JPH10114064A - インクジェットヘッドの駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 隣接するチャンネルを連続して高速駆動する
するとともに、トランジスタ等のスイッチング素子に逆
バイアスが作用してトランジスタ等のスイッチング素子
が破壊されるのを防止する。 【解決手段】 隣接するインク噴射用のチャンネル間の
アクチュエータを、一方のチャンネルからインクを噴射
するように変形させ、その後、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を上記変形させるための
駆動電圧に一部重複して印加して、アクチュエータを復
帰させる。アクチュエータのための駆動回路を構成する
第１トランジスタＱ１及び第２トランジスタＱ２の各々
と並列に、逆バイアス保護用の第１保護ダイオードＤ１
及び第２保護ダイオードＤ２が接続されている。両保護
ダイオードＤ１，Ｄ２の最大定格の平均整流電流Ｉ₀ 及
び最大定格尖頭順電流Ｉ_FMは、Ｉ₀≧Ｅ×Ｃ×ｆ×２
（Ａ）及びＩ_FM≧２（Ｅ−Ｅ_F）／（２Ｒ＋Ｒon）
（Ａ）とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドの駆動回路に関し、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
クチュエータとを備えるインクジェットヘッドにおい
て、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、および逆バイアスによるスイッチング素子の
破壊防止のために、保護ダイオードを用いたインクジェ
ットヘッドの駆動回路に関する。

【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１
１ａ〜１１ｅの両面には、該チャンネル壁１１ａ〜１１
ｅ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１１
ａ〜１１ｅで示し、各チャンネルに対応して設けられた
電極を１３ａ１，１３ａ２，１３ｂ１，１３ｂ２，１３
ｃ１，１３ｃ２，１３ｄ１，１３ｄ２，１３ｅ１，１３
ｅ２，１３ｆ１，１３ｆ２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１
３ｃ２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１
３ｃ２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１
３ｃ１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Ｏ
ＦＦ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Ｐ
３に抵抗Ｒ３（抵抗値Ｒ(Ω)）の一端を接続し、抵抗Ｒ
３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１３ｄ
２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、Ｏ
ＦＦ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”Ｈ”レベル（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”
Ｌ”レベル（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
駆動回路を提供するとともに、トランジスタ等のスイッ
チング素子に逆バイアスが作用してトランジスタ等のス
イッチング素子が破壊されるのを防止するインクジェッ
トヘッドの駆動回路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、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
を備えるインクジェットヘッドのための駆動回路におい
て、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
圧力を与える。

【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。

【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
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】また、請求項５に記載のように、前記駆動
回路は、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が望ましい。これにより、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。その復帰動作に
基づいて他方のチャンネルからインクを噴射することが
できる。

【００２３】また、請求項６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】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。

【００２６】さらに、請求項８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、該チ
ャンネルに対応して設け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インクを
噴射するインクジェットヘッドの駆動回路において、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
ているものである。

【００２７】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。

【００２８】また、請求項９に記載のように、前記保護
ダイオードの最大定格の尖頭電流Ｉ_FMが次の式を満たし
ていることが望ましい。

【００２９】 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 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） Ｒ_ON：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１０に記載のように、請求項
８に記載の発明は、前記チャンネルは圧電素子基板に連
続的に区画形成され、前記電極がこのチャンネル壁に設
けられて該チャンネル壁が前記圧力発生素子を構成して
おり、前記電極へ電圧を印加することにより前記チャン
ネル壁が変形し、チャンネル容積が変化してインクを噴
射するものにおいて、好適に実施することができる。

【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
１０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１３ｄ
１，１３ｄ２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”Ｌ”レベル（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”Ｌ”レベ
ル（０（Ｖ））から”Ｈ”レベル（Ｅ（Ｖ））に上昇す
る図９(a)のＴ２）。すなわち電極１３ｂ１及び電極１
３ｂ２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１３ｂ
２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”Ｈ”レベル（Ｅ
（Ｖ））のときに、即ち、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ
２にＥ（Ｖ）が印加されているときに、Ａ点の電位が”
Ｌ”レベル（０（Ｖ））から”Ｈ”レベル（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”Ｌ”レベル（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”
Ｌ”レベル（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”Ｈ”レベル（Ｅ（Ｖ））のときは、電極１３
ｂ１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”Ｈ”レベル（Ｅ（Ｖ））から”Ｌ”レベ
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Ｑ
２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”Ｌ”レベ
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”Ｈ”レベル（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”Ｈ”レベル（Ｅ（Ｖ））から”Ｌ”
レベル（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１３
ｄ１とが設けられ、チャンネル壁１１ｄには電極１３ｄ
２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１３ｂ１，１３ｃ１，１３ｃ２，１３
ｄ１，１３ｄ２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Ｐ
１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１
３ｃ１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１３
ｃ１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Ｒ
１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１
３ｃ２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Ｉ_q1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Ｉ_q2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Ｉ_d1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Ｉ_d2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Ｑ
４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１
３ｂ２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Ｉ_q3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Ｉ_q4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Ｉ_d3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Ｉ_d4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Ｑ
６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１
３ｄ２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Ｉ_q5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Ｉ_q6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Ｉ_d5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Ｉ_d6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１３ａ
１，１３ａ２，１３ｅ１，１３ｅ２１，１３ｆ１，１３
ｆ２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Ｉ_q1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”Ｈ”レベル（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”Ｌ”レベル（０（Ｖ））か
ら”Ｈ”レベル（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”Ｈ”レベル（Ｅ
（Ｖ））のときに、即ち、電極１３Ｃ１及び電極１３Ｃ
２にＥ（Ｖ）が印加されているときに、Ａ点の電位が”
Ｌ”レベル（０（Ｖ））から”Ｈ”レベル（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Ｄ
１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Ｉ_d5と
すると、Ｉ_d5＝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、 Ｉ_d5＝ｆ２ＣＥ（Ａ）・・・・（式１） となる。

【００６３】逆に、Ｂ点の電圧が”Ｌ”レベル（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Ｑ
２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”Ｌ”レベル（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”Ｈ”レベル（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１３
ｃ２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１３
ｃ２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１３
ｃ２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”Ｈ”レベル（Ｅ（Ｖ））から”Ｌ”レ
ベル（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Ｄ
２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
Ｉ_d6とすると、Ｉ_d6はＩ_d5と電流の流れる向きが逆なの
で、−Ｉ_d6＝ｄ／ｄｔ −２ＣＥ（Ａ）となる。

【００６７】即ち、Ｉ_d6＝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、 Ｉ_d6＝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、２
Ｅ−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Ｉ_d1が流れる。この電流Ｉ_d1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Ｑ
３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Ｒ
on（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Ｅ_F（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＝−Ｉ_d1Ｒon−Ｉ_d1Ｒ＋Ｅ−Ｉ_d1Ｒ−Ｅ_F ＝ −Ｉ_d1（２Ｒ＋Ｒon）＋Ｅ−Ｅ_F したがって、 Ｉ_d1＝（Ｅ−Ｅ_F）／（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１３ｃ
２、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Ｏ
Ｎ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Ｅ_F
（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＝−Ｉ_d1Ｒon−Ｉ_d1Ｒ＋Ｅ−Ｉ_d1Ｒ−Ｅ_F ＝ −Ｉ_d1（２Ｒ＋Ｒon）＋Ｅ−Ｅ_F したがって、 Ｉ_d1＝（Ｅ−Ｅ_F）／（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−Ｅ_F）／（２Ｒ＋
Ｒon）（Ａ）の電流が流れ、かつ、電極１３ｃ２からも
（Ｅ−Ｅ_F）／（２Ｒ＋Ｒon）（Ａ）の電流が流れるの
で、その合計電流をＩ_FMとすると、 Ｉ_FM＝２（Ｅ−Ｅ_F）／（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、 Ｉ_FM＝２（Ｅ−Ｅ_F）／（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Ｉ_FM（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】 Ｉ_FM≧２（Ｅ−Ｅ_F）／（２Ｒ＋Ｒon） （Ａ）・・・（式８） 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Ｄ
２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） 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Ｉ_q1が流れ、Ｂ点の電圧が”Ｈ”（Ｅ
（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”
Ｌ”（０（Ｖ））レベルから”Ｈ”（Ｅ（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Ｉ_d1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”Ｌ”（０（Ｖ））レベルにあ
るときに、Ａ点及びＣ点の電圧が”Ｈ”（Ｅ（Ｖ））レ
ベルから”Ｌ”（０（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０
Ｖ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
Ｉ_FMは、 Ｉ_FM≧２（Ｅ−Ｅ_F）／（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 (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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を備
   えるインクジェットヘッドのための駆動回路において、 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圧
   力を与えることを特徴とする駆動回路。
2. 【請求項２】 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の駆動回路。
3. 【請求項３】 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の駆動回路。
4. 【請求項４】 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に記
   載のインクジェットヘッドの駆動回路。
5. 【請求項５】 前記駆動回路は、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
   る請求項４に記載のインクジェットヘッドの駆動回路。
6. 【請求項６】 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５に記載のイ
   ンクジェットヘッドの駆動回路。 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）
7. 【請求項７】 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に記載のインクジェットヘッドの駆
   動回路。
8. 【請求項８】 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、該チャンネルに対応して設けた圧力発
   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、このアクチュエー
   タの電極に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イ
   ンクジェットヘッドの駆動回路において、 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インクジェットヘッ
   ドの駆動回路。 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）
9. 【請求項９】 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８
   に記載のインクジェットヘッドの駆動回路。 Ｉ_FM≧２（Ｅ−Ｅ_F）／（２Ｒ＋Ｒon） （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Ｄ
   ２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）
10. 【請求項１０】 前記チャンネルは圧電素子基板に連続
    的に区画形成され、前記電極がこのチャンネル壁に設け
    られて該チャンネル壁が前記圧力発生素子を構成してお
    り、前記電極へ電圧を印加することにより前記チャンネ
    ル壁が変形し、チャンネル容積が変化してインクを噴射
    するものであるところの請求項８に記載のインクジェッ
    トヘッドの駆動回路。