JP4469034B2 - 光走査装置及びそれを備えた電子写真装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザービーム等の光ビームを用いて画像を記録する光プリンタ等に使用する光走査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
画像信号で変調されるレーザービーム等の光ビームで画像形成面となる被走査面を走査露光して画像記録を行なう光走査装置は、いわゆる光プリンタ等に広く応用されている。この光走査装置は、光ビーム走査のためにこの光ビームを反射して偏向する回転多面鏡やガルバノミラー等の偏向手段を使用する。走査された光ビームはf・θレンズ等により、被走査面に結像する。
【0003】
このような光走査装置において、偏向点より結像点までは、場合により300mm程度必要となる。そのため光走査装置の投影面積は広い面積を必要する。従来、光走査装置のコンパクト化するため、走査間に折り返しミラーを入れ、光路を折り返し、コンパクト化を行う方法がとられていた。
【0004】
一方、前記のような光学系レンズの配置は3次元的に0.1mm以下の位置精度で配置される必要がある。また、光学系レンズは光学的な収差を納めるためレンズ2枚以上の複数のレンズで構成される場合が多い。
【0005】
前記した光走査装置のコンパクト化のため、光路を途中で折り返す方法がとられ、例えば特開平2-190815号公報には、光ビームが光学系レンズを通過する前に折り返す方法、及び光ビームが光学系レンズを通過した後折り返す方法が記載されている。また、両レンズの間で折り返す方法もある。
【0006】
光学系レンズそれぞれの位置精度確保のためには、光学系レンズの縦横高さ方向を、ハウジングに板バネ、接着などで規制する方法がとられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平2-190815号公報に記載されている方法は、光ビームの光路の途中に折り返しミラーを設け、光走査装置の各要素を積層して配置する構成にはなっているが、各要素の中で最も位置精度の要する光学系レンズの具体的な配置方法及び位置精度確保の手段等については、何ら記載されてない。
【0008】
特に光走査系レンズとして構成された2枚以上のレンズをもつ光走査装置においては、レンズ位置精度確保が重要である。
【0009】
本発明の目的は、コンパクト化が図れ、かつ光学系レンズの位置精度が確保できる光走査装置及びそれを備えた電子写真装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における光走査装置の特徴とするところは、光走査装置の結像光学系を、偏向走査された光ビームを通過させる第1レンズと、通過した光ビームの光路を折り返すミラーと、第1レンズの少なくとも一部と重なるように第1レンズの上部に配置され、折り返された光ビームを被走査面にスポットとして結像させる第2レンズとで構成することにある。
【0011】
具体的には本発明は次に掲げる装置を提供する。
【0012】
本発明は、光ビームを発生する光源と、前記発生した光ビームを収束する収束光学系と、前記収束された光ビームを偏向走査する偏向手段と、前記偏向走査された光ビームを被走査面上にスポットとして結像する結像光学系を備えた光走査装置において、前記結像光学系は、前記偏向走査された光ビームを通過させる第1レンズと、前記通過した光ビームの光路を折り返すミラーと、前記第1レンズの少なくとも一部と重なるように前記第1レンズの上部に配置され前記折り返された光ビームを前記被走査面にスポットとして結像させる第2レンズとで構成されていることを特徴とする光走査装置を提供する。
【0013】
また、本発明は、光ビームを発生する光源と、前記発生した光ビームを収束する収束光学系と、前記収束された光ビームを偏向走査する偏向手段と、前記偏向走査された光ビームを被走査面上にスポットとして結像する結像光学系と、前記光源、前記偏向手段及び結像光学系を取付けた筐体とを備えた光走査装置において、前記結像光学系は、前記偏向走査された光ビームを通過させる第1レンズと、前記通過した光ビームの光路を折り返すミラーと、前記第1レンズの上部に配置され前記折り返された光ビームを前記被走査面にスポットとして結像させる第2レンズとで構成され、前記第1レンズ及び第2レンズは、前記筐体に取り付けられ、前記第1レンズと第2レンズとの間に設けられた位置決め部材によりそれぞれ位置が規制されることを特徴とする光走査装置を提供する。
【0014】
好ましくは、前記位置決め部材に、前記光路以外を通過する光ビームを遮蔽する遮蔽部を設ける。
【0015】
好ましくは、前記筐体外に射出される光ビームが通過する前記筐体の窓部に防塵ガラスを設け、かつ前記窓部外側に開閉自在なカバーを設ける。
【0016】
また、本発明は、感光体と、該感光体に対し下方より光ビームを照射し前記感光体表面に結像を形成する光走査装置と、前記形成された結像を現像する現像装置とを有する電子写真装置において、前記光走査装置は、前記光ビームを発生する光源と、前記発生した光ビームを収束する収束光学系と、前記収束された光ビームを偏向走査する偏向手段と、前記偏向走査された光ビームを被走査面上にスポットとして結像する結像光学系とを有し、前記結像光学系は、前記偏向走査された光ビームを通過させる第1レンズと、前記通過した光ビームの光路を折り返すミラーと、前記折り返された光ビームを通過させ前記被走査面にスポットとして結像させる第2レンズとで構成され、前記第2レンズは、前記第1レンズの少なくとも一部と重なるように前記第1レンズの上部に配置され、前記ミラーは、焦点距離のほぼ半分の位置に配置されることを特徴とする電子写真装置を提供する。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態例に係わる光走査装置及びそれを用いた電子写真装置を、図を用いて説明する。
【0018】
図1は、本発明の一実施の形態例に係わる光走査装置を用いたレーザプリンタを示している。レーザプリンタ本体25は、現像器1〜現像器4、光走査装置である光学ユニット5、帯電器8、感光ベルト22、転写ドラム21、レジストローラ12、転写ローラ13、除電器15、定着器19、排紙ローラ18、及び給紙カセット6を、主たる構成部品としている。
【0019】
図2は、図1の光走査装置である光学ユニット5の上部カバーを外した状態での平面図であり、図3は、図2の光走査装置の断面図である。
【0020】
光学ユニット5は、筐体であるハウジング101を使用してその内外に構成部品を取付けてユニット化されている。固定ねじ102でハウジング内に固定されたスキャナーモータ103によって回転駆動される回転多面鏡104は、入射されるレーザビーム105を紙面に対して平行方向に繰り返し偏向走査する。
【0021】
レーザービーム105は、ハウジング101の側壁外側に固定ねじ106で固定された制御回路基板107に取付けたレーザーダイオード108からの放射光をコリメータ109と入射シリンドリカルレンズ110によって主走査方向には平行で副走査方向には回転多面鏡104の偏向反射面で線状に結像するように収束したものである。
【0022】
すなわち、レーザダイオード108からの放射光をハウジング101の側壁から該ハウジング101内に導くと共に制御回路基板107に固定したベースに支持されたコリメータ109のコリメータレンズ(図示せず)で平行光線にし、入射シリンドリカルレンズ110で偏向反射面上に副走査方向に収束する。
【0023】
回転多面鏡104によって偏向走査されたレーザビーム105は、第1レンズ114を通過し、ミラー119により光路を折り返し、第2レンズ115を通過し、感光ベルト22の表面である被走査面201にスポットとして結像する。回転多面鏡104の回転に従って等速度的に移動してこの被走査面201を走査露光する。
【0024】
第1レンズ114及び第2レンズ115は、押さえばね116、117および固定ねじ120、121によってハウジング101に固定される。
【0025】
図3に示すように、ハウジング101の側壁には偏向されたレーザービーム105を出光して感光ベルト22の被走査面201に照射する窓部210が形成され、上方開口は防塵とレーザ光シールドのために防塵ガラス118で閉塞されている。
【0026】
回転多面鏡104の偏向反射面で偏向さ被走査面れたレーザビーム105の偏向範囲で、参照符号105aを付したレーザビーム偏向位置と参照符号105bを付したレーザビーム偏向位置の間が感光ベルト22表面の被走査面201における画像形成範囲であり、参照符号105cを付したレーザビーム偏向位置は画像形成範囲手前側に設定した基準位置である。
【0027】
レーザビーム105cは、固定ねじでハウジング101に固定されて起立する支持台121に設けられたミラー122により主走査方向に折り曲げ、光検知素子を取り付けた制御回路基板124に入射する。この制御回路基板124とハウジング101の隙間は発泡ウレタン製のシール材125で囲んで防塵性を保つようにしている。ねじ120で固定されている。
【0028】
図4は、結像光学系の配置を示した図であり、第1レンズ1140と第2レンズ1050を直列に配置した例である。ただし、レンズ間の間隔はレンズ仕様により異なるが、配置範囲は大きくなる。
【0029】
また、図5、6は、光路の途中にミラー1190を配置し、光路を折り曲げた例であり、本発明の実施の形態例との比較例である。第1レンズ1140、第2レンズ1050、ミラー1190は、ハウジングにそれぞれ別々に固定されるため、互いにが重なり合わないように配置されている。図4に比較して配置範囲は小さくなる。
【0030】
図7は、本発明の一実施の形態例の光路を折り曲げた例であり、第1レンズ114の上側に第2レンズ115を重ねるように配置し、折り返しのミラー119を焦点距離のほぼ半分の位置に配置する。このように配置することにより、被走査面201を基準として構成部品の収まる範囲を、図5、図6の配置範囲より約3/4程度コンパクトにすることができる。
【0031】
また、光路折り返しのために使用しているミラーを1枚とすることにより、反射によるパワーの減衰が少なくなり、また光路の位置精度確保が容易になり、かつコスト低減の面でも効果がある。
【0032】
前述したように、本実施の形態例では、第1レンズ114の上方に第2レンズ115を配置した場合、第2レンズ115の位置決めが重要となる。第1レンズ114及び第2レンズ115については、それぞれ図2、図3におけるx,y,z方向について取付精度が必要である。
【0033】
図6のように、第1レンズ1140及び第2レンズ1150を配置した場合、第1レンズ1140についてはハウジングに位置決めを設けることにより、x,y,z方向の位置精度を保ち、固定できる。第2レンズ1150は、第1レンズ1140に対し、y方向つまり2枚のレンズ間の距離、z方向つまり高さ方向の中心、x方向つまりレンズ長手方向の中心の位置精度の確保が必要である。
【0034】
第2レンズ1150は、第1レンズ1140の下流にあり、x方向の長さは第1レンズ1140より長く、その外側に位置決めを設け固定することにより、z方向、y方向の位置精度確保が可能である。
【0035】
しかし、x方向つまり第2レンズ1150と第1レンズ1140との長手方向の位置関係、一般的には第1レンズ1140と第2レンズ1150とのx方向の中心を合わせる場合、第1レンズ1140が第2レンズ1150の上方に配置されていると、レーザービーム105の走査を妨害しないようにハウジングに第2レンズ1150の長手方向中心の位置決めを構成することは、一般的な成形技術では不可能である。
【0036】
本発明の実施の形態例においては、図3に示すように、第1レンズ114の長手方向の中心には位置決め130、131が設けている。第1レンズ114は、位置決め130とハウジング101上に第1レンズ114配置部に設けられた溝132により長手方向の位置精度が確保される。
【0037】
第1レンズ114のy方向つまり短手方向、およびz方向つまり垂直方向の位置精度は、押さえばね116によりハウジング101に設けられた配置部151、152に押し当てられ固定する。
【0038】
第2レンズ115には、長手方向中心部に位置決め133を設けている。この第2レンズ115の位置決めを目的として位置決め部材140が配置されている。位置決め部材140にはレンズの位置決め131、133に対応した溝135が設けてあり、第1レンズ114の上方に配置される。
【0039】
位置決め131、133が同一の溝135によって位置を規制されるため、第1レンズ114及び第2レンズ115の長手方向の位置精度は良好であるといえる。
【0040】
また、レンズ構成により、位置決め部131、133の距離が有る場合、同一溝の場合でも、溝135が長手方向に第1レンズ114に対し、垂直に配置されていないと、第2レンズ115の長手方向位置精度が悪化する。
【0041】
本実施の形態例では、第1レンズ114及び第2レンズ115が互いに長手方向と垂直方向に平行に配置されように、位置決め部材140にガイド面141、142が設けてある。また、ハウジング101にはガイド155、156が設けてあり、位置決め部材40は、第1レンズ114の長手に対し、垂直に配置されている。
【0042】
第2レンズ115は、第1レンズ114の光路における下流に配置しており、長手方向長さは第1レンズ114より長い。第2レンズ115の短手方向及び垂直方向については、第1レンズ115よりも外側に設けられた配置部157、158に、押さえばね117により押し当てて固定する。
【0043】
このような構造にすることにより、第1レンズ114に対する第2レンズ115の長手方向中心位置精度は、位置決め部材140を介するものの、ほぼ直接位置決めが合わさることとなり、精度確保が容易になる。
【0044】
図8に、位置決め部材40を第1レンズ114側からみた、つまり裏側からみた図を示す。一方、位置決め部材140に第1レンズ114を固定する押さえバネ116を一体で構成または固定することにより、押さえバネ116をハウジング101に固定する手段、一般的に固定ネジが省略できる。押さえバネ116は、位置決め部材140上に設けられたリブ143に仮固定され、一体でハウジング101にネジで固定される。リブ143は、バネ116の回り止めとしても機能する。
【0045】
位置決め部材140の下方に配置された部品である押さえバネ116及び第1レンズ114は、組立後、それぞれの部品の有無、取付具合が確認しにくい。このため、位置決め部材140には、第1レンズ114と押さえバネ116との接触部が可視できるように、穴144、145が設けられている。
【0046】
また、光走査装置の課題のひとつに、ゴーストがあげられる。これは、被走査面、走査光学系であるレンズ、場合によってはレンズ、ミラーの押さえバネにあたった光ビームが、反射し、回転多面鏡104に入射、反射、再び走査し、被走査面201にあたり、この結果、電子写真装置では、その部分に画像を描く場合がある。
【0047】
この対策として、走査光学系であるレンズの入射側もしくは射出側に、本来の光路以外の部分を防ぐ遮蔽板を設け、光が透過できないようにする。光走査装置のハウジングとして、プラスチック成形品を用いることが一般的であるが、成形型の構造上、光路の上方をハウジングに作り込むことが困難である。
【0048】
そのため、遮蔽板を別部品として構成する必要が有る。位置決め部材140は、回転多面鏡104に近い第1レンズ114の上方に位置し、位置決め部材140にリブ146、147を設けることにより、光路の上方の遮蔽板としての役割をする。このことにより、遮蔽板を別部品として構成することもなく、またその固定手段の必要もなく、良好な画像を得ることが可能である。
【0049】
このように、一つの部品に機能を複合化させることにより、コスト低減の面での効果も計れる。
【0050】
一方、レーザプリンタ本体25において、感光ベルト22対し下方よりレーザビームが入射する場合、光走査装置である光学ユニット5には装置内に飛散したトナーなどの塵が、上方開口部のユニットカバー190上に堆積する。堆積物が光路を遮ると、画像抜けといった画像不良となる。
【0051】
そのため、通常は光走査装置の光ビームが射出する防塵ガラス118を保護するようにシャッターを設けたり、空気の流路を狭めて、その直後に拡張室を設け、或いはこれらをいくつか連ねた構造を設けることにより、ラビリンス効果により塵埃の入り込みを少なくする。
【0052】
図9、図10に、防塵ガラス及び拡張室付近の断面図である。ユニットカバー190の上部に配置したカバー部材200は、拡張室211,212と、外部に対する開口窓214と、軸213とで構成されている。カバー部材200は、軸213を中心として回動するようになっている。
【0053】
図9に示すように、第1固定地点で、レーザビーム105は、開口窓214を通り、被走査面201に結像する。一方、外部の塵などは開口窓214から入り、拡張室212,211で拡散することにより、レーザビーム105が射出する窓部210の防塵ガラス118上に堆積する塵の量を減らす。
【0054】
また、図10に示すように、カバー部材200は、軸213を中心として第2固定地点まで矢印方向に回動する。このとき防塵ガラス118の上部は露出した状態になり、防塵ガラス118上に付着した塵を除去することが可能となる。
【0055】
このように、光走査装置の防塵ガラスの清掃時の清掃作業を容易にし、メンテナンス性を向上させることができる。
【0056】
また、第2固定地点では、レーザビーム105は、カバー部材200にあたり、被走査面201に到達しない。到達しないことを検知することにより、メンテナンス後、カバー部材200を第1固定地点に戻すことに対する戻し忘れのチェック機構にもなっている。
【0057】
【発明の効果】
本発明によれば、光走査装置のコンパクト化が図れるので、光走査装置周囲のスペースが有効に使えるようになり、電子写真装置の小型化を効率的に行なうことができ、かつ光学系レンズの位置精度が確保できるので、走査露光の品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態例に係わる光走査装置を用いたレーザプリンタの概略構成図である。
【図2】図1の光走査装置である光学ユニットの上部カバーを外した状態での平面図である。
【図3】図2の光学ユニットの断面図である。
【図4】結像光学系の配置図である。
【図5】結像光学系の光路を折り曲げた配置図で、本発明の実施の形態例との比較例である。
【図6】結像光学系の光路を折り曲げた配置図で、本発明の実施の形態例との比較例である。
【図7】本発明の一実施の形態例の光路を折り曲げた例を示す図である。
【図8】図2の光学系レンズの位置決め部材の平面図である。
【図9】図1の光学ユニットの上部カバーに設けられた防塵ガラス及び拡張室付近の断面図である。
【図10】図9のカバー部材を開いたときの断面図である。
【符号の説明】
1,2,3,4…現像器、5…光学ユニット、22…感光ベルト、25…レーザプリンタ本体、101…ハウジング、、104…回転多面鏡、105,105a,105b,105c…レーザビーム、114…第1レンズ、115…第2レンズ、118…防塵ガラス、119…ミラー、201…被走査面、140…位置決め部材、146,147…リブ、190…ユニットカバー、200…カバー部材、210、211…拡張室、212…開口窓、213…軸
Claims (4)
- 光ビームを発生する光源と、前記発生した光ビームを収束する収束光学系と、前記収束された光ビームを偏向走査する偏向手段と、前記偏向走査された光ビームを被走査面上にスポットとして結像する結像光学系と、前記光源、前記偏向手段及び結像光学系を取付けた筐体とを備えた光走査装置において、前記結像光学系は、前記偏向走査された光ビームを通過させる第1レンズと、前記通過した光ビームの光路を折り返すミラーと、前記第1レンズの上部に配置され前記折り返された光ビームを前記被走査面にスポットとして結像させる第2レンズとで構成され、前記筐体は、前記第1レンズを配置するための配置部を有し、前記第1レンズと第2レンズの間には位置決め部材を有し、前記第1レンズの長手方向の上面と下面の中心にはそれぞれ位置決め部があり、
前記下面の位置決め部は、前記筐体の前記第1レンズを配置するための配置部に設けられた溝に固定され、前記第1レンズの短手方向および垂直方向は、押さえばねにより前記筐体の配置部に押し当てられて固定され、前記位置決め部材は、前記第1レンズと第2レンズを配置するための溝を有し、前記位置決め部材は、前記溝で前記第1レンズの上面の位置決め部を固定するとともに、前記第2レンズの長手方向の下面の中心にある位置決め部を固定し、前記第1のレンズと前記押さえばねとの接触部が可視可能な穴が設けられていることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1において、前記位置決め部材に、前記光路以外を通過する光ビームを遮蔽する遮蔽部を設けることを特徴とする光走査装置。
- 請求項1において、前記筐体外に射出される光ビームが通過する前記筐体の窓部に防塵ガラスを設け、かつ前記窓部外側に開閉自在なカバーを設けることを特徴とする光走査装置。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載された光走査装置を備えたことを特徴とする電子写真装置。
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