JP3836926B2 - 光路偏向装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、光磁気ディスクドライブ、追記型ディスクドライブ、相変化型ディスクドライブ、CD−ROM、DVD、光カード等の光記録媒体に対して情報を記録および/または再生する情報記録再生装置や、光スキャナー等の光学装置に使用する光束の方向を制御する光路偏向装置(ミラー式偏向装置)に関する。
【0002】
【従来の技術】
光磁気ディスクドライブ、追記型ディスクドライブ、相変化型ディスクドライブ、CD−ROM、DVD、光カード等の光記録媒体に対して情報を記録および/または再生する情報記録再生装置等の光学装置や、光スキャナー等の光学装置においては、光束を傾けるためにガルバノミラー等の光偏向装置が使用される。
光偏向装置としては、例えば特開平6−349093号公報において開示されているようなものが提案されている。図10(Aは斜視図、Bは断面図)は、前記公報に開示されている光偏向装置を示したものである。
【0003】
図示のように、可動部110を構成するミラー110aにアクチュエータコイル110bが取り付けられ、ミラー110aの背面に2つのフレキシブル基板120が設けられその一端は固定部Sに支持されている。各フレキシブル基板120は、導電性バネ材料からなる帯状バネ板の表面に被覆材を形成してなるものである。
磁気回路を形成するマグネット130は、アクチュエータコイル110bに対向するように固定され矢印d方向に着磁されている。これらマグネット130は電流iとの間の電磁誘導作用により、アクチュエータコイル110bにa,bの矢印方向に電磁力を発生させる。これにより、可動部110は回動する際は水平軸C−Cを軸芯として回動し、ミラー110aを傾かせ光束の方向を制御するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平6−349093号公報に開示された装置においては、ミラー110aの側面にアクチュエータコイル110bをとりつけ、ミラー110aの背面に可動部110の支持部材であるフレキシブル基板120を固定している。
そのため、アクチュエータコイル110bに発生するa,bの矢印方向電磁力の中心Mと、可動部110の支持部材であるフレキシブル基板120(水平軸c−c)とが可動部厚み方向にずれている(図10B)。すると、ずれにより可動部110が回動する際、水平軸c−cの回りに回動するだけでなくその他の方向へも移動する共振が発生しやすいという問題を生じてしまう。
また、アクチュエータコイル110bに発生するa,bの矢印方向電磁力の中心Mと、可動部110の支持部材であるフレキシブル基板120とが可動部厚み方向にずれているため、装置構成上可動部が厚くならざるを得ないという問題も生じてしまう。
【0005】
本発明は、上記の欠点に着目してなされたもので、可動部のコイルに発生する電磁力の中心と可動部回動の中心を一致させやすく、ひいては可動部回動の際に共振が発生しにくい光偏向装置を提供することを目的とする。
さらに、可動部の薄型化を図った光偏向装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項1に係る発明は、少なくとも光学素子と一つのコイルとを有する可動部と、前記可動部を回転可能に支持する複数の支持部材と、前記支持部材の一部を固定するベースと、前記ベースに固定された磁気回路とを有する光路偏向装置において、前記コイルを密巻きに構成して前記光学素子の外周を取り囲むように配設し、前記可動部の回転中心軸が前記コイルの密巻き部分を貫通し、かつ前記コイルに発生する力の略中心を通るように構成したことを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明していく。図1〜図6は、本発明の第1の実施の形態を示したもので、光磁気ディスクを記録媒体とする情報記録再生装置の光ピックアップ装置に使用している光路偏向装置に適用した例を示している。図1は光ピックアップ装置の光学素子の配置関係を示した斜視図である。光源であるレーザダイオード1から出射した光は、出射方向に位置するビームスプリッタ2の表面で一部の光が反射され、反射方向に位置するコリメートレンズ3に入射し平行光にされる。その透過光は、光進行方向に位置するミラー(光学素子)4で反射され、さらに反射方向に位置するミラー5で反射され反射方向に位置する対物レンズ6に入射する。対物レンズ6で集光された光は、光磁気ディスク7の記録面8に光スポットを結ぶ。
【0008】
光磁気ディスク7の記録面8で反射した反射光は、対物レンズ6に入射しミラー5、ミラー4、コリメートレンズ3を経て光透過方向に位置するビームスプリッタ2に至る。ビームスプリッタ2を透過した光はフォトディテクター9に入射する。そして、フォトディテクター9の出力により情報再生信号、フォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号を得ることができるようになっている。
ミラー4は、図示していない駆動機構により駆動可能なガルバノミラー15(光路偏向装置)の構成部材であり、XYZの座標を図示のように設定する。つまり、ミラー4の反射面4a上にXY平面をとり、XY平面に垂直な方向をZとする。原点はミラー4に入射する光の光軸位置とし、ガルバノミラー15はX軸に平行な軸回りに回転するようになっている。
なお、ミラー4は、ガラスの平板ミラーであり、反射面4aは反射コートをされ反射率を高くされている。また、ミラー4に代えミラー5をガルバノミラーとして構成することも可能である。
【0009】
前記対物レンズ6と反射ミラー5は一体で、ディスク7の半径方向(矢印W方向)に駆動されるように支持されされている。いわゆる分離光学系である。
また図示されていないが、対物レンズ6にはディスク7に対して垂直方向に支持駆動する焦点制御機構が設けられている。さらに、対物レンズ6と反射ミラー5にはこれらを一体でディスク7の半径方向に支持駆動するアクセス制御機構が設けられている。これらの機構については従来より種々提案されている(例えば特開平7−153085)ので説明を省略する。
【0010】
図2はガルバノミラー15の詳細を示した斜視図であり、図3はマグネットを除いたガルバノミラー15の構成部材の分解斜視図である。ホルダー11はLCP,PPS,PEI,PC等の非導電性プラスチックで成形されており、略四角な枠状の形状をしている。このホルダー11に支持されるミラー4はホルダー11の上面11aにミラー外周の4面を基準にして接着固定される。
このミラー4の外周を取り囲むような位置に、4角に巻回されたコイル10がホルダー11の立ち上がり部11eに接着固定される。したがって、ミラー4とコイル10は直接接触しないで、間にホルダー11の立ち上がり部11eを介して位置するようになっている。
【0011】
前記ミラー4、コイル10を有する可動部14を回転可能に支持する支持部材である2枚のバネ12(12−1,12−2)は、ベリリウム銅の厚さ0.05mmの薄板をエッチング加工して形成されている。バネ両端には、固定部12a,12bが形成され、その間はバネ部12eで連結されている。このバネ部12eにはY方向から見ると、中央部が略U字状のU字状部12e−1と、その両端にX軸に平行な平行部12e−2が形成されている。
なお、バネ部12eの幅は0.1mm程度としてある。また、バネ部12eの表面には硬化したシリコーンゲルを付着させバネ部12eの振動を抑制している。
【0012】
バネ12と可動部14との連結は、バネ12の固定部12aに形成された孔12cに、ホルダー11のX方向両側に立ち上げ形成された固定部11bに形成されたボス11cを嵌合させて位置決めし接着固定して行う。
一方、バネ12と後述するベース13との連結は、バネ12の他方の固定部12bに形成された孔12dに、ベース13のX方向両端に立ち上げ形成された固定部13bに形成されたボス13cを嵌合させて位置決めし接着固定して行う。
なお、バネ12はその厚み方向をミラー4の反射面4aと平行方向とし、バネ12の面をXZ面と平行になるように構成してある。また、2枚のバネ12−1と12−2のそれぞれのバネ部12eは、回転軸である軸Cに対して垂直な平面であるYZ面に対して対称に配置されている。
【0013】
ベース13は、LCP,PPS,PEI,PC等の非導電性プラスチックで形成されているが、温度による膨張率を同じにしバネ11の変形を防ぐためには前記ホルダー11とベース13は同じ材質、同程度の線膨張率を有する材質であることが望ましい。
ベース13の中央部には組み立て用の孔13dが形成されており、Y方向両端に取り付け部13aが形成され、この取り付け部13aには、背面にヨーク17を固定されたマグネット16が接着固定される。2つのマグネット16は、図2に示すように異極が向かい合う様に着磁されて、両マグネット16はコイル10のY方向側の辺10aに向かい合うように位置している。
【0014】
以上のミラー4、コイル10、ホルダー11、バネ12の固定部12aで可動部14が構成される。そして、2つのバネ12のX軸に平行な4箇所の部分12e−2は、可動部14が回転するときの軸C上に並んでいる。
また、Y方向から見て軸C上に可動部14の重心Gが位置し、可動部14の慣性主軸が軸Cに一致するように構成してある。したがって、可動部14は軸Cに関して、静バランスと動バランスがとれるようになっている。さらに、コイル10の力が発生する2辺10a,10aの中心が軸Cの上にあり、2辺10aの中心とマグネット16の中心が一致している。つまり、2辺10aに発生する回転トルクの中心は軸Cの上にあり、軸Cに対して駆動バランスがとれるようになっている。
【0015】
ここで、図4、図5にしたがいバネ12の組立について説明する。先ず、バネ12の固定部12a,12bをホルダー11とベース13に固定するには、図5に示すような組立ジグを用いる。組立ジグは、固定ピン21の先端面21aに第1の段差部21bが形成され、この第1の段差部21bの先端面21cに第2の段差部21dが形成され、3段の段差がつけられている。
そこで、図4に示すように固定ピン21の先端面21aにベース13の底面を当てつけ、段差部21bをベースの孔13dに嵌合させ、固定ピン21に対してベース13を位置決めする。この場合、図示しないピンによりベース13が固定ピン21に押圧される。
【0016】
次に、ミラー4をホルダー11に接着固定したものを、ピン21の第2の段差部21dにミラー4の背面を当てつけ、先端面21cをホルダー11の孔11dに嵌合させることにより、固定ピン21に対してホルダー11とミラー4を位置決めする。この場合、ミラー4の反射面4aは、ピン22により固定ピン21側に押される。なお、ピン22の先端は凹形成されており、ミラー4の反射面4aの光束が当たる有効部にピン22の先端が当たり汚れることを防止している。
こうして、ベース13とホルダー11、ミラー4との相対位置が決まる。この状態でバネ12の固定部12aをホルダー11の固定部11b(図4では見えない)に、バネ12の固定部12bをベース13の固定部13b(図4では見えない)に、それぞれの孔をボスに嵌合させ接着固定する。
その後、コイル10の2本の端末を前記2つの固定部12aに1本ずつ半田付けし、ピン22を外し固定ピン21からベース13とホルダー11を外すと、ガルバノミラー15が構成される。
【0017】
このように可動部14をベース13に組み付けるとき、ミラー4を位置決めに使用したのでベース13に対するミラー4の位置と傾きの精度が良い。なお、ミラー4の反射面4aを前記実施例とは反対側の面とし、ベース13の孔13dから光束をミラー4に入射するように構成することもできる。この場合、図5の組立ジグを用いると、ベース13とミラー4の反射面の位置と傾きの精度がさらに向上する。
また、ベース13に孔13dをあけて可動部14を位置決めするピン21bを通すようにしたので、固定ピン21のスペースが小さくバネ12の取り付け作業が容易になる。さらに、1本の固定ピン21でベース13と可動部14を位置決めするのでベースと可動部の位置精度を容易に出せる。
【0018】
次に図6にしたがい、本発明のガルバノミラー15の作用を説明する。ガルバノミラー15の外部の駆動回路から支持部材である2つのバネ12を介してコイル10に電流を供給する。コイル10に電流を流すと、マグネット16に向かい合ったコイル10の2辺10aにZ方向で逆向きの力が発生し、可動部14を軸C回りに回転させる。そのときの回転軸である軸Cは、ほぼX軸と平行である。こうしてガルバノミラー15によりミラー4がX軸に平行な軸C回りに回転すると、ミラー4の反射光が傾き対物レンズ6に入射する光も傾く。すると、ディスク7上の光スポットがディスク7の記録面8上に形成された記録トラックに対してディスク7の半径方向(W方向)に移動し、トラッキング動作を行える(図1)。
【0019】
また、前記のように可動部14は軸Cに対して、軸Cの回りの静バランスと動バランスがとれるように構成されている。またコイル10の力が発生する2辺10aの中心が、軸Cの上にある。つまり、2辺10aに発生する回転トルクの中心は軸Cの上にあり、軸Cに関して駆動バランスがとれている。
【0020】
以上のごとく、第1実施の形態によれば下記のような効果を有する。支持部材であるバネ12の可動部14への固定部をコイル10の外側面側に配置したので、支持部材の回転中心軸Cとコイル10に発生する力の中心を容易に一致させることができ、共振の少ない良好な応答特性が得られる。そのため、可動部14を回転したときに回転軸が軸Cとずれたり、傾いたりすることを防止でき良好な駆動特性が得られる。さらに、可動部14が軸Cの回りに回転する振動モード以外の振動モード例えば、可動部14がZ方向に移動する振動モード等が生じにくくなる。
【0021】
また、ミラー4とコイル10は直接接触しないで、その間にホルダー11の一部が位置するようになっているため、ホルダー11が断熱材となりコイル10に電流を流したときの発熱がミラー4に伝わりにくくなる。したがって、ミラー4がコイル10の熱により変形して対物レンズ6の光スポットの収差が大きくなるのを防止できる。
また、ミラー4の周囲をコイル10が囲むように配置したので、コイル10がミラー4を補強するような構成となり、可動部14の剛性が高くなる。また、可動部14の外形を小さくできる。
【0022】
次に、第2の実施の形態を図7、図8に基づき説明する。これは、第1の実施の形態の変形例であり、同機能部位には同付番とし説明部以外は全て第1の実施の形態と同様である。
本実施の形態は、ミラー4を支持するホルダーを無くし、ミラー4に直接コイル10を接着固定してある。この場合、ミラー4のY方向側面とコイル10の間隔を0.1mmと小さくし、この間に接着剤8(図示していない)を充填して接着する。すると、コイル10からミラー4への熱はその間の接着剤により伝達しにくくなる。また、ミラー4とコイル10のX方向の間隔は0.5mm程度あける。これは、コイル10の4角は完全に直角に曲げられず、R0.5程度のRが必要なためである。
【0023】
また、図8Aに示すようにバネ12は略Y字状にしてあり、ベース13への固定部12bから軸Cに沿った直線上のバネ部12e−1と、そこから延在する二股状のバネ部12e−2が形成され、このバネ部12e−2の先端の2カ所にはL字状に曲げられた固定部12aが形成され、固定部12aをミラー4のX方向側面に接着固定する。コイル10のX方向の辺は、二股状のバネ部12e−2の間の空間に位置し、二股状のバネ部12e−2がコイル10の幅(Z方向)を挟むように構成されている。
【0024】
図8Bは、図8Aの場合の変形例を示したもので、直線上のバネ部12e−1を設けず二股状のバネ部12e−2のみを形成したものである。この場合、図8Aにおいてはバネ部12e−1とバネ部12e−2が変形するが、図8Bではバネ部12e−2のみが変形する。図8Aの場合も、バネ部12e−2の剛性を高くしバネ部12e−1のみが変形するように構成することもできる。
なお、コイル10はミラー4に直巻きにしてもよい。他の構成については、第1の実施の形態と同様である。
【0025】
第2の実施の形態は前記のように、バネ部(支持部材)12をコイル10を挟むように構成したので、コイル10とバネ部12が干渉せず、コイル10とバネ部12の中心を容易に一致させることができる。そのため、バネ部12の回転中心軸とコイル10に発生する力の中心を容易に一致させることができ、共振の少ない良好な応答特性が得られる。
【0026】
また、バネ部12はコイル10を挟むようにミラー4に直接固着したので、バネ部12をその分ミラー4の中心部に近づけることができ、可動部14、ひいてはガルバノミラー15を小型にできる。
さらに、ホルダーを介在させず、ミラー4にコイル10とバネ部12を直接固定したので部品点数が少なくなり、可動部14の軽量化、小型化を図れる。
【0027】
また、ミラー4とコイル10の間を0.1mm程度あけそこに接着剤を充填したので、ホルダーがなくてもコイル10からミラー4へ伝導される熱が少なくなりミラー4の熱変形を少なくできる。この間隔をもっと大きくすればミラー4に伝わる熱をより少なくできることはいうまでもない。
他の効果については、第1の実施の形態と同様である。
【0028】
図9は、本発明の第3の実施の形態を示したもので、これも第1の実施の形態の変形例である。第1の実施の形態と同機能部位には同付番とし説明部以外は、全て第1の実施の形態と同様である。
本実施の形態においては、バネ部12eを直線状に形成し固定部12aを直接コイル10の表面に接着固定している。また、ミラー4とコイル10のX方向、Y方向の間隔は0.1mm程度あけるとともに、ミラー4の4角にC0.5程度の面取りをして、コイル10の4角のR部内側と接触しないようにしてある。
【0029】
第3の実施の形態は前記のように、バネ部12をコイル10に直接固定したので、コイル10とバネ部12の間のホルダー等の部材が不要で、バネ部12のベース13への固定位置をミラーの中心よりに近づけられる。そのため、ガルバノミラー15の小型化を図れる。
他の効果については、第1の実施の形態と同様である。
【0030】
本発明は、以上の実施の形態限定されるものではなく、各種の変形、変更が可能である。例えば、以上の実施の形態においては光学素子として平板状のミラーを用いたが、凹面ミラー、ホログラム、プリズム等、他の光学素子を回転、傾き駆動する装置に適用してもよい。また、駆動する光学素子は1つに限らず、複数でもよい。
また、ミラー4とホルダー11は、プラスチック、ガラス等で一体成形されていてもよい。こうすると部品点数が少なくなり、組み立ての際の位置精度が向上する。 また、ミラー5をガルバノミラーとして構成してもよい。
また、支持部材の形状、材質に特に限定はなく、例えば形状は断面円形でも板状でもよい。材質は金属製、樹脂製等適宜選択使用すればよい。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、少なくとも光学素子と一つのコイルとを有する可動部と、前記可動部を回転可能に支持する複数の支持部材と、前記支持部材の一部を固定するベースと、前記ベースに固定された磁気回路とを有する光路偏向装置において、前記コイルを密巻きに構成して前記光学素子の外周を取り囲むように配設し、前記可動部の回転中心軸が前記コイルの密巻き部分を貫通し、かつ前記コイルに発生する力の略中心を通るように構成したので、共振の少ない良好な応答特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光ピッックアップ装置の光学素子の配置関係を示した斜視図である。
【図2】第1の実施の形態のガルバノミラーの詳細を示した斜視図である。
【図3】マグネットを除いた構成部材の分解斜視図である。
【図4】バネの組み立てを示す断面図である。
【図5】バネの組み立てに用いるジグの斜視図である。
【図6】ガルバノミラーの作用を説明する断面図である。
【図7】第2の実施の形態のガルバノミラーの一部斜視図である。
【図8】一部拡大側面図、及び変形例の一部拡大側面図である。
【図9】第3の実施の形態のガルバノミラーの一部斜視図である。
【図10】従来例の斜視図、及び側面図である。
【符号の説明】
4 ミラー
4a 反射面
10 コイル
11 ホルダー
11e 立ち上がり部
12−1,12−2 バネ
13 ベース
13a 取り付け部
13d 孔
14 可動部
15 ガルバノミラー
16 マグネット
17 ヨーク
Claims (1)
- 少なくとも光学素子と一つのコイルとを有する可動部と、前記可動部を回転可能に支持する複数の支持部材と、前記支持部材の一部を固定するベースと、前記ベースに固定された磁気回路とを有する光路偏向装置において、
前記コイルを密巻きに構成して前記光学素子の外周を取り囲むように配設し、前記可動部の回転中心軸が前記コイルの密巻き部分を貫通し、かつ前記コイルに発生する力の略中心を通るように構成したことを特徴とする光路偏向装置。
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