JP4373360B2 - 光記録媒体及びその記録・再生方法 - Google Patents
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(1)支持体と、該支持体上に構造体と、該構造体上に光を吸収し発熱する発熱部とを少なくとも有する光記録媒体であって、
前記発熱部の発熱により前記構造体に記録マークが形成され、
前記構造体が、記録トラック方向に周期的に存在し、円形状もしくは楕円形状であり、かつ前記構造体が前記記録トラック間で分離され、該構造体上の発熱部が記録トラック間で分離された状態になっていることを特徴とする光記録媒体。
(2)前記構造体が、硫化物材料、セレン化物材料、フッ化物材料、窒化物材料の群から選ばれる少なくとも一種の材料と、シリコン化合物とを含有することを特徴とする(1)に記載の光記録媒体。
(3)前記支持基板が記録光および/または再生光の案内溝である凹部または凸部を有し、前記構造体が前記凹部および前記凸部上に存在していることを特徴とする(1)又は(2)に記載の光記録媒体。
(4)前記発熱部が、相変化材料、半導体材料、低融点金属材料、金属間化合物材料の群から選ばれる少なくとも一種の材料より選択される単層もしくは複数層からなることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載の光記録媒体。
(5)前記記録光および/または再生光の波長をλとし、対物レンズの開口数をNAとした場合に、分離した前記構造体の媒体半径方向の周期であるトラックピッチが、λ/2NAの値以下であることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれかに記載の光記録媒体。
(6)前記円形状もしくは楕円形状である構造体の媒体面内における配列状態が、3回対称配列である最密充填配列であることを特徴とする(1)乃至(5)のいずれかに記載の光記録媒体。
(7)(1)から(6)のいずれかに記載の光記録媒体に対して、前記発熱部側からレーザ光を照射し、トラック方向における前記構造体の周期でレーザ光のパワーレベルを上げて情報を記録することを特徴とする記録方法。
(8)(1)から(6)のいずれかに記載の光記録媒体に対して、前記発熱部側からレーザ光を照射し、トラック方向における前記構造体の周期でレーザ光のパワーレベルを上げて情報を記録し、トラック方向における前記構造体の周期でレーザ光のパワーレベルを上げて信号を検出することを特徴とする記録・再生方法。
(9)(1)から(6)のいずれかに記載の光記録媒体に対して、前記発熱部側からレーザ光を照射し、トラック方向における前記構造体の周期でレーザ光のパワーレベルを上げて情報を記録し、トラック方向における前記構造体の周期で信号を検出することを特徴とする記録・再生方法。
図1は本発明1の光記録媒体の構成を例示するものである。図1の101は発熱部、102は構造体、103は支持基板であり、半径方向に構造体102と発熱部101からなる複数の積層体が分離して設けられている。そして図1からは見られないが、構造体102は記録トラック方向に周期的に、円形状または楕円形状に設けられている。本発明1はこのように構造体102が記録トラック方向に周期的に(一定の間隔で)存在し、円形状もしくは楕円形状で、かつ、記録トラック間で分離されて設けられていることを特徴とする。
図2〜図5は本発明2の光記録媒体の構成例をそれぞれ示すものである。
図2の201は発熱部、202は構造体、203は発熱部、204は支持基板を示す。発熱部201、203としては、記録光を吸収し発熱する材料であればどのような材料でも構わない。発熱部201と203は同じ材料でもよく、異なる材料でもよい。
熱伝導抑止部401を構成する材料としては熱伝導が抑制できる材料であれば、どのような材料であっても構わない。
図6は第3の発明に係る光記録媒体を示したものである。
図6の光記録媒体は、図4の光記録媒体を用いたもので、301は記録部を示し、201は発熱部を示し、202は構造体を示し、203は発熱部を示し、401は熱伝導抑止部を示し、204は支持基板を示す。601は記録・再生の際のレーザ光照射方向を示す。
支持基板204には記録・再生レーザ光の案内溝(凹部および凸部)が存在する。602は凸部を示し、603は凹部を示す。凹部の深さは10nm〜100nmの範囲である。604はトラックピッチを示す。
記録・再生の際は、レーザ光を凸部602もしくは凹部603に対してトラッキングする。トラッキングの方法としてはプッシュプル法、もしくはディファレンシャルプッシュプル法を用いることができる。支持基板に凹凸が存在することから、構造体の形状の影響を受けることなく、プッシュプル信号が生成できる。従って、記録・再生光の安定なトラッキングができる。
これまで本発明1〜3の光記録媒体の構成について説明してきたが、発熱部の材料について、以下に述べる。
このような発熱部によれば、構造体を簡便な方法で分離することができ、また、再生時には解像限界の微小マークを再生することができる。なお、図2〜図5における発熱部201、203の複数層の場合は同じ材料でも異なる材料であっても良い。
発熱部に用いる相変化材料としては、例えば、Sb(70at%)Te(30at%)、Sb(75at%)Te(25at%)、Sb(80at%)Te(20at%)などを用いることができる。また、SbとTeの比Sb/Teが、1〜4の範囲にあるSbTeと、このSbTe以外に、他の元素を含んでも構わない。
また低融点金属材料としては、Bi、In、Snなどを用いることができ、金属間化合物材料としては、Bi、Ga、In、Snなどの低融点金属を含む化合物材料を用いることができる。BiTe、BiIn、GaSb、GaP、InP、InSb、InTe、SbSnなどの材料である。
発熱部の膜厚は10nm〜50nmの範囲である。
図7(a)は構造体材料を円形状に加工する前の構成を示す。
202は、構造体の材料からなる層である。この構造体の材料はZnS−SiO2であり、この材料の比率は、ZnSが60〜95mol%の範囲で、SiO2が40〜5mol%の範囲である。202の膜厚は20〜100nmの範囲である。
203は発熱部の材料からなる層である。材質はAgInSbTeで、膜厚は5〜50nmである。401は熱伝導抑制部の材料からなる層である。材質はZnS−SiO2であり、材料の比率および膜厚は、前記202と同範囲である。
204は支持基板である。材質はポリカーボネートである。厚みは0.3〜1.2mmである。媒体の大きさは直径12cmのたとえばCDサイズとなっている。基板にはトラッキング用の溝が螺旋状に設けられている。
701は凸部、702は凹部を示す。凹部の深さは20nmである。
703はレーザ光照射方向を示す。レーザ光源には波長405nmの半導体レーザを用いた。対物レンズの開口数は0.85である。レーザ光を凸部701、凹部702に対してトラッキングしながら照射した。構造体の周期のタイミングでパルス光を照射した。照射条件は、レーザパワー1.5〜10mWの範囲であり、パルス幅は10〜30nsecである。レーザ照射部の構造体の材料からなる層202が緻密化および結晶化によって変化する。
704はこれによって変化した部分を示している。
フッ酸水溶液に浸漬することによって、レーザ光非照射部分が除去され、構造体の材料からなる層を円形に加工することができる。
705は円形状に加工した構造体を示す。
706は構造体のトラックピッチを示す。
本第3の発明に示す通り、支持基板には記録・再生光の案内溝(凹部および凸部)が存在し、円形状である構造体は凹部および凸部上に形成されている。
構造体705上に発熱部201と記録部301をスパッタ法で積層した。
201は発熱部である。材質はAgInSbTeで、膜厚は5〜50nmである。301は記録部である。材質はZnS−SiO2で、この材料の比率はZnSが60〜95mol%であり、SiO2が40〜5mol%である。膜厚は20〜100nmである。以上のようにして光記録媒体を作製した。
本第5の発明は、本発明1〜4の光記録媒体における構造体の周期に関する。
記録・再生光の波長をλとし、対物レンズの開口数をNAとすると、円形状もしくは楕円形状である構造体の媒体半径方向の周期(トラックピッチ)Ptは、λ/2NA以下の値となる。
図10に示す平面図において、1003はレーザビーム径を示す。
1004はトラックピッチであり、構造体の媒体半径方向における周期である。
1005は構造体の直径を示す。記録・再生光の波長をλとし、対物レンズの開口数をNAとすると、トラックピッチ(Pt)1004は、λ/2NA以下の値となる。例えば、記録・再生光の波長が405nm、対物レンズの開口数が0.85である場合には、トラックピッチを150〜230nmの範囲に設定する。
超解像再生とは、解像限界より短い周期で記録されたマークを周期信号として観測する現象を指す。レーザ光の波長をλ、対物レンズの開口数をNAとすると、λ/2NA値を、ここでは解像限界としている。
本第6の発明6は、本発明1〜5の光記録媒体における構造体の配列状態に関する。
記録・再生光の波長をλとし、対物レンズの開口数をNAとすると、円形状もしくは楕円形状である構造体の媒体半径方向の周期(トラックピッチ)Ptは、λ/2NA以下の値である。図12は図3の媒体を用いて構造体の配列状態を示したものである。図12(a)は、図12(b)のA−A'断面図である。図12(b)は平面図である。
図12(b)は構造体202のみを示す。
図12(b)において、1210はレーザビーム径を示す。また1211はビーム径中心に位置する構造体を示し、1212は中心以外に位置する構造体を示し、1213はトラックピッチを示し、1214は構造体の直径を示し、1215は構造体のトラック方向の周期を示し、1216は構造体の中心を結ぶ線がなす角度を示す。
本発明6の光記録媒体によれば、構造体の周期をλ/2NA以下にして記録密度を上げた場合に、3回対称配列とすることによってクロストークを利用して記録情報を多値判定することができる。
本発明7は本発明1〜6の光記録媒体における構造体と発熱部との積層順序に関する。即ち支持基体上で、支持基体に近いほうに構造体、支持基体から遠いほうに発熱部を配置する。構造体と発熱部とは上下で接触して積層しても、その間に異なる層が挿入されてもよい。このように発熱部が支持体側から構造体より上部に配置されることによって、発熱部側からレーザ光を照射し情報を記録することができる。すなわち、発熱部側から光を照射することによって発熱部で効率よく光が吸収され、記録再生に要するレーザパワーを下げることができる。また、支持基板を通すことなく発熱部側から光を照射することで、対物レンズの開口数(NA)を大きくすることができ、開口数NAを大きくすることによって、レーザビームスポット径を小さくでき、記録密度が上げられる。
本発明8は本発明7の光記録媒体を用いた記録方法に係る。この方法では、支持基板、構造体、発熱部の積層構成に対して発熱部側からレーザ光を照射し、トラック方向における構造体の周期でレーザパワーレベルを上げて情報を記録することを特徴とする。
レーザ光源としてたとえば半導体レーザを用いる。好ましい波長は、390〜410nmの範囲である。例えば、GaN系による半導体レーザ(いわゆる青色発光の半導体レーザ)を用いる。対物レンズの開口数(NA)は、0.5〜2.0の範囲である。好ましい開口数NAは、0.8〜0.95の範囲である。
図8は従来媒体の記録状態を示す。また図9は、図3に示す本発明の光記録媒体を用いて記録したときの記録状態を示すものである。
図8は、薄膜を積層した従来の光記録媒体である。図8の801は記録部を示し、802は発熱部を示し、803は支持基板を示し、804はレーザ光の照射方向を示し、805は記録マークを示す。矢印は、媒体半径方向の記録マークの大きさ(以降、記録マーク幅と記載)を示す。
806はレーザ照射時の発熱部802の温度分布を示す。媒体半径方向の温度分布である。807は記録温度を示す。808はレーザビーム径を示す。
温度分布806は、レーザビームの強度分布を反映して、ガウシアン分布(ガウス分布)になる。記録マークは記録温度807以上に昇温した部分の記録部が変化して記録マークになる。媒体半径方向における温度分布は、前述のようにレーザビームの強度分布に従うことから、マーク幅805はレーザビーム径で一義的に決まってしまう。そしてビーム径に対してマーク幅を極端に狭くすることはできない。そのため、従来媒体では、記録マークは半径方向に拡がった状態になる。通常、記録マークの重なり(クロスライト)を避けるため、トラックピッチに余裕を持たせるが、トラックピッチは、マーク幅805以下には縮小することはできない。
図9の301は記録部を示し、201は発熱部を示し、202は構造体を示し、203は発熱部を示す。構造体202は円形状であり、媒体半径方向において完全に分離されている。901はレーザ光の照射方向を示す。902は記録マークを示す。矢印は、記録マーク幅を示す。903はレーザ照射時の発熱部の温度分布を示す。これは媒体半径方向の温度分布である。904は記録温度を示す。905はレーザビーム径を示す。906は構造体の直径を示す。記録部301および発熱部201は、円形状である構造体202上に積層されている。構造体端部では、各材料の被覆率が低下することから、各材料は媒体半径方向において分離されたような状態になっている。発熱部201が分離された状態になっていることから、面内での熱拡散が制限され、レーザビーム中心の発熱部が特に高温になる。記録温度904以上に昇温する構造体部分のみに記録マークが形成できる。マーク幅902の半径方向への拡がりは、構造体の直径906以下に制限される。記録マークは構造体の上下のみに形成される。このように記録マーク幅が縮小できることから、トラックピッチは図8に示す従来媒体よりも狭く設定することができる。
本発明9は本発明7の光記録媒体に対する記録・再生方法に係わり、支持基板、構造体、発熱部の積層構成に対して発熱部側からレーザ光を照射し、トラック方向における構造体の周期でレーザ光のパワーレベルを上げて情報を記録し、トラック方向における構造体の周期でレーザ光のパワーレベルを上げて信号を検出することを特徴とする。
図11に本発明9における再生方法を平面図で示す。図11には、構造体1101、1102と、発熱部1104のみを示す。1101は記録状態にある構造体(記録マーク)である。1102は未記録状態の構造体である。1103はレーザビーム径を示す。1104は構造体上に積層された発熱部である。1105は発熱部の変化部分を示す。1106はトラックピッチを示す。1107はレーザパワーレベルの変調方法を示す。1108はビームがトラック方向に移動しながら構造体の周期で検出する信号レベルの変化を示す。1109は信号レベルの変化を検出するために設けるしきい値を示す。1107に示すように構造体の周期に一致させて再生パワーレベルを上げる。この場合、図9に示した記録方法と同様に構造体部分が特に高温になる。温度が上がることによって、発熱部の変化部分1105では光学特性が変化する。光学特性が変化することによって、透過率もしくは反射率が変化する。
本発明10は本発明7の光記録媒体に対する記録・再生方法に係わり、支持基板、構造体、発熱部の積層構成に対して発熱部側からレーザ光を照射し、トラック方向における構造体の周期でレーザ光のパワーレベルを上げて情報を記録し、トラック方向における構造体の周期で信号を検出することを特徴とする。
本発明10における記録方法は、前述した本発明8の記録方法と同様であり、図9に記録方法を、図10に記録状態を示したとおりである。以下に、本発明10の再生方法を説明する。
図12(b)に示したように、ビーム径1210内に複数の構造体が含まれる。構造体の配列は、本発明6に示す3回対称配列(最密充填配列)である。トラック方向における構造体の周期で信号レベルを検出する。ビーム径内に含まれる記録状態にある構造体(記録マーク)と未記録状態の構造体では反射光のレベルが異なる。また、記録状態にある構造体のビーム径内での位置によっても信号レベルは変化する。その様子を図13に示す。
102 構造体
103 支持基板
201 発熱部
202 構造体
203 発熱部
204 支持基板
301 記録部
401 熱伝導抑止部
501 保護層
601 光照射方向
602 支持基板凸部
603 支持基板凹部
604 トラックピッチ
701 支持基板凸部
702 支持基板凸部
704 変形部分
705 円形状に加工した構造体
706 構造体のトラックピッチ
801 記録部
802 発熱部
803 支持基板
804 レーザ光照射方向
805 記録マーク幅
806 記録部の温度分布
807 記録温度
808 レーザビーム径
901 レーザ光照射方向
902 記録マーク幅
903 記録部の温度分布
904 記録温度
905 レーザビーム径
906 構造体の直径
1001 記録状態の構造体
1002 未記録状態の構造体
1003 レーザビーム径
1005 構造体の直径
1006 レーザ光のパワーレベル変調方法
1101 記録状態の構造体
1102 未記録状態の構造体
1103 レーザビーム径
1104 発熱部
1105 発熱部の変化部分
1106 トラックピッチ
1107 レーザ光のパワーレベル変調方法
1108 信号レベルの変化
1109 信号検出のしきい値
1201 記録状態の構造体
1210 レーザビーム径
1211 ビーム中心の構造体
1212 ビーム中心以外の構造体
1213 トラックピッチ
1214 構造体の直径
1215 構造体のトラック方向周期
1216 構造体の中心を結ぶ線がなす角度
130 レーザビーム径
131 記録状態の構造体
132 未記録状態の構造体
1301 未記録状態
1302 ビーム中心以外1個の構造体が記録状態
1303 ビーム中心以外2個の構造体が記録状態
1304 ビーム中心1個が記録状態
1314 ビーム径内全てが記録状態
Claims (9)
- 支持体と、該支持体上に構造体と、該構造体上に光を吸収し発熱する発熱部とを少なくとも有する光記録媒体であって、
前記発熱部の発熱により前記構造体に記録マークが形成され、
前記構造体が、記録トラック方向に周期的に存在し、円形状もしくは楕円形状であり、かつ前記構造体が前記記録トラック間で分離され、該構造体上の発熱部が記録トラック間で分離された状態になっていることを特徴とする光記録媒体。 - 前記構造体が、硫化物材料、セレン化物材料、フッ化物材料、窒化物材料の群から選ばれる少なくとも一種の材料と、シリコン化合物とを含有することを特徴とする請求項1に記載の光記録媒体。
- 前記支持基板が記録光および/または再生光の案内溝である凹部または凸部を有し、前記構造体が前記凹部および前記凸部上に存在していることを特徴とする請求項1又は2に記載の光記録媒体。
- 前記発熱部が、相変化材料、半導体材料、低融点金属材料、金属間化合物材料の群から選ばれる少なくとも一種の材料より選択される単層もしくは複数層からなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光記録媒体。
- 前記記録光および/または再生光の波長をλとし、対物レンズの開口数をNAとした場合に、分離した前記構造体の媒体半径方向の周期であるトラックピッチが、λ/2NAの値以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光記録媒体。
- 前記円形状もしくは楕円形状である構造体の媒体面内における配列状態が、3回対称配列である最密充填配列であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光記録媒体。
- 請求項1から6のいずれかに記載の光記録媒体に対して、前記発熱部側からレーザ光を照射し、トラック方向における前記構造体の周期でレーザ光のパワーレベルを上げて情報を記録することを特徴とする記録方法。
- 請求項1から6のいずれかに記載の光記録媒体に対して、前記発熱部側からレーザ光を照射し、トラック方向における前記構造体の周期でレーザ光のパワーレベルを上げて情報を記録し、トラック方向における前記構造体の周期でレーザ光のパワーレベルを上げて信号を検出することを特徴とする記録・再生方法。
- 請求項1から6のいずれかに記載の光記録媒体に対して、前記発熱部側からレーザ光を照射し、トラック方向における前記構造体の周期でレーザ光のパワーレベルを上げて情報を記録し、トラック方向における前記構造体の周期で信号を検出することを特徴とする記録・再生方法。
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