(57)【要約】【課題】インクジェットヘッド駆動回路に電源を各々別個に接続し、インクジェットヘッド駆動回路の動作性能を安定させてインク吐出性能を向上し、また各電源の電圧が一定の関係となるように設定することで、ラッチアップを防止し、異常発熱を防止する。【解決手段】Ｎ＋　トップコンタクト、ＰＭＯＳのソース、ＮＭＯＳのソースに各々電源が接続され、Ｐ＋　トップコンタクトにＶｓｓ電源（ＧＮＤ）が接続されている。Ｎ＋　トップコンタクト、ＰＭＯＳのソース、ＮＭＯＳのソースに接続された各々の電源をＶＨ電源、ＶＤＨ電源、ＶＤＬ電源とする。また、上記各電源の電圧値の関係が、ＶＨ＞ＶＤＨ＞ＶＤＬ＞Ｖｓｓとなるように設定する。また、ＶＤＨ電源は電圧を可変とし、ＶＨ電源、ＶＤＬ電源及びＶｓｓ電源（ＧＮＤ）は一定の電圧に固定する。【選択図】図５
2004050492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を出力する出力部を有し、隣接する複数のインク室の少なくとも一部を構成する圧電体を負荷として出力部に接続したインクジェットヘッド駆動回路において、
Ｐ型半導体基板上のそれぞれ異なる部分にＮウェル領域及びＮＭＯＳトランジスタを設け、Ｎウェル領域上にＰＭＯＳトランジスタを設け、
Ｎウェル領域、Ｐ型半導体基板、ＰＭＯＳトランジスタのソース及びＮＭＯＳトランジスタのソースに第１電源〜第４電源を順に接続し、
前記各電源の電圧が、第１電源＞第２電源＞第３電源＞第４電源の関係になるように設定し、
ＰＭＯＳトランジスタのドレインとＮＭＯＳトランジスタのドレインとの接続ラインを前記出力部としたことを特徴とするインクジェットヘッド駆動回路。
【請求項２】
第１電源及び第４電源の電圧を固定し、
第２電源又は第３電源の電圧を可変と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駆動回路。
【請求項３】
第１電源ラインから第２電源ライン又は第３電源ラインから第４電源ラインにダイオードを順方向に接続することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド駆動回路。
【請求項４】
前記出力部から第２電源ライン又は第３電源ラインから前記出力部にダイオードを順方向に接続し、
ダイオードの順方向接続の電圧降下による電圧値が、前記出力部から第２電源ラインへの接続の場合は第１電源と第２電源との電圧値の差電圧値以下、第３電源ラインから前記出力部への接続の場合は第３電源と第４電源との電圧値の差電圧値以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のインクジェットヘッド駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体にインクを吐出して画像形成を行うインクジェットプリンタのインクジェットヘッドに関し、特にインクジェットヘッドに備えられたインクジェットヘッド駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェットプリンタにおいては、記録ヘッド（インクジェットヘッドとも言う。）に備えられたＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等で形成される圧電体の滑り変形を利用してインクを吐出する剪断モード型の方法を用いた構成が知られている。
【０００３】
従来の剪断モード型のインクジェットプリンタに用いられる記録ヘッドの構成及び機能について説明する。
【０００４】
図７は、従来のインクジェットプリンタに備えられた記録ヘッドの一部分を記録媒体側から見た状態を示す平面図である。図８は、従来のインクジェットプリンタに備えられた記録ヘッドの縦断面図である。なお、図７では便宜上、インクタンク７００は明示していない。
【０００５】
図７及び図８に示すように、記録ヘッド１００は、圧電体２００、天板３００、複数のインク室４００及びインクタンク７００を備えている。
【０００６】
圧電体２００は、櫛歯状に形成され、各櫛歯の隙間に櫛歯を壁面としてインク室４００が嵌め込まれるように形成されている。
【０００７】
インク室４００は、両側の壁面に形成された駆動電極５００及び吐出ノズル６００を備えている。
【０００８】
天板３００は、複数のインク室４００を圧電体２００中に嵌合させるためのものであり、記録ヘッド１００外部への接続電極９００を備えている。
【０００９】
また、インクはインクタンク７００に蓄えられ、複数のインク室４００に接続された共通インクパス８００を介して吐出ノズル６００から吐出される。吐出動作については、図９及び図１０に基づいて説明する。
【００１０】
図９は、従来のインクジェットプリンタに備えられた記録ヘッドの画像形成時の動作を示す図である。図１０は、従来のインクジェットプリンタに備えられた記録ヘッドに電圧を印可するタイミングを示すタイミングチャートである。
【００１１】
図９に示すように隣り合う３つのインク室４００をそれぞれＡチャンネル、Ｂチャンネル、Ｃチャンネルとして区別する。また、以下に記述するインクの吐出動作は、Ｂチャンネルのインク室４００からインクを吐出する場合について説明するが、Ａチャンネル、Ｂチャンネル、Ｃチャンネルのインク室４００からのインク吐出についても同様である。
【００１２】
図９（ａ）に示すように、インクの吐出を行わない通常状態では、Ａチャンネル、Ｂチャンネル、Ｃチャンネルのインク室４００のうち、何れの駆動電極５００にも電位差は付与されない。また、圧電体２００は、剪断モードの変形を生じるように、駆動電極５００の表面と平行な方向、即ち駆動電界に直交する方向に分極する。
【００１３】
Ｂチャンネルよりインクを吐出する場合、図１０に示すように、Ｂチャンネルの駆動電極５００に対して吐出パルスを与える。一方、Ａチャンネル及びＣチャンネルの駆動電極５００については、吐出パルスを与えない。
【００１４】
そうすると、Ｂチャンネルの駆動電極５００から、Ａチャンネル及びＣチャンネルの駆動電極５００に向かって電界が発生する。この電界の向きに従って、ＡチャンネルとＢチャンネルとの間に形成された圧電体２００及びＢチャンネルとＣチャンネルとの間に形成された圧電体２００は、剪断変形する。その結果、図９（ｂ）に示すように、Ｂチャンネルのインク室４００の容積が拡張する。これにより、Ｂチャンネルにインクが吸引される。
【００１５】
その後、図１０に示すように、共通パルスをＡチャンネル及びＣチャンネルの駆動電極５００に与える。そうすると、Ａチャンネル及びＣチャンネルの駆動電極５００から、Ｂチャンネルの駆動電極５００に向かって電界が発生する。この電界の向きに従って、ＡチャンネルとＢチャンネルとの間に形成された圧電体２００及びＢチャンネルとＣチャンネルとの間に形成された圧電体２００は、剪断変形する。その結果、図９（ｃ）に示すように、Ｂチャンネルのインク室４００の容積が収縮する。これによって、Ｂチャンネルの吐出ノズル６００からインクが吐出される。
【００１６】
なお、何れのチャンネルからもインクを吐出しない場合は、Ａチャンネル及びＣチャンネルの駆動電極５００に共通パルスを与えると同時に、Ｂチャンネルの駆動電極５００に、共通パルスと同一の非吐出パルスを与える。これにより、Ａ〜Ｃチャンネルの駆動電極５００は等しい電位となるので、各駆動電極５００間に電界は発生しなくなる。従って、圧電体２００は電界による変形を生じることなく、何れのチャンネルのインク室４００の容積も拡張したり収縮したりすることがないので、インクの吐出は行われない。
【００１７】
上述のように、記録ヘッド１００の画像形成時の動作は、インクを吐出するチャンネルを順次切り替えながら、Ａ〜Ｃチャンネルの何れかからインクを吐出することである。即ち、記録ヘッド１００は、隣り合うＡ〜Ｃの各チャンネルを駆動することによりインクを吐出して画像形成を行う。
【００１８】
また、吐出パルスを与える時間ＡＬ、共通パルスを与える時間ＡＬ′は、下記の式（１）によって決定される。
【００１９】
ＡＬ（ＡＬ′）＝インク室の長さ／インク中における音速・・・（１）
従って、３つのチャンネルのインク室の長さが全て同じであれば、
ＡＬ′＝２ＡＬ
となる。なお、一般的なインクジェットプリンタであれば、ＡＬ＝２μｓ程度である。
【００２０】
また、上記圧電体２００を含め記録ヘッド１００は、インクジェットプリンタに備えられる制御部の画像処理部等に接続されたヘッド駆動回路（インクジェットヘッド駆動回路とも言う。）を構成する駆動ＩＣ（ドライバＩＣ）によって制御される。
【００２１】
従来のヘッド駆動回路を構成する駆動ＩＣでは、上述のように画像形成時にインクを吐出するために記録ヘッドを駆動する際、安定したインクの吐出性能を得るために記録ヘッドを駆動するための駆動電圧を調整していた。その理由は、インクの粘性抵抗によるもので、インクの温度が低く粘性が大きい時は、不吐出や吐出速度不足にならないよう高い駆動電圧（インクに付与するエネルギ）を要し、また逆にインクの温度が高く粘性が低い時は、インクに付与する圧力が過大となって生じるしぶき（インクのノズル付近での飛散。）を防止するため、駆動電圧を小さくする必要があったからである。
【００２２】
また、従来の駆動ＩＣでは、圧電体２００の容量と配線の浮遊容量とにより、出力電圧が電源ラインの電圧を超えて（以下、オーバーシュートと言う。）ヘッド駆動回路に結果的に生じた寄生ダイオードや寄生トランジスタに電流が流れてしまい、ラッチアップ破壊を生じることがあった。
【００２３】
そこで、特開平５−３１８７３５号公報には、図１１のヘッド駆動回路の等価回路図に示されるように電圧出力部と圧電体２００との間に直列抵抗を接続して、電圧出力（パルス）の立上がり速度及び立下がり速度を制限して、オーバーシュートを防止する構成が開示され、また、特開２０００−１７４１４０公報には、ＩＣ内部の電源を分離してラッチアップを防止する構成が開示されている。
【００２４】
一方、隣接する電圧の出力間が容量結合しているタイプの駆動ＩＣでも、圧電体２００に電圧を出力する出力部の電位が、その出力部に隣接する出力部の電位の状態変化によって隣接出力間で容量結合を形成する圧電体２００に蓄えられた電荷及び隣接出力間の電位変化に基づき、過渡的に出力電位変動を誘発する。そのため、瞬間的に上述の電圧を出力する出力部の電圧が電源電圧以上になったり、ＧＮＤレベル以下になり駆動ＩＣがラッチアップを生じる虞があった。
【００２５】
そこで、上記の出力部の電位が電源電圧以上になった場合、出力部の電流を放電する放電経路をヘッド駆動回路の駆動ＩＣ内部に形成したものがあった。
【００２６】
例えば、図１２及び図１３の等価回路図に示されるような隣接出力間に静電容量を負荷とするプッシュプル方式の駆動ＩＣでは、隣接出力からの誘導ノイズに起因して、駆動ＩＣに生じた寄生ダイオード９０、９２や寄生トランジスタ９１、９３に電流が流れる。
【００２７】
上述の誘導ノイズは、図１４に示すように、ＶＨ電源に接続されている出力部ＡがＨｉｇｈ出力（ＶＨレベル）で、隣接出力部Ｂ、Ｂ′がＬｏｗ出力からＨｉｇｈ出力に遷移する時、放電経路が形成されなければ両出力部間に接続された圧電体（キャパシタンス）２００に充電されている電荷により出力部Ａ側の電圧はＶＨ電源の２倍となるが、駆動ＩＣ内部で放電経路が形成されているため、駆動ＩＣを介してＶＨ電源に放電され、最終的に出力部Ａ及び隣接出力部Ｂ、Ｂ′の両出力部はともにＨｉｇｈレベル、つまり両出力部間に電位差のない状態として、ラッチアップを防止している。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、記録ヘッドの駆動電圧をインクの粘性によって調整すると、上記駆動電圧と駆動ＩＣを駆動する駆動電圧とが同一であるため、記録ヘッドの駆動電圧を変化させる際、駆動ＩＣの駆動電圧も変化させることとなり、駆動電圧を小さくすると駆動ＩＣの動作速度が低下する傾向がある。つまり、駆動電圧の変化によって駆動ＩＣの動作速度にばらつきが生じてしまっていたため、インクの吐出動作にもばらつきが生じ、インクの吐出性能に悪影響を与えていた。
【００２９】
また、特開平５−３１８７３５号公報に開示された構成では、不要なオーバーシュートを未然に防止できるが、直列抵抗が熱を持ってしまうという問題がある。また、電圧出力（パルス）の立上がり速度及び立下がり速度を小さくしているので、パルス幅を小さくすることに限界がある。その結果、高速での画像形成動作の妨げになりかねない。
【００３０】
特開２０００−１７４１４０公報に開示された公報では、ラッチアップ防止のためＩＣ内部の電源を分離させているが、上記公報の他の構成では、ある２領域の間に両者間を電気的に分離する分離領域が構成されており、ヘッド駆動回路には上記のような分離領域はなく、ヘッド駆動回路には容易に上記公報の構成を適用できない。
【００３１】
また、上述の隣接出力間が容量結合しているタイプの駆動ＩＣでは、ラッチアップ防止のため放電経路を駆動ＩＣ内で構成しているが、完全にラッチアップを防止できていない。上述の隣接出力間に静電容量を負荷とするプッシュプル方式の駆動ＩＣの例を用いて説明する。駆動ＩＣ内部にて放電経路が形成されたとしても、圧電体２００から電源までの配線のインダクタンス成分や抵抗成分によって出力部Ａに隣接する出力部Ｂ、Ｂ′のレベル遷移よりも放電に遅れを生じる。この遅れの期間に圧電体２００に幾分かの電位差（出力部Ａが隣接出力部Ｂ及びＢ′より電位が高い。）が残った状態となり、出力部Ａの電圧値が一時的にＶＨ＋αとなってしまう。
【００３２】
この時、αが拡散電位の０．６〜０．７Ｖより大きい場合、駆動ＩＣに生じた寄生ダイオード９０や寄生トランジスタ９１に電流が流れる。そのため、この電流がトリガとなってラッチアップ状態になり、駆動ＩＣの破壊に至る虞がある。
【００３３】
また、図１６に示すように、出力部Ａが低圧出力（ＧＮＤレベル）で、出力部Ｂ、Ｂ′がＨｉｇｈ出力からＬｏｗ出力に遷移する時も同様に出力部Ａの電圧値がＧＮＤ−αとなってしまう。
【００３４】
この時も上記と同様に、αが拡散電位の０．６〜０．７Ｖより大きい場合、駆動ＩＣに生じた寄生ダイオード９２や寄生トランジスタ９３に電流が流れ、ラッチアップ状態になり、駆動ＩＣの破壊に至る虞がある。
【００３５】
この発明の目的は、インクジェットヘッド駆動回路に電源を各々別個に接続し、インクジェットヘッド駆動回路の動作性能を安定させてインク吐出性能を向上し、また各電源の電圧が一定の関係となるように設定することで、ラッチアップを防止し、異常発熱を防止することができるインクジェットヘッド駆動回路を提供することにある。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を備えている。
【００３７】
（１）電圧を出力する出力部を有し、隣接する複数のインク室の少なくとも一部を構成する圧電体を負荷として出力部に接続したインクジェットヘッド駆動回路において、
Ｐ型半導体基板上のそれぞれ異なる部分にＮウェル領域及びＮＭＯＳトランジスタを設け、Ｎウェル領域上にＰＭＯＳトランジスタを設け、
Ｎウェル領域、Ｐ型半導体基板、ＰＭＯＳトランジスタのソース及びＮＭＯＳトランジスタのソースに第１電源〜第４電源を順に接続し、
前記各電源の電圧が、第１電源＞第２電源＞第３電源＞第４電源の関係になるように設定し、
ＰＭＯＳトランジスタのドレインとＮＭＯＳトランジスタのドレインとの接続ラインを前記出力部としたことを特徴とする。
【００３８】
この構成においては、電圧を出力する出力部に負荷となるように接続された圧電体と複数の隣接するインク室とを備えたインクジェットヘッドを駆動するインクジェットヘッド駆動回路のＮウェル領域、Ｐ型半導体基板、ＰＭＯＳトランジスタのソース及びＮＭＯＳトランジスタのソースに各々別々に接続された４つの各電源の電圧が、第１電源＞第２電源＞第３電源＞第４電源の関係で設定される。したがって、圧電体に接続された電圧の出力部の電位が、インクジェットヘッド（圧電体）を駆動するのに用いられる第２電源よりも高い場合や第３電源より低い場合でも、インクジェットヘッド駆動回路内に生じる寄生ダイオードや寄生トランジスタがＯＮ状態にならない構成となるように、各電源はそれぞれ上記の電圧の関係が満たされるように電圧が設定され、接続されている。そのため、寄生ダイオードや寄生トランジスタには電流が流れず、ラッチアップが防止される。
【００３９】
（２）第１電源及び第４電源の電圧を固定し、
第２電源又は第３電源の電圧を可変とすることを特徴とする。
【００４０】
この構成においては、インクジェットヘッド駆動回路自体を動作させるのに必要な第１電源及び第４電源の電圧が固定され、インクジェットヘッドを駆動する第２電源又は第３電源の電圧が可変とされる。したがって、インクヘッドジェットを駆動するのに必要な電圧がインクの粘性により調節されるため、インクの吐出性能が低下しない。
【００４１】
また、インクジェットヘッド駆動回路を動作させる電源の電圧が固定され、インクジェットヘッドを駆動する電源とインクジェットヘッド駆動回路を動作させる電源とが分離されているので、電圧のばらつきがなく、一定の電圧が上記駆動回路に供給されるため、上記駆動回路の動作速度が安定する。
【００４２】
（３）第１電源ラインから第２電源ライン又は第３電源ラインから第４電源ラインにダイオードを順方向に接続することを特徴とする。
【００４３】
この構成においては、第１電源ラインから第２電源ライン又は第３電源ラインから第４電源ラインにダイオードが順方向に接続される。したがって、ダイオードが順方向に接続されることで、ダイオードによる電圧降下が生じるため、第１電源及び第２電源の電圧値は、第１電源＞第２電源となり、第３電源及び第４電源の電圧値は、第３電源＞第４電源となるため、一部の電源の電圧が供給されてない場合でも上記の各電源の電圧の関係が維持されるため、インクジェットヘッド駆動回路に構成された寄生ダイオード及び寄生トランジスタに電流が流れず、ラッチアップが防止される。
【００４４】
（４）前記出力部から第２電源ライン又は第３電源ラインから前記出力部にダイオードを順方向に接続し、
ダイオードの順方向接続の電圧降下による電圧値が、前記出力部から第２電源ラインへの接続の場合は第１電源と第２電源との電圧値の差電圧値以下、第３電源ラインから前記出力部への接続の場合は第３電源と第４電源との電圧値の差電圧値以下であることを特徴とする。
【００４５】
この構成においては、圧電体へ電圧を出力する出力部から第２電源ライン又は第３電源ラインから出力部にダイオードが順方向に接続される。また、出力部と第２電源ラインとが接続された際のダイオードの順方向電圧降下による電圧値が第１電源と第２電源との電圧値の差電圧以下、第３電源ラインと出力部とが接続された際のダイオードの順方向電圧降下による電圧値が第３電源と第４電源との電圧値の差電圧以下となるように接続される。
【００４６】
したがって、出力部と第２電源ライン又は第３電源ラインとの間が、順方向の一定の電圧降下のあるダイオードで接続されるので、出力部の電圧が第２電源電圧以上になった場合、出力部からダイオードを介して第２電源ラインへ電流が流れる。また、出力部の電圧が第３電源電圧以下になった場合、第３電源ラインからダイオードを介して出力部へ電流が流れる。そのため、インクジェットヘッド駆動回路に構成された寄生ダイオードや寄生トランジスタには電流が流れず、ラッチアップが防止される。
【００４７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、この発明の実施形態に係るヘッド駆動回路を適用したインクジェットプリンタの概略の構成を示した側面図及び斜視図である。
【００４８】
図１及び図２に示すように、この発明の本体装置であるインクジェットプリンタ１の内部には、後部（図１紙面右側）から上部にかけて給紙部２が配置され、給紙部２からインクジェットプリンタ１の前方に向かって分離部３、搬送部４、画像形成部（印刷部）５及び排出部６がこの順に配置されている。また、インクジェットプリンタ１は、インク室の壁面を構成する後述する圧電体を変形させてインク室に格納されているインクを吐出する剪断モード型である。
【００４９】
給紙部２は、給紙トレイ７及び図示しないピックアップローラを有し、画像形成を行う時にシートＰを画像形成部５へ供給する。また、給紙部２は、画像形成が行われない時には、シートＰを保管する機能を果たしている。
【００５０】
分離部３は、給紙ローラ８及び分離装置９を有し、給紙部２から画像形成部５へ供給されるシートＰを１枚ずつ分離する。分離装置９では、シートＰとの接触部分である分離装置のパッド部分とシートＰとの間の摩擦が、シートＰ同士の摩擦より大きくなるように設定される。また、給紙ローラ８では、給紙ローラ８とシートＰとの間の摩擦が、パッド部分と用紙Ｐとの間の摩擦及び用紙Ｐ同士の摩擦よりも大きくなるように設定される。これにより、例えば上下に重なった２枚のシートＰが分離部３まで送られてきたとしても、給紙ローラ８によってこれらのシートＰを分離し、上側のシートＰのみを搬送部４に送ることができる。
【００５１】
搬送部４は、ガイド板１０及びローラ対（搬送機構）１１を有し、分離部３より１枚ずつ供給されるシートＰを画像形成部５へ搬送する。ローラ対１１は、シートＰを後述する記録ヘッド（インクジェットヘッド）１２とプラテン１３の間に送り込む時に記録ヘッド１２から吐出されるインクがシートＰの適切な位置に吹き付けられるように、シートＰの搬送を調整する。
【００５２】
画像形成部５は、記録ヘッド１２、プラテン１３、キャリッジ（インクジェットヘッドキャリッジ）１４及びガイドシャフト１５を有し、搬送部４のローラ対１１から供給されるシートＰにインクを吐出して画像形成を行う。ガイドシャフト１５は、記録ヘッド１２を搭載したキャリッジ１４を主走査方向である矢印Ｄ２方向へ案内する。プラテン１３は、画像形成時にシートＰを支持する。
【００５３】
排出部６は、排出ローラ１６、排出トレイ１７及び図示しないインク乾燥部を有し、画像形成が終了したシートＰをインクジェットプリンタ１内から外へ排出する。
【００５４】
また、画像形成を行う場合は、図示しないコンピュータ等の外部装置等から画像形成の要求及び画像データが、インクジェットプリンタ１に出力される。上記の要求及び画像データを受信したインクジェットプリンタ１は、給紙トレイ７上のシートＰをピックアップローラによって搬出する。搬出されたシートＰは、給紙ローラ８により分離部３を通過して搬送部４へ搬送される。搬送部４では、ローラ対１１によりシートＰを記録ヘッド１２とプラテン１３との間へ搬送する。
【００５５】
次に画像形成部５にて、画像データに基づいてプラテン１３上のシートＰに記録ヘッド１２に設けられた吐出ノズルからインクが吹き付けられる。この時、シートＰはプラテン１３上で一旦停止し、キャリッジ１４がガイドシャフト１５に案内されて、矢印Ｄ２方向に走査しながら、記録ヘッド１２からインクをシートＰに吹き付けることで１ライン分の画像を形成し、その後シートＰを主走査方向に直交する副走査方向である矢印Ｄ１方向に一定の幅だけ移動させる。上記の処理が画像データに対応し継続して実施されることにより、シートＰ全面に画像が形成される。
【００５６】
画像形成が完了したシートＰは、インク乾燥部を介して排出ローラ１６によって排出トレイ１７からインクジェットプリンタ１の外へ排出され、シートＰは画像形成物としてユーザに提供される。
【００５７】
図３は、この発明の実施形態に係るヘッド駆動回路を適用したインクジェットプリンタの制御部の構成を示すブロック図である。
【００５８】
図３に示すように、インクジェットプリンタ１に備えられた制御部２０は、インタフェース部２１、メモリ２２、画像処理部２３及び駆動系制御部２４を備えている。
【００５９】
インタフェース部２１は、外部装置等と、画像処理部２３及び駆動系制御部２４との信号のやりとりを行う回路である。また、外部装置等から送られてくる画像データは、インタフェース部２１を介して画像処理部２３へ送られる。
【００６０】
画像処理部２３は、外部装置等からインタフェース部２１を介して送られてくる画像データに基づいて画像処理を行う。また、画像処理部２３は、記録ヘッド１２の駆動を制御するヘッド駆動回路（インクジェットヘッド駆動回路）３０に接続されている。
【００６１】
なお、ヘッド駆動回路３０が、この発明のインクジェット駆動回路に相当する。ヘッド駆動回路の詳細は後述する。
メモリ２２は、画像処理部２３に送られてきた画像データを一時保管する。駆動系制御部２４は、キャリッジ１３の駆動及びシートＰの搬送を制御する。また、駆動系制御部２４は、キャリッジモータ４０の駆動を制御するキャリッジ駆動回路３１及び用紙搬送モータ４１の駆動を制御する用紙搬送駆動回路３２に接続されている。
【００６２】
図４及び図５は、この発明の実施形態に係るヘッド駆動回路の等価回路図及び等価回路図の一部を拡大した図である。
【００６３】
図４及び図５に示すように、ヘッド駆動回路３０は、記録ヘッド１２に備えられた圧電体５０を負荷としたプッシュプルトランジスタを含む回路である。つまり、ロジック部（プリドライバ部）と最終段とを有する回路である。また、最終段を詳細に図示すると図４に示すような構造となっている。
【００６４】
なお、最終段のＰＭＯＳとＮＭＯＳが同時にＯＮ状態となり、貫通電流が流れることを防ぐため、出力状態の切り替わり時にＰＭＯＳとＮＭＯＳの動作に時間差（同時ＯＦＦの期間）を設ける一般的な手法で駆動を行っている。
【００６５】
この発明のヘッド駆動回路３０は、ＩＣ（以下、駆動ＩＣ６０と言う。）で構成されている。駆動ＩＣ６０には、Ｐ型半導体基板上に設けられたＮウェル領域上にＰＭＯＳが設けられる。さらにＰ型半導体基板上には、ＮＭＯＳが設けられる。また、電気的コンタクトを取りやすくするため、Ｎウェル領域にはＮ＋　トップコンタクト、Ｐ型半導体基板にはＰ＋　トップコンタクトを設けている。また、ＰＭＯＳのドレインとＮＭＯＳのドレインを接続した電圧出力部である出力部Ａから、１つのインク室に対応するＰＺＴ等で形成された圧電体５０に接続し、電圧を印可する。
【００６６】
上記の回路構成によって駆動ＩＣ６０は、Ｎウェルをベース、ＰＭＯＳのソース又はドレインをエミッタ、Ｐ型半導体基板をコレクタとするＰＮＰ型のバイポーラトランジスタ（以下、第１寄生トランジスタと言う。）、Ｐ型半導体基板をベース、ＮＭＯＳのソース又はドレインをエミッタ、ＮウェルをコレクタとするＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ（以下、第２寄生トランジスタと言う。）を結果的に有する構造となる。さらに、ＰＭＯＳのソース又ドレインには、Ｎウェル領域との間にダイオード（以下、第１寄生ダイオードと言う。）、ＮＭＯＳのソース又はドレインには、Ｐ型半導体基板との間にダイオード（以下、第２寄生ダイオードと言う。）を結果的に有する。
【００６７】
また、記録ヘッド１２に備えられた各インク室の壁面を構成する圧電体５０に対応するように上記構成の回路を駆動ＩＣ６０に複数備え、上記構成と同様に電圧出力部を圧電体５０に接続する。各出力部の電圧を変化させることで、圧電体５０に電位差を付与して電界を発生させて圧電体５０を剪断変形させてインク室の容積を変化させてインクを吐出する。
【００６８】
また、Ｎ＋　トップコンタクト、ＰＭＯＳのソース、ＮＭＯＳのソースに各々電源が接続され、Ｐ＋　トップコンタクトにＧＮＤ（Ｖｓｓ電源とも言う。）が接続されている。Ｎ＋　トップコンタクト、ＰＭＯＳのソース、ＮＭＯＳのソースに接続された各々の電源をＶＨ電源、ＶＤＨ電源、ＶＤＬ電源とする。また、上記各電源の電圧値の関係が、
ＶＨ＞ＶＤＨ＞ＶＤＬ＞Ｖｓｓ
となるように設定する。
【００６９】
また、ＶＤＨ電源は電圧を可変とし、ＶＨ電源、ＶＤＬ電源及びＶｓｓ電源（ＧＮＤ）は一定の電圧に固定する。
【００７０】
なお、ＶＨ電源、ＶＤＨ電源、ＶＤＬ電源、Ｖｓｓ電源が、順にこの発明の第１電源、第２電源、第３電源、第４電源に相当する。
【００７１】
以上のようにして、この発明のヘッド駆動回路３０である上記の隣接する電圧出力部間の静電容量である圧電体５０を負荷とするプッシュプル方式の駆動ＩＣ６０では、回路に電源を別個に設けることにより、隣接した出力部間の誘導ノイズに起因して、駆動ＩＣ６０内の寄生ダイオード、寄生トランジスタがＯＮしてしまうことを防止でき、ヘッド駆動回路３０のラッチアップを防止でき、異常発熱を防止できる。
【００７２】
例えば、ＶＨ電源が３０Ｖ、ＶＤＨ電源が２７Ｖ、ＶＤＬ電源が５Ｖ、Ｖｓｓ電源（ＧＮＤ）が０Ｖの場合、出力部ＡがＨｉｇｈ（２７Ｖ＝ＰＭＯＳがＯＮ状態。）であって、出力部Ａに隣接する出力部がＬｏｗ（５Ｖ）からＨｉｇｈ（２７Ｖ）に変化するとき、負荷の圧電体（コンデンサ）５０の蓄えられた電荷により出力部Ａの電位が２７Ｖを超えるため、駆動ＩＣ６０上のＰＭＯＳを介してＶＤＨ電源に電流が移動（放電）するが、圧電体５０からＶＤＨ電源に至るまでの配線等のインダクタンス成分や抵抗成分等によって、隣接出力部の状態変化（電圧が５Ｖから２７Ｖに変化する。）よりも遅れを生じるため、（２７＋α）ＶとなってＰＭＯＳのドレインに接続された第１寄生レジスタのエミッタに電圧が印可されることになるが、ＰＭＯＳのベースにはＶＨ電源の電圧３０Ｖが印可されている。つまり、ベースの電圧３０Ｖのほうがエミッタの電圧（２７＋α）Ｖよりも大きいα≦３Ｖあれば、第１寄生トランジスタがＯＮ状態にならないため、コレクタに電流が流れるのを防止できる。
【００７３】
つまり、αの大きさを考慮して、ＶＨ電源とＶＤＨ電源との電位を
ＶＨ−ＶＤＨ≧α
と設定すれば、ラッチアップを回避できる。
【００７４】
もう１つの例として、ＶＨ電源が３０Ｖ、ＶＤＨ電源が２７Ｖ、ＶＤＬ電源が５Ｖ、Ｖｓｓ電源（ＧＮＤ）が０Ｖの場合、出力部ＡがＬｏｗ（５Ｖ＝ＮＭＯＳがＯＮ状態）であって、出力部Ａに隣接する出力部がＨｉｇｈ（２７Ｖ）からＬｏｗ（５Ｖ）に変化する時、出力部Ａの電位が（５−α）ＶとなってＮＭＯＳのドレイン、即ちＮＰＮ型の第２寄生トランジスタのエミッタに印可される。また、第２寄生トランジスタのベースは、Ｖｓｓ電源の０Ｖが接続されているが、ベース電圧のほうがエミッタ電圧よりも小さければ、即ちα≦５Ｖであれば、第２寄生トランジスタがＯＮ状態にならないため、コレクタに電流を流すことを防止できる。
【００７５】
つまり、αの大きさを考慮して、ＶＤＬ電源とＶｓｓ電源との電位を
ＶＤＬ電圧−Ｖｓｓ電圧≧α
と設定すれば、ラッチアップを回避できる。
【００７６】
また、コンデンサの特性として、例えば、あるコンデンサの片側Ａが１５Ｖの電位で、かつ電気接続的にＯＰＥＮ状態である場合、反対側Ｂを０→１５Ｖに変化させた場合、最初から１５Ｖの電位であったコンデンサの片側Ａは３０Ｖになる。これをチャージポンプといい、コンデンサが当初の電位差（この場合１５Ｖ。）を保持しようとする特性によって生じる。しかし、実際には電気接続的にＯＰＥＮ状態はなくコンデンサの片側Ａは、多少のインピーダンスを持ながらも１５Ｖの電源が接続される状態であり、また反対側Ｂの電位の変化の立上がりもある程度の時間を要するので、遅れがあるものの片側Ａから１５Ｖ電源へ電荷の移動があり、チャージポンプには至らない。しかし、完全にチャージポンプされるわけではないが、１５Ｖ電源への電荷の移動が遅れるため電圧が上昇し、これが誘導ノイズとなる。それにより、回路上の寄生トランジスタ等に電流が流れてしまいラッチアップに至る場合がある。
【００７７】
また、駆動ＩＣ６０が、キャリッジ１４に搭載された場合、このキャリッジ１４に接続された配線による浮遊インダクタンスの増加により、オーバーシュートを引き起こしてしまうこともある。また、記録ヘッド１２自体が圧電体であるため、キャリッジ１４自体の動作振動や、キャピング等のメカニカルな振動による電気ノイズが発生してしまうこともある。上記のオーバーシュート、圧電体からの電気ノイズを引き起こしやすくなる。
【００７８】
上記の場合についても、ドレイン電圧がＶＨ以上やＶｓｓ以下になると駆動ＩＣ６０の寄生ダイオードや寄生トランジスタがＯＮ状態となってしまう。しかし、電気ノイズの大きさαが駆動基準電圧のＶＤＬ（Ｌｏｗ側）やＶＤＨ（Ｈｉｇｈ側）に対して作用し、ＶＤＬ−αからＶＤＨ＋αの範囲の電圧がドレインに印可された場合であっても、Ｖｓｓ≦ＶＤＬ−αかつＶＨ≧ＶＤＨ＋αを満たす電圧設定であれば、上記のオーバーシュート、電気ノイズに起因するラッチアップを確実に防止できる。
【００７９】
また、可変であるインクジェットヘッド１２の駆動電圧（実行値ＶＤＨ−ＶＤＬ）及び固定されている駆動ＩＣ６０の駆動電圧（実行値ＶＨ）は、供給電源が別々であるため、インクジェットヘッド１２の駆動電圧の変化に関わらず、駆動ＩＣ６０の駆動電圧を一定にできるため、駆動ＩＣ６０の動作速度を一定に保つことができ、高速な画像形成が可能である。
【００８０】
図６は、この発明の実施形態に係るヘッド駆動回路の等価回路図である。
【００８１】
図６に示されるように、駆動ＩＣ６０は、ＶＨ電源とＶＤＨ電源、ＶＤＬ電源とＶｓｓ電源とが共通の電源から供給されることが好ましい。つまり、ＶＨ電源ラインからＶＤＨ電源ラインに対してダイオード７０を順方向バイアスとなるように接続し、ＶＤＬ電源ラインからＶｓｓ電源ラインに対してもダイオード７１を順方向バイアスとなるように接続する。
【００８２】
かかる構成であれば、ＶＨ電源とＶＤＨ電源とを別個電源としている場合に生じる、上記電源のシーケンスの逆転を防止できる。
【００８３】
上記の逆転とは、例えば、駆動ＩＣ６０の電源をＯＮとした時、ＶＤＨ電源がＶＨ電源に比べて先に立上がった場合や、駆動ＩＣ６０をＯＦＦとした時、ＶＨ電源がＶＤＨ電源に比べて先に立下がった場合、ＶＨ＞ＶＤＨの関係が逆転してしまう状態が生じることである。
【００８４】
上記の電源の共通化により、ＶＨ電源の電圧を降下させてＶＤＨ電源の電圧を得るような構成となるので、各電源の電圧はＶＨ＞ＶＤＨの関係を維持することができる。また、同様にＶＤＬ＞Ｖｓｓの関係も維持することができる。
【００８５】
上記の構成により、確実にＶＨ＞ＶＤＨ、ＶＤＬ＞Ｖｓｓの関係を維持できるので、インクジェットジェッド駆動回路１３のラッチアップをより確実に防止でき、異常発熱を防止できる。
【００８６】
また、図６に示されるように、駆動ＩＣは、最終段の出力部からＶＤＨ電源ライン、ＶＤＬ電源ラインから最終段の出力部へダイオード７２、７３（サージキラーダイオード）を順方向に接続することが好ましい。
【００８７】
また、上記の接続は、（ＶＨ−ＶＤＨ）＞ＶＦｈ及び（ＶＤＬ−Ｖｓｓ）＞ＶＦＬの関係を満たすように構成する。
【００８８】
ＶＦｈとは、最終段の出力部とＶＤＨ電源ラインとの間を接続するダイオードの順方向の電圧降下であり、ＶＦＬとは、最終段の出力部とＶＤＬ電源ラインとの間を接続するダイオードの順方向の電圧降下のことである。
【００８９】
上記構成により、寄生ダイオードや寄生トランジスタに電流が流れる前に上記ダイオードを接続したラインを通じて電流を放電することができ、ヘッド駆動回路３０のラッチアップをより確実に防止でき、異常発熱を防止できる。
【００９０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００９１】
（１）電圧を出力する出力部に負荷となるように接続した圧電体と複数の隣接するインク室とを備えたインクジェットヘッドを駆動するインクジェットヘッド駆動回路のＮウェル領域、Ｐ型半導体基板、ＰＭＯＳトランジスタのソース及びＮＭＯＳトランジスタのソースに各々別々に接続した４つの各電源の電圧を第１電源＞第２電源＞第３電源＞第４電源の関係で設定することによって、圧電体に接続された電圧の出力部の電位が、インクジェットヘッド（圧電体）を駆動するのに用いられる第２電源よりも高い場合や第３電源より低い場合でも、インクジェットヘッド駆動回路内に生じる寄生ダイオードや寄生トランジスタがＯＮ状態になることを防止できる。そのため、寄生ダイオードや寄生トランジスタに電流が流れるのを防止でき、ラッチアップを防止できるため、インクジェットヘッド駆動回路の異常発熱を防止できる。
【００９２】
（２）インクジェットヘッド駆動回路自体を動作させるのに必要な第１電源及び第４電源の電圧を固定とし、インクジェットヘッドを駆動する第２電源又は第３電源の電圧を可変とすることによって、インクヘッドジェットを駆動するのに必要な電圧をインクの粘性によって調整でき、また、インクジェットヘッド駆動回路を動作させる電源の電圧を固定し、インクジェットヘッドを駆動する電源とインクジェットヘッド駆動回路を動作させる電源とを分離しているので、上記駆動回路を動作させる電源の電圧のばらつきを抑えることができ、一定の電圧を上記駆動回路に供給できるため、上記駆動回路の動作速度を安定させることができ、インクの吐出動作に与える影響をなくし、インクの吐出性能を向上させることができる。また、高速での画像形成時においても、インクの吐出性能を維持できる。
【００９３】
（３）第１電源のラインから第２電源のライン又は第３電源のラインから第４電源のラインにダイオードを順方向に接続することによって、ダイオードによる電圧降下が生じるため、第１電源及び第２電源の電圧値は、第１電源＞第２電源となり、第３電源及び第４電源の電圧値は、第３電源＞第４電源となるため、一部の電源の電圧が供給されてない場合でも上記の各電源の電圧の関係を維持することができる。これによって、インクジェットヘッド駆動回路に構成された寄生ダイオード及び寄生トランジスタに電流が流れるのを防止でき、ラッチアップを防止できるため、インクジェットヘッド駆動回路の異常発熱を防止できる。
【００９４】
（４）圧電体の電圧の出力部から第２電源ライン又は第３電源ラインから圧電体の電圧の出力部にダイオードを順方向に接続する。また、出力部と第２電源ラインとを接続した際のダイオードの順方向電圧降下による電圧値を第１電源と第２電源との電圧値の差電圧以下、第３電源ラインと出力部とを接続した際のダイオードの順方向電圧降下による電圧値を第３電源と第４電源との電圧値の差電圧以下となるように接続することによって、出力部の電圧が第２電源電圧以上になった場合、出力部からダイオードを介して第２電源ラインへ電流が流れる。また、出力部の電圧が第３電源電圧以下になった場合、第３電源ラインからダイオードを介して上記出力部へ電流が流れる。そのため、インクジェットヘッド駆動回路に構成された寄生ダイオードや寄生トランジスタに電流が流れるのを防止でき、ラッチアップを防止することができ、インクジェットヘッド駆動回路の異常発熱を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係るヘッド駆動回路を適用したインクジェットプリンタの概略の構成を示した側面図である。
【図２】同ヘッド駆動回路を適用したインクジェットプリンタの概略の構成を示した斜視図である。
【図３】同ヘッド駆動回路を適用したインクジェットプリンタの制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】同ヘッド駆動回路の等価回路図である。
【図５】同ヘッド駆動回路の等価回路図の一部を拡大した図である。
【図６】同ヘッド駆動回路の等価回路図である。
【図７】従来のインクジェットプリンタに備えられた記録ヘッドの一部分を記録媒体側から見た状態を示す図である。
【図８】従来のインクジェットプリンタに備えられた記録ヘッドの縦断面図を示す図である。
【図９】従来のインクジェットプリンタに備えられた記録ヘッドの画像形成時の動作を示す図である。
【図１０】従来のインクジェットプリンタに備えられた記録ヘッドに電圧を印可するタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１１】従来の記録ヘッドに備えられたヘッド駆動回路の等価回路図である。
【図１２】従来の記録ヘッドに備えられたヘッド駆動回路の等価回路図である。
【図１３】従来の記録ヘッドに備えられたヘッド駆動回路の等価回路図の一部を拡大した図である。
【図１４】従来の記録ヘッドに備えられた圧電体を接続する出力部の電位の変化を示した図である。
【図１５】従来の記録ヘッドに備えられた圧電体を接続する出力部の電位の変化を示した図である。
【符号の説明】
１−インクジェットプリンタ
１２−記録ヘッド
３０−ヘッド駆動回路
５０−圧電体
６０−駆動ＩＣ
【図１】
2004050492.tif 000003
【図２】
2004050492.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004050492.tif 000006
【図５】
2004050492.tif 000007
【図６】
2004050492.tif 000008
【図７】
2004050492.tif 000009
【図８】
2004050492.tif 000010
【図９】
2004050492.tif 000011
【図１０】
2004050492.tif 000012
【図１１】
2004050492.tif 000013
【図１２】
2004050492.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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