JP3728869B2 - インクジェットヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッドに関し、詳しくは、連続的に形成された複数のインク噴射用のチャンネルと、該複数のチャンネル間に設けられチャンネル内のインクに圧力を与えるアクチュエータと、隣接するチャンネルを連続して高速駆動するための駆動回路と、を用いたインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来より、連続的に形成された複数のインク噴射用のノズルを持つチャンネルと、該チャンネルに対応して設けられた圧力発生素子および該圧力発生素子に電圧を印加するための電極からなるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータの電極に印加することによりチャンネル内に圧力変化を生じさせて前記ノズルよりインクを噴射するインクジェットヘッドの駆動回路は知られている。
【０００３】
かかるインクジェットヘッド１は、例えば図３に示すように、一体的に立設され分極された圧電材料で少なくとも一部が構成されたチャンネル壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ（圧力発生素子）を有する圧電素子基板２と、該圧電素子基板２の上側に接着層４（図５参照）を介して固定されるカバープレート３とを備え、圧電素子基板２、液室上壁となるカバープレート３と、チャンネル壁１１ａ〜１１ｅによって区画されて、印字のための噴射されるインクが供給されるチャンネル８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆが多数（例えば６４個）溝状に形成されている。
【０００４】
各チャンネル８ａ〜８ｆは、圧電素子基板２の後端部に近いところで浅くなっている。カバープレート３には、インク導入口２１、それに接続したマニホールド２２が形成されている。そして、各チャンネル８の上面がカバープレート３で覆われることにより、各チャンネル８ａ〜８ｆの後端部がマニホールド２２、インク導入口２１を介して、インク供給源であるインクカートリッジ（図示せず）に接続される。
【０００５】
圧電素子基板２及びカバープレート３の前面にはノズルプレート３１が接着固定され、該ノズルプレート３１には各チャンネル８ａ〜８ｆに対応してノズル孔３２が各々形成されている。
【０００６】
各チャンネル８ａ〜８ｆのチャンネル壁１１ａ〜１１ｅの両面には、該チャンネル壁１１ａ〜１１ｅの圧電材料に分極方向とほぼ直交する駆動電界を発生させるために電極１３が各々設けられている。基板４１には、各チャンネル１１ａ〜１１ｅに対応した導電パターン４２が各々形成され、該各導電パターン４２と各電極１３とはワイヤボンディングによって導線４３で各々接続されている。そして、導電パターン４２には、図４に示すように、インク噴射を駆動制御するヘッドドライバ５１が連係され、該ヘッドドライバ５１に制御信号がライン５３を通じて入力されるようになっている。また、ヘッドドライバ５１には、電源電圧Ｖがライン５４を通じて印加され、また、接地のためにライン５５が設けられている。そして、図５及び図６において、各チャンネル８ａ〜８ｆで示し、その間のチャンネル壁を１１ａ〜１１ｅで示し、各チャンネルに対応して設けられた電極を１３ａ１，１３ａ２，１３ｂ１，１３ｂ２，１３ｃ１，１３ｃ２，１３ｄ１，１３ｄ２，１３ｅ１，１３ｅ２，１３ｆ１，１３ｆ２で示している。図５は各電極１３ａ１〜１３ｆ２に電圧を印加していない状態を示すインクジェットヘッド１の縦断面図であり、図６は電極１３ｃ１，１３ｃ２に所定のＯＮ電圧を印加した状態を示すインクジェットヘッド１の縦断面図である。
【０００７】
次に、インクジェットヘッド１のインク噴射動作について簡単に説明する。電極１３ｃ１と電極１３ｃ２に所定のＯＮ電圧を印加し、電極１３ｂ２と電極１３ｄ１は接地した状態にすると、圧電厚み滑り効果により、前記チャンネル壁１１ｂ，１１ｃが例えば図５から図６に示すように変形し、チャンネル容積が変化して、前記チャンネル８ｃのインクに圧力を与えてインクを噴射する。
【０００８】
図７は上記構成のインクジェットヘッドの等価回路と駆動回路との接続関係を示す回路図である。隣り合う電極１３ａ２及び電極１３ｂ１と当該両電極に挟まれたチャンネル壁１１ａとにより静電容量成分Ｃ（コンデンサ成分）が形成され、隣り合う電極１３ｂ２及び電極１３ｃ１と当該両電極に挟まれたチャンネル壁１１ｂとにより静電容量成分Ｃが形成され、隣り合う電極１３ｃ２及び電極１３ｄ１と当該両電極に挟まれたチャンネル壁１１ｃとにより静電容量成分Ｃが形成され、隣り合う電極１３ｄ２及び電極１３ｅ１と当該両電極に挟まれたチャンネル壁１１ｄとにより静電容量成分Ｃが形成され、隣り合う電極１３ｅ２と電極１３ｆ１と当該両チャンネルに挟まれたチャンネル壁１１ｆにより静電容量成分Ｃが形成される。
【０００９】
また、電極１３ａ１と電極１３ａ２に駆動回路１４ａが接続され、電極１３ｂ１と電極１３ｂ２に対し駆動回路１４ｂが接続され、電極１３ｃ１と電極１３ｃ２に対し駆動回路１４ｃが接続され、電極１３ｄ１と電極１３ｄ２に対し駆動回路１４ｄが接続され、電極１３ｅ１と電極１３ｅ２に対し駆動回路１４ｅ接続され、電極１３ｆ１と電極１３ｆ２に対し駆動回路１４ｆが接続されている。
【００１０】
次に、図８を参照して駆動回路と各電極の電気的構成を詳述する。
【００１１】
図８に示すように、駆動回路１４ｃでは、２つのスイッチング素子である第１トランジスタＱ１及び第２トランジスタＱ２が電源Ｖ（電圧Ｅ(V)）とグランド側の間に直列接続され、第１のトランジスタＱ１と第２のトランジスタＱ２との接続点Ｐ１に抵抗Ｒ１（抵抗値Ｒ(Ω)）の一端を接続し、抵抗Ｒ１の他端を電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２に接続して、第１のトランジスタＱ１を電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２への電圧印加の立ち上げ用（充電用）とし、第２のトランジスタＱ２を立ち下げ用（放電用）としている。即ち、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２は、一方がＯＮのとき他方がＯＦＦに成るように選択的にベースＢにＯＮ電流が印加される。
【００１２】
また、駆動回路１４ｃの下方に示す駆動回路１４ｂでは、２つのスイッチング素子である第１トランジスタＱ３及び第２トランジスタＱ４が電源Ｖ（電圧Ｅ(V)）とグランド側の間に直列接続され、第１のトランジスタＱ３と第２のトランジスタＱ４との接続点Ｐ２に抵抗Ｒ２（抵抗値Ｒ(Ω)）の一端を接続し、抵抗Ｒ２の他端を電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２に接続して、第１のトランジスタＱ３を電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２への電圧印加の立ち上げ用（充電用）とし、第２のトランジスタＱ４を立ち下げ用（放電用）としている。
【００１３】
さらに、駆動回路１４ｃの上方に示す駆動回路１４ｄでは、２つのスイッチング素子である第１トランジスタＱ５及び第２トランジスタＱ６が電源Ｖ（電圧Ｅ(V)）とグランド側の間に直列接続され、第１のトランジスタＱ５と第２のトランジスタＱ６との接続点Ｐ３に抵抗Ｒ３（抵抗値Ｒ(Ω)）の一端を接続し、抵抗Ｒ３の他端を電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２に接続して、第１のトランジスタＱ５を電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２への電圧印加の立ち上げ用（充電用）とし、第２のトランジスタＱ６を立ち下げ用（放電用）としている。
【００１４】
上記のように、静電容量成分Ｃが直列接続されているインクジェットヘッドを駆動するため、図示外の制御装置からのＯＮ電流がトランジスタＱ１のベースＢに入力されると（このときトランジスタＱ２は、ＯＦＦ状態）、トランジスタＱ１にコレクタ電流Ｉｑ１が流れ、トランジスタＱ１のコレクタｃと抵抗Ｒを介して接続されているＢ点の電圧が狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））となり、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ２にＥ（Ｖ）が印加される。これによって図６に示すように、アクチュエータ壁１１ｂ、１１ｃがそれぞれチャンネル８ｃ側に変形して、インクに圧力を与え、インクを噴射する。そして、トランジスタＱ１をＯＦＦし、トランジスタＱ２のベースＢにＯＮ電流が入力されると、印加した電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））に落ちる。その後、次にインクを噴射すべきチャンネルの電極に電圧を印加する。
【００１５】
特に、隣接するチャンネル８ｃ、８ｄを連続駆動する場合には、両チャンネル間のアクチュエータ壁が共有されているため、直線状態に復帰した後でなければ、次のチャンネルは図６と同様の変形をすることができない。したがって、アクチュエータ壁が機械的な変形、復帰、変形をする周期で、インクの噴射間隔が決定される。
【００１６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、隣接するチャンネルを連続して高速駆動するための駆動回路を有するインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１に記載の発明は、連続的に形成された複数のインク噴射用のチャンネルと、これら複数のチャンネルの各々に対応して設 けられたノズル孔と、前記複数のチャンネル間に設けられチャンネル内のインクに圧力を与えるアクチュエータと、このアクチュエータに電圧を印加することによって前記チャンネル内に圧力変化を生じさせて前記ノズル孔よりインクを噴射させる駆動回路とを備えたインクジェットヘッドにおいて、前記駆動回路は、前記複数のチャンネルのうち隣接する両チャンネル内のインクを連続して噴射するとき、両チャンネル間のアクチュエータに、一方のチャンネルのインクに噴出に寄与する圧力を与えるようにアクチュエータを変形させる駆動電圧を印加し、その後、そのアクチュエータを復帰させる駆動電圧を印加することによって他方のチャンネルのインクに噴出に寄与する圧力を与えるものであるとともに、隣接する一方のチャンネルからインクを噴射するための駆動電圧を印加する期間の後半に重複して、他方のチャンネルからインクを噴射するための駆動電圧の印加を開始する。
【００１８】
つまり、隣接する両チャンネル間のアクチュエータを駆動して一方のチャンネルからインクを噴射した後、アクチュエータが復帰する動作を利用して他方のチャンネルからインクを噴射することで、インクの噴射間隔を短くするものである。すなわち、アクチュエータ壁をその一方の側面の電極に電圧を印加して変形させ一方のチャンネルからインクを噴射した後、その電圧を維持した状態で、アクチュエータ壁の他方の側面の電極に電圧を印加すると、アクチュエータ壁は、両側面に同電圧が印加されることで復帰することから、その復帰動作に基づいて短い噴射間隔で他方のチャンネルから噴射することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載のように、前記アクチュエータは、複数のチャンネルを形成するようにその複数のチャンネル間に設けられチャンネル壁であることが望ましい。これにより、チャンネル内に特別なアクチュエータを設けることなくインクジェットヘッドを構成することができる。
【００２０】
また、請求項３に記載のように、前記駆動回路は、インクを噴射しようとするチャンネルの両側のチャンネル壁に対して駆動電圧を印加するものであって、チャンネル内のインクに対して両側のチャンネル壁から圧力を与えることが望ましい。これにより、インクに大きな噴射圧力を与えることができるだけでなく、隣接する両チャンネルが連続駆動される場合、両チャンネル間のアクチュエータ壁が復帰する動作と、それと対向するアクチュエータ壁が変形する動作とで共同してインクに圧力を与えることになり、隣接するチャンネルが連続して駆動されない場合において、アクチュエータ壁が復帰した際の誤噴射を防止することができる。
【００２１】
また、請求項４に記載のように、請求項２又は３に記載の構成において、前記アクチュエータ壁の少なくとも一部は、分極処理された圧電材料であり、その圧電材料のチャンネル側両側面に、分極方向と直角方向に駆動電界を発生するための電極を有することが望ましい。これにより、請求項２又は３に記載の構成は、一層簡単にインクジェットヘッドを構成することができる。
【００２２】
【００２３】
また、請求項５に記載のように、前記駆動回路は、２個のスイッチング素子を電源側とグランド側の間に直列接続し、その接続点を前記電極へ接続して、一方のスイッチング素子を該電極への電圧印加の立ち上げ用とし、他方のスイッチング素子を印加電圧の立ち下げ用とし、これらのスイッチング素子の各々と並列に、逆バイアス保護用の保護ダイオードを接続するとともに、該保護ダイオードの最大定格の平均整流電流Ｉ0 が次の式を満たしていることが望ましい。
【００２４】
Ｉ0≧Ｅ×Ｃ×ｆ×２（Ａ）
Ｅ：電源電圧（Ｖ）
Ｃ：圧力発生素子チャンネル壁の静電容量（Ｆ）
ｆ：最大印字周波数（Ｈｚ）
このように、保護ダイオードによってスイッチング素子に過大な逆バイアス電圧が作用するのを防止でき、スイッチング素子の破壊を防止することが可能となる。また、保護ダイオードの最大定格平均整流電流Ｉ0が上記の条件を満たしているので、保護ダイオードの破壊も防止することができる。
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
また、請求項６記載のように、前記保護ダイオードの最大定格の尖頭電流ＩFMが次の式を満たしていることが望ましい。
【００２９】
ＩFM≧２（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋ＲON） （Ａ）
Ｅ：電源電圧（Ｖ）
ＥF：保護ダイオードの順方向電圧降下Ｒ：保護ダイオードから電極に至るまでの駆動回路のインピーダンスの抵抗成分（Ω）
ＲON：トランジスタのオン抵抗（Ω）
これにより、保護ダイオードの破壊防止効果が一層高まる。
【００３０】
また、請求項７に記載のように、前記チャンネルは、隣接したチャンネルが異なったグループに属するように、複数のグループ単位に分け、前記グループ毎に駆動電圧を印加するることが望ましい。つまり、隣接したチャンネルは、一方のチャンネルを駆動した後アクチュエータを復帰させて、他方のチャンネルを駆動することで、両者同時には駆動できない。このため、隣接したチャンネルが異なったグループに属するように、複数のチャンネルを複数のグループ単位に分け、グループ毎に駆動電圧を印加することで、複数のチャンネルの全部を順次駆動することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
インクジェットヘッド自体は前述したものと同様の構成であり、連続的に形成された複数のインク噴射用のノズルを持つチャンネルと、該チャンネルに対応して設けられた圧力発生素子および該圧力発生素子に電圧を印加するための電極からなるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータの電極に駆動電圧を印加することによりチャンネル内に圧力変化を生じさせて前記ノズルよりインクを噴射するようになっている。
【００３３】
本実施の形態において、駆動回路１４ｃは、電極１３ｃ１と電極１３ｃ２に所定のＯＮ電圧（図１０１０のＢ）を印加し、電極１３ｂ２と電極１３ｄ１は接地した状態にすると、圧電厚み滑り効果により、チャンネル壁１１ｂ，１１ｃが例えば図５から図６に示すようにチャンネル８ｃ内に向け中央を突出させるように変形し、チャンネル８ｃのインクに圧力を与えてインクを噴射する。ここまでは、前述したものと同様であるが、本実施の形態では、上記チャンネル８ｃと隣接したチャンネル８ｄからインクを噴射する場合、図１０に示すように、上記の電圧Ｂを印加する期間の後半（電圧Ｂの立ち上がり後ｔ時間後）で、チャンネル８ｄの電極１３ｄ１，１３ｄ２に電圧Ｃを印加する。この結果、チャンネル壁１１ｃは、その両側の電極１３ｃ２，１３ｄ１から同電圧が印加されることとなって、図１１に示すように直線状態に復帰する。同時にチャンネル８ｄの他方のチャンネル壁１１ｄは、電極１３ｄ２に印加された電圧により、チャンネル８ｄ側に変形する。つまり、チャンネル８ｄ内のインクは、直線状態に復帰したチャンネル壁１１ｃと内側へ変形したチャンネル壁１１ｄとにより、両側から圧力が与えられ、大きな圧力で噴射される。
【００３４】
同様に、そのチャンネル８ｄに隣接するチャンネル８ｅに対しても、上記電圧Ｃに一部重複して電圧Ａを印加することで、そのチャンネル８ｅ内のインクを噴射することができる。
【００３５】
電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））になると、例えば、チャンネル壁１１ｂが直線状態に復帰し、噴射することを意図していないチャンネル８ｂに対してインクに少しの圧力が与えられるが、片側だけからの圧力ではインクを噴射させないように設定されている。
【００３６】
上記構成であるから、隣接するチャンネルは、同時にはインクを噴射することができない。このため、複数のチャンネルを、隣接するチャンネルが異なったグループに属するように、複数のグループ単位に分けて駆動する。例えば２つおきにチャンネルを分けて、３グループとする。駆動回路は、チャンネル８ｂと８ｅが属するグループ、チャンネル８ｃが属するグループ、チャンネル８ｄが属するグループをそれぞれ上記の噴射間隔ｔで図１０のように相互にずれたタイミングで駆動する。このようにすることで、１つのグループの全チャンネル壁が同時に復帰しても、他のグループのどのチャンネルも片側だけから圧力を受けるようにでき、インクを誤噴射することはない。
【００３７】
上記のように、隣接するチャンネル間のチャンネル壁の変形、復帰動作を利用して、両チャンネルから連続してインクを噴射することができ、インクの噴射間隔を短くすることができる。異なるグループのチャンネルどうしは、相互に影響なく駆動することができるから、上記の噴射間隔で、ヘッドの記録速度が決定される。また、チャンネル間に空間を設けないから、チャンネルを高密度に配置でき、高密度の記録を可能にする。
【００３８】
本実施の形態の場合、駆動回路は、前述した図８のものを使用すると、トランジスタＱ１がＯＮされ（図９(a)のＴ１）、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ２にＥ（Ｖ）が印加された状態（図９(a)のＴ１とＴ２の間の状態）で、隣接するチャンネルを駆動するために、トランジスタＱ３がＯＮされ、Ｃ点の電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））から狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））に上昇する図９(a)のＴ２）。すなわち電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２の電位がＥ（Ｖ）になって、Ｃ点がＥ（Ｖ）の状態になる。したがって電極１３ｂ２の電位はグランドに対してＥ（Ｖ）高く、電極１３Ｃ１の電位は電極１３ｂ２の電位に対してＥ（Ｖ）高いので、結果として、グランドに対して電極１３ｃ１の電位は２Ｅ（Ｖ）となり、トランジスタＱ１に対しては、２Ｅ−Ｅ＝Ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧がかかることになる。したがって、逆バイアスＥ（Ｖ）による貫通電流（ラッチアップ）により、Ｂ点に接続された電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２に対するスイッチング素子であるトランジスタＱ１が破壊されるという問題がある。
【００３９】
さらに、Ｂ点の電圧が狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））のときに、即ち、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ２にＥ（Ｖ）が印加されているときに、Ａ点の電位が狽k買激xル（０（Ｖ））から狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））に上昇すると、電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２の電位がＥ（Ｖ）になる。したがって、電極１３ｄ１の電位はグランドに対してＥ（Ｖ）高く、電極１３Ｃ２の電位は電極１３ｄ１の電位に対してＥ（Ｖ）高いので、結果として、グランドに対して電極１３ｃ２の電位は２Ｅ（Ｖ）となり、トランジスタＱ１に対しては、２Ｅ−Ｅ＝Ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧がかかることになる。したがって、前記同様に逆バイアスＥ（Ｖ）による貫通電流（ラッチアップ）により、Ｂ点に接続された電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２に対するスイッチング素子であるトランジスタＱ１が破壊されるという問題がある。
【００４０】
逆に、Ｂ点の電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））にあるとき（図９(b)のＴ３とＴ４の間の状態）、即ち、図示外の制御装置からのＯＮ電流がトランジスタＱ２のベースＢに入力され、トランジスタＱ２にコレクタ電流Ｉｑ２が流れ、トランジスタＱ２のコレクタｃと抵抗Ｒを介して接続されているＢ点の電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））であるとき、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ２の電位は０（Ｖ）である。その状態でＣ点の電圧が狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））のときは、電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２の電位はＥ（Ｖ）である。そして、駆動回路１４ｂのトランジスタＱ４がＯＮされるとＣ点の電位は狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））から狽k買激xル（０（Ｖ））に下降する。その瞬間においては、まだ、電極１３ｂ２に対して電極１３ｃ１の電位がＥ（Ｖ）低いので、電極１３ｃ１はグランドに対してＥ（Ｖ）低いことになる（図９(b)のT4）。
【００４１】
したがって、Ｂ点の電位がグランドに対してＥ（Ｖ）低いので、トランジスタＱ２には−Ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧がかかることになり、トランジスタＱ２が破壊されることになる。
【００４２】
また、上記同様にＢ点の電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））にあるとき（図９(b)のＴ３とＴ４の間の状態）、即ち、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ２の電位は０（Ｖ）のとき（図９(b)のＴ３とＴ４の間の状態）、その状態でＡ点の電圧が狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））のときは、電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２の電位はＥ（Ｖ）である。そして、駆動回路１４ｄのトランジスタＱ６がＯＮされ、トランジスタＱ５がＯＦＦされると、Ａ点電位は狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））から狽k買激xル（０（Ｖ））に下降する。その瞬間においては、まだ、電極１３ｄ１に対して電極１３ｃ２の電位がＥ（Ｖ）低いので、電極１３ｃ２はグランドに対してＥ（Ｖ）低いことになる（図９(b)のT4）。
【００４３】
したがって、Ｂ点の電位がグランドに対して（Ｖ）低いので、トランジスタＱ２には−Ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧がかかることになり、トランジスタＱ２が破壊されることになる。
【００４４】
尚、図９においては、トランジスタＱ１，Ｑ２のＯＮ時における電圧降下分は０Ｖと仮定している。
【００４５】
図１は本発明の実施の形態の駆動回路を示す。図１に示すように、圧力発生素子を構成するチャンネル壁１１ａには電極１３ａ２と１３ｂ１とが設けられ、チャンネル壁１１ｂには電極１３ｂ２と１３ｃとが設けられ、チャンネル壁１１ｃには電極１３ｃ２と１３ｄ１とが設けられ、チャンネル壁１１ｄには電極１３ｄ２と１３ｅ１とが設けられている。これらの壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが各々等価的に静電容量Ｃとなり、これらが電極１３ｂ１，１３ｃ１，１３ｃ２，１３ｄ１，１３ｄ２により直列に接続されている。
【００４６】
駆動回路１４ｃでは、２つのスイッチング素子である第１トランジスタＱ１及び第２トランジスタＱ２が電源Ｖ（電圧Ｅ(V)）とグランド側の間に直列接続されている。このとき、第１トランジスタＱ１のコレクタＣと第２トランジスタＱ２のコレクタＣが接続点Ｐ１で接続されており、当該接続点Ｐ１に抵抗Ｒ１（抵抗値Ｒ(Ω)）の一端が接続され、抵抗Ｒ１の他端は電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２に接続されている。なお、前記抵抗Ｒ１は、後述する保護ダイオードのＤ１のアノードと保護ダイオードＤ２のカソードの接続点から電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２までのインピーダンスの抵抗成分を表しているものであるが、説明の便宜上一つの抵抗Ｒ１として説明しているものである。
【００４７】
第１のトランジスタＱ１が電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２への電圧印加の立ち上げ（充電）を制御し、第２のトランジスタＱ２が電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２の立ち下げ（放電）を制御する。また、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２は、一方がＯＮのとき他方がＯＦＦに成るように選択的に各々のベースＢにＯＮ電流が印加される。即ち、第１のトランジスタＱ１のベースＢにＯＮ信号電流が入力されると、第１のトランジスタＱ１のコレクタＣに電流Ｉq1が流れ、第１のトランジスタＱ１がＯＮ状態になる。このとき、第２のトランジスタＱ２はＯＦＦ状態に保たれている。この制御は、図示外の制御装置が第１のトランジスタＱ１のベースＢと第２のトランジスタＱ２のベースＢに選択的に所定のタイミングでＯＮ信号電流を流すことにより行われる。第２のトランジスタＱ２がＯＮとなった場合には、当該第２のトランジスタＱ２のコレクタにコレクタ電流Ｉq2が流れて電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２より静電容量Ｃにチャージされた電荷が放電される。
【００４８】
また、第１のトランジスタＱ１と第２のトランジスタＱ２との接続点Ｐ１と抵抗Ｒ１との間には、保護ダイオードＤ１のアノードが接続され、当該保護ダイオードＤ１のカソードは電源Ｖに接続され、第１のトランジスタＱ１にかかる逆バイアスを電流Ｉd1として電源Ｖへ逃がすように構成されている。また、前記接続点Ｐ１と抵抗Ｒ１との間には保護ダイオードＤ２のカソードが接続され、当該保護ダイオードＤ２のカソードはグランドに接続されており、第２のトランジスタＱ２にかかる逆バイアスを電流Ｉd2として逃がすように構成されている。
【００４９】
また、図１に示すように、駆動回路１４ｂでは、２つのスイッチング素子である第１トランジスタＱ３及び第２トランジスタＱ４が電源Ｖ（電圧Ｅ(V)）とグランド側の間に直列接続されている。このとき、第１トランジスタＱ３のコレクタＣと第２トランジスタＱ４のコレクタＣが接続点Ｐ２で接続されており、当該接続点Ｐ２に抵抗Ｒ２（抵抗値Ｒ(Ω)）の一端が接続され、抵抗Ｒ２の他端は電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２に接続されている。なお、前記抵抗Ｒ２は、後述する保護ダイオードのＤ３のアノードと保護ダイオードＤ４のカソードの接続点から電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２までのインピーダンスの抵抗成分を表しているものであるが、説明の便宜上一つの抵抗Ｒ２として説明しているものである。
【００５０】
第１のトランジスタＱ３が電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２への電圧印加の立ち上げ（充電）を制御し、第２のトランジスタＱ４が電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２の立ち下げ（放電）を制御する。また、トランジスタＱ３とトランジスタＱ４も、一方がＯＮのとき他方がＯＦＦに成るように選択的に各々のベースＢにＯＮ電流が印加される。即ち、第１のトランジスタＱ３のベースＢにＯＮ信号電流が入力されると、第１のトランジスタＱ３のコレクタＣに電流Ｉq3が流れ、第１のトランジスタＱ３がＯＮ状態になる。このとき、第２のトランジスタＱ４はＯＦＦ状態に保たれている。この制御は、図示外の制御装置が第１のトランジスタＱ３のベースＢと第２のトランジスタＱ４のベースに選択的に所定のタイミングでＯＮ信号電流を流すことにより行われる。
【００５１】
第２のトランジスタＱ４がＯＮとなった場合には、当該第２のトランジスタＱ４のコレクタにコレクタ電流Ｉq4が流れて電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２より静電容量Ｃにチャージされた電荷が放電される。
【００５２】
また、第１のトランジスタＱ３と第２のトランジスタＱ４との接続点Ｐ２と抵抗Ｒ２との間には、保護ダイオードＤ３のアノードが接続され、当該保護ダイオードＤ３のカソードは電源Ｖに接続され、第１のトランジスタＱ３にかかる逆バイアスを電流Ｉd3として電源Ｖへ逃がすように構成されている。また、前記接続点Ｐ２と抵抗Ｒ２との間には保護ダイオードＤ４のカソードが接続され、当該保護ダイオードＤ４のカソードはグランドに接続されており、第２のトランジスタＱ４にかかる逆バイアスを電流Ｉd4として逃がすように構成されている。
【００５３】
また、図１に示すように、駆動回路１４ｄでは、２つのスイッチング素子である第１トランジスタＱ５及び第２トランジスタＱ６が電源Ｖ（電圧Ｅ(V)）とグランド側の間に直列接続されている。このとき、第１トランジスタＱ５のコレクタＣと第２トランジスタＱ６のコレクタＣが接続点Ｐ３で接続されており、当該接続点Ｐ３に抵抗Ｒ３（抵抗値Ｒ(Ω)）の一端が接続され、抵抗Ｒ３の他端は電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２に接続されている。なお、前記抵抗Ｒ３は、後述する保護ダイオードのＤ５のアノードと保護ダイオードＤ６のカソードの接続点から電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２までのインピーダンスの抵抗成分を表しているものであるが、説明の便宜上一つの抵抗Ｒ３として説明しているものである。
【００５４】
第１のトランジスタＱ５が電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２への電圧印加の立ち上げ（充電）を制御し、第２のトランジスタＱ６が電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２の立ち下げ（放電）を制御する。また、トランジスタＱ５とトランジスタＱ６も、一方がＯＮのとき他方がＯＦＦに成るように選択的に各々のベースＢにＯＮ電流が印加される。即ち、第１のトランジスタＱ５のベースＢにＯＮ信号電流が入力されると、第１のトランジスタＱ６のコレクタＣに電流Ｉq5が流れ、第１のトランジスタＱ５がＯＮ状態になる。このとき、第２のトランジスタＱ２はＯＦＦ状態に保たれている。この制御は、図示外の制御装置が第１のトランジスタＱ５のベースＢと第２のトランジスタＱ６のベースに選択的に所定のタイミングでＯＮ信号電流を流すことにより行われる。
【００５５】
第２のトランジスタＱ６がＯＮとなった場合には、当該第２のトランジスタＱ６のコレクタにコレクタ電流Ｉq6が流れて電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２より静電容量Ｃにチャージされた電荷が放電される。
【００５６】
第１のトランジスタＱ５と第２のトランジスタＱ６との接続点Ｐ３と抵抗Ｒ３との間には、保護ダイオードＤ５のアノードが接続され、当該保護ダイオードＤ５のカソードは電源Ｖに接続され、第１のトランジスタＱ５にかかる逆バイアスを電流Ｉd5として電源Ｖへ逃がすように構成されている。また、前記接続点Ｐ３と抵抗Ｒ３との間には保護ダイオードＤ６のカソードが接続され、当該保護ダイオードＤ６のカソードはグランドに接続されており、第２のトランジスタＱ６にかかる逆バイアスを電流Ｉd6として逃がすように構成されている。
【００５７】
なお、上記以外の連続する他の電極１３ａ１，１３ａ２，１３ｅ１，１３ｅ２１，１３ｆ１，１３ｆ２等についても上記同様の駆動回路及び保護ダイオードが接続されている。
【００５８】
次に、図１及び図２を参照して本実施形態の動作について説明する。
【００５９】
図示外の制御装置からのＯＮ電流（ベース電流）がトランジスタＱ１のベースＢに入力されると（このときトランジスタＱ２は、ＯＦＦ状態）（図１(a)のＴ１）、トランジスタＱ１にコレクタ電流Ｉq1が流れ、トランジスタＱ１のコレクタｃと抵抗Ｒ１を介して接続されているＢ点の電圧が狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））となり、電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２にＥ（Ｖ）が印加される（図１(a)のＴ１とＴ２の間の状態）。この時、電極１３ｂ２と電極１３ｃ１とチャンネル壁１１ｂから構成されるコンデンサの静電容量をＣ（Ｆ）とすると、電極１３ｃ１に帯電する電荷Ｑ１とすると、Ｑ１＝ＣＥ（Ｃ）となる。また、電極１３ｃ２と電極１３ｄ１とチャンネル壁１１ｃから構成されるコンデンサの静電容量をＣ（Ｆ）とすると、電極１３ｃ２に帯電する電荷をＱ２とすると、Ｑ２＝ＣＥ（Ｃ）となる。したがって、電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２に帯電している電荷の合計Ｑは、Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２＝ＣＥ＋ＣＥ＝２ＣＥ（Ｃ）その状態でＣ点の電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））から狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））に上昇すると（図１(a)のＴ２）、電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２の電位がＥ（Ｖ）になる。即ち、Ｃ点がＥ（Ｖ）の状態になる。したがって、電極１３ｂ２の電位はグランドに対してＥ（Ｖ）高く、電極１３Ｃ１の電位は電極１３ｂ２の電位に対してＥ（Ｖ）高いので、結果として、グランドに対して電極１３ｃ１の電位は２Ｅ（Ｖ）となり、トランジスタＱ１に対しては、２Ｅ−Ｅ＝Ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧がかかるが、保護ダイオードＤ１により、逆バイアス電圧が逃がされることになる。
【００６０】
さらに、Ｂ点の電圧が狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））のときに、即ち、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ２にＥ（Ｖ）が印加されているときに、Ａ点の電位が狽k買激xル（０（Ｖ））から狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））に上昇すると、電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２の電位がＥ（Ｖ）になる。したがって、電極１３ｄ１の電位はグランドに対してＥ（Ｖ）高く、電極１３Ｃ２の電位は電極１３ｄ１の電位に対してＥ（Ｖ）高いので、結果として、グランドに対して電極１３ｃ２の電位は２Ｅ（Ｖ）となり、トランジスタＱ１に対しては、２Ｅ−Ｅ＝Ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧がかかるが、保護ダイオードＤ１により、逆バイアス電圧が逃がされることになる。
【００６１】
このとき、チャンネル壁１１ｂ及びチャンネル壁１１ｃに帯電している電荷の合計は２ＣＥ（Ｃ）であるので、保護ダイオードＤ１に流れる電流をＩd5とすると、Ｉd5＝ｄ／ｄｔ ２ＣＥ（Ａ）となる。
【００６２】
ここで、最大印字周波数をｆ（Ｈｚ）とすると、ｆは単位時間あたりの回数なので、ｄ／ｄｔをｆと置換することができ、Ｉd5＝ｆ２ＣＥ（Ａ）・・・・（式１）となる。
【００６３】
逆に、Ｂ点の電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））にあるとき（図２(b)のＴ３とＴ４の間の状態）、即ち、図示外の制御装置からのＯＮ電流がトランジスタＱ２のベースＢに入力されると、トランジスタＱ２にコレクタ電流Ｉｑ２が流れ、トランジスタＱ２のコレクタｃと抵抗Ｒ１を介して接続されているＢ点の電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））であるとき、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ２の電位は０（Ｖ）である。その状態でＣ点の電圧が狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））のときは、電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２の電位はＥ（Ｖ）である。
【００６４】
この時、電極１３ｂ２と電極１３ｃ１とチャンネル壁１１ｂから構成されるコンデンサの静電容量をＣ（Ｆ）とすると、電極１３ｃ１に帯電する電荷Ｑ１とすると、Ｑ１＝−ＣＥ（Ｃ）となる。また、電極１３ｃ２と電極１３ｄ１とチャンネル壁１１ｃから構成されるコンデンサの静電容量をＣ（Ｆ）とすると、電極１３ｃ２に帯電する電荷をＱ２とすると、Ｑ２＝−ＣＶ（Ｃ）となる。したがって、電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２に帯電している電荷の合計Ｑは、Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２＝（−ＣＥ）＋（−ＣＥ）＝−２ＣＥ（Ｃ）そして、駆動回路１４ｂのトランジスタＱ４がＯＮされるとＣ点電位は狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））から狽k買激xル（０（Ｖ））に下降する。その瞬間においては、まだ、電極１３ｂ２に対して電極１３ｃ１の電位がＥ（Ｖ）低いので、電極１３ｃ１はグランドに対して−Ｅ（Ｖ）低いことになる（図２(b)のT4）。
【００６５】
したがって、Ｂ点の電位がグランドに対して−Ｅ（Ｖ）低いので、トランジスタＱ２には−Ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧がかかるが、保護ダイオードＤ２により、逆バイアス電圧が逃がされることになる。
【００６６】
このとき、チャンネル壁１１ｂ及びチャンネル壁１１ｃに帯電している電荷の合計は−２ＣＥ（Ｃ）であるので、保護ダイオードＤ２に流れる電流をＩd6とすると、Ｉd6はＩd5と電流の流れる向きが逆なので、−Ｉd6＝ｄ／ｄｔ −２ＣＥ（Ａ）となる。
【００６７】
即ち、Ｉd6＝ｄ／ｄｔ ２ＣＥ（Ａ）となる。
【００６８】
ここで、最大印字周波数をｆ（Ｈｚ）とすると、ｆは単位時間あたりの回数なので、ｄ／ｄｔをｆと置換することができ、Ｉd6＝ｆ２ＣＥ（Ａ）・・・・（式２）となる。
【００６９】
したがって、上記の何れの場合においても、（式１）及び（式２）から分かるように、前記保護ダイオードＤ１及び保護ダイオードＤ２は、それぞれの最大定格の平均整流電流Ｉ0（Ａ）とすると、放電された電荷による多大な電流が流れても破損しないためには、最大定格平均整流電流Ｉ0は次の式を満たすことが必要である。
【００７０】
Ｉ0≧Ｅ×Ｃ×ｆ×２（Ａ）・・・・（式３）
Ｅ：電源電圧（Ｖ）
Ｃ：圧力発生素子チャンネル壁の静電容量（Ｆ）
ｆ：最大印字周波数（Ｈｚ）
したがって、本実施形態のインクジェットヘッドの駆動回路では、保護ダイオードＤ１及び保護ダイオードＤ２を上記（式３）の条件を満たすものを採用している。
【００７１】
次に、前記保護ダイオードＤ１及び保護ダイオードＤ２の尖頭電流の最大定格について検討する。
【００７２】
上記の説明から分かるように、図１.に示す駆動回路では、トランジスタＱ１をＯＮ、トランジスタＱ２をＯＦＦ、トランジスタＱ３をＯＦＦ、トランジスタＱ４をＯＮした状態では、電極１３ｃ１の電位はＥ（Ｖ）であり、電極１３ｂ２の電位は０（Ｖ）である。即ち、電極１３ｃ１は電極１３ｂ２よりも電位がＥ（Ｖ）高い。その後、トランジスタＱ３をＯＮし、トランジスタＱ４をＯＦＦすると、電極１３ｂ２の電位がＥ（Ｖ）に上昇するため、電極１３ｃ１の電位は２Ｅ（Ｖ）になる。したがって、トランジスタＱ１には、２Ｅ−Ｅ＝Ｅ（Ｖ）の逆バイアスが印加されることになるが、保護ダイオードＤ１が接続されているため、保護ダイオードＤ１に電流Ｉd1が流れる。この電流Ｉd1は、駆動回路１４ｂの電源Ｖから、トランジスタＱ３、接続点Ｐ２、抵抗Ｒ２、Ｃ点、電極１３ｂ２、電極１３ｃ１、Ｂ点、抵抗Ｒ１、保護ダイオードＤ１、駆動回路１４ｃの電源Ｖから成る閉回路を流れる（ここで、トランジスタＱ３のベース電流は微少であるため、トランジスタＱ３のエミッタ電流とコレクタ電流は同じ電流値と見なしている）。
【００７３】
ここで、トランジスタＱ３のＯＮ抵抗をＲon（Ω）、抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗値を各々Ｒ（Ω）、保護ダイオードＤ２の順方向電圧降下をＥF（Ｖ）とすると、キルホッフの閉回路法則及びオームの法則により、０＝−Ｉd1Ｒon−Ｉd1Ｒ＋Ｅ−Ｉd1Ｒ−ＥF＝ −Ｉd1（２Ｒ＋Ｒon）＋Ｅ−ＥFしたがって、Ｉd1＝（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon）・・・（式４）次に、電極１３ｃ２側について考えると、上記と同様に、駆動回路１４ｄの電源ＶからトランジスタＱ５、接続点Ｐ３、抵抗Ｒ３、Ａ点、電極１３ｄ１、電極１３ｃ２、抵抗Ｒ１、保護ダイオードＤ１、駆動回路１４ｃの電源Ｖという閉回路が考えられ、トランジスタＱ５のＯＮ抵抗をＲon（Ω）、抵抗Ｒ３及びＲ２の抵抗値を各々Ｒ（Ω）、保護ダイオードＤ１の順方向電圧降下をＥF（Ｖ）とすると、キルホッフの閉回路法則及びオームの法則により、０＝−Ｉd1Ｒon−Ｉd1Ｒ＋Ｅ−Ｉd1Ｒ−ＥF＝ −Ｉd1（２Ｒ＋Ｒon）＋Ｅ−ＥFしたがって、Ｉd1＝（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon）・・・（式５）（式４）及び（式５）から分かるように、保護ダイオードＤ１には、電極１３ｃ１から（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon）（Ａ）の電流が流れ、かつ、電極１３ｃ２からも（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon）（Ａ）の電流が流れるので、その合計電流をＩFMとすると、ＩFM＝２（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon）・・・（式６）となる。
【００７４】
また、保護ダイオードＤ２についても上記の同様にキルヒホッフの閉回路法則とオウムの法則により、ＩFM＝２（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon）・・・（式７）となる。
【００７５】
したがって、（式６）及び（式７）から分かるように、前記保護ダイオードＤ１及び保護ダイオードＤ２は、それぞれの最大定格の尖塔電流ＩFM（Ａ）とすると、過大な尖塔電流により破損しないためには、次の式を満たすことが必要である。
【００７６】
ＩFM≧２（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon） （Ａ）・・・（式８）
Ｅ：電源電圧（Ｖ）
ＥF：保護ダイオードの順方向電圧降下（Ｖ）
Ｃ：圧力発生素子チャンネル壁の静電容量（Ｆ）
Ｒ：保護ダイオードＤ１のアノードと保護ダイオードＤ２カソードとの接続点から電極１３ｃ１及電極１３ｃ２に至るまでの駆動回路のインピーダンスの抵抗成分（Ω）
ＲON：トランジスタのオン抵抗（Ω）
したがって、本実施形態のインクジェットヘッドの駆動回路では、保護ダイオードＤ１及び保護ダイオードＤ２を上記（式８）の条件を満たすものを採用している。
【００７７】
よって、図２に示すように、トランジスタＱ１に電流Ｉq1が流れ、Ｂ点の電圧が狽g煤iＥ（Ｖ））レベルとなり（図２（ａ）のＴ１〜Ｔ２の間の状態）、その状態でＢ点を挟むＡ点及びＣ点の電圧が狽k煤i０（Ｖ））レベルから狽g煤iＥ（Ｖ））レベルに上昇すると（図２（ａ）のＴ２の状態）、Ｂ点の電圧が過大（２Ｅ（Ｖ））となるが、保護ダイオードＤ１に電流Ｉd1が流れ、その結果、Ｂ点に対するスイッチング素子であるトランジスタＱ１の破壊が防止される。また、逆に、Ｂ点の電圧が狽k煤i０（Ｖ））レベルにあるときに、Ａ点及びＣ点の電圧が狽g煤iＥ（Ｖ））レベルから狽k煤i０（Ｖ））レベルに下降すると、Ｂ点の電圧が過小（−Ｅ（Ｖ））となるが、保護ダイオードＤ２に電流Id2が流れ、トランジスタＱ２の破壊が防止される。尚、図２においては、図９の場合と同様に、トランジスタＱ１，Ｑ２のＯＮ時における電圧降下分は０Ｖと仮定している。
【００７８】
上記の場合、保護ダイオードＤ１，Ｄ２の最大定格平均整流電流Ｉ0は、Ｉ0≧Ｅ×Ｃ×ｆ×２ （Ａ）であり、保護ダイオードＤ１，Ｄ２の最大定格尖頭電流ＩFMは、ＩFM≧２（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon） （Ａ）であるので、逆バイアス電圧を逃がすために、保護ダイオードに電流が流れても保護ダイオードが破壊されることがない。
【００７９】
したがって、記録動作を繰り返しても、インクジェットヘッドの駆動回路は故障することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの駆動回路を示す図である。
【図２】本発明に係るインクジェットヘッドの駆動回路で駆動した場合の信号波形図である。
【図３】インクジェットヘッドの一部を断面にして示す斜視図である。
【図４】ヘッドドライバと導電パターンとの関係を示す図である。
【図５】インクジェットヘッドの断面図である。
【図６】図５のインクジェットヘッドが動作した状態の断面図である。
【図７】インクジェットヘッドの等価回路図である。
【図８】従来のインクジェットヘッドの駆動回路を示す図である。
【図９】従来のインクジェットヘッドの駆動回路で駆動した場合の信号波形図である。
【図１０】本発明に係るインクジェットヘッドの駆動タイミングを示す図である。
【図１１】図５のインクジェットヘッドが動作した状態の断面図である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
２ 圧電素子基板
８ チャンネル
１１ チャンネル壁
１３ 電極
１４ 駆動回路
Ｑ１ 第１のトランジスタ
Ｑ２ 第２のトランジスタ
Ｄ１ 第１の保護ダイオード
Ｄ２ 第２の保護ダイオード
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッドに関し、詳しくは、連続的に形成された複数のインク噴射用のチャンネルと、該複数のチャンネル間に設けられチャンネル内のインクに圧力を与えるアクチュエータと、隣接するチャンネルを連続して高速駆動するための駆動回路と、を用いたインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来より、連続的に形成された複数のインク噴射用のノズルを持つチャンネルと、該チャンネルに対応して設けられた圧力発生素子および該圧力発生素子に電圧を印加するための電極からなるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータの電極に印加することによりチャンネル内に圧力変化を生じさせて前記ノズルよりインクを噴射するインクジェットヘッドの駆動回路は知られている。
【０００３】
かかるインクジェットヘッド１は、例えば図３に示すように、一体的に立設され分極された圧電材料で少なくとも一部が構成されたチャンネル壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ（圧力発生素子）を有する圧電素子基板２と、該圧電素子基板２の上側に接着層４（図５参照）を介して固定されるカバープレート３とを備え、圧電素子基板２、液室上壁となるカバープレート３と、チャンネル壁１１ａ〜１１ｅによって区画されて、印字のための噴射されるインクが供給されるチャンネル８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆが多数（例えば６４個）溝状に形成されている。
【０００４】
各チャンネル８ａ〜８ｆは、圧電素子基板２の後端部に近いところで浅くなっている。カバープレート３には、インク導入口２１、それに接続したマニホールド２２が形成されている。そして、各チャンネル８の上面がカバープレート３で覆われることにより、各チャンネル８ａ〜８ｆの後端部がマニホールド２２、インク導入口２１を介して、インク供給源であるインクカートリッジ（図示せず）に接続される。
【０００５】
圧電素子基板２及びカバープレート３の前面にはノズルプレート３１が接着固定され、該ノズルプレート３１には各チャンネル８ａ〜８ｆに対応してノズル孔３２が各々形成されている。
【０００６】
各チャンネル８ａ〜８ｆのチャンネル壁１１ａ〜１１ｅの両面には、該チャンネル壁１１ａ〜１１ｅの圧電材料に分極方向とほぼ直交する駆動電界を発生させるために電極１３が各々設けられている。基板４１には、各チャンネル１１ａ〜１１ｅに対応した導電パターン４２が各々形成され、該各導電パターン４２と各電極１３とはワイヤボンディングによって導線４３で各々接続されている。そして、導電パターン４２には、図４に示すように、インク噴射を駆動制御するヘッドドライバ５１が連係され、該ヘッドドライバ５１に制御信号がライン５３を通じて入力されるようになっている。また、ヘッドドライバ５１には、電源電圧Ｖがライン５４を通じて印加され、また、接地のためにライン５５が設けられている。そして、図５及び図６において、各チャンネル８ａ〜８ｆで示し、その間のチャンネル壁を１１ａ〜１１ｅで示し、各チャンネルに対応して設けられた電極を１３ａ１，１３ａ２，１３ｂ１，１３ｂ２，１３ｃ１，１３ｃ２，１３ｄ１，１３ｄ２，１３ｅ１，１３ｅ２，１３ｆ１，１３ｆ２で示している。図５は各電極１３ａ１〜１３ｆ２に電圧を印加していない状態を示すインクジェットヘッド１の縦断面図であり、図６は電極１３ｃ１，１３ｃ２に所定のＯＮ電圧を印加した状態を示すインクジェットヘッド１の縦断面図である。
【０００７】
次に、インクジェットヘッド１のインク噴射動作について簡単に説明する。電極１３ｃ１と電極１３ｃ２に所定のＯＮ電圧を印加し、電極１３ｂ２と電極１３ｄ１は接地した状態にすると、圧電厚み滑り効果により、前記チャンネル壁１１ｂ，１１ｃが例えば図５から図６に示すように変形し、チャンネル容積が変化して、前記チャンネル８ｃのインクに圧力を与えてインクを噴射する。
【０００８】
図７は上記構成のインクジェットヘッドの等価回路と駆動回路との接続関係を示す回路図である。隣り合う電極１３ａ２及び電極１３ｂ１と当該両電極に挟まれたチャンネル壁１１ａとにより静電容量成分Ｃ（コンデンサ成分）が形成され、隣り合う電極１３ｂ２及び電極１３ｃ１と当該両電極に挟まれたチャンネル壁１１ｂとにより静電容量成分Ｃが形成され、隣り合う電極１３ｃ２及び電極１３ｄ１と当該両電極に挟まれたチャンネル壁１１ｃとにより静電容量成分Ｃが形成され、隣り合う電極１３ｄ２及び電極１３ｅ１と当該両電極に挟まれたチャンネル壁１１ｄとにより静電容量成分Ｃが形成され、隣り合う電極１３ｅ２と電極１３ｆ１と当該両チャンネルに挟まれたチャンネル壁１１ｆにより静電容量成分Ｃが形成される。
【０００９】
また、電極１３ａ１と電極１３ａ２に駆動回路１４ａが接続され、電極１３ｂ１と電極１３ｂ２に対し駆動回路１４ｂが接続され、電極１３ｃ１と電極１３ｃ２に対し駆動回路１４ｃが接続され、電極１３ｄ１と電極１３ｄ２に対し駆動回路１４ｄが接続され、電極１３ｅ１と電極１３ｅ２に対し駆動回路１４ｅ接続され、電極１３ｆ１と電極１３ｆ２に対し駆動回路１４ｆが接続されている。
【００１０】
次に、図８を参照して駆動回路と各電極の電気的構成を詳述する。
【００１１】
図８に示すように、駆動回路１４ｃでは、２つのスイッチング素子である第１トランジスタＱ１及び第２トランジスタＱ２が電源Ｖ（電圧Ｅ(V)）とグランド側の間に直列接続され、第１のトランジスタＱ１と第２のトランジスタＱ２との接続点Ｐ１に抵抗Ｒ１（抵抗値Ｒ(Ω)）の一端を接続し、抵抗Ｒ１の他端を電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２に接続して、第１のトランジスタＱ１を電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２への電圧印加の立ち上げ用（充電用）とし、第２のトランジスタＱ２を立ち下げ用（放電用）としている。即ち、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２は、一方がＯＮのとき他方がＯＦＦに成るように選択的にベースＢにＯＮ電流が印加される。
【００１２】
また、駆動回路１４ｃの下方に示す駆動回路１４ｂでは、２つのスイッチング素子である第１トランジスタＱ３及び第２トランジスタＱ４が電源Ｖ（電圧Ｅ(V)）とグランド側の間に直列接続され、第１のトランジスタＱ３と第２のトランジスタＱ４との接続点Ｐ２に抵抗Ｒ２（抵抗値Ｒ(Ω)）の一端を接続し、抵抗Ｒ２の他端を電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２に接続して、第１のトランジスタＱ３を電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２への電圧印加の立ち上げ用（充電用）とし、第２のトランジスタＱ４を立ち下げ用（放電用）としている。
【００１３】
さらに、駆動回路１４ｃの上方に示す駆動回路１４ｄでは、２つのスイッチング素子である第１トランジスタＱ５及び第２トランジスタＱ６が電源Ｖ（電圧Ｅ(V)）とグランド側の間に直列接続され、第１のトランジスタＱ５と第２のトランジスタＱ６との接続点Ｐ３に抵抗Ｒ３（抵抗値Ｒ(Ω)）の一端を接続し、抵抗Ｒ３の他端を電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２に接続して、第１のトランジスタＱ５を電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２への電圧印加の立ち上げ用（充電用）とし、第２のトランジスタＱ６を立ち下げ用（放電用）としている。
【００１４】
上記のように、静電容量成分Ｃが直列接続されているインクジェットヘッドを駆動するため、図示外の制御装置からのＯＮ電流がトランジスタＱ１のベースＢに入力されると（このときトランジスタＱ２は、ＯＦＦ状態）、トランジスタＱ１にコレクタ電流Ｉｑ１が流れ、トランジスタＱ１のコレクタｃと抵抗Ｒを介して接続されているＢ点の電圧が狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））となり、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ２にＥ（Ｖ）が印加される。これによって図６に示すように、アクチュエータ壁１１ｂ、１１ｃがそれぞれチャンネル８ｃ側に変形して、インクに圧力を与え、インクを噴射する。そして、トランジスタＱ１をＯＦＦし、トランジスタＱ２のベースＢにＯＮ電流が入力されると、印加した電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））に落ちる。その後、次にインクを噴射すべきチャンネルの電極に電圧を印加する。
【００１５】
特に、隣接するチャンネル８ｃ、８ｄを連続駆動する場合には、両チャンネル間のアクチュエータ壁が共有されているため、直線状態に復帰した後でなければ、次のチャンネルは図６と同様の変形をすることができない。したがって、アクチュエータ壁が機械的な変形、復帰、変形をする周期で、インクの噴射間隔が決定される。
【００１６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、隣接するチャンネルを連続して高速駆動するための駆動回路を有するインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１に記載の発明は、連続的に形成された複数のインク噴射用のチャンネルと、これら複数のチャンネルの各々に対応して設 けられたノズル孔と、前記複数のチャンネル間に設けられチャンネル内のインクに圧力を与えるアクチュエータと、このアクチュエータに電圧を印加することによって前記チャンネル内に圧力変化を生じさせて前記ノズル孔よりインクを噴射させる駆動回路とを備えたインクジェットヘッドにおいて、前記駆動回路は、前記複数のチャンネルのうち隣接する両チャンネル内のインクを連続して噴射するとき、両チャンネル間のアクチュエータに、一方のチャンネルのインクに噴出に寄与する圧力を与えるようにアクチュエータを変形させる駆動電圧を印加し、その後、そのアクチュエータを復帰させる駆動電圧を印加することによって他方のチャンネルのインクに噴出に寄与する圧力を与えるものであるとともに、隣接する一方のチャンネルからインクを噴射するための駆動電圧を印加する期間の後半に重複して、他方のチャンネルからインクを噴射するための駆動電圧の印加を開始する。
【００１８】
つまり、隣接する両チャンネル間のアクチュエータを駆動して一方のチャンネルからインクを噴射した後、アクチュエータが復帰する動作を利用して他方のチャンネルからインクを噴射することで、インクの噴射間隔を短くするものである。すなわち、アクチュエータ壁をその一方の側面の電極に電圧を印加して変形させ一方のチャンネルからインクを噴射した後、その電圧を維持した状態で、アクチュエータ壁の他方の側面の電極に電圧を印加すると、アクチュエータ壁は、両側面に同電圧が印加されることで復帰することから、その復帰動作に基づいて短い噴射間隔で他方のチャンネルから噴射することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載のように、前記アクチュエータは、複数のチャンネルを形成するようにその複数のチャンネル間に設けられチャンネル壁であることが望ましい。これにより、チャンネル内に特別なアクチュエータを設けることなくインクジェットヘッドを構成することができる。
【００２０】
また、請求項３に記載のように、前記駆動回路は、インクを噴射しようとするチャンネルの両側のチャンネル壁に対して駆動電圧を印加するものであって、チャンネル内のインクに対して両側のチャンネル壁から圧力を与えることが望ましい。これにより、インクに大きな噴射圧力を与えることができるだけでなく、隣接する両チャンネルが連続駆動される場合、両チャンネル間のアクチュエータ壁が復帰する動作と、それと対向するアクチュエータ壁が変形する動作とで共同してインクに圧力を与えることになり、隣接するチャンネルが連続して駆動されない場合において、アクチュエータ壁が復帰した際の誤噴射を防止することができる。
【００２１】
また、請求項４に記載のように、請求項２又は３に記載の構成において、前記アクチュエータ壁の少なくとも一部は、分極処理された圧電材料であり、その圧電材料のチャンネル側両側面に、分極方向と直角方向に駆動電界を発生するための電極を有することが望ましい。これにより、請求項２又は３に記載の構成は、一層簡単にインクジェットヘッドを構成することができる。
【００２２】
【００２３】
また、請求項５に記載のように、前記駆動回路は、２個のスイッチング素子を電源側とグランド側の間に直列接続し、その接続点を前記電極へ接続して、一方のスイッチング素子を該電極への電圧印加の立ち上げ用とし、他方のスイッチング素子を印加電圧の立ち下げ用とし、これらのスイッチング素子の各々と並列に、逆バイアス保護用の保護ダイオードを接続するとともに、該保護ダイオードの最大定格の平均整流電流Ｉ0 が次の式を満たしていることが望ましい。
【００２４】
Ｉ0≧Ｅ×Ｃ×ｆ×２（Ａ）
Ｅ：電源電圧（Ｖ）
Ｃ：圧力発生素子チャンネル壁の静電容量（Ｆ）
ｆ：最大印字周波数（Ｈｚ）
このように、保護ダイオードによってスイッチング素子に過大な逆バイアス電圧が作用するのを防止でき、スイッチング素子の破壊を防止することが可能となる。また、保護ダイオードの最大定格平均整流電流Ｉ0が上記の条件を満たしているので、保護ダイオードの破壊も防止することができる。
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
また、請求項６記載のように、前記保護ダイオードの最大定格の尖頭電流ＩFMが次の式を満たしていることが望ましい。
【００２９】
ＩFM≧２（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋ＲON） （Ａ）
Ｅ：電源電圧（Ｖ）
ＥF：保護ダイオードの順方向電圧降下Ｒ：保護ダイオードから電極に至るまでの駆動回路のインピーダンスの抵抗成分（Ω）
ＲON：トランジスタのオン抵抗（Ω）
これにより、保護ダイオードの破壊防止効果が一層高まる。
【００３０】
また、請求項７に記載のように、前記チャンネルは、隣接したチャンネルが異なったグループに属するように、複数のグループ単位に分け、前記グループ毎に駆動電圧を印加するることが望ましい。つまり、隣接したチャンネルは、一方のチャンネルを駆動した後アクチュエータを復帰させて、他方のチャンネルを駆動することで、両者同時には駆動できない。このため、隣接したチャンネルが異なったグループに属するように、複数のチャンネルを複数のグループ単位に分け、グループ毎に駆動電圧を印加することで、複数のチャンネルの全部を順次駆動することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
インクジェットヘッド自体は前述したものと同様の構成であり、連続的に形成された複数のインク噴射用のノズルを持つチャンネルと、該チャンネルに対応して設けられた圧力発生素子および該圧力発生素子に電圧を印加するための電極からなるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータの電極に駆動電圧を印加することによりチャンネル内に圧力変化を生じさせて前記ノズルよりインクを噴射するようになっている。
【００３３】
本実施の形態において、駆動回路１４ｃは、電極１３ｃ１と電極１３ｃ２に所定のＯＮ電圧（図１０１０のＢ）を印加し、電極１３ｂ２と電極１３ｄ１は接地した状態にすると、圧電厚み滑り効果により、チャンネル壁１１ｂ，１１ｃが例えば図５から図６に示すようにチャンネル８ｃ内に向け中央を突出させるように変形し、チャンネル８ｃのインクに圧力を与えてインクを噴射する。ここまでは、前述したものと同様であるが、本実施の形態では、上記チャンネル８ｃと隣接したチャンネル８ｄからインクを噴射する場合、図１０に示すように、上記の電圧Ｂを印加する期間の後半（電圧Ｂの立ち上がり後ｔ時間後）で、チャンネル８ｄの電極１３ｄ１，１３ｄ２に電圧Ｃを印加する。この結果、チャンネル壁１１ｃは、その両側の電極１３ｃ２，１３ｄ１から同電圧が印加されることとなって、図１１に示すように直線状態に復帰する。同時にチャンネル８ｄの他方のチャンネル壁１１ｄは、電極１３ｄ２に印加された電圧により、チャンネル８ｄ側に変形する。つまり、チャンネル８ｄ内のインクは、直線状態に復帰したチャンネル壁１１ｃと内側へ変形したチャンネル壁１１ｄとにより、両側から圧力が与えられ、大きな圧力で噴射される。
【００３４】
同様に、そのチャンネル８ｄに隣接するチャンネル８ｅに対しても、上記電圧Ｃに一部重複して電圧Ａを印加することで、そのチャンネル８ｅ内のインクを噴射することができる。
【００３５】
電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））になると、例えば、チャンネル壁１１ｂが直線状態に復帰し、噴射することを意図していないチャンネル８ｂに対してインクに少しの圧力が与えられるが、片側だけからの圧力ではインクを噴射させないように設定されている。
【００３６】
上記構成であるから、隣接するチャンネルは、同時にはインクを噴射することができない。このため、複数のチャンネルを、隣接するチャンネルが異なったグループに属するように、複数のグループ単位に分けて駆動する。例えば２つおきにチャンネルを分けて、３グループとする。駆動回路は、チャンネル８ｂと８ｅが属するグループ、チャンネル８ｃが属するグループ、チャンネル８ｄが属するグループをそれぞれ上記の噴射間隔ｔで図１０のように相互にずれたタイミングで駆動する。このようにすることで、１つのグループの全チャンネル壁が同時に復帰しても、他のグループのどのチャンネルも片側だけから圧力を受けるようにでき、インクを誤噴射することはない。
【００３７】
上記のように、隣接するチャンネル間のチャンネル壁の変形、復帰動作を利用して、両チャンネルから連続してインクを噴射することができ、インクの噴射間隔を短くすることができる。異なるグループのチャンネルどうしは、相互に影響なく駆動することができるから、上記の噴射間隔で、ヘッドの記録速度が決定される。また、チャンネル間に空間を設けないから、チャンネルを高密度に配置でき、高密度の記録を可能にする。
【００３８】
本実施の形態の場合、駆動回路は、前述した図８のものを使用すると、トランジスタＱ１がＯＮされ（図９(a)のＴ１）、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ２にＥ（Ｖ）が印加された状態（図９(a)のＴ１とＴ２の間の状態）で、隣接するチャンネルを駆動するために、トランジスタＱ３がＯＮされ、Ｃ点の電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））から狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））に上昇する図９(a)のＴ２）。すなわち電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２の電位がＥ（Ｖ）になって、Ｃ点がＥ（Ｖ）の状態になる。したがって電極１３ｂ２の電位はグランドに対してＥ（Ｖ）高く、電極１３Ｃ１の電位は電極１３ｂ２の電位に対してＥ（Ｖ）高いので、結果として、グランドに対して電極１３ｃ１の電位は２Ｅ（Ｖ）となり、トランジスタＱ１に対しては、２Ｅ−Ｅ＝Ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧がかかることになる。したがって、逆バイアスＥ（Ｖ）による貫通電流（ラッチアップ）により、Ｂ点に接続された電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２に対するスイッチング素子であるトランジスタＱ１が破壊されるという問題がある。
【００３９】
さらに、Ｂ点の電圧が狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））のときに、即ち、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ２にＥ（Ｖ）が印加されているときに、Ａ点の電位が狽k買激xル（０（Ｖ））から狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））に上昇すると、電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２の電位がＥ（Ｖ）になる。したがって、電極１３ｄ１の電位はグランドに対してＥ（Ｖ）高く、電極１３Ｃ２の電位は電極１３ｄ１の電位に対してＥ（Ｖ）高いので、結果として、グランドに対して電極１３ｃ２の電位は２Ｅ（Ｖ）となり、トランジスタＱ１に対しては、２Ｅ−Ｅ＝Ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧がかかることになる。したがって、前記同様に逆バイアスＥ（Ｖ）による貫通電流（ラッチアップ）により、Ｂ点に接続された電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２に対するスイッチング素子であるトランジスタＱ１が破壊されるという問題がある。
【００４０】
逆に、Ｂ点の電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））にあるとき（図９(b)のＴ３とＴ４の間の状態）、即ち、図示外の制御装置からのＯＮ電流がトランジスタＱ２のベースＢに入力され、トランジスタＱ２にコレクタ電流Ｉｑ２が流れ、トランジスタＱ２のコレクタｃと抵抗Ｒを介して接続されているＢ点の電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））であるとき、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ２の電位は０（Ｖ）である。その状態でＣ点の電圧が狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））のときは、電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２の電位はＥ（Ｖ）である。そして、駆動回路１４ｂのトランジスタＱ４がＯＮされるとＣ点の電位は狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））から狽k買激xル（０（Ｖ））に下降する。その瞬間においては、まだ、電極１３ｂ２に対して電極１３ｃ１の電位がＥ（Ｖ）低いので、電極１３ｃ１はグランドに対してＥ（Ｖ）低いことになる（図９(b)のT4）。
【００４１】
したがって、Ｂ点の電位がグランドに対してＥ（Ｖ）低いので、トランジスタＱ２には−Ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧がかかることになり、トランジスタＱ２が破壊されることになる。
【００４２】
また、上記同様にＢ点の電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））にあるとき（図９(b)のＴ３とＴ４の間の状態）、即ち、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ２の電位は０（Ｖ）のとき（図９(b)のＴ３とＴ４の間の状態）、その状態でＡ点の電圧が狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））のときは、電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２の電位はＥ（Ｖ）である。そして、駆動回路１４ｄのトランジスタＱ６がＯＮされ、トランジスタＱ５がＯＦＦされると、Ａ点電位は狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））から狽k買激xル（０（Ｖ））に下降する。その瞬間においては、まだ、電極１３ｄ１に対して電極１３ｃ２の電位がＥ（Ｖ）低いので、電極１３ｃ２はグランドに対してＥ（Ｖ）低いことになる（図９(b)のT4）。
【００４３】
したがって、Ｂ点の電位がグランドに対して（Ｖ）低いので、トランジスタＱ２には−Ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧がかかることになり、トランジスタＱ２が破壊されることになる。
【００４４】
尚、図９においては、トランジスタＱ１，Ｑ２のＯＮ時における電圧降下分は０Ｖと仮定している。
【００４５】
図１は本発明の実施の形態の駆動回路を示す。図１に示すように、圧力発生素子を構成するチャンネル壁１１ａには電極１３ａ２と１３ｂ１とが設けられ、チャンネル壁１１ｂには電極１３ｂ２と１３ｃとが設けられ、チャンネル壁１１ｃには電極１３ｃ２と１３ｄ１とが設けられ、チャンネル壁１１ｄには電極１３ｄ２と１３ｅ１とが設けられている。これらの壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが各々等価的に静電容量Ｃとなり、これらが電極１３ｂ１，１３ｃ１，１３ｃ２，１３ｄ１，１３ｄ２により直列に接続されている。
【００４６】
駆動回路１４ｃでは、２つのスイッチング素子である第１トランジスタＱ１及び第２トランジスタＱ２が電源Ｖ（電圧Ｅ(V)）とグランド側の間に直列接続されている。このとき、第１トランジスタＱ１のコレクタＣと第２トランジスタＱ２のコレクタＣが接続点Ｐ１で接続されており、当該接続点Ｐ１に抵抗Ｒ１（抵抗値Ｒ(Ω)）の一端が接続され、抵抗Ｒ１の他端は電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２に接続されている。なお、前記抵抗Ｒ１は、後述する保護ダイオードのＤ１のアノードと保護ダイオードＤ２のカソードの接続点から電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２までのインピーダンスの抵抗成分を表しているものであるが、説明の便宜上一つの抵抗Ｒ１として説明しているものである。
【００４７】
第１のトランジスタＱ１が電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２への電圧印加の立ち上げ（充電）を制御し、第２のトランジスタＱ２が電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２の立ち下げ（放電）を制御する。また、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２は、一方がＯＮのとき他方がＯＦＦに成るように選択的に各々のベースＢにＯＮ電流が印加される。即ち、第１のトランジスタＱ１のベースＢにＯＮ信号電流が入力されると、第１のトランジスタＱ１のコレクタＣに電流Ｉq1が流れ、第１のトランジスタＱ１がＯＮ状態になる。このとき、第２のトランジスタＱ２はＯＦＦ状態に保たれている。この制御は、図示外の制御装置が第１のトランジスタＱ１のベースＢと第２のトランジスタＱ２のベースＢに選択的に所定のタイミングでＯＮ信号電流を流すことにより行われる。第２のトランジスタＱ２がＯＮとなった場合には、当該第２のトランジスタＱ２のコレクタにコレクタ電流Ｉq2が流れて電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２より静電容量Ｃにチャージされた電荷が放電される。
【００４８】
また、第１のトランジスタＱ１と第２のトランジスタＱ２との接続点Ｐ１と抵抗Ｒ１との間には、保護ダイオードＤ１のアノードが接続され、当該保護ダイオードＤ１のカソードは電源Ｖに接続され、第１のトランジスタＱ１にかかる逆バイアスを電流Ｉd1として電源Ｖへ逃がすように構成されている。また、前記接続点Ｐ１と抵抗Ｒ１との間には保護ダイオードＤ２のカソードが接続され、当該保護ダイオードＤ２のカソードはグランドに接続されており、第２のトランジスタＱ２にかかる逆バイアスを電流Ｉd2として逃がすように構成されている。
【００４９】
また、図１に示すように、駆動回路１４ｂでは、２つのスイッチング素子である第１トランジスタＱ３及び第２トランジスタＱ４が電源Ｖ（電圧Ｅ(V)）とグランド側の間に直列接続されている。このとき、第１トランジスタＱ３のコレクタＣと第２トランジスタＱ４のコレクタＣが接続点Ｐ２で接続されており、当該接続点Ｐ２に抵抗Ｒ２（抵抗値Ｒ(Ω)）の一端が接続され、抵抗Ｒ２の他端は電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２に接続されている。なお、前記抵抗Ｒ２は、後述する保護ダイオードのＤ３のアノードと保護ダイオードＤ４のカソードの接続点から電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２までのインピーダンスの抵抗成分を表しているものであるが、説明の便宜上一つの抵抗Ｒ２として説明しているものである。
【００５０】
第１のトランジスタＱ３が電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２への電圧印加の立ち上げ（充電）を制御し、第２のトランジスタＱ４が電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２の立ち下げ（放電）を制御する。また、トランジスタＱ３とトランジスタＱ４も、一方がＯＮのとき他方がＯＦＦに成るように選択的に各々のベースＢにＯＮ電流が印加される。即ち、第１のトランジスタＱ３のベースＢにＯＮ信号電流が入力されると、第１のトランジスタＱ３のコレクタＣに電流Ｉq3が流れ、第１のトランジスタＱ３がＯＮ状態になる。このとき、第２のトランジスタＱ４はＯＦＦ状態に保たれている。この制御は、図示外の制御装置が第１のトランジスタＱ３のベースＢと第２のトランジスタＱ４のベースに選択的に所定のタイミングでＯＮ信号電流を流すことにより行われる。
【００５１】
第２のトランジスタＱ４がＯＮとなった場合には、当該第２のトランジスタＱ４のコレクタにコレクタ電流Ｉq4が流れて電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２より静電容量Ｃにチャージされた電荷が放電される。
【００５２】
また、第１のトランジスタＱ３と第２のトランジスタＱ４との接続点Ｐ２と抵抗Ｒ２との間には、保護ダイオードＤ３のアノードが接続され、当該保護ダイオードＤ３のカソードは電源Ｖに接続され、第１のトランジスタＱ３にかかる逆バイアスを電流Ｉd3として電源Ｖへ逃がすように構成されている。また、前記接続点Ｐ２と抵抗Ｒ２との間には保護ダイオードＤ４のカソードが接続され、当該保護ダイオードＤ４のカソードはグランドに接続されており、第２のトランジスタＱ４にかかる逆バイアスを電流Ｉd4として逃がすように構成されている。
【００５３】
また、図１に示すように、駆動回路１４ｄでは、２つのスイッチング素子である第１トランジスタＱ５及び第２トランジスタＱ６が電源Ｖ（電圧Ｅ(V)）とグランド側の間に直列接続されている。このとき、第１トランジスタＱ５のコレクタＣと第２トランジスタＱ６のコレクタＣが接続点Ｐ３で接続されており、当該接続点Ｐ３に抵抗Ｒ３（抵抗値Ｒ(Ω)）の一端が接続され、抵抗Ｒ３の他端は電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２に接続されている。なお、前記抵抗Ｒ３は、後述する保護ダイオードのＤ５のアノードと保護ダイオードＤ６のカソードの接続点から電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２までのインピーダンスの抵抗成分を表しているものであるが、説明の便宜上一つの抵抗Ｒ３として説明しているものである。
【００５４】
第１のトランジスタＱ５が電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２への電圧印加の立ち上げ（充電）を制御し、第２のトランジスタＱ６が電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２の立ち下げ（放電）を制御する。また、トランジスタＱ５とトランジスタＱ６も、一方がＯＮのとき他方がＯＦＦに成るように選択的に各々のベースＢにＯＮ電流が印加される。即ち、第１のトランジスタＱ５のベースＢにＯＮ信号電流が入力されると、第１のトランジスタＱ６のコレクタＣに電流Ｉq5が流れ、第１のトランジスタＱ５がＯＮ状態になる。このとき、第２のトランジスタＱ２はＯＦＦ状態に保たれている。この制御は、図示外の制御装置が第１のトランジスタＱ５のベースＢと第２のトランジスタＱ６のベースに選択的に所定のタイミングでＯＮ信号電流を流すことにより行われる。
【００５５】
第２のトランジスタＱ６がＯＮとなった場合には、当該第２のトランジスタＱ６のコレクタにコレクタ電流Ｉq6が流れて電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２より静電容量Ｃにチャージされた電荷が放電される。
【００５６】
第１のトランジスタＱ５と第２のトランジスタＱ６との接続点Ｐ３と抵抗Ｒ３との間には、保護ダイオードＤ５のアノードが接続され、当該保護ダイオードＤ５のカソードは電源Ｖに接続され、第１のトランジスタＱ５にかかる逆バイアスを電流Ｉd5として電源Ｖへ逃がすように構成されている。また、前記接続点Ｐ３と抵抗Ｒ３との間には保護ダイオードＤ６のカソードが接続され、当該保護ダイオードＤ６のカソードはグランドに接続されており、第２のトランジスタＱ６にかかる逆バイアスを電流Ｉd6として逃がすように構成されている。
【００５７】
なお、上記以外の連続する他の電極１３ａ１，１３ａ２，１３ｅ１，１３ｅ２１，１３ｆ１，１３ｆ２等についても上記同様の駆動回路及び保護ダイオードが接続されている。
【００５８】
次に、図１及び図２を参照して本実施形態の動作について説明する。
【００５９】
図示外の制御装置からのＯＮ電流（ベース電流）がトランジスタＱ１のベースＢに入力されると（このときトランジスタＱ２は、ＯＦＦ状態）（図１(a)のＴ１）、トランジスタＱ１にコレクタ電流Ｉq1が流れ、トランジスタＱ１のコレクタｃと抵抗Ｒ１を介して接続されているＢ点の電圧が狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））となり、電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２にＥ（Ｖ）が印加される（図１(a)のＴ１とＴ２の間の状態）。この時、電極１３ｂ２と電極１３ｃ１とチャンネル壁１１ｂから構成されるコンデンサの静電容量をＣ（Ｆ）とすると、電極１３ｃ１に帯電する電荷Ｑ１とすると、Ｑ１＝ＣＥ（Ｃ）となる。また、電極１３ｃ２と電極１３ｄ１とチャンネル壁１１ｃから構成されるコンデンサの静電容量をＣ（Ｆ）とすると、電極１３ｃ２に帯電する電荷をＱ２とすると、Ｑ２＝ＣＥ（Ｃ）となる。したがって、電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２に帯電している電荷の合計Ｑは、Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２＝ＣＥ＋ＣＥ＝２ＣＥ（Ｃ）その状態でＣ点の電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））から狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））に上昇すると（図１(a)のＴ２）、電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２の電位がＥ（Ｖ）になる。即ち、Ｃ点がＥ（Ｖ）の状態になる。したがって、電極１３ｂ２の電位はグランドに対してＥ（Ｖ）高く、電極１３Ｃ１の電位は電極１３ｂ２の電位に対してＥ（Ｖ）高いので、結果として、グランドに対して電極１３ｃ１の電位は２Ｅ（Ｖ）となり、トランジスタＱ１に対しては、２Ｅ−Ｅ＝Ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧がかかるが、保護ダイオードＤ１により、逆バイアス電圧が逃がされることになる。
【００６０】
さらに、Ｂ点の電圧が狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））のときに、即ち、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ２にＥ（Ｖ）が印加されているときに、Ａ点の電位が狽k買激xル（０（Ｖ））から狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））に上昇すると、電極１３ｄ１及び電極１３ｄ２の電位がＥ（Ｖ）になる。したがって、電極１３ｄ１の電位はグランドに対してＥ（Ｖ）高く、電極１３Ｃ２の電位は電極１３ｄ１の電位に対してＥ（Ｖ）高いので、結果として、グランドに対して電極１３ｃ２の電位は２Ｅ（Ｖ）となり、トランジスタＱ１に対しては、２Ｅ−Ｅ＝Ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧がかかるが、保護ダイオードＤ１により、逆バイアス電圧が逃がされることになる。
【００６１】
このとき、チャンネル壁１１ｂ及びチャンネル壁１１ｃに帯電している電荷の合計は２ＣＥ（Ｃ）であるので、保護ダイオードＤ１に流れる電流をＩd5とすると、Ｉd5＝ｄ／ｄｔ ２ＣＥ（Ａ）となる。
【００６２】
ここで、最大印字周波数をｆ（Ｈｚ）とすると、ｆは単位時間あたりの回数なので、ｄ／ｄｔをｆと置換することができ、Ｉd5＝ｆ２ＣＥ（Ａ）・・・・（式１）となる。
【００６３】
逆に、Ｂ点の電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））にあるとき（図２(b)のＴ３とＴ４の間の状態）、即ち、図示外の制御装置からのＯＮ電流がトランジスタＱ２のベースＢに入力されると、トランジスタＱ２にコレクタ電流Ｉｑ２が流れ、トランジスタＱ２のコレクタｃと抵抗Ｒ１を介して接続されているＢ点の電圧が狽k買激xル（０（Ｖ））であるとき、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ２の電位は０（Ｖ）である。その状態でＣ点の電圧が狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））のときは、電極１３ｂ１及び電極１３ｂ２の電位はＥ（Ｖ）である。
【００６４】
この時、電極１３ｂ２と電極１３ｃ１とチャンネル壁１１ｂから構成されるコンデンサの静電容量をＣ（Ｆ）とすると、電極１３ｃ１に帯電する電荷Ｑ１とすると、Ｑ１＝−ＣＥ（Ｃ）となる。また、電極１３ｃ２と電極１３ｄ１とチャンネル壁１１ｃから構成されるコンデンサの静電容量をＣ（Ｆ）とすると、電極１３ｃ２に帯電する電荷をＱ２とすると、Ｑ２＝−ＣＶ（Ｃ）となる。したがって、電極１３ｃ１及び電極１３ｃ２に帯電している電荷の合計Ｑは、Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２＝（−ＣＥ）＋（−ＣＥ）＝−２ＣＥ（Ｃ）そして、駆動回路１４ｂのトランジスタＱ４がＯＮされるとＣ点電位は狽g買激xル（Ｅ（Ｖ））から狽k買激xル（０（Ｖ））に下降する。その瞬間においては、まだ、電極１３ｂ２に対して電極１３ｃ１の電位がＥ（Ｖ）低いので、電極１３ｃ１はグランドに対して−Ｅ（Ｖ）低いことになる（図２(b)のT4）。
【００６５】
したがって、Ｂ点の電位がグランドに対して−Ｅ（Ｖ）低いので、トランジスタＱ２には−Ｅ（Ｖ）の逆バイアス電圧がかかるが、保護ダイオードＤ２により、逆バイアス電圧が逃がされることになる。
【００６６】
このとき、チャンネル壁１１ｂ及びチャンネル壁１１ｃに帯電している電荷の合計は−２ＣＥ（Ｃ）であるので、保護ダイオードＤ２に流れる電流をＩd6とすると、Ｉd6はＩd5と電流の流れる向きが逆なので、−Ｉd6＝ｄ／ｄｔ −２ＣＥ（Ａ）となる。
【００６７】
即ち、Ｉd6＝ｄ／ｄｔ ２ＣＥ（Ａ）となる。
【００６８】
ここで、最大印字周波数をｆ（Ｈｚ）とすると、ｆは単位時間あたりの回数なので、ｄ／ｄｔをｆと置換することができ、Ｉd6＝ｆ２ＣＥ（Ａ）・・・・（式２）となる。
【００６９】
したがって、上記の何れの場合においても、（式１）及び（式２）から分かるように、前記保護ダイオードＤ１及び保護ダイオードＤ２は、それぞれの最大定格の平均整流電流Ｉ0（Ａ）とすると、放電された電荷による多大な電流が流れても破損しないためには、最大定格平均整流電流Ｉ0は次の式を満たすことが必要である。
【００７０】
Ｉ0≧Ｅ×Ｃ×ｆ×２（Ａ）・・・・（式３）
Ｅ：電源電圧（Ｖ）
Ｃ：圧力発生素子チャンネル壁の静電容量（Ｆ）
ｆ：最大印字周波数（Ｈｚ）
したがって、本実施形態のインクジェットヘッドの駆動回路では、保護ダイオードＤ１及び保護ダイオードＤ２を上記（式３）の条件を満たすものを採用している。
【００７１】
次に、前記保護ダイオードＤ１及び保護ダイオードＤ２の尖頭電流の最大定格について検討する。
【００７２】
上記の説明から分かるように、図１.に示す駆動回路では、トランジスタＱ１をＯＮ、トランジスタＱ２をＯＦＦ、トランジスタＱ３をＯＦＦ、トランジスタＱ４をＯＮした状態では、電極１３ｃ１の電位はＥ（Ｖ）であり、電極１３ｂ２の電位は０（Ｖ）である。即ち、電極１３ｃ１は電極１３ｂ２よりも電位がＥ（Ｖ）高い。その後、トランジスタＱ３をＯＮし、トランジスタＱ４をＯＦＦすると、電極１３ｂ２の電位がＥ（Ｖ）に上昇するため、電極１３ｃ１の電位は２Ｅ（Ｖ）になる。したがって、トランジスタＱ１には、２Ｅ−Ｅ＝Ｅ（Ｖ）の逆バイアスが印加されることになるが、保護ダイオードＤ１が接続されているため、保護ダイオードＤ１に電流Ｉd1が流れる。この電流Ｉd1は、駆動回路１４ｂの電源Ｖから、トランジスタＱ３、接続点Ｐ２、抵抗Ｒ２、Ｃ点、電極１３ｂ２、電極１３ｃ１、Ｂ点、抵抗Ｒ１、保護ダイオードＤ１、駆動回路１４ｃの電源Ｖから成る閉回路を流れる（ここで、トランジスタＱ３のベース電流は微少であるため、トランジスタＱ３のエミッタ電流とコレクタ電流は同じ電流値と見なしている）。
【００７３】
ここで、トランジスタＱ３のＯＮ抵抗をＲon（Ω）、抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗値を各々Ｒ（Ω）、保護ダイオードＤ２の順方向電圧降下をＥF（Ｖ）とすると、キルホッフの閉回路法則及びオームの法則により、０＝−Ｉd1Ｒon−Ｉd1Ｒ＋Ｅ−Ｉd1Ｒ−ＥF＝ −Ｉd1（２Ｒ＋Ｒon）＋Ｅ−ＥFしたがって、Ｉd1＝（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon）・・・（式４）次に、電極１３ｃ２側について考えると、上記と同様に、駆動回路１４ｄの電源ＶからトランジスタＱ５、接続点Ｐ３、抵抗Ｒ３、Ａ点、電極１３ｄ１、電極１３ｃ２、抵抗Ｒ１、保護ダイオードＤ１、駆動回路１４ｃの電源Ｖという閉回路が考えられ、トランジスタＱ５のＯＮ抵抗をＲon（Ω）、抵抗Ｒ３及びＲ２の抵抗値を各々Ｒ（Ω）、保護ダイオードＤ１の順方向電圧降下をＥF（Ｖ）とすると、キルホッフの閉回路法則及びオームの法則により、０＝−Ｉd1Ｒon−Ｉd1Ｒ＋Ｅ−Ｉd1Ｒ−ＥF＝ −Ｉd1（２Ｒ＋Ｒon）＋Ｅ−ＥFしたがって、Ｉd1＝（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon）・・・（式５）（式４）及び（式５）から分かるように、保護ダイオードＤ１には、電極１３ｃ１から（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon）（Ａ）の電流が流れ、かつ、電極１３ｃ２からも（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon）（Ａ）の電流が流れるので、その合計電流をＩFMとすると、ＩFM＝２（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon）・・・（式６）となる。
【００７４】
また、保護ダイオードＤ２についても上記の同様にキルヒホッフの閉回路法則とオウムの法則により、ＩFM＝２（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon）・・・（式７）となる。
【００７５】
したがって、（式６）及び（式７）から分かるように、前記保護ダイオードＤ１及び保護ダイオードＤ２は、それぞれの最大定格の尖塔電流ＩFM（Ａ）とすると、過大な尖塔電流により破損しないためには、次の式を満たすことが必要である。
【００７６】
ＩFM≧２（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon） （Ａ）・・・（式８）
Ｅ：電源電圧（Ｖ）
ＥF：保護ダイオードの順方向電圧降下（Ｖ）
Ｃ：圧力発生素子チャンネル壁の静電容量（Ｆ）
Ｒ：保護ダイオードＤ１のアノードと保護ダイオードＤ２カソードとの接続点から電極１３ｃ１及電極１３ｃ２に至るまでの駆動回路のインピーダンスの抵抗成分（Ω）
ＲON：トランジスタのオン抵抗（Ω）
したがって、本実施形態のインクジェットヘッドの駆動回路では、保護ダイオードＤ１及び保護ダイオードＤ２を上記（式８）の条件を満たすものを採用している。
【００７７】
よって、図２に示すように、トランジスタＱ１に電流Ｉq1が流れ、Ｂ点の電圧が狽g煤iＥ（Ｖ））レベルとなり（図２（ａ）のＴ１〜Ｔ２の間の状態）、その状態でＢ点を挟むＡ点及びＣ点の電圧が狽k煤i０（Ｖ））レベルから狽g煤iＥ（Ｖ））レベルに上昇すると（図２（ａ）のＴ２の状態）、Ｂ点の電圧が過大（２Ｅ（Ｖ））となるが、保護ダイオードＤ１に電流Ｉd1が流れ、その結果、Ｂ点に対するスイッチング素子であるトランジスタＱ１の破壊が防止される。また、逆に、Ｂ点の電圧が狽k煤i０（Ｖ））レベルにあるときに、Ａ点及びＣ点の電圧が狽g煤iＥ（Ｖ））レベルから狽k煤i０（Ｖ））レベルに下降すると、Ｂ点の電圧が過小（−Ｅ（Ｖ））となるが、保護ダイオードＤ２に電流Id2が流れ、トランジスタＱ２の破壊が防止される。尚、図２においては、図９の場合と同様に、トランジスタＱ１，Ｑ２のＯＮ時における電圧降下分は０Ｖと仮定している。
【００７８】
上記の場合、保護ダイオードＤ１，Ｄ２の最大定格平均整流電流Ｉ0は、Ｉ0≧Ｅ×Ｃ×ｆ×２ （Ａ）であり、保護ダイオードＤ１，Ｄ２の最大定格尖頭電流ＩFMは、ＩFM≧２（Ｅ−ＥF）／（２Ｒ＋Ｒon） （Ａ）であるので、逆バイアス電圧を逃がすために、保護ダイオードに電流が流れても保護ダイオードが破壊されることがない。
【００７９】
したがって、記録動作を繰り返しても、インクジェットヘッドの駆動回路は故障することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの駆動回路を示す図である。
【図２】本発明に係るインクジェットヘッドの駆動回路で駆動した場合の信号波形図である。
【図３】インクジェットヘッドの一部を断面にして示す斜視図である。
【図４】ヘッドドライバと導電パターンとの関係を示す図である。
【図５】インクジェットヘッドの断面図である。
【図６】図５のインクジェットヘッドが動作した状態の断面図である。
【図７】インクジェットヘッドの等価回路図である。
【図８】従来のインクジェットヘッドの駆動回路を示す図である。
【図９】従来のインクジェットヘッドの駆動回路で駆動した場合の信号波形図である。
【図１０】本発明に係るインクジェットヘッドの駆動タイミングを示す図である。
【図１１】図５のインクジェットヘッドが動作した状態の断面図である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
２ 圧電素子基板
８ チャンネル
１１ チャンネル壁
１３ 電極
１４ 駆動回路
Ｑ１ 第１のトランジスタ
Ｑ２ 第２のトランジスタ
Ｄ１ 第１の保護ダイオード
Ｄ２ 第２の保護ダイオード
Claims (7)
- 連続的に形成された複数のインク噴射用のチャンネルと、これら複数のチャンネルの各々に対応して設けられたノズル孔と、前記複数のチャンネル間に設けられチャンネル内のインクに圧力を与えるアクチュエータと、このアクチュエータに電圧を印加することによって前記チャンネル内に圧力変化を生じさせて前記ノズル孔よりインクを噴射させる駆動回路とを備えたインクジェットヘッドにおいて、前記駆動回路は、前記複数のチャンネルのうち隣接する両チャンネル内のインクを連続して噴射するとき、両チャンネル間のアクチュエータに、一方のチャンネルのインクに噴出に寄与する圧力を与えるようにアクチュエータを変形させる駆動電圧を印加し、その後、そのアクチュエータを復帰させる駆動電圧を印加することによって他方のチャンネルのインクに噴出に寄与する圧力を与えるものであるとともに、隣接する一方のチャンネルからインクを噴射するための駆動電圧を印加する期間の後半に重複して、他方のチャンネルからインクを噴射するための駆動電圧の印加を開始することを特徴とするインクジェットヘッド。
- 前記アクチュエータは、複数のチャンネルを形成するようにその複数のチャンネル間に設けられチャンネル壁であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
- 前記駆動回路は、インクを噴射しようとするチャンネルの両側のチャンネル壁に対して駆動電圧を印加するものであって、チャンネル内のインクに対して両側のチャンネル壁から圧力を与えることを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド。
- 前記チャンネル壁の少なくとも一部は、分極処理された圧電材料であり、その圧電材料のチャンネル側両側面に、分極方向と直角方向に駆動電界を発生するための電極を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のインクジェットヘッド。
- 前記駆動回路は、２個のスイッチング素子を電源側とグランド側の間に直列接続し、その接続点を前記電極へ接続して、一方のスイッチング素子を該電極への電圧印加の立ち上げ用とし、他方のスイッチング素子を印加電圧の立ち下げ用とし、これらのスイッチング素子の各々と並列に、逆バイアス保護用の保護ダイオードを接続すると共に、該保護ダイオードの最大定格の平均整流電流Ｉ0 が次の式を満たしていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
Ｉ0≧Ｅ×Ｃ×ｆ×２（Ａ）
Ｅ：電源電圧（Ｖ）
Ｃ：圧力発生素子チャンネル壁の静電容量（Ｆ）
ｆ：最大印字周波数（Ｈｚ） - 更に、前記保護ダイオードの最大定格の尖頭電流Ｉ FM が次の式を満たしているところの請求項５に記載のインクジェットヘッド。
Ｉ FM ≧２（Ｅ−Ｅ F ）／（２Ｒ＋Ｒ on ） （Ａ）
Ｅ：電源電圧（Ｖ）
Ｅ F ：保護ダイオードの順方向電圧降下（Ｖ）
Ｃ：圧力発生素子チャンネル壁の静電容量（Ｆ）
Ｒ：保護ダイオードＤ１のアノードと保護ダイオードＤ２カソードとの接続点から電極１３ｃ１及電極１３ｃ２に至るまでの駆動回路のインピーダンスの抵抗成分（Ω）
Ｒ ON ：トランジスタのオン抵抗（Ω） - 前記チャンネルは、隣接するチャンネルを異なったグループに属するように、複数のグループ単位に分け、前記グループ毎に駆動電圧を印加することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
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