JP3369415B2 - インクジェットプリンタのヘッド駆動装置 - Google Patents

インクジェットプリンタのヘッド駆動装置

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JP3369415B2
JP3369415B2 JP29355096A JP29355096A JP3369415B2 JP 3369415 B2 JP3369415 B2 JP 3369415B2 JP 29355096 A JP29355096 A JP 29355096A JP 29355096 A JP29355096 A JP 29355096A JP 3369415 B2 JP3369415 B2 JP 3369415B2
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、変形動作によりイ
ンク室に圧力の変化を与える電気機械変換素子を使用し
たインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリン
タのヘッド駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のインクジェットプリンタのヘッ
ドは、例えば図８に示す構成になっている。すなわち、
圧電部材１に所定の間隔を開けて複数の凹状の溝を形成
し、この各溝の上に天板２を固定し、各溝部でインク室
３を形成している。そして、各インク室３内の側壁から
底面にわたって電極４をそれぞれ配置している。各イン
ク室３の手前側前方にはノズル（図示せず）を設け、後
方にはインク供給口（図示せず）を設けている。このヘ
ッドは、各電極４間に圧電部材１が介在することにな
り、この各電極４間に介在する圧電部材１の部分が各イ
ンク室３を隔てる隔壁を構成する圧電素子５になり、こ
れにより各電極４間には圧電素子５からなる静電容量が
介在する。従って、このヘッドを等価回路で示すと、各
電極４で接続したコンデンサの直列回路になる。
【０００３】このようなヘッドを駆動するヘッド駆動装
置としては、特開平２−１８０５４号公報などが知られ
ている。例えば、図９に示すように、ヘッドの等価回路
は、各電極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，…間に圧電素子からな
る各静電容量ＣL1，ＣL2，ＣL3，ＣL4，…をそれぞれ直
列に接続した回路となる。この回路に対して、Ｖdd電源
端子と各電極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，…との間にＰチャン
ネルのＭＯＳ型電界効果トランジスタＱ11，Ｑ12，Ｑ1
3，Ｑ14，Ｑ15，…をそれぞれ接続し、各電極ａ，ｂ，
ｃ，ｄ，ｅ，…と接地ラインとの間にＮチャンネルのＭ
ＯＳ型電界効果トランジスタＱ21，Ｑ22，Ｑ23，Ｑ24，
Ｑ25，…をそれぞれ接続している。
【０００４】そして、電界効果トランジスタＱ21，Ｑ2
2，Ｑ23，Ｑ24，Ｑ25，…にダイオードＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3
，Ｄ4 ，Ｄ5 ，…を逆極性にして並列に接続してい
る。また、Ｐチャンネルの電界効果トランジスタＱ11，
Ｑ12，Ｑ13，Ｑ14，Ｑ15，…のバックゲートはＶdd電源
端子に接続し、Ｎチャンネルの電界効果トランジスタＱ
21，Ｑ22，Ｑ23，Ｑ24，Ｑ25，…のバックゲートは接地
ラインに接続している。なお、電界効果トランジスタＱ
11，Ｑ12，Ｑ13，Ｑ14，Ｑ15，…のゲート端子に対して
インバータＩＮ1 ，ＩＮ2 ，ＩＮ3 ，ＩＮ4 ，ＩＮ5 ，
…を介して駆動信号を供給するようになっている。
【０００５】この駆動装置において、例えば電極ｃに通
電する時には、インバータＩＮ3 を介して電界効果トラ
ンジスタＱ13のゲート端子に駆動信号を供給してこのト
ランジスタＱ13をオンする。また、電界効果トランジス
タＱ22，Ｑ24をオンする。これにより、Ｖdd→トランジ
スタＱ13→静電容量ＣL2→トランジスタＱ22→接地ライ
ンの経路で充電電流が流れるとともにＶdd→トランジス
タＱ13→静電容量ＣL3→トランジスタＱ24→接地ライン
の経路で充電電流が流れ、静電容量ＣL2，ＣL3への充電
が行われる。
【０００６】また、静電容量ＣL2，ＣL3を放電するとき
は、電界効果トランジスタＱ13，Ｑ22，Ｑ24をオフする
とともに電界効果トランジスタＱ23をオンする。これに
より、接地ライン→ダイオードＤ2 →静電容量ＣL2→ト
ランジスタＱ23→接地ラインの経路で放電電流が流れる
とともに接地ライン→ダイオードＤ4 →静電容量ＣL3→
トランジスタＱ23→接地ラインの経路で放電電流が流
れ、静電容量ＣL2，ＣL3の放電が行われる。この充電及
び放電により、電極ｂ、ｃ間の圧電素子及び電極ｃ、ｄ
間の圧電素子が歪み、これにより、インク室が一旦膨脹
した後、元の状態に戻り、インク室内に圧力がかかって
インクがノズルから噴射されることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このようなヘッド駆動
装置を半導体基板に組込んでＩＣ（集積回路）化した場
合、以下のような問題がある。すなわち、放電時にダイ
オードＤ2 ，Ｄ4 がオンする為、電極ｂ，ｄは接地電位
に対してＰＮ接合の順方向電圧分だけ低い電圧となる。
ここで電極ｂ，ｄと電界効果トランジスタＱ22，Ｑ24の
バックゲートの間には寄生ダイオードが形成されるの
で、この寄生ダイオードにも同時に放電電流の一部が流
れることになり、その結果、半導体基板に電流が流れて
しまい、これによって、ＩＣの信頼性を損なうという問
題がある。また、素子間分離の悪化が生じ、最悪の場
合、ラッチアップを引き起こすおそれがあった。
【０００８】そこで、請求項１乃至８記載の発明は、Ｉ
Ｃ化してもＩＣ内の寄生能動素子の影響を受けにくくで
き、また、素子間分離の悪化やラッチアップを引き起こ
すことがなく、ＩＣ化した場合の信頼性を向上できるイ
ンクジェットプリンタのヘッド駆動装置を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
変形動作によりインク室に圧力の変化を与える電気機械
変換素子を備え、電極を介してこの電気機械変換素子に
よる静電容量が直列に接続されるように複数のインク室
とこの各インク室に対応する電極を並べて形成したイン
クジェットヘッドと、第１の電源端子と各電極との間に
それぞれ接続した複数の第１の半導体スイッチング素子
と、第１の電源端子と異なる電位の第２の電源端子と、
この第２の電源端子と各電極との間にそれぞれ接続した
複数の第２の半導体スイッチング素子とを備え、各第１
の半導体スイッチング素子と各第２の半導体スイッチン
グ素子とを選択的に導通制御することによる静電容量の
充放電動作によってインク室の圧力を変化してインクを
吐出するものにおいて、静電容量の両端に接続した各第
２の半導体スイッチング素子と第２の電源端子により構
成される経路でその静電容量の放電を行い、各第１の半
導体スイッチング素子と各第２の半導体スイッチング素
子とを一つの半導体基板上に形成し、この半導体基板に
与える電位を、第１の電源端子と前記第２の電源端子の
電位の範囲よりも第２の電源端子の電位の外側に外れた
値に設定したことにある。
【００１０】請求項２記載の発明は、変形動作によりイ
ンク室に圧力の変化を与える電気機械変換素子を備え、
電極を介してこの電気機械変換素子による静電容量が直
列に接続されるように複数のインク室とこの各インク室
に対応する電極を並べて形成したインクジェットヘッド
と、第１の電源端子と各電極との間にそれぞれ接続した
複数の第１の半導体スイッチング素子と、各電極と第１
の電源端子の電位よりも低い電位の第２の電源端子との
間にそれぞれ接続した複数の第２の半導体スイッチング
素子とを備え、所定のインク室の電極に接続した第１の
半導体スイッチング素子を導通制御するとともにこの所
定のインク室の電極に接続した第２の半導体スイッチン
グ素子を非導通制御し、かつ、この所定のインク室と隣
合うインク室の電極に接続した第１の半導体スイッチン
グ素子を非導通制御するとともにこの所定のインク室と
隣合うインク室の電極に接続した第２の半導体スイッチ
ング素子を導通制御し、これにより所定のインク室の電
極と隣合うインク室の電極との間の静電容量を充電し、
続いて、所定のインク室の電極に接続した第１の半導体
スイッチング素子を非導通制御するとともにこの所定の
インク室の電極に接続した第２の半導体スイッチング素
子を導通制御し、これにより所定のインク室の電極と隣
合うインク室の電極との間の静電容量を放電し、この充
放電動作により所定のインク室の圧力を変化してインク
を吐出するものにおいて、各第１の半導体スイッチング
素子と各第２の半導体スイッチング素子とを一つの半導
体基板上に形成し、この半導体基板に与える電位を、第
１の電源端子と第２の電源端子の電位の範囲から外れた
低い値に設定したことにある。
【００１１】請求項３記載の発明は、変形動作によりイ
ンク室に圧力の変化を与える電気機械変換素子を備え、
電極を介してこの電気機械変換素子による静電容量が直
列に接続されるように複数のインク室とこの各インク室
に対応する電極を並べて形成したインクジェットヘッド
と、第１の電源端子と各電極との間にそれぞれ接続した
複数の第１の半導体スイッチング素子と、第１の電源端
子と異なる電位の第２の電源端子と、この第２の電源端
子と各電極との間にそれぞれ接続した複数の第２の半導
体スイッチング素子とを備え、各第１の半導体スイッチ
ング素子と各第２の半導体スイッチング素子とを選択的
に導通制御することによる静電容量の充放電動作によっ
てインク室の圧力を変化してインクを吐出するものにお
いて、静電容量の両端に接続した各第２の半導体スイッ
チング素子と第２の電源端子により構成される経路でそ
の静電容量の放電を行い、各第２の半導体スイッチング
素子は集積回路上に形成したＭＯＳ型トランジスタであ
り、このＭＯＳ型トランジスタのバックゲートには、こ
のＭＯＳ型トランジスタのソース、ドレインに与える電
位の範囲よりも第２の電源端子の電位の外側に外れた電
位を与えることにある。
【００１２】請求項４記載の発明は、変形動作によりイ
ンク室に圧力の変化を与える電気機械変換素子を備え、
電極を介してこの電気機械変換素子による静電容量が直
列に接続されるように複数のインク室とこの各インク室
に対応する電極を並べて形成したインクジェットヘッド
と、第１の電源端子と各電極との間にそれぞれ接続した
複数の第１の半導体スイッチング素子と、各電極と第１
の電源端子の電位よりも低い電位の第２の電源端子との
間にそれぞれ接続した複数の第２の半導体スイッチング
素子とを備え、所定のインク室の電極に接続した第１の
半導体スイッチング素子を導通制御するとともにこの所
定のインク室の電極に接続した第２の半導体スイッチン
グ素子を非導通制御し、かつ、この所定のインク室と隣
合うインク室の電極に接続した第１の半導体スイッチン
グ素子を非導通制御するとともにこの所定のインク室と
隣合うインク室の電極に接続した第２の半導体スイッチ
ング素子を導通制御し、これにより所定のインク室の電
極と隣合うインク室の電極との間の静電容量を充電し、
続いて、所定のインク室の電極に接続した第１の半導体
スイッチング素子を非導通制御するとともにこの所定の
インク室の電極に接続した第２の半導体スイッチング素
子を導通制御し、これにより所定のインク室の電極と隣
合うインク室の電極との間の静電容量を放電し、この充
放電動作により所定のインク室の圧力を変化してインク
を吐出するものにおいて、各第２の半導体スイッチング
素子は半導体基板に組み込んだ集積回路上に形成したＭ
ＯＳ型トランジスタであり、このＭＯＳ型トランジスタ
のバックゲートには、このＭＯＳ型トランジスタのソー
ス、ドレインに与える電位の範囲から外れた低い電位を
与えることにある。
【００１３】請求項５記載の発明は、変形動作によりイ
ンク室に圧力の変化を与える電気機械変換素子を備え、
電極を介してこの電気機械変換素子による静電容量が直
列に接続されるように複数のインク室とこの各インク室
に対応する電極を並べて形成したインクジェットヘッド
と、第１の電源端子と各電極との間にそれぞれ接続した
複数の第１の半導体スイッチング素子と、第１の電源端
子と異なる電位の第２の電源端子と、この第２の電源端
子と各電極との間にそれぞれ接続した複数の第２の半導
体スイッチング素子とを備え、各第１の半導体スイッチ
ング素子と各第２の半導体スイッチング素子とを選択的
に導通制御することによる静電容量の充放電動作によっ
てインク室の圧力を変化してインクを吐出するものにお
いて、少なくとも各第２の半導体スイッチング素子はＭ
ＯＳ型トランジスタであり、静電容量の放電時には、こ
の静電容量の両端に接続した各第２の半導体スイッチン
グ素子のそれぞれのゲートに同一電位を与えて互いにソ
ースとドレインが逆転したＭＯＳ型トランジスタとして
動作させ、このＭＯＳ型トランジスタを経由して放電す
ることにある。
【００１４】請求項６記載の発明は、変形動作によりイ
ンク室に圧力の変化を与える電気機械変換素子を備え、
電極を介してこの電気機械変換素子による静電容量が直
列に接続されるように複数のインク室とこの各インク室
に対応する電極を並べて形成したインクジェットヘッド
と、第１の電源端子と各電極との間にそれぞれ接続した
複数の第１の半導体スイッチング素子と、第１の電源端
子と異なる電位の第２の電源端子と、この第２の電源端
子と各電極との間にそれぞれ接続した複数の第２の半導
体スイッチング素子と、各電極間に接続した複数の第３
の半導体スイッチング素子とを備え、各第１の半導体ス
イッチング素子と各第２の半導体スイッチング素子とを
選択的に導通制御することによる静電容量の充放電動作
と、各第３の半導体スイッチング素子を選択的に導通制
御することによる静電容量の放電動作とによってインク
室の圧力を変化してインクを吐出することにある。
【００１５】請求項７記載の発明は、変形動作によりイ
ンク室に圧力の変化を与える電気機械変換素子を備え、
電極を介してこの電気機械変換素子による静電容量が直
列に接続されるように複数のインク室とこの各インク室
に対応する電極を並べて形成したインクジェットヘッド
と、第１の電源端子と各電極との間にそれぞれ接続した
複数の第１の半導体スイッチング素子と、各電極と第１
の電源端子の電位よりも低い電位の第２の電源端子との
間にそれぞれ接続した複数の第２の半導体スイッチング
素子と、各電極間にそれぞれ接続した複数の第３の半導
体スイッチング素子とからなり、所定のインク室の電極
に接続した第１の半導体スイッチング素子を導通制御す
るとともにこの所定のインク室の電極に接続した第２の
半導体スイッチング素子を非導通制御し、また、この所
定のインク室と隣合うインク室の電極に接続した第１の
半導体スイッチング素子を非導通制御するとともにこの
所定のインク室と隣合うインク室の電極に接続した第２
の半導体スイッチング素子を導通制御し、かつ、この所
定のインク室の電極と隣合うインク室の電極との間にそ
れぞれ接続した第３の半導体スイッチング素子を非導通
制御し、これにより所定のインク室の電極と隣合うイン
ク室の電極との間の静電容量を充電し、続いて、所定の
インク室の電極に接続した第１の半導体スイッチング素
子を非導通制御するとともにこの所定のインク室の電極
と隣合うインク室の電極との間にそれぞれ接続した第３
の半導体スイッチング素子を導通制御し、これにより所
定のインク室の電極と隣合うインク室の電極との間の静
電容量を放電し、この充放電動作により所定のインク室
の圧力を変化してインクを吐出することにある。
【００１６】請求項８記載の発明は、請求項６又は７記
載のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置におい
て、各第３の半導体スイッチング素子をＭＯＳ型トラン
スファゲートとしたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 （第１の実施の形態）図１はマルチノズルインクジェッ
トヘッドの構成を示し、圧電部材１１に所定の間隔を開
けて複数の凹状の溝を形成し、この各溝の上に天板１２
を固定し、各溝部でインク室１３を形成している。そし
て、各インク室１３内の側壁から底面にわたって電極１
４をそれぞれ配置している。前記各インク室１３の手前
側前方にはノズル（図示せず）を設け、後方にはインク
供給口（図示せず）を設けている。このヘッドは、各電
極１４間に圧電部材１１が介在することになり、この各
電極１４間に介在する圧電部材１１の部分が電気機械変
換素子としての圧電素子１５で、この圧電素子１５は各
インク室１３を隔てる隔壁を構成している。各圧電素子
１５は図中矢印で示すように上方向に分極している。
【００１８】このインクジェットヘッドは、図１の(a)
に示すように、電極１４を接地している状態で、図１の
(b) に示すように、ある電極１４にプラス電圧を印加す
ると、この電極１４と隣接する電極１４との間の圧電素
子１５がこの電極１４を設けたインク室１３を膨脹する
ように外側に歪む。逆に、図１の(c) に示すように、あ
る電極１４にマイナス電圧を印加すると、この電極１４
と隣接する電極１４との間の圧電素子１５がこの電極１
４を設けたインク室１３を圧縮するように内側に歪む。
【００１９】従って、このインクジェットヘッドは、図
１の(a) 、(b) 、(c) の３つの状態のうち、少なくとも
図１の(a) の状態を含む２つ以上の状態にインク室１３
を変化させることでノズル（オリフィス面）からインク
が吐出できることになる。吐出するインク滴の量、速
度、形状、安定性等は(a) 、(b) 、(c) の３つの状態の
状態変化の順序、保持時間、変化速度、歪み量の組合わ
せで定まり、通常は実験により最適な条件を求める。ま
た、階調表現のためや用紙、インク、ヘッド等の特性差
を補償する目的でインク滴の量、速度、形状、安定性等
を変化させるために駆動条件を調整する必要もある。
【００２０】このような構成のマルチノズルインクジェ
ットヘッドを駆動する駆動装置は、図２に示す構成にな
っている。すなわち、インクジェットヘッドは、各電極
１４1 ，１４2 ，１４3 ，１４4 ，１４5 ，…間に圧電
素子１５からなる各静電容量１５1 ，１５2 ，１５3 ，
１５4 ，…をそれぞれ直列に接続した回路で示される。
【００２１】この回路に対し、Ｖdd電圧を印加するＶdd
電源端子と前記各電極１４1 ，１４2 ，１４3 ，１４4
，１４5 ，…との間に第１の半導体スイッチング素子
であるＰチャンネルのＭＯＳ型電界効果トランジスタ２
１1 ，２１2 ，２１3 ，２１4，２１5 ，…をそれぞれ
接続し、前記各電極１４1 ，１４2 ，１４3 ，１４4 ，
１４5 ，…とＶdd電圧よりも低いＶss電圧を印加するＶ
ss電源端子との間に第２の半導体スイッチング素子であ
るＮチャンネルのＭＯＳ型電界効果トランジスタ２２1
，２２2 ，２２3 ，２２4 ，２２5 ，…をそれぞれ接
続している。
【００２２】前記電界効果トランジスタ２１1 ，２１2
，２１3 ，２１4 ，２１5 ，…はバックゲートをＶdd
電源端子に接続し、前記電界効果トランジスタ２２1 ，
２２2，２２3 ，２２4 ，２２5 ，…はバックゲートを
Ｖdd電源端子及びＶss電源端子の電位とは異なる電位の
Ｖsub 電源端子に接続している。このＶsub 電源端子の
Ｖsub 電位は、電界効果トランジスタ２１1 ，２１2 ，
２１3 ，２１4 ，２１5，…及び２２1 ，２２2 ，２２3
，２２4 ，２２5 ，…を半導体基板に組込んで集積回
路を構成する場合において、この集積回路に与える基板
電位になっている。前記電界効果トランジスタ２１1 ，
２１2 ，２１3 ，２１4 ，２１5 ，…のゲート端子に対
してインバータ２３1 ，２３2 ，２３3 ，２３4 ，２３
5 ，…を介して駆動信号を供給するようになっている。
【００２３】このヘッド駆動装置において、例えばＶdd
電位を２０Ｖ、Ｖss電位を０Ｖ、Ｖsub 電位を−５Ｖに
設定する。なお、Ｖsub 電源端子にはほとんど電流が流
れず、また、電圧精度もあまり要求されないので、−５
Ｖはチャージポンプ等を用いて容易に作ることができ
る。すなわち、ヘッド駆動装置をヘッドデバイスの上に
搭載する場合に同時にチャージポンプ回路も搭載すれば
よく、このようにすることで配線量を減らすことができ
る。
【００２４】例えば、図１のインク室Ｂからインクを吐
出させる場合について述べる。定常状態では、インバー
タ２３1 ，２３2 ，２３3 ，２３4 ，２３5 ，…を介し
て電界効果トランジスタ２１1 ，２１2 ，２１3 ，２１
4 ，２１5 ，…のゲート端子にローレベルの駆動信号が
供給され、電界効果トランジスタ２１1 ，２１2 ，２１
3 ，２１4 ，２１5 ，…はオフ状態になっている。ま
た、電界効果トランジスタ２２1 ，２２2 ，２２3 ，２
２4 ，２２5 ，…のゲート端子にハイレベルの駆動信号
が供給され、電界効果トランジスタ２２1 ，２２2 ，２
２3 ，２２4 ，２２5 ，…はオン状態になっている。こ
れにより、各静電容量１５1 ，１５2 ，１５3 ，１５4
，…は放電状態になっている。このときのインクジェ
ットヘッドは図１の(a) の状態にある。
【００２５】この状態で、インバータ２３3 を介して電
界効果トランジスタ２１3 のゲートにハイレベルの駆動
信号を供給するとともに電界効果トランジスタ２２3 の
ゲートにローレベルの駆動信号を供給し、電界効果トラ
ンジスタ２１3 をオン、電界効果トランジスタ２２3 を
オフする。これにより、Ｖdd電源端子から２０Ｖが電極
１４3 に印加され、静電容量１５2 ，１５3 が充電され
る。このときの充電経路は、Ｖdd→トランジスタ２１3
→電極１４3 →静電容量１５2 →電極１４2 →トランジ
スタ２２2 →Ｖss及びＶdd→トランジスタ２１3 →電極
１４3 →静電容量１５3 →電極１４4 →トランジスタ２
２4 →Ｖssである。
【００２６】この充電により、電極１４2 と１４3 との
間の圧電素子１５及び電極１４3 と１４4 との間の圧電
素子１５がインク室Ｂから見て外側に歪み図１の(b) の
状態になる。この状態で、再び、電界効果トランジスタ
２１3 をオフ状態、電界効果トランジスタ２２3 をオン
状態に戻すと、静電容量１５2 ，１５3 が放電される。
このときの放電経路は、Ｖss→トランジスタ２２2 →電
極１４2 →静電容量１５2 →電極１４3 →トランジスタ
２２3 →Ｖss及びＶss→トランジスタ２２4 →電極１４
4 →静電容量１５3 →電極１４3 →トランジスタ２２3
→Ｖssである。
【００２７】この放電により、インク室Ｂは元の図１の
(a) の状態に戻る。こうして、インク室Ｂが図１の(a)
の状態から(b) の状態、再び(a) の状態に戻ることによ
りインク室Ｂのノズルからインクが吐出されることにな
る。電界効果トランジスタ２２2 ，２２4 は、充電時に
はＶss電源端子側がソースとして働くが、放電時にはド
レインとして働く。また、電界効果トランジスタ２２2
，２２4 のバックゲートにはＶss電位（０Ｖ）よりも
低いＶsub 電位（−５Ｖ）が印加され、かつ、Ｖss電位
とは分離されているので、Ｖsub 電源端子に与える電圧
を放電時に電界効果トランジスタ２２2 ，２２4 に生じ
る降下電圧からＰＮ接合電位を引いた値よりも大きく設
定しておけば電界効果トランジスタ２２2 ，２２4 にお
いて半導体基板からの電流の引き込みは起きない。すな
わち、Ｖss電位を０Ｖ、Ｖsub 電位を−５Ｖに設定する
ことにより半導体基板からの電流の引き込みは起きな
い。
【００２８】このように、このインクジェット駆動装置
を半導体基板に組み込んでＩＣ化した場合に、基板電位
からの電流の引き込みは生じないことになる。従って、
このインクジェット駆動装置をＩＣ化した場合に、ＩＣ
内の寄生能動素子の影響を受けにくくでき、また、素子
間分離の悪化やラッチアップを引起こすことがなく、信
頼性の高いヘッド駆動用のＩＣを構築できることにな
る。
【００２９】なお、Ｖss電源端子のラインにおいて、隣
接する電界効果トランジスタ２２1，２２2 ，２２3 ，
２２4 ，２２5 ，…のドレイン同士ができる限り単距離
になるように配線することが望ましい。これは、放電時
の放電経路のループを小さくでき、放電時の突入電流に
よる回路への影響を小さくできることになる。また、こ
の実施の形態では電界効果トランジスタ２２1 ，２２2
，２２3 ，２２4 ，２２5 ，…が双方向性となってい
るので、従来のようにこのトランジスタにダイオードを
並列に接続して放電経路を形成する必要がなく、それだ
け回路構成が簡単になる。従って、ＩＣ化した場合に、
占有面積を小さくできるという利点を有する。
【００３０】（第２の実施の形態）この実施の形態は、
前述した第１の実施の形態と同じ図２の駆動装置を使用
するが、Ｖss電源端子とＶsub 電源端子との電位を同一
にできるようにしたものである。すなわち、図２の駆動
装置において放電電流が小さい場合、放電時に電界効果
トランジスタ２２2 ，２２4 に生じる電圧降下は小さ
い。一方、半導体基板と電極１４2 ，１４4 の間はＰＮ
接合の順方向電圧を上回る電位差が生じないと電流が流
れない。すなわち、半導体基板と電極１４2 ，１４4 の
間に形成される寄生ダイオードを経由して放電電流が流
れることはない。従って、放電電流が小さく、電界効果
トランジスタ２２2 ，２２4 に生じる電圧降下が十分に
小さい場合、Ｖss＝Ｖsub としても半導体基板に放電電
流が流れことはない。このような条件が成り立つ場合に
はＶss＝Ｖsub とすることで電源の種類を減らし簡略化
できる。
【００３１】（第３の実施の形態）なお、前述した第１
の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細
な説明は省略する。これは、図３に示すように、電界効
果トランジスタ２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 ，２２
5 ，…にそれぞれダイオード２４1 ，２４2 ，２４3 ，
２４4 ，２４5 ，…を逆極性にして並列に接続してい
る。すなわち、ダイオード２４1 ，２４2 ，２４3 ，２
４4 ，２４5 ，…のアノードをＶss電源端子側にし、カ
ソードを各電極１４1 ，１４2 ，１４3 ，１４4 ，１４
5 ，…側にして並列に接続している。
【００３２】このようにダイオード２４1 ，２４2 ，２
４3 ，２４4 ，２４5 ，…を電界効果トランジスタ２２
1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 ，２２5 ，…に並列接続す
ることで、ヘッドの高速動作が可能となる。すなわち、
電界効果トランジスタ２２1，２２2 ，２２3 ，２２4
，２２5 ，…のオン抵抗は、一般にダイオード２４1，
２４2 ，２４3 ，２４4 ，２４5 ，…のオン抵抗よりも
大きい。従って、各静電容量１５1 ，１５2 ，１５3 ，
１５4 ，…の放電経路にダイオード２４1 ，２４2 ，２
４3 ，２４4 ，２４5 ，…を介在させることで放電が高
速に行われ、ヘッドの高速動作が可能になる。この場合
も、基板に組み込んでＩＣ化した場合に、基板電位から
の電流の引き込みはなく、信頼性の高いヘッド駆動用の
ＩＣを構築できることになる。
【００３３】（第４の実施の形態）なお、前述した第１
の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細
な説明は省略する。これは、図４に示すように、各静電
容量１５1 ，１５2 ，１５3 ，１５4 ，…に第３の半導
体スイッチング素子であるＭＯＳトランスファゲート
（トランジスタの一種）２５1 ，２５2 ，２５3 ，２５
4 …をそれぞれ並列に接続している。すなわち、電極１
４1 と１４2 との間にＭＯＳトランスファゲート２５1
を接続し、電極１４2 と１４3 との間にＭＯＳトランス
ファゲート２５2 を接続し、電極１４3 と１４4 との間
にＭＯＳトランスファゲート２５3 を接続し、電極１４
4 と１４5 との間にＭＯＳトランスファゲート２５4 を
接続している。
【００３４】このヘッド駆動装置は、定常状態では、電
界効果トランジスタ２１1 ，２１2，２１3 ，２１4 ，
２１5 ，…がオフ状態、電界効果トランジスタ２２1 ，
２２2 ，２２3 ，２２4 ，２２5 ，…がオン状態、ＭＯ
Ｓトランスファゲート２５1，２５2 ，２５3 ，２５4
…がオフ状態になっている。
【００３５】この状態で、電界効果トランジスタ２１3
をオン、電界効果トランジスタ２２3 をオフすると、静
電容量１５2 ，１５3 が充電される。このときの充電経
路は、Ｖdd→トランジスタ２１3 →電極１４3 →静電容
量１５2 →電極１４2 →トランジスタ２２2 →Ｖss及び
Ｖdd→トランジスタ２１3 →電極１４3 →静電容量１５
3 →電極１４4 →トランジスタ２２4 →Ｖssである。
【００３６】この状態で、電界効果トランジスタ２１3
をオフ、ＭＯＳトランスファゲート２５2 及び２５3 を
オンにすると、静電容量１５2 はＭＯＳトランスファゲ
ート２５2 を介して放電し、静電容量１５3 はＭＯＳト
ランスファゲート２５3 を介して放電する。このよう
に、静電容量１５2 ，１５3 を充電、放電することでイ
ンクの吐出が行われることになる。
【００３７】そして、静電容量１５2 ，１５3 が放電し
ているとき、電界効果トランジスタ２１3 ，２２3 がオ
フ、電界効果トランジスタ２２2 ，２２4 がオンになっ
ているので、全ての点の電位はＶss電圧を下回ることが
なく、この駆動装置をＩＣ化した場合に基板電位からの
電流の引き込みは生じない。従って、この実施の形態に
おいても信頼性の高いヘッド駆動用のＩＣを構築できる
ことになる。
【００３８】また、この装置では、放電時に１つの静電
容量に対して１つのＭＯＳトランスファゲートのみで放
電が行われるので、放電経路をより短くでき、従って、
１つのトランジスタ当たりのオン抵抗が同じでも放電経
路のループ抵抗を小さくでき、ヘッドの高速動作が可能
になる。
【００３９】なお、ここではＭＯＳトランスファゲート
２５2 ，２５3 を電界効果トランジスタ２１3 を介して
流れる充電電流によって静電容量１５2 ，１５3 を充電
した電荷を放電するときオンする場合について述べた
が、ＭＯＳトランスファゲート２５2 は電界効果トラン
ジスタ２１2 を介して流れる充電電流によって静電容量
１５2 を逆方向に充電した電荷を放電するときもオンさ
れ、また、ＭＯＳトランスファゲート２５4 は電界効果
トランジスタ２１4 を介して流れる充電電流によって静
電容量１５3 を逆方向に充電した電荷を放電するときも
オンされる。
【００４０】図５は、図４のヘッド駆動装置を含む制御
部全体の構成を示すブロック図である。この制御部は、
印刷すべきデータをシリアルデータとしてシフトクロッ
クに同期してシフトレジスタ３１に格納する。このシフ
トレジスタ３１に格納したシリアルデータは各ノズル毎
に４ビットの階調データが対応し、ラッチパルスによ
り、この４ビットの階調データを４ｂｉｔラッチ回路３
２1 ，３２2 ，３２3 ，３２4 ，３２5 でそれぞれラッ
チするようになっている。ラッチされた後は次の印刷す
べきデータを前記シフトレジスタ３１に格納することが
できる。
【００４１】前記各ラッチ回路３２1 ，３２2 ，３２3
，３２4 ，３２5 にラッチした４ビットの階調データ
を１６ｔｏ１セレクタ３３1 ，３３2 ，３３3 ，３３4
，３３5 にそれぞれ供給している。この各セレクタ３
３1 ，３３2 ，３３3 ，３３4 ，３３5 は、入力した階
調データの値に基づいて別途入力される１６本のタイミ
ングパルス列の中から１つを選択して出力するようにな
っている。そして、選択したタイミングパルスを２ｂｉ
ｔシーケンサ３４1 ，３４2 ，３４3 ，３４4 ，３４5
にそれぞれ供給している。なお、１６本のタイミングパ
ルス列のうちの１本は無印刷のための無信号データにな
っている。残りの１５本は各階調に対応してそれぞれ適
当な量のインクが吐出されるような手順とタイミングで
２ｂｉｔシーケンサ３４1 ，３４2 ，３４3 ，３４4 ，
３４5 を制御するように予め定めたパルス列になってい
る。
【００４２】前記各２ｂｉｔシーケンサ３４1 ，３４2
，３４3 ，３４4 ，３４5 は入力したタイミングパル
スからシーケンサクロックに同期して「０，０」「０，
１」「１，０」「１，１」の４状態の順序と時間の情報
を含む制御タイミングデータＢ１，Ｂ２に変換するよう
になっている。そして、この各シーケンサ３４1 ，３４
2 ，３４3 ，３４4 ，３４5 からの制御タイミングデー
タＢ１，Ｂ２を複数のアンドゲートからなるデマルチプ
レクサ３５により、奇数ノズル又は偶数ノズルに割り当
てるようになっている。すなわち、前記デマルチプレク
サ３５は、奇数選択信号ＯＤＤにより各シーケンサ３４
1 ，３４2 ，３４3 ，３４4 ，３４5 からの制御タイミ
ングデータＢ１，Ｂ２を奇数ノズルに対応したデコーダ
３６1 ，３６2 ，３６3 ，３６4 ，３６5 にそれぞれ供
給し、偶数選択信号ＥＶＥＮにより各シーケンサ３４1
，３４2 ，３４3 ，３４4 ，３４5 からの制御タイミ
ングデータＢ１，Ｂ２を偶数ノズルに対応したデコーダ
３７1 ，３７2 ，３７3 ，３７4 ，３７5 にそれぞれ供
給するようになっている。なお、奇数選択信号ＯＤＤを
入力したときの偶数ノズルに対応したデコーダ３７1 ，
３７2 ，３７3 ，３７4，３７5 及び偶数選択信号ＥＶ
ＥＮを入力したときの奇数ノズルに対応したデコーダ３
６1 ，３６2 ，３６3 ，３６4 ，３６5 には信号「０，
０」が与えられるようになっている。
【００４３】前記デコーダ３６1 、３７1 は、図６に示
すように、それぞれ３個の２入力アンドゲート３６11，
３６12，３６13、３７11，３７12，３７13と２個のイン
バータ３６14，３６15、３７14，３７15からなり、デコ
ーダ３６1 は、デマルチプレクサ３５からの２ビット信
号Ａ11，Ａ21のうち、信号Ａ11をアンドゲート３６13に
直接入力するとともにインバータ３６14を介してアンド
ゲート３６11，３６12に入力し、信号Ａ21をアンドゲー
ト３６11，３６13に直接入力するとともにインバータ３
６15を介してアンドゲート３６12に入力している。ま
た、デコーダ３７1 は、デマルチプレクサ３５からの２
ビット信号Ａ12，Ａ22のうち、信号Ａ12をアンドゲート
３７13に直接入力するとともにインバータ３７14を介し
てアンドゲート３７11，３７12に入力し、信号Ａ22をア
ンドゲート３７11，３７13に直接入力するとともにイン
バータ３７15を介してアンドゲート３７12に入力してい
る。
【００４４】前記各アンドゲート３６11，３６12，３６
13、３７11，３７12，３７13から駆動信号をヘッド駆動
装置３８に供給している。前記ヘッド駆動装置３８は、
トランジスタ回路部３９1 〜３９10、オアゲート４０1
〜４０9 及びトランジスタ回路部４１1 〜４１9 を備
え、トランジスタ回路部３９1 〜３９10には図４の電界
効果トランジスタ２１1 ，２２1 ，２１2 ，２２2 ，２
１3 ，２２3 ，２１4 ，２２4 ，２１5 ，２２5 ，…及
びインバータ２３1 ，２３2 ，２３3 ，２３4 ，２３5
，…をそれぞれ設け、トランジスタ回路部４１1 〜４
１9 には図４のＭＯＳトランスファゲート２５1 ，２５
2 ，２５3 ，２５4 、…をそれぞれ設けている。
【００４５】そして、前記デコーダ３６1 のアンドゲー
ト３６11からトランジスタ回路部３９1 のインバータ２
３1 に駆動信号Ｓ11を供給し、アンドゲート３６12から
トランジスタ回路部３９1 の電界効果トランジスタ２２
1 のゲートに駆動信号Ｓ21を供給し、アンドゲート３６
13から駆動信号Ｓ31を出力し、この駆動信号Ｓ31をオア
ゲート４０1 を介してトランジスタ回路部４１1 のＭＯ
Ｓトランスファゲート２５1 のゲートに駆動信号Ｓ1-2
として供給するようになっている。また、前記デコーダ
３７1 のアンドゲート３７11からトランジスタ回路部３
９2 のインバータ２３2 に駆動信号Ｓ12を供給し、アン
ドゲート３７12からトランジスタ回路部３９2 の電界効
果トランジスタ２２2 のゲートに駆動信号Ｓ22を供給
し、アンドゲート３７13から駆動信号Ｓ32を出力し、こ
の駆動信号Ｓ32を前記オアゲート４０1 を介して前記ト
ランジスタ回路部４１1 のＭＯＳトランスファゲート２
５1のゲートに駆動信号Ｓ1-2 として供給するとともに
オアゲート４０2 を介して前記トランジスタ回路部４１
2 のＭＯＳトランスファゲート２５2 のゲートに駆動信
号Ｓ2-3 として供給するようになっている。
【００４６】ここではデコーダ３６1 ，３７1 の構成に
ついて述べたが、他のデコーダ３６2 〜３６5 ，３７2
〜３７5 の構成もデコーダ３６1 ，３７1 と同一の構成
になっている。前記各トランジスタ回路部３９1 〜３９
10の出力端子は各静電容量１５1 〜１５9 に接続した電
極１４1 〜１４10に接続している。前記各デコーダ３６
1 〜３６5 、３７1 〜３７5 の入出力関係を真値表で示
すとともにそのときのヘッド駆動装置３８の出力状態を
示すと下表に示すようになる。
【００４７】
【表１】
【００４８】なお、Ａ1 は、信号Ａ11、Ａ12、…を示
し、Ａ2 は、信号Ａ21、Ａ22、…を示している。また、
Ｓ1Xは、駆動信号Ｓ11、Ｓ12、…を示し、Ｓ2Xは、駆動
信号Ｓ21、Ｓ22、…を示し、Ｓ3Xは、駆動信号Ｓ31、Ｓ
32、…を示している。この表からも分かるように、信号
Ａ1 ＝０、Ａ2 ＝０のときには、駆動信号Ｓ1X＝Ｌ（ロ
ーレベル）、Ｓ2X＝Ｈ（ハイレベル）、Ｓ3X＝Ｌ（ロー
レベル）となり、このときには対応する電極に対してＶ
ss電圧を印加し、信号Ａ1 ＝０、Ａ2＝１のときには、
駆動信号Ｓ1X＝Ｈ、Ｓ2X＝Ｌ、Ｓ3X＝Ｌとなり、このと
きには対応する電極に対してＶdd電圧を印加し、信号Ａ
1 ＝１、Ａ2 ＝０のときには、駆動信号Ｓ1X＝Ｌ、Ｓ2X
＝Ｌ、Ｓ3X＝Ｌとなり、このときには対応する電極に対
する電圧の印加がオフになり、信号Ａ1 ＝１、Ａ2 ＝１
のときには、駆動信号Ｓ1X＝Ｌ、Ｓ2X＝Ｌ、Ｓ3X＝Ｈと
なり、このときには対応する２つの電極間をＭＯＳトラ
ンスファゲート２５1 ，２５2 ，２５3 ，２５4 ，…に
より短絡して放電ループを構成する。
【００４９】このような構成の制御部においては、例え
ばシフトレジスタ３１に奇数ノズル、すなわち、奇数番
目のインク室を駆動するための４ビットの階調データを
格納した後、４ｂｉｔラッチ回路３２1 〜３２5 でそれ
ぞれラッチする。そして、このラッチした階調データを
１６ｔｏ１セレクタ３３1 〜３３5 にそれぞれ供給して
１本のタイミングパルスに変換する。各セレクタ３３1
〜３３5 からのタイミングパルスを２ｂｉｔシーケンサ
３４1 〜３４5 にそれぞれ供給して制御タイミングデー
タＢ１，Ｂ２に変換する。各シーケンサ３４1 〜３４5
からの制御タイミングデータＢ１，Ｂ２をデマルチプレ
クサ３５に供給し、デマルチプレクサ３５は各シーケン
サ３４1 〜３４5 からの制御タイミングデータＢ１，Ｂ
２を奇数ノズルに対応したデコーダ３６1 〜３６5 にそ
れぞれ供給する。そして、各デコーダ３６1 〜３６5 か
らの信号によりトランジスタ回路部３９1 ，３９3 ，３
９5 ，３９7 ，３９9 及びトランジスタ回路部４１1 〜
４１9 が選択的に駆動される。これにより、各静電容量
１５1 〜１５9 が選択的に充電、放電制御され、各イン
ク室の隔壁を構成する圧電素子が歪動作されて所望のイ
ンク室に圧力が与えられノズルから階調データに応じた
所定量のインクが吐出することになる。
【００５０】例えば、３番目のノズルを駆動する場合に
は、隣り合う２番目と４番目のノズルは偶数番目のノズ
ルで割り当てられないノズルとなり、このときには３番
目のノズルに対応するインク室からインクが吐出され、
隣り合うインク室からインクが吐出されることはない。
このようにして、奇数番目のノズルと偶数番目のノズル
が交互に駆動されて印刷が行われる。
【００５１】（第５の実施の形態）この実施の形態は前
述した第４の実施の形態と同じ図４の駆動装置を使用し
て別の駆動方法を実現したものである。このヘッド駆動
装置は、定常状態では、電界効果トランジスタ２１1 ，
２１2，２１3 ，２１4 ，２１5 ，…がオフ状態、電界
効果トランジスタ２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 ，２
２5 ，…がオフ状態、ＭＯＳトランスファゲート２５
1，２５2 ，２５3 ，２５4 …がオン状態になってい
る。
【００５２】この状態で、電界効果トランジスタ２１3
，２２2 ，２２4 をオン、ＭＯＳトランスファゲート
２５2 ，２５3 をオフすると、静電容量１５2 ，１５3
が充電される。このときの充電経路は、Ｖdd→トランジ
スタ２１3 →電極１４3 →静電容量１５2 →電極１４2
→トランジスタ２２2 →Ｖss及びＶdd→トランジスタ２
１3 →電極１４3 →静電容量１５3 →電極１４4 →トラ
ンジスタ２２4 →Ｖssである。このとき、インク室Ｂは
図１の(b) に示すように広がりインク供給口からインク
を吸い込む。
【００５３】次いで、電界効果トランジスタ２１3 ，２
２2 ，２２4 をオフし、電界効果トランジスタ２１2 ，
２１4 ，２２3 をオンする。これにより、静電容量１５
2 ，１５3 は逆方向に充電される。このときの充電経路
は、Ｖdd→トランジスタ２１2 →電極１４2 →静電容量
１５2 →電極１４3 →トランジスタ２２3 →Ｖss及びＶ
dd→トランジスタ２１4 →電極１４4 →静電容量１５3
→電極１４3 →トランジスタ２２3 →Ｖssである。この
とき、インク室Ｂは図１の(c) に示すように収縮しノズ
ルからインクが吐出する。
【００５４】その後、電界効果トランジスタ２１2 ，２
１4 ，２２3 をオフし、ＭＯＳトランスファゲート２５
2 ，２５3 をオンにすると、静電容量１５2 はＭＯＳト
ランスファゲート２５2 を介して放電し、静電容量１５
3 はＭＯＳトランスファゲート２５3 を介して放電し、
インク室Ｂは図１の(a) に示す状態に戻る。このよう
に、静電容量１５2 ，１５3 を充電、逆充電、放電する
ことでインクの吐出が行われる。
【００５５】そして、静電容量１５2 ，１５3 が放電し
ているとき、電界効果トランジスタ２１2 ，２１3 ，２
１4 ，２２2 ，２２3 ，２２4 は全てオフしているた
め、Ｖss電源端子又はＶdd電源端子への電流経路は存在
せず、従って、基板電位からの電流の引き込みは生じな
い。従って、この実施の形態においても信頼性の高いヘ
ッド駆動用のＩＣを構築できることになる。
【００５６】また、この実施の形態では、インクの吐出
は逆充電時に行われ、その後放電が行われる。従って、
インクの特性などの条件によっては放電の速度をあまり
速くせず故意にゆっくり放電させ、インクの急激な圧力
変化を抑えた方が誤吐出防止等の点で良好な場合があ
る。そのような場合は、ＭＯＳトランスファゲート２５
1 〜２５4 のオン抵抗を大きく設定し、静電容量１５1
〜１５4 とＭＯＳトランスファゲート２５1 〜２５4 の
オン抵抗によって定まる時定数を大きくすればよい。
【００５７】なお、前記各実施の形態ではマルチノズル
インクジェットヘッドとして隔壁を構成する各圧電素子
１５が上方向、すなわち、天板１２の方向に分極したヘ
ッドを使用した場合のヘッド駆動装置について述べたが
必ずしもこれに限定するものではなく、図７に示すよう
に隔壁を構成する各圧電素子１５が下方向に分極したヘ
ッドであってもよい。この場合は、図１の場合とは逆
に、図７の(b) に示すように、ある電極１４にマイナス
電圧を印加すると、この電極１４と隣接する電極１４と
の間の圧電素子１５がこの電極１４を設けたインク室１
３を膨脹するように外側に歪む。逆に、図７の(c) に示
すように、ある電極１４にプラス電圧を印加すると、こ
の電極１４と隣接する電極１４との間の圧電素子１５が
この電極１４を設けたインク室１３を圧縮するように内
側に歪む。従って、このヘッドを使用した場合にはそれ
に対応したヘッド駆動装置を使用することになる。
【００５８】なお、前記各実施の形態では電気機械変換
素子として圧電素子を使用したが必ずしもこれに限定す
るものではなく、静電気力を用いた電気機械変換素子で
あってもよい。また、前記各実施の形態では電気機械変
換素子が直接インク室の壁面を形成したが必ずしもこれ
に限定するものではなく、電気機械変換素子が間接的に
インク室の壁面を変形させる構成でもよく、要は、電気
機械変換素子の変形動作によりインク室に圧力の変化を
与えればよい。
【００５９】また、本発明が適用されるインクジェット
プリンタのヘッドとしては、電気機械変換素子の機械的
構造が異なっていても、電気機械変換素子が電気的に直
列する静電容量を構成しているものであれば利用可能で
ある。以上、本願発明の各実施の形態について説明した
が、本願発明はここに説明した各実施の形態のみに限定
するものではなく、本願発明の要旨を逸脱することなく
必要に応じて種々の変形及び変更を実施し得ることは可
能である。
【００６０】
【発明の効果】以上、請求項１乃至８記載の発明によれ
ば、ＩＣ化してもＩＣ内の寄生能動素子の影響を受けに
くくでき、また、素子間分離の悪化やラッチアップを引
起こすことがなく、ＩＣ化した場合の信頼性を向上でき
る。
【００６１】また、請求項５記載の発明によれば、さら
に、放電経路にダイオードを使用しないので回路が簡単
になる。
【００６２】また、請求項６乃至８記載の発明によれ
ば、さらに、放電経路のループ抵抗を小さくでき、ヘッ
ドの高速動作が可能になる。
【００６３】また、請求項６及び８記載の発明によれ
ば、さらに、静電容量に対する放電を遅くすることでイ
ンクの誤吐出防止を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施の形態で使用するマルチノズル
インクジェットヘッドの動作を説明するための断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるヘッド駆動
装置の回路構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態におけるヘッド駆動
装置の回路構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態におけるヘッド駆動
装置の回路構成図。
【図５】同実施の形態におけるヘッド駆動装置を使用し
た制御部全体の構成を示すブロック図。
【図６】図５におけるデコーダの回路構成図。
【図７】本発明の各実施の形態で使用するマルチノズル
インクジェットヘッドの他の構成例を示す断面図。
【図８】マルチノズルインクジェットヘッドの構成を示
す断面図。
【図９】従来のヘッド駆動装置の回路構成図。
【符号の説明】
１３…インク室 １４、１４1 〜１４5 …電極 １５…圧電素子 １５1 〜１５5 …静電容量 ２１1 〜２１5 …電界効果トランジスタ（第１の半導体
スイッチング素子） ２２1 〜２２5 …電界効果トランジスタ（第２の半導体
スイッチング素子）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−18054（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−7554（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−64166（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−91868（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−266558（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−84902（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 H01L 41/09

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 変形動作によりインク室に圧力の変化を
    与える電気機械変換素子を備え、電極を介してこの電気
    機械変換素子による静電容量が直列に接続されるように
    複数のインク室とこの各インク室に対応する電極を並べ
    て形成したインクジェットヘッドと、第１の電源端子と
    前記各電極との間にそれぞれ接続した複数の第１の半導
    体スイッチング素子と、前記第１の電源端子と異なる電
    位の第２の電源端子と、この第２の電源端子と前記各電
    極との間にそれぞれ接続した複数の第２の半導体スイッ
    チング素子とを備え、 前記各第１の半導体スイッチング素子と前記各第２の半
    導体スイッチング素子とを選択的に導通制御することに
    よる前記静電容量の充放電動作によって前記インク室の
    圧力を変化してインクを吐出するものにおいて、静電容量の両端に接続した各第２の半導体スイッチング
    素子と第２の電源端子により構成される経路でその静電
    容量の放電を行い、 前記各第１の半導体スイッチング素子と前記各第２の半
    導体スイッチング素子とを一つの半導体基板上に形成
    し、この半導体基板に与える電位を、前記第１の電源端
    子と前記第２の電源端子の電位の範囲よりも第２の電源
    端子の電位の外側に外れた値に設定したことを特徴とす
    るインクジェットプリンタのヘッド駆動装置。
  2. 【請求項２】 変形動作によりインク室に圧力の変化を
    与える電気機械変換素子を備え、電極を介してこの電気
    機械変換素子による静電容量が直列に接続されるように
    複数のインク室とこの各インク室に対応する電極を並べ
    て形成したインクジェットヘッドと、第１の電源端子と
    前記各電極との間にそれぞれ接続した複数の第１の半導
    体スイッチング素子と、前記各電極と前記第１の電源端
    子の電位よりも低い電位の第２の電源端子との間にそれ
    ぞれ接続した複数の第２の半導体スイッチング素子とを
    備え、 所定のインク室の電極に接続した前記第１の半導体スイ
    ッチング素子を導通制御するとともにこの所定のインク
    室の電極に接続した前記第２の半導体スイッチング素子
    を非導通制御し、かつ、この所定のインク室と隣合うイ
    ンク室の電極に接続した前記第１の半導体スイッチング
    素子を非導通制御するとともにこの所定のインク室と隣
    合うインク室の電極に接続した前記第２の半導体スイッ
    チング素子を導通制御し、これにより所定のインク室の
    電極と隣合うインク室の電極との間の静電容量を充電
    し、続いて、所定のインク室の電極に接続した前記第１
    の半導体スイッチング素子を非導通制御するとともにこ
    の所定のインク室の電極に接続した前記第２の半導体ス
    イッチング素子を導通制御し、これにより所定のインク
    室の電極と隣合うインク室の電極との間の静電容量を放
    電し、この充放電動作により所定のインク室の圧力を変
    化してインクを吐出するものにおいて、 前記各第１の半導体スイッチング素子と前記各第２の半
    導体スイッチング素子とを一つの半導体基板上に形成
    し、この半導体基板に与える電位を、前記第１の電源端
    子と前記第２の電源端子の電位の範囲から外れた低い値
    に設定したことを特徴とするインクジェットプリンタの
    ヘッド駆動装置。
  3. 【請求項３】 変形動作によりインク室に圧力の変化を
    与える電気機械変換素子を備え、電極を介してこの電気
    機械変換素子による静電容量が直列に接続されるように
    複数のインク室とこの各インク室に対応する電極を並べ
    て形成したインクジェットヘッドと、第１の電源端子と
    前記各電極との間にそれぞれ接続した複数の第１の半導
    体スイッチング素子と、前記第１の電源端子と異なる電
    位の第２の電源端子と、この第２の電源端子と前記各電
    極との間にそれぞれ接続した複数の第２の半導体スイッ
    チング素子とを備え、 前記各第１の半導体スイッチング素子と前記各第２の半
    導体スイッチング素子とを選択的に導通制御することに
    よる前記静電容量の充放電動作によって前記インク室の
    圧力を変化してインクを吐出するものにおいて、静電容量の両端に接続した各第２の半導体スイッチング
    素子と第２の電源端子により構成される経路でその静電
    容量の放電を行い、 前記各第２の半導体スイッチング素子は集積回路上に形
    成したＭＯＳ型トランジスタであり、このＭＯＳ型トラ
    ンジスタのバックゲートには、このＭＯＳ型トランジス
    タのソース、ドレインに与える電位の範囲よりも第２の
    電源端子の電位の外側に外れた電位を与えることを特徴
    とするインクジェットプリンタのヘッド駆動装置。
  4. 【請求項４】 変形動作によりインク室に圧力の変化を
    与える電気機械変換素子を備え、電極を介してこの電気
    機械変換素子による静電容量が直列に接続されるように
    複数のインク室とこの各インク室に対応する電極を並べ
    て形成したインクジェットヘッドと、第１の電源端子と
    前記各電極との間にそれぞれ接続した複数の第１の半導
    体スイッチング素子と、前記各電極と前記第１の電源端
    子の電位よりも低い電位の第２の電源端子との間にそれ
    ぞれ接続した複数の第２の半導体スイッチング素子とを
    備え、 所定のインク室の電極に接続した前記第１の半導体スイ
    ッチング素子を導通制御するとともにこの所定のインク
    室の電極に接続した前記第２の半導体スイッチング素子
    を非導通制御し、かつ、この所定のインク室と隣合うイ
    ンク室の電極に接続した前記第１の半導体スイッチング
    素子を非導通制御するとともにこの所定のインク室と隣
    合うインク室の電極に接続した前記第２の半導体スイッ
    チング素子を導通制御し、これにより所定のインク室の
    電極と隣合うインク室の電極との間の静電容量を充電
    し、続いて、所定のインク室の電極に接続した前記第１
    の半導体スイッチング素子を非導通制御するとともにこ
    の所定のインク室の電極に接続した前記第２の半導体ス
    イッチング素子を導通制御し、これにより所定のインク
    室の電極と隣合うインク室の電極との間の静電容量を放
    電し、この充放電動作により所定のインク室の圧力を変
    化してインクを吐出するものにおいて、 前記各第２の半導体スイッチング素子は半導体基板に組
    み込んだ集積回路上に形成したＭＯＳ型トランジスタで
    あり、このＭＯＳ型トランジスタのバックゲートには、
    このＭＯＳ型トランジスタのソース、ドレインに与える
    電位の範囲から外れた低い電位を与えることを特徴とす
    るインクジェットプリンタのヘッド駆動装置。
  5. 【請求項５】 変形動作によりインク室に圧力の変化を
    与える電気機械変換素子を備え、電極を介してこの電気
    機械変換素子による静電容量が直列に接続されるように
    複数のインク室とこの各インク室に対応する電極を並べ
    て形成したインクジェットヘッドと、第１の電源端子と
    前記各電極との間にそれぞれ接続した複数の第１の半導
    体スイッチング素子と、前記第１の電源端子と異なる電
    位の第２の電源端子と、この第２の電源端子と前記各電
    極との間にそれぞれ接続した複数の第２の半導体スイッ
    チング素子とを備え、 前記各第１の半導体スイッチング素子と前記各第２の半
    導体スイッチング素子とを選択的に導通制御することに
    よる前記静電容量の充放電動作によって前記インク室の
    圧力を変化してインクを吐出するものにおいて、 少なくとも前記各第２の半導体スイッチング素子はＭＯ
    Ｓ型トランジスタであり、前記静電容量の放電時には、
    この静電容量の両端に接続した前記各第２の半導体スイ
    ッチング素子のそれぞれのゲートに同一電位を与えて互
    いにソースとドレインが逆転したＭＯＳ型トランジスタ
    として動作させ、このＭＯＳ型トランジスタを経由して
    放電することを特徴とするインクジェットプリンタのヘ
    ッド駆動装置。
  6. 【請求項６】 変形動作によりインク室に圧力の変化を
    与える電気機械変換素子を備え、電極を介してこの電気
    機械変換素子による静電容量が直列に接続されるように
    複数のインク室とこの各インク室に対応する電極を並べ
    て形成したインクジェットヘッドと、第１の電源端子と
    前記各電極との間にそれぞれ接続した複数の第１の半導
    体スイッチング素子と、前記第１の電源端子と異なる電
    位の第２の電源端子と、この第２の電源端子と前記各電
    極との間にそれぞれ接続した複数の第２の半導体スイッ
    チング素子と、前記各電極間に接続した複数の第３の半
    導体スイッチング素子とを備え、 前記各第１の半導体スイッチング素子と前記各第２の半
    導体スイッチング素子とを選択的に導通制御することに
    よる前記静電容量の充放電動作と、前記各第３の半導体
    スイッチング素子を選択的に導通制御することによる前
    記静電容量の放電動作とによって前記インク室の圧力を
    変化してインクを吐出することを特徴とするインクジェ
    ットプリンタのヘッド駆動装置。
  7. 【請求項７】 変形動作によりインク室に圧力の変化を
    与える電気機械変換素子を備え、電極を介してこの電気
    機械変換素子による静電容量が直列に接続されるように
    複数のインク室とこの各インク室に対応する電極を並べ
    て形成したインクジェットヘッドと、第１の電源端子と
    前記各電極との間にそれぞれ接続した複数の第１の半導
    体スイッチング素子と、前記各電極と前記第１の電源端
    子の電位よりも低い電位の第２の電源端子との間にそれ
    ぞれ接続した複数の第２の半導体スイッチング素子と、
    前記各電極間にそれぞれ接続した複数の第３の半導体ス
    イッチング素子とからなり、 所定のインク室の電極に接続した前記第１の半導体スイ
    ッチング素子を導通制御するとともにこの所定のインク
    室の電極に接続した前記第２の半導体スイッチング素子
    を非導通制御し、また、この所定のインク室と隣合うイ
    ンク室の電極に接続した前記第１の半導体スイッチング
    素子を非導通制御するとともにこの所定のインク室と隣
    合うインク室の電極に接続した前記第２の半導体スイッ
    チング素子を導通制御し、かつ、この所定のインク室の
    電極と隣合うインク室の電極との間にそれぞれ接続した
    前記第３の半導体スイッチング素子を非導通制御し、こ
    れにより所定のインク室の電極と隣合うインク室の電極
    との間の静電容量を充電し、続いて、所定のインク室の
    電極に接続した前記第１の半導体スイッチング素子を非
    導通制御するとともにこの所定のインク室の電極と隣合
    うインク室の電極との間にそれぞれ接続した前記第３の
    半導体スイッチング素子を導通制御し、これにより所定
    のインク室の電極と隣合うインク室の電極との間の静電
    容量を放電し、この充放電動作により所定のインク室の
    圧力を変化してインクを吐出することを特徴とするイン
    クジェットプリンタのヘッド駆動装置。
  8. 【請求項８】 各第３の半導体スイッチング素子をＭＯ
    Ｓ型トランスファゲートとしたことを特徴とする請求項
    ６又は７記載のインクジェットプリンタのヘッド駆動装
    置。
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