JP6627801B2 - 静電潜像現像用トナー - Google Patents
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W1/W2≦0.0075 …(1)
500mg≦W2 …(2)
前記第2測定方法では、テトラヒドロフラン20mLに前記トナー5gを加えて得たトナー分散液を温度25℃、回転速度300rpmの条件で30分間の攪拌処理を行った後、固液分離を行い、テトラヒドロフランに溶けたトナー成分を含むTHF溶液を得て、得られたTHF溶液に水200mLを加えて、温度98℃の条件でテトラヒドロフランを留去し、残った水相に溶けている前記トナーの成分の質量W2を測定する。
静電潜像現像用トナーが、下記第1樹脂と、下記第2樹脂とを含有するトナー粒子を、複数含む。また、下記第1測定方法により測定される、トナー粒子の表層部に存在する水溶性成分の質量W1と、下記第2測定方法により測定される、トナー粒子の全体に存在する水溶性成分の質量W2とが、次に示す式(1)及び(2)の両方を満たす。
W1/W2≦0.0075 …(1)
500mg≦W2 …(2)
第1樹脂は、酸基及び水酸基のいずれも有しないスチレン系モノマーに由来する繰返し単位を含む。第1樹脂は、下記第1測定方法及び下記第2測定方法の各々において、テトラヒドロフランには溶けるが、水には溶けない樹脂である。
第2樹脂は、酸基及び/又は水酸基を有する繰返し単位を含む。第2樹脂は、下記第1測定方法及び下記第2測定方法の各々において、水及びテトラヒドロフランの両方に溶ける樹脂である。
第1測定方法では、水10mLにトナー5gを加えて得たトナー分散液について温度25℃の条件で30分間の超音波処理を行った後、固液分離を行い、得られた水相に溶けているトナーの成分の質量W1を測定する。水相に溶けているトナーの成分の質量W1は、固液分離により固形物(不溶分)が除去される。乾燥(脱水)後、残留物の質量を測定することで、得られる。
第2測定方法では、テトラヒドロフラン20mLにトナー5gを加えて得たトナー分散液を温度25℃、回転速度300rpmの条件で30分間の攪拌処理を行った後、固液分離を行い、テトラヒドロフランに溶けたトナー成分を含むTHF溶液を得る。固液分離により固形物(不溶分)が除去される。得られたTHF溶液に水200mLを加えて、温度98℃の条件でテトラヒドロフランを留去し、残った水相に溶けているトナーの成分の質量W2を測定する。水相に溶けているトナーの成分の質量W2は、乾燥(脱水)後、残留物の質量を測定することで、得られる。
(結着樹脂)
トナー母粒子では、一般的に、成分の大部分(例えば、85質量%以上)を結着樹脂が占める。このため、結着樹脂の性質がトナー母粒子全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。例えば、結着樹脂がエステル基、水酸基、エーテル基、酸基、又はメチル基を有する場合には、トナー母粒子はアニオン性になる傾向が強くなり、結着樹脂がアミノ基を有する場合には、トナー母粒子はカチオン性になる傾向が強くなる。
特定非水溶性樹脂は、疎水性スチレン系モノマー(酸基及び水酸基のいずれも有しないスチレン系モノマー)に由来する繰返し単位を含む。疎水性スチレン系モノマーの例としては、スチレン、アルキルスチレン(より具体的には、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、又は4−tert−ブチルスチレン等)、又はハロゲン化スチレン(より具体的には、α−クロロスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、又はp−クロロスチレン等)が挙げられる。
特定水溶性樹脂は、ビニルアルコール系モノマーに由来する繰返し単位を含むことが好ましい。ビニルアルコール系モノマーに由来する繰返し単位としては、下記式(3)で表される繰返し単位が特に好ましい。
トナー母粒子は、着色剤を含有してもよい。着色剤としては、トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。画像形成に適したトナーを得るためには、着色剤の量が、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
トナー母粒子は、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させる目的で使用される。トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させるためには、離型剤の量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましい。
トナー母粒子は、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、トナーの帯電安定性又は帯電立ち上がり特性を向上させる目的で使用される。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電可能か否かの指標になる。
トナー母粒子は、磁性粉を含有していてもよい。磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(より具体的には、鉄、コバルト、ニッケル、又はこれら金属の1種以上を含む合金等)、強磁性金属酸化物(より具体的には、フェライト、マグネタイト、又は二酸化クロム等)、又は強磁性化処理が施された材料(より具体的には、熱処理により強磁性が付与された炭素材料等)を好適に使用できる。1種類の磁性粉を単独で使用してもよいし、複数種の磁性粉を併用してもよい。
トナー母粒子の表面に外添剤(詳しくは、複数の外添剤粒子を含む粉体)を付着させてもよい。外添剤は、内添剤とは異なり、トナー母粒子の内部には存在せず、トナー母粒子の表面(トナー粒子の表層部)のみに選択的に存在する。例えば、トナー母粒子(粉体)と外添剤(粉体)とを一緒に攪拌することで、トナー母粒子の表面に外添剤粒子を付着させることができる。トナー母粒子と外添剤粒子とは、互いに化学反応せず、化学的ではなく物理的に結合する。トナー母粒子と外添剤粒子との結合の強さは、攪拌条件(より具体的には、攪拌時間、及び攪拌の回転速度等)、外添剤粒子の粒子径、外添剤粒子の形状、及び外添剤粒子の表面状態などによって調整できる。
以下、前述の基本構成を有するトナーを製造する方法の一例について説明する。トナーの製造方法としては、次に示す第1〜第3工程を含む方法が特に好ましい。
第2工程では、溶融混練物を粉砕して、粉体を得る。
第3工程では、水中で粉体に超音波処理を行う。
まず、粉砕法で粉砕物を準備する。以下、粉砕法の一例について説明する。まず、結着樹脂と、内添剤(例えば、着色剤、離型剤、電荷制御剤、及び磁性粉の少なくとも1つ)とを混合する。続けて、得られた混合物を溶融混練する。続けて、得られた溶融混練物を粉砕し、得られた粉体(粉砕物)を分級する。その結果、所望の粒子径を有する粉体が得られる。以下、得られた粉体に含まれる粒子を、処理前粒子と記載する。
続けて、上記のようにして得た処理前粒子の粉体を、例えば温度25℃の水に入れて、水中で超音波処理を所定の時間(例えば、15分間以上60分間以下から選ばれる時間)施す。この超音波処理により、処理前粒子の表層部に存在する水溶性成分が水に溶ける。その結果、前述の基本構成における式(1)及び(2)の両方を満たすようなトナー母粒子(粉体)が得られる。
上記のようにして得たトナー母粒子の分散液を、例えば常温(約25℃)まで冷却する。続けて、例えばブフナー漏斗を用いて、トナー母粒子の分散液をろ過する。これにより、トナー母粒子が液から分離(固液分離)され、ウェットケーキ状のトナー母粒子が得られる。続けて、得られたウェットケーキ状のトナー母粒子を洗浄する。続けて、洗浄されたトナー母粒子を乾燥する。その後、必要に応じて、混合機(例えば、日本コークス工業株式会社製のFMミキサー)を用いてトナー母粒子と外添剤とを混合して、トナー母粒子の表面に外添剤を付着させてもよい。なお、乾燥工程でスプレードライヤーを用いる場合には、外添剤(例えば、シリカ粒子)の分散液をトナー母粒子に噴霧することで、乾燥工程と外添工程とを同時に行うことができる。こうして、トナー粒子を多数含むトナーが製造される。
W−1:ポリビニルアルコール・ポリ酢酸ビニル共重合体(日本合成化学工業株式会社製「ゴーセネックス(登録商標)LL−920」、ケン化度:約34.0mol%)
W−2:ポリビニルアルコール・ポリ酢酸ビニル共重合体(日本合成化学工業株式会社製「ゴーセネックス(登録商標)LL−940」、ケン化度:約37.5mol%)
温度計、窒素導入管、攪拌装置(ステンレススチール製の攪拌羽根)、及び流下式コンデンサー(熱交換器)を備えた4つ口フラスコ内に、トルエン4.9kgと、スチレン0.9kgと、メタクリル酸メチル3.8kgと、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)5mgとを入れた。続けて、窒素導入管を通じてフラスコ内に窒素ガスを導入し、フラスコ内を窒素雰囲気(不活性雰囲気)にした。続けて、窒素雰囲気で、フラスコ内容物を攪拌しながら温度70℃まで昇温させて、窒素雰囲気かつ温度70℃の条件で、フラスコ内容物を攪拌しながら、フラスコ内容物を反応(縮重合反応)させた。反応開始から1時間経過した時点で、さらにエチレングリコールジメタクリレート1mLをフラスコ内に追加し、フラスコ内容物を2時間反応させた。その後、フラスコ内容物の約5倍の質量のエタノールをフラスコ内に追加し、反応生成物を沈殿させた。その結果、収率90%でポリマー(架橋スチレン−アクリル酸系樹脂)を得た。得られた架橋スチレン−アクリル酸系樹脂に関しては、ガラス転移点(Tg)が115℃であり、質量平均分子量(Mw)が11000であった。
(粉砕物の準備)
結着樹脂(詳しくは、非水溶性樹脂及び水溶性樹脂)53質量部と、磁性粉(戸田工業株式会社製「EPT−1002」、成分:マグネタイト、粒子形状:八面体、個数平均1次粒子径:0.23μm)40質量部と、離型剤(高純度固体エステルワックス:日油株式会社製「ニッサンエレクトール(登録商標)WEP−9」)2.5質量部と、電荷制御剤(ニグロシン染料:オリヱント化学工業株式会社製「BONTRON(登録商標)N−04」)2.0質量部とを、スーパーミキサー(株式会社カワタ製)を用いて混合した。非水溶性樹脂(結着樹脂)は、前述の手順で調製した非水溶性樹脂(架橋スチレン−アクリル酸系樹脂)であった。水溶性樹脂(結着樹脂)は、表1に示す樹脂(各トナーに定められた水溶性樹脂W−1又はW−2)であった。水溶性樹脂(結着樹脂)の添加量は、結着樹脂(非水溶性樹脂及び水溶性樹脂)の総量に対する水溶性樹脂の割合が表1に示す値になるような量とした。例えば、トナーTA−1の製造では、非水溶性樹脂(架橋スチレン−アクリル酸系樹脂)42.4質量部(=53×0.8)と、水溶性樹脂W−1(ゴーセネックスLL−940)10.6質量部(=53×0.2)と、磁性粉(EPT−1002)40.0質量部と、離型剤(ニッサンエレクトールWEP−9)2.5質量部と、電荷制御剤(BONTRON N−04)2.0質量部とを混合した。また、トナーTB−1の製造では、水溶性樹脂を使用せず、結着樹脂が非水溶性樹脂(架橋スチレン−アクリル酸系樹脂)のみであった。
室温(約25℃)環境下において、温度計を備えた容量2Lのガラス製ビーカーに、前述の手順で作製した粉砕物(処理前粒子の粉体)500gと、温度25℃のイオン交換水1Lとを入れた。続けて、そのビーカーを、出力調整可能な超音波洗浄機(株式会社エスエヌディ製「US−30PS」、槽容量:約28L、高周波出力:480W、発振方式:BLT(ボルト締めランジュバン型振動子)による自励発振、発振周波数:38kHz)にセットした。続けて、その超音波洗浄機を用いて、液温25℃、出力100%の条件で、超音波処理を30分間行った。これにより、水中で超音波処理された粉砕物(トナー母粒子)の分散液が得られた。続けて、トナー母粒子の分散液を、ビーカーから取り出して、吸引濾過した。その後、イオン交換水500mLを加えるリスラリーと、吸引濾過とを、2回繰り返して、ウェットケーキ状のトナー母粒子(粉体)を得た。
室温(約25℃)環境下において、温度計及び攪拌羽根を備えた容量2Lのガラス製ビーカーに、前述の手順で作製した粉砕物(処理前粒子の粉体)500gと、温度25℃のイオン交換水1Lとを入れた。続けて、ビーカー内容物を、回転速度300rpmの条件で30分間攪拌した。これにより、水中で攪拌された粉砕物(トナー母粒子)の分散液が得られた。続けて、トナー母粒子の分散液を、ビーカーから取り出して、吸引濾過した。その後、イオン交換水500mLを加えるリスラリーと、吸引濾過とを、2回繰り返して、ウェットケーキ状のトナー母粒子(粉体)を得た。
上記水洗工程(水洗工程A又はB)の後、ウェットケーキ状のトナー母粒子を真空棚段乾燥機に入れて、減圧雰囲気(真空)かつ温度40℃の条件で乾燥させた。その結果、乾燥したトナー母粒子(粉体)が得られた。
続けて、トナー母粒子を外添処理した。詳しくは、トナー母粒子100質量部と、正帯電性シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL(登録商標)REA90」、内容:表面処理により正帯電性が付与された乾式シリカ粒子、個数平均1次粒子径:約20nm)1質量部とを、容量10LのFMミキサー(日本コークス工業株式会社製)を用いて5分間混合することにより、トナー母粒子の表面に外添剤(シリカ粒子)を付着させた。その後、200メッシュ(目開き75μm)の篩を用いて篩別を行った。その結果、多数のトナー粒子を含むトナーTA−1〜TA−6及びTB−1〜TB−7が得られた。
室温(約25℃)環境下において、温度計を備えた容量50mLのガラス製ビーカーに、トナー(測定対象:トナーTA−1〜TA−6及びTB−1〜TB−7のいずれか)5gと、イオン交換水10mLとを入れた。続けて、そのビーカーを、出力調整可能な超音波洗浄機(株式会社エスエヌディ製「US−30PS」、槽容量:約28L、高周波出力:480W、発振方式:BLTによる自励発振、発振周波数:38kHz)にセットした。続けて、その超音波洗浄機を用いて、液温25℃、出力100%の条件で、超音波処理を30分間行った。続けて、ビーカー内容物について、目開き10μmのフィルターを用いて固液分離(吸引濾過)を行い、ビーカー内容物のうち水相を回収した。続けて、その水相が入った容器を、温度80℃に設定された熱風循環式オーブン(光洋サーモシステム株式会社製「KLO−45M」)に入れて、容器内容物を乾燥させた。乾燥完了後、析出物の質量を測定した。こうして測定された質量が、水溶性表層質量W1に相当する。
室温(約25℃)環境下において、温度計及び攪拌羽根を備えた容量50mLのガラス製ビーカーに、トナー(測定対象:トナーTA−1〜TA−6及びTB−1〜TB−7のいずれか)5gと、テトラヒドロフラン20mLとを入れて、トナー分散液を得た。続けて、ビーカー内容物(トナー分散液)を、温度25℃、回転速度300rpmの条件で30分間攪拌した。続けて、ビーカー内容物について、目開き10μmのフィルターを用いて固液分離(吸引濾過)を行い、ビーカー内容物のうち液相(詳しくは、テトラヒドロフランに溶けたトナー成分を含むTHF溶液)を回収した。続けて、その液相(THF溶液)が入った容器に水200mLを滴下し、水溶性樹脂以外のトナー材料(離型剤、磁性粉、電荷制御剤、及び非水溶性樹脂)を沈殿させた。続けて、容器内容物を温度98℃に1時間保って、容器内のテトラヒドロフランを留去した。これにより、容器内のテトラヒドロフランが完全に除去され、容器内に水相が残った。その後、氷浴を用いて、残った水相を、その温度が25℃になるまで急冷した。
各試料(トナーTA−1〜TA−6及びTB−1〜TB−7)の評価方法は、以下の通りである。
評価機としては、Roller−Roller方式の加熱加圧型の定着装置を有するモノクロプリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「ECOSYS(登録商標)FS−2020D」を改造して定着温度を変更可能にした評価機)を用いた。試料(1成分現像剤:トナーTA−1〜TA−6及びTB−1〜TB−7のいずれか)を評価機の現像装置に投入し、試料(補給用トナー)を評価機のトナーコンテナに投入した。
トナーの電荷減衰定数αは、静電気拡散率測定装置(株式会社ナノシーズ製「NS−D100」)を用いて、JIS(日本工業規格)C 61340−2−1−2006に準拠した方法で測定した。以下、トナーの電荷減衰定数の測定方法について詳述する。
トナーTA−1〜TA−6及びTB−1〜TB−7の各々について、低温定着性(最低定着温度)及び電荷減衰特性(電荷減衰定数)を評価した結果を、表2に示す。なお、表2中の「帯電不十分」は、トナー(測定対象)の帯電性が不十分であり、トナーの電荷減衰特性を適切に測定できるレベルまでトナーを帯電させることができなかったことを意味する。
W1/W2≦0.0075 …(1)
500mg≦W2 …(2)
Claims (6)
- 第1樹脂及び第2樹脂を含有するトナー粒子を、複数含む静電潜像現像用トナーであって、
前記第1樹脂は、酸基及び水酸基のいずれも有しないスチレン系モノマーに由来する繰返し単位を含み、
前記第2樹脂は、酸基及び/又は水酸基を有する繰返し単位を含み、
下記第1測定方法により測定される、前記トナー粒子の表層部に存在する水溶性成分の質量W1と、下記第2測定方法により測定される、前記トナー粒子の全体に存在する水溶性成分の質量W2とは、下記式(1)及び(2)の両方を満たし、
前記第1樹脂は、下記第1測定方法及び下記第2測定方法において、テトラヒドロフランには溶けるが、水には溶けない樹脂であり、
前記第2樹脂は、下記第1測定方法及び下記第2測定方法において、水及びテトラヒドロフランの両方に溶ける樹脂であり、
前記第2樹脂は、ビニルアルコール系モノマーと酢酸ビニル系モノマーとを含む単量体の重合物であり、
前記第2樹脂において、前記ビニルアルコール系モノマーの量は、前記ビニルアルコール系モノマーと前記酢酸ビニル系モノマーとの合計量に対して20mol%以上45mol%以下である、静電潜像現像用トナー。
W1/W2≦0.0075 …(1)
500mg≦W2 …(2)
[前記第1測定方法では、水10mLに前記トナー5gを加えて得たトナー分散液について温度25℃の条件で30分間の超音波処理を行った後、固液分離を行い、得られた水相に溶けている前記トナーの成分の質量W1を測定し、
前記第2測定方法では、テトラヒドロフラン20mLに前記トナー5gを加えて得たトナー分散液を温度25℃、回転速度300rpmの条件で30分間の攪拌処理を行った後、固液分離を行い、テトラヒドロフランに溶けたトナー成分を含むTHF溶液を得て、得られたTHF溶液に水200mLを加えて、温度98℃の条件でテトラヒドロフランを留去し、残った水相に溶けている前記トナーの成分の質量W2を測定する。] - 前記質量W2は、1000mg以上2000mg以下である、請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記第1樹脂は、酸基及び水酸基のいずれも有しないスチレン系モノマーと、エステル部に炭素数1以上8以下のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルと、架橋剤とを含む単量体の重合物である、請求項1又は2に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記第1樹脂における、酸基及び水酸基のいずれも有しないスチレン系モノマーに由来する繰返し単位の量は、前記第1樹脂に含まれる全ての繰返し単位の総量に対して15質量%以上40質量%以下である、請求項3に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記トナー粒子は、前記第1樹脂と前記第2樹脂と内添剤との溶融混練物を含有する非カプセルトナー母粒子と、前記非カプセルトナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備える、請求項3又は4に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記非カプセルトナー母粒子に含まれる前記第2樹脂の量は、前記非カプセルトナー母粒子に含まれる前記第1樹脂及び前記第2樹脂の合計量に対して20質量%以上50質量%以下である、請求項5に記載の静電潜像現像用トナー。
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