JP2002371500A - 繊維成形体の製造方法 - Google Patents
繊維成形体の製造方法Info
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Abstract
することができる繊維成形体の製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 製造型2内に配された開口部40を有す
る繊維積層体4内に、弾性変形自在の複数の中子30、
30を挿入し、中子30を弾性変形させて繊維積層体4
を製造型2の内面22に押圧して繊維成形体4を形成す
る工程を具備している。
Description
の中子を用いた繊維成形体の製造方法及び装置に関す
る。
モールド成形体の製造方法に関する従来技術としては、
例えば、特許第78600号の技術が知られている。こ
の技術は、外型(抄造型)内に中実の中型及び袋状の中
型を配し、外型の抄紙面にパルプ繊維を堆積させて湿潤
状態の成形体を形成した後、袋状の中型内に所定の流体
を供給して該中型を膨張させ、膨張した該中型により前
記成形体を前記抄紙面へ向けて押圧して脱水し、脱型、
乾燥後に所定形状の成形体を得るようにしたものであ
る。
製造方法では、袋状の中型によって押圧された部分は緻
密化されて高い強度が得られるが、それ以外の部分は肉
厚や密度にムラが生じやすく、脱水、乾燥後において、
成形体に肉厚や密度のムラ及びこれらのムラに伴う強度
等の物性に不均一が生じる場合があった。
抑えて高い形状精度で製造することができる繊維成形体
の製造方法及び装置を提供することにある。
された開口部を有する繊維積層体内に、弾性変形自在の
複数の中子を挿入し、該中子を弾性変形させて該繊維積
層体を該製造型の内面に押圧して繊維成形体を形成する
工程を具備する繊維成形体の製造方法を提供することに
より、前記目的を達成したものである。
部及び該開口部から枝分かれした空洞部を有する繊維積
層体内に、拡縮自在の中空の押圧部を備えた屈曲自在の
中子を該開口部から挿入し、該押圧部を該空洞部内に配
して該押圧部内に流体を供給し、該押圧部を拡張させて
該繊維積層体を該製造型の内面に押圧する工程を具備す
る繊維成形体の製造方法を提供することにより、前記目
的を達成したものである。
積層体内に挿入されて該繊維積層体の内面の異なる領域
を押圧する複数の押圧手段を備えている繊維成形体の製
造装置を提供することにより、前記目的を達成したもの
である。
施の形態に基づいて図面を参照しながら説明する。
二つの開口部を有するパルプモールド成形体の製造装置
に適用した一実施形態を示したものである。図1におい
て、符号1は、製造装置を示している。
2と、製造型2内に抄造された繊維積層体4内に挿入さ
れて繊維積層体4の内面の異なる領域を押圧する二つの
押圧手段3、3とを備えている。
図示。)20が組み合わされて二つの開口部を有する前
記繊維積層体4の外形形状に対応する所定のキャビティ
21が形成されるものである。
成面22において開口し且つ割型20の外部に通じる流
体流通孔23が多数形成されている。また、割型20に
は当該割型20どうしを組み合わせたときにキャビティ
21に通じ後述のスラリー注入口が形成される凹部24
が形成されている。なお、図には示していないが、キャ
ビティ21の形成面22は、所定の線材径及び目開きを
有する抄造ネット(図示せず)で被覆されており、ま
た、キャビティ21の形成面22には、前記流体流通孔
23どうしを結ぶ格子状の溝が形成されている。
子30と、中子30に挿入された給排気管31とを具備
している。製造装置1は、給排気管31の上端部に、切
り替えコック(図示せず)を介して加圧流体の供給源及
び加圧流体を負圧吸引して排出する排出源(共に図示せ
ず)を具備している。
る材質のものを特に制限なく用いることができるが、耐
久・耐熱性等の点から、天然ゴム、ウレタン、フッ素系
ゴム、シリコーン系ゴム又はエラストマー等の合成ゴム
からなる弾性材で構成されたものを用いることが好まし
い。
ましい実施形態を、前記製造装置1を用いた二つの開口
部を有するパルプモールド容器(繊維成形体)の製造に
適用した実施形態に基づいて、図面を参照しながら説明
する。
型20、20からなる前記抄造型2を用意する。そし
て、スラリー注入口24を通じて所定量のパルプスラリ
ーをキャビティ21内に注入する。これと共に流体流通
孔23を通じてキャビティ21内を抄造型2の外側に向
けて減圧吸引し、パルプスラリー中の水分を吸引すると
共に抄紙面、即ちキャビティ21の内面を被覆する前記
抄造ネット上にパルプ繊維を堆積させる。その結果、該
抄造ネット上には、パルプ繊維が堆積されてなる二つの
開口部40を有する繊維積層体(湿潤状態の繊維成形
体)4が形成される。
いられるスラリーは、パルプ繊維と水のみからなるもの
が好ましく用いられる。また、パルプ繊維と水に加えて
タルクやカオリナイト等の無機物、ガラス繊維やカーボ
ン繊維等の無機繊維、ポリオレフィン等の熱可塑性合成
樹脂の粉末又は繊維、非木材又は植物質繊維、多糖類等
の成分を含有していてもよい。これらの成分の配合量
は、パルプ繊維及び該成分の合計量に対して1〜70重
量%、特に5〜50重量%であることが好ましい。ま
た、スラリーには、パルプ繊維の分散剤、成形助剤、着
色料、着色助剤等を適宜添加することができる。スラリ
ーには、サイズ剤、顔料、定着剤等を適宜添加すること
ができる。
水工程に付される。図1及び図2(b)に示すように、
抄造型2を流体流通孔23を通じて内部から外部へ向け
て吸引した状態下に、二つの中子30の収縮状態下に繊
維積層体4内に各開口部40から挿入する。
は、機械動作時間の短縮化(サイクルアップ)、中子を
動作させる機構の簡素化の点からは同時に挿入すること
が好ましく、中子を確実に動作させる点からは順次挿入
することが好ましい。
気管31を通じて中子30内に所定の加圧流体を供給し
て中子30を膨出させる。膨出したこれらの中子30に
よって、繊維積層体4を、キャビティ21の形成面22
に向けて押圧することにより、繊維積層体4が内部より
均一に押圧されてその脱水が進行すると共に繊維積層体
4にキャビティ21の内面形状が転写される。
体としては、例えば空気(加圧空気)、熱風(加熱され
た加圧空気)、蒸気、過熱蒸気、油(加熱油)、その他
各種の液が使用される。特に、空気、熱風、過熱蒸気を
用いることが、操作性等の点から好ましい。各弾性体内
に流体を供給する圧力は、脱水に強する成形体に応じて
適宜設定することができるが、5×103〜5×106P
aであることが好ましく、1×104〜3×106Paで
あることがより好ましく、1×105〜7×105Paで
あることがさらに好ましい。
且つ繊維積層体4にキャビティ21の内面の形状が十分
に転写されたら、図2(d)に示すように、流体流通孔
23を通じた負圧吸引を停止するとともに中子30内の
流体を排出し、中子30を縮小させる。そして、縮小し
た中子30を繊維積層体4内より取り出し、更に両割型
20、20を開いて所定の含水率を有する繊維積層体4
を抄造型2から取り出す。
工程に付される。加熱乾燥工程では、抄紙・脱水を行わ
ず、加熱された状態の加熱型を用いる以外は、図2に示
した抄紙・脱水工程とほぼ同様の操作が行われる。
対の割型50、50からなり、且つ各割型を組み合わせ
ることにより所定形状のキャビティ51が形成される乾
燥型5を用意する。そして、このキャビティ51内に、
前述の抄造方法により成形された繊維積層体4を収容す
る。乾燥型5は割型50、50に配設された発熱体(図
示せず)によって予め所定温度に加熱されている。
を流体流通孔53を通じて内部から外部へ向けて吸引し
た状態下に、拡縮自在の袋状の中子60を備えた押圧手
段6を繊維積層体4内にその開口部40から挿入する。
押圧手段6には、脱水工程において用いたものと同様の
ものを用いることができる。
は、脱水工程におけると同様に、機械動作時間の短縮化
(サイクルアップ)、中子を動作させる機構の簡素化の
点からは同時に挿入することが好ましく、中子を確実に
動作させる点からは順次挿入することが好ましい。
内に加圧流体を供給して中子60を膨張させ、膨張した
中子60により繊維積層体4をキャビティ51の形成面
52に押圧する。繊維積層体4は、膨張した中子60に
よってキャビティ51の形成面52に押し付けられ、繊
維積層体4の乾燥が進行すると共にキャビティ51の内
面形状が繊維積層体4に転写される。このように、繊維
積層体4の内部から外部に向けて繊維積層体4がキャビ
ティ51の形成面52に押圧されるので、キャビティ5
1の形状が複雑であっても、高乾燥効率で繊維積層体4
が乾燥され、しかも、キャビティ51の形成面52の形
状が精度良く繊維積層体4に転写されることになる。
圧流体としては、例えば圧縮空気(加熱空気)、油(加
熱油)、その他各種の液が使用される。また、加圧流体
を供給する圧力は、5×103〜5×106Paであるこ
とが好ましく、1×104〜3×106Paであることが
より好ましく、1×105〜7×105Paであることが
さらに好ましい。
燥できたら、図3(d)に示すように、流体流通孔53
を通じた負圧吸引を停止するとともに中子60内の加圧
流体を抜き、中子60を縮小させる。次いで、縮小した
中子60を繊維積層体4内より取り出し、更に両割型5
0、50を開いて繊維積層体(繊維成形体)4を乾燥型
5から取り出す。
態の繊維積層体の製造方法では、繊維積層体4の脱水、
乾燥工程において、拡縮自在の中空の二つの中子30を
組み合わせることによって、二つの開口部40を有する
ような繊維積層体4をその内側から均一に押圧すること
ができるので、肉厚、密度ムラのない、成形精度の高い
成形体の製造が可能である。
を、開口部から枝分かれした空洞部で形成される取手を
有する中空のパルプモールド容器(繊維成形体)の製造
装置に適用した一実施形態を示したものである。図1に
おいて、符号1’は、製造装置を示している。
型2’と、製造型2内に抄造された繊維積層体4’内に
挿入されて繊維積層体4’の内面の異なる領域を押圧す
る二つの押圧手段3’、3”とを備えている。
1つのみ図示。)20’が組み合わされて開口部から枝
分かれした空洞部で形成される取手を有する中空の繊維
積層体の外形形状に対応する所定のキャビティ21’が
形成されるものである。
の形成面22’において開口し且つ割型20’の外部に
通じる流体流通孔23’が多数形成されている。また、
割型20’には当該割型20’どうしを組み合わせたと
きにキャビティ21’に通じ後述のスラリー注入口が形
成される凹部24’が形成されている。なお、図には示
していないが、キャビティ21’の形成面22’は、所
定の線材径及び目開きを有する抄造ネット(図示せず)
で被覆されており、また、キャビティ21’の形成面2
2’には、前記流体流通孔23’どうしを結ぶ格子状の
溝が形成されている。
中子30’と、中子30’に挿入された給排気管31’
とを具備している。押圧手段3”は拡縮自在の中空の袋
状の中子30”と、中子30”に挿入された給排気管3
1”とを具備している。給排気管31”は、流体の流通
する管の先端部の外周に弾性部材310”が螺旋状に巻
回され、先端部が屈曲自在な構成とされている。これに
より、中子30”は、拡縮自在且つ屈曲自在に構成され
ている。
ける中子3と同様の材質のものを用いることができる。
の上端部に、切り替えコック(図示せず)を介して加圧
流体の供給源及び加圧流体を負圧吸引して排出する排出
源(共に図示せず)を具備している。
造装置1における中子30と同様の材質のものを用いる
ことができる。
ましい実施形態を、前記製造装置1’を用い、開口部か
ら枝分かれした空洞部で形成される取手を有する中空の
パルプモールド容器(繊維成形体)の製造に適用した一
実施形態に基づいて説明する。
縦半分の繊維積層体4’を予め個別に抄造した後に、割
型20’をその突き合わせ面25’で突き合わせる。こ
の場合、割型20’どうしを突き合わせた後に、前記実
施形態におけると同様にしてパルプスラリーを注入し、
縦半分の繊維積層体4’どうしの継ぎ目を塞ぐようにパ
ルプ繊維を重ねて内側に堆積させることが好ましい。
3’を容器4’の開口部40’から順次挿入する。この
場合、取手42’を内部から押圧できるように、屈曲自
在の給排気管31”を備えた中子3”を取手42’を形
成する空洞部41’内に配設する。
て中子30’、30”内に所定の加圧流体を供給して中
子30’、30”を膨出させる。そして、中子30’を
膨出させて繊維積層体4’の収容部分の略全体を内側か
ら押圧する一方で、中子30”を膨出させて空洞部4
1’を内側から押圧し、繊維積層体4’が内部より均一
に抄造型2’のキャビティ形成面22’に向けて押圧さ
れてその脱水が進行すると共に繊維積層体4’にキャビ
ティ21’の形成面22’の形状が転写される。
いられる流体は、前記中子3を膨出させるために用いら
れると同様の流体を用いることができる。各中子内に流
体を供給する圧力は、脱水に供する繊維積層体に応じて
適宜設定することができるが、5×103〜5×106P
aであることが好ましく、1×104〜3×106Paで
あることがより好ましく、1×105〜7×105Paで
あることがさらに好ましい。
維積層体4’内に挿入するときは、前記同様に、機械動
作時間の短縮化(サイクルアップ)、中子を動作させる
機構の簡素化の点からは同時に挿入することが好まし
く、中子を確実に動作させる点からは中子30”、3
0’の順で挿入することが好ましい。
させて繊維積層体4’を抄造型2’のキャビティの形成
面22’に向けて押圧する一方で、前記流体流通孔2
3’を通じて繊維積層体4’の水分を吸引して脱水する
ことにより、繊維積層体4’が内部より均一に押圧され
てその脱水が速やかに進行する。
きたら、流体流通孔23’を通じた負圧吸引を停止し、
中子30’、30”を抄造型2’から離脱させ、さらに
両割型を開いて所定の含水率を有する繊維積層体4’を
取り出す。
程に付される。乾燥工程では、抄紙・脱水を行わず、加
熱された状態の乾燥型(製造型)を用いること以外は、
脱水工程とほぼ同様の操作が行われる。
割型を組み合わせることにより所定形状のキャビティが
形成される乾燥型を用意する。そして、このキャビティ
内に、前述のように抄造により成形された前記繊維積層
体4’を収容する。乾燥型は割型に配設された発熱体に
よって予め所定温度に加熱されている。
同様の中子を用い、該中子を繊維積層体の開口部40’
からそれぞれ挿入する。
と同様に、機械動作時間の短縮化(サイクルアップ)、
中子を動作させる機構の簡素化の点からは同時に挿入す
ることが好ましく、中子を確実に動作させる点からは順
次挿入することが好ましい。
体4’を乾燥型の内面に押圧する。中子を膨出させる際
の流体は、脱水工程におけると同様のものを用いること
ができる。各中子内に流体を供給する圧力は、乾燥に供
する繊維積層体に応じて適宜設定することができるが、
5×103〜5×106Paであることが好ましく、1×
104〜3×106Paであることがより好ましく、1×
105〜7×105Paであることがさらに好ましい。
温度は、繊維積層体の焦げ防止、乾燥効率の点から70
〜300℃であることが好ましく、120〜250℃で
あることがより好ましい。
体4’を乾燥型の内面に押圧する一方で、乾燥型内部の
流体流通孔を通じて繊維積層体4’の蒸気を吸引して乾
燥することにより、繊維積層体4’が内部より均一に押
圧されてその乾燥が速やかに進行する。
きたら、中子を収縮させて、中子を乾燥型から離脱さ
せ、さらに両割型を開いて所定の含水率を有する繊維積
層体(繊維成形体)4’を取り出す。
に応じて、トリミング、いわゆるスキンパック等による
内外表面の樹脂層による被覆、塗装、印刷等の処理を施
して製造を完了する。
形態の繊維積層体の製造方法では、繊維積層体4’の脱
水、乾燥工程において、拡縮自在の中子30’及び屈曲
自在の中子30”を組み合わせることによって、開口部
40’から枝分かれした細い空洞部41’を有するよう
な繊維積層体4’をその内側から均一に押圧することが
できるので、肉厚、密度ムラのない、成形精度の高い成
形体の製造が可能である。
のではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、
適宜変更することができる。
脱水工程、乾燥工程において何れも複数の中子を用いる
ことが好ましいが、脱水工程、乾燥工程の何れかにおい
て中子を用いることを省略することもできる。
うに、中空の袋状の弾性体からなる中子を具備する押圧
手段どうしを組み合わせて用いることが好ましいが、製
造する成形体の内面形状に応じて、中空の袋状の弾性体
からなる中子を具備する押圧手段と、中実の弾性体から
なる中子を具備する押圧手段とを組み合わせて用いる
か、中実の弾性体からなる中子を具備する押圧手段どう
しを組み合わせて用いることもできる。特に、中実の弾
性体からなる中子を複数組み合わせて用いる場合には中
子同士を突き合わせるように挿入し、挿入方向と異なる
方向に中子を膨出させて繊維成形体を製造型の内面に押
圧することが好ましい。
段の中子を同一方向から挿入するようにしたが、製造す
る繊維成形体の開口部の位置に応じてその挿入方向を適
宜変更させることができる。
うに、湿式抄造されて抄造型(製造型)内に配された繊
維積層体を脱水する工程、及び乾燥型(製造型)内に配
された湿潤状態の繊維積層体を乾燥する工程を具備する
繊維成形体の製造方法に特に好ましく用いることができ
るが、例えば、熱可塑性樹脂繊維を含む繊維を乾式混合
方法で混成させて繊維積層体とした後に、該繊維積層体
を乾燥型(製造型)内に配し、熱可塑性樹脂繊維を溶融
させて該乾燥型の内面形状に対応した所定の立体形状を
付与するような繊維成形体の製造方法にも適用すること
もできる。
写痕を残さない点から前記実施形態におけるように内部
に流通路を有しない乾燥型を用いることが好ましいが、
乾燥効率を高めたい場合や外表面に転写跡を残してもか
まわない場合には内部に流通路を有する乾燥型を用いる
こともできる。
2以上の空洞部を有する容器の製造にも適用することが
できる。
繊維積層体の製造にも適用することができる。
造される繊維成形体は、特に限定されるものではない
が、例えば、開口部から枝分かれした空洞部を有する容
器、取手を有する容器、乾式複写機のトナー収容器等が
挙げられる。
て高い形状精度で製造することができる繊維成形体の製
造方法及び装置が提供される。
部を有するパルプモールド成形体の製造に適用した一実
施形態を模式的に示す図(割型の突き合わせ面側から視
た図)である。
成形体の製造方法の一実施形態における抄造・脱水工程
の手順を模式的に示す部分断面図であり、(a)は抄造
工程を示す図、(b)脱水工程を示す図、(c)は脱型
後の成形体を示す図(断面図)である。
示す図であり、(a)は乾燥型内に繊維成形体を配置す
る工程、(b)は中子挿入工程、(c)は押圧乾燥工
程、(d)は乾燥型を開く工程を示す図である。
枝分かれした空洞部を有する容器の製造に適用した一実
施形態を模式的に示す図(図1相当図)である。
Claims (7)
- 【請求項1】 製造型内に配された開口部を有する繊維
積層体内に、弾性変形自在の複数の中子を挿入し、該中
子を弾性変形させて該繊維積層体を該製造型の内面に押
圧して繊維成形体を形成する工程を具備する繊維成形体
の製造方法。 - 【請求項2】 前記中子が、中実の弾性体、又は内部に
流体を供給することにより拡張する中空の弾性体からな
る請求項1に記載の繊維成形体の製造方法。 - 【請求項3】 前記工程が、前記繊維積層体の脱水工程
又は乾燥工程に用いられている請求項1又は2に記載の
繊維成形体の製造方法。 - 【請求項4】 製造型内に配された開口部及び該開口部
から枝分かれした空洞部を有する繊維積層体内に、拡縮
自在の中空の押圧部を備えた屈曲自在の中子を該開口部
から挿入し、該押圧部を該空洞部内に配して該押圧部内
に流体を供給し、該押圧部を拡張させて該繊維積層体を
該製造型の内面に押圧する工程を具備する繊維成形体の
製造方法。 - 【請求項5】 製造型内に配された繊維積層体に挿入さ
れて該繊維積層体の内面の異なる領域を押圧する複数の
押圧手段を備えている繊維成形体の製造装置。 - 【請求項6】 前記押圧手段の少なくとも一つが拡縮自
在又は弾性変形自在の中子を具備している請求項5記載
の繊維成形体の製造装置。 - 【請求項7】 前記押圧手段の少なくとも一つが拡縮自
在で且つ屈曲自在の中子を具備している請求項6に記載
の繊維成形体の製造装置。
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