(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴吐出ユニットの圧電アクチュエータに電圧を印加するステップと、
前記圧電アクチュエータに接続されたトランジスタを通じて過電流状態を検出する過電流状態検出ステップと、
前記過電流状態検出ステップにおいて過電流状態が検出された前記圧電アクチュエータを動作停止するステップと、
を複数の圧電アクチュエータのそれぞれについて行い、
前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれについての前記過電流状態検出ステップにおける過電流状態の検出結果を結合することにより、前記複数の圧電アクチュエータのうちの少なくとも一つが動作停止されているかどうかを指示する信号を出力するステップと、
前記複数の圧電アクチュエータを一つずつ動作許可するステップであって、前記複数の圧電アクチュエータのいずれかが動作停止されているかどうかを指示する前記信号が、前記動作許可に基づく値をとる、ステップと、
前記複数の圧電アクチュエータのいずれかが動作停止されているかどうかを指示する前記信号を使用して、前記複数の圧電アクチュエータのうち過電流状態を被っている一つ又は複数を特定するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記トランジスタのドレインが前記圧電アクチュエータに接続される、請求項１に記載の方法であって、
前記過電流状態検出ステップが、前記トランジスタの前記ドレインとソースとの間の電圧が所定の電圧を上回ることを検出することを含む、方法。
【請求項３】
前記圧電アクチュエータを動作停止するステップが、前記トランジスタをオフすることを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記過電流状態検出ステップが、前記トランジスタがそのゲートにおいてそのゲート閾値電圧より高い電圧で駆動されている間に、前記トランジスタを通じて過電流状態を検出することを含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
複数の液滴吐出ドライバを備える液滴吐出システムであって、前記複数の液滴吐出ドライバのそれぞれは、
圧電アクチュエータ構造と、
トランジスタであって、前記圧電アクチュエータ構造が前記トランジスタのドレインに接続され、前記トランジスタのゲートの電圧がゲート閾値電圧未満であるときに前記圧電アクチュエータ構造が動作停止される、トランジスタと、
前記圧電アクチュエータ構造が動作すべきときにハイ信号であり前記圧電アクチュエータ構造が動作すべきでないときにロー信号である吐出ステータス信号が入力され、入力された前記吐出ステータス信号を保持する、Ｄフリップフロップと、
前記複数の液滴吐出ドライバの前記圧電アクチュエータ構造が一斉に動作すべきときにハイ信号であるオールオン信号と、前記Ｄフリップフロップに保持された前記吐出ステータス信号と、が入力され、前記オールオン信号と前記Ｄフリップフロップに保持された前記吐出ステータス信号との少なくとも一方がハイ信号であるときにハイ信号を出力する、ＯＲゲートと、
前記トランジスタの前記ゲートの電圧が前記ゲート閾値電圧より高い間に前記トランジスタの前記ドレインとソースとの間の電圧が所定の電圧より高いときにハイ信号を出力する、検出回路と、
ＳＲフリップフロップであって、前記検出回路の出力信号が前記ＳＲフリップフロップのＲ入力に入力され、前記ＳＲフリップフロップのＳ入力にハイ信号が入力されると前記Ｒ入力にハイ信号が入力されるまでハイ信号を出力し、前記Ｒ入力にハイ信号が入力されると前記Ｓ入力にハイ信号が入力されるまでロー信号を出力する、ＳＲフリップフロップと、
前記トランジスタの前記ゲートに出力信号を印加するＡＮＤゲートであって、前記ＯＲゲートの出力信号と前記ＳＲフリップフロップの出力信号とが入力され、前記ＯＲゲートの出力信号と前記ＳＲフリップフロップの出力信号との両方がハイ信号であるときに前記トランジスタの前記ゲート閾値電圧より高い電圧のハイ信号を出力し、前記ＯＲゲートの出力信号と前記ＳＲフリップフロップの出力信号との少なくとも一方がロー信号であるときに前記トランジスタの前記ゲート閾値電圧未満の電圧のロー信号を出力する、ＡＮＤゲートと、
を備える、液滴吐出システム。
【請求項６】
前記複数の液滴吐出ドライバの前記ＳＲフリップフロップの出力信号を結合して、前記複数の液滴吐出ドライバのうちの少なくとも一つの前記圧電アクチュエータ構造が動作停止されているかどうかを指示する信号を出力するように構成された、動作停止指示モジュールを更に備える、請求項５に記載の液滴吐出システム。
【請求項７】
前記動作停止指示モジュールは、
前記複数の液滴吐出ドライバの前記ＳＲフリップフロップの出力信号が入力され、入力された前記ＳＲフリップフロップの出力信号の全てがハイ信号であるときにハイ信号であるノットフォールト信号を出力する、ノットフォールト信号出力用ＡＮＤゲート、
を備える、請求項６に記載の液滴吐出システム。
【請求項８】
前記動作停止指示モジュールは、
前記複数の液滴吐出ドライバの前記ＳＲフリップフロップの出力信号の相補信号が入力され、入力された前記ＳＲフリップフロップの出力信号の相補信号の少なくとも一つがハイ信号であるときにハイ信号であるフォールト信号を出力する、フォールト信号出力用ＯＲゲート、
を備える、請求項６に記載の液滴吐出システム。
【請求項９】
前記検出回路は、
前記トランジスタの前記ドレインと前記ソースとの間の電圧が前記所定の電圧より高いときにハイ信号を出力するコンパレータと、
前記ＡＮＤゲートの出力信号と前記コンパレータの出力信号とが入力され、前記ＡＮＤゲートの出力信号と前記コンパレータの出力信号との両方がハイ信号であるときにハイ信号を出力する、検出回路内ＡＮＤゲートと、
を備え、
前記検出回路内ＡＮＤゲートの出力信号が前記検出回路の出力信号として前記ＳＲフリップフロップの前記Ｒ入力に入力される、請求項５乃至８のいずれか一項に記載の液滴吐出システム。
【請求項１０】
前記ＳＲフリップフロップの前記Ｓ入力にリセット信号が入力される、請求項５乃至９のいずれか一項に記載の液滴吐出システムであって、
ハイ信号である前記オールオン信号とハイ信号である前記リセット信号とが同時に入力されることにより、前記ＯＲゲートの出力信号と前記ＳＲフリップフロップの出力信号との両方がハイ信号となるように構成される、液滴吐出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に流体吐出装置、例えばインクジェットプリントヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリントヘッドは、各々がノズルに連結されたポンプ室を含む複数の圧電制御インク吐出部を有することができる。圧電材料は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）と電気的に結合されることができる。ＡＳＩＣが圧電材料を駆動し、それによりポンプ室が作動して、関連するノズルからインクが吐出される。
【０００３】
圧電制御インクノズルは、ＡＳＩＣと共に、比較的狭い場所に実装される場合がある。場所が狭く、かつ、ＡＳＩＣ及びＡＳＩＣと圧電材料との間の接続における電気経路に欠陥や劣化があると、電気的短絡及びそれによる過電流状態が発生することがある。過電流状態が発生すると、複数のインクノズルが損傷を受け、使用できなくなることがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概して、本明細書に記載されている発明の一態様は、圧電アクチュエータと；トランジスタであって、そのドレインが圧電アクチュエータに接続されるトランジスタと；トランジスタのソースとドレインとに接続されるダイオードと；トランジスタのドレインの電圧が所定の電圧を上回るかどうかを検出するように構成された検出回路と；トランジスタのドレインの電圧が所定の電圧を上回ることを検出すると、それに応答してトランジスタをオフするように構成されたディセーブル回路と、を備える装置によって具現化することができる。
【０００５】
概して、本明細書に記載されている発明の別の態様は、一つ又は複数の圧電アクチュエータの駆動時にインクを吐出する一つ又は複数の液滴吐出ユニットであって、各々がそれぞれの圧電アクチュエータを備える液滴吐出ユニット、を備える流体吐出モジュールと；それぞれの圧電アクチュエータと電気的に結合された液滴吐出ドライバと、を備える流体吐出システムにおいて具現化することができる。液滴吐出ドライバは、トランジスタであって、そのドレインがそれぞれの圧電アクチュエータに接続されるトランジスタと；トランジスタのドレインの過電流状態を検出し、検出された過電流状態に応答してトランジスタをオフする一つ又は複数の回路と、を備え、トランジスタがオフされると、それぞれの液滴吐出ユニットが動作停止する。
【０００６】
概して、本明細書に記載されている発明の別の態様は、液滴吐出ユニットの圧電アクチュエータに電圧を印加するステップと、圧電アクチュエータに接続されたトランジスタを介して過電流状態を検出するステップと、検出された過電流状態に応答して圧電アクチュエータを動作停止させるステップと、を含む方法において具現化することができる。
【０００７】
本明細書に記載されている発明の特定の実施形態を、以下の利点のうちの一つ又は複数を実現するように実施することができる。過電流状態が発生すると、個々の流体吐出ユニットを動作停止させることができる。過電流状態によってもたらされる流体吐出ユニットの動作停止は検出することができる。単一の吐出装置が動作停止するため、故障モードが連鎖して駆動チップ全体が故障し、ヘッドの交換が必要となるのを防止することができる。例えば、他の正常に機能している個々の流体吐出ユニットを制御する残りのＡＳＩＣ出力に対する付随的な損害を防止することができる。
【０００８】
本明細書に記載されている発明の一つ又は複数の実施形態の詳細を、添付図面及び以下の説明において示す。本発明の他の特徴、態様及び利点は、説明、図面及び特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的なプリンタユニットの概要図を示す。
【図２】例示的なプリントヘッドモジュールの断面の概要図である。
【図３Ａ】プリントヘッドモジュールの液滴吐出ユニットを駆動する例示的な回路の概要図である。
【図３Ｂ】例示的な液滴吐出ドライバを含む概要図である。
【図３Ｃ】別の例示的な液滴吐出ドライバを含む概要図である。
【図４】過電流検出を備える例示的なプリントヘッドモジュールドライバのブロック図を示す。
【図５】液滴吐出ユニットを制御する信号についての例示的な論理表を示す。
【図６】過電流状態に応答して液滴吐出ユニットを動作停止させる例示的なプロセスを示すフロー図である。
【００１０】
それぞれの図面における同様の参照番号及び名称は同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下には、インクを使用するプリンタシステムについて説明するが、このコンセプトは、一般に、駆動される圧電層を備える他の微小電気機械素子による（ＭＥＭＳによる）デバイス、特に流体を吐出する流体吐出システムに適用することができる。
【００１２】
図１は、例示的な流体吐出システム、例えばプリンタユニット１００の概要図を示す。プリンタユニット１００は、一つ又は複数の流体吐出装置、例えば一つ又は複数のプリントヘッド１１２を含む。プリントヘッド１１２は、受容面１０２（例えば、紙等の記録媒体、又は集積回路の製造が行われる基板）の上に流体材料（例えばインク）を滴下することができる。実施態様によっては、一つ又は複数のプリントヘッド１１２及び／又は受容面１０２は互いに対して移動又は並進することができ、それにより流体を受容面１０２の様々な位置にわたって滴下することができる。例えば、平らで柔軟な受容面１０２（例えば紙）は、モータによって駆動される一つ又は複数のローラにより並進することができ、一つ又は複数のプリントヘッド１１２は、モータによって駆動されるケーブル−プーリシステムにより並進することができる。記録媒体１０２及び／又は一つ若しくは複数のプリントヘッド１１２を移動又は並進させる他の機構も可能である。
【００１３】
便宜上、以下の説明では、紙を受容面１０２と称し、インクをプリンタユニット１００によって受容面１０２に滴下される材料と称する。
【００１４】
プリンタユニット１００は、電源１３２とプリンタ制御システム１３４とを備えることができる。電源１３２は、電気出力（これは、バッテリ、又は他の何らかの直流若しくは交流電源から送り込むことができる）を、プリンタユニット１００の構成要素、回路等に供給することができる。プリンタ制御システム１３４は、受容面１０２に滴下される流体のレイアウトを表すデータ（例えば紙に印刷される画像を表すデータ）を受け取り、そのデータを処理して、受け取ったデータに従い受容面１０２上に流体の滴下を実現するよう一つ又は複数のプリントヘッド１１２を制御したり、他の機能を行ったりする様々なハードウェア及びソフトウェア構成要素（例えば、一つ又は複数の回路、コンピュータ可読媒体に格納された命令、一つ又は複数の回路にハードワイヤードされた命令等）を含む。例えば、プリンタ制御システム１３４は、用紙に印刷される画像を表すデータを受け取ることができる。プリンタ制御システム１３４はそのデータを処理し、そのデータに従い一つ又は複数のプリントヘッド１１２を制御することにより、用紙への画像の印刷を実現する。電子機器１３４は、必要に応じて一つ又は複数のプリントヘッド１１２の液滴吐出ユニットをオン又はオフし、液滴吐出ユニットへのインクの充填及び液滴吐出ユニットからのインク液滴の噴射を制御することにより、一つ又は複数のプリントヘッド１１２を制御することができる。
【００１５】
各流体吐出装置（例えばプリントヘッド１１２）は、流体吐出モジュール、例えばプリントヘッドモジュール１１８を有している。プリントヘッドモジュール１１８は矩形の板形状のプリントヘッドモジュールであってもよく、これは半導体加工技術を用いて製造されたダイであり得る。各流体吐出装置はまた、プリントヘッドモジュールを支持するハウジングを、外部プロセッサからデータを受け取りプリントヘッドモジュールに駆動信号を提供するフレックス回路等の他の構成要素と共に、有することができる。インク供給部１１６はインクの供給部を保持し、一つ又は複数のプリントヘッドモジュール１１８にインクを送り込む。
【００１６】
図２は、例示的な流体吐出モジュール（例えばプリントヘッドモジュール１１８）の断面の概要図である。プリントヘッドモジュール１１８は、複数の流体流路が形成されているモジュール基板２１０と（図２の断面図には一つの流路しか示していない）、一つ又は複数の圧電アクチュエータ構造２２０（例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（「ＰＺＴ」）又は他の圧電材料と電極とを備えるアクチュエータ）と、を有している。モジュール基板２１０は、シリコン基板等のモノリシック半導体であってもよい。プリントヘッドモジュール１１８には、シリコン基板を通じる通路が、吐出される流体、例えばインク用の流路を画成している。各流路（即ち「液滴吐出ユニット」）は、インク入口２１２とポンプ室２１４とノズル２１８とを備えることができる。圧電アクチュエータ構造２２０がポンプ室２１４上に位置決めされる。インクは（例えばインク供給部１１６から）インク入口２１２を通じて流れ、ポンプ室２１４に至り、ポンプ室２１４において、圧電アクチュエータ構造２２０の圧電材料に電圧パルスが印加されるとインクが加圧され、それによりインクが下降部２１６に送り込まれ、ノズル２１８から出る。このようなエッチングされる構造は、種々の方法で構成することができる。
【００１７】
圧電アクチュエータ構造２２０は、アクチュエータ膜２２２と、接地電極層２２４と、圧電層２２６と、駆動電極層２２８と、を有している。圧電層２２６は圧電材料の薄膜である。圧電層２２６は、高密度、低空隙率及び高圧電係数等、望ましい特性を有する圧電材料から構成されることができる。アクチュエータ膜はシリコンから形成することができる。
【００１８】
実施態様によっては、圧電材料の薄膜はスパッタリングにより堆積される。スパッタ堆積の種類としては、マグネトロンスパッタ堆積（例えばＲＦスパッタリング）、イオンビームスパッタリング、反応性スパッタリング、イオンアシスト蒸着、高ターゲット利用スパッタリング、及び高出力インパルスマグネトロンスパッタリングを挙げることができる。スパッタ圧電材料（例えば圧電薄膜）は、堆積時に大きい分極を有することができる。スパッタリング圧電材料に用いられるあるタイプのチャンバは、スパッタリング中にＤＣ電界を印加する。ＤＣ電界により圧電材料は、圧電材料の露出した側が負に分極する形で分極する。
【００１９】
一方の側に接地電極層２２４がある圧電層２２６は、アクチュエータ膜２２２に固定されている。アクチュエータ膜２２２は、接地電極層２２４及び圧電層２２６をポンプ室２１４内のインクから絶縁する。アクチュエータ膜２２２は、シリコン製であってもよく、圧電層２２６の作動によってポンプ室２１４内の流体を加圧するのに十分なアクチュエータ膜２２２の屈曲がもたらされるように選択された伸縮性を有する。
【００２０】
印加電圧（例えば駆動電極層２２８に印加される電圧）に応じて、圧電層２２６は形状が変化、即ち撓曲する。圧電層２２６の撓曲によりポンプ室２１４内の流体が加圧され、それによってインクが下降部１１６に制御可能に押し流され、ノズル２１８からインクの液滴が吐出される。
【００２１】
プリントヘッドモジュール１１８は、液滴吐出ユニットのノズル２１８のアレイを画成する表面を有する。実施態様によっては、ノズル２１８は一つ又は複数の列に配置される。プリントヘッドモジュール１１８は裏面も有し、そこに一連の駆動接点を備えることができる。実施態様によっては、各液滴吐出ユニットについて駆動接点がある。ある液滴吐出ユニットの駆動接点は、その液滴吐出ユニットの圧電アクチュエータ構造２２０と電気的に連通している。実施態様によっては、ある液滴吐出ユニットの駆動接点が、その液滴吐出ユニットの駆動電極層と電気的に連通している。
【００２２】
図３Ａは、プリントヘッドモジュール（例えばプリントヘッドモジュール１１８）の液滴吐出ユニットを駆動する例示的な回路３００の概要図である。実施態様によっては、回路はプリントヘッドモジュールの外部にある。実施態様によっては、回路はプリントヘッドモジュールに一体化され、例えば、基板２１０上又は基板に取り付けられているＡＳＩＣ上に形成される。回路３００は、ダイオード３０４（例えば半導体ダイオード）に結合されたＮ型二重拡散金属酸化物半導体（ＮＤＭＯＳ）トランジスタ３０２を備える。ダイオード３０４のアノードはＮＤＭＯＳトランジスタ３０２のソースに結合され、ダイオード３０４のカソードはＮＤＭＯＳトランジスタ３０２のドレインに結合される。
【００２３】
実施態様によっては、回路３００の一つ又は複数のインスタンスを、集積回路素子上に、集積回路素子により制御されるように、例えば各液滴吐出ユニットにつき一つ、製造することができる。例えば、集積回路素子は、プリントヘッドモジュールダイに取り付けることができる。別の実施態様によっては、ＮＤＭＯＳトランジスタの使用により回路３００のサイズを低減することができ、回路３００をダイと直接一体化することができる。
【００２４】
トランジスタのドレインとソースとの間の電流は、トランジスタのゲートを通る電流により制限されるため、トランジスタをスイッチとして使用することができる。特に、ＮＤＭＯＳトランジスタ３０２をスイッチとして使用することにより、圧電アクチュエータ構造を制御可能に作動させてプリントヘッドモジュールを駆動することができる。例えば、ＮＤＭＯＳトランジスタ３０２は、トランジスタ３０２のゲートがそのゲート閾値電圧より高い電圧で駆動される場合「オン」となり、トランジスタ３０２は、ゲートがゲート閾値電圧より低い電圧で駆動される場合「オフ」となる。更に、ＮＤＭＯＳトランジスタ３０２のゲートを通る電流を使用すると、ＮＤＭＯＳトランジスタ３０２のドレインを通る電流を制御してダイオード３０４のバイアスを制御する（例えばダイオードに選択的に順方向バイアス又は逆方向バイアスをかける）こともできる。
【００２５】
図３Ｂは、例示的な液滴吐出ドライバ３１０を含む概要図である。液滴吐出ドライバ３１０は、回路３００と、圧電アクチュエータ構造３１６（例えばＰＺＴ）と、を有している。実施態様によっては、ＮＤＭＯＳトランジスタ３０２のドレインは、圧電アクチュエータ構造３１６に（例えば圧電アクチュエータ構造２２０の駆動電極層２２８において、例えば対応する駆動接点を介して）結合される。ＮＤＭＯＳトランジスタ３０２のドレインは、圧電アクチュエータ構造３１６の分極時に負電圧が印加された表面上の電極に結合されることができる；それにより圧電アクチュエータ構造３１６の逆方向バイアスが防止される。実施態様によっては、圧電アクチュエータ構造３１６の圧電材料がスパッタリングされる場合、ＮＤＭＯＳトランジスタ３０２のドレインはスパッタ圧電材料の上面（即ち、露出面）に結合される；これは、ＮＤＭＯＳトランジスタ３０２のドレインを、圧電アクチュエータ構造３１６の、分極時に負電圧が印加された表面に接続することに相当する。更に、圧電アクチュエータ構造３１６の他の電極（例えば接地電極２２４）が、吐出波形又は信号を発生するように構成された波形発生器３１４に結合される。実施態様によっては、吐出波形発生器３１４はプリンタ制御システム１３４の一部である。ＮＤＭＯＳトランジスタ３０２のゲートは、制御波形又は信号を発生するように構成された波形発生器３１２（例えばドライバ回路）に結合される。実施態様によっては、制御波形発生器３１２はプリンタ制御システム１３４の一部である。実施態様によっては、制御波形発生器３１２は、一つ又は複数の回路と電気部品とを含むことができる。ＮＤＭＯＳトランジスタ３０２のソースは接地される。
【００２６】
図３Ｃは、別の例示的な液滴吐出ドライバ３２０を含む概要図である。液滴吐出ドライバ３２０は、回路３００と、圧電アクチュエータ構造３１６と、を有している。実施態様によっては、ＮＤＭＯＳトランジスタ３０２のドレインは、圧電アクチュエータ構造３１６の一つの電極に（例えば圧電アクチュエータ構造２２０の駆動電極層２２８において）結合される。更に、圧電アクチュエータ構造３１６の他の電極が、（例えば圧電アクチュエータ構造２２０の接地電極層２２４において）接地される。ＮＤＭＯＳトランジスタ３０２のゲートは、制御波形又は信号を発生するように構成された波形発生器３１２（例えばドライバ回路）に結合される。実施態様によっては、制御波形発生器３１２は、一つ又は複数の回路と電気部品とを含むことができる。実施態様によっては、制御波形発生器３１２はプリンタ制御システム１３４の一部である。ＮＤＭＯＳトランジスタ３０２のソースは、吐出波形又は信号を発生するように構成された波形発生器３１４に結合される。実施態様によっては、吐出波形発生器３１４はプリンタ制御システム１３４の一部である。
【００２７】
したがって、図３Ｂ及び図３Ｃでは、それぞれのノズルからの液滴吐出は、各流体吐出ユニットの個別の回路３００に異なる制御波形を印加することにより、個別に制御されることができる。しかしながら、各流体吐出ユニットに同じ吐出波形を印加してもよい。吐出波形は、例えば逆台形波形であってもよい。波形の印加は、電気的短絡が起こった場合に、圧電アクチュエータ構造３１６にかかる電圧が、ダイオード３０４ではなく、ＮＤＭＯＳトランジスタ３０２への電流を生じさせる形で圧電アクチュエータ構造３１６を動作させるように行われる。
【００２８】
液滴吐出ユニットの制御波形発生器３１２は、過電流検出能力を有することができる。即ち、制御波形発生部３１２は、圧電アクチュエータ構造３１６の電気的短絡によって生じた液滴吐出ユニット内の過電流を検出し、その検出された過電流に応答して液滴吐出ユニットを動作停止させるように構成されることができる。
【００２９】
図４は、過電流検出を備える例示的な液滴吐出ドライバ３１０のブロック図を示す。より詳細には、液滴吐出ドライバ３１０は、過電流状態を検出するように構成された制御波形発生器（例えばドライバ回路）３１２を有する。各液滴吐出ユニットについてドライバ回路３１２が存在する；ドライバ回路３１２は、ある個別の液滴吐出ユニットについて圧電アクチュエータ構造３１６の過電流状態を検出し、過電流状態が検出された場合、その個別の液滴吐出ユニットを動作停止させることができる。
【００３０】
図４は液滴吐出ドライバ３１０内に過電流検出を備えるドライバ回路３１２を示すが、過電流検出を備える同様のドライバ回路を、液滴吐出ドライバ３２０又は他の液滴吐出ドライバ構成において使用してもよい。
【００３１】
ドライバ回路３１２は、トランジスタ３０２のゲートとドレインとにおいて回路３００に接続される。ドライバ回路３１２は、トランジスタ３０２のゲートに対する出力と、トランジスタ３０２のドレインからの入力とを含み、その詳細は以下に説明する。
【００３２】
波形発生器３１２はＤフリップフロップ（又はＤラッチ）４０６を有することができる。Ｄフリップフロップ４０６のＤ入力は、（例えばプリンタ制御システム１３４から）吐出ステータス信号４０２と、任意にクロック信号４０４とを受け取る。吐出ステータス信号４０２は、液滴吐出ユニットの所望の状態、例えば、液滴吐出ユニットがインクの液滴を吐出すべきか（「オン」）、又はインクを吐出しないべきか（「オフ」）を伝える。例えば、吐出ステータス信号４０２は、「オン」状態がハイで、「オフ」状態がローであってもよい。印刷システムとの関連では、ノズルステータス信号は、ある画素が印刷されるべきかどうかを指示することができ、プリンタ制御システム１３４によって画像データから得ることができる。Ｄフリップフロップ４０６は、受け取った吐出ステータス信号４０２を保持する。
【００３３】
Ｄフリップフロップ４０６のＱ出力は、ＯＲゲート４１０を用いてオールオン信号４０８とＯＲすることができる。オールオン信号４０８は、プリンタ制御システム１３４により送られることができる。オールオン信号４０８は、複数の液滴吐出ユニットの液滴吐出ドライバに送られることのできる信号である。ハイのオールオン信号４０８をアサートして複数の液滴吐出ユニットを一斉に駆動することができる。
【００３４】
波形発生器３１２はまた、ＳＲフリップフロップ（又はＳＲラッチ）４２２も有することができる。ＳＲフリップフロップ４２２は、ＳＲフリップフロップ４２２のＳ入力に対するリセット信号４２０を受け取ることができる。リセット信号は、例えばプリンタ制御システム１３４によるか、又は駆動回路３１２の外部にある別のソースにより送られることができる。以下に更に詳細に説明するとおり、ハイのリセット信号４２０を使用して液滴吐出ユニットの状態を初期化することができる。ＳＲフリップフロップ４２２はまた、任意にクロック信号も受け取ることができる。実施態様によっては、同じリセット信号４２０が複数の（例えば全ての）液滴吐出ユニットに送られる。他の実施態様によっては、各液滴吐出ユニットがそれぞれのリセット信号４２０を受け取る。
【００３５】
ＳＲフリップフロップ４２２のＱ出力は、ＡＮＤゲート４２４を用いてＯＲゲート４１０の出力と結合することができる。ＡＮＤゲート４２４の出力はトランジスタ３０２のゲートに接続される；ＡＮＤゲート４２４の出力は、トランジスタ３０２のゲートにハイ信号又はロー信号（即ち、ハイ電圧又はロー電圧）を印加することによりトランジスタ３０２をオン又はオフする制御波形を出力する。ＡＮＤゲート４２４によりＡＮＤ演算が適用されるため、Ｑ出力がロー信号を出力する場合、ＡＮＤゲート４２４はトランジスタ３０２のゲートにロー信号を出力し、トランジスタ３０２がオフされる。
【００３６】
ＡＮＤゲート４２４の出力はまた、別のＡＮＤゲート４２１の入力にも接続される。ＡＮＤゲート４２１は、ＡＮＤゲート４２４の出力とコンパレータ４１８の出力とを結合することができる。コンパレータは一方の入力で実質的に一定の電圧４１６を受け取り、他方の入力でトランジスタ３０２のドレイン電圧を受け取る。実施態様によっては、定電圧４１６は約２Ｖである。より一般的には、定電圧４１６は、液滴吐出ドライバ３１０が「オン」条件にある（即ち、トランジスタ３０２が「オン」条件にある）とき、液滴吐出ドライバ３１０に損傷を与えることなく液滴吐出ドライバ３１０に印加することのできる最大電圧量であってもよい。定電圧４１６がドレイン電圧より高い場合、コンパレータ４１８はロー信号を出力する。定電圧４１６がドレイン電圧以下の場合、コンパレータ４１８はハイ信号を出力する。ＡＮＤゲート４２１の出力は、ＳＲフリップフロップ４２２のＲ入力に送信される。リセット信号４２０とＡＮＤゲート４２１の出力とに従い、ＳＲフリップフロップのＱ出力においてハイ信号又はロー信号が出力される。実施態様によっては、ＡＮＤゲート４２１とＳＲフリップフロップ４２２との間にフィルタリングブロックを追加して、短時間の過渡時、例えば、それまでオフ状態にあったＮＤＭＯＳトランジスタ３０２をオンするときの、フリップフロップの作動を防止することができる。
【００３７】
上述したように、ＳＲフリップフロップ４２２のＱ出力は、トランジスタ３０２をオフし、その結果液滴吐出ユニットを動作停止させることのできる信号を出力する。したがって、ＳＲフリップフロップ４２２のＱ出力は、過電流状態が発生したかどうかを示す。ＳＲフリップフロップ４２２のＱ出力がハイの場合、そのそれぞれの液滴吐出ユニットに過電流状態はない。ＳＲフリップフロップ４２２のＱ出力がローの場合、そのそれぞれの液滴吐出ユニットに過電流状態が存在する。
【００３８】
複数の液滴吐出ユニットの複数の波形発生器３１２のそれぞれのＳＲフリップフロップ４２２のＱ出力は、ＡＮＤゲート４２６により結合することができる。ＡＮＤゲート４２６の出力は、ノットフォールト信号４２８である。ハイのノットフォールト信号４２８は、Ｑ出力を結合した液滴吐出ユニット間に過電流状態がないことを示す。ローのノットフォールト信号４２８は、Ｑ出力を結合した液滴吐出ユニットのうちの少なくとも一つが過電流状態を有することを示す。或いは、複数の液滴吐出ユニットの複数の波形発生器３１２のＳＲフリップフロップ４２２のＱ出力の相補出力を、ＯＲゲートを用いて結合して、フォールト信号としてもよい。ハイのフォールト信号は、液滴吐出ユニットのうちの少なくとも一つが過電流状態を有することを示す。
【００３９】
実施態様によっては、電気的短絡を被っている（即ち、過電流状態を有する）一つ又は複数の特定の液滴吐出ユニットを、全ての液滴吐出ユニットをオフし、次にそれらを一つずつ駆動することにより特定することができる。ローのノットフォールト信号（又はハイのフォールト信号）は、その特定の駆動させた液滴吐出ユニットが過電流状態を被っていて、使用すべきでないことを示す。別の実施態様では、各吐出装置を一つずつオンするのではなく、短絡していることが既に決定された吐出装置があれば、それがスキップされる（即ち、その短絡した状態が既知であるため、オンされない）。動作停止された液滴吐出装置を特定することにより、プリンタコントローラは、例えば、隣接する液滴吐出装置からより多くの流体を吐出して動作停止した液滴吐出装置を補償することができる。他の実施態様によっては、短絡した吐出ユニットの特定に他のアルゴリズム（例えば二分探索）を用いてもよい。
【００４０】
液滴吐出ドライバ３１０は、ハイのオールオン信号４０８とハイのリセット信号４２０とを同時に短時間（例えば数マイクロ秒）でアサートすることにより初期化されることができる。初期化によりトランジスタ３０２は強制的にオンになり、ＳＲフリップフロップ４２２のＱ出力がハイに設定される。初期化後、ローのオールオン信号４０８とローのリセット信号４２０とがアサートされることができ、液滴吐出ドライバ３１０が、上述したように、及び後述するとおり動作することができる。かかる初期化手順により、短絡した吐出装置に接続されているトランジスタの負荷を低減することができる。
【００４１】
実施態様によっては、圧電アクチュエータ構造３１６に対する信号（即ち、トランジスタ３０２のドレインからの信号）がグランドレベルにある間に、ハイのオールオン信号４０８とハイのリセット信号４２０とがアサートされる。次に、圧電アクチュエータ構造３１６に対する信号の電圧を段階的に上昇させることで（例えば、第一段階については全電圧未満、及び第二段階については全電圧）、過電流状態について液滴吐出ドライバ３１０を試験することができる。
【００４２】
他の実施態様によっては、トランジスタ３０２は論理表に従いオン又はオフされることができる。ＯＲゲート４１０の出力（Ｄフリップフロップ４０６のＱ出力とオールオン信号４０８とのＯＲ）と、リセット信号４２０と、トランジスタ３０２のドレイン電圧とを論理表の入力として使用することにより、トランジスタ３０２のゲートに印加すべきハイ信号又はロー信号を決定することができる。図５は、入力信号の組み合わせと、各入力の組み合わせに対する出力ゲート信号とを含む例示的な論理表を示す。
【００４３】
図６は、液滴吐出ユニットを動作停止させる例示的な方法６００を示すフロー図である。便宜上、この方法を実行する装置又はシステム（例えば液滴吐出ドライバ３１０）を参照して本方法を説明する。
【００４４】
液滴吐出ユニットの圧電アクチュエータ（例えば圧電アクチュエータ構造３１６）に制御波形が印加される（６０２）。液滴吐出ユニットの液滴吐出ドライバ３１０の起動後、ハイの吐出ステータス信号４０２をアサートすることにより液滴吐出ユニットを駆動することができる（即ち、液滴吐出ユニットからのインク吐出を駆動することができる）。Ｄフリップフロップ４０６によりハイの吐出ステータス信号４０２が維持され、出力される。Ｄフリップフロップ４０６からのハイの出力信号の結果として、ＯＲゲート４１０がハイ信号を出力する。初期化後、ＳＲフリップフロップ４２２は、ハイのリセット信号４２０と、次にローのリセット信号４２０とを用いてハイ信号を出力する；ハイのリセット信号４２０がＳＲフリップフロップ４２２のＱ出力をハイに押し上げ、次に、過電流状態が発生するまで、ローのリセット信号４２０がＳＲフリップフロップ４２２をその状態に押し留める。ＯＲゲート４１０及びＳＲフリップフロップ４２２の双方の出力がハイ信号を出力すると、トランジスタ３０２のゲートがＡＮＤゲート４２４からハイ信号波形を受け取り、それによりトランジスタ３０２がオンされる。トランジスタ３０２がオンされると、圧電アクチュエータ構造３１６が作動する。
【００４５】
圧電アクチュエータ構造３１６に接続されたトランジスタ３０２を通じて過電流状態が検出される（６０４）。例えば、圧電アクチュエータ構造３１６に電気的短絡がある場合、トランジスタ３０２を通じて過電流状態が発生し、結果としてトランジスタ３０２のドレインの電圧が上昇する。コンパレータ４１８の入力がトランジスタ３０２のドレインの上昇した電圧を受け取り、所定の、定義済みの、又はその他の実質的に一定の電圧４１６と比較する。ドレイン電圧が電圧４１６以上である場合、コンパレータ４１８はハイ信号を出力する。換言すれば、コンパレータ４１８は、過電流状態の指標となる所定の電圧（例えば最大安全電圧）より大きいドレイン電圧を検出することができる。
【００４６】
検出された過電流状態に応答して圧電アクチュエータ構造３１６が動作停止される（６０６）。所定の電圧４１６を上回るトランジスタ３０２のドレインの電圧に応答して、コンパレータ４１８がハイ信号を出力する。ＡＮＤゲート４２１がハイのゲート信号（液滴吐出ユニットがオンの間のＡＮＤゲート４２４の出力）とコンパレータ４１８の出力とを結合してハイ信号を生成し、ＳＲフリップフロップ４２２のＲ入力に送る。ＳＲフリップフロップ４２２はＲ入力でハイ信号を、及びＳ入力でローのリセット信号４２０を受け取り、その結果ローのＱ出力信号が生じる。このロー信号はＡＮＤゲート４２４に返され、その結果、トランジスタ３０２のゲートに対するロー信号が生成される。ゲートに対するロー信号によりトランジスタ３０２がオフされ、結果として液滴吐出ユニットがオフされる。
【００４７】
検出された過電流状態によりもたらされるローのノットフォールト信号４２８に基づくプリンタユニット１００は、修正手段（例えば、他の液滴吐出ユニットを更に利用して動作停止された液滴吐出ユニットの損失を補償したり、動作停止した特定の液滴吐出ユニットを特定するための診断を実行したりする等）をとることができる。
【００４８】
本明細書は多くの具体例を含むが、それらは特許請求されている事項又は特許請求され得る事項の範囲を限定するものと解釈されてはならず、特定の実施形態に特有の特徴を説明するものと解釈されるべきである。個別の実施形態に関連して本明細書に説明される特定の特徴が、単一の実施形態において組み合わせて実行されてもよい。逆に、単一の実施形態に関連して説明される様々な特徴が、複数の実施形態において個別に、又は任意に好適な部分的組み合わせで実行されてもよい。更に、特徴は特定の組み合わせで機能するものとして上記に説明され、更にはそのようなものとして最初に特許請求され得るが、特許請求される組み合わせのうちの一つ又は複数の特徴を、場合によってはその組み合わせから除くことができ、特許請求される組み合わせは、部分的組み合わせ又は部分的組み合わせの変形例を対象とすることもある。
【００４９】
本明細書に記載されている発明の特定の実施形態について説明した。他の実施形態は以下の特許請求の範囲の内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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