喷墨头驱动电路的制作方法

本技术涉及对喷墨头的喷嘴的驱动进行控制的喷墨头驱动电路。

背景技术：

近年来，为了能够进行高画质且高速的打印，使用采用了高密度地配置有多个喷嘴的喷墨头的打印机。

在喷墨头中，为了对作为静电电容的压电元件进行充放电，以往提出了使用cmos电路的喷墨头驱动电路。cmos电路具备nmos晶体管和pmos晶体管。为了防止在压电元件放电时电流从pmos晶体管的漏极向n阱区域逆流，将具有比与pmos晶体管的源极连接的电源电压高的电压的电源连接于n阱区域。

技术实现要素：

发明要解决的课题

压电元件对于多个喷嘴分别设置。压电元件的特性(例如施加了规定的电压时的位移量)根据每个压电元件而不同。为了实现来自多个喷嘴的墨液的喷出量及喷出速度的均匀化，可考虑对于一个压电元件使用能够施加不同的电压的多个电源。

然而，在对压电元件使用多个电源的情况下，cmos电路具备一个nmos晶体管和多个pmos晶体管。在多个pmos晶体管分别设有用于防止电流的逆流的高电压电源的情况下，结构变得复杂，而且制造费用高涨。

本实施例鉴于这样的情况而作出，目的在于提供一种即使在具有不同电压的多个电源连接有多个pmos晶体管的情况下，也能够通过简单的结构来设置用于防止电流的逆流的高电压电源，并能够抑制制造费用的喷墨头驱动电路。

用于解决课题的方案

根据本发明的第一形态，提供一种喷墨头驱动电路，具备：

多个pmos晶体管，具有n阱区域、漏极端子及源极端子，与使墨液从喷嘴喷出的压电元件连接；及

nmos晶体管，与所述多个pmos晶体管的所述漏极端子连接，

所述多个pmos晶体管的源极端子及n阱区域与多个电源分别连接，

与各pmos晶体管的n阱区域连接的一个电源的电压为与所述多个pmos晶体管的源极端子连接的所述多个电源的最高电压以上。

根据本发明的第一形态，与各pmos晶体管的n阱区域连接的一个电源的电压为与所述多个pmos晶体管的源极端子连接的所述多个电源的最高电压以上。因此，与将用于防止电流的逆流的高电压电源分别设于多个pmos晶体管的情况相比，能够以简单的结构防止电流从pmos晶体管的漏极向n阱区域逆流。

在本发明的第一形态的喷墨头驱动电路中，可以是，所述一个电源的电压与所述多个电源的最高电压相等。

在本发明的第一形态的喷墨头驱动电路中，可以是，与各pmos晶体管的n阱区域连接的所述一个电源连接于所述多个pmos晶体管的源极端子中的至少一者。

在本发明的第一形态的喷墨头驱动电路的所述多个电源的电压中，可以是，所述最高电压与比该最高电压低一级的电压之间的电压差大于除了所述最高电压之外的规定电压与比该规定电压低一级的其他电压之间的电压差。

在本发明的第一形态的喷墨头驱动电路中，可以是，所述一个电源的电压比所述多个电源的最高电压高。

在本发明的第一形态的喷墨头驱动电路中，可以是，与各pmos晶体管的n阱区域连接的所述一个电源未连接于所述多个pmos晶体管的源极端子。

本发明的第一形态的喷墨头驱动电路可以还具备放大器，该放大器连接于所述多个pmos晶体管、nmos晶体管及与各pmos晶体管的n阱区域连接的所述一个电源。

在本发明的第一形态的喷墨头驱动电路中，可以是，所述放大器包含与所述多个pmos晶体管及所述nmos晶体管的栅极端子连接的切换电路。

本发明的第一形态的喷墨头驱动电路可以还具备栅极信号生成电路，该栅极信号生成电路与所述放大器连接，且被输入差动输入信号。

在本发明的第一形态的喷墨头驱动电路中，可以是，所述nmos晶体管构成soi(silicononinsulator：绝缘体上硅)基板。

根据本发明的第二形态，提供一种喷墨头打印机，具备：

第一形态的喷墨头驱动电路；

头单元，包含所述压电元件和与所述压电元件建立了对应的所述喷嘴；及

所述多个电源。

发明效果

通过向多个pmos晶体管的n阱区域施加所述最高电压以上的共同的电压，能够以简单的结构防止电流从pmos晶体管的漏极向n阱区域逆流，能够抑制制造费用。

附图说明

图1是简略表示实施方式1的喷墨打印机的俯视图。

图2是以图1所示的ii-ii线为剖切线的概略剖视图。

图3是喷墨头的仰视图。

图4是简略表示喷墨头驱动电路的电路图。

图5是简略表示cmos电路的结构的局部电路图。

图6是简略表示向第1pmos晶体管～第npmos晶体管的n阱区域分别连接了第1电源～第n电源时的cmos电路的结构的局部电路图。

图7是简略表示实施方式2的cmos电路的结构的局部电路图。

图8是简略表示实施方式3的cmos电路的结构的局部电路图。

图9是简略表示变形例的cmos电路的结构的局部电路图。

具体实施方式

[实施方式1]

以下，基于附图来说明实施方式1的喷墨打印机。

在图1中，将记录纸张100的运送方向下游侧定义为打印机1的前方，将运送方向上游侧定义为打印机1的后方。而且，将与运送记录纸张100的面(与图1的纸面平行的面)平行且与所述运送方向正交的纸张宽度方向定义为打印机1的左右方向。需要说明的是，图的左侧是打印机1的左方，图的右侧是打印机1的右方。此外，将与记录纸张100的运送面正交的方向(与图1的纸面正交的方向)定义为打印机1的上下方向。在图1中，表面侧为上方，背面侧为下方。以下，适当使用前后左右上下来进行说明。

如图1所示，打印机1具备壳体2、台板3、四个喷墨头4、两个运送辊5、6和控制装置7。

台板3平放在壳体2内。在台板3的上表面载置记录纸张100。四个喷墨头4在台板3的上方在前后方向上并列设置。两个运送辊5、6相对于台板3分别配置于后侧和前侧。两个运送辊5、6由未图示的电动机分别驱动，将台板3上的记录纸张100向前方运送。

控制装置7具备fpga(fieldprogrammablegatearray：现场可编程门阵列)等。fpga的图示省略。需要说明的是，也可以取代fpga而使用cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)等处理器。而且，控制装置7以能够进行数据通信的方式与pc等外部装置9连接，基于从外部装置9发送的打印数据来对打印机1的各部分进行控制。

例如，控制装置7对驱动运送辊5、6的电动机进行控制来使运送辊5、6将记录纸张100向运送方向运送，并对喷墨头4进行控制而使其朝向记录纸张100喷出墨液。由此，向记录纸张100打印图像。

在壳体2安装有多个头保持部8。多个头保持部8在台板3的上方的两个运送辊5、6之间的位置处前后并列设置。通过头保持部8，分别保持喷墨头4。

四个喷墨头4分别喷出青色(c)、品红色(m)、黄色(y)、黑色(k)这四种颜色的墨液。从未图示的墨液罐向各喷墨头4供给对应的颜色的墨液。

如图2及图3所示，各喷墨头4具备在纸张宽度方向上较长的矩形板状的支架10和安装于该支架10的多个头单元11。在各头单元11的下表面形成有多个喷嘴11a。

如图2所示，在支架10设有狭缝10a。通过柔性基板51将头单元11与控制装置7连接，柔性基板51插通于狭缝10a。

多个头单元11沿着排列方向及运送方向呈锯齿状地并列配置。需要说明的是，也可以沿着以90度以外的角度与运送方向交叉的方向，即倾斜地排列多个头单元11。

如图1及图2所示，贮存部12设置在多个头单元11的上方。需要说明的是，在图3中，省略了贮存部12的图示。

贮存部12经由管16与墨液罐(图示省略)连接，暂时积存从墨液罐供给的墨液。贮存部12的下部与多个头单元11连接，从贮存部12向各头单元11供给墨液。

头单元11具备喷嘴11a及压电元件11b。压电元件11b例如由压电体构成，通过施加电压而驱动。控制装置7具备对喷嘴11a的压电元件11b进行驱动的喷墨头驱动电路20。压电元件11b在喷墨头驱动电路20中作为电容器发挥功能。

喷墨头驱动电路20具备栅极信号生成电路21、放大器22、cmos(complementarymetal-oxide-semiconductor：互补金属氧化物半导体)电路30及电阻25等。cmos电路30具备多个第1pmos(p-typemetal-oxide-semiconductor：p型金属氧化物半导体)晶体管31(1)～第npmos晶体管31(n)(n为2以上的整数)和nmos(n-typemetal-oxide-semiconductor：n型金属氧化物半导体)晶体管32。

以下，在无需区分的情况下，将第1pmos晶体管31(1)～第npmos晶体管31(n)简称为pmos晶体管31。pmos晶体管31具备接地的第1p型区域31a、层叠于该第1p型区域31a的n阱区域31b、在该n阱区域31b中相互隔离而形成的第2p型区域31c及第3p型区域31d、位于第2p型区域31c与第3p型区域31d之间且形成于n阱区域31b的氧化膜31e、分别形成于第2p型区域31c及第3p型区域31d且由导电体构成的源极端子31f及漏极端子31h、以及形成于所述氧化膜31e且由导电体构成的栅极端子31g。

nmos晶体管32具备接地的p型区域32a、在该p型区域32a中相互隔离而形成的第1n型区域32b及第2n型区域32c、位于该第1n型区域32b与第2n型区域32c之间且形成于p型区域32a的氧化膜32d、分别形成于第1n型区域32b及第2n型区域32c且由导电体构成的源极端子32f及漏极端子32e、以及形成于所述氧化膜32d且由导电体构成的栅极端子32g。

喷墨打印机具备省略了图示的电压不同的多个电源、即第1电源～第n电源(n为2以上的整数)。第n电源例如是在从喷嘴11a不喷出墨液的情况下使用的不喷出修正用的电源。第1电源～第n电源与第1pmos晶体管31(1)～第npmos晶体管31(n)的源极端子31f分别经由第1电源线24(1)～第n电源线24(n)(n为2以上的整数)而连接。

第1电源线24(1)～第n电源线24(n)供给的电压即第1电源～第n电源的电压分别为vdd2-1～vdd2-n。各电压的大小成为vdd2-1<vdd2-2<…<vdd2-(n-1)<vdd2-n。第1pmos晶体管31(1)～第npmos晶体管31(n)的n阱区域31b全都与第n电源线24(n)连接。

在第1电源～第n-1电源的电压vdd2-1～vdd2-(n-1)中，例如，如第1电源的电压vdd2-1和第2电源的电压vdd2-2这样顺序连续的任意两个电源的电压之差(规定施加电压与其他施加电压之间的电压差)被设定为基准电压差，例如0.5～1.0[v]的范围。

另一方面，第1电源～第n电源的电压中的最高电压即电压vdd2-n与比最高电压低一级的电压(次高电压)vdd2-(n-1)之间的电压差被设定为比基准电压差大的值的范围，例如2.0～5.0[v]的范围。为了对不喷出进行修正即消除墨液堵塞，需要高的能量(高的电压)。因此，不喷出修正用的电源被设定为比其他电压高的电压。因而，最高电压与次高电压之差大于规定施加电压与其他施加电压之差即基准电压差。

pmos晶体管的栅极端子31g及nmos晶体管32的栅极端子32g分别与放大器22连接。pmos晶体管31的漏极端子31h及nmos晶体管32的漏极端子32e相互连接，并连接于电阻25的一端。

配线23的电压为vss1或vss2，例如接地电位。nmos晶体管32的源极端子32f及p型区域32a与配线23连接。从配线23向源极端子32f及p型区域32a分别输入vss2。配线23与构成电容器的压电元件11b的一方连接。压电元件11b的另一方与电阻25的另一端连接。

栅极信号生成电路21与配线23连接，被输入vss1。栅极信号生成电路21连接有第1信号线21a、第2信号线21b及第3信号线21c。第1信号线21a、第2信号线21b及第3信号线21c分别具有两条信号线。第1信号线21a的电压从v1+及v1-供给，第2信号线21b的电压从v2+及v2-供给，第3信号线21c的电压从v3+及v3-供给。向栅极信号生成电路21输入例如v1+与v1-的差分的电压、v2+与v2-的差分的电压、v3+与v3-的差分的电压。即，输入差动输入信号。通过向栅极信号生成电路21输入差动输入信号，能够抑制噪声的影响，能够促进处理的高速化。需要说明的是，v1+及v1-对应于用于喷出墨液的波形信号(fire)，v2+及v2-对应于针对每个ch从能够适应的波形信号中选择一个的信号(sin)，v3+及v3-相当于基准时钟(clk)。

喷墨头驱动电路20具备供给电压vdd1的电压供给线26。栅极信号生成电路21与电压供给线26及配线23连接，使用电压供给线26及配线23的电压vdd1或vss1，基于差动输入而输出“h”或“l”的输出信号。

放大器22与nmos晶体管32的栅极端子32g连接。而且，放大器22经由切换电路22a与第1pmos晶体管31(1)～第npmos晶体管31(n)的栅极端子31g连接。切换电路22a基于例如来自fpga的指令，将连接对象切换为pmos晶体管31中的任一者的栅极端子31g。

放大器22与配线23、电压供给线26及第n电源线24(n)连接。从配线23向放大器22输入vss1及vss2。向放大器22输入栅极信号生成电路21的输出信号。放大器22使用配线23的电压vss1、电压供给线26的电压vdd1及第n电源线24(n)的电压vdd2-n将所输入的信号放大，并向第1pmos晶体管31(1)～第npmos晶体管31(n)中的任一者的栅极端子31g及nmos的栅极端子32g输出。需要说明的是，放大器22构成为在将输入信号放大的情况下抑制噪声的放大。

在从放大器22向pmos晶体管31及nmos晶体管32的栅极端子31g、32g输入了“l”的输出信号的情况下，pmos晶体管31导通，压电元件11b充电。在从放大器22向pmos晶体管31及nmos晶体管32的栅极端子31g、32g输入了“h”的输出信号的情况下，nmos晶体管32导通，压电元件11b放电。通过压电元件11b的充电及放电，压电元件11b变形而从喷嘴11a喷出墨液。

如上所述，第1pmos晶体管31(1)～第npmos晶体管31(n)的n阱区域31b全都与第n电源线24(n)连接。即，第1电源～第n电源的电压vdd2-1～vdd2-n中的最高电压即vdd2-n向第1pmos晶体管31(1)～第npmos晶体管31(n)的全部的n阱区域31b施加。

以下，对实施方式1的效果进行说明。

如图6所示，在第1pmos晶体管31(1)～第npmos晶体管31(n)的n阱区域31b分别连接有第1电源～第n电源的情况下，在切换电路22a将连接对象切换为了第npmos晶体管31(n)的栅极端子31g时，压电元件11b通过电压vdd2-n而充电。

然后，在切换电路22a切换为了第npmos晶体管31(n)以外的pmos晶体管31、例如第1pmos晶体管31(1)的情况下，向第1pmos晶体管31(1)的n阱区域31b施加比压电元件11b的电压(电压vdd2-n)低的电压vdd2-1，因此如图6的箭头所示，电流从压电元件11b向第1pmos晶体管31(1)逆流。其结果是，第1pmos晶体管31(1)可能会遭到破坏。

另一方面，在实施方式1中，向第1pmos晶体管31(1)～第npmos晶体管31(n)的全部的n阱区域31b施加第1电源～第n电源的电压vdd2-1～vdd2-n中的最高电压即vdd2-n。最高电压为压电元件11b的电压以上，最高电压与全部的n阱区域连接，因此不会产生上述的电流的逆流，能够防止喷墨头驱动电路20的破坏。

在实施方式1中，向多个pmos晶体管31的全部的n阱区域31b施加共同的所述最高电压。由此，与在多个pmos晶体管分别设有逆流防止用的高电压电源的情况相比，能够以简单的结构来防止电流从pmos晶体管31的漏极端子31h向n阱区域31b逆流。

在针对每个pmos晶体管设有施加vdd2-n以上的电压的电源的情况下，除了向压电元件施加的多个电源、例如6个电源之外，还需要逆流防止用的6个(pmos晶体管的数量)电源，因此会导致制造成本的大幅上升。在实施方式1中，由于使施加vdd2-n以上的电压的电源共用地连接于n阱，因此与针对每个pmos晶体设有电源的情况相比，能够减少电源的数量。因此，能够削减制造成本，能够实现装置的小型化。在实施方式1中，现有的用于施加最高电压的电源与全部的n阱区域连接。因此，无需另行设置逆流防止用的电源，能够实现制造成本的削减及装置的小型化。

另外，将与次高电压之间的电压差大于基准电压差的电压作为最高电压，将具有该最高电压的电源(例如不喷出修正用的电源)用来防止逆流。为了消除不喷出，不喷出修正用的电源与其他电源之间的电压差大于其他电源彼此之间的电压差。为了利用该较大的电压差来防止电流的逆流，将不喷出修正用的电源与n阱区域31b连接。因而，不用另行设置电源，就能可靠地消除不喷出并消除电流的逆流。

另外，通过将基于差动输入信号的信号向pmos晶体管31及nmos晶体管32输入，能够从输入信号中除去噪声，而且促进处理的高速化，提高喷墨头驱动电路的动作速度。

[实施方式2]

以下，基于附图说明实施方式2的喷墨打印机。对于实施方式2的结构中与实施方式1同样的结构，标注相同的标号而省略其详细的说明。

喷墨打印机具备施加比所述最高电压(vdd2-n)高的电压vdd2-(n+1)的逆流防止用的专用电源(图示省略)。如图7所示，第1pmos晶体管31(1)～第npmos晶体管31(n)的n阱区域31b全都经由第n+1电源线24(n+1)与所述专用电源连接。

在实施方式2中，由于准备施加比所述最高电压高的电压的逆流防止用的专用电源，并将该专用电源与pmos晶体管31的各n阱区域31b连接，因此能够防止电流的逆流。即，由于是比最高电压高的电压，因此与向n阱区域施加最高电压的情况相比，能够可靠地防止逆流。而且，若是专用的电源，则不用驱动压电元件，因此能够向各n阱区域31b施加稳定的电压。

[实施方式3]

以下，基于附图说明实施方式3的喷墨打印机。对于实施方式3的结构中与实施方式1或2同样的结构，标注相同的标号而省略其详细的说明。

在实施方式3中，在nmos晶体管32的沟道的下方形成有埋入氧化膜32h。即，nmos晶体管32构成soi(silicononinsulator：绝缘体上硅)基板。

在实施方式3中，通过使用soi基板，即使配线间的距离减小也难以损坏，而且能够抑制寄生电容的产生。而且，通过使用soi基板，由于能够降低寄生电容，因此能够实现高密度布局、芯片面积缩小化、动作速度提高及免闩锁等。

[变形例]

上述的各实施方式虽然具备单个压电元件11b，但也可以如图9所示那样设置多个压电元件11b。图9示出在电阻25的一端与共用地连接于n阱区域31b的电源线24(n+1)之间连接有新的压电元件11b的情况。当压电元件增加为两个时，喷出特性提高。由此，能够减少串扰的影响。

应该认为，本次公开的实施方式在所有方面都是例示，而不是限制性的内容。在各实施方式中记载的技术特征能够相互组合，公开的实施方式的范围意在包括权利要求书内的全部变更及与权利要求书等同的范围。