019】
即ちスイッチパターン13とスイッチパターン17とは120°の間隔よりも少しずれる位置に設けられており、従って摺動子30の摺動接点31が何れかの摺接部14にオンするタイミングと、これに対応するス摺接部18に摺動接点31がオンするタイミングの位相は少しずれ、これによって端子接続ランド部15と端子接続ランド部19から出力されるオンオフ信号の位相が少しずれるようにしている。これによって例えば摺動子30が右回りしているか、左回りしているかを検出できる。
【0020】
このスイッチ基板1は可撓性があるので、これを硬質の基台上に載置・固定して使用するのが一般的である。そしてこの実施形態では図6に示すようにこのスイッチ基板1をモールド樹脂製のケース40内にインサート成形して構成している。
【0021】
即ち図6はケース40内にスイッチ基板1をインサート成形した状態を示す平面図であり、図7は図6のB−B断面図である。図6,図7に示すようにケース40は各スイッチパターン13,17及びコモンスイッチパターン21を露出する凹部41を設けた状態でスイッチ基板1の下面と外周側面を覆うようにモールド成形されている。凹部41内には前記摺動子30を取り付けた図示しない摺動型物が回動自在に収納される。
【0022】
また各端子接続ランド部15,19,23にはこれらに金属板製の端子50の一端を当接し、該当接した部分の上下を前記ケース40の一部を構成するモールド樹脂で挟持せしめることで接続・固定している。
【0023】
また図3に示す開口部Aの部分には図7に示すようにモールド樹脂を充填することで、該開口部Aから露出するモールド樹脂の面と、スイッチ基板1の各スイッチパターン13,17等を形成した側の面とを同一面としている。これによって図3に一点鎖線で示す摺動子30の摺動軌跡上に凹凸はなく、従って摺動子30を回転してその摺動接点31をスイッチパターン13,17上に摺接させても抵抗がなくその操作がスムーズに行えるため、摺動寿命が増加する。
【0024】
なおケース40の材質としては、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)やPETやPPS等の各種モールド樹脂が用いられる。
【0025】
ところで上記図3に示すスイッチ基板1においてその摺接部14,18の数を減らして左右で4つずつにしたい場合は、以下のようにする。即ち図1に示す状態から、図8に示すように、カットして開ける開口部Aの数を左右で4つずつ、全体で9個にする。この場合、開口部Aをプレスカットする金型を変更する必要はあるが、パターンの方は同一形状・構造のパターンで良く、その分製造が容易になり、製造コストの削減が図れる。製造されるスイッチ基板1は、例えば図6に示すと同様にケース40内にインサート成形される。なおプレスカットする金型は、開口部Aをカットするための金型と外形等をカットする金型を用意し、開口部Aをカットするための金型のみ変更する方法が、多種類のパターン形状に容易に対応できて好適である。
【0026】
一方上記図3に示すスイッチ基板1のパターンの内の端子接続ランド部15,19の配置位置を入れ替えたい場合は、印刷するパターン11,111の一部を絶縁層60を介して積層構造にする。具体的にはまず図9に示すように、基板10上にパターン11を印刷によって形成する。パターン11は少なくとも下記するスイッチパターン13,17となる部分a,bを具備すると共に、部分bの一端に端子接続ランド部19を接続し、部分a側の外周に接続した連結部11aによって端子接続ランド部15を接続した形状に形成されている。これによって端子接続ランド部15,19の位置を図3に示すものとは逆にしている。
【0027】
次に図10に示すようにその上に絶縁層60を印刷によって形成する。絶縁層60が印刷されるのは、部分a,bの内周近傍部分と、部分bと端子接続ランド部19の間の部分と、連結部11aの全体部分である。
【0028】
そして次に図11に示すように絶縁層60上に一部積層するようにパターン111を印刷によって形成する。パターン111は、前記連結部11aの真上を通過するようにリング状(円弧状でもよい)に形成されたコモンスイッチパターン21とその外周に接続される端子接続ランド部23とを具備する形状に形成されている。
【0029】
そして図12に示すように前記パターンa,bの部分の所定部分を、プレスなどによる機械的カット(レーザカットでも良い)によって11個の貫通する開口部(パターンの不要部分)Aを形成する。ここでこの開口部Aの形状は前記図2において形成した開口部Aと全く同一の形状である。言いかえれば図2において用いたプレスカット用の金型と全く同一のものを図12に示す開口部Aを形成する際にも用いる。
【0030】
そして図13に示すようにフレキシブル基板10のコモンスイッチパターン21の外周部分と中心孔25と孔26,27とをプレスなどによって機械的にカットすれば、スイッチ基板1が完成する。なおこれらコモンスイッチパターン21の外周部分と中心孔25と孔26,27のカット形状も前記図3に示すスイッチ基板1の場合と全く同一の形状なので、図3において用いたプレスカット用の金型と全く同一のものを用いることができる。もちろんスイッチ基板1の外周などの機械的カットと前記開口部Aの機械的カットとを同時に行っても良い。その場合もカット用の金型は図3に示す場合と同一のものが使用できる。
【0031】
これによって部分a,b(図9)にそれぞれ櫛歯状の5つずつのコード出力用の摺接部14,18を有するスイッチパターン13,17が形成されるが、スイッチパターン13から引き出される端子接続ランド部15の位置と、スイッチパターン17から引き出される端子接続ランド部19の位置とは前記図3に示すスイッチ基板1の場合と逆になっている。
【0032】
つまりこのように基板10上に形成するパターンの形状・構造を変更することだけでこれに設ける開口部Aの形状を全く同一にしても、異なる形状・構造のスイッチパターン13,17が容易に得られるのである。
【0033】
特にこの実施形態のように3つの端子接続ランド部15,19,23の位置を入れ替えたいような場合は、3つのスイッチパターン13,17,21と、3つの端子接続ランド部15,19,23の何れと何れを接続するかを変更するだけで良く、もし接続のための連結部を他のスイッチパターンの上又は下に通過させたい場合は、前述の連結部11aのように、絶縁層60を介して積層するようにすれば良い。連結部を他のスイッチパターンの上又は下を絶縁層を介して積層するようにすれば、パターン形成面が大型化せずに容易に端子接続ランド部15,19,23の位置を変更することができる。
【0034】
上記実施形態は本発明をロータリーエンコーダ用のスイッチ基板1に適用した例を示したが、ロータリーエンコーダ以外の他のスイッチ基板に適用しても良い。スイッチパターンの形状は種々の変更が可能である。
【0035】
開口部(パターンの不要部分)Aは必ずしも穴である必要はなく、スイッチ基板1の外周縁又は内周縁から切り欠いた形状(例えば櫛歯形状)等であっても良い。
【0036】
なお基板の材質やモールド樹脂の材質は上記各実施形態で記載した材質に限られず、それ以外の各種材質を用いても良い。また基板は場合によっては硬質基板であっても良い。
【0037】
また上記各実施形態ではスイッチパターン13,17及びコモンスイッチパターン21として印刷形成による例を示したが、銅箔エッチングによるスイッチパターン等、他の方法で形成したスイッチパターンであっても良い。
【0039】
上記実施形態では、端子接続ランド部15,19の位置を変更することで印刷するパターンの形状を変えるようにしたが、他の部分の形状を変えることでパターンの形状を変えても良いことは言うまでもない。また図12に示す開口部Aの数を図8に示すように変えることもできる。
【0040】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば以下のような優れた効果を有する。▲1▼パターンの不要部分をカットすることで基板上に所望のスイッチパターンを形成するので、スイッチパターンの形状が正確に精度良く形成でき、その上を摺動する摺動子の位置を精度良く検出でき、小型化に十分対応できるばかりか、たとえ製造しようとするスイッチ基板のスイッチパターンの形状・構造が多種類あっても、パターンの形状・構造を変更するだけで1種類のカット形状を用いてこれらを安価に且つ精度良く形成することができる。特に予め所望の形状・構造に形成したパターンに略等間隔に1種類の形状の開口部をカットすることで複数の摺接部を形成してロータリーエンコーダ用のスイッチパターンを形成すると、多種類のロータリーエンコーダ用のスイッチ基板が容易且つ精度良く形成でき、好適である。
【0041】
▲2▼パターンの不要部分をカットすることで基板上に所望のスイッチパターンを形成するので、スイッチパターンの形状が正確に精度良く形成でき、その上を摺動する摺動子の位置を精度良く検出でき、小型化に十分対応できるばかりか、たとえ製造しようとするスイッチ基板のスイッチパターンの形状が多種類あっても、1種類のパターンに対してそのカット形状を変更するだけでこれらを安価に且つ精度良く形成することができる。特に予め形成した1種類のパターンに略等間隔にカットする開口部の数を変更することで摺接部の数を変更せしめるようにしてロータリーエンコーダ用のスイッチパターンを形成すると、多種類のロータリーエンコーダ用のスイッチ基板が容易且つ精度良く形成でき、好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】ロータリーエンコーダ用のスイッチ基板のスイッチパターン形成方法を示す図である。
【図2】ロータリーエンコーダ用のスイッチ基板のスイッチパターン形成方法を示す図である。
【図3】ロータリーエンコーダ用のスイッチ基板1を示す図である。
【図4】摺動子30を示す図である。
【図5】スイッチ基板1への摺動子30の配設位置を示す図である。
【図6】スイッチ基板1をモールド樹脂製のケース40内にインサート成形した状態を示す平面図である。
【図7】図6のB−B断面図である。
【図8】摺接部14,18の数を変える方法を示す図である。
【図9】端子接続ランド部15,19の配置位置を変更する方法を示す図である。
【図10】端子接続ランド部15,19の配置位置を変更する方法を示す図である。
【図11】端子接続ランド部15,19の配置位置を変更する方法を示す図である。
【図12】端子接続ランド部15,19の配置位置を変更する方法を示す図である。
【図13】端子接続ランド部15,19の位置を変更したスイッチ基板1を示す図である。
【符号の説明】
1 スイッチ基板
10 基板
11 パターン
13,17 スイッチパターン
14,18 摺接部
15,19,23 端子接続ランド部
21 コモンスイッチパターン
111 パターン
60 絶縁層
A 開口部(パターンの不要部分)
30 摺動子
31,33 摺動接点
40 ケース
50 端子
11a 連結部
Claims (5)
- 1種類のパターンを予め基板上に形成する工程と、
前記予め形成したパターンに略等間隔に開口部をカットして複数の摺接部を形成することでロータリーエンコーダ用のスイッチパターンを形成する際に、前記カットする開口部の数を変更することで摺接部の数を変更する工程と、
前記基板をモールド樹脂製のケース内にインサート成形し、その際前記スイッチパターンを露出すると同時に、開口部の部分にモールド樹脂を充填してこの開口部から露出するモールド樹脂の面と、基板のスイッチパターンを形成した側の面とを同一面にする工程と、
を具備することによって、各種形状のスイッチパターンを形成することを特徴とする各種スイッチパターンの形成方法。 - 開口部をプレスカットする金型と基板の外形をプレスカットする金型とを用意し、前記開口部のカットと前記基板の外形のカットとをプレスカットによって行い、且つ前記カットする開口部の数を変更する際は開口部をカットする金型のみを変更することを特徴とする請求項1に記載の各種スイッチパターンの形成方法。
- 予め用意しておいた複数の形状・構造のパターンの内の何れか1種類のパターンを選択して基板上に形成する工程と、
何れのパターンを形成した場合でもそのパターンの不要部分を1種類のカット形状で基板に同心円上に複数の略等間隔の開口部を形成することで複数の摺接部を形成して所望のロータリーエンコーダ用のスイッチパターンを形成する工程と、
前記基板をモールド樹脂製のケース内にインサート成形し、その際前記スイッチパターンを露出すると同時に、開口部の部分にモールド樹脂を充填してこの開口部から露出するモールド樹脂の面と、基板のスイッチパターンを形成した側の面とを同一面にする工程と、
を具備することによって、各種形状のスイッチパターンを形成することを特徴とする各種スイッチパターンの形成方法。 - 前記予め用意しておいた複数の形状・構造のパターンには、それぞれスイッチパターンとなる部分から引き出される端子接続ランド部を設け、それぞれのパターンの端子接続ランド部はその配列が変更されていることを特徴とする請求項3記載の各種スイッチパターンの形成方法。
- 前記基板は、合成樹脂フイルム製であることを特徴とする請求項1又は2又は3又は4記載の各種スイッチパターンの形成方法。
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