JP2002205398A - インクジェット記録用ヘッド - Google Patents
インクジェット記録用ヘッドInfo
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- JP2002205398A JP2002205398A JP2001002816A JP2001002816A JP2002205398A JP 2002205398 A JP2002205398 A JP 2002205398A JP 2001002816 A JP2001002816 A JP 2001002816A JP 2001002816 A JP2001002816 A JP 2001002816A JP 2002205398 A JP2002205398 A JP 2002205398A
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- Japan
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- ink
- recording head
- heating element
- energy
- jet recording
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 発泡タイミングやパルス幅及びパルス強度に
揺らぎがある場合や発熱抵抗体の抵抗値のバラツキがあ
る場合にも、発熱体への過剰なエネルギー供給を防いで
発熱体の劣化や損傷を抑制することができるインクジェ
ット記録用ヘッドを提供すること。 【構成】 インクを局所的に加熱して気泡１９をインク
内に発生させて該インクからインク滴２０を吐出させる
インクジェット記録用ヘッドにおいて、発熱体２２と該
発熱体にエネルギーを注入する電圧印加手段（エネルギ
ー注入手段）１４及び電気的開閉スイッチの一部を構成
する弾性梁１３を設け、前記弾性梁１３の発泡時の変形
によって前記電圧印加手段１４から前記発熱体２２への
エネルギーの注入を遮断する。
揺らぎがある場合や発熱抵抗体の抵抗値のバラツキがあ
る場合にも、発熱体への過剰なエネルギー供給を防いで
発熱体の劣化や損傷を抑制することができるインクジェ
ット記録用ヘッドを提供すること。 【構成】 インクを局所的に加熱して気泡１９をインク
内に発生させて該インクからインク滴２０を吐出させる
インクジェット記録用ヘッドにおいて、発熱体２２と該
発熱体にエネルギーを注入する電圧印加手段（エネルギ
ー注入手段）１４及び電気的開閉スイッチの一部を構成
する弾性梁１３を設け、前記弾性梁１３の発泡時の変形
によって前記電圧印加手段１４から前記発熱体２２への
エネルギーの注入を遮断する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンター、特に、発泡現象を利用したバブルジェツト
（登録商標）プリンター等に用いられるインクジェット
記録用ヘッドに関する。
リンター、特に、発泡現象を利用したバブルジェツト
（登録商標）プリンター等に用いられるインクジェット
記録用ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】バブルジェット記録方式に適用される記
録ヘッドは、一般に微細な記録吐出口、液路及び該液路
の一部に設けられた液体吐出エネルギー発生部としての
発熱体を備えている。ここで、バブルジェット記録方式
とは、発熱体により液路内の液体を局部的に高温にする
ことによって泡を発生させ、発泡時の高い圧力を利用し
て液体を微細な記録吐出口より押し出して記録紙等に付
着させる記録方式である。
録ヘッドは、一般に微細な記録吐出口、液路及び該液路
の一部に設けられた液体吐出エネルギー発生部としての
発熱体を備えている。ここで、バブルジェット記録方式
とは、発熱体により液路内の液体を局部的に高温にする
ことによって泡を発生させ、発泡時の高い圧力を利用し
て液体を微細な記録吐出口より押し出して記録紙等に付
着させる記録方式である。
【０００３】この種の記録技術によって記録される画像
を高精細化するためには、できる限り微小な波滴を高密
度に吐出させる技術が要求される。このためには、微細
な液路と微細な発熱源を形成することが基本的に重要で
ある。それ故、バブルジェット記録方式では構造の単純
性を活かしてフォトリソグラフィー技術を駆使した高密
度な記録ヘッドの作製方法が提案されている（例えば、
特開平０８−１５６２６９号公報参照）。
を高精細化するためには、できる限り微小な波滴を高密
度に吐出させる技術が要求される。このためには、微細
な液路と微細な発熱源を形成することが基本的に重要で
ある。それ故、バブルジェット記録方式では構造の単純
性を活かしてフォトリソグラフィー技術を駆使した高密
度な記録ヘッドの作製方法が提案されている（例えば、
特開平０８−１５６２６９号公報参照）。
【０００４】又、液滴の吐出量を調整するために、端部
に比べて中央部の発熱量が大きい発熱体が提案されてい
る（特開昭６２−２０１２５４号公報参照）。更に、流
路内に弾性体の弁機構を設け、発泡エネルギーが吐出方
向に向かうように可動部の弁機構を作用させることによ
って吐出効率を向上させる方法が提案されている（例え
ば、特開平０９−３２３４２０号公報参照）。
に比べて中央部の発熱量が大きい発熱体が提案されてい
る（特開昭６２−２０１２５４号公報参照）。更に、流
路内に弾性体の弁機構を設け、発泡エネルギーが吐出方
向に向かうように可動部の弁機構を作用させることによ
って吐出効率を向上させる方法が提案されている（例え
ば、特開平０９−３２３４２０号公報参照）。
【０００５】又、発熱体のエネルギー源としては電気エ
ネルギーや光エネルギーがあり、それぞれ発熱体は電気
エネルギーを熱エネルギーに変換する電気−熱エネルギ
ー変換器（抵抗体）であったり、光エネルギーを熱エネ
ルギーに変換する光−熱エネルギー変換器であったりす
る。
ネルギーや光エネルギーがあり、それぞれ発熱体は電気
エネルギーを熱エネルギーに変換する電気−熱エネルギ
ー変換器（抵抗体）であったり、光エネルギーを熱エネ
ルギーに変換する光−熱エネルギー変換器であったりす
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インクジェット記録方式では、電気エネルギーを狭い領
域に局部的に供給するため、発泡後もエネルギーを過剰
に与え続けると発熱体の温度が急激に上昇し、損傷を起
こす危惧があった。特に、発熱抵抗体で気泡を発泡させ
るインクジェット記録( 以下、発熱抵抗体型インクジェ
ット記録と称する）方式では、発泡による気泡が断熱層
となり、ヒータから気泡への熱伝導を抑制するためにヒ
ータ部の過剰な昇温が加速され、発熱抵抗体の劣化、損
傷を助長する可能性があった。
インクジェット記録方式では、電気エネルギーを狭い領
域に局部的に供給するため、発泡後もエネルギーを過剰
に与え続けると発熱体の温度が急激に上昇し、損傷を起
こす危惧があった。特に、発熱抵抗体で気泡を発泡させ
るインクジェット記録( 以下、発熱抵抗体型インクジェ
ット記録と称する）方式では、発泡による気泡が断熱層
となり、ヒータから気泡への熱伝導を抑制するためにヒ
ータ部の過剰な昇温が加速され、発熱抵抗体の劣化、損
傷を助長する可能性があった。
【０００７】そのため、発泡後もエネルギーを過剰に与
えないように、発泡後、速やかにパルス幅がＯＦＦにな
るような適切なパルス幅を設定することが重要となる
が、液体がスーパーヒートされて気体に相変化する過程
は非平衡遷移であり、発泡条件によっては液体が泡にな
る発泡のタイミングには揺らぎが生じ、或るパルス幅の
パルスに対しては過剰な発熱となったり、発泡に至らな
い不十分な発熱になったりすることがあった。
えないように、発泡後、速やかにパルス幅がＯＦＦにな
るような適切なパルス幅を設定することが重要となる
が、液体がスーパーヒートされて気体に相変化する過程
は非平衡遷移であり、発泡条件によっては液体が泡にな
る発泡のタイミングには揺らぎが生じ、或るパルス幅の
パルスに対しては過剰な発熱となったり、発泡に至らな
い不十分な発熱になったりすることがあった。
【０００８】又、電気−熱エネルギー変換器である発熱
抵抗体には、通常、膜厚５０ｎｍ程度の窒化タンタル
（Ｔａx Ｎy ）薄膜に窒化シリコンとタンタルを保護層
として積層したもの等が使用される。このような薄膜抵
抗体を複数個、微細な領域にアレイ状に配置して吐出を
行う場合、膜厚等の変動による抵抗値のバラツキが発生
する虞があった。このような抵抗値のバラツキがある場
合にも、不吐出となることを避けるため、抵抗体に印加
するパルスの電圧値や電圧幅を最も吐出しにくい素子に
応じて大き目に設定する必要があり、この場合、抵抗体
への過剰な電力の供給による過剰発熱及び高温によって
発熱抵抗体薄膜が劣化及び損傷し易くなるという問題が
あった。
抵抗体には、通常、膜厚５０ｎｍ程度の窒化タンタル
（Ｔａx Ｎy ）薄膜に窒化シリコンとタンタルを保護層
として積層したもの等が使用される。このような薄膜抵
抗体を複数個、微細な領域にアレイ状に配置して吐出を
行う場合、膜厚等の変動による抵抗値のバラツキが発生
する虞があった。このような抵抗値のバラツキがある場
合にも、不吐出となることを避けるため、抵抗体に印加
するパルスの電圧値や電圧幅を最も吐出しにくい素子に
応じて大き目に設定する必要があり、この場合、抵抗体
への過剰な電力の供給による過剰発熱及び高温によって
発熱抵抗体薄膜が劣化及び損傷し易くなるという問題が
あった。
【０００９】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、発泡タイミングやパルス幅及
びパルス強度に揺らぎがある場合や発熱抵抗体の抵抗値
のバラツキがある場合にも、発熱体への過剰なエネルギ
ー供給を防いで発熱体の劣化や損傷を抑制することがで
きるインクジェット記録用ヘッドを提供することにあ
る。
で、その目的とする処は、発泡タイミングやパルス幅及
びパルス強度に揺らぎがある場合や発熱抵抗体の抵抗値
のバラツキがある場合にも、発熱体への過剰なエネルギ
ー供給を防いで発熱体の劣化や損傷を抑制することがで
きるインクジェット記録用ヘッドを提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、インクを局所的に加熱して気泡をインク
内に発生させて該インクからインク滴を吐出させるイン
クジェット記録用ヘッドにおいて、発熱体と該発熱体に
エネルギーを注入するエネルギー注入手段及び電気的開
閉スイッチの一部を構成する弾性梁を設け、前記弾性梁
の発泡時の変形によって前記エネルギー注入手段から前
記発熱体へのエネルギーの注入を遮断することを特徴と
する。
め、本発明は、インクを局所的に加熱して気泡をインク
内に発生させて該インクからインク滴を吐出させるイン
クジェット記録用ヘッドにおいて、発熱体と該発熱体に
エネルギーを注入するエネルギー注入手段及び電気的開
閉スイッチの一部を構成する弾性梁を設け、前記弾性梁
の発泡時の変形によって前記エネルギー注入手段から前
記発熱体へのエネルギーの注入を遮断することを特徴と
する。
【００１１】従って、本発明によれば、発泡によって電
気的開閉スイッチの一部を構成する弾性梁が変形する
と、エネルギー注入手段から発熱体へのエネルギーの注
入が自動的に遮断されるため、過剰なエネルギーの付与
が防がれて発熱体の劣化や損傷が抑制される。
気的開閉スイッチの一部を構成する弾性梁が変形する
と、エネルギー注入手段から発熱体へのエネルギーの注
入が自動的に遮断されるため、過剰なエネルギーの付与
が防がれて発熱体の劣化や損傷が抑制される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１３】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態１に係るインクジェット記録用ヘッドの断面図であ
り、同図において、２２は抵抗発熱体、１４は抵抗発熱
体２２に電気エネルギーを注入する電圧印加手段、１３
は電気的開閉スイッチの一部を構成する弾性梁である。
態１に係るインクジェット記録用ヘッドの断面図であ
り、同図において、２２は抵抗発熱体、１４は抵抗発熱
体２２に電気エネルギーを注入する電圧印加手段、１３
は電気的開閉スイッチの一部を構成する弾性梁である。
【００１４】而して、本実施の形態に係るインクジェッ
ト記録用ヘッドは、抵抗発熱体２２と該抵抗発熱体２２
に電気エネルギーを注入する電圧印加手段１４と電気的
開閉スイッチの一部を構成する弾性梁１３を有し、弾性
梁１３の発泡時の変形によって電圧印加手段１４から抵
抗発熱体２２への電気エネルギーの注入を切断するもの
である。
ト記録用ヘッドは、抵抗発熱体２２と該抵抗発熱体２２
に電気エネルギーを注入する電圧印加手段１４と電気的
開閉スイッチの一部を構成する弾性梁１３を有し、弾性
梁１３の発泡時の変形によって電圧印加手段１４から抵
抗発熱体２２への電気エネルギーの注入を切断するもの
である。
【００１５】ここで、弾性梁１３は、発泡時の非吐出方
向へのインクの移動を抑制する弁であり、抵抗発熱体２
２の損傷を防止すると同時に吐出効率を向上させる機能
を果たす。
向へのインクの移動を抑制する弁であり、抵抗発熱体２
２の損傷を防止すると同時に吐出効率を向上させる機能
を果たす。
【００１６】又、電気的開閉スイッチは、導電性薄膜２
１を配置した弾性梁１３と流路１０を構成する基板１６
上に配置された一対の対向電極２３，２４で構成され、
非発泡時には弾性梁１３上に配置された導電性薄膜２１
は基板１６上に配置された電極２３，２４に接し、導電
性薄膜２１は、電気的開閉スイッチはＯＮ状態となり、
電圧印加手段１４は、薄膜抵抗発熱体２２に電気的エネ
ルギーを注入することができる。
１を配置した弾性梁１３と流路１０を構成する基板１６
上に配置された一対の対向電極２３，２４で構成され、
非発泡時には弾性梁１３上に配置された導電性薄膜２１
は基板１６上に配置された電極２３，２４に接し、導電
性薄膜２１は、電気的開閉スイッチはＯＮ状態となり、
電圧印加手段１４は、薄膜抵抗発熱体２２に電気的エネ
ルギーを注入することができる。
【００１７】一方、発泡時には、弾性梁１３の変形によ
って該弾性梁１３上の導電性薄膜２１は基板１６上に配
置された電極２３，２４から離れ、電圧印加手段１４と
薄膜抵抗発熱体２２は電気的に切断され、電圧印加手段
１４から薄膜抵抗発熱体２２への電気的エネルギーの注
入は自動的に中止される。
って該弾性梁１３上の導電性薄膜２１は基板１６上に配
置された電極２３，２４から離れ、電圧印加手段１４と
薄膜抵抗発熱体２２は電気的に切断され、電圧印加手段
１４から薄膜抵抗発熱体２２への電気的エネルギーの注
入は自動的に中止される。
【００１８】図１において、２６は吐出孔２５を有する
基板であり、この基板２６は基板１６と共に流路を構成
している。又、流路１０には吐出用液体１１が充填され
ている。１９は発泡によって発生する気泡、２０は吐出
液滴である。
基板であり、この基板２６は基板１６と共に流路を構成
している。又、流路１０には吐出用液体１１が充填され
ている。１９は発泡によって発生する気泡、２０は吐出
液滴である。
【００１９】而して、電圧印加手段１４によって薄膜抵
抗発熱体２２に電圧が印加されると、導電性薄膜２１を
配置した弾性梁１３と流路１０を構成する基板１６上に
配置された一対の対向電極２３，２４から構成される電
気的開閉スイッチをＯＦＦ状態とし、電圧印加手段１４
から薄膜抵抗発熱体２２への電気的エネルギーの注入を
中止し、抵抗発熱体２２への過剰なエネルギー供給によ
る劣化及び損傷を抑制する。又、このとき、弾性梁１３
は、非吐出方向へのインクの移動を抑制する弁として機
能し、吐出液体１０を効率良く吐出孔２５の方向へ移動
させる役割を果たし、基板２６の表面に略垂直な方向に
液滴２０を効率良く吐出させることができる。
抗発熱体２２に電圧が印加されると、導電性薄膜２１を
配置した弾性梁１３と流路１０を構成する基板１６上に
配置された一対の対向電極２３，２４から構成される電
気的開閉スイッチをＯＦＦ状態とし、電圧印加手段１４
から薄膜抵抗発熱体２２への電気的エネルギーの注入を
中止し、抵抗発熱体２２への過剰なエネルギー供給によ
る劣化及び損傷を抑制する。又、このとき、弾性梁１３
は、非吐出方向へのインクの移動を抑制する弁として機
能し、吐出液体１０を効率良く吐出孔２５の方向へ移動
させる役割を果たし、基板２６の表面に略垂直な方向に
液滴２０を効率良く吐出させることができる。
【００２０】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２を図２に基づいて説明する。
態２を図２に基づいて説明する。
【００２１】図２は本発明の実施の形態２に係るインク
ジェット記録用ヘッドの断面図であり、本実施の形態に
係るインクジェット記録用ヘッドは、電気的開閉スイッ
チが発熱抵抗層１２を積層した弾性梁１３と流路１０を
構成する基板上１６に配置された一対の対向電極１７，
１８から構成される点を除いて実施の形態１に係るイン
クジェット記録用ヘッドの構成とほぼ同様である。
ジェット記録用ヘッドの断面図であり、本実施の形態に
係るインクジェット記録用ヘッドは、電気的開閉スイッ
チが発熱抵抗層１２を積層した弾性梁１３と流路１０を
構成する基板上１６に配置された一対の対向電極１７，
１８から構成される点を除いて実施の形態１に係るイン
クジェット記録用ヘッドの構成とほぼ同様である。
【００２２】本実施の形態に係るインクジェット記録用
ヘッドは、発熱抵抗層１２が開閉スイッチを構成する電
極１７，１８と発泡を行う発熱体の機能を兼ね備えるた
め、構成を単純化することが利点を有している。
ヘッドは、発熱抵抗層１２が開閉スイッチを構成する電
極１７，１８と発泡を行う発熱体の機能を兼ね備えるた
め、構成を単純化することが利点を有している。
【００２３】図２において、１５，１６は流路を構成す
る基板であり、本実施の形態に係るインクジェット記録
用ヘッドは基板１５，１６面に略並行な方向に液滴２０
を吐出させるものであり、基板１５，１６面に略並行な
方向に液滴２０を吐出させる方法では、吐出孔を基板１
５，１６面に形成する必要がなく、２種の面の張り合わ
せだけで吐出孔を構成できるため、製法が容易化すると
いう効果が得られる。
る基板であり、本実施の形態に係るインクジェット記録
用ヘッドは基板１５，１６面に略並行な方向に液滴２０
を吐出させるものであり、基板１５，１６面に略並行な
方向に液滴２０を吐出させる方法では、吐出孔を基板１
５，１６面に形成する必要がなく、２種の面の張り合わ
せだけで吐出孔を構成できるため、製法が容易化すると
いう効果が得られる。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、インクを局所的に加熱して気泡をインク内に発
生させて該インクからインク滴を吐出させるインクジェ
ット記録用ヘッドにおいて、発熱体と該発熱体にエネル
ギーを注入するエネルギー注入手段及び電気的開閉スイ
ッチの一部を構成する弾性梁を設け、前記弾性梁の発泡
時の変形によって前記エネルギー注入手段から前記発熱
体へのエネルギーの注入を遮断するようにしたため、発
泡タイミングやパルス幅及びパルス強度に揺らぎがある
場合や発熱抵抗体の抵抗値のバラツキがある場合にも、
発熱体への過剰なエネルギー供給を防いで発熱体の劣化
や損傷を抑制することができるという効果が得られる。
よれば、インクを局所的に加熱して気泡をインク内に発
生させて該インクからインク滴を吐出させるインクジェ
ット記録用ヘッドにおいて、発熱体と該発熱体にエネル
ギーを注入するエネルギー注入手段及び電気的開閉スイ
ッチの一部を構成する弾性梁を設け、前記弾性梁の発泡
時の変形によって前記エネルギー注入手段から前記発熱
体へのエネルギーの注入を遮断するようにしたため、発
泡タイミングやパルス幅及びパルス強度に揺らぎがある
場合や発熱抵抗体の抵抗値のバラツキがある場合にも、
発熱体への過剰なエネルギー供給を防いで発熱体の劣化
や損傷を抑制することができるという効果が得られる。
【図１】本発明の実施の形態１に係るインクジェット記
録用ヘッドの断面図である。
録用ヘッドの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るインクジェット記
録用ヘッドの断面図である。
録用ヘッドの断面図である。
１０ 液路 １１ 吐出用液体 １２ 発熱抵抗層 １３ 弾性梁 １４ 電圧印加手段（エネルギー注入手段） １５，１６ 基板 １７，１８ 電極 １９ 気泡 ２０ 吐出液滴 ２１ 導電性薄膜 ２２ 抵抗発熱体 ２３，２４ 電極 ２５ 吐出孔 ２６ 基板
Claims (5)
- 【請求項１】 インクを局所的に加熱して気泡をインク
内に発生させて該インクからインク滴を吐出させるイン
クジェット記録用ヘッドにおいて、 発熱体と該発熱体にエネルギーを注入するエネルギー注
入手段及び電気的開閉スイッチの一部を構成する弾性梁
を設け、前記弾性梁の発泡時の変形によって前記エネル
ギー注入手段から前記発熱体へのエネルギーの注入を遮
断することを特徴とするインクジェット記録用ヘッド。 - 【請求項２】 前記発熱体を抵抗発熱体で構成し、前記
エネルギー注入手段を電圧印加手段で構成したことを特
徴とする請求項１記載のインクジェット記録用ヘッド。 - 【請求項３】 前記弾性梁が発泡時に非吐出方向へのイ
ンクの移動を抑制する弁であることを特徴する請求項１
又は２記載のインクジェット記録用ヘッド。 - 【請求項４】 前記電気的開閉スイッチを導電性薄膜を
配置した弾性梁と流路を構成する基板上に配置された一
対の対向電極で構成したことを特徴する請求項１，２又
は３記載のインクジェット記録用ヘッド。 - 【請求項５】 前記電気的開閉スイッチを発熱抵抗層を
積層した弾性梁と流路を構成する基板上に配置された一
対の対向電極で構成したことを特徴する請求項１，２，
３又は４記載のインクジェット記録用ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001002816A JP2002205398A (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | インクジェット記録用ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001002816A JP2002205398A (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | インクジェット記録用ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002205398A true JP2002205398A (ja) | 2002-07-23 |
Family
ID=18871258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001002816A Withdrawn JP2002205398A (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | インクジェット記録用ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002205398A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015016568A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-29 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッド |
| CN115593099A (zh) * | 2021-07-07 | 2023-01-13 | 佳能株式会社（Jp） | 记录设备和控制方法 |
-
2001
- 2001-01-10 JP JP2001002816A patent/JP2002205398A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015016568A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-29 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッド |
| CN115593099A (zh) * | 2021-07-07 | 2023-01-13 | 佳能株式会社（Jp） | 记录设备和控制方法 |
| US12109808B2 (en) | 2021-07-07 | 2024-10-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Recording apparatus and control method |
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