JP5909998B2 - チューブ開閉装置、及び、画像形成装置 - Google Patents
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詳しくは、特許文献1等には、ゴム材料等からなり弾性を有するチューブを、ソレノイドの非通電時に復帰バネに付勢されたピンチ部材によって押し潰して流路を閉鎖して、ソレノイドの通電時に復帰バネの付勢力に抗するようにピンチ部材を移動させて流路を開放するピンチバルブが開示されている。
また、特許文献2等には、トナーや空気が搬送されるチューブを開閉するチューブ開閉装置(開閉駆動源)が設置された粉体搬送装置(画像形成装置)が開示されている。
特に、画像形成装置の粉体搬送装置においては、閉鎖時にチューブを確実に密閉して現像装置に余分なトナーが補給されないようにするとともに、開放時にチューブを充分に開放して現像装置にトナーが効率よく補給されるようにする必要があるため、上述した問題が無視できないものになっていた。
図1〜図6にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1及び図2にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのカラープリンタの装置本体、2は転写紙等の被転写材が収納される給紙部、3は作像プロセスがおこなわれる作像部、7は各色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、8Y、8M、8C、8BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム、9は画像情報に基いたレーザ光を発する露光部(書込み部)、10は被転写材を中間転写ベルト7の位置まで搬送するレジストローラ(タイミングローラ)、11は中間転写ベルト7上に形成されたトナー像を被転写材に転写する第2転写バイアスローラ、12は被転写材上の未定着画像を定着する定着部、13は定着工程後の被転写材が載置される排紙トレイ、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナーが収容されたトナー容器、を示す。
詳しくは、図2に示すように、画像形成装置本体1には、トナー容器20を着脱可能(交換可能)に設置するための設置部100が設けられている。設置部100には、4色のトナー容器20をそれぞれ設置するための4つの開閉ドア103が設けられている。そして、トナー容器20を着脱する際に、対応する開閉ドア103を開閉することになる。
なお、トナー容器の構成・動作については、後で詳しく説明する。
なお、図3はトナー補給機構50と作像部3とを示す構成図であり、図1の装置本体1の背面側からみた概略図である。トナー補給機構50(トナー補給装置)は、トナー色ごとに装置本体1に設置されている。4つのトナー補給機構は、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、トナー容器及び感光体ドラム等における符号のアルファベット(Y、M、C、BK)を省略して図示する。また、図3は、簡単のため、トナー補給機構50の一部の向きを90度回転させて図示している。
図1を参照して、作像部3の4つの感光体ドラム8Y、8M、8C、8BK(像担持体)は、それぞれ、図1の反時計方向(又は、図3の時計方向)に回転している。そして、まず、感光体ドラム8の表面は、帯電部25との対向位置で、一様に帯電される。その後、帯電された感光体ドラム8表面は、露光部9から射出されるレーザ光の照射位置に達する。
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム8表面は、現像装置14との対向位置に達する。そして、現像装置14から感光体ドラム8上にトナーが供給されて、感光体ドラム8上の潜像が現像されてトナー像が形成される。
その後、感光体ドラム8表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム8における一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト7表面は、不図示の中間転写ベルトクリーニング部の位置に達する。そして、中間転写ベルト7上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト7上の一連の転写プロセスが完了する。
詳しくは、被転写材を収納する給紙部2から、給紙ローラにより給送された被転写材が、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ10に導かれる。レジストローラ10に達した被転写材は、中間転写ベルト7上のトナー像とタイミングを合わせて、第2転写バイアスローラ11の位置に向けて搬送される。
そして、定着工程後の被転写材は、排紙ローラによって、排紙トレイ13上に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
図3を参照して、トナー補給機構50は、チューブ51〜53(搬送管)、チューブ開閉装置60、サブホッパ70、減圧装置90、等で構成されている。トナー補給機構50は、装置本体1の設置部100に設置されたトナー容器20内のトナーを、現像装置14内のトナー消費に応じて適宜に現像装置14内に補給するものである。
詳しくは、トナー容器20が装置本体1の設置部100にセットされると、トナー容器20と設置部100のノズル110とが接続される。このとき、トナー容器20の口金部材30に挿設された口栓部材59は、口金部材30のトナー排出口を開放する。これにより、トナー容器20のトナー収容体21内に収容されたトナーが、口金部材30を介して、ノズル110内に搬送されることになる。
サブホッパ70には、搬送スクリュ71、ホッパ残量センサ73、補給モータ72、等が設置されている。また、サブホッパ70の他端側の上方(搬送スクリュ71による搬送経路の下流側の天井部である。)には、チューブ52(第2チューブ)を介して減圧装置90(吸気装置)が接続されている。さらに、また、サブホッパ70の他端側の下方(搬送スクリュ71による搬送経路の下流側の底部である。)には、チューブ53(第3チューブ)を介して現像装置14が接続されている。
また、減圧装置90は、サブホッパ70内の空気を吸引してサブホッパ70内を減圧させる(負圧を生じさせる)ものである。減圧装置90としては、スクリューポンプやダイヤフラムポンプを用いることもできるし、特許文献2に記載されたポンプ(ピストン駆動装置)を用いることもできる。
このように、本実施の形態1では、トナー容器20からのトナー搬送経路をフレキシブルなチューブ51、53で形成しているために、トナー容器20の設置部100を現像装置14から離れた位置に比較的自由にレイアウトすることができる。
現像ローラ19は、図3中の矢印方向に回転している。現像装置14内の現像剤は、間に仕切部材17を介在するように配設された第1搬送スクリュ15及び第2搬送スクリュ16の矢印方向の回転によって、トナー補給機構50(サブホッパ70)から補給されたトナーとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図3の紙面垂直方向の循環である。)。そして、摩擦帯電してキャリアに吸着したトナーは、キャリアとともに現像ローラ19上に担持される。
その後、現像領域において、現像剤中のトナーが、感光体ドラム8表面に形成された静電潜像に付着して所望のトナー像が形成される。詳しくは、レーザ光が照射された画像部の潜像電位(露光電位)と、現像ローラ19に印加された現像バイアスとの、電位差(現像ポテンシャル)によって形成される電界(現像電界)によって、トナーが潜像に付着する。
詳しくは、現像装置14内のトナーの消費は、現像装置14に設置された磁気センサ85(現像剤の透磁率を検知するセンサである。)で検知される。磁気センサ85(トナー濃度検知センサ)によって現像装置14内に収容された現像剤のトナー濃度(現像剤中のトナーの割合である。)が検知されると、その検知結果に基いてトナー濃度が所定の範囲内になるように、チューブ開閉装置60によってチューブ53を所定時間だけ開放するとともに、サブホッパ70の補給モータ72を所定時間だけ稼動して、サブホッパ70から現像装置14内に新たなトナーを供給する。
図4を参照して、トナー容器20は、主として、トナー収容体21と口金部材30とで構成される。
トナー容器20のトナー収容体21は、袋部22とアダプタ25とからなる。トナー収容体21の袋部22は、ポリエチレン、ナイロン等からなる80〜200μm程度の厚みをもつ複数のフレキシブルなシート22a〜22eを熱溶着して形成したものである。袋部22は、側方のシート22c、22dと上方のシート22eとに、それぞれ、折り目23が設けられている。これにより、トナー収容体21内に収容されたトナーが排出されるのにともない、袋部22は折り目23にならってコンパクトに折り畳まれることになる。
このように、本実施の形態1では、トナー容器20の一部(袋部22)が変形可能に構成された袋状容器であるために、内部に収容するトナーの容量を効率的に確保できるとともに、交換時の作業性を高めることができる。
このように構成されたトナー収容体21は、内部に収容されたトナーがアダプタ25の吐出口から吐出されることになる。
図5は、チューブ開閉装置60を示す構成図であって、サブホッパ70から現像装置14に粉体としてのトナーを搬送するためのチューブ53の内部の流路を開放した状態を示す上面図である。また、図6は、チューブ開閉装置60においてチューブ53の内部の流路が閉鎖された状態を示す上面図である。
なお、減圧装置90によってサブホッパ70から気体としての空気を搬送するためのチューブ52(第2チューブ)にも、チューブ52の流路を開閉する第2のチューブ開閉装置60が設置されているが、搬送される対象物が異なるだけで、第3のチューブ53に設置された第1のチューブ開閉装置60とその構成・動作がほぼ同じであるため、その説明を省略する。
押圧部材61は、チューブ53を押圧して流路を閉鎖する閉鎖方向への移動と、チューブ53の押圧を解除して流路を開放する開放方向への移動と、ができるように形成されている。すなわち、押圧部材61は、図5に示す開放位置と図6に示す閉鎖位置との間を移動してチューブ53の内部の流路を開閉する。押圧部材61は、チューブ53を介して互いに対向する一対の押圧部材であって、POM(ポリアセタール樹脂)等の摺動性のよい材料で形成されている。
スライド部材62は、POM等の摺動性のよい材料で形成されて、中央部に穴部が形成された略板状部材であって、その穴部に案内壁62aや突起部62bが設けられている。
詳しくは、ガイド部材63は、図5及び図6の紙面垂直方向に延在する中空の略箱状部材であって、押圧部材61が図の上下方向にのみ移動するように押圧部材61の両側面に摺接する第1壁部63aと、スライド部材62が図の左右方向にのみ移動するようにスライド部材62の上下面に摺接する第2壁部63bと、が形成されている。本実施の形態1では、押圧部材61の移動方向と、スライド部材62のスライド方向と、がほぼ直交するように構成されている。また、ガイド部材63も、押圧部材61やスライド部材62と同様に、POM等の摺動性のよい材料で形成されている。
そして、図6に示すように、被検知部64aがフォトセンサ66の位置に達すると、フォトセンサ66において発光素子から照射された光が被検知部64aに遮られて、受光素子での受光がされなくなる。このときの受光素子の出力変動によって、回転部材64がチューブ53を閉鎖するための回転位置(図6の位置である。)にあることが検知される。
なお、回転部材64がチューブ53を完全に開放するための回転位置(図5の位置である。)にある状態は、回転部材64の回転速度に基づいて、フォトセンサ66が図6の回転位置を検知してからの回転部材64の回転時間によって制御部80で求められることになる。すなわち、フォトセンサ66によって図6の回転位置を検知した状態から、回転部材64の回転駆動が開始されて所定時間が経過したときに、回転部材64が図5の回転位置にあるものとされることになる。
このようにして、フォトセンサ66の検知結果に基いて、押圧部材61がチューブ53の流路を閉鎖した状態(図6の状態である。)と、押圧部材61がチューブ53の流路を完全に開放した状態(図5の状態である。)と、が制御部80によって切り替えられることになる。
上述したフォトセンサ66による回転部材64の回転位置の検知によって、回転部材64が図5の位置にあるとき、連結部材65は図の左側に最も移動した状態になって、連結部材65に連結されたスライド部材62もガイド部材63において左側に最も移動した状態になる。このとき、一対の押圧部材61は、スライド部材62の突起部62bによって押し広げられて、第1壁部63aに沿ってそれぞれチューブ53から離れる方向に移動した状態になる。これにより、チューブ53は、押圧部材61によって押し潰されることなく、その流路がほぼ100%開放された状態になる。
そして、図5の状態から回転部材64が回転駆動されると、クランクシャフトとして機能する連結部材65によって、スライド部材62がガイド部材63の第2壁部63bに沿って右側(正方向)にスライド移動する。このとき、スライド部材62の突起部62bによる押圧部材61の押し広げ量が漸減していくとともに、スライド部材62の案内壁62aの傾斜壁部の傾斜に沿うように一対の押圧部材61が徐々に閉鎖方向に移動する。そして、フォトセンサ66によって図6の回転位置が検知されるまで回転部材64が回転されることになる。このとき、チューブ53は、押圧部材61によって押し潰されて、その流路が100%閉鎖された状態になる。
さらに、図6の閉鎖状態から図5の開放状態へ移行する場合には、上述した動作と逆の動作がおこなわれることになる。
このようなチューブ開閉装置60の開閉動作は、先に図3を用いて説明したように、現像装置14の磁気センサ85(トナー濃度検知センサ)の検知結果に基いておこなわれることになる。
さらに、駆動手段として回転部材64や連結部材65等からなるクランク機構を用いているために、チューブ53が大径化した場合等であっても、装置をそれほど大型化・高コスト化することなくチューブ53の開閉動作を確実におこなうことができる。
図7及び図8にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図7は、実施の形態2におけるチューブ開閉装置60を示す構成図(上面図)であって、前記実施の形態1における図5に相当するである。また、図8は、チューブ開閉装置60においてチューブ53が閉鎖された状態を示す上面図であって、前記実施の形態1における図6に相当するである。
本実施の形態2におけるチューブ開閉装置60は、押圧部材61の構成が、前記実施の形態1のものと相違する。
ここで、図7及び図8を参照して、本実施の形態2におけるチューブ開閉装置60は、押圧部材61が、第1接触部61aと、第2接触部61bと、弾性部材としての3つの圧縮スプリング61cと、で構成されている。
押圧部材61の第2接触部61bは、スライド部材62の案内壁62aには接触して、チューブ53や第1壁部63aには直接的に接触しないように構成されている。
そして、複数の圧縮スプリング63c(弾性部材)が、第1接触部61aと第2接触部61bとの間に介在するように設置されている。
なお、第1接触部61aと第2接触部61bとは、いずれも、POM等の摺動性のよい材料で形成されている。
フォトセンサ66による回転部材64の回転位置の検知によって、回転部材64が図7の位置にあるとき、連結部材65は図の左側に最も移動した状態になって、連結部材65に連結されたスライド部材62もガイド部材63において左側に最も移動した状態になる。このとき、一対の押圧部材61は、第1接触部61aがスライド部材62の突起部62bによって押し広げられて第1壁部63aに沿ってそれぞれチューブ53から離れる方向に移動した状態になり、圧縮スプリング61cのスプリング力によって第2接触部61bもスライド部材62の案内壁62aに密着した状態になる。これにより、チューブ53は、押圧部材61によって押し潰されることなく、その流路がほぼ100%開放された状態になる。
そして、図7の状態から回転部材64が回転駆動されると、クランクシャフトとして機能する連結部材65によって、スライド部材62がガイド部材63の第2壁部63bに沿って右側(正方向)にスライド移動する。このとき、スライド部材62の突起部62bによる第1接触部61a(押圧部材61)の押し広げ量が漸減していくとともに、スライド部材62の案内壁62aの傾斜壁部の傾斜に沿うように第2接触部61bが徐々に閉鎖方向に移動する。このとき、圧縮スプリング61cのスプリング力によって第1接触部61aも徐々に閉鎖方向に移動する。そして、フォトセンサ66によって図8の回転位置が検知されるまで回転部材64が回転されることになる。このとき、チューブ53は、第1接触部61a(押圧部材61)によって押し潰されて、その流路が100%閉鎖された状態になる。
さらに、図8の閉鎖状態から図7の開放状態へ移行する場合には、上述した動作と逆の動作がおこなわれることになる。
そして、その場合にも、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
8Y、8M、8C、8BK 感光体ドラム(像担持体)、
14 現像装置、
20、20Y、20M、20C、20BK トナー容器、
50 トナー補給機構(トナー補給装置)、
51〜53 チューブ、
60 チューブ開閉装置、
61 押圧部材、
61a 第1接触部、 61b 第2接触部、
61c 圧縮スプリング(弾性部材)、
62 スライド部材、
62a 案内壁、 62b 突起部、
63 ガイド部材、
64 回転部材(駆動手段)、
65 連結部材(駆動手段)、
66 フォトセンサ(検知手段)、
70 サブホッパ。
Claims (5)
- 弾性を有するチューブの内部の流路を開閉するチューブ開閉装置であって、
前記チューブを押圧して流路を閉鎖する閉鎖方向への移動と、前記チューブの押圧を解除して流路を開放する開放方向への移動と、ができるように形成された押圧部材と、
駆動手段による駆動によって正方向又は逆方向にスライド移動する動作に連動して前記押圧部材を押動して前記閉鎖方向又は前記開放方向に移動させるスライド部材と、
前記スライド部材と前記押圧部材とにそれぞれ接触して、双方の部材の移動方向をそれぞれ規制するガイド部材と、
を備え、
前記スライド部材は、前記正方向にスライド移動する動作に連動して前記押圧部材に接触する位置を可変して前記押圧部材を前記正方向に交差する前記閉鎖方向に移動させる案内壁と、前記逆方向にスライド移動する動作に連動して前記押圧部材に接触して前記押圧部材を前記逆方向に交差する前記開放方向に移動させる突起部と、を具備したことを特徴とするチューブ開閉装置。 - 前記押圧部材は、前記チューブを介して互いに対向する一対の押圧部材であって、
前記スライド部材は、前記正方向にスライド移動する動作に連動して前記一対の押圧部材にそれぞれ接触する位置を可変して前記一対の押圧部材を前記正方向に交差する前記閉鎖方向にそれぞれ移動させる案内壁と、前記逆方向にスライド移動する動作に連動して前記一対の押圧部材の間に入り込んで接触して前記一対の押圧部材を前記逆方向に交差する前記開放方向にそれぞれ移動させる突起部と、を具備したことを特徴とする請求項1に記載のチューブ開閉装置。 - 前記駆動手段は、駆動モータによって回転する回転部材と、前記回転部材と前記スライド部材とを連結する連結部材と、を具備し、
前記回転部材の回転方向の姿勢を検知する検知手段を備え、
前記検知手段の検知結果に基いて前記押圧部材が前記チューブの流路を閉鎖した状態と開放した状態とを切り替えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のチューブ開閉装置。 - 前記押圧部材は、前記チューブに接触する第1接触部と、前記スライド部材に接触する第2接触部と、前記第1接触部と前記第2接触部との間に介在された弾性部材と、を具備したことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のチューブ開閉装置。
- 請求項1〜請求項4のいずれかに記載のチューブ開閉装置をトナー又は/及び空気が搬送される搬送経路に設置したことを特徴とする画像形成装置。
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