JP2015066535A - 圧電素子駆動回路および液滴塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非駆動になっている圧電素子への充電を誤って行うことがないこと。【解決手段】コンプリメンタリー接続される第１と第２のスイッチング素子を備え、前記第１と第２のスイッチング素子の開閉により圧電素子を充放電させ、この充放電によって前記圧電素子を駆動させる圧電素子駆動回路において、前記圧電素子を充電するとき以外では前記第１のスイッチング素子の閉動作を阻止する充電タイミング制御回路を具備する。【選択図】図２

Description

本発明は、圧電素子駆動回路および液滴塗布装置に関する。

一般に、液晶表示装置の製造装置では、ガラス基板の表面の配向膜やレジスト膜等の機能性薄膜が形成される。この機能性薄膜の形性には、当該機能性薄膜の材料となる液体をガラス基板上に噴射塗布するインクジェット方式の塗布装置が用いられる。この塗布装置は、ガラス基板を搬送するための搬送テーブルを備え、この搬送テーブルの上方に複数のヘッドを備える。これらヘッドは、それぞれ下面に複数のノズルが穿設され、これらノズルが内部の各液室に連通し、かつ各ノズルにはそれぞれ圧電素子(圧電振動子とも称する)が設けられている(例えば、特許文献１参照）。

これらヘッドは、各圧電素子の収縮・復元により各ノズルからガラス基板上に液室の液体が吐出する。すなわち、各圧電素子は、それぞれ電流増幅用のトランジスタが接続され、これらトランジスタの導通（閉じる）・非導通（開く）によって充放電し、この充放電に応じて収縮・復元することにより各液室内の液体の吸込み及び吐出しを行う。なお、これら圧電素子は、それぞれ上記トランジスタを含む圧電素子駆動回路が接続され、これら圧電素子駆動回路によってそれぞれ収縮・復元する。なお、各圧電素子駆動回路は、それぞれ接地線に接続されている。

国際公開第２００９-０１４１４８号

このような圧電素子駆動回路では、複数の圧電素子駆動回路のうち例えば、一方の圧電素子駆動回路が駆動し、他方の圧電素子駆動回路が非駆動のときに、一方の圧電素子の放電時に、当該圧電素子からの放電電流が接地線に向かって流れるが、この放電電流が流れる経路に存在するインダクタンス成分によって電圧降下が生じる。このインダクタンス成分は、上記経路の長さが長くなる程大きくなるために、この経路の長さに応じて電圧降下の値も大きくなる。このように電圧降下が生じたとすると、この電圧降下によって駆動側の圧電素子からの放電電流が接地線を介して非駆動側の圧電素子駆動回路内に流れ込み、当該非駆動側の圧電素子に流れ込むことが考えられる。また、この放電電流は、電流増幅用のトランジスタによって電流増幅されて非駆動側の圧電素子に流れ込む。このように非駆動側の圧電素子に放電電流が流れ込むと、当該非駆動側の圧電素子を充電してしまうことが考えられる。

図８は圧電素子駆動回路が駆動状態と非駆動状態とにある各圧電素子への充電電圧の変化を示す。同図に示すように駆動側の圧電素子への充電の終了直後、上記インダクタンス成分によって生じる電圧降下によって非駆動側の圧電素子にも急峻に高くなる電圧が加わることがある。

非駆動側の圧電素子に電圧が加わると、当該圧電素子が非駆動であるのに拘わらず充電されてしまい、当該圧電素子の収縮・復元によって誤って液室内からのインク等の液体を吐出してしまうことがある。

本発明の目的は、非駆動になっている圧電素子への充電を誤って行うことが防止できる圧電素子駆動回路および液滴塗布装置を提供することにある。

本発明の主要な局面に係る圧電素子駆動回路は、コンプリメンタリー接続される第１と第２のスイッチング素子を備え、前記第１と第２のスイッチング素子の開閉により圧電素子を充放電させ、この充放電によって前記圧電素子を駆動させる圧電素子駆動回路において、前記圧電素子を充電するとき以外では前記第１のスイッチング素子の閉動作を阻止する充電タイミング制御回路を具備する。

本発明の主要な局面に係る液滴塗布装置は、上記圧電素子駆動回路と、前記圧電素子駆動回路によって駆動される複数の圧電素子を備えたインクジェット方式の塗布ヘッドと、基板を支持するステージと、前記塗布ヘッドと前記ステージとを前記ステージに支持された基板の表面に沿って相対移動させる移動装置とを具備する。

本発明によれば、非駆動になっている圧電素子への充電を誤って行うことが防止できる。

本発明に係る圧電素子駆動回路の第１の実施の形態を適用した液滴塗布装置を示す外観構成図。 同装置に設けられる圧電素子駆動回路を示す構成図。 同装置における駆動側と非駆動側との各圧電素子への充電電圧の変化を示す図。 本発明に係る圧電素子駆動回路の第２の実施の形態を示す構成図。 本発明に係る圧電素子駆動回路の第３の実施の形態を示す構成図。 本発明に係る圧電素子駆動回路の第４の実施の形態を示す構成図。 本発明に係る圧電素子駆動回路の第５の実施の形態を示す構成図。 従来の圧電素子駆動回路における駆動側と非駆動側との各圧電素子への充電電圧の変化を示す図。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は圧電素子駆動回路１０を適用したインクジェット方式の液滴塗布装置１の外観構成図を示す。この液滴塗布装置１は、例えば液晶表示パネルの製造装置に用いられ、塗布対象物として液晶表示パネル製造用のガラス基板Ｋに塗布液等の液体（液滴）を塗布するのに用いられる。この液滴塗布装置１は、例えば液晶表示パネルの製造装置に限らず、液体を塗布するものであれば、他の装置にも適用できる。

この液滴塗布装置１は、ステージ２と、回転機構(不図示)と、Ｙ軸移動機構３と、複数の塗布ヘッド４と、支持部材５と、制御部６と、架台７とを備える。ステージ２は、ガラス基板Ｋを水平状態、すなわちＸ軸方向とＸ軸方向に直交するＹ軸方向とに沿う状態で載置する。回転機構は、ステージ２をθ方向、すなわちＸ軸方向及びＹ軸方向を含む平面内の回転方向に回転させる。Ｙ軸移動機構３は、架台７上に設けられ、回転機構を介してステージ２をＹ軸方向に移動させる。複数の塗布ヘッド４は、それぞれステージ２上のガラス基板Ｋに向けて塗布液を液滴として吐出する。支持部材５は、門型に形成され、Ｙ軸移動機構３を跨いで架台７上に設けられ、各塗布ヘッド４をそれぞれ支持する。制御部６は、上記各部、すなわちステージ２や回転機構、Ｙ軸移動機構３、複数の塗布ヘッド４等をそれぞれ制御する。

具体的に説明すると、ステージ２は、回転機構上に載置され、この回転機構によりθ方向に回転可能に設けられている。なお、ステージ２は、当該ステージ２上にガラス基板Ｋをその自重により載置するものに限らず、例えばガラス基板Ｋを保持するために静電チャックや吸着チャック等の保持機構を設けるようにしてもよく、又は、ガラス基板Ｋを支持する複数の支持ピン等を設け、これら支持ピン等をステージ２上に出没可能に設けてもよい。

回転機構は、Ｙ軸移動機構３上に載置され、ステージ２と共にＹ軸移動機構３によりＹ軸方向に移動可能に設けられている。この回転機構は、制御部６に電気的に接続され、当該制御部６により駆動制御される。この回転機構としては、例えばモータを駆動源とする回転機構等を用いる。

Ｙ軸移動機構３は、架台７上に載置され、回転機構をステージ２と共にＹ軸方向に案内して移動させる。このＹ軸移動機構３は、制御部６に電気的に接続され、当該制御部６により駆動制御される。このＹ軸移動機構３は、例えばリニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構やモータを駆動源とする送りネジ移動機構等を用いる。

各塗布ヘッド４は、門型の支持部材５における梁部にＸ軸方向に沿って、例えば直線状又は千鳥状に配設されている。これら塗布ヘッド４は、それぞれ液滴を吐出する複数の吐出孔と、これら吐出孔にそれぞれ連通する複数の液室と、これら液室の容積をそれぞれ可変する複数の圧電素子、ここでは例えば図２に示すように２つの圧電素子Ｐ１、Ｐ２とを各々内蔵している。各吐出孔は、塗布ヘッド４の吐出面に所定のピッチ（間隔）で直線状に並べて形成されている。これら吐出孔の数は、通常数十個から数百個程度である。各吐出孔の直径は、数μｍから数十μｍ程度である。吐出孔のピッチは、数十μｍから数百μｍ程度である。各塗布ヘッド４は、それぞれ制御部６に電気的に接続され、この制御部６によって駆動制御される。

各塗布ヘッド４は、例えば各圧電素子Ｐ１、Ｐ２に対する充放電が行われると、このときの各圧電素子Ｐ１、Ｐ２の収縮・復元により各液室の容積を変化させ、これら液室内の塗布液を各吐出孔から液滴として吐出する。

液晶表示パネルのガラス基板Ｋ上における配向膜形成用の塗布液は、当該塗布液を貯留する液体タンクからチューブ等を介して各塗布ヘッド４の各液室内に供給され、各液室を塗布液により満たす。なお、配向膜形成用の塗布液としては、例えばポリイミド（ＰＩ）溶液を用いる。この状態で、各圧電素子Ｐ１又はＰ２が駆動すると、当該駆動した圧電素子Ｐ１又はＰ２に対応する液室内の塗布液がその液室に連通する吐出孔から押し出され、液滴として各吐出孔から吐出される。

支持部材５は、各塗布ヘッド４を支持するもので、門型に形成されたコラムである。この支持部材５は、その梁部がＸ軸方向に沿うように位置付けられる。この支持部材５の脚部は、架台７の上面に固定されて設けられている。各塗布ヘッド４は、梁部の前面、すなわち図１中の手前側の面に設けられている。

制御部６は、架台７内に設けられ、上記各部、すなわちステージ２や回転機構、Ｙ軸移動機構３、複数の塗布ヘッド４等を集中的に制御するマイクロコンピュータと、塗布に関する塗布情報や各種プログラム等を記憶する記憶部と（いずれも図示せず）を有する。塗布情報は、例えばドットパターン等の所定の塗布パターン、塗布ヘッド４の吐出周波数及びガラス基板Ｋの移動速度に関する情報等を含む。

この制御部６は、塗布動作を行う場合、塗布情報に基づいて回転機構、Ｙ軸移動機構３及び各塗布ヘッド４等を動作制御する。

制御部６は、塗布動作において、回転機構を制御し、ステージ２上のガラス基板Ｋを所望の向きに合わせる。この状態で、制御部６は、Ｙ軸移動機構３及び各塗布ヘッド４を制御し、Ｙ軸移動機構３により各塗布ヘッド４とステージ２上のガラス基板Ｋとを相対移動させながら各塗布ヘッド４を動作制御してステージ２上のガラス基板Ｋに各液滴を塗布し、このガラス基板Ｋ上に複数の配向膜を形成する。これら配向膜は、多面取りを目的としてガラス基板Ｋに設けられた複数の表示領域上にそれぞれ形成される。

図２はインクジェット方式の液滴塗布装置１に設けられる圧電素子駆動回路１０の構成図を示す。この圧電素子駆動回路１０には、複数の圧電素子、ここでは説明を分かり易くするために２つの圧電素子Ｐ１、Ｐ２が設けられている。これら圧電素子Ｐ１、Ｐ２は、それぞれ塗布ヘッド４における液室に設けられ、当該液室の容積を拡大・復元することにより液室内への塗布液の吸込み及び液室内からの塗布液の吐出しを行う。なお、この圧電素子駆動回路１０は、各圧電素子Ｐ１、Ｐ２毎にそれぞれ圧電素子駆動回路１０−１、１０−２として設けられるが、複数の圧電素子駆動回路が設けられていても、これら圧電素子駆動回路の全体も便宜的に圧電素子駆動回路と称する。

２つの波形発生器Ａ１、Ａ２が２つの圧電素子Ｐ１、Ｐ２に対応して設けられている。これら波形発生器Ａ１、Ａ２は、それぞれ図示しない上位のＣＰＵからＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を通して入力される塗布データ等の吐出制御信号（ファィヤーパルス）ＦＰに基づく各パルス状の電流信号Ｄ１、Ｄ２を出力する。

ここで、圧電素子Ｐ１側の圧電素子駆動回路１０−１について説明すると、圧電素子駆動回路１０−１には、第１のスイッチング素子としての電流増幅用のＮＰＮ型トランジスタ（以下、第１のトランジスタと省略する）Ｑａ１と、第２のスイッチング素子としてのＰＮＰ型トランジスタ（以下、第２のトランジスタと省略する）Ｑｂ１とが設けられている。これら第１のトランジスタＱａ１と第２のトランジスタＱｂ１とは、コンプリメンタリー接続されている。すなわち、第１のトランジスタＱａ１のベースと第２のトランジスタＱｂ１のベースとが接続され、かつ第１のトランジスタＱａ１のエミッタと第２のトランジスタＱｂ１のエミッタとが接続されている。第１のトランジスタＱａ１のコレクタには、例えば出力電圧７０Ｖの直流電源ＤＣＶが接続され、同第１のトランジスタＱａ１のエミッタに出力線Ｌ１を介して圧電素子Ｐ１が接続され、かつ第２のトランジスタＱｂ１のコレクタが接地線Ｌｃに接続されている。

上記波形発生器Ａ１の出力端は、第１のトランジスタＱａ１のベースと第２のトランジスタＱｂ１のベースとに共通接続されている。

圧電素子駆動回路１０−１には、圧電素子Ｐ１への充電を第１のトランジスタＱａ１が閉じた（導通した）ときのみに行わせる、言い換えれば、圧電素子Ｐ１を充電するとき以外ではトランジスタＱａ１が閉じることを阻止、つまり、強制的に開かせる（非導通とする）充電タイミング制御回路２０−１が設けられている。この充電タイミング制御回路２０−１は、第１のトランジスタＱａ１のベースと波形発生器Ａ１の出力端との間に、第３のスイッチング素子としてのＰＮＰ型トランジスタ（以下、第３のトランジスタと省略する）Ｑｃ１を接続した構成である。

この第３のトランジスタＱｃ１は、コレクタを第１のトランジスタＱａ１のベースに接続し、エミッタを波形発生器Ａ１の出力端に接続し、ベースをベース抵抗Ｒａ１を介して接地している。なお、この第３のトランジスタＱｃ１のエミッタは、波形発生器Ａ１の出力端と共に、第２のトランジスタＱｂ１のベースに接続されている。この第３のトランジスタＱｃ１は、圧電素子Ｐ１の放電時に開くことにより第１のトランジスタＱａ１のベースへの電流（ベース電流）の流れを強制的に無くす。

第１のトランジスタＱａ１のエミッタと第２のトランジスタＱｂ１のエミッタとの間には、逆流防止素子としてのダイオードＤ１ａが接続されている。すなわち、第２のトランジスタＱｂ１は、コレクタ・エミッタ間に規定の電圧以上の電圧が加わると、コレクタからベース、エミッタを通って電流が流れてしまうことがある。このダイオードＤ１ａは、第２のトランジスタＱｂ１のコレクタ・ベース・エミッタを通して第１のトランジスタＱａ１及び圧電素子Ｐ１に向かって逆流する電流を遮断する。このダイオードＤ１ａは、第１のトランジスタＱａ１のエミッタから第２のトランジスタＱｂ１のエミッタに向かって順方向、すなわちアノードが第１のトランジスタＱａ１のエミッタに接続され、カソードが第２のトランジスタＱｂ１のエミッタに接続されている。

一方、圧電素子Ｐ２側の圧電素子駆動回路１０−２は、上記圧電素子駆動回路１０−１と同一構成を有するもので、第１のトランジスタＱａ２と第２のトランジスタＱｂ２とがコンプリメンタリー接続され、かつ第１と第２のトランジスタＱａ２、Ｑｂ２の各ベースが互いに接続され、さらに同トランジスタＱａ２、Ｑｂ２の各エミッタが互いに接続されている。第１のトランジスタＱａ２のコレクタには直流電源ＤＣＶが接続され、同トランジスタＱａ２のエミッタには出力線Ｌ２を介して圧電素子Ｐ２が接続され、第２のトランジスタＱｂ２のコレクタが接地線Ｌｃに接続されている。上記波形発生器Ａ２の出力端は、第１と第２のトランジスタＱａ２、Ｑｂ２の各ベースに共通接続されている。

充電タイミング制御回路２０−２は、圧電素子Ｐ２への充電を第１のトランジスタＱａ２が閉じたときのみに行わせるもので、第１のトランジスタＱａ２のベースと波形発生器Ａ２の出力端との間に第３のトランジスタＱｃ２が接続されている。この第３のトランジスタＱｃ２は、コレクタを第１のトランジスタＱａ２のベースに接続し、エミッタを波形発生器Ａ２の出力端に接続し、ベースを抵抗Ｒａ２を介して接地している。この第３のトランジスタＱｃ２は、圧電素子Ｐ２の放電時に開くことにより第１のトランジスタＱａ２のベース電流の流れを強制的に無くす。

逆流防止素子としてのダイオードＤ１ｂが第１のトランジスタＱａ１のエミッタと第２のトランジスタＱｂ１のエミッタとの間に接続されている。このダイオードＤ１ｂは、上記ダイオードＤ１ａと同様に、第２のトランジスタＱｂ２のコレクタ・ベース・エミッタを通して第１のトランジスタＱａ２及び圧電素子Ｐ２に向かって逆流する電流を遮断する。このダイオードＤ１ｂは、第１のトランジスタＱａ２のエミッタから第２のトランジスタＱｂ２のエミッタに向かって順方向、すなわちアノードが第１のトランジスタＱａ２のエミッタに接続され、カソードが第２のトランジスタＱｂ２のエミッタに接続されている。

次に、上記の如く構成された各駆動回路１０−１、１０−２の動作について説明する。

圧電素子Ｐ１側の圧電素子駆動回路１０−１において、波形発生器Ａ１から電流信号Ｄ１の出力が開始すると、当該第３のトランジスタＱｃ１のエミッタ・ベースを通してベース抵抗Ｒａ１に電流が流れ、第３のトランジスタＱｃ１が閉じ、当該第３のトランジスタＱｃ１のエミッタ・コレクタを通して第１のトランジスタＱａ１のベースに電流が流れる。これにより、第１のトランジスタＱａ１は閉じるので、直流電源ＤＣＶから電流が第１のトランジスタＱａ１のコレクタ・エミッタを通り、さらに出力線Ｌ１を通して圧電素子Ｐ１に流れ、この圧電素子Ｐ１において充電が行われる。この充電により圧電素子Ｐ１は収縮動作し、液室内を膨張させ、インク等の液体を液室内に吸い込む。

この充電により圧電素子Ｐ１が所定の電圧に到達すると、この到達した時点で波形発生器Ａ１から出力される電流信号Ｄ１を停止し、これに伴い、圧電素子Ｐ１への上記充電動作が停止し、圧電素子Ｐ１の電圧が所定の電圧に維持される。なお、このとき第３のトランジスタＱｃ１は、開かなくてもよい。

一方、波形発生器Ａ１から電流信号Ｄ１の出力が無くなると、第１のトランジスタＱａ１が開き、第２のトランジスタＱｂ１が閉じる。これにより、圧電素子Ｐ１は放電し、この放電電流は、ダイオードＤ１ａを通り、第２のトランジスタＱｂ１のエミッタ・コレクタを通って接地線Ｌｃに流れる。圧電素子Ｐ１は、放電に伴って伸び（復元）し、この復元によって液室内が縮小し、液室内の塗布液を塗布ヘッド４の吐出孔から吐出する。

なお、圧電素子Ｐ２側の圧電素子駆動回路１０−２においても、圧電素子Ｐ１側の圧電素子駆動回路１０−１と同様の動作を行うので、その説明は省略する。

ここで、圧電素子Ｐ１側の圧電素子駆動回路１０−１が駆動し、圧電素子Ｐ２側の圧電素子駆動回路１０−２が非駆動であるときに、圧電素子Ｐ１が放電すると、この放電電流は、上記の通りダイオードＤ１ａを通り、第２のトランジスタＱｂ１のエミッタ・コレクタを通って接地線Ｌｃに流れる。

この放電電流の流れる線路には、インダクタンス成分が存在するので、このインダクタンス成分によって電圧降下が生じる。このインダクタンス成分は、放電電流の流れる線路の長さが長くなる程大きな値となり、電圧降下も大きくなる。この電圧降下によって非駆動である圧電素子Ｐ２側の圧電素子駆動回路１０−２の電位が高くなると、放電電流は、図２の破線に示すよう接地線Ｌｃから非駆動側の第２のトランジスタＱｂ２のコレクタ・ベースを通って流れる。ここで、第３のトランジスタＱｃ２が無かったとした場合、放電電流が第１のトランジスタＱａ２のベースに流れ、この第１のトランジスタＱａ２を閉じさせてしまう。第１のトランジスタＱａ２が閉じると、当該第１のトランジスタＱａ２のベース・エミッタを通って直流電源ＤＣＶから電流が圧電素子Ｐ２に流れ込み、非駆動側の圧電素子Ｐ２を充電してしまう。この圧電素子Ｐ２は、非駆動であるのに拘わらず充電され、放電するものとなり、塗布液を吐出してしまうおそれがある。

しかしながら、本駆動回路では、第３のトランジスタＱｃ２が介在されているので、波形発生器Ａ１から電流信号Ｄ１の出力が無くなった（ゼロになった）ときの圧電素子Ｐ１の放電時、この第３のトランジスタＱｃ２が開き、第１のトランジスタＱａ２へのベース電流を断つので、電流増幅用の第１のトランジスタＱａ２は開き、直流電源ＤＣＶからの電流が当該第１のトランジスタＱａ２のコレクタ・エミッタを通って圧電素子Ｐ１に流れることがなく、圧電素子Ｐ１を充電することがない。図３は本駆動回路による駆動側と非駆動側との各圧電素子への充電電圧の変化を示す。同図に示すように非駆動側の圧電素子Ｐ２には電圧がほとんど加わらないことが分かる。これによって、圧電素子Ｐ１からの放電電流によって非駆動の圧電素子Ｐ２を充電しまうおそれが防止され、非駆動の圧電素子Ｐ２の収縮・復元によって塗布液を誤吐出することを防ぐことができる。

また、第１のトランジスタＱａ２のエミッタと第２のトランジスタＱｂ２のエミッタとの間に逆流防止素子としてのダイオードＤ１ｂを接続したので、第２のトランジスタＱｂ２のコレクタ・エミッタ間に規定の電圧以上の電圧が加わり、当該第２のトランジスタＱｂ２のコレクタからベース、エミッタを通って電流が逆流したとしても、ダイオードＤ１ｂによって逆流する電流を遮断できる。したがって、このダイオードＤ１ｂによって、圧電素子Ｐ１からの放電電流が圧電素子Ｐ２に第２のトランジスタＱｂ２のコレクタ・エミッタの経路で流れることによって生じる圧電素子Ｐ２の充電をも防ぐことが可能となる。これによっても、非駆動の圧電素子Ｐ２による誤吐出が防止される。

ここで、圧電素子Ｐ１に加わる電圧の保持について説明する。
圧電素子Ｐ１の充電時、上記の通り、当該圧電素子Ｐ１が所定の電圧に到達した時点で波形発生器Ａ１から出力される電流信号Ｄ１が停止すると、圧電素子Ｐ１への上記充電動作が停止する。このとき圧電素子Ｐ１の電圧は所定の電圧に維持しようとするが、波形発生器Ａ１の出力電流をゼロにしてしまうと、第３のトランジスタＱｃ１の電位が低下してしまう。

このため、ダイオードＤ１ａから第２のトランジスタＱｂ１、第３のトランジスタＱｃ１、ベース抵抗Ｒａ１に流れる電流は、第２のトランジスタＱｂ１のベース電流となり、当該第２のトランジスタＱｂ１を閉じる。この第２のトランジスタＱｂ１が閉じることにより圧電素子Ｐ１からは、大きな放電電流が流れてしまう。

従って、圧電素子Ｐ１に加わる電圧を保持するためには、上記第３のトランジスタＱｃ１の電位を保持すればよい。なお、波形発生器Ａ１から出力される電流信号Ｄ１の電流量が少ない場合には、別経路から電流を補えばよい。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

図４はインクジェット方式の液滴塗布装置１に設けられる圧電素子駆動回路１０の構成図を示す。この圧電素子駆動回路１０は、圧電素子駆動回路１０−１において、上記第１の実施の形態における第３のトランジスタＱｃ１のベース抵抗Ｒａ１を、例えば２つの抵抗Ｒａ１、Ｒｂ１に分割し、これら抵抗Ｒａ１、Ｒｂ１を直列接続している。
圧電素子駆動回路１０−２も圧電素子駆動回路１０−１と同様に、上記第１の実施の形態における第３のトランジスタＱｃ２のベース抵抗Ｒａ２を、例えば２つの抵抗Ｒａ２、Ｒｂ２に分割し、これら抵抗Ｒａ２、Ｒｂ２を直列接続している。

このような構成であれば、例えば、圧電素子Ｐ１の充電に伴って当該圧電素子Ｐ１の充電電圧を例えば倍率１倍（×１）の波形発生器Ａ１ａを通して抵抗Ｒｂ１に導けば、第３のトランジスタＱｃ１のエミッタ電位が維持される。これにより、第２のトランジスタＱｂ１は閉じることなく、圧電素子Ｐ１の放電を軽減できる。

一方、圧電素子Ｐ２の充電に伴っても、当該圧電素子Ｐ２の充電電圧を例えば倍率１倍（×１）の波形発生器Ａ２ａを通して抵抗Ｒｂ２に導けば、第３のトランジスタＱｃ２のエミッタ電位が維持され、第２のトランジスタＱｂ２は閉じることなく、圧電素子Ｐ２の放電を軽減できる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図４と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
図５はインクジェット方式の液滴塗布装置１に設けられる圧電素子駆動回路１０の構成図を示す。この圧電素子駆動回路１０は、圧電素子駆動回路１０−１において、第１のトランジスタＱａ１のエミッタにダイオードＤ１ａのアノードを接続し、カソードを各抵抗Ｒａ１、Ｒｂ１の接続点に接続する。

この圧電素子駆動回路１０は、圧電素子駆動回路１０−１において、抵抗Ｒｂ１への電流供給を第１のトランジスタＱａ１のエミッタからダイオードＤ１ａを通して行う。これにより、圧電素子Ｐ１を例えば所定の電圧、例えば７０Ｖに充電したときの抵抗Ｒａ１の電位差は、７０Ｖから約１Ｖに低下するので、抵抗Ｒａ１に流れる電流量が少なくなる。

この結果、波形発生器Ａ１から出力される電流信号Ｄ１の電流量が少なくなっても、圧電素子Ｐ１の電圧を所定の電圧に維持できる。これにより、上記第１の実施の形態で説明したように、波形発生器Ａ１から出力される電流信号Ｄ１の電流量が少なくなっても、圧電素子Ｐ１の電圧を所定の電圧に維持できる。
なお、圧電素子駆動回路１０−２においても、その構成、作用は圧電素子駆動回路１０−１と同様である。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図５と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
図６はインクジェット方式の液滴塗布装置１に設けられる圧電素子駆動回路１０の構成図を示す。この圧電素子駆動回路１０は、圧電素子駆動回路１０−１において、第３のトランジスタＱｃ１のベースには、当該第３のトランジスタＱｃ１に対するノイズ成分の影響を防止するコンデンサＣ１が接続されている。

このコンデンサＣ１は、一端が第３のトランジスタＱｃ１のベースに接続され、他端が接地線Ｌｃに接続されている。このコンデンサＣ１は、第３のトランジスタＱｃ１のベース・コレクタ間の浮遊容量による電荷をチャージする。これにより、第３のトランジスタＱｃ１のベース・コレクタ間の浮遊容量による電荷を無くすことができ、当該電荷によって第３のトランジスタＱｃ１にベース電流が流れることがなく、第３のトランジスタＱｃ１を誤動作させることがない。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図６と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
図７はインクジェット方式の液滴塗布装置１に設けられる圧電素子駆動回路１０の構成図を示す。この圧電素子駆動回路１０は、圧電素子駆動回路１０−１と波形発生器Ａ１との回路構成を示す。なお、圧電素子駆動回路１０−２と波形発生器Ａ２との回路構成は、圧電素子駆動回路１０−１と波形発生器Ａ１との回路構成と同一なので省略する。

この圧電素子駆動回路１０−１は、圧電素子Ｐ１を所定電圧、例えば７０Ｖに充電する機能と、電圧７０Ｖに充電された圧電素子Ｐ１の充電電圧を７０Ｖに維持する機能とを有する。
波形発生器Ａ１は、上位のＣＰＵからＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を通して入力される塗布データ等の吐出し制御信号ＦＰに基づくパルス状の電流信号Ｄ１を出力する。この波形発生器Ａ１は、平滑回路Ｈと、この平滑回路Ｈの出力端に接続されたパルス幅変調アナログデジタル変換器（以下、ＡＤ変換器と称する）ＰＷＭ ＡＤＣと、このＡＤ変換器ＰＷＭ ＡＤＣの出力端にコンデンサＣｐを介して接続されたトランジスタＱ１と、一端がトランジスタＱ１のソースに接続され、他端が第２のトランジスタＱｂ１及び第３のトランジスタＱｃ１に接続されたコイルＬと、このコイルＬの他端に接続され、かつ検出端をＡＤ変換器ＰＷＭ ＡＤＣに接続されたアッテネータＡＴＴとを有する。なお、トランジスタＱ１のソースには、ダイオードＤ１が接続され、アッテネータＡＴＴに対してトランジスタＱ２が並列接続されている。吐出制御信号ＦＰは、平滑回路Ｈを通してＡＤ変換器ＰＷＭ ＡＤＣに入力すると共に、反転回路Ｂを介してトランジスタＱ２に入力する。

次に、上記の通り構成された駆動回路１０−１の動作について説明する。
（ａ）先ず、圧電素子Ｐ１を例えば充電電圧７０Ｖに充電する動作である。
各トランジスタＱ１、Ｑ２は、それぞれ吐出制御信号ＦＰに基づいてＡＤ変換器ＰＷＭ ＡＤＣにより設定された時間だけ閉じる。これにより、直流電源ＤＣＶからの電流は、トランジスタＱ１を通ってコイルＬに流れ、このコイルＬは充電される。なお、上記設定された時間は、圧電素子Ｐ１を７０Ｖに充電できる時間だけ第１のトランジスタＱａ１を閉じてエネルギーを蓄える時間である。すなわち、第１のトランジスタＱａ１が閉じることによって圧電素子Ｐ１は、直流電源ＤＣＶに接続され、通電される時間に応じた電圧が充電される。この圧電素子Ｐ１を充電電圧７０Ｖに充電するのに例えば１秒を要する（実際はもっと短い）とすれば、コイルＬには、第１のトランジスタＱａ１を１秒間だけ閉じておけるエネルギーを蓄えておけばよい。

各トランジスタＱ１、Ｑ２を共に所定時間だけ閉じた後、これらトランジスタＱ１、Ｑ２を開くと、コイルＬに蓄えられたエネルギーによって第１のトランジスタＱａ１のベースに電流が流れる。この電流は、コイルＬに蓄えられたエネルギーが無くなると止まる。すなわち、各トランジスタＱ１、Ｑ２を共に開いてからコイルＬに蓄えられたエネルギーが無くなるまでの時間が１秒になるように、各トランジスタＱ１、Ｑ２を閉じておく時間が例えば実験等により求められて予め設定される。

なお、コイルＬに蓄えるエネルギーの大きさは、コイルＬに通電する時間の長さでコントロールできる。このコイルＬに通電する時間が長ければ長い分だけ、蓄えられるエネルギーも大きくなる。ただし、蓄えられるエネルギーの大きさには、コイルＬの容量によって上限がある。

（ｂ）次に、圧電素子Ｐ１の充電電圧を７０Ｖに維持する動作である。

圧電素子Ｐ１の充電電圧は、第１のトランジスタＱａ１のエミッタ・ベースから第３のトランジスタＱｃ１のコレクタ・エミッタ、アッテネータＡＴＴを介してＡＤ変換器ＰＷＭ ＡＤＣにより検出される。

このＡＤ変換器ＰＷＭ ＡＤＣは、例えば、圧電素子Ｐ１の充電電圧７０Ｖに対して許容できる下限値が予め設定され、この許容下限値と上記アッテネータＡＴＴを介して検出される圧電素子Ｐ１の充電電圧とを比較し、圧電素子Ｐ１の充電電圧が許容下限値に到達すると、圧電素子Ｐ１の充電電圧を７０Ｖに戻すのに必要なエネルギーをコイルＬに蓄える。すなわち、充電電圧７０Ｖに対して許容下限値を例えば６９．５Ｖとした場合、アッテネータＡＴＴを介して検出される電圧値が６９．４Ｖであれば、圧電素子Ｐ１を０．６Ｖ分充電する必要があるので、圧電素子Ｐ１を０．６Ｖ分充電できる時間ｔ１だけ第１のトランジスタＱａ１を閉じることになる。

しかるに、第１のトランジスタＱａ１を時間ｔ１だけ閉じておける分のエネルギーをコイルＬに蓄えさせることが必要になるので、当該エネルギーをコイルＬに蓄えさせる時間だけ、各トランジスタＱ１、Ｑ２を閉じる。これらトランジスタＱ１、Ｑ２の閉じる時間とコイルＬに蓄えられるエネルギーとの関係や、コイルＬに蓄えたエネルギーと第１のトランジスタＱａ１が閉じられる時間との関係は、それぞれ予め実験等により求められる。又、ＡＤ変換器ＰＷＭ ＡＤＣに設定される許容下限値は、液滴の吐出量の要求精度に基づいて決定される。

例えば、圧電素子Ｐ１の充電電圧が０．５Ｖ程度まで低下しても、液滴の吐出量の要求精度に問題が無いのであれば、許容下限値を６９．５Ｖに設定すればよい。圧電素子Ｐ１の充電電圧が０．３Ｖまで低下してしまうと液滴の吐出量の要求精度が満たせないというのであれば、許容下限値を６９．８Ｖに設定するなどすればよい。

このような構成であれば、圧電素子Ｐ１の充電電圧を検出し、この充電電圧と許容下限値とをＡＤ変換器ＰＷＭ ＡＤＣにより比較し、圧電素子Ｐ１の充電電圧が許容下限値に到達すると、圧電素子Ｐ１の充電電圧を７０Ｖに戻すのに必要なエネルギーをコイルＬに蓄えるようにしたので、圧電素子Ｐ１ら放電した分の電圧を追加充電することができ、設定時間待機している期間中に、放電によって圧電素子Ｐ１の充電電圧が低下することを防止できる。

すなわち、圧電素子Ｐ１の充放電によって必要量の液滴を吐き出させるために例えば圧電素子Ｐ１を充電電圧７０Ｖに充電する必要があるとすれば、当該充電電圧７０Ｖになるまでに要する時間だけ圧電素子Ｐ１には、直流電源ＤＣＶの出力電圧を印加する。次に、圧電素子Ｐ１は、充電電圧７０Ｖの状態で予め設定された時間だけ待機し、この後に放電する。

ところが、充電電圧７０Ｖの充電状態で待機しても、圧電素子Ｐ１の充電電圧がダイオードＤ１ａから第２のトランジスタＱｂ１を通って徐々に放電される。このため、圧電素子Ｐ１の充電電圧７０Ｖが設定時間待機している間に、放電によって例えば６５Ｖまで下がってしまうようなことが生じる。充電電圧６５Ｖまで下がると、圧電素子Ｐ１は、当該充電電圧６５Ｖ分の復元力しか作用させることができないので、液滴の吐出量がその分だけ少なくなる。

これに対して本駆動回路１０−１であれば、圧電素子Ｐ１の充電電圧を７０Ｖに戻すのに必要なエネルギーをコイルＬに蓄えるので、上記の通り圧電素子Ｐ１ら放電した分の電圧を追加充電することができ、設定時間待機している期間中に、放電によって圧電素子Ｐ１の充電電圧が低下することを防止できる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１：液滴塗布装置、Ｋ：ガラス基板、２：ステージ、３：Ｙ軸移動機構、４：塗布ヘッド、５：支持部材、６：制御部、７：架台、１０：圧電素子駆動回路、Ｐ１，Ｐ２：圧電素子、１０−１，１０−２：圧電素子駆動回路、Ｑａ１，Ｑａ２：ＮＰＮ型トランジスタ（第１のトランジスタ）、Ｑｂ１，Ｑｂ２：ＰＮＰ型トランジスタ（第２のトランジスタ）、Ｌ１：出力線、Ｌｃ：接地線、Ａ１，Ａ２：波形発生器、２０−１，２０−２：充電タイミング制御回路、Ｑｃ１，Ｑｃ２：ＰＮＰ型トランジスタ（第３のトランジスタ）、Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ：ダイオード、ＤＣＶ：直流電源、Ｒａ１，Ｒｂ１，Ｒａ２，Ｒｂ２：抵抗、Ｃ１：コンデンサ、Ｈ：平滑回路、ＰＷＭ ＡＤＣ：パルス幅変調アナログデジタル変換器、Ｃｐ：コンデンサ、Ｌ：コイル、ＡＴＴ：アッテネータ、Ｑ１，Ｑ２：トランジスタ、Ｂ：反転回路。

Claims (11)

1. コンプリメンタリー接続される第１と第２のスイッチング素子を備え、前記第１と第２のスイッチング素子の開閉により圧電素子を充放電させ、この充放電によって前記圧電素子を駆動させる圧電素子駆動回路において、
   前記圧電素子を充電するとき以外では前記第１のスイッチング素子の閉動作を阻止する充電タイミング制御回路、
   を具備することを特徴とする圧電素子駆動回路。
2. 前記充電タイミング制御回路は、前記第１のスイッチング素子に接続される第３のスイッチング素子を有し、前記圧電素子の放電時に、前記第３のスイッチング素子の動作により前記第１のスイッチング素子を強制的に開かせることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子駆動回路。
3. 前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子との間に接続され、前記圧電素子に逆流する電流を防止する逆流防止素子を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子駆動回路。
4. 前記第３のスイッチング素子に接続され、前記第３のスイッチング素子に対するノイズ成分の影響を防止するコンデンサを備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の圧電素子駆動回路。
5. 前記第１のスイッチング素子は、第１のトランジスタであり、
   前記第３のスイッチング素子は、前記第１のトランジスタのベースに接続され、当該第１のトランジスタのベース電流を無くす、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の圧電素子駆動回路。
6. 前記第１、第２、第３のスイッチング素子は、それぞれ第１、第２、第３のトランジスタであり、
   前記第１のトランジスタのエミッタには、出力線を介して前記圧電素子が接続され、
   前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとの各ベースには、前記第１と第２のトランジスタを開閉するための信号が入力し、
   前記第１のトランジスタのベースには前記第３のトランジスタが接続される、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の圧電素子駆動回路。
7. 前記第３のトランジスタは、前記圧電素子の放電時に、前記信号の入力により開き、前記第１のトランジスタのベースに流れる電流を遮断し、前記第１のトランジスタを強制的に開くことを特徴とする請求項６に記載の圧電素子駆動回路。
8. 前記逆流防止素子は、前記第１のトランジスタのエミッタと前記第２のトランジスタのエミッタとの間に接続され、前記第２のトランジスタから前記第１のトランジスタに逆流する前記電流の流れを防止することを特徴とする請求項３に記載の圧電素子駆動回路。
9. 前記逆流防止素子は、ダイオードを含み、前記第１のトランジスタのエミッタから前記第２のトランジスタのエミッタに向かって順方向に接続されることを特徴とする請求項８に記載の圧電素子駆動回路。
10. 前記コンデンサは、前記第３のトランジスタのベースに接続され、当該第３のトランジスタのベース・エミッタ間の浮遊容量による電荷をチャージすることを特徴とする請求項４に記載の圧電素子駆動回路。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の圧電素子駆動回路と、
    前記圧電素子駆動回路によって駆動される複数の圧電素子を備えたインクジェット方式の塗布ヘッドと、
    基板を支持するステージと、
    前記塗布ヘッドと前記ステージとを前記ステージに支持された基板の表面に沿って相対移動させる移動装置と、
    を具備することを特徴とする液滴塗布装置。

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