(57)【要約】  液滴吐出のための、具体的には、ｎ型二重拡散金属酸化物半導体（ＮＤＭＯＳ）トランジスタをスパッタ圧電トランスデューサと共に使用して液滴吐出装置を駆動するための、方法、システム、及び装置。概して、一態様において、装置はｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタを有している。この装置はまた、圧電トランスデューサも有している。圧電トランスデューサの第１面はｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに結合される。この装置はまた、吐出波形を発生して圧電トランスデューサの第２面に印加するように構成された第１波形発生器も有している。吐出波形は、少なくとも正パルスと負パルスとを含む。この装置はまた、圧電トランスデューサを選択的に作動させるため制御波形を発生してｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに印加するように構成された第２波形発生器も有している。
2011522717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型二重拡散金属酸化物半導体（ＮＤＭＯＳ）トランジスタと、
圧電トランスデューサであって、前記圧電トランスデューサの第１面が前記ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに結合される、圧電トランスデューサと、
吐出波形を発生して前記圧電トランスデューサの第２面に印加するように構成された第１波形発生器であって、前記吐出波形が少なくとも正パルスと負パルスとを含む、第１波形発生器と、
圧電トランスデューサを選択的に作動させるため制御波形を発生して前記ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに印加するように構成された第２波形発生器と、
を備える、装置。
【請求項２】
前記第１波形発生器が前記圧電トランスデューサの前記第２面に結合され、前記第２波形発生器が前記ＮＤＭＯＳトランジスタのゲートに結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記負パルスの振幅が、前記圧電トランスデューサにより駆動された液滴吐出装置からのインクの流出を回避するのに十分に小さい、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記圧電トランスデューサの前記第１面が正に分極している、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ＮＤＭＯＳトランジスタのゲートが前記第２波形発生器に結合され、前記ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインが前記圧電トランスデューサの前記第１面に結合され、前記ＮＤＭＯＳトランジスタのソースが接地される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ＮＤＭＯＳトランジスタが真性ダイオードを備え、前記真性ダイオードのアノードが前記ＮＤＭＯＳトランジスタのソースに結合され、前記真性ダイオードのカソードが前記ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインに結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記圧電トランスデューサが２００ｐｍ／Ｖ以上の絶対値のｄ３１係数を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
ｎ型二重拡散金属酸化物半導体（ＮＤＭＯＳ）トランジスタと、
圧電トランスデューサであって、前記圧電トランスデューサの第１面が前記ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに結合され、前記圧電トランスデューサの第２面が接地される、圧電トランスデューサと、
吐出波形を発生して前記ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに印加するように構成された第１波形発生器であって、前記吐出波形が少なくとも正パルスと負パルスとを含む、第１波形発生器と、
前記圧電トランスデューサを選択的に作動させるため制御波形を発生して前記ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに印加するように構成された第２波形発生器と、
を備える、装置。
【請求項９】
前記第１波形発生器が前記ＮＤＭＯＳトランジスタのソースに結合され、前記第２波形発生器が前記ＮＤＭＯＳトランジスタのゲートに結合される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記負パルスの振幅が前記圧電トランスデューサにより駆動された液滴吐出装置からのインクの流出を回避するのに十分に小さい、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記圧電トランスデューサの前記第１面が正に分極している、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記ＮＤＭＯＳトランジスタの前記ゲートが前記第２波形発生器に結合され、前記ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインが前記圧電トランスデューサの前記第１面に結合され、前記ＮＤＭＯＳトランジスタのソースが前記第１波形発生器に結合される、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記ＮＤＭＯＳトランジスタが真性ダイオードを備え、前記真性ダイオードのアノードが前記ＮＤＭＯＳトランジスタのソースに結合され、前記真性ダイオードのカソードが前記ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインに結合される、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記圧電トランスデューサが２００ｐｍ／Ｖ以上の絶対値のｄ３１係数を有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
ｎ型二重拡散金属酸化物半導体（ＮＤＭＯＳ）トランジスタを圧電トランスデューサの第１面と結合するステップと、
第１波形発生器を前記圧電トランスデューサの第２面と結合するステップであって、前記第１波形発生器が吐出波形を発生して前記圧電トランスデューサの前記第２面に印加するように構成され、前記吐出波形が少なくとも正パルスと負パルスとを含む、ステップと、
第２波形発生器を前記ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタと結合するステップであって、前記第２波形発生器が、前記圧電トランスデューサを選択的に作動させるため制御波形を発生して前記ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに印加するように構成される、ステップと、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記ＮＤＭＯＳトランジスタのゲートが前記第２波形発生器に結合され、前記ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインが前記圧電トランスデューサの前記第１面に結合され、前記ＮＤＭＯＳトランジスタのソースが接地される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＮＤＭＯＳトランジスタが真性ダイオードを備え、前記真性ダイオードのアノードが前記ＮＤＭＯＳトランジスタのソースに結合され、前記真性ダイオードのカソードが前記ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインに結合される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記圧電トランスデューサが２００ｐｍ／Ｖ以上の絶対値のｄ３１係数を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
ｎ型二重拡散金属酸化物半導体（ＮＤＭＯＳ）トランジスタを圧電トランスデューサの第１面と結合するステップと、
前記圧電トランスデューサの第２面を接地するステップと、
第１波形発生器を前記ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに結合するステップであって、前記第１波形発生器が吐出波形を発生して前記ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに印加するように構成され、前記吐出波形が少なくとも正パルスと負パルスとを含む、ステップと、
第２波形発生器を前記第１波形発生器に結合するステップであって、前記第２波形発生器が、前記圧電トランスデューサを選択的に作動させるため制御波形を発生して前記ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに印加するように構成される、ステップと、
を含む、方法。
【請求項２０】
前記ＮＤＭＯＳトランジスタのゲートが前記第２波形発生器に結合され、前記ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインが前記圧電トランスデューサの前記第１面に結合され、前記ＮＤＭＯＳトランジスタのソースが前記第１波形発生器に結合される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ＮＤＭＯＳトランジスタが真性ダイオードを備え、前記真性ダイオードのアノードが前記ＮＤＭＯＳトランジスタのソースに結合され、前記真性ダイオードのカソードが前記ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインに結合される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記圧電トランスデューサが２００ｐｍ／Ｖ以上の絶対値のｄ３１係数を有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
請求項１又は８に記載の装置の使用方法であって、
前記吐出波形と前記制御波形とを用いて前記圧電トランスデューサを選択的に作動させることにより液滴吐出装置を駆動するステップ、
を含む、方法。
【請求項２４】
回路であって、
ｎ型二重拡散金属酸化物半導体（ＮＤＭＯＳ）トランジスタと、
圧電トランスデューサであって、前記圧電トランスデューサの第１面が前記ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに結合される、圧電トランスデューサと、
を備える、回路と、
前記圧電トランスデューサを選択的に作動させるため制御波形を発生して前記ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに印加するように構成された第１波形発生器と、
前記回路に吐出波形を印加するように構成された第２波形発生器であって、前記吐出波形が少なくとも正パルスと負パルスとを含む、第２波形発生器と、
を備える、装置。
【請求項２５】
前記負パルスの振幅が前記圧電トランスデューサにより駆動された液滴吐出装置からのインクの流出を回避するのに十分に小さい、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記圧電トランスデューサの前記第１面が正に分極している、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記ＮＤＭＯＳトランジスタのゲートが前記第１波形発生器に結合され、前記ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインが前記圧電トランスデューサの前記第１面に結合され、前記ＮＤＭＯＳトランジスタのソースが接地される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
前記ＮＤＭＯＳトランジスタの前記ゲートが前記第１波形発生器に結合され、前記ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインが前記圧電トランスデューサの前記第１面に結合され、前記ＮＤＭＯＳトランジスタのソースが前記第２波形発生器に結合される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２９】
前記ＮＤＭＯＳトランジスタが真性ダイオードを備え、前記真性ダイオードのアノードが前記ＮＤＭＯＳトランジスタのソースに結合され、前記真性ダイオードのカソードが前記ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインに結合される、請求項２４に記載の装置。
【請求項３０】
前記圧電トランスデューサが２００ｐｍ／Ｖ以上の絶対値のｄ３１係数を有する、請求項２４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の従来のインクジェットプリンタは、圧電ベースの液滴吐出装置を使用してインクの液滴を媒体（例えばシート）上に制御可能に吐出する。液滴吐出ドライバによっては、ｐ型二重拡散金属酸化物半導体（ＰＤＭＯＳ）トランジスタ又はアナログスイッチを使用して液滴吐出装置を選択的に駆動する。ある種のデバイスでは、トランジスタ及びアナログスイッチのサイズに起因して、液滴吐出ドライバが液滴吐出装置の利用可能なフットプリントに一体化できないほど大型となる。したがって、このような種類のデバイスを駆動する別の方法を見出すことが望ましいといえる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書は、液滴吐出に関する技術について記載し、具体的な実施態様では、ｎ型二重拡散金属酸化物半導体（ＮＤＭＯＳ）トランジスタをスパッタ圧電トランスデューサと共に使用した液滴吐出装置の駆動に関する技術について記載する。
【０００４】
概して、一態様において、装置は、ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタを有している。この装置はまた、圧電トランスデューサも有している。圧電トランスデューサの第１面はｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに結合される。この装置はまた、吐出波形を発生して圧電トランスデューサの第２面に印加するように構成された第１波形発生器も有している。吐出波形は、少なくとも正パルスと負パルスとを含む。この装置はまた、圧電トランスデューサを選択的に作動させるため制御波形を発生してｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに印加するように構成された第２波形発生器も有している。この態様の他の実施態様は、対応するシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品を含む。
【０００５】
これらの及び他の実施態様は、任意に、以下の特徴のうちの一つ又は複数を有することができる。第１波形発生器は圧電トランスデューサの第２面に結合され、第２波形発生器はＮＤＭＯＳトランジスタのゲートに結合される。負パルスの振幅は十分に小さいため、圧電トランスデューサにより駆動された液滴吐出装置からのインクの流出は回避される。圧電トランスデューサの第１面は正に分極している。ＮＤＭＯＳトランジスタのゲートは第２波形発生器に結合される。ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインは、圧電トランスデューサの第１面に結合される。ＮＤＭＯＳトランジスタのソースは接地される。ＮＤＭＯＳトランジスタは真性ダイオードを有している。真性ダイオードのアノードはＮＤＭＯＳトランジスタのソースに結合され、真性ダイオードのカソードはＮＤＭＯＳトランジスタのドレインに結合される。圧電トランスデューサは、２００ｐｍ／Ｖ以上の絶対値のｄ３１係数を有する。
【０００６】
概して、別の態様では、装置は、ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタを有している。この装置はまた、圧電トランスデューサも有している。圧電トランスデューサの第１面はｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに結合され、圧電トランスデューサの第２面は接地される。この装置はまた、吐出波形を発生してｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに印加するように構成された第１波形発生器も有している。吐出波形は、少なくとも正パルスと負パルスとを含む。この装置はまた、圧電トランスデューサを選択的に作動させるため制御波形を発生してｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに印加するように構成された第２波形発生器も有している。この態様の他の実施態様は、対応するシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品を含む。
【０００７】
これらの及び他の実施態様は、任意に、以下の特徴のうちの一つ又は複数を有することができる。第１波形発生器はＮＤＭＯＳトランジスタのソースに結合され、第２波形発生器はＮＤＭＯＳトランジスタのゲートに結合される。負パルスの振幅は十分に小さいため、圧電トランスデューサにより駆動された液滴吐出装置からのインクの流出は回避される。圧電トランスデューサの第１面は正に分極している。ＮＤＭＯＳトランジスタのゲートは第２波形発生器に結合される。ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインは、圧電トランスデューサの第１面に結合される。ＮＤＭＯＳトランジスタのソースは、第１波形発生器に結合される。ＮＤＭＯＳトランジスタは、真性ダイオードを有している。真性ダイオードのアノードはＮＤＭＯＳトランジスタのソースに結合され、真性ダイオードのカソードはＮＤＭＯＳトランジスタのドレインに結合される。圧電トランスデューサは、２００ｐｍ／Ｖ以上の絶対値のｄ３１係数を有する。
【０００８】
概して、別の態様では、方法は、吐出波形と制御波形とを用いて上記の装置の圧電トランスデューサを選択的に作動させるステップであって、それにより液滴吐出装置を駆動するステップ、を含む。この態様の他の実施態様は、対応するシステム、装置、及びコンピュータプログラム製品を含む。
【０００９】
概して、別の態様では、装置は回路を有している。回路は、ｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタと、圧電トランスデューサと、を有している。圧電トランスデューサの第１面はｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに結合される。この装置はまた、圧電トランスデューサを選択的に作動させるため制御波形を発生してｎ型二重拡散金属酸化物半導体トランジスタに印加するように構成された第１波形発生器も有している。この装置はまた、回路に吐出波形を印加するように構成された第２波形発生器も有している。吐出波形は、少なくとも正パルスと負パルスとを含む。この態様の他の実施態様は、対応するシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品を含む。
【００１０】
これらの及び他の実施態様は、任意に、以下の特徴のうちの一つ又は複数を有することができる。負パルスの振幅は十分に小さいため、圧電トランスデューサにより駆動された液滴吐出装置からのインクの流出は回避される。圧電トランスデューサの第１面は正に分極している。ＮＤＭＯＳトランジスタのゲートは第１波形発生器に結合される。ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインは、圧電トランスデューサの第１面に結合される。ＮＤＭＯＳトランジスタのソースは接地される。ＮＤＭＯＳトランジスタのゲートは第１波形発生器に結合される。ＮＤＭＯＳトランジスタのドレインは、圧電トランスデューサの第１面に結合される。ＮＤＭＯＳトランジスタのソースは、第２波形発生器に結合される。ＮＤＭＯＳトランジスタは真性ダイオードを有している。真性ダイオードのアノードはＮＤＭＯＳトランジスタのソースに結合され、真性ダイオードのカソードはＮＤＭＯＳトランジスタのドレインに結合される。圧電トランスデューサは、２００ｐｍ／Ｖ以上の絶対値のｄ３１係数を有する。
【００１１】
本明細書に記載されている発明の特定の実施形態は、以下の利点のうちのいずれも実現しないか、一つ又は複数を実現するように実施することができる。ＮＤＭＯＳトランジスタをスパッタ圧電材料と共に使用してトランスデューサを駆動すると、液滴吐出ドライバのサイズを低減することが可能となる。ドライバのサイズを低減することにより、ドライバを液滴吐出装置に一体化することができる。特に、ＮＤＭＯＳトランジスタは、液滴吐出ドライバに使用される他のある種のスイッチングデバイスと比べて小型である。ＮＤＭＯＳトランジスタに用いるシリコンは、従来のスイッチングデバイスと比べて少なくすることができる（例えば、従来のＰＤＭＯＳトランジスタの約半分のシリコン量、及び従来のアナログスイッチの半分未満のシリコン量）。更に、薄膜圧電層を使用することにより、液滴吐出ドライバのサイズを低減することが可能となる。液滴吐出ドライバのサイズを低減すると、液滴吐出ドライバのコスト（例えば製造コスト）を低減することができる。
【００１２】
更に、両極性パルスを使用してスパッタ圧電材料を作動させると、液滴吐出ドライバのＮＤＭＯＳトランジスタにかかる所要ピーク電圧を低下させることができる。また、両極性パルスにより、必要なゼロ入力時の電圧が低下し、スパッタ圧電材料の作動に用いられる波形の周波数応答が向上するため、液滴吐出装置の長期的な安定性が向上し得る（例えば、液滴吐出装置により生じる速度の均一性が向上することが理由となる）。
【００１３】
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】
【００１４】
【図１】流体吐出装置における例示的な液滴吐出ユニットの概要図である。
【図２Ａ】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２Ｂ】例示的なプリントヘッドモジュールドライバを含む概要図である。
【図２Ｃ】別の例示的なプリントヘッドモジュールドライバを含む概要図である。
【図３】例示的な吐出波形及び例示的な制御波形の図である。
【００１５】
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】
【００１６】
図１は、流体吐出装置（例えばプリントヘッドモジュール１００）における例示的な液滴吐出ユニットの概要図である。吐出される流体はインクであってもよく、しかし他の流体、例えば、エレクトロルミネセンス材料、生物学的化合物、又は電気回路の形成材料が流体吐出装置から噴射されてもよい。
【００１７】
インクジェットプリンタ（図示せず）はプリントヘッドユニット（図示せず）を有することができ、プリントヘッドユニットは、複数の液滴吐出ユニットを有することができる（図１には一つしか示していない）。プリントヘッドユニットは、インクの液滴をシート上、又はシートの一部の上に制御可能に吐出して画像を印刷することのできるプリントヘッドモジュール１００を有することができる。例えば、インクジェットプリントヘッドとシートとが互いに対して移動するに従いプリントヘッドユニットからインクが選択的に噴射されることにより、画像を印刷することができる。
【００１８】
プリントヘッドモジュール１００は、モジュール基板１１０と、圧電アクチュエータ構造１２０（例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（「ＰＺＴ」）又は別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１１０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。モジュール基板１１０はアクチュエータ膜１２２を備えることができる。実施態様によっては、アクチュエータ膜１２２はまた、圧電アクチュエータ構造１２０の一部であってもよい。各液滴吐出ユニットについて、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。各流路は、インク入口１１２とポンプ室１１４とノズル１１８とを備えることができる。圧電アクチュエータ構造１２０は、ポンプ室１１４の上に位置決めされる。インクはインク入口１１２を通って流れ、ポンプ室１１４に至り、ポンプ室１１４において、圧電アクチュエータ構造１２０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１１６に送り込まれ、ノズル１１８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。
【００１９】
圧電アクチュエータ構造１２０は、接地電極層１２４と、圧電層１２６と、駆動電極層１２８と、を有している。圧電層１２６は圧電材料の薄膜である。例えば、薄膜は、厚さが１〜２５μｍの範囲であってもよい。圧電層１２６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。
【００２０】
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直流（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に負電圧が印加されたときに生じる向きで分極する。
【００２１】
圧電係数は、分極の尺度として用いることができる。薄膜の圧電係数（例えば「ｄ」係数）は、印加される電界により生じる圧電材料の歪みに関係している。特に、横効果の圧電係数ｄ３１は、分極軸と垂直な圧電材料の歪みを、分極軸と平行な圧電材料に印加される電界に関係付ける。スパッタ圧電材料は、約１００ｐｍ／Ｖ以上、例えば約２００ｐｍ／Ｖ以上の絶対値のｄ３１を有することができる。例えば、スパッタ圧電材料は、約２２５〜２５０ｐｍ／Ｖの絶対値のｄ３１を有することができる。
【００２２】
一方の側に接地電極層１２４がある圧電層１２６は、アクチュエータ膜１２２に固定されている。アクチュエータ膜１２２は、接地電極層１２４及び圧電層１２６をポンプ室１１４内のインクから絶縁する。アクチュエータ膜１２２は、シリコン製であってもよく、圧電層１２６の作動によってポンプ室１１４内の流体を加圧するのに十分なアクチュエータ膜１２２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。
【００２３】
印加電圧（例えば駆動電極層１２８に印加される電圧）に応じて、圧電層１２６は形状が変化、即ち撓曲する。圧電層１２６の撓曲によりポンプ室１１４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１１８からインクの液滴が吐出される。
【００２４】
図２Ａ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１００）の液滴吐出ユニットを駆動する例示的な回路２００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る。特に、回路２００は、ＮＤＭＯＳトランジスタの回路図である。回路２００は、ダイオード２２０（例えばＮＤＭＯＳトランジスタの真性ダイオード）に結合されたトランジスタ２１０を備える。ダイオード２２０のアノードはトランジスタ２１０のソースに結合され、ダイオード２２０のカソードはトランジスタ２１０のドレインに結合される。トランジスタ２１０のソース、ゲート、及びドレインは、それぞれ、ＮＤＭＯＳトランジスタのソース、ゲート、及びドレインに対応する。
【００２５】
実施態様によっては、回路２００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、１，０２４本以上のノズルを備えるダイに取り付けることができる。ダイは、例えば、約１５ｍｍ及び４５ｍｍの寸法の辺を有する平行四辺形の形状であってもよい。別の実施態様によっては、回路２００のサイズを低減することができるため、回路２００をダイと直接一体化してもよい。
【００２６】
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の電圧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、回路２００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。更に、トランジスタ２１０のゲートに印加される電圧を使用して、トランジスタ２１０のドレインを通る電流を制限することもできる。
【００２７】
図２Ｂは、例示的なプリントヘッドモジュールドライバ２８０を含む概要図である。プリントヘッドモジュールドライバ２８０は、回路２００と、圧電アクチュエータ構造２８５（例えばＰＺＴ）と、を有している。実施態様によっては、トランジスタ２１０のドレインは、圧電アクチュエータ構造２８５に（例えば図１に示す圧電アクチュエータ構造１２０の駆動電極層１２８において）結合される。トランジスタ２１０のドレインは、圧電アクチュエータ構造２８５の分極時に負電圧が印加された表面（例えば正に分極している圧電トランスデューサの表面）上の電極に結合されることができる。この結合は過電流検出を促進する。更に、圧電アクチュエータ構造２８５の他の電極（例えば接地電極１２４）が、吐出波形を発生するように構成された波形発生器２３０に結合される。トランジスタ２１０のゲートは、制御波形を発生するように構成された波形発生器２４０に結合される。トランジスタ２１０のソースは接地される。
【００２８】
図２Ｃは、別の例示的なプリントヘッドモジュールドライバ２９０を含む概要図である。プリントヘッドモジュールドライバ２９０は、回路２００と、圧電アクチュエータ構造２８５と、を有している。実施態様によっては、トランジスタ２１０のドレインは、圧電アクチュエータ構造２８５の一つの電極に（例えば圧電アクチュエータ構造１２０の駆動電極層１２８において）結合される。更に、圧電アクチュエータ構造２８５の他の電極が（例えば圧電アクチュエータ構造１２０の接地電極層１２４において）接地される。トランジスタ２１０のゲートは、制御波形を発生するように構成された波形発生器２４０に結合される。トランジスタ２１０のソースは、吐出波形を発生するように構成された波形発生器２３０に結合される。
【００２９】
したがって、図２Ｂ及び図２Ｃ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２００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。
【００３０】
図３は、例示的な吐出波形３００及び３１０と、例示的な制御波形３５０との図である。特に、吐出波形３００は、オン状態にあるプリントヘッドモジュール（例えば駆動を選択されるプリントヘッドモジュール）が受ける。吐出波形３１０は、オフ状態にあるプリントヘッドモジュール（例えば駆動を選択されないプリントヘッドモジュール）が受ける。吐出波形３１０は、吐出波形３００の正パルス３２４の間を除き（例えば図３の吐出波形３１０の点線で表されるとおり）、吐出波形３００と実質的に同じであってもよい。吐出波形３００が正パルス３２４の間、吐出波形３１０は吐出波形３００より低い電圧であってもよい。例えば、吐出波形３１０は基準電圧（例えばゼロ入力時の電圧）であってもよい。実施態様によっては（例えば図２Ｂの実施態様）、吐出波形３００及び制御波形３５０が圧電アクチュエータ構造に印加されることにより、プリントヘッドモジュールによる許容可能な液滴吐出が生じる。実施態様によっては（例えば図２Ｃの実施態様）、吐出波形３００が反転され、反転した吐出波形と制御波形３５０とがＮＤＭＯＳトランジスタのソースに印加されることにより、プリントヘッドモジュールによる許容可能な液滴吐出が生じる。
【００３１】
吐出波形３００は、一つ又は複数の駆動パルス３２０を含むことができる。実施態様によっては、吐出波形３００の駆動パルス３２０は両極性パルスである。両極性パルスは、負パルス３２２と正パルス３２４とを含む。負パルス３２２は、基準電圧（例えばゼロ入力時の電圧）未満の電圧を有するパルスである。正パルス３２４は、基準電圧より大きい電圧を有するパルスである。実施態様によっては、基準電圧は吐出装置の動作電圧の約３分の１である。例えば、吐出装置の動作電圧が２０Ｖである場合、基準電圧は約７Ｖであり得る。正パルス３２４により圧電アクチュエータ構造がポンプ室を収縮させ、インクが吐出される。
【００３２】
負パルス３２２は、インクを充填することができるようにポンプ室を膨張させるために用いられることができる。負パルス３２２の間、駆動電流は特定用途向け集積回路（例えば回路２００）から引き込まれる。駆動電流により圧電アクチュエータ構造に電圧が生じ、それによりポンプ室が膨張する。駆動電流はＮＤＭＯＳトランジスタの真性ダイオードに導通するため、プリントヘッドモジュールは、ゲート電圧がハイか否かにかかわらず、圧電アクチュエータに印加された負パルスを有する。そのため、負パルスは、オフ状態にあるプリントヘッドモジュールからのインクの流出（例えば液滴の吐出又は滲出）の発生を回避するよう十分に小さい振幅を有しなければならない。
【００３３】
任意に、負パルスと、それに続く正パルスとの間のフラットな成分により、ＮＤＭＯＳトランジスタをオフすることが可能である。しかしながら、オフ状態にあるプリントヘッドモジュールの電圧の不確定性を小さいもの（例えば約１Ｖ）とするのに十分な正確さでプリントヘッドモジュールドライバをオフすることができるならば、フラットな成分は必要ない。更に、正パルスと、それに続く負パルスとの間のフラットな成分は必要ない。特に、フラットな成分はオン状態のプリントヘッドモジュールには影響を及ぼさず、かつダイオードは自動的にオンになるため（例えば順方向バイアス）、オフ状態のプリントヘッドモジュールにフラットな成分は必要ない。
【００３４】
実施態様によっては、制御波形３５０は、ハイ成分３５２とロー成分３５４とを含む。ハイ成分３５２及びロー成分３５４は、図２Ａの回路２００に印加されることができる。ハイ成分３５２は、トランジスタ２１０のゲートがハイであるため、プリントヘッドモジュールをオンすることができる。ハイ成分３５２により、負パルス３２２の立ち上がりエッジの間に、駆動を選択されないプリントヘッドモジュールに電流を導通することが可能となる。制御波形３５０のハイ成分３５２を用いなければ、負パルス３２２の立ち上がりエッジの間にＮＤＭＯＳトランジスタに電圧が発生し、それが吐出波形３００の終わりまで続くであろう。制御波形３５０を用いると、プリントヘッドモジュールが駆動を選択される前に電圧を放出することができる。
【００３５】
ハイ成分３５２がトランジスタ２１０に印加されると、吐出波形３００の対応する成分による圧電アクチュエータ構造の作動が可能となる。ロー成分３５４がトランジスタ２１０に印加されると、吐出波形３００による圧電アクチュエータ構造の作動が防止される。実施態様によっては、ロー成分３５４は０Ｖであってもよい。実施態様によっては、ロー成分３５４により圧電アクチュエータ構造２８５が負パルスを受け、その負パルスが、駆動を選択されないプリントヘッドモジュールからのインクの流出を回避するよう振幅が十分に小さい場合、ロー成分３５４は０Ｖより大きくてもよい。
【００３６】
特に、制御波形３５０を用いると、ＮＤＭＯＳトランジスタを選択的にオンすることができる。制御波形３５０により、ダイオード２２０が電流を整流してＮＤＭＯＳトランジスタに実電圧を生じさせるのを防止することができる。
【００３７】
本明細書は多くの具体的な実施態様の詳細を含むが、それらは任意の発明の、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、特定の発明の特定の実施形態に特有であり得る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、又は任意の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。
【００３８】
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。例えば、特許請求の範囲に列挙される動作は異なる順序で行われてもよく、それでもなお望ましい結果を実現することができる。一例として、添付の図面に示されるプロセスは、望ましい結果を実現するために、必ずしも示される特定の順序、即ち逐次的な順序を必要とするわけではない。特定の実施態様では、同時に複数の作業を行ったり、並行して処理したりすることが有利となり得る。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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