JPH09164677A - インクジェットプリンタのヘッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ピエゾ圧電素子に与える電圧波形の自由度を大
きし、また、電圧波形の微調節を可能とし、インク噴射
の安定化を図る。 【解決手段】Ｖdd端子と電極との間にトランジスタ２１
を接続し、電極とＶss2端子との間にトランスファゲー
ト２２を接続し、電極とＶss1 端子との間にオン抵抗が
異なるトランジスタ２３と２４との並列回路を接続す
る。ある電極に接続したトランジスタ２１を導通、隣の
電極に接続したトランスファゲートを非導通にして静電
容量１５を充電し、また、ある電極に接続したトランジ
スタ２３、２４の一方又は両方を選択的に導通するとと
もに隣の電極に接続したトランスファゲートを導通にし
て静電容量を逆充電し、さらに、ある電極に接続したト
ランスファゲート及び隣の電極に接続したトランスファ
ゲートを導通にして静電容量を放電する。これによりピ
エゾ圧電素子を歪ませインクを噴射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピエゾ圧電素子の
隔壁で隔てられ、それぞれ電極を設けたインク室を並べ
て配置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７に示す構成になっている。すなわち、
ピエゾ圧電部材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、後方にはインク補給口（図示せず）を設けている。
このヘッドは、各電極４間にピエゾ圧電部材１が介在す
ることになり、この各電極４間に介在するピエゾ圧電部
材１の部分が各インク室３を隔てる隔壁を構成するピエ
ゾ圧電素子５になり、これにより各電極４間にはピエゾ
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】このようなインクジェットヘッドを駆動す
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。これは、例えば図８に示すよう
に、ヘッドの等価回路は、各電極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，
…間にピエゾ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になる。
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，Ｑ13，Ｑ14，Ｑ15，…をそれぞ
れ接続している。

【０００４】また、各電極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，…と接
地ラインＧとの間にＮチャンネルのＭＯＳ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。そして、電界効果トランジスタＱ21，
Ｑ22，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。さらに、各電極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，…と接地ライ
ンＧとの間にＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＱ31，
Ｑ32，Ｑ33，Ｑ34，Ｑ35，…をそれぞれ接続し、このバ
イポーラトランジスタＱ31，Ｑ32，Ｑ33，Ｑ34，Ｑ35，
…のコレクタ、ベース間にＮチャンネルのＭＯＳ型電界
効果トランジスタＱ41，Ｑ42，Ｑ43，Ｑ44，Ｑ45，…を
それぞれ接続している。

【０００５】Ｐチャンネルの電界効果トランジスタＱ1
1，Ｑ12，Ｑ13，Ｑ14，Ｑ15，…のサブストレートはＶd
d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Ｑ21，Ｑ22，Ｑ23，Ｑ24，Ｑ25，…及びＱ41，Ｑ4
2，Ｑ43，Ｑ44，Ｑ45，…のサブストレートは接地ライ
ンＧに接続している。そして、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Ｓ11，Ｓ12，Ｓ13，Ｓ14，Ｓ15，…
をそれぞれ供給するとともに電界効果トランジスタＱ2
1，Ｑ22，Ｑ23，Ｑ24，Ｑ25，…及びＱ41，Ｑ42，Ｑ4
3，Ｑ44，Ｑ45，…のゲート端子に対して駆動信号Ｓ2
1，Ｓ22，Ｓ23，Ｓ24，Ｓ25，…をそれぞれ供給するよ
うになっている。

【０００６】このヘッド駆動装置において、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Ｓ13を供給
してこのトランジスタＱ13をオンする。また、駆動信号
Ｓ22、Ｓ24を供給して電界効果トランジスタＱ22，Ｑ24
をオンするとともに電界効果トランジスタＱ42，Ｑ44及
びバイポーラトランジスタＱ32、Ｑ34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及びＱ32→接地ラインＧ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Ｃ
L3→トランジスタＱ24及びＱ34→接地ラインＧ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。

【０００７】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をオフするとともに駆動
信号Ｓ23を供給して電界効果トランジスタＱ23及びバイ
ポーラトランジスタＱ33をオンする。これにより、接地
ラインＧ→ダイオードＤ2 →静電容量ＣL2→トランジス
タＱ23及びＱ33→接地ラインＧの経路で放電電流が流れ
るとともに接地ラインＧ→ダイオードＤ4 →静電容量Ｃ
L3→トランジスタＱ23及びＱ33→接地ラインＧ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間のピエゾ圧
電素子及び電極ｃ、ｄ間のピエゾ圧電素子が歪み、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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この従来のヘッド駆動
装置は、電界効果トランジスタＱ11，Ｑ12，Ｑ13，Ｑ1
4，Ｑ15，…と電界効果トランジスタＱ21，Ｑ22，Ｑ2
3，Ｑ24，Ｑ25，…及びバイポーラトランジスタＱ31，
Ｑ32，Ｑ33，Ｑ34，Ｑ35，…の並列回路とでオン抵抗を
異ならせているが、電界効果トランジスタＱ21，Ｑ22，
Ｑ23，Ｑ24，Ｑ25，…とバイポーラトランジスタＱ31，
Ｑ32，Ｑ33，Ｑ34，Ｑ35，…とは常に駆動信号Ｓ21，Ｓ
22，Ｓ23，Ｓ24，Ｓ25，…により同時にオン動作される
ため、オン抵抗の取り得る値が１種類しかなく、このた
め静電容量ＣL1，ＣL2，ＣL3，ＣL4，…に与える電圧波
形の立上がりを微調節することができなかった。

【０００９】そこで、請求項１及び３記載の発明は、電
極間のピエゾ圧電素子に与える電圧波形の自由度を大き
くできるとともにピエゾ圧電素子に与える電圧波形の立
上がりを微調節することができ、これにより、インク室
からのインク噴射の安定化を図ることができ、特に、イ
ンクの噴射量や噴射形状等を変化させて階調表現を行う
場合に良好なインク噴射が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。

【００１０】また、請求項２及び３記載の発明は、電極
間のピエゾ圧電素子に与える電圧波形の立上がりを微調
節することができ、これにより、インク室からのインク
噴射の安定化を図ることができ、特に、インクの噴射量
や噴射形状等を変化させて階調表現を行う場合に良好な
インク噴射が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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ピエゾ圧電素子の隔壁で隔てられ、それぞれ電極を設け
たインク室を並べて形成し、各電極間にピエゾ圧電素子
による静電容量を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回路と、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双方向スイッチング回路と、
各電極と前記第２の電源端子の電位よりも低い電位の第
３の電源端子との間にそれぞれ接続した複数の第２の半
導体スイッチング回路とからなり、第１、第２の半導体
スイッチング回路及び双方向スイッチング回路のうちの
少なくとも１つはオン抵抗の異なる２つの半導体スイッ
チング素子の並列回路で構成し、導通制御時にはこの各
半導体スイッチング素子の一方又は両方を選択的にオン
動作し、所定のインク室の電極に接続した第１の半導体
スイッチング回路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双方向スイッチング回路及び第
２の半導体スイッチング回路を非導通制御し、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回路及び第２の半導体スイッチ
ング回路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双方向スイッチング
回路を導通制御し、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、ま
た、所定のインク室の電極に接続した第１の半導体スイ
ッチング回路及び双方向スイッチング回路を非導通制御
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回路を導通制御し、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回路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双方
向スイッチング回路を導通制御し、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
を逆充電し、さらに、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回路及び第２の半導体スイッ
チング回路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双方向スイッチング回路を導通制御
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回路及び第２の半
導体スイッチング回路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双方向
スイッチング回路を導通制御し、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、この充電、逆充電及び放電動作により所定のイ
ンク室の隔壁を構成するピエゾ圧電素子を歪ませてこの
所定のインク室に圧力を与え、このインク室内のインク
をノズルから噴射するものである。

【００１２】この発明においては、第１〜第３の電源端
子からの電位に対して第１、第２のの半導体スイッチン
グ回路及び双方向スイッチング回路を選択的に導通、非
導通制御することで、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に印加する電圧波形を変
化させて充電、逆充電及び放電動作ができ自由度を高め
ることができる。また、第１、第２の半導体スイッチン
グ回路及び双方向スイッチング回路のうちの少なくとも
１つはオン抵抗の異なる２つの半導体スイッチング素子
の並列回路で構成し、導通制御時にはこの各半導体スイ
ッチング素子の一方又は両方を選択的にオン動作するの
で、ピエゾ圧電素子からなる静電容量に印加する電圧波
形の立上がりをの微調節が可能になる。

【００１３】請求項２記載の発明は、ピエゾ圧電素子の
隔壁で隔てられ、それぞれ電極を設けたインク室を並べ
て形成し、各電極間にピエゾ圧電素子による静電容量を
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半導体スイッチン
グ回路と、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双
方向スイッチング回路とからなり、半導体スイッチング
回路及び双方向スイッチング回路のうちの少なくとも１
つはオン抵抗の異なる２つの半導体スイッチング素子の
並列回路で構成し、導通制御時にはこの各半導体スイッ
チング素子の一方又は両方を選択的にオン動作し、所定
のインク室の電極に接続した半導体スイッチング回路を
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
した双方向スイッチング回路を非導通制御し、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半
導体スイッチング回路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双方向
スイッチング回路を導通制御し、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、また、所定のインク室の電極に接続した半導体
スイッチング回路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双方向スイッチング回路を導
通制御し、かつ、この所定のインク室と隣合うインク室
の電極に接続した半導体スイッチング回路を非導通制御
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
極に接続した双方向スイッチング回路を導通制御し、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、この充電及び放電動作によ
り所定のインク室の隔壁を構成するピエゾ圧電素子を歪
ませてこの所定のインク室に圧力を与え、このインク室
内のインクをノズルから噴射するものである。

【００１４】この発明においては、第１、第２の半導体
スイッチング回路及び双方向スイッチング回路のうちの
少なくとも１つはオン抵抗の異なる２つの半導体スイッ
チング素子の並列回路で構成し、導通制御時にはこの各
半導体スイッチング素子の一方又は両方を選択的にオン
動作するので、ピエゾ圧電素子からなる静電容量に印加
する電圧波形の立上がりをの微調節が可能になる。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１又は２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、オン抵抗の異なる半導体スイッチング素子として、
ＭＯＳ型トランジスタとバイポーラ型トランジスタを使
用したものである。

【００１６】

【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はインクジェットヘッドの構
成を示し、ピエゾ圧電部材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１４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、後方にはインク補給口
（図示せず）を設けている。このヘッドは、各電極１４
間にピエゾ圧電部材１１が介在することになり、この各
電極１４間に介在するピエゾ圧電部材１１の部分が各イ
ンク室１３を隔てる隔壁を構成するピエゾ圧電素子１５
になっている。各ピエゾ圧電素子１５は図中矢印で示す
ように上方向に分極している。

【００１７】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との間のピエゾ
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との間のピエゾ圧電素子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。

【００１８】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）からインクが噴
射できることになる。噴射するインク滴の量、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。

【００１９】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 ，…間にピエ
ゾ圧電素子１５からなる各静電容量１５1 ，１５2 ，１
５3 ，１５4 ，…をそれぞれ直列に接続した回路で示さ
れる。

【００２０】この回路に対し、第１の電源端子であるＶ
dd電圧を印加するＶdd電源端子と前記各電極１４1 ，１
４2 ，１４3 ，１４4 ，１４5 ，…との間に第１の半導
体スイッチング回路を構成するＰチャンネルのＭＯＳ型
電界効果トランジスタ２１1，２１2 ，２１3 ，２１4
，２１5 ，…をそれぞれ接続し、前記各電極１４1 ，
１４2 ，１４3 ，１４4 ，１４5 ，…と第２の電源端子
であるＶdd電圧よりも低いＶss2 電圧を印加するＶss2
電源端子との間に双方向スイッチング回路を構成するＭ
ＯＳトランスファゲート２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２
4 ，２２5 ，…をそれぞれ接続し、前記各電極１４1 ，
１４2 ，１４3 ，１４4 ，１４5 ，…と第３の電源端子
であるＶss2 電圧よりも低いＶss1 電圧（マイナス電
圧）を印加するＶss1 電源端子との間に第３の半導体ス
イッチング回路を構成するＮチャンネルのＭＯＳ型電界
効果トランジスタ２３1 ，２３2 ，２３3 ，２３4 ，２
３5 ，…とこの電界効果トランジスタ２３1 ，２３2 ，
２３3 ，２３4 ，２３5 ，…とはオン抵抗が異なるＮチ
ャンネルのＭＯＳ型電界効果トランジスタ２４1 ，２４
2 ，２４3 ，２４4 ，２４5 ，…との並列回路をそれぞ
れ接続している。

【００２１】前記電界効果トランジスタ２１1 ，２１2
，２１3 ，２１4 ，２１5 ，…はサブストレートをＶd
d電源端子に接続し、前記ＭＯＳトランスファゲート２
２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 ，２２5 ，…及び電界効
果トランジスタ２３1 ，２３2，２３3 ，２３4 ，２３5
，…、２４1 ，２４2 ，２４3 ，２４4 ，２４5 ，…
はサブストレートを前記Ｖss1 電源端子に接続してい
る。

【００２２】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２５1 ，２５2 ，２５3 ，２５4 ，２５5 ，
…を介して駆動信号Ｓ11，Ｓ12，Ｓ13，Ｓ14，Ｓ15，…
をそれぞれ供給するとともに前記ＭＯＳトランスファゲ
ート２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 ，２２5 ，…のゲ
ート端子に対して駆動信号Ｓ21，Ｓ22，Ｓ23，Ｓ24，Ｓ
25，…をそれぞれ供給するようになっている。

【００２３】また、前記電界効果トランジスタ２３1 ，
２３2 ，２３3 ，２３4 ，２３5 ，…のゲート端子に対
して駆動信号Ｓ31，Ｓ32，Ｓ33，Ｓ34，Ｓ35，…をそれ
ぞれ供給するとともに前記電界効果トランジスタ２４1
，２４2 ，２４3 ，２４4 ，２４5 ，…のゲート端子
に対して駆動信号Ｓ41，Ｓ42，Ｓ43，Ｓ44，Ｓ45，…を
それぞれ供給するようになっている。

【００２４】このヘッド駆動装置において、例えば、図
１の(a) に示すインク室Ｂからインクを噴射させる場合
を述べる。定常状態では、インバータ２５1 ，２５2 ，
２５3 ，２５4 ，２５5 ，…を介して電界効果トランジ
スタ２１1 ，２１2 ，２１3，２１4 ，２１5 ，…のゲ
ート端子にローレベルの駆動信号Ｓ11，Ｓ12，Ｓ13，Ｓ
14，Ｓ15，…が供給され、電界効果トランジスタ２１1
，２１2 ，２１3 ，２１4 ，２１5 ，…はオフ状態に
なっている。また、ＭＯＳトランスファゲート２２1 ，
２２2 ，２２3 ，２２4 ，２２5 ，…のゲート端子にハ
イレベルの駆動信号Ｓ21，Ｓ22，Ｓ23，Ｓ24，Ｓ25，…
が供給され、このＭＯＳトランスファゲート２２1 ，２
２2 ，２２3 ，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。また、電界効
果トランジスタ２３1 ，２３2 ，２３3 ，２３4 ，２３
5 ，…及び２４1 ，２４2 ，２４3 ，２４4 ，２４5 ，
…はオフ状態になっている。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２５3 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Ｓ13を供給するとともにＭＯＳトランスファゲート
２２3 のゲートにローレベルの駆動信号Ｓ23を供給し、
電界効果トランジスタ２１3をオン、ＭＯＳトランスフ
ァゲート２２3 をオフする。これにより、Ｖdd電源端子
とＶss2 電源端子との間に電界効果トランジスタ２１3
及びＭＯＳトランスファゲート２２2 を介して静電容量
１５2 が接続されるとともに電界効果トランジスタ２１
3 及びＭＯＳトランスファゲート２２4 を介して静電容
量１５3 が接続され、この静電容量１５2 ，１５3 が充
電される。このときの充電経路は、Ｖdd→電界効果トラ
ンジスタ２１3 →電極１４3 →静電容量１５2 →電極１
４2 →ＭＯＳトランスファゲート２２2 →Ｖss2 、及び
Ｖdd→電界効果トランジスタ２１3 →電極１４3 →静電
容量１５3 →電極１４4 →ＭＯＳトランスファゲート２
２4 →Ｖss2 である。

【００２６】この充電により、電極１４2 と１４3 との
間のピエゾ圧電素子１５及び電極１４3 と１４4 との間
のピエゾ圧電素子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、電界効果ト
ランジスタ２１3 をオフ状態、ＭＯＳトランスファゲー
ト２２3 をオフ状態にして、電界効果トランジスタ２３
3 及び２４3 の一方又は両方をオン状態にすると、今度
は静電容量１５2 ，１５3 が逆充電される。このときの
充電経路は、Ｖss2 →ＭＯＳトランスファゲート２２2
→電極１４2 →静電容量１５2 →電極１４3 →電界効果
トランジスタ２３3 及び２４3 の一方又は両方→Ｖss1
、及びＶss2 →ＭＯＳトランスファゲート２２4 →電
極１４4 →静電容量１５3 →電極１４3 →電界効果トラ
ンジスタ２３3 及び２４3 の一方又は両方→Ｖss1 であ
る。

【００２７】この逆充電により、電極１４2 と１４3 と
の間のピエゾ圧電素子１５及び電極１４3 と１４4 との
間のピエゾ圧電素子１５がインク室Ｂから見て内側に歪
み、図１の(c) の状態になる。直前の状態が図１の(b)
の状態のときに、ＭＯＳトランスファゲート２２3 をオ
ン状態にすると、静電容量１５2 →電極１４3 →ＭＯＳ
トランスファゲート２２3 →ＭＯＳトランスファゲート
２２2 →電極１４2 →静電容量１５2 の閉ループにより
静電容量１５2 が放電し、また、静電容量１５3 →電極
１４3 →ＭＯＳトランスファゲート２２3 →ＭＯＳトラ
ンスファゲート２２4 →電極１４4 →静電容量１５3 の
閉ループにより静電容量１５3 が放電する。これによ
り、インク室Ｂが図１の(b) の状態から(a) の状態に戻
る。

【００２８】また、直前の状態が図１の(c) の状態のと
きに、ＭＯＳトランスファゲート２２3 をオン状態にす
ると、静電容量１５2 →電極１４2 →ＭＯＳトランスフ
ァゲート２２2 →ＭＯＳトランスファゲート２２3 →電
極１４3 →静電容量１５2 の閉ループにより静電容量１
５2 が放電し、また、静電容量１５3 →電極１４4 →Ｍ
ＯＳトランスファゲート２２4 →ＭＯＳトランスファゲ
ート２２3 →電極１４3 →静電容量１５3 の閉ループに
より静電容量１５3 が放電する。これにより、インク室
Ｂが図１の(c) の状態から(a) の状態に戻る。

【００２９】このように、Ｖdd＞Ｖss2 ＞Ｖss1 という
３つの電位を持つ電源を使用し、電界効果トランジスタ
２１1 ，２１2 ，２１3 ，２１4 ，２１5 ，…、ＭＯＳ
トランスファゲート２２1 ，２２2 ，２２3 ，２２4 ，
２２5 ，…、電界効果トランジスタ２３1 ，２３2 ，２
３3 ，２３4 ，２３5 ，…及び２４1 ，２４2 ，２４3
，２４4 ，２４5 ，…の一方又は両方を選択的にオ
ン、オフ動作させることで、インク室１３を図１の(a)
の状態から(b) の状態、(c) の状態を経由して(a)の状
態に戻す制御、図１の(a) の状態から(b) の状態のみを
経由して(a) の状態に戻す制御、図１の(a) の状態から
(c) の状態のみを経由して(a) の状態に戻す制御など各
種の組合わせ制御ができ、電極１４間のピエゾ圧電素子
１５に与える電圧波形に大きな自由度を持たせることが
できる。これにより、ピエゾ圧電素子１５の歪の速度や
状態を調節できる。また、電界効果トランジスタ２３1
，２３2 ，２３3 ，２３4 ，２３5 ，…及び２４1 ，
２４2 ，２４3 ，２４4 ，２４5，…の一方又は両方を
オンさせることで静電容量１５1 ，１５2 ，１５3 ，１
５4 ，…を逆充電させるときのオン抵抗を３種類に変化
させることができるので、例えば、これを各ノズル毎に
行えば各ノズル毎にピエゾ圧電素子１５に与える電圧波
形の立上がりを微調節することができる。これにより、
インク室からのインク噴射の安定化を図ることができ
る。

【００３０】このように、ピエゾ圧電素子１５に与える
電圧波形に大きな自由度を持たせ、かつ、電圧波形の立
上がりの微調節ができることで、特に、インクの噴射量
や噴射形状等を変化させて階調表現を行う場合に、通常
は通電パルス幅を階調の段階に従って変更するが、通電
パルス幅以外に電圧波形の形状や電圧波形の立上がりの
微調節を加味することで各階調毎に安定した良好なイン
ク噴射ができる。また、ノズル間の濃度補正も容易にで
きる。

【００３１】この実施の形態ではインクジェットヘッド
として各ピエゾ圧電素子１５の分極方向が上方向、すな
わち、天板１２の方向に分極したインクジェットヘッド
を駆動する場合について述べたが、図３に示すように各
ピエゾ圧電素子１５の分極方向が逆に下方向に分極した
インクジェットヘッドを駆動することができる。このイ
ンクジェットヘッドの場合は、図３の(a) に示すように
電極１４が接地しているときは図１の場合と同様であ
る。この状態で、図３の(b) に示すように、ある電極１
４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との間のピエゾ圧電素子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３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
間のピエゾ圧電素子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。

【００３２】従って、このインクジェットヘッドにおい
ても、図３の(a) 、(b) 、(c) の３つの状態のうち、少
なくとも図３の(a) の状態を含む２つの状態にインク室
１３を変化させることでノズル（オリフィス面）からイ
ンクが噴射できることになる。このインクジェットヘッ
ドに対して、例えば、電界効果トランジスタ２３1 ，２
３2 ，２３3 ，２３4 ，２３5 ，…のオン抵抗に対し電
界効果トランジスタ２４1 ，２４2 ，２４3 ，２４4 ，
２４5 ，…のオン抵抗が充分に小さいと仮定した場合の
ヘッド駆動について述べると、例えば、電界効果トラン
ジスタ２３3 及び２４3 の一方又は両方がオンしたと
き、静電容量１５2 と１５3 の間の電極１４3 に対して
マイナス電圧が印加する。これにより、インクジェット
ヘッドのインク室Ｂは図３の(a) の状態から(b) の状態
に移行する。

【００３３】このときのピエゾ圧電素子１５の歪速度
は、電界効果トランジスタ２３3 をオンするか、電界効
果トランジスタ２４3 をオンするか、電界効果トランジ
スタ２３3 ，２４3 の両方を同時にオンするかによって
それぞれオン抵抗が変化するので異なる。例えば、イン
ク噴射前に図３の(b) の状態にしてメニスカスの位置を
後退させておき、インク噴射後、再び図３の(b) の状態
にしてインク噴射中のインク滴の尾を切断するような駆
動をさせたい場合、最初に図３の(a) の状態から(b) の
状態に移行する場合は電界効果トランジスタ２３3 のみ
をオンさせてメニスカスをゆっくりと後退させ圧力振動
が起こらないようにする。そして、インク噴射後に再び
図３の(b) の状態にするときには電界効果トランジスタ
２３3 ，２４3 の両方を同時にオンすることによりオン
抵抗を下げ、印加電圧波形の立上がりを早めてインク滴
の尾を鋭く切断する。これにより、噴射するインク切れ
が良好になり解像度のよい画質を得ることができる。な
お、このヘッド駆動装置をＩＣ（集積回路）化する場
合、オン抵抗の異なるトランジスタを形成するには、ト
ランジスタの面積を変えるか、あるいは小さいトランジ
スタをいくつか並列接続することで実現できる。

【００３４】図４は、図２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。このラッチにより次の印刷す
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。

【００３５】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３ｂｉ
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
「０」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噴射されるような手順とタ
イミングで３ｂｉｔ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。

【００３６】前記各３ｂｉｔ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３ｂｉｔの制御タ
イミングデータＢ１，Ｂ２，Ｂ３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 ，３４2 ，３
４3 ，３４4 ，３４5 からの制御タイミングデータＢ
１，Ｂ２，Ｂ３を複数の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。

【００３７】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３４1 ，３４2
，３４3 ，３４4 ，３４5 からの制御タイミングデー
タＢ１，Ｂ２，Ｂ３を信号Ａ11，Ａ21，Ａ31、Ａ13，Ａ
23，Ａ33、Ａ15，Ａ25，Ａ35、Ａ17，Ａ27，Ａ37、Ａ1
9，Ａ29，Ａ39として奇数ノズルに対応したデコーダ３
６1 ，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，Ｂ３を信号Ａ12，Ａ22，Ａ32、Ａ1
4，Ａ24，Ａ34、Ａ16，Ａ26，Ａ36、Ａ18，Ａ28，Ａ3
8、Ａ110 ，Ａ210 ，Ａ310 として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。

【００３８】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 ，３７
3 ，３７4 ，３７5 及び偶数選択信号ＥＶＥＮを入力し
たときの奇数ノズルに対応したデコーダ３６1 ，３６2
，３６3 ，３６4 ，３６5 には信号「０，０，０」が
与えられるようになっている。

【００３９】前記各デコーダ３６1 〜３６5 及び３７1
〜３７5 は、前記デマルチプレクサ３５からの信号Ａ1
x，Ａ2x，Ａ3xを駆動信号Ｓ1x，Ｓ2x，Ｓ3x，Ｓ4xに変
換してヘッド駆動装置３８に供給している。前記ヘッド
駆動装置３８は、前述した図２と同一の回路構成で、そ
れぞれ電界効果トランジスタ２１x 、ＭＯＳトランスフ
ァゲート２２x 、電界効果トランジスタ２３x ，２４x
、インバータ２５x からなる駆動回路を各電極１４1
〜１４10に対応して設けている。そして、前記各デコー
ダ３６1 〜３６5 及び３７1 〜３７5 からの駆動信号Ｓ
1x，Ｓ2x，Ｓ3x，Ｓ4xを各駆動回路のインバータ２５x
、ＭＯＳトランスファゲート２２x 、電界効果トラン
ジスタ２３x 、２４x にそれぞれ供給している。

【００４０】すなわち、駆動信号Ｓ11をインバータ２５
1 に供給し、駆動信号Ｓ21をＭＯＳトランスファゲート
２２1 に供給し、駆動信号Ｓ31を電界効果トランジスタ
２３1 に供給し、駆動信号Ｓ41を電界効果トランジスタ
２４1 に供給している。また、駆動信号Ｓ12をインバー
タ２５2 に供給し、駆動信号Ｓ22をＭＯＳトランスファ
ゲート２２2 に供給し、駆動信号Ｓ32を電界効果トラン
ジスタ２３2 に供給し、駆動信号Ｓ42を電界効果トラン
ジスタ２４2 に供給している。また、駆動信号Ｓ13をイ
ンバータ２５3 に供給し、駆動信号Ｓ23をＭＯＳトラン
スファゲート２２3 に供給し、駆動信号Ｓ33を電界効果
トランジスタ２３3 に供給し、駆動信号Ｓ43を電界効果
トランジスタ２４3 に供給している。また、駆動信号Ｓ
14をインバータ２５4 に供給し、駆動信号Ｓ24をＭＯＳ
トランスファゲート２２4 に供給し、駆動信号Ｓ34を電
界効果トランジスタ２３4 に供給し、駆動信号Ｓ44を電
界効果トランジスタ２４4 に供給している。また、駆動
信号Ｓ15をインバータ２５5 に供給し、駆動信号Ｓ25を
ＭＯＳトランスファゲート２２5 に供給し、駆動信号Ｓ
35を電界効果トランジスタ２３5 に供給し、駆動信号Ｓ
45を電界効果トランジスタ２４5 に供給している。な
お、駆動信号Ｓ16〜，Ｓ26〜，Ｓ36〜，Ｓ46〜について
も同様である。前記各駆動回路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。

【００４１】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に奇数番目のノズル、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３ｂｉｔ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，Ｂ３に変換する。各シーケンサ３
４1 〜３４5 からの制御タイミングデータＢ１，Ｂ２，
Ｂ３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，Ｂ２，Ｂ３を信号Ａ1X，Ａ2x，Ａ3xと
して奇数番目のノズルに対応したデコーダ３６1 〜３６
5 にそれぞれ供給する。そして、各デコーダ３６1 〜３
６5 からの駆動信号Ｓ1x，Ｓ2x，Ｓ3x，Ｓ4xによりヘッ
ド駆動装置３８の該当する駆動回路内の電界効果トラン
ジスタ２１x 、ＭＯＳトランスファゲート２２x 、電界
効果トランジスタ２３x ，２４x 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、逆充電あるいは放電制御され、各インク室の隔壁
を構成するピエゾ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奇数番目のノズルから階調データに
応じた所定量のインクが選択的に噴射することになる。

【００４２】次に、シフトレジスタ３１に偶数番目のノ
ズル、すなわち、偶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 〜３
３5 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３ｂｉｔ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，Ｂ３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，Ｂ３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 〜３４
5 からの制御タイミングデータＢ１，Ｂ２，Ｂ３を信号
Ａ1X，Ａ2x，Ａ3xとして偶数番目のノズルに対応したデ
コーダ３７1 〜３７5 にそれぞれ供給する。そして、各
デコーダ３７1 〜３７5 からの駆動信号Ｓ1x，Ｓ2x，Ｓ
3x，Ｓ4xによりヘッド駆動装置３８の該当する駆動回路
内の電界効果トランジスタ２１x 、ＭＯＳトランスファ
ゲート２２x 、電界効果トランジスタ２３x ，２４x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、逆充電あるいは放電制御され、
各インク室の隔壁を構成するピエゾ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偶数番目のノズル
から階調データに応じた所定量のインクが選択的に噴射
することになる。

【００４３】このように、インク室とインク室を区切る
隔壁のピエゾ圧電素子を歪動作させてインク室内のイン
クを噴射させるヘッドでは、連続したインク室が同時に
動作することはなく、奇数番目のインク室と偶数番目の
インク室が交互に駆動されて該当するノズルからインク
が噴射されることになる。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。

【００４４】（第２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５に示すように、電源端
子として第１の電源端子であるＶdd電圧を印加するＶdd
電源端子と第２の電源端子であるＶdd電圧よりも低いＶ
ss電圧を印加するＶss電源端子の２つの電源端子を設
け、Ｖdd電源端子と各電極１４1 ，１４2 ，１４3 ，１
４4 ，１４5 ，…との間に半導体スイッチング回路を構
成する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Ｖss電源端子との間に双方向スイッチング
回路を構成するＮチャンネルのＭＯＳ型電界効果トラン
ジスタ４１1 ，４１2 ，４１3 ，４１4 ，４１5，…と
ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ４２1 ，４２2 ，４２
3 ，４２4 ，４２5 ，…との並列回路をそれぞれ接続し
ている。そして、前記電界効果トランジスタ４１1 ，４
１2 ，４１3 ，４１4 ，４１5 ，…とバイポーラトラン
ジスタ４２1 ，４２2 ，４２3 ，４２4 ，４２5 ，…と
の並列回路にダイオード４３1 ，４３2 ，４３3 ，４３
4 ，４３5 ，…を逆極性にして並列に接続している。

【００４５】前記バイポーラトランジスタ４２1 ，４２
2 ，４２3 ，４２4 ，４２5 ，…のコレクタ、ベース間
にＮチャンネルのＭＯＳ型電界効果トランジスタ４４1
，４４2 ，４４3 ，４４4 ，４４5 ，…をそれぞれ並
列に接続している。前記電界効果トランジスタ４１1 ，
４１2 ，４１3 ，４１4 ，４１5 ，…及び４４1 ，４４
2 ，４４3 ，４４4 ，４４5 ，…のサブストレートをＶ
sub 電源端子に接続している。なお、Ｖsub 電源端子に
は、この装置をＩＣ化した場合の素子間分離を確実にす
るために外部から与える負電圧Ｖsub が印加している。

【００４６】そして、駆動信号Ｓ11，Ｓ12，Ｓ13，Ｓ1
4，Ｓ15，…をインバータ２５1 ，２５2 ，２５3 ，２
５4 ，２５5 ，…を介して電界効果トランジスタ２１1
，２１2 ，２１3 ，２１4 ，２１5 ，…のゲート端子
にそれぞれ供給し、駆動信号Ｓ21，Ｓ22，Ｓ23，Ｓ24，
Ｓ25，…を前記電界効果トランジスタ４４1 ，４４2 ，
４４3 ，４４4 ，４４5 ，…のゲート端子にそれぞれ供
給し、駆動信号Ｓ31，Ｓ32，Ｓ33，Ｓ34，Ｓ35，…を前
記電界効果トランジスタ４１1 ，４１2 ，４１3 ，４１
4 ，４１5 ，…のゲート端子にそれぞれ供給するように
なっている。

【００４７】このように各電極１４1 ，１４2 ，１４3
，１４4 ，１４5 ，…とＶss電源端子との間にＭＯＳ
型電界効果トランジスタ４１1 ，４１2 ，４１3 ，４１
4 ，４１5 ，…と共にこのＭＯＳ型電界効果トランジス
タよりもオン抵抗が小さいバイポーラトランジスタ４２
1 ，４２2 ，４２3 ，４２4 ，４２5 ，…を並列に接続
しているので、駆動信号Ｓ2xでバイポーラトランジスタ
４２1 ，４２2 ，４２3，４２4 ，４２5 ，…をオンさ
せるか、駆動信号Ｓ3xで電界効果トランジスタ４１1 ，
４１2 ，４１3 ，４１4 ，４１5 ，…をオンさせるかに
より、オン抵抗が変化する。すなわち、駆動信号Ｓ2xに
より電界効果トランジスタ４４1 ，４４2，４４3 ，４
４4 ，４４5 ，…及びバイポーラトランジスタ４２1 ，
４２2 ，４２3 ，４２4 ，４２5 ，…をオン動作したと
きには各電極１４1 ，１４2 ，１４3 ，１４4 ，１４5
，…は低オン抵抗でＶss電源端子に接続され、また、
駆動信号Ｓ3xにより電界効果トランジスタ４１1 ，４１
2 ，４１3 ，４１4 ，４１5 ，…をオン動作したときに
は各電極１４1 ，１４2 ，１４3 ，１４4 ，１４5 ，…
は高オン抵抗でＶss電源端子に接続される。

【００４８】このヘッド駆動装置は、定常状態において
は電界効果トランジスタ４１1 ，４１2 ，４１3 ，４１
4 ，４１5 ，…のみをオンさせてインクジェットヘッド
を図１の(a) の状態にしておく。この状態でインク室Ｂ
を駆動させるには、電界効果トランジスタ２１3 をオン
動作させ、電界効果トランジスタ４１3 をオフ動作させ
る。このときバイポーラトランジスタ４２3 もオフ状態
にある。これにより、静電容量１５2 及び１５3が充電
される。

【００４９】すなわち、Ｖdd電源端子から電界効果トラ
ンジスタ２１3 →電極１４3 →静電容量１５2 →電極１
４2 →電界効果トランジスタ４１2 →Ｖss電源端子に充
電電流が流れるとともにＶdd電源端子から電界効果トラ
ンジスタ２１3 →電極１４3→静電容量１５3 →電極１
４4 →電界効果トランジスタ４１4 →Ｖss電源端子に充
電電流が流れる。この充電経路には比較的オン抵抗が大
きい電界効果トランジスタが２つ直列に入っているの
で、静電容量１５2 及び１５3 に対する充電はゆっくり
と行われる。これにより、図１の(a) から(b) への移行
がゆっくり行われ、インク室Ｂ内の圧力振動は比較的小
さく、また、隣接したインク室Ａ，Ｃからの不必要なイ
ンクの吐出も行われない。なお、静電容量１５2 及び１
５3 に対する充電の終了後に電界効果トランジスタ２１
3 、電界効果トランジスタ４１3 、バイポーラトランジ
スタ４２3 の全てをオフさせる状態を設けてもよい。こ
の状態を保つことでインク室Ｂの両壁面は図１の(b) の
状態でしばらく静止することになる。この静止によりイ
ンク室Ｂ内の圧力振動がおさまるのを待つことができ、
また、インク室Ｂのメニスカスの後退量が適当な量にな
るのを待つこともできる。なお、メニスカスの後退量は
吐出するインクの量に直接かかわるため重要である。

【００５０】次に、電界効果トランジスタ２１3 をオ
フ、電界効果トランジスタ４１3 をオフ、バイポーラト
ランジスタ４２3 をオンさせる。このバイポーラトラン
ジスタ４２3 のオンにより静電容量１５2 及び１５3 は
放電する。すなわち、Ｖss電源端子→ダイオード４３2
→電極１４2 →静電容量１５2 →電極１４3 →バイポー
ラトランジスタ４２3 →Ｖss電源端子の放電経路で静電
容量１５2 が放電し、また、Ｖss電源端子→ダイオード
４３4 →電極１４4 →静電容量１５3 →電極１４3 →バ
イポーラトランジスタ４２3 →Ｖss電源端子の放電経路
で静電容量１５3 が放電する。

【００５１】ここで、バイポーラトランジスタ４２3 及
びダイオード４３2 ，４３4 のオン抵抗は小さいので、
静電容量１５2 及び１５3 の放電は急俊に行われ、イン
ク室Ｂは図１の(b) の状態から(a) の状態に急激に変化
する。これにより、インク室Ｂ内のインクがノズル、す
なわち、オリフィス面から噴射される。

【００５２】このように２つの電源端子を使用する構成
であっても、オン抵抗が異なる電界効果トランジスタ４
１1 ，４１2 ，４１3 ，４１4 ，４１5 ，…とバイポー
ラトランジスタ４２1 ，４２2 ，４２3 ，４２4 ，４２
5 ，…を選択にオン動作することで、インク室Ｂの図１
の(a) の状態から(b) の状態への移行をゆっくりと行わ
せ、(b) の状態から(a) の状態への移行を急激に行わせ
てインク室Ｂからのみインクを確実に噴射させることが
できる。

【００５３】また、例えば、各ノズル毎に電界効果トラ
ンジスタ４１1 ，４１2 ，４１3 ，４１4 ，４１5 ，…
をオンさせるか、バイポーラトランジスタ４２1 ，４２
2 ，４２3 ，４２4 ，４２5 ，…をオンさせるか選択す
れば各ノズル毎にピエゾ圧電素子１５に与える電圧波形
の立上がりの微調節ができる。従って、インクの噴射量
や噴射形状等を変化させて階調表現を行う場合に、通電
パルス幅以外に電圧波形の形状や電圧波形の立上がりの
微調節を加味することで各階調毎に安定した良好なイン
ク噴射ができる。また、ノズル間の濃度補正も容易にで
きる。

【００５４】（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６に示すように、ＭＯＳ
型電界効果トランジスタの一部をバイポーラトランジス
タに置き換え、また、第１の電源端子をＶdd2 電源端
子、第２の電源端子をＶdd1 電源端子、第３の電源端子
をＶss電源端子としている。なお、Ｖdd2 ＞Ｖdd1 ＞Ｖ
ssで、Ｖdd2 、Ｖdd1 はプラス電圧、Ｖssはマイナス電
圧になっている。

【００５５】すなわち、ＰチャンネルのＭＯＳ型電界効
果トランジスタ２１1 ，２１2 ，２１3 ，２１4 ，２１
5 ，…に代えてＮＰＮ型バイポーラトランジスタ５１1
，５１2 ，５１3 ，５１4 ，５１5 ，…で第１の半導
体スイッチング回路を構成し、この各トランジスタ５１
1 ，５１2 ，５１3 ，５１4 ，５１5 ，…をＶdd2 電源
端子と各電極１４1 ，１４2 ，１４3 ，１４4 ，１４5
，…との間にそれぞれ接続している。そして、この各
トランジスタ５１1 ，５１2 ，５１3 ，５１4 ，５１5
，…のベース電流をＰチャンネルのＭＯＳ型電界効果
トランジスタ５２1 ，５２2 ，５２3 ，５２4 ，５２5
，…でそれぞれ制御するようになっている。

【００５６】また、ＭＯＳトランスファゲート２２1 ，
２２2 ，２２3 ，２２4 ，２２5 ，…に代えてＮＰＮ型
バイポーラトランジスタ５３1 ，５３2 ，５３3 ，５３
4 ，５３5 ，…とダイオード５４1 ，５４2 ，５４3 ，
５４4 ，５４5 ，…の直列回路とＮＰＮ型バイポーラト
ランジスタ５５1 ，５５2 ，５５3 ，５５4 ，５５5，
…とダイオード５６1 ，５６2 ，５６3 ，５６4 ，５６
5 ，…の直列回路との並列回路で双方向スイッチング回
路を構成し、この各並列回路を前記各電極１４1 ，１４
2 ，１４3 ，１４4 ，１４5 ，…とＶdd1 電源端子との
間にそれぞれ接続している。そして、前記各トランジス
タ５３1 ，５３2 ，５３3 ，５３4 ，５３5 ，…のベー
ス電流をＮチャンネルのＭＯＳ型電界効果トランジスタ
５７1 ，５７2 ，５７3 ，５７4 ，５７5 ，…でそれぞ
れ制御し、前記各トランジスタ５５1 ，５５2 ，５５3
，５５4 ，５５5 ，…のベース電流をＮチャンネルの
ＭＯＳ型電界効果トランジスタ５８1 ，５８2 ，５８3
，５８4 ，５８5 ，…でそれぞれ制御するようになっ
ている。

【００５７】また、各電極１４1 ，１４2 ，１４3 ，１
４4 ，１４5 ，…とＶss電源端子との間に第２の半導体
スイッチング回路を構成するＮチャンネルのＭＯＳ型電
界効果トランジスタ５９1 ，５９2 ，５９3 ，５９4 ，
５９5 ，…をそれぞれ接続している。前記電界効果トラ
ンジスタ５７1 ，５７2 ，５７3 ，５７4 ，５７5 ，
…、５８1 ，５８2 ，５８3 ，５８4 ，５８5 ，…、５
９1 ，５９2 ，５９3 ，５９4，５９5 ，…のサブスト
レートをＶss電源端子にそれぞれ接続している。

【００５８】そして、駆動信号Ｓ11，Ｓ12，Ｓ13，Ｓ1
4，Ｓ15，…をインバータ２５1 ，２５2 ，２５3 ，２
５4 ，２５5 ，…を介して前記電界効果トランジスタ５
２1 ，５２2 ，５２3 ，５２4 ，５２5 ，…のゲートに
それぞれ供給し、駆動信号Ｓ21，Ｓ22，Ｓ23，Ｓ24，Ｓ
25，…を前記電界効果トランジスタ５７1 ，５７2 ，５
７3 ，５７4 ，５７5 ，…及び５８1 ，５８2 ，５８3
，５８4 ，５８5 ，…のゲートにそれぞれ供給し、駆
動信号Ｓ31，Ｓ32，Ｓ33，Ｓ34，Ｓ35，…を電界効果ト
ランジスタ５９1 ，５９2 ，５９3 ，５９4 ，５９5 ，
…のゲートにそれぞれ供給している。

【００５９】このように、第１の半導体スイッチング回
路をバイポーラトランジスタ５１1，５１2 ，５１3 ，
５１4 ，５１5 ，…で構成し、双方向スイッチング回路
をバイポーラトランジスタ５３1 ，５３2 ，５３3 ，５
３4 ，５３5 ，…及び５５1，５５2 ，５５3 ，５５4
，５５5 ，…で構成し、第２の半導体スイッチング回
路のみをＭＯＳ型電界効果トランジスタ５９1 ，５９2
，５９3 ，５９4 ，５９5 ，…で構成しているので、
静電容量１５1 ，１５2 ，１５3 ，１５4 ，１５5，…
をマイナス方向（Ｖss電位）に充電する場合はオン抵抗
の大きなＭＯＳ型電界効果トランジスタ５９1 ，５９2
，５９3 ，５９4 ，５９5 ，…を使用してゆっくり行
い、プラス方向（Ｖdd2 電位）に充電する場合及びＶdd
1 電位に放電する場合はオン抵抗の小さいバイポーラト
ランジスタを使用して急俊に行う。

【００６０】このようにしても第１図のインク室（Ｂ）
１３が(a) の状態から(b) の状態に移行する時だけイン
ク室（Ｂ）の両壁面が歪む速度がゆっくりとなってイン
ク室（Ａ）、（Ｃ）から不必要なインクが噴射するのを
防止する。また、電圧波形の立上がり、立下がりを急俊
にすることも容易にできる。

【００６１】このように、Ｖdd2 ＞Ｖdd1 ＞Ｖssという
３つの電源を使用し、バイポーラトランジスタ５１1 ，
５１2 ，５１3 ，５１4 ，５１5 ，…、５３1 ，５３2
，５３3 ，５３4 ，５３5 ，…、５５1 ，５５2 ，５
５3 ，５５4 ，５５5 ，…及びＭＯＳ型電界効果トラン
ジスタ５９1 ，５９2 ，５９3 ，５９4 ，５９5 ，…を
選択的にオン、オフ動作させることで、インク室を図１
の(a) の状態から(b) の状態、(c) の状態を経由して
(a) の状態に戻す制御、図１の(a) の状態から(b)の状
態のみを経由して(a) の状態に戻す制御、図１の(a) の
状態から(c) の状態のみを経由して(a) の状態に戻す制
御など各種の組合わせ制御ができ、また、充電時、逆充
電時、放電時でトランジスタのオン抵抗を変化させるこ
とができるので、各電極１４1 ，１４2 ，１４3 ，１４
4 ，１４5 ，…間のピエゾ圧電素子１５に与える電圧波
形に大きな自由度を持たせることができ、また、電極間
のピエゾ圧電素子に与える電圧波形の立上がりを微調節
することができる。従って、インクの噴射量や噴射形状
等を変化させて階調表現を行う場合に、通電パルス幅以
外に電圧波形の形状や電圧波形の立上がりの微調節を加
味することで各階調毎に安定した良好なインク噴射がで
きる。また、ノズル間の濃度補正も容易にできる。

【００６２】

【発明の効果】以上、請求項１及び３記載の発明によれ
ば、電極間のピエゾ圧電素子に与える電圧波形の自由度
を大きくできるとともにピエゾ圧電素子に与える電圧波
形の立上がりを微調節することができ、これにより、イ
ンク室からのインク噴射の安定化を図ることができ、特
に、インクの噴射量や噴射形状等を変化させて階調表現
を行う場合に良好なインク噴射ができる。

【００６３】また、請求項２及び３記載の発明によれ
ば、電極間のピエゾ圧電素子に与える電圧波形の立上が
りを微調節することができ、これにより、インク室から
のインク噴射の安定化を図ることができ、特に、インク
の噴射量や噴射形状等を変化させて階調表現を行う場合
に良好なインク噴射ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるマルチノズ
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】同実施の形態におけるヘッド駆動装置の回路構
成図。

【図３】同実施の形態において他の構成のマルチノズル
インクジェットヘッドを使用した場合の動作を説明する
ための断面図。

【図４】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５】本発明の第２の実施の形態におけるヘッド駆動
装置の回路構成図。

【図６】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７】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８】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…ピエゾ圧電素子 １５1 〜１５5 …静電容量 ２１1 〜２１5 …ＭＯＳ型電界効果トランジスタ（第１
の半導体スイッチング回路） ２２1 〜２２5 …ＭＯＳトランスファゲート（双方向ス
イッチング回路） ２３1 〜２３5 、２４1 〜２４5 …ＭＯＳ型電界効果ト
ランジスタ（第２の半導体スイッチング回路）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピエゾ圧電素子の隔壁で隔てられ、それ
   ぞれ電極を設けたインク室を並べて形成し、各電極間に
   ピエゾ圧電素子による静電容量を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回路と、
   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双方
   向スイッチング回路と、前記各電極と前記第２の電源端
   子の電位よりも低い電位の第３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回路とか
   らなり、前記第１、第２の半導体スイッチング回路及び
   双方向スイッチング回路のうちの少なくとも１つはオン
   抵抗の異なる２つの半導体スイッチング素子の並列回路
   で構成し、導通制御時にはこの各半導体スイッチング素
   子の一方又は両方を選択的にオン動作し、 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
   ッチング回路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双方向スイッチング回路及び第
   ２の半導体スイッチング回路を非導通制御し、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回路及び第２の半導体スイ
   ッチング回路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双方向スイ
   ッチング回路を導通制御し、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、 また、所定のインク室の電極に接続した前記第１の半導
   体スイッチング回路及び双方向スイッチング回路を非導
   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回路を導通制御し、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回路を非導通制御す
   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
   に接続した前記双方向スイッチング回路を導通制御し、
   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逆充電し、 さらに、所定のインク室の電極に接続した前記第１の半
   導体スイッチング回路及び第２の半導体スイッチング回
   路を非導通制御するとともにこの所定のインク室の電極
   に接続した前記双方向スイッチング回路を導通制御し、
   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回路及び第２の半
   導体スイッチング回路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双
   方向スイッチング回路を導通制御し、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、 この充電、逆充電及び放電動作により所定のインク室の
   隔壁を構成するピエゾ圧電素子を歪ませてこの所定のイ
   ンク室に圧力を与え、このインク室内のインクをノズル
   から噴射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。
2. 【請求項２】 ピエゾ圧電素子の隔壁で隔てられ、それ
   ぞれ電極を設けたインク室を並べて形成し、各電極間に
   ピエゾ圧電素子による静電容量を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半導体スイッチング回路と、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双方向スイ
   ッチング回路とからなり、前記半導体スイッチング回路
   及び双方向スイッチング回路のうちの少なくとも１つは
   オン抵抗の異なる２つの半導体スイッチング素子の並列
   回路で構成し、導通制御時にはこの各半導体スイッチン
   グ素子の一方又は両方を選択的にオン動作し、 所定のインク室の電極に接続した前記半導体スイッチン
   グ回路を導通制御するとともにこの所定のインク室の電
   極に接続した前記双方向スイッチング回路を非導通制御
   し、かつ、この所定のインク室と隣合うインク室の電極
   に接続した前記半導体スイッチング回路を非導通制御す
   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
   に接続した前記双方向スイッチング回路を導通制御し、
   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、 また、所定のインク室の電極に接続した前記半導体スイ
   ッチング回路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双方向スイッチング回路を導
   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半導体スイッチング回路を非導通
   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双方向スイッチング回路を導通制
   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、 この充電及び放電動作により所定のインク室の隔壁を構
   成するピエゾ圧電素子を歪ませてこの所定のインク室に
   圧力を与え、このインク室内のインクをノズルから噴射
   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。
3. 【請求項３】 オン抵抗の異なる半導体スイッチング素
   子として、ＭＯＳ型トランジスタとバイポーラ型トラン
   ジスタを使用したことを特徴とする請求項１又は２記載
   のインクジェットプリンタのヘッド駆動装置。