JP5151044B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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また、感光体ドラム系、転写搬送ベルトや搬送ローラ系に存在する変動の偏心、駆動むら等によって周期的なラインピッチ変動(この変動も色ずれとなる)が発生することもこの方式の問題点の一つである。この色ずれに対して機械精度の向上で対処するためには、構成する部品の歯車等の大幅な精度の向上が必要であり、その結果、画像形成装置のコストがアップする。
そこで、この色ずれの問題を解決するために、複数の画像担持体を有する多色画像形成装置において、位置ずれを検出し、その検出結果によって画像形成を補正することによって安定した、位置ずれのない画像を形成できるようにする多重画像形成装置がいろいろと提案されている。
特許文献2に記載の多色画像形成装置は、各色のレジストパターンの組を、その形成範囲が転写ベルト1周分になるように繰り返し形成する。これらのレジストパターンを検出して、ブラック(Bk)に対するシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の色ずれ量のデータをベルト1周分得、この色ずれ量のデータから感光体ドラムの回転むらに起因する成分と転写ベルトの走行むらに起因する成分を抽出して保存しておく。
そして画像形成時において、感光体ドラムと転写ベルトの位相を検出し、その位相に合わせて上記夫々の成分の色ずれデータを合成し、その合成された色ずれを解消するように、各色の感光体ドラムへの走査ラインごとの書き込みタイミングを補正する補正パルスを生成し、その補正パルスに従って各LEDアレイを駆動するようになっている。
また請求項3に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の画像形成装置において、前記第1画像通過タイミング検出手段又は前記第2画像通過タイミング検出手段のセンサユニットとその下流側に配置された直近の前記像担持体の感光体ドラムの転写位置との間隔は、前記書き込み手段の発光素子アレイヘッドから一次転写位置までの前記感光体ドラムの周長よりも長いことを特徴とする画像形成装置である。
また請求項4に記載の本発明は、請求項1、2又は3に記載の画像形成装置において、前記記録媒体搬送手段が、前記第1画像通過タイミング又は前記第2画像通過タイミング検出手段による前記基準画像の通過するタイミングを検出する時点における前記記録媒体の位相を検出して前記書き込み手段の書き込みタイミングを補正する記録媒体位相検出手段を備えていることを特徴とする画像形成装置である。
また請求項6に記載の本発明は、請求項1、2又は3に記載の画像形成装置において、前記記録媒体搬送手段が、前記第1画像通過タイミング又は前記第2画像通過タイミング検出手段による前記基準画像の通過するタイミングを検出する時点における前記記録媒体の位相を検出して前記書き込み手段の書き込みタイミングを補正する記録媒体位相検出手段を備え、前記像担持体が、前記第1画像通過タイミング又は前記第2画像通過タイミング検出手段による前記基準画像の通過するタイミングを検出する時点における前記像担持体の回転位相を検出して前記書き込み手段の書き込みタイミングをさらに補正する像担持体回転位相検出手段を備えていることを特徴とする画像形成装置である。
図1は、本実施形態にかかる画像形成装置10の基本構成図である。
図1において、画像形成装置10は、複数個の像担持体1に異なる画像を順次に書き込み作像した後に記録媒体4の記録用紙40に転写してカラーの記録画像を形成する画像形成ユニット11の上部に排紙トレイ13を搭載して、画像形成ユニット11は記録媒体給送ユニット12の上部に保持されている。
画像形成ユニット11は、記録媒体4の中間転写体としての中間転写ベルト41を有しており、その移動方向の図示の矢印(A)方向に沿って像担持体1としての感光体ドラム1(Y)、感光体ドラム1(M)、感光体ドラム1(C)、感光体ドラム1(Bk)を備えた各画像形成ステーションが並列配置されている。感光体ドラム1(Y)、1(M)、1(C)、1(Bk)を有する各画像形成ステーションではイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)のトナー画像が夫々形成される。
他の画像形成ステーションにおいても同様の構成を有しているので、色別の欧文字を付して区別し、説明は省略する。
記録媒体搬送手段6の記録媒体位相検出手段60は、中間転写ベルト41の内側に配置されて、画像通過タイミング検出手段8のセンサユニッット8(Y、M、C、Bk)による基準画像7(Y、M、C、Bk)が通過するタイミングを検出する時点における記録媒体4の中間転写ベルト41の位相を検出して発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)の書き込みタイミングを補正する。
従って、検出から転写までの短時間処理により、非周期的な変動の小さい検出を行うとともに中間転写ベルト41の搬送速度の周期的な変動の影響の小さい書き込みを行うことができる。
従って、検出から転写までの短時間処理により、非周期的な変動の小さい検出を行うとともに感光体ドラム1(Y、M、C、Bk)の回転速度の周期的な変動の影響の小さい書き込みを行うことができる。
図2は、本実施形態にかかる画像形成装置10の画像の書き出し位置の検出補正を説明する図である。
図2において、説明を簡単にするために2色の作像ユニットのみを書いてある。
画像書き出し位置の基準画像7(Y)はまず右側の発光素子アレイヘッド2(Y)の点灯により感光体ドラム1(Y)に潜像として書込まれ現像されて中間転写ベルト41に転写される。その基準画像7(Y)は、センサユニット8(Y)により真下を通過する時刻が検知され、その検知信号に基づいて左側の発光素子アレイヘッド2(M)が所定のタイミングで発光し、感光体ドラム1(M)、図示しない現像ユニット30(M)で作像されて、中間転写ベルト41に一時転写される。
図3において、感光体ドラム1(Y、M、C、Bk)の外周の線速度と中間転写ベルト41の移動速度とは略等しいから、間隔D>周長Eとすることにより基準画像7(Y、M、C、Bk)のマーカを検出したあとで発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)の発光動作を行うことができるので、発光タイミングの補正を行い易い。
図4において、画像通過タイミング検出手段8の各々のセンサユニット8(Y、M、C、Bk)からの基準検出信号82(Y、M、C、Bk)と感光体ドラム1(Y、M、C、Bk)の像担持体回転位相検出手段61(Y、M、C、Bk)からの感光体回転位置検出信号64(Y、M、C、Bk)、および、中間転写ベルト41の記録媒体位相検出手段60からの搬送位置検出信号65は発光タイミング演算回路20に入力され、隣接する各センサユニット8(Y、M、C、Bk)の基準検知信号82(Y、M、C、Bk)と感光体回転位置検出信号64(Y、M、C、Bk)から書き込み手段2の各々の発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)の発光タイミングが演算され、その発光タイミング信号21(Y、M、C、Bk)がLED駆動回路22(Y、M、C、Bk)に入力される。
図6は、本実施形態にかかる画像形成装置10における時間間隔Δtと感光体ドラム1(Y、M、C、Bk)の感光体回転位相θ°との特性を示すグラフである。
図7は、本実施形態にかかる画像形成装置10における時間tと中間転写ベルト41の位置pとの特性を示すグラフである。
図8は、本実施形態にかかる画像形成装置10における時間tと感光体ドラム1(Y、M、C、Bk)の感光体回転位相θ°との特性を示すグラフである。
図5において、中間転写ベルト41の微小距離を移動する時間の変動を表している。記録媒体搬送手段6の転送ローラ62、63の回転変動や軸の中心からのずれ、また、中間転写ベルト41の厚みむらなど複数の要因により搬送速度の変動が生じる。
この変動を計測するには中間転写ベルト41の内側の端に搬送方向と垂直な方向に、等ピッチのラインを刻んで置き、記録媒体位相検出手段60の光センサでそのラインを検出する(図1を参照)。または、中間転写ベルト41の端に磁性紛を塗布し、その磁性紛を搬送方向と垂直な方向にライン上に等ピッチで磁化して、それを記録媒体位相検出手段60の磁気ヘッドで検出する、等の方法が有る。
図5での時間間隔Δtを、ある基準位置0から中間転写ベルト41の二周(2L)にわたって積算して作ったのが図7のグラフである。
ここで、発光タイミングの予測方法について説明する。画像通過タイミング検出手段8のセンサユニット8(Y、M、C、Bk)が、基準画像7(Y、M、C、Bk)のマーカを検出したとき中間転写ベルト41の位置がp2であったとする(図7を参照)。このときの時刻はグラフからt2である。転写位置p0は、p0=p2+D、で求められ、このときの時刻はt0である。したがって、基準画像7(Y、M、C、Bk)のマーカ検出から転写までの時間t3は、t3=t0−t2、となる。
書き込み手段2の発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)から転写位置までの感光体回転位相をθとした時、発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)の位置での感光体回転位相θ1は、θ1=θ0+θとして求めることができ、その時の時刻はグラフからt1となる。したがって、画像通過タイミング検出手段8のセンサユニット8(Y、M、C、Bk)が基準画像7(Y、M、C、Bk)のマーカを検出したときから発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)の発光開始までの時間tは、t=t1−t2、として求めることができる。
図9において、図1に示す画像形成装置10は、発光タイミング演算回路20によって、次のような処理手順で、周期的な変動による色ずれあるいは周期的なピッチ変動にとどまらず高精度におよび非周期的な変動による色ずれをも補正することが出来る。
スタートで、画像通過タイミング検出手段8のセンサユニット8(Y、M、C、Bk)で基準画像7(Y、M、C、Bk)のマーカを検出して(ステップ1)、像担持体回転位相検出手段61(Y、M、C、Bk)で像担持体1の感光体ドラム1(Y、M、C、Bk)の感光体回転位相を検出して(ステップ2)、記録媒体位相検出手段60で中間転写ベルト41の位相を検出して(ステップ3)、書き込み手段2である発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)を発光する書き込み開始時刻を予測して(ステップ4)、発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)を発光する書き込み開始時刻を確認して(ステップ5)、発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)を発光する書き込みを開始して(ステップ6)、エンドで終了する。
図11は、本実施形態にかかる画像形成装置10における書き込み手段2の発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)の発光タイミングの変動を説明する他のタイミングチャートである。
strobe信号は、発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)の点灯信号であり、信号のアサート期間、データで点灯設定されている発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)のLEDが点灯する。
同図においては1ラインのデータ転送の後、次のデータ転送中に前のデータに基づいて発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)のLEDを点灯させている。strobe信号により発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)のLED点灯タイミング、strobe信号のパルス周期を中間転写ベルト41の搬送位置と感光体ドラム1(Y、M、C、Bk)の感光体回転位相に従ってt、t−t1、t−t2、・・・というように変化させる。
そこで、1ラインを複数の区間に分けてデータ転送、および発光を行うことができる(図11を参照)。この場合は、次のラインのhsync信号と、当該ラインにおける最初のstrobe信号のパルス間隔を変化させるようにすればよい。
同図において、strobe信号のパルス間隔をTからT−T1にすることは、LEDの発光をライン終端に行くに従って順次早めて、最終的にはT1だけ早めることになるから発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)の位置ずれによる感光体ドラム1(Y、M、C、Bk)上でのずれを補正することができる。
記録媒体位相検出手段60は図示されていないが、例えば、中間転写ベルト41の基準位置を表すマーカ、及び、そのマーカを検出するセンサ、加えて、中間転写ベルト41の位置を検出するための、中間転写ベルト41に等間隔に刻まれたマーカ、及び、それを検出するためのセンサから構成されるものである。光学的に検出するためには、マーカとしては中間転写ベルト41に等間隔の縞を印刷するとか、溝を刻むようにしてもよい。
図12において、センサユニット8(M、C、Bk)は、直近の像担持体1の感光体ドラム(M、C、Bk)で生成される基準画像7(M、C、Bk)の通過するタイミングを検出する第1画像通過タイミング検出手段81と、直近のひとつ上流で2つ前の像担持体1の感光体ドラム(Y、M、C)で生成される基準画像7(Y、M、C)の通過するタイミングを検出する第2画像通過タイミング検出手段80を備えている。
従って、周期的な変動による色ずれあるいは周期的なピッチ変動にとどまらず、さらに高精度におよび非周期的な変動による色ずれをも補正して、オペレータの介入を減らしTCOを削減すると共にミスコピー等による無駄用紙の発生を少なくする省資源の画像形成装置10を提供することが出来る。
このような構成で画像形成ユニット11における像担持体1としての感光体ドラム1(Y)、感光体ドラム1(M)、感光体ドラム1(C)、感光体ドラム1(Bk)を備えた各画像形成ステーションの基準画像7(Y、M、C、Bk)を分離して検出するので、各画像形成ステーション間の基準画像7(Y、M、C、Bk)のずれを簡単に、精度よく検出することができる。
従って、このような構成で周期的な変動による色ずれあるいは周期的なピッチ変動にとどまらず簡単に、さらに高精度におよび非周期的な変動による色ずれをも補正して、オペレータの介入を減らしTCOを削減すると共にミスコピー等による無駄用紙の発生を少なくする省資源の画像形成装置10を提供することが出来る。
即ち、センサユニット8(M、C、Bk)の第1画像通過タイミング検出手段81と第2画像通過タイミング検出手段80の2個のフォトセンサからの出力タイミングが同じくなる様に初期調整しておく。そして実際の稼動時に2つ前の感光体ドラム1(Y、M、C)で作像された基準画像7(Y、M、C)の検出タイミングが直近の上流の感光体ドラム1(M、C、Bk)で作像された基準画像7(M、C、Bk)の検出タイミングよりも(ΔT)早かった場合には、直近の上流の発光素子アレイヘッド2(M、C、Bk)のLEDの点灯タイミングを(ΔT)早めるように制御すれば、稼動後の環境変動等による発光素子アレイヘッド2(Y、M、C、Bk)の位置ずれによる色ずれを低減することができる。
M、C、Bk)…発光素子アレイヘッド、3…作像手段、4…記録媒体、5…転写手段、6…記録媒体搬送手段、7(Y、M、C、Bk)…基準画像、8…画像通過タイミング検
出手段、8(Y、M、C、Bk)…センサユニット、10…画像形成装置、11…画像形
成ユニット、12…記録媒体給送ユニット、13…排紙トレイ、14(Y、M、C、Bk
)…帯電ローラ、20…発光タイミング演算回路、21(Y、M、C、Bk)…発光タイ
ミング信号、22(Y、M、C、Bk)…LED駆動回路、23(Y、M、C、Bk)…
画像データ、24(Y、M、C、Bk)…駆動信号、30(Y、M、C、Bk)…現像ユ
ニット、31(Y、M、C、Bk)…クリーニングユニット、32…定着装置、40…記
録用紙、41…中間転写ベルト、50(Y、M、C、Bk)…一次転写ローラ、51…二
次転写ローラ、60…記録媒体位相検出手段、61(Y、M、C、Bk)…像担持体回転
位相検出手段、62、63…搬送ローラ、64(Y、M、C、Bk)…感光体回転位置検
出信号、65…搬送位置検出信号、81…第1画像通過タイミング検出手段、80…第2
画像通過タイミング検出手段、82(Y、M、C、Bk)…基準検出信号
Claims (6)
- 複数個の像担持体に異なる画像を順次に書き込み作像した後に記録媒体に転写して記録画像を形成する画像形成装置であって、
前記記録媒体の搬送方向に並べられた複数個の像担持体と、前記複数個の像担持体の夫々に各々異なる潜像を書き込む書き込み手段と、前記像担持体上に書き込まれた前記潜像のトナー画像を作像する作像手段と、前記作像手段で作像された前記トナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、前記転写手段の転写部位に前記記録媒体を搬送する記録媒体搬送手段と、第1画像通過タイミング検出手段及び前記第1画像通過タイミング検出手段に対して前記搬送方向に同位置で且つ前記搬送方向と垂直の方向に並べて配置された第2画像通過タイミング検出手段を有するセンサユニットと、が備えられた画像形成装置において、
前記センサユニットが、前記複数個の像担持体のうち前記搬送方向の最上流に配置された像担持体以外の像担持体のそれぞれの下流側直近に配置され、
前記第1画像通過タイミング検出手段が、当該第1画像通過タイミング検出手段の上流側に配置された直近の一の前記像担持体で生成された一の基準画像の通過するタイミングを検出するように構成され、
前記第2画像通過タイミング検出手段が、前記一の前記像担持体の上流側に配置された直近の他の前記像担持体で生成された他の基準画像の通過するタイミングを検出するように構成され、
前記一の基準画像が、前記他の基準画像に対して前記搬送方向と垂直の方向に並べて生成され、かつ、
前記書き込み手段が、前記第1画像通過タイミング検出手段と前記第2画像通過タイミング検出手段からの画像通過タイミング検出信号のタイミングのずれを低減するように、前記一の前記像担持体への前記潜像の書き込みタイミングを制御されるように構成されている
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、前記書き込み手段は、発光素子アレイヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1又は2に記載の画像形成装置において、
前記第1画像通過タイミング検出手段又は前記第2画像通過タイミング検出手段のセンサユニットとその下流側に配置された直近の前記像担持体の感光体ドラムの転写位置との間隔は、前記書き込み手段の発光素子アレイヘッドから一次転写位置までの前記感光体ドラムの周長よりも長いことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2又は3に記載の画像形成装置において、
前記記録媒体搬送手段が、前記第1画像通過タイミング又は前記第2画像通過タイミング検出手段による前記基準画像の通過するタイミングを検出する時点における前記記録媒体の位相を検出して前記書き込み手段の書き込みタイミングを補正する記録媒体位相検出手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2又は3に記載の画像形成装置において、
前記像担持体が、前記第1画像通過タイミング又は前記第2画像通過タイミング検出手段による前記基準画像の通過するタイミングを検出する時点における前記像担持体の回転位相を検出して前記書き込み手段の書き込みタイミングを補正する像担持体回転位相検出手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2又は3に記載の画像形成装置において、
前記記録媒体搬送手段が、前記第1画像通過タイミング又は前記第2画像通過タイミング検出手段による前記基準画像の通過するタイミングを検出する時点における前記記録媒体の位相を検出して前記書き込み手段の書き込みタイミングを補正する記録媒体位相検出手段を備え、
前記像担持体が、前記第1画像通過タイミング又は前記第2画像通過タイミング検出手段による前記基準画像の通過するタイミングを検出する時点における前記像担持体の回転位相を検出して前記書き込み手段の書き込みタイミングをさらに補正する像担持体回転位相検出手段を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。
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