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インクジェット記録装置およびインクジェット記録方法
説明

インクジェット記録装置およびインクジェット記録方法

【課題】インクジェット記録装置において、処理液を用いることによる画像品位や画像堅牢性を犠牲にすることなく、記録ヘッドによる吐出性能の信頼性を向上させる。
【解決手段】往方向の記録では、処理液ミストは記録ヘッドの走査に伴って走査方向と逆方向に流される。しかし、インクが吐出されないことから吐出気流が生じない。これにより、処理液は記録ヘッドのノズルが設けられた面に付着することなく、記録ヘッドと記録媒体の間を通過する。また、往方向記録時も同様に、Yインクのインクミストは、記録ヘッドの走査に伴って走査方向とは逆方向に流されるが、処理液が吐出されないことから、その吐出気流が発生しない。その結果、インクが処理液の記録ヘッドに付着することなく、記録ヘッドと記録媒体との間を通過する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インクジェット記録装置およびインクジェット記録方法に関し、詳しくは、インクとその色材を不溶化または凝集する液体を用いて記録を行う装置において不溶化などによる固着物による記録ヘッドに対する影響を低減するための技術に関するものである。
【背景技術】
【0002】
インクジェットプリンタなどの記録装置の分野では、インクとこのインクの色材を不溶化または凝集する液体(以下、処理液とも言う)を用いた記録を行うことにより、記録画像の画像品位や画像堅牢性を向上させる技術が知られている。すなわち、上記不溶化などによってインクのにじみを抑制したり記録濃度を向上させたりすることができ、また、光やオゾンなどによる記録画像の劣化を低減することができる。しかし一方で、このような処理液を用いる記録装置では、例えば、記録ヘッドのインク吐出ノズルが設けられた面に上記不溶化物や凝集物が固着してインクの吐出不良を生じさせたり、回復不能な不吐出によって記録ヘッドの寿命を短くさせたりすることがある。
【0003】
これに対し、特許文献1には、低濃度の記録領域では処理液を吐出する画素と色材を含むインクを吐出する画素とを相対的に異ならせ、高濃度の記録領域では処理液の打ち込み量を間引くことにより、インクと処理液の混合物の量を少なくすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−127373号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、インクを打込む画素と処理液を打込み画素を異ならせたり、インクを打込み画素に対して処理液を打込む画素を間引いたりする場合には、インクと処理液との混合が十分に行われず処理液の本来の機能が良好に発揮されないおそれがある。そして、その結果として、処理液による記録画像の画像品位や画像堅牢性を良好に実現できなくなる。
【0006】
本発明は、上記課題を解決し、処理液を用いることによる画像品位や画像堅牢性を犠牲にすることなく、記録ヘッドによる吐出性能の信頼性を向上させることができるインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
そのために本発明では、インクを吐出する記録ヘッドと、インクの色材を不溶化または凝集させる処理液を吐出する記録ヘッドを、これらの記録ヘッドが配列する方向に走査し、該走査の間に記録媒体にインクと処理液を吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、同じ走査領域に対する、前記インクの吐出と前記処理液の吐出を、それぞれの記録ヘッドの異なる走査で行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
以上の構成によれば、処理液を用いることによる画像品位や画像堅牢性を犠牲にすることなく、記録ヘッドによる吐出性能の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態であるインクジェット記録装置を示す斜視図である。
【図2】本発明の実施形態における記録ヘッドの構成を示す模式図である。
【図3】インクジェット記録装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の第1の実施形態における記録ヘッドの吐出制御を示す模式図である。
【図5】従来の記録ヘッドの吐出制御を示す図で模式図である。
【図6】従来の記録ヘッド吐出制御時のインクミストの流れを示す模式図である。
【図7】本発明の第1の実施形態における記録ヘッドの吐出制御時のインクミストの流れを示す模式図である。
【図8】本発明の第2の実施形態における同一走査吐出判断を説明する図である。
【図9】本発明の第2の実施形態における他の同一走査吐出判断を説明する図である。
【図10】本発明の第2の実施形態における他の同一走査吐出判断を説明する図である。
【図11】本発明の第3の実施形態における同一走査吐出判断を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0011】
図1は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置を示す斜視図である。インクジェット記録装置1は、矢印Aにて示される主走査方向に往復走査可能なキャリッジ2と、キャリッジに搭載されインクを吐出可能な記録ヘッド3を備える。また、インクを収容し、記録ヘッド3にインクを供給するインクタンク4が記録ヘッド3に対して着脱可能に保持される。すなわち、本実施形態の記録ヘッド3はインクタンクを保持する保持部の下側でこの保持部と一体に設けられる形態のものである。
【0012】
インクタンク4には、ブラック(K)インクと、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)のカラーインクと、それらのインク中の色材を凝集可能で、色材を含まない、処理液とがそれぞれ収容される。処理液は、インクカートリッジ4の両端に各々1つずつ配列される。また、記録ヘッドの各ノズル列も対応するインク色および処理液ごとに同じ配列とされる。図2は、この配列を示す図である。図2に示すように、記録ヘッド3は、ブラックインク(K)を吐出させるためのノズル列31と、各カラーインク(C、M、Y)を吐出させるために用いられる3つノズル列32、33、34、及び、処理液を吐出させる35、36を配列している。それぞれのノズル列は1280個の吐出口(ノズル)を配列して構成される。このように、処理液のノズル列が両端に配置されることにより、キャリッジ2が矢印Aの往方向(例えば、ホームポジション側から他端側に向かう方向)、および復方向いずれの場合でも、処理液を、色材を含むインクに先立って吐出するようにすることができる。
【0013】
キャリッジ2は、筐体7に取り付けられたガイドシャフト8によって図中矢印A方向すなわち主走査方向に移動自在に案内されており、CRモータM1の駆動力を伝達する伝動機構5に含まれる駆動ベルト6に連結されている。これにより、CRモータM1を正転または逆転させることにより、キャリッジ2はガイドシャフト8に沿って往復移動する。更に、筐体7内には、キャリッジ2の主走査方向における絶対位置を示すスケール(エンコーダー)9がガイドシャフト8と平行に配置されている。
【0014】
筐体7の背部には給紙機構10が配置されており、A4サイズの用紙やハガキサイズの用紙など様々なサイズの記録媒体Pは、給紙機構10に含まれる給紙トレイ11上に複数枚載置可能である。給紙機構10は、LFモータM2(図1では省略)によって駆動される図示されない分離ローラを含んでおり、記録媒体Pは分離ローラによって給紙トレイ11から給紙され、キャリッジ2上の記録ヘッド3と相対する記録位置に供給(搬送)される。さらに、インクジェット記録装置1は、キャッピングユニット13やワイピングユニット14等を含む回復装置15を備えている。インクジェット記録装置1の非記録時には、キャッピングユニット13によって記録ヘッド3がキャッピングされ、吸引回復処理といった回復動作が行われる。また、記録ヘッド3に付着したインクは、ワイピングユニット14によって除去される。予備吐出インクを受容するインク受容器(以下、予備吐箱とする)は、キャッピングユニット13と画像記録可能領域の間に配置されており(図1では省略)、キャリッジが所定位置に移動した後に予備吐出による吐出回復処理を行うようになっている。
【0015】
記録時には、キャリッジ2が矢印Aの往方向(例えば、ホームポジション側から他方端への移動方向)に移動し、その移動とともに記録ヘッドの各ノズルより記録データに応じてインク滴が記録媒体Pに向かって吐出される。キャリッジの移動とともに記録を行うことを記録走査とも称する。キャリッジ2が記録媒体Pの他方端まで移動したら、分離ローラが一定量だけ回転することで記録媒体Pを矢印B方向(副走査方向、搬送方向)に所定量搬送する。そして、再度、矢印Aの復方向(例えば、他方端からホームポジション側への移動方向)にキャリッジ2を移動しながら記録を行う。このように、キャリッジの記録走査と記録媒体の搬送動作とを繰り返すことにより記録媒体全体に記録を行う。
【0016】
記録ヘッド3は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換するための電気熱変換体(以下、ヒーターと記述する)を備えている。このヒーターによって発生させた熱エネルギーによりインクを膜沸騰させ、その膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用してインクを吐出させている。ヒーターは各ノズル列31〜36を構成する吐出口(ノズルとも称する)のそれぞれに設けられており、各ヒーターには、インクを吐出させるために駆動パルス電圧が印加される。
【0017】
図3は、以上説明した本実施形態に係るインクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図である。
【0018】
本実施形態のインクジェット記録装置は、ホストコンピュータ(PCなど)と接続しており、ホストコンピュータのアプリケーションなどを利用して作成された画像情報や記録情報を含む画像データを記録するものである。200は、インクジェット記録装置全体を制御するCPUである。CPU200は、ROM201とランダムアクセスメモリ(RAM)202を具えている。そして、CPU200は、メインバスライン205を介して各駆動部へ駆動指令を送ることで記録装置を制御する。メインバスライン205には、画像入力部203と画像信号処理部204とが接続しており、ホストコンピュータからの画像情報(画像データ)は画像入力部203に一旦入力され、画像信号処理部204にて記録に適した画像信号(記録データ)に変換される。さらに、メインバスライン205には、操作者が記録に関する諸設定を行う操作部206と、記録ヘッドの回復装置に繋がる回復系制御回路207が接続されている。さらにまた、メインバスライン205には、各駆動部であるヘッド駆動制御回路215、キャリッジ駆動制御回路216、紙送り(搬送)制御回路217のそれぞれが接続されている。また、RAM202内には、予め各駆動部を駆動するためのプログラムが格納されており、CPU200からの駆動指令に応じて各駆動回路のプログラムを起動させる。
【0019】
なお、記録装置は、メインバスに接続されるインターフェースを介して、ホストコンピュータと接続している。上述の説明では、ホストコンピュータと記録装置とを接続する構成であるが、ホストコンピュータ以外に、デジタルカメラやフラッシュメモリを接続することも可能である。このときに、記録装置は、デジタルカメラで撮影した画像や、フラッシュメモリ内に格納されている画像を記録する。
【0020】
回復系制御回路207は、記録ヘッドからのインク滴の吐出状態を良好に保つための回復装置を制御する回路であり、回復系モータ208やブレード209、キャップ210、吸引ポンプ211の駆動を制御する。回復装置には、吐出口面に付着したインク滴やホコリを拭き取るブレード209、吐出口からインクが蒸発しないように記録を行わないときに吐出口面を覆うキャップ210がある。さらに、キャップ内を負圧にすることで記録ヘッド内のインクを吸引してノズル内の増粘インクを強制的に排出する吸引ポンプ211がある。
【0021】
ヘッド駆動制御回路215は、記録データに応じて記録ヘッド213の電気熱変換体の駆動を実行するもので、通常予備吐出や画像記録のためのインク吐出、さらにはインク・記録ヘッドの温調を記録ヘッド213に行わせる。さらに、キャリッジの駆動を制御するキャリッジ駆動制御回路216、記録媒体を給紙・搬送する紙送り機構を制御する紙送り制御回路217なども駆動プログラムに応じて、それぞれキャリッジモータや搬送モータを駆動させる。
【0022】
以上説明した本実施形態の制御構成によって各色インクの記録データおよび処理液の記録データが生成される。具体的には、各色インクの記録データは、公知の一連の画像処理および量子化処理が行われることにより生成される。一方、処理液の記録データは、本実施形態では、K、C、M、Yインクの記録データの論理和(OR)演算によって生成する。
【0023】
以上説明した本発明の一実施形態における、インクと処理液を用いた記録方法のいくつかの実施形態を以下に説明する。
【0024】
(第1実施形態)
本発明の第1の実施形態は、図1の矢印Aの往方向に走査する際は、処理液のみ吐出を行い、その逆方向である復方向に走査する際は、色材を含むインク(以下では、単にインクという)のみ吐出を行うものである。図4(a)および(b)は、この記録制御を説明する模式図である。
【0025】
これに対し、図5(a)および(b)は、往方向および復方向いずれの走査時もインクと処理液の両方をそれぞれの記録データに従って吐出するものである。この記録制御の場合、前述した問題が生じることがある。すなわち、図5(a)に示す往方向記録で吐出した処理液のうち記録媒体に着弾しない液体、例えば、処理液ミストは、インクの吐出によって発生する気流によってインクのノズル近傍に付着することがある。図6は、これを示す図であり、処理液とYインクを吐出する例を示している。図6に示すように、処理液の吐出によって発生した処理液のミストは、記録ヘッドの走査に伴って、走査方向と逆方向に流される。一方、Yインクの吐出によって発生する気流は吐出方向だけではなく、記録媒体付近で記録ヘッドの方へ戻る方向にも発生する。このため、処理液の吐出によって発生した処理液ミストは、記録ヘッドと記録媒体との間を、記録ヘッドの走査方向と逆方向に流された後、Yインクの吐出気流により、Yインクの記録ヘッドに近づき、記録ヘッドのノズルが設けられた面などに付着する。その結果、処理液とYインクとが反応して、Yインクのノズル近傍にY色材の凝集(顔料の場合)または不溶化(染料の場合)が生じ、不吐出や吐出方向の偏向といった吐出不良が発生する。これは、記録ヘッドの信頼性や耐久性に悪影響を及ぼすものである。また、吐出不良を防止するために大掛かりな回復手段が必要になって装置の大型化やコストアップを招いたり、回復動作の頻度が増えることにより、回復装置の寿命や、回復のための廃インクが増えたりするといった問題を派生する。なお、図6に示す例では、往方向記録時の処理液ミストとYインク吐出気流の関係を示したが、復方向記録時も同様である。また、逆にインクのインクミストが処理液の吐出気流により処理液の記録ヘッド近傍に付着する場合もある。
【0026】
このような問題に対し、本実施形態は、図4(a)および(b)に示すように、往方向時に処理液のみを吐出し、復方向時にはインクのみの吐出を行い、上述の問題を防止する。
【0027】
図7(a)および(b)は、これを説明する図である。往方向の記録では、処理液ミストは記録ヘッドの走査に伴って走査方向と逆方向に流される。しかし、インクが吐出されないことから吐出気流が生じない。これにより、処理液は記録ヘッドのノズルが設けられた面に付着することなく、記録ヘッドと記録媒体の間を通過する。また、往方向記録時も同様に、図7(b)に示すように、Yインクのインクミストは、記録ヘッドの走査に伴って走査方向とは逆方向に流されるが、処理液が吐出されないことから、その吐出気流が発生しない。その結果、インクが処理液の記録ヘッドに付着することなく、記録ヘッドと記録媒体との間を通過する。記録ヘッドと記録媒体との間を通過した処理液ミストやインクミストはそれぞれ装置内に拡散し、あるいは、不図示のインクミスト回収機構にて回収される。このため記録ヘッド近傍での反応、固着することがない。
【0028】
以上説明したように、本実施形態によれば、処理液の吐出と、インクの吐出とを同一走査で行わないことにより、記録ヘッド上での処理液とインクの反応を抑制することができ、記録ヘッドの信頼性、寿命を高めることができる。
【0029】
(第2実施形態)
本発明の第2の実施形態は、インクおよび処理液それぞれの記録データに基づいて、それぞれの吐出デューティーを求め、その吐出デューティーに基づいて、インク吐出と処理液吐出とを記録ヘッドの同一の走査で行うか否かを判断する、記録制御に関する。
【0030】
上記第1の実施形態によれば記録ヘッドの信頼性、寿命を高めることができるが、記録速度が低下するという課題がある。図6にて上述した、処理液のミストがインク吐出の気流によってインクのノズル近傍に付着する現象は、処理液ミストが少ない場合、または、インクの吐出気流が弱い場合には発生し難くなる。この処理液ミストが少ない条件としては、処理液の吐出数が少ない場合があり、また、インクの吐出気流が弱い条件として、同様にインクの吐出数が少ない場合がある。
【0031】
そこで、本実施形態は、吐出デューティーに基づいて、インク吐出と処理液吐出とを記録ヘッドの同一の走査で行うか否かを定めることにより、記録ヘッドの信頼性、寿命と記録速度を両立するものである。具体的には、本実施形態では、同一走査吐出判断処理を行う。図8は、この処理で用いる判断テーブルを示す図である。図8に示すように、インクおよび処理液それぞれの、記録媒体の単位面積当たりの吐出数、すなわち、吐出デューティーに応じて同一の走査でインク吐出と処理液吐出を行うか否かを判断する。本実施形態では、K、C、M、Yインクのそれぞれについて、その記録データから求められる吐出デューティーと処理液の記録データから求められる吐出デューティーの組み合わせが、図8に示すテーブルのどの組み合わせに対応するかを判断する。そして、K、C、M、Yインクの総てについて、同一の走査でインク吐出と処理液吐出を行うと判断した場合に(図8において、丸印で示される組み合わせ)、同一の走査でインク吐出と処理液吐出を行うようにする。それ以外のときは、第1実施形態で説明したように、インク吐出と処理液吐出を別の走査で行う。
【0032】
上記の吐出データを求める場合の処理液の記録データは、本実施形態では、前述したように、K、C、M、Yの記録エータの論理和によって求める。しかし、本発明を適用する上で、記録データ生成はこの形態に限られず、公知のどのような生成方法をも用いることができる。また、同一走査吐出判断処理を行う単位は、本実施形態では、走査ごとに行う。すなわち、走査ごとにその走査の前に、上述のようにインクおよび処理液の記録データに基づいて図8に示すテーブルを参照して判断する。従って、ある走査領域では、インクと処理液それぞれの吐出が同一の走査で行われ、一回の走査でその領域の記録を完成し、別の走査領域では、インクと処理液それぞれの吐出が同じ領域に対する別の走査で行われ、2回の走査でその領域の記録を完成する。
【0033】
以上説明した本実施形態によれば、例えば、線画のような比較的吐出数の少ない画像では、処理液の吐出とインクの吐出を同一走査で行うことから、記録時間を犠牲にすることがない。また、例えば、べた画像のような比較的吐出デューティーが高い画像では、処理液の吐出とインクの吐出を同一走査で行わないことから、記録ヘッドの信頼性、寿命に配慮した吐出方法を行うことができる。
【0034】
なお、単位面積あたりの吐出数による制御だけでなく、単位時間あたりの吐出数による制御や、マルチパス記録時のパス分割後の吐出数による制御等としても良い。
【0035】
また、マルチパス記録では、パス数が高くなる毎に一走査毎の吐出デューティーが小さくなることを利用し、パス数に応じて制御しても良い。図9はそのためのテーブルを示す図である。
【0036】
さらに、使用するインク比率をあらかじめ制限する、「線画モード」や「インクセーブモード」等、選択されたモードに応じて制御しても良い。図10はそのためのテーブルを示す図である。
【0037】
(第3実施形態)
本発明の第3の実施形態は、記録ヘッドと記録媒体との距離ごとに、上述した第2実施形態の判断を行うものに関する。
【0038】
インクミストの発生率は、記録ヘッドと記録媒体との距離に依存することが知られている。本実施形態の記録装置は、記録ヘッド3と記録媒体の距離を、記録媒体の種類や装置の使用環境に応じて、「低い」、「標準」、「高い」の3段階に切り替えることができる。このため、これら切り替えられる各々の距離に応じて、同一走査吐出判断を行う。図11(a)〜(c)は、上記距離が「高い」、「標準」、「低い」に応じた判断のためのテーブルを示す図である。これら図に示すように、距離が大きい(「高い」)ほど、閾値となる吐出デーティーを小さくする。すなわち、距離が大きい(「高い」)ほど、ミストが発生し易くなるからである。
【0039】
本実施形態のように、記録ヘッドと記録媒体との距離に応じた制御行うことにより、さらに記録ヘッドの信頼性、寿命と記録速度の両立をきめ細かく制御することができた。
【0040】
なお、本発明は、紙や布、革、不織布、OHP用紙等、さらには、金属などの記録媒体を用いる機器すべてに適用可能である。具体的な適用機器としては、インクジェット記録方法を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の事務機器や、工業用生産機器などを挙げることができる。
【符号の説明】
【0041】
2 キャリッジ
3 記録ヘッド
200 CPU
215 ヘッド駆動制御回路
216 キャリッジ駆動制御回路

【特許請求の範囲】
【請求項1】
インクを吐出する記録ヘッドと、インクの色材を不溶化または凝集させる処理液を吐出する記録ヘッドを、これらの記録ヘッドが配列する方向に走査し、該走査の間に記録媒体にインクと処理液を吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、
同じ走査領域に対する、前記インクの吐出と前記処理液の吐出を、それぞれの記録ヘッドの異なる走査で行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項2】
前記同じ走査領域に対する、前記インクの吐出と前記処理液の吐出を、それぞれの記録ヘッドの同一の走査で行うか否かを判断する同一走査吐出判断手段を具え、
前記同一走査吐出判断手段が同一の走査で行わないと判断した場合に、同じ走査領域に対する、前記インクの吐出と前記処理液の吐出を、それぞれの記録ヘッドの異なる走査で行うことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録装置。
【請求項3】
前記同一走査吐出判断手段は、インクおよび処理液の吐出デューティーに応じて、前記インクの吐出と前記処理液の吐出を、それぞれの記録ヘッドの同一の走査で行うか否かを判断することを特徴とする請求項2に記載のインクジェット記録装置。
【請求項4】
前記同一走査吐出判断手段は、記録ヘッドと記録媒体との距離に応じて、前記インクの吐出と前記処理液の吐出を、それぞれの記録ヘッドの同一の走査で行うか否かを判断することを特徴とする請求項2に記載のインクジェット記録装置。
【請求項5】
インクを吐出する記録ヘッドと、インクの色材を不溶化または凝集させる処理液を吐出する記録ヘッドを、これらの記録ヘッドが配列する方向に走査し、該走査の間に記録媒体にインクと処理液を吐出して記録を行うためのインクジェット記録方法であって、
同じ走査領域に対する、前記インクの吐出と前記処理液の吐出を、それぞれの記録ヘッドの異なる走査で行うことを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項6】
前記同じ走査領域に対する、前記インクの吐出と前記処理液の吐出を、それぞれの記録ヘッドの同一の走査で行うか否かを判断する同一走査吐出判断工程を有し、
前記同一走査吐出判断工程で同一の走査で行わないと判断した場合に、同じ走査領域に対する、前記インクの吐出と前記処理液の吐出を、それぞれの記録ヘッドの異なる走査で行うことを特徴とする請求項5に記載のインクジェット記録方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【公開番号】特開2013−35129(P2013−35129A)
【公開日】平成25年2月21日(2013.2.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−170298(P2011−170298)
【出願日】平成23年8月3日(2011.8.3)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】