JP5177659B2 - 現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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また、請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記当接部材が不織布であることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1の現像装置において、上記当接部材が弾性体であることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1の現像装置において、上記当接部材が発泡体であることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1の現像装置において、上記当接部材がファーブラシであることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1の現像装置において、上記当接部材が円筒ローラであることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項6の現像装置において、上記円筒ローラが上記トナー担持体にトナーを供給するトナー供給手段としての機能を併せ持つことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として請求項1乃至7の何れかの現像装置を採用することを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項8の画像形成装置において、上記現像装置を複数個備え、複数の現像装置にて現像を行い上記潜像担持体上に像を重ねて多色画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項8または9の画像形成装置において、潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、現像手段とを一体に保持し、本体に脱着可能なプロセスカートリッジを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、現像手段とを一体に保持し、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として請求項1乃至7の何れかの現像装置を採用することを特徴とするものである。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、複数の現像装置を有し、潜像担持体としてのベルト状の感光体1上に各色のトナー像を重ねて多色画像を形成する画像形成装置である。ベルト状の感光体1は、水平方向よりも鉛直方向にスペースをとる縦長の姿勢で複数のローラに張架しながら、図示しない駆動部により図中時計回り方向に回転駆動される。この感光体1における図中左側の張架面(以下、左側張架面という)はほぼ鉛直方向に延在する姿勢になっている。
次いで感光体1は、シアンのプロセスユニット6Cで、シアンの帯電装置2Cにより一様に帯電されて、次いで図示しない光書込装置によりシアンの画像データで変調された露光ビーム3Cによって露光されることで静電潜像が形成される。この静電潜像がシアンの現像装置4Cにより現像されて上記マゼンタのトナー像と重なるシアンのトナー像となる。その後、感光体1は図示しない除電器により除電されて次の色の画像形成に備える。
さらに感光体1は、イエローのプロセスユニット6Yで、イエローの帯電装置2Yにより一様に帯電されて、次いで図示しない光書込装置によりイエローの画像データで変調された露光ビーム3Yによって露光されることで静電潜像が形成される。この静電潜像がイエローの現像装置4Yにより現像されて上記マゼンタのトナー像及び上記シアンのトナー像と重なるイエローのトナー像となる。その後、感光体1は図示しない除電器により除電されて次の色の画像形成に備える。
最後に感光体1は、ブラックのプロセスユニット6Kで、ブラックの帯電装置2Kにより一様に帯電されて、次いで図示しない光書込装置によりブラックの画像データで変調された露光ビーム3Kによって露光されることで静電潜像が形成される。この静電潜像がブラックの現像装置4Kにより現像されて、上記マゼンタのトナー像、上記シアンのトナー像及び上記イエローのトナー像と重なるブラックのトナー像となることでフルカラー画像が形成される。
図3は、フレアローラ61の概略構成を示す斜視図である。このフレアローラ61は、ローラ部の周面上において、ローラ軸線方向に延在しつつローラ周方向に所定のピッチで並ぶ複数の電極66を有している。より詳しく説明すると、これら複数の電極66は、2相のA相電極66aと、B相電極66bとがローラ周方向に交互に並べられたものである。図4は、フレアローラ61の電極部の平面展開図である。
このように、フレアローラ用電源24(24a、24b)は、複数の電極(A相電極66a、B相電極66b)間の電界が時間的に変化するように電圧を印加する電極電圧印加手段である。
支持基板69としては、ガラス基材、樹脂基材、セラミックス基材等の絶縁性材料からなる基材を例示することができる。また、ステンレスなどの導電性材料からなる基板にSiO2等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなる基材などを用いてもよい。
トナーの介在をなくし、供給ローラ62とフレアローラ61の影響のみを抽出するために、供給ローラ62とフレアローラ61のみを空回転させ、フレアローラ61の表面電位の時間推移を測定した。なお、フレアローラ61へのトナーの供給効率を向上させるために、フレアローラ61と供給ローラ62との間に電位差Vpを設けるよう、供給ローラ62に供給電圧を印加している。図11に、フレアローラ61表面電位の時間推移の測定結果を示す。図11に示すように、供給ローラ62とフレアローラ61の表面電位の電位差Vpがなくなるまでフレアローラ61の表面保護層68に電荷が蓄積し、電位が飽和する。この挙動は、図12に示したRC直列回路のコンデンサーに蓄積される電荷が生み出すコンデンサーの表面電位に他ならない。供給ローラ62に印加する供給電圧、フレアローラ61に印加する電圧の電源をオフにして放置すれば電荷は徐々に失われるが、表面保護層68は電極間の絶縁性を出すために抵抗が高いため、いったん蓄えた電荷をなかなか自然にはリークしない。したがって、除電機能を設けずにシステムを成立させるのは難しいと考えられる。
供給ローラ62とフレアローラ61表面電位の影響のうち、上記1.よりさらに、供給ローラ62に印加する供給電圧、フレアローラ61に印加する電圧の影響を取り除き、両者の摩擦帯電特性のみを調べる。すなわち、供給電圧、フレアローラ61に印加する2相の電圧をすべてグランド接続して、同様にフレアローラ表面電位の時間推移を測定した。図13に、フレアローラ61表面電位の時間推移の測定結果を示す。図13に示すように、フレアローラ61と供給ローラ62の摩擦帯電のみでフレアローラが−40V程度帯電することが分かった。この−40Vという値や収束速度は、供給ローラ62とフレアローラ61の表面保護層68材料の帯電系列との関係や、供給ローラ62の食い込み量なども影響する。
供給ローラ62から供給されたマイナス帯電トナーがフレアローラ61上でホッピングしていると、逆チャージのプラス電荷がフレアローラ61の表面保護層68に誘起され、トナーを除去した後のフレアローラ61表面電位を測定すると、プラス側の表面電位を持つ。トナーの帯電量が高いほど、この値は顕著となる。
図2の現像装置4で、トナーをホッピングさせるために、A相フレアローラ用電源24a、B相フレアローラ用電源24bからそれぞれA相電極群66A、B相電極群66Bに印加される電圧としては、上述の図6(b)に示すような逆位相の矩形波電圧を用いた。具体的には、A相電極群66A及びB相電極群66Bとも、平均値Voが−200V、周波数fが1kHz、ピークツーピーク電圧Vppが300V、Dutyが50%の矩形波電圧である。なお、供給ローラ62には、フレアローラ61へのトナーの供給効率を向上させるために、フレアローラ61と供給ローラ62との間に電位差Vp+250を設けるような供給電圧を印加している。導電性当接部材71には、当接部材用電源(不図示)から、DC電圧としてVo−200Vを印加した。フレアローラ61のA相電極群66A及びB相電極群66Bに印加する電圧の平均値Vaveは、このようにDutyが50%の場合、矩形波電圧のオフセット電圧Voに一致する。よって、フレアローラ61のA相電極群66A及びB相電極群66Bに印加する電圧の平均値Vaveは−200Vであり、導電性当接部材71に印加されるDC電圧−200Vは同じ平均値を持つ。一方、矩形波電圧のDutyが50%でない等、フレアローラ61に印加する電圧の平均値Vaveとオフセット電圧Voに一致しない場合には、そのDuty等に応じてフレアローラ61に印加する電圧の平均値VaveとなるDC電圧を導電性当接部材71に印加する。
図2の現像装置4で、トナーをホッピングさせるためにフレアローラ61に印加する電圧は、実施例1と同じである。導電性当接部材71に、DC電圧としてVo−400Vを印加した。このように、フレアローラ61に印加する電圧の平均値と導電性当接部材71に印加する電圧とが異なると、フレアローラ表面電位を一定に維持することは難しい。また、フレアローラ61のクラウド電位の時間変化を測定したものを図9に示す。図9に示すように、フレアローラ回転開始後20秒程度までクラウド電位は下がり続けた。このとき、感光体1上の潜像電位との電位差が大きくなり、画像濃度が濃くなり、地汚れも発生するという不具合が生じた。また、実質的に、フレアローラ61と供給ローラ62との間に電位差が初期より小さくなってしまっているため、十分な量のトナーがフレアローラ61に供給されないという問題も発生した。これらの結果から、導電性当接部材71に比較例の条件で電圧を印加しても、フレアローラ61の表面電位変動を抑制することはできず、画像濃度が濃くなり、地汚れも発生するという不具合が生じた。
図2の現像装置4で、トナーをホッピングさせるためにフレアローラ61に印加する電圧は、図6(a)に示すような電圧を用いた。具体的には、A相電極群66Aには、平均値Voが−300V、周波数fが1kHz、ピークツーピーク電圧Vppが600V、Dutyが50%の矩形波電圧である。B相電極群66Bには、直流電圧として−300Vを印加した。このように、2相の電極群のうち、一方の電極群に矩形波電圧を印加しておき、他方の電極群に一定のDC電圧を印加しても、同様にトナーをホッピングさせることが可能である。フレアローラ61に印加する一方の電圧をDC電圧にすることで、パルスを生成する電源系統を1つ減らすことができ、電源の低コスト化が可能である。また、導電性当接部材71には−300VのDC電圧を印加した。
上記条件のように、フレアローラ61に印加する電圧の平均値と導電性当接部材71に印加する電圧とを同電位とすることによって、フレアローラ61を連続回転させても、フレアローラ表面電位を常に一定に維持することができた。また、クラウド電位も一定であり、画像濃度が安定した、地汚れのない良好な画像形成を行うことができた。
図2の現像装置4で、トナーをホッピングさせるためにフレアローラ61に印加する電圧は、図6(b)に示すような逆位相の矩形波電圧を用いた。具体的には、A相電極群66A及びB相電極群66Bとも、平均値Voが−300V、周波数fが1kHz、ピークツーピーク電圧Vppが300V、Dutyが50%の矩形波電圧である。また、導電性当接部材71には、平均値平均値Voが−300V、周波数fが500Hz、ピークツーピーク電圧Vppが200Vの矩形波電圧を印加した。上記条件のように、フレアローラ61に印加する電圧の平均値と導電性当接部材71に印加する電圧とを同電位とすることによって、フレアローラ61を連続回転させても、フレアローラ表面電位を常に一定に維持することができた。また、クラウド電位も一定であり、画像濃度が安定した、地汚れのない良好な画像形成を行うことができた。
図2の現像装置4で、トナーをホッピングさせるためにフレアローラ61に印加する電圧は、実施例3と同じである。また、導電性当接部材17には、フレアローラ61のA相電極群66AおよびB相電極群66Bに印加する逆位相の矩形波電圧のうち、どちらかの矩形波電圧と同一の矩形波電圧を印加した。上記条件のように、フレアローラ61に印加する電圧の平均値と導電性当接部材71に印加する電圧とを同電位とすることによって、フレアローラ61を連続回転させても、フレアローラ表面電位を常に一定に維持することができた。また、クラウド電位も一定であり、画像濃度が安定した、地汚れのない良好な画像形成を行うことができた。
図2の現像装置4で、トナーをホッピングさせるためにフレアローラ61に印加する電圧は、図6(a)に示すよう電圧を用いた。具体的には、A相電極群66Aには、平均値Voが−300V、周波数fが1kHz、ピークツーピーク電圧Vppが600V、Dutyが50%の矩形波電圧である。B相電極群66Bには、直流電圧として−300Vを印加した。また、導電性当接部材71に印加する電圧は、フレアローラ61のA相電極群66Aに印加したのと同一の矩形波電圧を印加する。上記条件のように、フレアローラ61に印加する電圧の平均値と導電性当接部材71に印加する電圧とを同電位とすることによって、フレアローラ61を連続回転させても、フレアローラ表面電位を常に一定に維持することができた。また、クラウド電位も一定であり、画像濃度が安定した、地汚れのない良好な画像形成を行うことができた。
また、フレアローラ61のA相電極群66A、B相電極群66Bに印加する電圧としては、図6(b)に示すような逆位相の矩形波電圧を用いた。また、導電性当接部材71には、フレアローラ61に印加する電圧の平均値Vaveと同じDC電圧を印加する。これにより、フレアローラ61の表面電位を一定に維持することができる。
また、フレアローラ61に印加する電圧としては、図6(a)に示すように、A相電極群66Aには矩形波電圧、B相電極群66Bには直流電圧を用いた。このように、2相の電極群のうち、一方の電極群に矩形波電圧を印加しておき、他方の電極群に一定のDC電圧を印加しても、同様にトナーをホッピングさせることが可能であり、一方の電圧をDC電圧にすることで、パルスを生成する電源系統を1つ減らせ、電源の低コスト化が可能である。また、導電性当接部材71には、フレアローラ61に印加する電圧の平均値Vaveと同じDC電圧を印加する。これにより、フレアローラ61の表面電位を一定に維持することができる。
また、フレアローラ61のA相電極群66A、B相電極群66Bに印加する電圧としては、図6(b)に示すような逆位相の矩形波電圧を用いた。また、導電性当接部材71には、フレアローラ61に印加する電圧の平均値Vaveと同じ平均値を持つ矩形波電圧を印加する。これにより、フレアローラ61の表面電位を一定に維持することができる。さらに、また、導電性当接部材71には、A相電極群66AまたはB相電極群66Bのどちらかに印加される矩形波電圧と同一の矩形波電圧を印加することにより、フレアローラ用電源24を用いて導電性当接部材71に電圧を供給することができる。よって、新たに当接部材用印加電源を設けずにフレアローラ用電源24の2系統だけで済み、電源の低コスト化が図れる。
また、フレアローラ61に印加する電圧としては、図6(a)に示すように、A相電極群66Aには矩形波電圧、B相電極群66Bには直流電圧を用いた。また、導電性当接部材71には、フレアローラ61に印加する電圧の平均値Vaveと同じ平均値を持つ矩形波電圧を印加する。これにより、フレアローラ61の表面電位を一定に維持することができる。これにより、矩形波電圧の出力が1系統出で済み、電源の低コスト化が図れる。
また、導電性当接部材71として不織布を用いることにより、簡易な構成で、且つ、フレアローラ61へ対するストレスを低ストレスとすることができる。
また、導電性当接部材71として弾性ブレード等の弾性部材を用いることにより、簡易な構成とすることができる。
また、導電性当接部材71として発泡部材を用いることにより、簡易な構成とすることができる。
また、導電性当接部材71としてファーブラシを用いることにより、簡易な構成とすることができる。
また、導電性当接部材72としてローラ状部材を用いることにより、長期にわたり安定した効果を得ることができる。
また、導電性供給ローラ73としてローラ状部材を用い、供給ローラとしての機能を併せ持つことにより、現像装置の小型化、低コスト化が図れる。
また、上記現像装置4を用いた画像形成装置では、画像濃度ムラや地汚れのない良好な画像を得ることができる。
また、上記現像装置4では、感光体1と非接触の現像が可能であり、感光体1上で複数回の色重ねを行うことができ、色ずれのない高画質なカラー画像を得ることができる。 また、感光体1の劣化が少なく、高耐久化が可能となる。
また、上記現像装置4と帯電装置2とを一体に保持し、本体に脱着可能なプロセスカートリッジとすることにより、メンテナンス性が向上できる。
2 帯電装置
3 露光部
4 現像装置
6 プロセスユニット
61 フレアローラ
62 供給ローラ
63 規制部材
64 パドル
65 トナー漏出し防止部材
66 電極
66a A相電極
66b B相電極
67a A相共通電極
67b B相共通電極
68 表面保護層
69 支持基盤
70 ケーシング
71 導電性当接部材(板状)
72 導電性当接ローラ
73 導電性供給ローラ
Claims (11)
- 所定方向に並ぶ複数の電極と、該電極を保護する絶縁性の表面保護層を具備するトナー担持体と、
該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、
該トナー担持体の複数の電極のうち互いに隣り合う電極の間でトナーがホッピングによって繰り返し往復移動するような振動電界を形成するよう、少なくとも一部の電極に所定の周期で時間的に変化する電圧を印加する電極電圧印加手段と、
該トナー担持体の表面上でトナーをホッピングさせながら、該トナー担持体の表面移動に伴って、規制部材によるトナー厚み規制位置を通した後、潜像担持体との対向位置である現像位置まで搬送して該潜像担持体上の潜像に付着させる現像装置において、
上記トナー担持体の表面移動方向に関して上記現像位置よりも下流、且つ、上記規制部材よりも上流で該トナー担持体表面に当接するよう配置される導電性の当接部材と、該当接部材に電圧を印加する当接部材電圧印加手段とを設け、
上記電極電圧印加手段により上記トナー担持体の隣り合う電極のうち一方の電極群に印加する電圧が時間的に変化する波形の電圧であり、他方の電極群に印加する電圧が一方の電極群に印加される電圧の平均値と同じ値の直流電圧であり、且つ、上記当接部材電圧印加手段により上記当接部材に印加する電圧が上記一方の電極群に印加する時間的に変化する波形の電圧と同一であることを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、上記当接部材が不織布であることを特徴とする現像載置。
- 請求項1の現像装置において、上記当接部材が弾性体であることを特徴とする現像載置。
- 請求項1の現像装置において、上記当接部材が発泡体であることを特徴とする現像載置。
- 請求項1の現像装置において、上記当接部材がファーブラシであることを特徴とする現像載置。
- 請求項1の現像装置において、上記当接部材が円筒ローラであることを特徴とする現像載置。
- 請求項6の現像装置において、上記円筒ローラが上記トナー担持体にトナーを供給するトナー供給手段としての機能を併せ持つことを特徴とする現像装置。
- 潜像担持体と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、
上記現像手段として請求項1乃至7の何れかの現像装置を採用することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8の画像形成装置において、上記現像装置を複数個備え、複数の現像装置にて現像を行い上記潜像担持体上に像を重ねて多色画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項8または9の画像形成装置において、潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、現像手段とを一体に保持し、本体に脱着可能なプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、現像手段とを一体に保持し、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として請求項1乃至7の何れかの現像装置を採用することを特徴とするプロセスカートリッジ。
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