KR20100011980A

KR20100011980A - 압전 소자 구동 장치 및 도포 장치

Info

Publication number: KR20100011980A
Application number: KR1020097026477A
Authority: KR
Inventors: 가즈히코 이마가와; 야스아키 미야모토
Original assignee: 시바우라 메카트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2010-02-03
Also published as: TW200926568A; WO2009014148A1; KR101106084B1; CN101689818A; JPWO2009014148A1; JP5373609B2; TWI371912B; CN101689818B

Abstract

직류 전원(1)의 전압을 승압 회로(3)에서 승압하여 피에조 소자(6)에 인가하고, 피에조 소자(6)의 충전 전압을 방전 회로(4)에 의해 방전한다. 이로써, 고압 전원을 필요로 하지 않고, 압전 소자를 액체의 흡입 및 토출에 필요한 레벨로 확실하게 충전하여, 비용의 상승이나 전력 손실을 해소한다.

Description

압전 소자 구동 장치 및 도포 장치{PIEZOELECTRIC ELEMENT DRIVING APPARATUS AND COATING APPARATUS}

본 발명은, 기판 상에 액체를 분사 도포하여 기능성 박막을 형성하는 압전 소자 구동 장치 및 도포 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시 장치의 제조 공정에서는, 유리 기판의 표면에 배향막이나 레지스트 등의 기능성 박막이 형성된다. 이 기능성 박막의 형성에는, 그 기능성 박막의 재료가 되는 액체를 기판 상에 분사 도포하는 잉크젯 방식의 도포 장치가 사용된다.

이 도포 장치는, 기판을 반송하기 위한 반송 테이블을 가지고, 반송 테이블의 위쪽으로 복수의 헤드를 구비하고 있다. 이들 헤드의 하면에는, 내부의 액실에 연통되는 복수의 노즐이 천설(穿設)되어 있고, 이들 노즐마다 설치된 압전 소자(압전 진동자라고도 함)가 구동됨으로써, 각 노즐로부터 기판 상에 액실 내의 액체가 토출된다(예를 들면, 일본 특허출원 공개번호 2005-95712호 공보에 기재되어 있음).

상기 압전 소자는 충방전에 따라 신축 동작하고, 이 신축 동작에 의해 액체의 흡입 및 토출이 행해진다. 이 경우, 예를 들면, 직류 전압 90V를 발생하는 고 압 전원이 준비되고, 이 고압 전원으로부터의 통전(通電)에 의해 압전 소자가 60V∼80V정도로 충전된다. 이 충전에 따라 액체가 빨려들어가고, 그 후 압전 소자가 급속 방전됨으로써 액체가 토출된다.

전술한 도포 장치에서는, 압전 소자의 충전용으로서 고압 전원을 준비해야만 하므로, 비용 상승을 초래하는 문제가 있다. 또한, 높은 직류 전압을 충전용 레벨까지 하강시키므로, 전력 손실이 커서 효율적이지 못한 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 고압 전원을 필요로 하지 않고, 압전 소자를 액체의 흡입 및 토출에 필요한 레벨로 확실하게 충전할 수 있고, 이에 따라 비용 상승이나 전력 손실을 해소할 수 있는 압전 소자 구동 장치 및 도포 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 압전 소자 구동 장치는, 압전 소자의 충방전에 따른 신축 동작에 의해 액체를 빨아들이고 토출하는 것으로서,

전원의 전압을 승압하여 상기 압전 소자에 인가하는 승압 수단과,

상기 압전 소자의 충전 전압을 방전시키는 방전 수단

을 구비하고 있다.

또한, 본 발명의 도포 장치는, 압전 소자 구동 장치를 복수개 가지고,, 이들 압전 소자 구동 장치에 의해, 기판 상에 액체를 분사 도포하여 기능성 박막을 형성한다.

도 1은, 본 발명에 따른 도포 장치의 주요부의 제어 회로 및 제1 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 2는 제1 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 제2 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 4는 제3 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 5는 도 4에 있어서의 트랜지스터 어레이의 등가 회로를 나타낸 도면이다.

도 6은 제3 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 제3 실시예의 효과를 문제점의 제시에 의해 설명하기 위한 도면이다.

도 8은 제4 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 9는 제4 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 10은 제4 실시예의 효과를 문제점의 제시에 의해 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 제5 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 12는 제5 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 13은 제5 실시예의 효과를 문제점의 제시에 의해 설명하기 위한 도면이다.

도 14는 제6 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 15는 제6 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 16은 제6 실시예의 효과를 문제점의 제시에 의해 설명하기 위한 도면이다.

도 17은 제7 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 18은 각 실시예에서의 MOSFET(모스펫)의 등가 회로를 나타낸 도면이다.

도 19는 제7 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 20은 제8 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 21은 제8 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 22는 제9 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 23은 제10 실시예의 전제가 되는 문제를 설명하기 위한 도면이다.

도 24는 제10 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 25는 제10 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 26은 제11 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 27은 제11 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 28은 제12 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 29는 제12 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 30은 제13 실시예의 전제가 되는 문제를 설명하기 위한 블록도이다.

도 31은 도 30의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 32는 제13 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 33은 제13 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 34는 제14 실시예의 전제가 되는 문제를 설명하기 위한 블록도이다.

도 35는 도 34의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 36은 제14 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 37은 제14 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 38은 제14 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 39는 제14 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 40은 제14 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 41은 제15 실시예의 전제가 되는 문제를 설명하기 위한 블록도이다.

도 42는 도 41의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 43은 제15 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 44는 제15 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 45는 제16 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 46은 제17 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 47은 제17 실시예의 주요부의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 48은 제17 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 49는 제18 실시예의 주요부의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 50은 제18 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

[1] 이하, 본 발명의 제1 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

복수의 노즐에 각각 압전 소자를 가지는 도포 장치의 주요부를 도 1에 나타내고 있다.

즉, 직류 전압 12V를 발생하는 단일 직류 전원(1)에 복수의 압전 소자 구동 장치(2)가 접속되고, 이들 압전 소자 구동 장치(2)가 제어 유닛(20)에 접속되어 있다. 각 압전 소자 구동 장치(2)는, 승압 회로(3), 방전 회로(4), 충전 전압 검출 회로(5), 및 압전 소자[예를 들면, 피에조 소자(6)] 등을 구비한다.

승압 회로(3)는, 전류가 흐름으로써 에너지를 차지(charge)하는 인덕터(11), 이 인덕터(11)에 대한 통전용 스위칭 소자, 예를 들면, MOSFET(모스펫)(12) 및 정류 다이오드(13)로 이루어지고, MOSFET(12)의 온/오프에 의해 인덕터(11)에 에너지를 차지하고, 차지된 에너지를 정류 다이오드(13)를 통하여 출력한다. 그리고, MOSFET(12)은 기생 다이오드(12a)를 가진다.

방전 회로(4)는, 방전로 형성용 스위칭 소자, 예를 들면 MOSFET(14)을 가지고, 액체의 흡입 시에는 MOSFET(14)의 오프 상태가 유지됨으로써 승압 회로(3)로부터 피에조 소자(6)로의 통전로를 유지하지만, 액체가 토출될 때 MOSFET(14)이 온됨으로써 MOSFET(14)을 통해 피에조 소자(6)의 충전 전압을 급속 방전시킨다. 그리고, MOSFET(14)은 기생 다이오드(14a)를 가진다.

충전 전압 검출 회로(5)는, 피에조 소자(6)에 병렬로 접속된 가변 저항(15), 및 이 가변 저항(15)에 생기는 전압을 디지털 신호로 변환하는 D/A(디지털/아날로그) 변환기(16)를 가지고, 피에조 소자(6)의 충전 전압을 검출하여 그 검출 결과를 제어 유닛(20)의 주제어부(22)에 공급한다.

제어 유닛(20)은, 주제어부(22) 및 복수의 타이머 회로(23)를 가지고, 제어용 전원(21)의 직류 전압 5V에 의해 동작한다. 주제어부(22)는, 각 압전 소자 구동 장치(2)의 구동 타이밍을 제어하여, 각 타이머 회로(23)에 구동 신호를 공급한다. 각 타이머 회로(23)는, 구동 신호를 받고난 후 승압 동작 개시(에너지의 차지를 포함함)까지의 시간 T1을 카운트하는 타이머(23a), 승압 동작 개시로부터 충전 종료까지의 시간 T2를 카운트하는 타이머(23b), 충전 전압의 유지 시간 T3를 카운트하는 타이머(23c), 및 방전로 형성 시간 T4를 형성하는 타이머(23d)를 가진다. 타이머(23c)에 의한 충전 전압의 유지 시간 T3는, 액체의 흡입이 종료된 후 조금 기다렸다 토출하는 편이 토출의 효율이 양호한 점을 고려하여 정해져 있다. 이 타이머(23b)의 출력 신호가 승압 회로(3)의 MOSFET(12)의 게이트에 공급되고, 타이머(23d)의 출력 신호가 방전 회로(4)의 MOSFET(14)의 게이트에 공급된다.

다음으로, 작용에 대하여 도 2를 참조하면서 설명한다.

구동 신호를 받고난 후 타이머(23a)에 의한 시간 T1의 카운트가 종료되면, 승압 회로(3)의 MOSFET(12)의 온/오프가 반복되고, 그 온 시에 실선 화살표와 같이 인덕터(11)에 전류가 흘러 인덕터(11)에 에너지가 차지된다. 그리고, MOSFET(12)의 오프 시에, 인덕터(11)에 차지되는 에너지에 의해 인덕터(11)와 정류 다이오드(13)의 애노드의 접속점의 전압이 급상승하고(승압), 이 전압이 정류 다이오드(13)를 통하여 피에조 소자(6)에 인가되어, 피에조 소자(6)가 충전되어 간다. 이 충전에 따른 피에조 소자(6)의 동작에 의해, 액체가 빨려들어간다.

타이머(23b)에 의한 시간 T2의 카운트가 종료되면, MOSFET(12)의 온/오프가 정지된다. 그리고, 타이머(23c)에 의한 유지 시간 T3의 카운트가 종료되면, 그 시점으로부터 타이머(23d)의 카운트에 의한 방전로 형성 시간 T4만큼, 방전 회로(4)의 MOSFET(14)이 온된다. 이 온에 의해, 피에조 소자(6)의 충전 전압이 MOSFET(14)을 통과하여 어스 측으로 급속 방전된다. 이 급속 방전에 따른 피에조 소자(6)의 동작에 의해, 액체가 토출된다.

여기서, 도포 장치의 액체 토출 헤드는, 그 하면에 복수의 노즐이 천설되어 있고, 이들 노즐마다 대응하여 설치된 피에조 소자(6)의 동작에 의해, 노즐에 연통되는 액실 내에 용적 변화를 생기게 함으로써, 각 노즐로부터 개별적으로 액적을 토출시킬 수 있도록 되어 있다. 그리고, 도포 장치는, 반송 테이블에 의해 반송되는 기판이, 액적 토출 헤드의 아래를 통과하는 타이밍에 맞추어서, 각 피에조 소자(6)를 구동시켜, 각 노즐로부터 기판 상에 액실 내의 액체를 토출시킨다.

피에조 소자(6)에 대한 충전 전압이 충전 전압 검출 회로(5)로 검출되고 있고, 이 검출 전압이 소정의, 예를 들면 80V에 도달하도록, MOSFET(12)의 온/오프 스위칭의 기간(승압 동작·충전의 기간)인 타이머(23b)의 카운트 시간 T2가 조절된다. 이 조절에 의해, 액체의 1회 토출량이 최적의 상태로 설정된다.

이상과 같이, 직류 전원(1)의 전압을 승압 회로(3)로 승압하여 피에조 소자(6)에 인가하고, 피에조 소자(6)의 충전 전압을 방전 회로(4)에 의해 방전함으로써, 종래와 같이 고압 전원을 필요로 하지 않고, 피에조 소자(6)를 액체의 흡입 및 토출에 필요한 레벨로 확실하게 충전할 수 있다. 고압 전원이 불필요하므로, 비용의 상승을 회피할 수 있다. 또한, 고전압을 하강시킬 필요가 없으므로, 전력 손실이 저감하여 효율의 향상이 도모된다.

또한, 타이머(23b)에 의한 카운트 시간 T2, 즉 승압 동작(에너지의 차지를 포함함)의 개시로부터 충전이 종료할 때까지의 시간의 증감에 의해, 피에조 소자(6)의 충전 전압을 가감할 수 있으므로, 주제어부(22)에 의해 타이머(23b)의 카운트 시간 T2를 피에조 소자(6)마다 설정함으로써, 노즐마다 액체의 토출량을 용이 하고 신속하게 변경할 수 있다. 예를 들면, 유리 기판의 표면에 배향막이나 레지스트, 또는 컬러 필터 등의 기능성 박막을 형성하는 경우 등에 있어서, 기판 상에 있어서의 액체의 도포 위치에 따라 도포하는 액적의 양, 즉 액체의 토출량을 변경 가능하므로, 기판 상의 도포 영역에 있어서의 주변 부분에서 막 두께가 두꺼워지는 경향이 있는 경우에는 주변 부분에서 토출량을 감소시키는 등, 액체의 도포 조건의 다양화에 대응할 수 있고, 형성되는 기능성 박막의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 충전 전압 검출 회로(5)에서 피에조 소자(6)에 대한 충전 전압이 검출되고, 이 검출 전압에 따라 MOSFET(12)의 온/오프 스위칭의 기간, 즉 타이머(23b)의 카운트 시간 T2가 조정되므로, 원하는 충전 전압을 피에조 소자(6)에 확실하게 인가할 수 있다. 이로써, 필요량의 액체를 노즐로부터 확실하게 토출시킬 수 있다.

[2] 제2 실시예에 대하여 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 승압 회로(3) 및 방전 회로(4)에 대신하는 승압·방전 회로(7)가 설치된다. 승압·방전 회로(7)는, 승압 회로(3)의 인덕터(11) 및 정류 다이오드(13)와 방전 회로(4)의 MOSFET(14)을 조합한 것이며, 인덕터(11)에 대한 통전용 스위칭 소자인 MOSFET(12)의 기능과 방전로 형성용 스위칭 소자인 MOSFET(14)의 기능을 1개의 MOSFET(14)에 공통화하고 있다.

MOSFET(14)이 온되고, 그 MOSFET(14) 및 정류 다이오드(13)를 통해 흐르는 전류에 의해 인덕터(11)에 에너지가 차지된다. 다음으로, MOSFET(14)가 오프되어, 인덕터(11)에 차지된 에너지가 정류 다이오드(13)를 통하여 출력된다. 이 출력에 의해 피에조 소자(6)가 충전되어 가고, 이 충전에 따른 피에조 소자(6)의 동작에 의해 액체가 빨려들어간다.

인덕터(11)로부터 피에조 소자(6)로의 에너지의 공급은, 인덕터(11)의 출력 전압이 피크에 달했을 때, 피에조 소자(6)로부터 정류 다이오드(13)의 캐소드에 인가되는 바이어스(이른바 역바이어스)에 의해 정지한다.

전술한 바와 같이 하여, 피에조 소자(6)의 충전이 완료한 후, MOSFET(14)이 다시 온된다. 이 온에 의해, 피에조 소자(6)의 충전 전압이 어스 측으로 급속 방전된다. 이 급속 방전에 따른 피에조 소자(6)의 동작에 의해 액체가 토출된다. 이 방전 후, MOSFET(14)가 오프된다.

도 3에 있어서, 승압 동작(에너지 차지를 포함함) 및 충전 시의 전류의 흐름을 실선 화살표로 나타내고, 방전 시의 전류의 흐름을 파선 화살표로 나타내고 있다.

이와 같이, 승압 회로(3)의 스위칭 소자와 방전 회로(4)의 스위칭 소자를 1개의 스위칭 소자로 공통화함으로써, 스위칭 소자의 수를 줄일 수가 있어 그 만큼 비용의 저감이 도모된다.

제1 실시예와 상이한 것은, 인덕터(11)로의 에너지 차지가 MOSFET(14)의 최초의 온에 의해 행해지고, 그 다음의 MOSFET(14)의 오프에 의해 승압과 충전이 행해지며, 그 후의 MOSFET(14)의 온에 의해 방전이 행해지는 점이다.

다른 구성, 작용 및 효과는 제1 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.

[3] 제3 실시예에 대하여 설명한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 승압 회로(3)에 있어서, 직류 전원(1)과 인덕터(11) 사이의 통전로에, 이 통전로를 개폐하기 위한 개폐 스위치로서 트랜지스터 어레이(30)가 설치된다. 즉, 트랜지스터 어레이(30)가 온되면 직류 전원(1)과 인덕터(11) 사이의 통전로가 닫히고, 트랜지스터 어레이(30)가 오프되면 직류 전원(1)과 인덕터(11) 사이의 통전로가 열린다. 이 트랜지스터 어레이(30)에, MOSFET(12)에 공급되는 것과 동일한 구동 신호가 공급된다.

트랜지스터 어레이(30)는, 승압 동작(에너지 차지를 포함함) 시에 온하여 인덕터(11)로의 통전을 행하고, 비승압 동작 시에 오프하여 인덕터(11)로의 통전을 차단하는 것으로서, 도 5의 등가 회로를 가진다. 즉, 직류 전원(1)과 인덕터(11) 사이의 통전로에 NPN형 트랜지스터(35)의 콜렉터·이미터 간(間)이 삽입 접속되고, 그 트랜지스터(35)의 콜렉터·베이스 사이에 NPN형 트랜지스터(36)의 콜렉터·이미터 간이 접속되고, 트랜지스터(36)의 콜렉터·베이스 사이에 PNP형 트랜지스터(37)의 이미터·콜렉터 간이 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터(37)의 베이스와 어스 사이에 NPN형 트랜지스터(38)의 콜렉터·이미터 간이 접속되고, 그 트랜지스터(38)의 베이스에 MOSFET(12)에 대한 구동 신호가 공급되고, 또한 어스로부터 트랜지스터(35)의 이미터에 걸쳐서 내부 다이오드(39)가 순방향으로 접속되어 있다.

또한, 트랜지스터 어레이(30)와 인덕터(11) 사이의 통전로에 트랜지스터 어레이(30)를 향한 전류를 저지하기 위한 다이오드(31)가 삽입 접속되고, 그 다이오드(31)의 캐소드로부터 직류 전원(1)의 플러스측 단자에 걸쳐 다이오드(32)를 통한 하이패스 회로가 접속되어 있다.

또한, 승압 회로(3)의 출력단에 다이오드(33)를 순방향으로 개재하여 제너 다이오드(Zener diode)(34)의 캐소드가 접속되고, 이 제너 다이오드(34)의 애노드가 직류 전원(1)의 플러스측 단자에 접속되어 있다. 다이오드(33)는, 1개의 압전 소자 구동 장치(2)마다 1개씩 설치되고, 다른 압전 소자 구동 장치(2)로부터 유출된 전류가 압전 소자 구동 장치(2)에 유입되는 것을 저지한다. 제너 다이오드(34)는, 복수의 압전 소자 구동 장치(2)에 대하여 1개만 설치되고, 복수의 압전 소자 구동 장치(2)에 있어서의 과전압을 감쇠시키기 위한 감쇠 수단으로서 공통으로 사용된다.

작용을 설명한다.

MOSFET(12)이 온되면, 이에 따라 트랜지스터 어레이(30)가 온된다. 이 때, 실선 화살표와 같이, 직류 전원(1)의 플러스측 단자로부터 트랜지스터 어레이(30) 및 다이오드(31)를 통과하여 인덕터(11)에 전류가 흐르고, 인덕터(11)를 거친 전류가 MOSFET(12)로부터 어스 라인을 통과하여 직류 전원(1)의 마이너스측 단자에 흐른다. 이와 같이 하여, 인덕터(11)에 에너지가 차지된다.

다음으로, MOSFET(12)이 오프되고(승압), 인덕터(11)에 차지된 에너지가 정류 다이오드(13)를 통하여 피에조 소자(6)에 인가되고, 피에조 소자(6)가 충전되어 간다. 이 충전에 따른 피에조 소자(6)의 동작에 의해, 액체가 빨려들어간다. 이 때의 전류 경로는, 인덕터(11)로부터 정류 다이오드(13), 피에조 소자(6), 어스 라인, 트랜지스터 어레이(30)의 내부 다이오드(39), 및 다이오드(31)를 통과하여 인 덕터(11)로 되돌아오는 경로이다.

트랜지스터 어레이(30)는, MOSFET(12)이 오프된 후 지연되어 오프된다. 이 트랜지스터 어레이(30)의 오프 시에는, 전술한 바와 같이, 인덕터(11)로부터 정류 다이오드(13), 피에조 소자(6), 어스 라인, 트랜지스터 어레이(30)의 내부 다이오드(39), 및 다이오드(31)를 통과하여 인덕터(11)로 되돌아오는 경로로 전류가 흐르고 있다. 즉, 트랜지스터 어레이(30) 내의 트랜지스터에 전류가 흐르고 있지 않으므로, 트랜지스터 어레이(30)를 안전하게 오프할 수 있다.

이와 같이 하여, 피에조 소자(6)의 충전이 완료된 후, 방전 회로(4)의 MOSFET(14)가 온된다. 이 온에 의해, 피에조 소자(6)의 충전 전압이 MOSFET(14)을 통과하여 어스 측에 급속 방전된다. 이 급속 방전에 따른 피에조 소자(6)의 동작에 의해, 액체가 토출된다. 이 방전 후, MOSFET(14)가 오프된다.

이 방전 시에는, MOSFET(12)의 오프에 따라 트랜지스터 어레이(30)가 사전에 오프되어 있으므로, 직류 전원(1)으로부터 인덕터(11)로의 통전로가 차단된 상태에 있으며, 인덕터(11)에 승압 동작용 전류가 흐르지 않는다. 이 경우의 피에조 소자(6)의 전압 파형을 도 6에 나타내고, 인덕터(11)에 승압 동작용 전류가 흐르지 않기 때문에 방전 후의 불필요한 전압 상승이 해소된다.

만약, 트랜지스터 어레이(30)가 없는 경우에는, 방전 후에도 인덕터(11)에 승압 동작용 전류가 흘러들어 에너지가 차지되고, 도 7에 나타낸 바와 같이 피에조 소자(6)의 전압이 재상승한다. 이 재상승한 전압이 그 다음의 에너지의 차지 타이밍까지 남으면, 피에조 소자(6)로의 충전량에 변동이 생기고, 액체의 토출량을 적정하게 제어하기 곤란하게 될 가능성이 있다. 이와 같은 문제를 방지하기 위하여, 트랜지스터 어레이(30)가 설치되어 있다. 또한, 방전 후에 피에조 소자(6)의 전압이 재상승하지 않기 때문에, 피에조 소자(6)의 충방전 사이클의 단축이 도모된다.

그리고, MOSFET(12)이 온되어 트랜지스터 어레이(30)가 온되어 있을 때, MOSFET(12)을 거친 전류가 실선 화살표와 같이 어스로부터 트랜지스터 어레이(30)를 향해 흐르지만, 이 전류는 트랜지스터 어레이(30)의 내부 다이오드(39)를 통과하여 인덕터(11) 측으로 하이패스된다. 이로써, 트랜지스터 어레이(30)를 향한 전류가 트랜지스터 어레이(30) 본체에 흘러들지 않게 되어, 역방향의 전류에 약한 트랜지스터 어레이(30)가 파괴되는 것을 미리 막을 수 있다.

또한, 승압 동작 및 충전이 완료된 후부터 방전 회로(4)의 방전이 개시될 때까지 동안, 도 4에 파선 화살표로 나타낸 바와 같이, 인덕터(11)의 역기전력에 의한 전류가 MOSFET(12)의 기생 다이오드(12a) 및 인덕터(11)를 통과하여 트랜지스터 어레이(30)에 흘러들어가고자 하는 경향이 있다. 다만, 트랜지스터 어레이(30)를 향한 전류는, 다이오드(31)에서 저지되어, 다이오드(32)의 하이패스 회로에 흐르고, 직류 전원(1) 측으로 흐른다. 이로써, 트랜지스터 어레이(30)의 파괴를 사전에 막을 수 있다.

한편, 다른 압전 소자 구동 장치(2)의 승압 회로(3)의 출력 전압이, 압전 소 자 구동 장치(2)의 승압 회로(3)의 출력 전압보다 높은 경우, 그 차분 전압, 이른바 과전압이 다이오드(33)를 통과하여 제너 다이오드(34)에 인가된다. 이 제너 다이오드(34)에 인가되는 과전압이 소정값(제너 전압) 이상이면, 제너 다이오드(34)에 역방향의 전류가 흐른다. 이로써, 과전압이 감쇠된다. 따라서, 각 압전 소자 구동 장치(2)의 승압 전압의 차이에 관계없이, 각 압전 소자 구동 장치(2)를 독립적으로 안정되게 동작시킬 수 있다.

또한, 피에조 소자(6)는 세라믹으로 만들어져 있으므로, 깨어져서 파손될 수 있다. 또한, 어떤 원인에 의해 피에조 소자(6)의 접속이 해제될 가능성도 있다. 피에조 소자(6)는 컨덴서에 상당하며, 그 정전 용량이 파손이나 접속의 해제에 의해 없어지면, 인덕터(11)를 거친 충전 전류의 갈 곳이 없어져서, 정류 다이오드(13)의 캐소드 전압[피에조 소자(6)에 인가되는 전압]이 급상승한다. 이 과전압은, 다이오드(33)를 통하여 제너 다이오드(34)에 인가된다. 이 제너 다이오드(34)에 인가되는 과전압이 소정값(제너 전압) 이상이면, 제너 다이오드(34)에 역방향의 전류가 흐른다. 이로써, 과전압이 감쇠된다.

그리고, 직류 전원(1)과 인덕터(11) 사이의 통전로에 설치하는 개폐 스위치로서는, 트랜지스터 어레이(30)로 한정되지 않고, MOSFET을 사용하는 것도 물론 가능하다.

제1 실시예와 상이한 것은, 인덕터(11)로의 에너지 차지가 MOSFET(12) 및 트랜지스터 어레이(30)의 온에 의해 행해지고, 그 다음의 MOSFET(12)의 오프에 의해 승압과 충전이 행해지고, 그 후의 MOSFET(14)의 온에 의해 방전이 행해지는 점이 다.

[4] 제4 실시예에 대하여 설명한다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 승압 회로(3)에 MOSFET(12)을 구동시키기 위한 드라이버(17)가 설치되어 있다. 또한, 방전 회로(4)의 MOSFET(14)의 소스·드레인 간이 승압 회로(3)와 피에조 소자(6) 사이의 플러스측의 통전로에 삽입 접속되고, 그 MOSFET(14)을 구동시키기 위한 구동 회로(40)가 설치되어 있다. 구동 회로(40)는, 직류 전원(1)의 플러스측 단자에 애노드가 접속된 다이오드(41), 이 다이오드(41)의 캐소드에 일단이 접속되고 타단이 MOSFET(12)의 드레인에 접속된 컨덴서(42), 이 컨덴서(42)의 전압에 의해 동작하여 MOSFET(14)을 구동시키는 드라이버(43)를 가진다.

방전 회로(4)는, 피에조 소자(6)의 충전 전압이 인덕터(11)를 통과하여 직류 전원(1) 측으로 흐르는 에너지 회생용(回生用) 방전로를 형성한다.

작용을 설명한다.

MOSFET(12)의 온에 의해, 실선 화살표와 같이, 인덕터(11)에 전류가 흘러 인덕터(11)에 에너지가 차지되고, 또한 구동 회로(40)의 컨덴서(42)가 충전된다. 이 컨덴서(42)의 충전 전압은, 구동 회로(40)의 동작 전압으로서 사용된다.

그리고, MOSFET(12)의 오프에 의해, 인덕터(11)에 차지된 에너지가 MOSFET(14)의 기생 다이오드(14a)를 통과하여 피에조 소자(6)에 인가되고, 피에조 소자(6)가 충전되어 간다. 이 충전에 따른 피에조 소자(6)의 동작에 의해, 액체가 빨려들어간다.

인덕터(11)로부터 피에조 소자(6)로의 에너지의 공급은, 인덕터(11)의 출력 전압이 피크에 달했을 때, 피에조 소자(6)로부터 기생 다이오드(14a)의 캐소드에 인가되는 바이어스(이른바 역바이어스)에 의해 정지한다.

이와 같이 하여, 피에조 소자(6)의 충전이 완료된 후, 방전 회로(4)의 MOSFET(14)이 온된다. 이 온에 의해, 파선 화살표로 나타낸 바와 같이, 피에조 소자(6)의 충전 전압이 MOSFET(14) 및 인덕터(11)를 통과하여 직류 전원(1) 측에 급속 방전된다. 이 급속 방전에 따른 피에조 소자(6)의 동작에 의해, 액체가 토출된다. 이 방전 후, MOSFET(14)이 오프된다.

이와 같이 하여, 방전 전류가 직류 전원(1) 측으로 흐름으로써, 방전 에너지가 직류 전원(1)에 회생된다. 이 회생 에너지는, 승압 동작(에너지의 차지를 포함함) 및 충전에 사용된 에너지와 같은 정도이며, 따라서, 에너지 효율이 향상되고, 결과적으로 압전 소자 구동 장치(2)로서의 소비 전력을 저감할 수 있다. 이 소비 전력의 저감은, 압전 소자 구동 장치(2)의 구성 부품이나 액체의 온도 변화를 저감하는 것과 결부되어, 압전 소자 구동 장치(2)에 대한 유지보수 간격의 연장이나 액체의 수명 향상 효과를 얻을 수 있다.

또한, 방전 시에, 피에조 소자(6)의 충전 전압이 직류 전원(1)의 전압까지 하강할 때까지는, 인덕터(11)를 통과하여 직류 전원(1) 측으로 흐른 방전 전류가 그 직류 전원(1)으로부터 어스 라인을 통과하여 피에조 소자(6)로 되돌아오는 경로 가 형성된다. 피에조 소자(6)의 충전 전압이 직류 전원(1)의 전압까지 하강하면, 이번에는, 지금까지의 방전 전류에 의해 인덕터(11)에 차지된 에너지에 의해, 피에조 소자(6)의 충전 전압이 MOSFET(14) 및 인덕터(11)를 통과하여 직류 전원(1) 측으로 방전되고, 그 직류 전원(1)을 거친 전류가 어스 라인을 통과하여 피에조 소자(6)로 되돌아오는 경로가 형성된다. 이와 같이 하여, 피에조 소자(6)가 완전히 다 방전되어 에너지가 없어질 때까지 방전로가 형성되고, 직류 전원(1)으로의 방전 에너지의 회생이 계속된다.

피에조 소자(6)가 완전히 다 방전된 후, 인덕터(11)에 남아 있는 에너지에 기초한 전류가, 인덕터(11)로부터 직류 전원(1) 및 어스 라인을 통과하여 MOSFET(12)의 기생 다이오드(12a)를 통과하여 인덕터(11)로 되돌아오는 경로로 흐른다. 이 전류 경로는, 인덕터(11)에 남아 있는 에너지가 없어질 때까지 계속된다. 따라서, 인덕터(11)에 불필요한 에너지가 남지 않는다. 이 경우의 피에조 소자(6)의 전압 파형 및 MOSFET(12)에 흐르는 전류 파형을 도 9에 나타내며, 방전 후의 불필요한 전압 상승이 생기지 않는다.

만약, 인덕터(11)로부터 직류 전원(1) 및 기생 다이오드(12a)를 통과하여 인덕터(11)로 되돌아오는 전류 경로가 없다고 하면, 도 10에 나타낸 바와 같이 피에조 소자(6)의 전압이 재상승한다. 이 재상승한 전압이 그 다음의 에너지 차지 타이밍까지 남으면, 피에조 소자(6)로의 충전량에 변동이 생기고, 액체의 토출량을 적절하게 제어하기 곤란하게 될 가능성이 있다. 이와 같은 문제를 방지하기 위하여, 방전 전류에 의해 인덕터(11)에 차지된 에너지에 기초한 전류를 인덕터(11)로 부터 직류 전원(1) 및 기생 다이오드(12a)를 통하여 인덕터(11)에 되돌리도록 하고 있다.

그리고, 도 8에 파선으로 나타낸 바와 같이, 직류 전원(1)에 컨덴서(18)를 접속하여, 방전 에너지를 컨덴서(18)에 회생하는 구성으로 해도 된다.

제1 실시예와 상이한 것은, 에너지의 차지가 MOSFET(12)의 온에 의해 행해지고, 그 다음의 MOSFET(12)의 오프에 의해 승압과 충전이 행해지고, 그 후의 MOSFET(14)의 온에 의해 방전이 행해지는 점이다.

[5] 제5 실시예에 대하여 설명한다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 승압 회로(3)에 있어서, 직류 전원(1)과 인덕터(11) 사이의 통전로에, 이 통전로를 개폐하기 위한 제1 개폐 스위치로서 P 채널의 MOSFET(51)의 소스·드레인 간이 삽입 접속된다. 즉, MOSFET(51)이 온되면 직류 전원(1)과 인덕터(11) 사이의 통전로가 닫히고, MOSFET(51)이 오프되면 직류 전원(1)과 인덕터(11) 사이의 통전로가 열린다.

이 MOSFET(51)의 소스·게이트 사이에 저항(52)이 접속된다. 또한, MOSFET(51)의 게이트에, 도 1의 MOSFET(12)에 공급되는 구동 신호와 논리가 반전한 상태의 구동 신호가, 컨덴서(이른바 커플링 컨덴서)(53)를 통하여 공급된다. 그리고, MOSFET(51)은 기생 다이오드(51a)를 가진다.

저항(52)과 컨덴서(53)에 의해, MOSFET(51)에 의한 통전로의 개폐에 시간적 인 제한을 가하는 시정수 회로가 형성되어 있다.

또한, MOSFET(51)의 드레인에 저항(54)을 통하여 MOSFET(12)의 게이트가 접속되고, 그 게이트에 다이오드(55)의 애노드가 접속된다. 그리고, 다이오드(55)의 캐소드가 MOSFET(56)의 드레인·소스 사이를 통하여 어스 접속된다. 이 MOSFET(56)의 게이트에, 저항(57)을 통하여, 도 1의 MOSFET(14)에 공급되는 것과 같은 구동 신호가 공급된다. 또한, MOSFET(51)의 드레인과 저항(54)과의 접속점에 다이오드(58)의 캐소드가 접속되고, 그 다이오드(58)의 애노드가 어스 접속된다. 그리고, MOSFET(56)은 기생 다이오드(56a)를 가진다.

MOSFET(51)이 온되면, 그에 따라 MOSFET(12)도 온된다. MOSFET(51)가 오프 되면, 그에 따라 MOSFET(12)도 오프된다. MOSFET(12)은, MOSFET(51)에 연동하여, 인덕터(11)의 출력 측과 어스 라인 사이의 통전로를 개폐하는 제2 개폐 스위치로서 기능한다. 즉, MOSFET(12)가 온되면 인덕터(11)의 출력 측과 어스 라인 사이의 통전로가 닫히고, MOSFET(12)가 오프되면 인덕터(11)의 출력 측과 어스 라인 사이의 통전로가 열린다.

방전 회로(4)는, 인덕터(11)와 피에조 소자(6) 사이의 플러스측의 통전로에 순방향으로 삽입 접속된 다이오드(61), 이 다이오드(61)에 콜렉터·이미터 사이가 병렬로 접속된 PNP형 트랜지스터(62), 이 트랜지스터(62)의 베이스와 MOSFET(56)의 드레인 사이에 접속된 저항(63)을 가지고 있다.

또한, 직류 전원(1)에 에너지 회생용 컨덴서(18)가 접속된다.

작용을 설명한다.

먼저, MOSFET(51)가 온될 때의 MOSFET(51)의 게이트 전압의 임계값은, 예를 들면 -2.3V이다. 주제어부(22)로부터 MOSFET(51)에 대하여 출력되는 구동 신호는, 0V∼3.3V의 범위에서 레벨이 변화한다. 즉, 구동 신호가 3.3V(고레벨)일 때, 저항(52)을 통한 바이어스 전압(=12V-3.3V)이 MOSFET(51)의 게이트에 인가되어, MOSFET(51)이 오프 상태를 유지한다. 구동 신호가 0V(저레벨)로 되면, MOSFET(51)의 게이트 전압이 임계값 -2.3V 이하로 저하되어, MOSFET(51)이 온된다.

MOSFET(51)이 온된 후, MOSFET(51)의 게이트 전압이 저항(52)과 컨덴서(53)에 의해 정해지는 시정수(예를 들면, 100μS)로 상승해 간다. 이 시정수에 기초한 일정 시간, 예를 들면 50㎲ 후, MOSFET(51)의 게이트 전압이 임계값 -2.3V를 초과하여 높아져서, MOSFET(51)이 오프된다.

MOSFET(51)이 온되었을 때, MOSFET(51)를 거친 약 12V의 전압이 저항(54)을 통하여 MOSFET(12)의 게이트에 인가되어, MOSFET(12)이 온된다.

MOSFET(51) 및 MOSFET(12)이 온되었을 때, 실선 화살표와 같이 인덕터(11)에 전류가 흘러 인덕터(11)에 에너지가 차지되어 간다. 여기서, MOSFET(51)의 온 시간은 상기 시정수에 기초한 50㎲로 제한된다. 이 시간 제한에 의해, 인덕터(11)로의 에너지의 차지가 포화되기 전에 인덕터(11)로의 통전이 정지되어 과전류에 의한 회로 부품의 파손이 미연에 방지된다.

MOSFET(51)이 오프되면, MOSFET(12)의 게이트 전압이 저하되고, MOSFET(12)이 오프된다.

MOSFET(12)이 오프되면, 인덕터(11)에 차지된 에너지가 방전 회로(4)의 다이 오드(61)를 통하여 피에조 소자(6)에 인가되어, 피에조 소자(6)가 충전되어 간다. 이 충전에 따른 피에조 소자(6)의 동작에 의해, 액체가 빨려들어간다. 이 때의 전류 경로는, 인덕터(11)로부터 다이오드(61), 피에조 소자(6), 어스 라인, 및 다이오드(58)를 통과하여 인덕터(11)로 되돌아오는 경로이다. 이 때, MOSFET(12)의 게이트 전압은 다이오드(58)의 캐소드 전압인 0.7V 정도로 작고, 따라서, MOSFET(12)의 오프 상태가 유지된다.

인덕터(11)로부터 피에조 소자(6)로의 에너지의 공급은, 인덕터(11)의 출력 전압이 피크에 달했을 때, 피에조 소자(6)로부터 다이오드(61)의 캐소드에 인가되는 바이어스(이른바 역바이어스)에 의해 정지한다.

이와 같이 하여, 피에조 소자(6)의 충전이 완료된 후, 승압 회로(3)의 MOSFET(56)가 온된다. 이 온에 의해, 방전 회로(4)의 트랜지스터(62)가 온되고, 파선 화살표로 나타낸 바와 같이, 피에조 소자(6)의 충전 전압이 트랜지스터(62)의 이미터·콜렉터 간, 인덕터(11), MOSFET(51)의 기생 다이오드(51a), 및 컨덴서(18)를 통과하여 어스 측에 급속 방전된다. 이 급속 방전에 따른 피에조 소자(6)의 동작에 의해, 액체가 토출된다. 이 방전 후, MOSFET(56)가 오프되어 트랜지스터(62)가 오프된다.

이 방전 시에는, MOSFET(51) 및 MOSFET(12)가 사전에 오프되어 있고, 이 MOSFET(51)의 오프에 의해 직류 전원(1)으로부터 인덕터(11)로의 통전로가 차단된 상태에 있으므로, 인덕터(11)에 승압 동작용(에너지 차지를 포함함)의 전류가 흐르지 않는다. 이 경우의 피에조 소자(6)의 전압 파형 및 MOSFET(12)에 흐르는 전류 파형을 도 12에 나타내고, 인덕터(11)에 승압 동작용의 전류가 흐르지 않으므로 방전 후의 불필요한 전압 상승이 해소된다.

만일, MOSFET(51)이 없을 경우에는, 방전 후에도 인덕터(11)에 차지용 전류가 흘러 에너지가 차지되고, 도 13에 나타낸 바와 같이 피에조 소자(6)의 전압이 재상승한다. 이 재상승한 전압이 그 다음의 에너지의 차지 타이밍까지 남으면, 피에조 소자(6)로의 충전량에 변동이 생기고, 액체의 토출량을 적절하게 제어하기 곤란하게 될 가능성이 있다. 이와 같은 문제를 방지하기 위하여, MOSFET(51)이 설치되어 있다.

또한, 방전 전류가 컨덴서(18)로 흐름으로써, 방전 에너지가 컨덴서(18)에 회생된다. 이 회생 에너지는, 승압 동작 및 충전에 사용된 에너지와 동일한 정도이며, 따라서 에너지 효율이 향상되고, 결과적으로 압전 소자 구동 장치(2)로서의 소비 전력을 저감할 수 있다. 이 소비 전력의 저감은, 압전 소자 구동 장치(2)의 구성 부품이나 액체의 온도 변화를 저감시키는 것과 결부되어, 압전 소자 구동 장치(2)에 대한 유지보수 간격의 연장이나 액체의 수명 향상 효과를 얻을 수 있다.

또한, 방전 시에는, 피에조 소자(6)의 충전 전압이 직류 전원(1)의 전압까지 하강할 때까지는, 인덕터(11) 및 기생 다이오드(51a)를 통과하여 컨덴서(18) 측에 흐른 방전 전류가 컨덴서(18)로부터 어스 라인을 통과하여 피에조 소자(6)로 되돌아오는 경로가 형성된다. 피에조 소자(6)의 충전 전압이 직류 전원(1)의 전압까지 하강하면, 이번에는, 지금까지의 방전 전류에 의해 인덕터(11)에 차지된 에너지에 의해, 피에조 소자(6)의 충전 전압이 인덕터(11) 및 기생 다이오드(51a)를 통과하 여 컨덴서(18) 측으로 방전되고, 이 컨덴서(18)를 거친 방전 전류가 어스 라인을 통과하여 피에조 소자(6)로 되돌아오는 경로가 형성된다. 이와 같이 하여, 피에조 소자(6)가 완전히 다 방전되어 에너지가 없어질 때까지 방전로가 형성되고, 컨덴서(18)로의 방전 에너지의 회생이 계속된다.

피에조 소자(6)가 완전히 다 방전된 후, 인덕터(11)에 남아 있는 에너지에 기초한 전류가, 인덕터(11)로부터 기생 다이오드(51a), 컨덴서(18), 어스 라인, 및 MOSFET(12)의 기생 다이오드(12a)를 통과하여 인덕터(11)로 되돌아오는 경로로 흐른다. 이 전류 경로는, 인덕터(11)에 남아 있는 에너지가 없어질 때까지 계속된다. 따라서, 인덕터(11)에 불필요한 에너지가 남지 않게 된다.

제1 실시예와 상이한 것은, 에너지 차지가 MOSFET(51, 12)의 온에 의해 행해지고, 그 다음의 MOSFET(51, 12)의 오프에 의해 승압과 충전이 행해지고, 그 후의 MOSFET(56) 및 트랜지스터(62)의 온에 의해 방전이 행해지는 점이다.

[6] 제6 실시예에 대하여 설명한다.

도 14에 나타낸 바와 같이, 각 압전 소자 구동 장치(2)가 각각 복수개, 예를 들면 2개의 승압 회로(3)를 구비하고 있다. 이들 승압 회로(3)는, 기본적인 구성은 도 4에 나타낸 승압 회로(3)와 동일하고, 스위칭 소자로서 MOSFET(12x, 12y)을 각각 가지고 있다. 그리고, 트랜지스터 어레이(30)는, PNP형 트랜지스터(37), NPN형 트랜지스터(38), 및 내부 다이오드(39)로 이루어지는 점이 도 4의 경우와 상이 할 뿐이며, 승압 시에 온되어 인덕터(11)로의 통전을 행하고, 비승압 시에 오프되어 인덕터(11)로의 통전을 차단하는 기능은 도 4의 경우와 동일하다.

제어 유닛(20)은, 주제어부(22), 타이머 회로(23) 및 선택 회로(70)를 가진다. 주제어부(22)는, 각 압전 소자 구동 장치(2)의 구동 타이밍을 제어하며, 각 타이머 회로(23)에 구동 신호를 공급한다. 각 타이머 회로(23)는, 구동 신호를 받은 후 한쪽 승압 회로(3)의 승압 동작 개시까지의 시간 T1x를 카운트하는 타이머(23a), 한쪽 승압 회로(3)의 승압 동작 개시로부터 충전이 종료할 때까지의 시간 T2x를 카운트하는 타이머(23b), 한쪽 승압 회로(3)를 대상으로 한 충전 전압의 유지 시간 T3x를 카운트하는 타이머(23c), 한쪽 승압 회로(3)를 대상으로 한 방전로 형성 시간 T4x를 형성하는 타이머(23d)를 가지고, 또한 이 타이머(23d)의 출력 신호를 받은 후 다른 쪽 승압 회로(3)의 승압 동작 개시까지의 시간 T1y를 카운트하는 타이머(23e), 다른 쪽 승압 회로(3)의 승압 동작 개시로부터 충전이 종료할 때까지의 시간 T2y를 카운트하는 타이머(23f), 다른 쪽 승압 회로(3)를 대상으로 한 충전 전압의 유지 시간 T3y를 카운트하는 타이머(23g), 다른 쪽 승압 회로(3)를 대상으로 한 방전로 형성 시간 T4y를 형성하는 타이머(23h)를 가지고, 또한 타이머(23b, 23d, 23f)의 출력 신호가 입력되는 노어(NOR) 회로(23i)를 가지고 있다.

선택 회로(70)는, 플립플롭(71) 및 앤드 회로(72, 73)를 가지고, 노어 회로(23i)의 출력 신호에 따라 2개의 승압 회로(3)를 개별적으로 동작시킨다.

작용을 설명한다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 한쪽 승압 회로(3)의 MOSFET(12x)이 온되었다 오 프되고, 이어서 다른 쪽 승압 회로(3)의 MOSFET(12y)이 온되었다 오프되는, 이러한 교호 동작이 반복된다.

MOSFET(12x)의 온에 기초한 한쪽 승압 회로(3)의 에너지가 차지된 후, MOSFET(12x)에 흐르는 전류 Lx에 주목하면, 인덕터(11)의 기생 캐패시터 등의 영향으로 플러스 마이너스로 진동을 반복한다. 이 진동은 얼마 지나지않아 감쇠하지만, 진동이 남아 있는 상태로 한쪽 승압 회로(3)의 MOSFET(12x)이 다시 온되어 에너지 차지가 시작되면, 이는 피에조 소자(6)에 대한 충전 전압의 변동이 되어 나타나 액체의 토출에 좋지 못한 영향을 미친다.

그래서, 한쪽 승압 회로(3)의 승압 후, MOSFET(12x)에 흐르는 전류 Lx의 진동이 남아 있는 동안에는 MOSFET(12x)을 다시 온하지 않고, 다른 쪽 승압 회로(3)의 MOSFET(12y)이 온된다.

또한, MOSFET(12y)의 온에 기초한 다른쪽 승압 회로(3)의 에너지가 차지된 후, MOSFET(12y)에 흐르는 전류 Ly에 주목하면, 인덕터(11)의 기생 캐패시터 등의 영향으로 플러스 마이너스로 진동을 반복한다. 이 진동은 얼마 지나지않아 감쇠하지만, 진동이 남아 있는 상태로 다른 쪽 승압 회로(3)의 MOSFET(12y)이 다시 온되어 에너지 차지가 시작되면, 승압 레벨이 변동되고, 이는 피에조 소자(6)에 대한 충전 전압의 변동이 되어 나타나고, 피에조 소자(6)에 대한 충전 전압의 변동을 생기게 하여 액체의 토출에 좋지 못한 영향을 미친다.

그래서, 다른 쪽 승압 회로(3)의 승압 후, MOSFET(12y)에 흐르는 전류 Ly의 진동이 남아 있는 동안에는 MOSFET(12y)을 다시 온하지 않고, 한쪽 승압 회로(3)의 MOSFET(12x)이 온된다.

이와 같이 하여, 2개의 승압 회로(3)가 교대로 동작함으로써, 피에조 소자(6)에 대한 적정한 충방전을 단시간에 반복할 수 있게 된다. 피에조 소자(6)에 대한 이른바 더블 펄스 구동 등이 가능하게 되어, 액체 토출 형태의 다양화가 도모된다.

만약, 승압 회로(3)가 1개이며 그 MOSFET(12)에 흐르는 전류에 진동이 남아 있는 상태에서 다시 승압이 시작될 경우에 승압 레벨이 어떻게 되는지의 예를 도 16에 나타내고 있다. 1발째의 승압 레벨에 비하여, 2발째의 승압 레벨이 높아지고, 토출 시에 방전 개시 레벨에 e1과 e2의 차이가 존재한다.

그리고, 2개의 승압 회로(3)를 교대로 동작시키는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 2개의 승압 회로(3)를 동시에 동작시키면, 피에조 소자(6)에 인가되는 전압을 교대 동작의 경우보다 높일 수 있다. 또한, 승압 회로(3)의 개수는 2개로 한정되지 않고, 3개 이상일 수도 있다.

제1 실시예와 상이한 것은, 에너지의 차지가 MOSFET(12x, 12y) 각각의 온에 의해 행해지고, 그 다음의 MOSFET(12x, 12y) 각각의 오프에 의해 승압과 충전이 행해지고, 그 후의 MOSFET(14)의 온에 의해 방전이 행해지는 점이다.

다른 구성, 작용 및 효과는 각 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.

[7] 제7 실시예에 대하여 설명한다.

이 제7 실시예는, 제5 실시예에서 나타낸 도 11을 변형한 것이며, 도 17에 나타낸 바와 같이, 도 1의 MOSFET(12)에 공급되는 구동 신호가 그대로 저항(54)을 통하여 MOSFET(12)의 게이트에 공급된다. 이에 따라 MOSFET(12)의 게이트와 MOSFET(56)의 드레인 사이에 접속되어 있던 다이오드(55)가 제거된다.

또한, 방전 회로(4)에 있어서, 트랜지스터(62)의 베이스·이미터 사이에 저항(64)이 접속된다. 이 저항(64)을 채용하고 있는 것은 다음과 같은 이유 때문이다.

먼저, 트랜지스터(62)의 베이스에 저항(63)을 통하여 MOSFET(56)의 드레인이 접속되어 있고, 이 MOSFET(56)이 도 18의 등가 회로에 나타낸 바와 같이 기생 캐패시턴스 Cr, Co, Ci를 가지고 있다. 그러므로, MOSFET(51, 12)이 오프되어 에너지 차지가 종료되었을 때(승압과 충전의 개시), 트랜지스터(62)의 콜렉터 전압의 급상승에 의해, 트랜지스터(62)의 콜렉터로부터 동일한 트랜지스터(62)의 콜렉터·베이스 사이 및 저항(63)을 통해 MOSFET(56)의 기생 캐패시턴스 Cr, Co에 전류가 하이패스하여 흘러들어, 기생 캐패시턴스 Cr, Co가 충전된다. 이 충전 전류가 흘러들어감에 따라 트랜지스터(62)의 베이스 전위가 하강하고, 이 트랜지스터(62)가 불필요하게 온된다. 이렇게 되면, 인덕터(11)로부터 피에조 소자(6)로 향하는 충전 에너지가, 트랜지스터(62)의 콜렉터·베이스 사이를 통과하여 기생 캐패시턴스 Cr, Co 측으로 하이패스하여 흐르고, 부족한 사태가 발생한다.

그래서, 트랜지스터(62)의 베이스·이미터 사이에 저항(64)을 접속하여 트랜지스터(62)의 베이스 전위를 높여 두고, 비록 기생 캐패시턴스 Cr, Co로의 충전 전류의 하이패스가 생겨도, 이에 따른 트랜지스터(62)의 불필요한 온을 방지하도록 하고 있다. 이로써, 인덕터(11)로부터 피에조 소자(6)를 향하는 충전 에너지가 부족한 사태를 해소할 수 있다.

피에조 소자(6)의 전압 파형 및 MOSFET(12)에 흐르는 전류 파형을 도 19에 나타내고 있다.

다른 구성, 작용 및 효과는 제5 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.

[8] 제8 실시예에 대하여 설명한다.

이 제8 실시예는, 도 17에 나타낸 제7 실시예에서 일어날 수 있는 문제점에 대처하고 있다.

즉, 제7 실시예에서는, 피에조 소자(6)로의 충전 에너지의 부족을 해소하기 위하여, 트랜지스터(62)의 베이스·이미터 사이에 저항(64)을 접속하여 트랜지스터(62)의 베이스 전위를 높이도록 하고 있지만, 그러면, 피에조 소자(6)를 방전시킬 수 있도록 트랜지스터(62)를 온할 때, MOSFET(56)의 온에 의해 트랜지스터(62)의 베이스에 큰 전류가 흐르도록 해야만 한다.

이렇게 되면, 피에조 소자(6)로부터 본래는 트랜지스터(62)의 이미터·콜렉터 사이 및 인덕터(11)를 통과하여 직류 전원(1) 측에 흘러야할 방전 전류의 대부분이, 트랜지스터(62)의 이미터·베이스 사이 및 저항(64)을 각각 통과하고, 또한 저항(63) 및 MOSFET(56)의 드레인·소스 사이를 통과하여 어스에 흐르고, 방전 에너지를 직류 전원(1)이나 컨덴서(18)에 회생시킬 수 없게 된다. 방전 에너지를 회생시킬 수 없으면 에너지 효율의 향상이 곤란하게 된다.

그래서, 이 제8 실시예에서는, 도 20에 나타낸 바와 같이, 직류 전원(1)과 피에조 소자(6) 사이에 승압 회로(3)가 접속되고, 피에조 소자(6)와 직류 전원(1) 사이에 방전 회로(4)가 직접적으로 접속된다.

승압 회로(3)는, 제1 개폐 스위치인 MOSFET(51), 인덕터(11), 제2 개폐 스위치인 MOSFET(12), 및 정류 다이오드(13)를 가지고 있다. 그리고, 직류 전원(1)과 인덕터(11) 사이의 통전로에, MOSFET(51)의 소스·드레인 간이 삽입 접속된다. 이 MOSFET(51)의 소스·게이트 사이에 저항(52)이 접속된다. 또한, MOSFET(51)의 게이트에, MOSFET(12)에 공급되는 것과 동일한 구동 신호가, 컨덴서(53)를 통하여 공급된다. 또한, MOSFET(51)의 드레인에 다이오드(58)의 캐소드가 접속되고, 그 다이오드(58)의 애노드가 어스 접속된다.

방전 회로(4)는, 피에조 소자(6)로부터 직류 전원(1) 측으로의 방전로를 형성하기 위한 제3 개폐 스위치로서, MOSFET(77)을 가지고 있다. 이 MOSFET(77)의 드레인과 피에조 소자(6) 사이의 통전로에, 다이오드(75) 및 인덕터(76)가 설치된다. 그리고, MOSFET(77)의 소스·게이트 사이에 저항(78)이 접속된다. 또한, MOSFET(77)의 게이트에, 도 1의 MOSFET(14)에 공급되는 것과 동일한 구동 신호가, 컨덴서(이른바 커플링 컨덴서)(79)를 통하여 공급된다. 그리고, MOSFET(77)은 기생 다이오드(77a)를 가진다.

즉, 방전 회로(4)는, 액체의 흡입 시, MOSFET(77)가 오프 상태를 유지함으로써, 승압 회로(3)로부터 피에조 소자(6)로의 충전 경로를 유지한다. 또한, 방전 회로(4)는, 액체가 토출될 때, MOSFET(77)가 온됨으로써, 다이오드(75), 인덕 터(76), MOSFET(77), 및 컨덴서(18)를 통과하는 경로로 피에조 소자(6)의 충전 전압을 급속 방전시킨다. 이 방전 전류는, 컨덴서(18) 및 직류 전원(1)에 회생된다.

인덕터(76)의 인덕턴스는, 승압 회로(3)의 인덕터(11)의 인덕턴스에 비해 작다. 이는, 피에조 소자(6)의 충전 전압을 급속히 방전시키기 때문이다.

그리고, 방전 시, 피에조 소자(6)의 충전 전압이 직류 전원(1)의 전압까지 하강할 때까지는, 도 20에 파선 화살표로 나타낸 바와 같이, 다이오드(75), 인덕터(76), 및 MOSFET(76)을 통과하여 컨덴서(18)에 흐른 방전 전류가, 그 컨덴서(18)로부터 어스 라인을 통과하여 피에조 소자(6)로 되돌아오는 경로가 형성된다. 피에조 소자(6)의 충전 전압이 직류 전원(1)의 전압까지 하강하면, 이번에는, 지금까지의 방전 전류에 의해 인덕터(76)에 차지된 에너지에 의해, 피에조 소자(6)의 나머지 충전 전압이 다이오드(75), 인덕터(76), 및 MOSFET(77)를 통과하여 컨덴서(18) 측으로 방전되고, 이 컨덴서(18)를 거친 전류가 어스 라인을 통과하여 피에조 소자(6)로 되돌아오는 경로가 형성된다. 이와 같이 하여, 피에조 소자(6)가 완전히 다 방전하여 에너지가 없어질 때까지 방전로가 형성되고, 컨덴서(18)로의 방전 에너지의 회생이 계속된다.

피에조 소자(6)가 완전히 다 방전된 후, 인덕터(76) 및 인덕터(11)에 남아 있는 에너지에 기초한 전류가, 인덕터(76)로부터 MOSFET(77), 컨덴서(18), 어스 라인, 다이오드(58), 인덕터(11), 정류 다이오드(13), 및 다이오드(75)를 통과하여 인덕터(76)로 되돌아오는 경로로 흐른다. 이 전류 경로는 인덕터(76) 및 인덕터(11)에 남아 있는 에너지가 없어질 때까지 계속된다. 따라서, 인덕터(76) 및 인 덕터(11)에 불필요한 에너지가 남지 않게 된다.

이상과 같이, 피에조 소자(6)의 방전 에너지를 컨덴서(18)에 확실하고도 효율적으로 회생시킬 수 있고, 에너지 효율의 확실한 향상이 도모된다.

피에조 소자(6)의 전압 파형, 승압 동작(에너지의 차지를 포함함) 및 충전 시에 MOSFET(12)에 흐르는 전류 파형, 방전 시에 MOSFET(12)에 흐르는 회생 전류 파형을 도 21에 나타내고 있다.

[9] 제9 실시예에 대하여 설명한다.

이 제9 실시예는, 도 4에 나타낸 제3 실시예와 관련이 있으며, 도 22에 나타낸 바와 같이, 주제어부(22)에 동작용 전압(직류 전압 5V)을 공급하기 위한 제어용 전원(21)의 전압이 리셋 회로(25)에 입력된다.

리셋 회로(25)는, 제어용 전원(21)의 전압이 주제어부(22)의 동작 불가능 레벨까지 저하되었을 때, 주제어부(22)의 리셋 단자에 리셋 신호를 입력한다. 주제어부(22)는, 리셋 신호가 입력되면, 동작을 정지한다.

다른 구성, 작용 및 효과는, 제3 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.

[10] 제10 실시예에 대하여 설명한다.

이 제10 실시예는, 도 4에 나타낸 제3 실시예 및 도 22에 나타낸 제9 실시예에서 일어날 수 있는 문제에 대처하고 있다.

도 4 및 도 22의 각 실시예에서는, 복수의 압전 소자 구동 장치(2)가 같은 직류 전원(1)에 접속되어 있는 것에 대처하고, 승압 회로(3)의 출력단에 다이오드(33)를 순방향으로 개재하여 제너 다이오드(34)의 캐소드가 접속되고, 그 제너 다이오드(34)의 애노드가 직류 전원(1)의 플러스측 단자에 접속되어 있다.

즉, 다른 압전 소자 구동 장치(2)에 있어서의 승압 회로(3)의 출력 전압이 압전 소자 구동 장치(2)에 있어서의 승압 회로(3)의 출력 전압보다 높은 경우, 그 차분의 전압, 이른바 과전압이 다이오드(33)를 통하여 제너 다이오드(34)에 인가된다. 이 제너 다이오드(34)에 인가되는 과전압이 소정값(제너 전압) 이상이면, 제너 다이오드(34)에 역방향의 전류가 흐른다. 이로써, 과전압이 감쇠된다. 따라서, 각 압전 소자 구동 장치(2)의 승압 전압의 차이에 관계없이, 각 압전 소자 구동 장치(2)를 독립적으로 안정되게 동작시키도록 하고 있다. 또한, 다이오드(33)에 의해, 다른 압전 소자 구동 장치(2)로부터 유출된 전류가 압전 소자 구동 장치(2)에 유입되지 않는다.

또한, 피에조 소자(6)에 파손이나 접속 해제가 발생하여 인덕터(11)를 거친 충전 전류의 갈 곳이 없어질 경우, 정류 다이오드(13)의 캐소드 전압[피에조 소자(6)에 인가되는 전압]이 급상승한다. 이 과전압은, 다이오드(33)를 통하여 제너 다이오드(34)에 인가된다. 이 제너 다이오드(34)에 인가되는 과전압이 소정값(제너 전압) 이상이면, 제너 다이오드(34)에 역방향의 전류가 흐른다. 이로써, 과전압이 감쇠된다.

다만, 피에조 소자(6)는 1000pF 정도의 정전 용량의 컨덴서에 상당한다. 그 러므로, 피에조 소자(6)에 파손이나 접속 해제가 발생하면, 도 23에 나타낸 바와 같이, 정류 다이오드(13)의 캐소드 전압[피에조 소자(6)에 인가되는 전압]이 통상의 80V로부터 3배인 240V 정도까지 순간적으로 상승한다. 이 상승 속도가 빠른 과전압에 대해서는, 제너 다이오드(34)에 의한 감쇠 작용이 도움이 되지 않을 가능성이 있다. 이대로 구동이 계속되면, 과전압으로 회로 부품이 파괴될 가능성이 있다.

그래서, 이 제10 실시예에서는, 도 24에 나타낸 바와 같이, 피에조 소자(6)에 대하여 컨덴서(80)가 병렬로 접속된다. 이 컨덴서(80)는, 예를 들면 100pF의 정전 용량을 가지며, 도 25에 나타낸 바와 같이, 피에조 소자(6)의 파손이나 접속이 해제 시에 발생하는 과전압[정류 다이오드(13)의 캐소드 전압]을 자체로의 충전에 의해 억제한다.

또한, 승압 회로(3)의 출력단[정류 다이오드(13)의 캐소드]에 다이오드(33)를 순방향으로 개재하여 제너 다이오드(34)의 캐소드가 접속되고, 이 제너 다이오드(34)의 애노드가 저항(81)을 통하여 어스 라인에 접속된다. 그리고, 제너 다이오드(34)의 애노드와 저항(81)과의 접속점이, 다이오드(82)를 순방향으로 개재하여 직류 전원(1)의 플러스측 단자에 접속되며, 또한 차지 정지 회로(Charge Stop Circuit)(83)에 접속된다. 또한, MOSFET(12)의 소스가, 차단용 MOSFET(84)의 드레인·소스 사이를 통하여 어스 접속된다. 그리고, 차단용 MOSFET(84)은, 기생 다이오드(84a)를 가진다.

피에조 소자(6)의 파손이나 접속 해제에 의해 과전압이 발생하면, 이 과전압 이 다이오드(33)를 통하여 제너 다이오드(34)에 인가된다. 이 제너 다이오드(34)에 인가되는 과전압이 소정값(제너 전압) 이상이면, 제너 다이오드(34)에 역방향의 전류가 흐른다. 제너 다이오드(34)를 거친 전류는, 다이오드(82)를 통과하여 직류 전원(1)에 회생되는 동시에, 저항(81)을 거쳐 어스 라인에 흐른다. 이로써, 과전압이 감쇠된다.

차지 정지 회로(83)는, 제너 다이오드(34)를 거친 전류에 의해 저항(81)에 생기는 전압이 설정값 이상으로 되었을 때, 또는 주제어부(22)에 동작용 전압(직류 전압 5V)을 공급하는 제어용 전원(21)의 전압이 동작 불가능 레벨까지 저하되어 리셋 회로(25)로부터 리셋 신호가 발해질 때, 또는 리셋 회로(25)의 워치독 타이머(watchdog timer) 기능에 의해 주제어부(22)의 폭주에 의한 제어 불가능이 검지되었을 때, 통상은 온되어 있는 MOSFET(84)을 오프한다. MOSFET(84)이 오프되면, 비록 MOSFET(12)가 온되어 있어도, 인덕터(11)에 전류가 흐르지 않고, 인덕터(11)로의 에너지의 차지가 정지된다.

작용을 설명한다.

에너지 차지 시에는, MOSFET(12)이 온되어 트랜지스터 어레이(30)가 온되고, 또한 이미 MOSFET(84)이 온되어 있으므로, 직류 전원(1)으로부터 트랜지스터 어레이(30)를 통해 인덕터(11)에 에너지를 차지하기 위한 전류가 흘러 인덕터(11)를 거친 전류가 MOSFET(12) 및 MOSFET(84)을 통과하여 어스 라인에 흐른다. 어스 라인에 흐른 전류는, 직류 전원(1)에 흐른다.

한편, 피에조 소자(6)에 파손이나 접속 해제가 발생한 경우, 정류 다이오 드(13)의 캐소드 전압이 급상승하지만, 그 과전압은 제너 다이오드(34)에서의 감쇠와 컨덴서(80)의 충전으로 억제된다. 이로써, 압전 소자 구동 장치(2)의 회로 부품이 과전압으로부터 보호된다.

제너 다이오드(34)에서의 감쇠와 컨덴서(80)의 충전에도 불구하고, 과전압이 충분히 억제되지 않고 아직 높은 경우에는, 제너 다이오드(34)를 거친 전류에 의해 저항(81)에 생기는 전압이 설정값 이상으로 된다. 이 때, 차지 정지 회로(83)에 의해 MOSFET(84)이 오프된다. MOSFET(84)이 오프되면, 비록 주제어부(22)에 의해 MOSFET(12)가 온되어도, 인덕터(11)에는 승압 동작용 전류가 흐르지 않고, 인덕터(11)로의 에너지 차지가 정지된다. 따라서, 이후의 안전이 확보된다.

제너 다이오드(34) 및 저항(81)을 거친 전류는, 어스 라인으로부터 트랜지스터 어레이(30)의 내부 다이오드(39)를 통과하여 인덕터(11)에 흐르고, 이 인덕터(11)로부터 정류 다이오드(13) 및 다이오드(33)를 통과하여 다시 제너 다이오드(34)로 흐른다.

제어용 전원(21)의 전압이 동작 불가능한 레벨까지 저하되어 리셋 회로(25)로부터 리셋 신호가 발해진 경우에도, 차지 정지 회로(83)에 의해 MOSFET(84)이 오프된다. 따라서, 이대로 주제어부(22)에 의해 MOSFET(12)이 온되어도, 인덕터(11)에는 승압 동작용 전류가 흐르지 않고, 인덕터(11)로의 에너지 차지가 정지되어 안전이 확보된다.

제어용 전원(21)의 전압이 동작 가능한 레벨까지 상승하여 리셋 회로(25)로부터의 리셋 신호의 발생이 해제되면, 차지 정지 회로(83)에 의해 MOSFET(84)이 온 된다.

그리고, 리셋 회로(25)에 주제어부(22)를 감시하는 워치독 타이머 기능이 있으므로, 이 워치 독 타이머 기능에 의해 주제어부(22)의 폭주에 의한 제어 불가능이 검지된 경우에는, 전술한 바와 마찬가지로, 차지 정지 회로(83)에 의해 MOSFET(84)이 오프된다. 이 오프에 의해, 폭주한 주제어부(22)가 MOSFET(12)을 온해도, 인덕터(11)에는 승압 동작용 전류가 흐르지 않고, 인덕터(11)로의 에너지의 차지가 정지되어 안전이 확보된다.

승압 동작 및 충전 시에 MOSFET(12)에 흐르는 전류 파형, 및 피에조 소자(6)의 전압 파형을 도 25에 나타내고 있다.

[11] 제11 실시예에 대하여 설명한다.

이 제11 실시예는, 도 20에 나타낸 제8 실시예의 변형예이다.

도 26에 나타낸 바와 같이, 방전 회로(4)에 있어서, 다이오드(75)가 인덕터(76)와 MOSFET(77)의 드레인 사이의 통전로에 설치되어 있다. 또한, 주제어부(22) 내의 주요부의 구성으로서, MOSFET(12)에 대한 제어 신호를 출력하는 게이트 회로(91), 및 MOSFET(12)에 대한 제어 신호를 논리 반전한 형태로 출력하는 반전 게이트 회로(92)를 나타내고 있다. 그리고, 도 26에서는, 다이오드(75)와 인덕터(76)의 배치 순서를 도 20과는 반대로 하고 있다.

승압 회로(3)에 있어서의 인덕터(11)의 출력 측에 다이오드(33)을 순방향으 로 개재하여 제너 다이오드(34)의 캐소드가 접속되고, 이 제너 다이오드(34)의 애노드가 직류 전원(1)의 플러스측 단자에 접속된다.

승압 동작 및 충전 시에 MOSFET(12)에 흐르는 전류 파형, 및 피에조 소자(6)의 전압 파형을 도 27에 나타내고 있다.

다른 구성, 작용 및 효과는 제8 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.

[12] 제12 실시예에 대하여 설명한다.

이 제12 실시예는, 도 26에 나타낸 제11 실시예의 변형예이다.

도 28에 나타낸 바와 같이, 승압 회로(3)에 있어서, MOSFET(51)의 드레인과 다이오드(58)와의 접속점에, 저항(54)을 통하여 MOSFET(12)의 게이트가 접속된다.

MOSFET(51)이 온되면, 도 29에 나타낸 바와 같이, MOSFET(51)의 드레인과 다이오드(58)와의 접속점의 전압 Vg가 고레벨이 되고, MOSFET(12)도 온된다. MOSFET(51)이 오프되면, 전압 Vg가 0로 되고, MOSFET(12)도 오프된다.

또한, 승압 회로(3)에 있어서의 인덕터(11)의 출력 측에 다이오드(33)를 순방향으로 개재하여 제너 다이오드(34)의 캐소드가 접속되고, 이 제너 다이오드(34)의 애노드가 저항(81)을 통하여 어스 라인에 접속된다. 그리고, 제너 다이오드(34)의 애노드와 저항(81)과의 접속점이, 다이오드(82)를 순방향으로 개재하여 직류 전원(1)의 플러스측 단자에 접속되고, 또한 주제어부(22) 내의 래치 회로(93)에 접속된다.

래치 회로(93)는, 제너 다이오드(34)를 거친 전류에 의해 저항(81)에 생기는 전압이 설정값 이상으로 되었을 때, 고레벨의 전압을 래치 출력한다. 이 래치 출력이 주제어부(22) 내의 논리합 회로(94)의 한쪽 입력단에 입력된다. 논리합 회로(94)의 다른 쪽 입력단에는, 방전 회로(4)의 MOSFET(77)을 제어하기 위한 구동 신호도 입력된다.

또한, 방전 회로(4)에 있어서의 다이오드(75)가, 인덕터(76)와 MOSFET(77) 사이의 통전로에 옮겨져 있다. 그리고, 인덕터(76)의 출력 측[다이오드(75)의 애노드]에 다이오드(95)를 순방향으로 개재하여 제너 다이오드(34)의 캐소드가 접속된다.

이와 같은 구성에 의하면, 주제어부(22)와 MOSFET(12)의 게이트 사이의 구동 신호 라인이 불필요해지므로, 주제어부(22)와 압전 소자 구동 장치(2) 사이의 구동 신호 라인을 3개에서 2개로 줄일 수 있다.

방전 회로(4)는, 액체의 흡입 시에는 MOSFET(77)이 오프 상태를 유지함으로써 승압 회로(3)로부터 피에조 소자(6)로의 충전 경로를 유지하지만, 액체가 토출될 때는 MOSFET(77)이 온됨으로써 인덕터(76), 다이오드(75), 및 MOSFET(77)을 통과하는 경로로 피에조 소자(6)의 충전 전압을 직류 전원(1) 측으로 급속 방전시키고, 이 방전 전류를 직류 전원(1)에 회생시킨다.

또한, 방전 시에는, 도 28에 파선 화살표로 나타낸 바와 같이, 피에조 소자(6)의 충전 전압이 직류 전원(1)의 전압까지 하강할 때까지는, 인덕터(76), 다이오드(75), 및 MOSFET(77)을 통과하여 직류 전원(1) 측으로 흐른 방전 전류가, 이 직류 전원(1)으로부터 어스 라인을 통과하여 피에조 소자(6)로 되돌아오는 경로로 흐른다. 피에조 소자(6)의 충전 전압이 직류 전원(1)의 전압까지 하강하면, 이번에는, 지금까지의 방전 전류에 의해 인덕터(76)에 차지된 에너지에 의해, 피에조 소자(6)의 나머지 충전 전압이 인덕터(76), 다이오드(75), 및 MOSFET(77)을 통과하여 직류 전원(1) 측으로 방전되고, 이 직류 전원(1)을 거친 전류가 어스 라인을 통과하여 피에조 소자(6)로 되돌아오는 경로로 흐른다. 이와 같이 하여, 피에조 소자(6)가 완전히 다 방전되어 에너지가 없어질 때까지 방전로가 형성되고, 직류 전원(1)으로의 방전 에너지의 회생이 계속된다.

피에조 소자(6)가 완전히 다 방전된 후, 인덕터(76) 및 인덕터(11)에 남아 있는 에너지에 기초한 전류가, 인덕터(76)로부터 다이오드(75), MOSFET(77), 직류 전원(1), 어스 라인, 다이오드(58), 인덕터(11), 및 정류 다이오드(13)를 통과하여 인덕터(76)로 되돌아오는 경로로 흐른다. 이 전류 경로는, 인덕터(76) 및 인덕터(11)에 남아 있는 에너지가 없어질 때까지 계속된다. 따라서, 인덕터(76) 및 인덕터(11)에 불필요한 에너지가 남지 않는다.

한편, 피에조 소자(6)의 파손이나 접속 해제에 의해 과전압이 생기면, 이 과전압이 다이오드(33)를 통하여 제너 다이오드(34)에 인가된다. 이 제너 다이오드(34)에 인가되는 과전압이 소정값(제너 전압) 이상이면, 제너 다이오드(34)에 역방향의 전류가 흐른다. 제너 다이오드(34)를 거친 전류는, 다이오드(82)를 통과하여 직류 전원(1)에 회생되고, 또한 저항(81)을 거쳐 어스 라인에 흐른다. 이로써, 과전압이 감쇠된다.

이 제너 다이오드(34)에서의 감쇠에도 불구하고, 과전압이 충분히 억제되지 않고 아직 높은 경우에는, 제너 다이오드(34)를 거친 전류에 의해 저항(81)에 생기는 전압이 설정값 이상으로 된다. 이 때, 주제어부(22) 내의 래치 회로(93)로부터 고레벨의 신호가 출력된다. 이 출력 신호에 기초하여, 논리합 회로(94)의 출력이 방전 시와 동일하게 고레벨로 되고, 방전 회로(4)의 MOSFET(77)이 온된다. MOSFET(77)가 온되면, 억제할 수 없었던 분만큼의 과전압이 MOSFET(77)을 통해 직류 전원(1) 측에 회생된다. 따라서, 이후의 안전이 확보된다.

제너 다이오드(34) 및 저항(81)을 거친 전류는, 어스 라인으로부터 MOSFET(12)의 기생 다이오드(12a) 및 정류 다이오드(13)를 통과하여 인덕터(76)에 흐르고, 이 인덕터(76)로부터 다이오드(95)를 통과하여 다시 제너 다이오드(34)로 흐른다.

그리고, MOSFET(77)의 온에 의한 피에조 소자(6)의 방전중에, 그 MOSFET(77)이 주제어부(22)의 오동작 등으로 오프될 경우에는, 방전 전압이 갈 곳이 없어져 다이오드(71)의 애노드 전압이 급상승한다. 이 과전압은, 제너 다이오드(34)에서의 감쇠에 의해 억제된다. 이로써, MOSFET(77)이 과전압으로부터 보호된다.

다른 구성, 작용 및 효과는 제11 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.

[13] 제13 실시예에 대하여 설명한다.

이 제13 실시예는, 도 4에 나타낸 제3 실시예에서 일어날 수 있는 문제점에 대처하고 있다.

즉, 도 30에 나타낸 바와 같이, 또 제7 실시예의 설명에서 사용한 도 18의 등가 회로에 나타낸 것과 동일하게, MOSFET(12)이 기생 캐패시턴스 Cr, Co, Ci를 가지고 있다(도 30에는 기생 캐패시턴스 Cr, Co 만 나타내고 있음).

제2 개폐 스위치인 MOSFET(12)이 온되고, 그에 따라 제1 개폐 스위치인 트랜지스터 어레이(30)가 온되면, 인덕터(11)에 전류가 흐르고, 인덕터(11)에 에너지가 차지된다.

다음으로, MOSFET(12)가 오프되면, 인덕터(11)에 차지된 에너지가 정류 다이오드(13)를 통하여 피에조 소자(6)에 인가되고, 피에조 소자(6)가 충전되어 간다. 이 충전에 따른 피에조 소자(6)의 동작에 의해, 액체가 빨려들어간다. 이 때의 전류 경로는, 인덕터(11)로부터 정류 다이오드(13), 피에조 소자(6), 어스 라인, 트랜지스터 어레이(30)의 내부 다이오드(39), 및 다이오드(31)를 통과하여 인덕터(11)로 되돌아오는 경로이다.

트랜지스터 어레이(30)는, MOSFET(12)이 오프된 후 지연되어 오프된다. 이 트랜지스터 어레이(30)의 오프 시에는, 전술한 바와 같이, 인덕터(11)로부터 정류 다이오드(13), 피에조 소자(6), 어스 라인, 트랜지스터 어레이(30)의 내부 다이오드(39), 다이오드(31)를 통과하여 인덕터(11)로 되돌아오는 경로로 전류가 흐르고 있다. 즉, 트랜지스터 어레이(30) 내의 트랜지스터에 전류가 흐르고 있지 않으므로, 트랜지스터 어레이(30)를 안전하게 오프할 수 있다.

인덕터(11)로부터 피에조 소자(6)로의 에너지의 공급은, 인덕터(11)의 출력 전압이 피크에 달했을 때, 피에조 소자(6)로부터 정류 다이오드(13)의 캐소드에 인가되는 바이어스(이른바 역바이어스)에 의해, 정지한다.

이와 같이 하여, 피에조 소자(6)의 충전이 완료된 후, 방전 회로(4)의 MOSFET(14)가 온되어, 피에조 소자(6)의 충전 전압이 MOSFET(14)을 통과하여 어스 측에 급속 방전된다. 이 급속 방전에 따른 피에조 소자(6)의 동작에 의해, 액체가 토출된다. 이 방전 후, MOSFET(14)이 오프된다.

여기서, 문제가 되는 것은, 도 31에 나타낸 바와 같이, 인덕터(11)로부터 피에조 소자(6)로의 에너지의 공급이 정류 다이오드(13)로의 역바이어스에 의해 정지되었을 때, 인덕터(11)와 정류 다이오드(13)의 애노드와의 접속점의 전압과 실질적으로 같은 고전압이 MOSFET(12)의 기생 캐패시턴스 Cr, Co에 충전된 상태에 있다. 그리고, 인덕터(11)에 남은 에너지에 의해 인덕터(11)의 출력단으로부터 입력단의 방향으로 전류가 흐르면, 인덕터(11)의 출력단의 전압이 하강하고, 그에 따라 기생 캐패시턴스 Cr, Co로부터 인덕터(11)를 향해 전류가 흐른다. 이것이 트리거로 되어 공진이 생기고, 인덕터(11)의 출력단으로부터 입력단을 향하는 전류와 입력단으로부터 출력단을 향하는 전류가 교대로 반복하여 흐르고, 인덕터(11)의 양단 전압 VL이 크게 진동하는 점이다. 이 전압 변동이 그 다음의 MOSFET(12) 및 트랜지스터 어레이(30)의 온에 의한 에너지의 차지 타이밍까지 남으면, 피에조 소자(6)로의 충전량에 변동이 생기고, 액체의 토출량을 적절하게 제어하기 곤란하게 될 가능성이 있다.

이와 같은 문제를 방지하기 위하여, 이 제13 실시예에서는, 도 32에 나타낸 바와 같이, 인덕터(11)의 출력 측[정류 다이오드(13)의 애노드]과 MOSFET(12)의 드레인 사이의 통전로에, MOSFET(12)의 드레인으로부터 인덕터(11)를 향한 전류를 저 지하는 다이오드(101)가 접속된다. 이 다이오드(101)의 채용에 따라 인덕터(11)로부터 트랜지스터 어레이(30)를 향한 회생 전류를 저지하기 위한 다이오드(31, 32)가 제거된다.

이와 같은 구성에 의하면, 인덕터(11)로부터 피에조 소자(6)로의 에너지 공급이 정류 다이오드(13)로의 역바이어스에 의해 정지되었을 때, 인덕터(11)와 정류 다이오드(13)의 애노드와의 접속점의 전압과 실질적으로 같은 고전압이 MOSFET(12)의 기생 캐패시턴스 Cr, Co에 충전된 상태에 있지만, 다이오드(101)의 존재에 의해, 기생 캐패시턴스 Cr, Co로부터 인덕터(11)를 향한 전류가 저지된다. 인덕터(11)의 남은 에너지가 감소해 가더라도, 이 전류 저지가 계속된다. 따라서, 도 33에 나타낸 바와 같이, 인덕터(11)의 양단 전압 VL의 진동은, 인덕터(11) 자체의 기생 캐패시턴스만에 의한 것이 되고, 단시간 내에 신속히 수속(收束)하여, 그 다음의 MOSFET(12) 및 트랜지스터 어레이(30)의 온에 의한 에너지의 차지 타이밍까지 남지 않는다.

이와 같이 하여, 인덕터(11)의 양단 전압 VL의 진동이 단시간 내에 신속하게 수속하여 그 다음의 에너지의 차지 타이밍까지 남지 않는 것에 의해, 피에조 소자(6)로의 충전량이 변동없이 안정되어, 액체의 토출량을 적정하게 제어할 수 있게 된다. 나아가서는, 도 33에 나타낸 바와 같이, MOSFET(12) 및 트랜지스터 어레이(30)의 온으로부터 그 다음의 온까지의 주기를 단축할 수 있다. 나아가서는, 피에조 소자(6)의 충방전 사이클의 단축이 도모된다.

그리고, 트랜지스터 어레이(30) 및 MOSFET(12)의 온에 의해 인덕터(11)에 전 류가 흐르는 에너지의 차지 시에는, 전류 경로에 존재하는 다이오드(101)에 의해 전압 강하가 생기지만, 이 전압 강하는 제거된 원래의 다이오드(31)에 의한 전압 강하 분과 같아서, 전력 손실의 문제는 생기지 않는다.

다이오드(101)를 설치하는 위치에 대해서는, 인덕터(11)와 정류 다이오드(13)의 애노드와의 접속점으로부터 MOSFET(12)의 드레인에 걸친 통전로로 한정되지 않고, 트랜지스터 어레이(30)의 출력단으로부터 인덕터(11) 및 MOSFET(12)을 통과하여 어스 라인에 이르는 경로이면, 어디라도 된다. 예를 들면, 인덕터(11) 사이의 통전로, 즉 원래의 다이오드(31)가 설치되어 있던 위치라도 된다.

다른 구성, 작용 및 효과는 제3 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.

[14] 제14 실시예에 대하여 설명한다.

이 제14 실시예는, 도 4에 나타낸 제3 실시예에서 일어날 수 있는 문제에 대처하고 있다.

즉, 도 34에 나타낸 바와 같이, 인덕터(11)의 주변, 예를 들면 인덕터(11)의 입력단과 어스 라인 사이에 기생 캐패시턴스 Cx가 존재한다. 기생 캐패시턴스 Cx 만 나타내고 있지만, 인덕터(11)의 출력단 측에는, 제13 실시예에서 설명한 바와 같이, MOSFET(12)에 기생 캐패시턴스 Cr, Co가 존재한다. 그리고, 실제 회로 상에는, 기생 캐패시턴스 Cx나 기생 캐패시턴스 Cr, Co 뿐만 아니라, 다른 각 부품과 어스 라인 사이에도 각각 기생 캐패시턴스가 존재한다.

문제가 되는 것은, 인덕터(11)로부터 피에조 소자(6)로의 에너지의 공급이 정류 다이오드(13)로의 역바이어스에 의해 정지되었을 때, 인덕터(11)와 정류 다이오드(13)의 애노드와의 접속점의 전압과 실질적으로 같은 고전압이 MOSFET(12)의 기생 캐패시턴스 Cr, Co에 충전된 상태에 있다. 그리고, 인덕터(11)에 남은 에너지에 의해 인덕터(11)의 출력단으로부터 입력단의 방향으로 전류가 흐르면, 인덕터(11)의 출력단의 전압이 하강하고, 이에 따라 기생 캐패시턴스 Cr, Co로부터 인덕터(11)를 향해 전류가 흐른다. 이 전류에 의해 인덕터(11)의 입력단 전압 V1이 상승하고, 기생 캐패시턴스 Cx가 충전된다. 이 충전 후, 이번에는, 인덕터(11)의 입력단으로부터 출력단의 방향으로 전류가 흘러 인덕터(11)의 출력단의 전압이 상승한다. 이와 같이 하여, 인덕터(11)의 인덕턴스와 각 기생 캐패시턴스에 의한 공진이 생기고, 인덕터(11)의 출력단과 입력단 사이에서 전류가 교대로 반복하여 흐르고, 인덕터(11)의 양단 전압이 크게 진동하게 된다.

인덕터(11)의 입력단 전압 V1, 인덕터(11)의 출력단 전압 V2, 및 피에조 소자(6)의 전압 V3를 전압 모니터(111, 112, 113)를 사용하여 각각 모니터링한 것이 도 35이며, 입력단 전압 V1 및 출력단 전압 V2에 각각 큰 진동이 생긴다.

인덕터(11)의 양단 전압의 변동이 그 다음의 MOSFET(12) 및 트랜지스터 어레이(30)의 온에 의한 에너지의 차지 타이밍까지 남으면, 피에조 소자(6)로의 충전량에 변동이 생기고, 액체의 토출량을 적절하게 제어하기 곤란하게 될 가능성이 있다.

그래서, 이 제14 실시예에서는, 도 36에 나타낸 바와 같이, 인덕터(11)와 병렬로 가변 저항(120)이 접속된다. 가변 저항(120)이 인덕터(11)에 병렬로 접속되 면, 인덕터(11)에 흐르는 전류가 가변 저항(120)으로 분류(分流)하여 흐른다. 이 가변 저항(120)으로의 분류에 의해, 인덕터(11)에 흐르는 전류의 에너지가 저감된다.

가변 저항(120)의 저항값을 R1, R2, R3, R4(R1>R2>R3>R4)로 변화시키면서, 인덕터(11)의 입력단 전압 V1 및 피에조 소자(6)의 전압 V3를 전압 모니터(111, 113)를 사용하여 모니터링한 것이 도 37, 도 38, 도 39, 도 40이다.

가변 저항(120)의 저항값이 가장 큰 R1일 때의 입력단 전압 V1은, 도 37에 나타낸 바와 같이, 진동의 진폭 기간이 길어진다.

가변 저항(120)의 저항값이 R1보다 작은 R2일 때의 입력단 전압 V1은, 도 38에 나타낸 바와 같이, R1의 경우보다 진동의 진폭 기간이 짧아진다.

가변 저항(120)의 저항값이 R2보다 작은 R3일 때의 입력단 전압 V1은, 도 39에 나타낸 바와 같이, R2의 경우보다 진동의 진폭 기간이 더 짧아진다.

가변 저항(120)의 저항값이 R3보다 작은 R4일 때의 입력단 전압 V1은, 도 40에 나타낸 바와 같이, 진동의 진폭 기간은 짧아지지만, 파형이 찌그러진다.

이와 같이 하여, 가변 저항(120)의 저항값을 변화시키면서, 입력단 전압 V1의 진동의 진폭 기간도 가장 짧고, 또한 입력단 전압 V1의 파형이 찌그러지지 않는 조건을 찾아낸다.

가변 저항(120)의 저항값으로서 최적인 것은 R3이며, 이 R3가 선정되는 것에 의해, 인덕터(11)의 입력단 전압 V1이 단시간 내에 신속하게 수속되고, 그 다음의 MOSFET(12) 및 트랜지스터 어레이(30)의 온에 의한 에너지의 차지 타이밍까지 남지 않는다.

인덕터(11)의 입력단 전압 V1의 진동이 단시간 내에 신속하게 수속하여 그 다음의 에너지의 차지 타이밍까지 남지 않는 것에 의해, 피에조 소자(6)로의 충전량이 변동없이 안정되어, 액체의 토출량을 적절하게 제어할 수 있게 된다. 나아가서는, MOSFET(12) 및 트랜지스터 어레이(30)의 온/오프의 주기를 단축할 수 있다. 나아가서는, 피에조 소자(6)의 충방전 사이클의 단축이 도모된다.

그리고, 가변 저항(120) 대신, 최적인 저항 R3를 가지는 고정 저항을 인덕터(11)에 병렬로 접속해도 된다.

[15] 제15 실시예에 대하여 설명한다.

제15 실시예는, 도 4에 나타낸 제3 실시예 및 도 22에 나타낸 제9 실시예에서 일어날 수 있는 문제점에 대처하고 있다.

즉, 도 41에 나타낸 바와 같이, 승압 회로(3)의 출력단에 다이오드(33)를 순방향으로 개재하여 제너 다이오드(34)의 캐소드가 접속되고, 이 제너 다이오드(34)의 애노드가 직류 전원(1)의 플러스측 단자에 접속되어 있다. 다른 압전 소자 구동 장치(2)에 있어서의 승압 회로(3)의 출력 전압이 압전 소자 구동 장치(2)에 있어서의 승압 회로(3)의 출력 전압보다 높은 경우, 그 차분의 전압이 다이오드(33)를 통과하여 제너 다이오드(34)에 인가되어 동일한 제너 다이오드(34)에서 감쇠된다. 이로써, 각 압전 소자 구동 장치(2)의 승압 전압의 차이에 관계없이, 각 압전 소자 구동 장치(2)를 독립적으로 안정되게 동작시키도록 하고 있다. 또한, 다이오드(33)에 의해, 다른 압전 소자 구동 장치(2)로부터 유출된 전류가 압전 소자 구동 장치(2)에 유입되지 않는다. 또한, 피에조 소자(6)에 파손이나 접속 해제가 발생하여 인덕터(11)를 거친 충전 전류의 갈 곳이 없어졌을 경우, 정류 다이오드(13)의 캐소드 전압[피에조 소자(6)에 인가되는 전압]이 급상승한다. 이 과전압은, 다이오드(33) 및 제너 다이오드(34)를 통하여 직류 전원(1)에 인가되고, 제너 다이오드(34)에서 감쇠된다.

그리고, 주제어부(22)로부터 MOSFET(12)의 게이트로의 구동 신호 라인에 저항(131)이 설치되고, 주제어부(22)로부터 MOSFET(14)의 게이트로의 구동 신호 라인에 저항(132)이 설치되어 있다.

여기서, 문제가 되는 것은, 제너 다이오드(34)가 기생 캐패시턴스(34a)를 가지고, 각 다이오드(33)도 기생 캐패시턴스(33a)를 가지는 점이다. 또한, 압전 소자 구동 장치(2)의 개수가 많으면 각 압전 소자 구동 장치(2)로부터 제너 다이오드(34)의 캐소드까지의 배선이 길어지고, 이 배선과 어스 라인 사이에도 무시할 수 없는 기생 캐패시턴스가 존재하는 점이다.

즉, 복수의 압전 소자 구동 장치(2) 중, 예를 들면, 1개의 압전 소자 구동 장치(2)만 동작하는 경우(1 채널 구동), 이 1개의 압전 소자 구동 장치(2)로부터 본 기생 캐패시턴스(33a, 34a) 및 그 외의 기생 캐패시턴스의 합성 용량은 매우 크다. 따라서, 승압 회로(3)의 출력에 의한 피에조 소자(6)의 충전 시에, 이 승압 회로(3)의 출력의 일부가 기생 캐패시턴스(33a, 34a)나 그 외의 기생 캐패시턴스의 충전에 사용된다.

그러므로, 피에조 소자(6)의 전압은, 도 42에 나타낸 바와 같이, MOSFET(12) 및 트랜지스터 어레이(30)의 온/오프가 6회 정도 반복된 후, 겨우 목표 레벨인, 예를 들면 80V에 이르게 된다. 즉, 구동 개시 시에는, 피에조 소자(6)의 충전량이 불충분하여, 적정한 양의 액체를 토출할 수 없게 될 우려가 있다.

그래서, 제15 실시예에서는, 도 43에 나타낸 바와 같이, 승압 회로(3)의 출력단으로부터 다이오드(33) 및 제너 다이오드(34)를 통하여 직류 전원(1)의 플러스측 단자로 연결되는 배선이 다이오드(33) 및 제너 다이오드(34)와 함께 제거된다. 그리고, 인덕터(11)와 정류 다이오드(13)의 애노드와의 접속점[MOSFET(12)의 드레인]으로부터 MOSFET(14)의 게이트에 걸쳐 저항(133)이 접속된다. 저항(133)의 저항값은, MOSFET(14)의 게이트로 연결되는 구동 신호 라인 상의 저항(132)의 저항값보다 훨씬 크다. 예를 들면, 저항(132)의 저항값을 "1"로 하면, 저항(133)의 저항값은 "150"이다.

작용을 설명한다.

다이오드(33), 제너 다이오드(34), 및 그 배선이 제거되는 것에 의해, 승압 회로(3)의 출력의 일부가, 기생 캐패시턴스(33a, 34a) 및 그 외의 기생 캐패시턴스의 충전에 사용되지 않는다.

따라서, 피에조 소자(6)의 전압은, 도 44에 나타낸 바와 같이, 구동 개시로부터 즉시 목표 레벨에 이른다. 즉, 구동 개시로부터 바로 피에조 소자(6)의 충전량이 충분하게 되어, 적정량의 액체를 토출할 수 있다.

저항(133)의 저항값으로서 저항(132)의 저항값보다 훨씬 큰 값이 선정되어 있으므로, 피에조 소자(6)의 파손이나 접속 해제가 없는 정상 시에는, 주제어부(22)로부터 출력되는 구동 신호에 의해서만 MOSFET(14)의 온/오프가 제어된다.

피에조 소자(6)에 파손이나 접속 해제가 발생하고, 정류 다이오드(13)의 캐소드 전압[피에조 소자(6)에 인가되는 전압]이 통상의 80V로부터 3배인 240V 정도까지 상승한 경우에는, 그 과전압이 주제어부(22) 내의 게이트(도시하지 않음)를 통하여 저항(133, 132)의 직렬 회로에 인가된다. 이 때, 저항(132)에 생기는 전압이 MOSFET(14)의 게이트의 임계값 전압(예를 들면, 0.8V∼1.1V)을 초과하여, MOSFET(14)이 온된다. MOSFET(14)이 온되면, 정류 다이오드(13)의 캐소드가 MOSFET(14)을 통하여 어스 접속되고, 어스 라인에 과전압이 방전된다. 이로써, 압전 소자 구동 장치(2)의 회로 부품이 과전압으로부터 보호된다.

다른 구성, 작용 및 효과는 제3 및 제9 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.

[16] 제16 실시예에 대하여 설명한다.

이 제16 실시예는, 도 11에 나타낸 제5 실시예의 변형이다.

도 45에 나타낸 바와 같이, 방전 회로(4)가 MOSFET(14) 만으로 구성되고, 승압 회로(3)의 다이오드(55) 및 MOSFET(56)이 제거된다. 그리고, 승압 회로(3)에 있어서, 인덕터(11)와 정류 다이오드(13)의 애노드와의 접속점으로부터, MOSFET(12)의 베이스에 걸쳐 저항(140)이 접속된다. 저항(140)은 저항(54)과 직렬 회로를 형성하고 있고, 이 직렬 회로가 인덕터(11)에 대하여 병렬로 접속된 형태로 된다.

다른 구성은 제5 실시예와 동일하다.

작용을 설명한다.

먼저, MOSFET(51)가 온될 때의 MOSFET(51)의 게이트 전압의 임계값은, 예를 들면 -2.3V이다. 주제어부(22)로부터 MOSFET(51)에 대하여 출력되는 구동 신호는, 레벨 변화가 0V∼3.3V이다. 0V가 MOSFET(51)을 온하기 위한 저레벨에 상당하며, 3.3V가 MOSFET(51)을 오프하기 위한 고레벨에 상당한다. 즉, 구동 신호가 고레벨 일 때, 저항(52)을 통한 바이어스 전압(=12V-3.3V)이 MOSFET(51)의 게이트에 인가되어, MOSFET(51)가 오프 상태를 유지한다. 구동 신호가 저레벨로 되면, MOSFET(51)의 게이트 전압이 임계값 -2.3V 이하로 저하되어, MOSFET(51)가 온된다. 이 상태에서, MOSFET(51)의 게이트 전압이 저항(52)과 컨덴서(53)에 의해 정해지는 시정수(예를 들면, 100μS)로 상승해 간다. 이 시정수에 따른, 예를 들면 50㎲ 후, MOSFET(51)의 게이트 전압이 임계값 -2.3V를 초과하여 높아져서, MOSFET(51)이 오프된다.

MOSFET(51)이 온될 때, 그 MOSFET(51)를 거친 약 12V의 전압이 저항(54)을 통하여 MOSFET(12)의 게이트에 인가되어, MOSFET(12)이 온된다. MOSFET(51)이 오프되면 MOSFET(12)도 오프된다.

MOSFET(51) 및 MOSFET(12)가 온될 때, 실선 화살표와 같이 인덕터(11)에 전류가 흐르고, 인덕터(11)에 에너지가 차지되어 간다. 여기서, MOSFET(51)의 온 시간은 상기 시정수에 기초한 50㎲로 제한된다. 이 시간 제한에 의해, 인덕터(11)로 의 에너지의 차지가 포화되기 전에 인덕터(11)로의 통전이 정지되어, 과전류에 의한 회로 부품의 파손이 미연에 방지된다.

MOSFET(12)이 오프되면, 인덕터(11)에 차지된 에너지가 정류 다이오드(13)를 통하여 피에조 소자(6)에 인가되고, 피에조 소자(6)가 충전되어 간다. 이 충전에 따른 피에조 소자(6)의 동작에 의해, 액체가 빨려들어간다. 이 때의 전류 경로는, 인덕터(11)로부터 정류 다이오드(13), 피에조 소자(6), 어스 라인, 다이오드(58)를 통과하여 인덕터(11)로 되돌아오는 경로이다. 이 때, MOSFET(12)의 게이트 전압은 다이오드(58)의 캐소드 전압인 0.7V 정도로 작으며, 따라서 MOSFET(12)의 오프 상태가 유지된다.

이와 같이 하여, 피에조 소자(6)의 충전이 완료한 후, 방전 회로(3)의 MOSFET(14)이 온된다. 이 온에 의해, 파선 화살표로 나타낸 바와 같이, 피에조 소자(6)의 충전 전압이 MOSFET(14)을 통과하여 어스 측에 급속 방전된다. 이 급속 방전에 따른 피에조 소자(6)의 동작에 의해 액체가 토출된다. 이 방전 후, MOSFET(14)가 오프된다.

이 제16 실시예의 특징으로서, 제15 실시예와 동일하게, 승압 회로(3)의 출력단으로부터 다이오드(33) 및 제너 다이오드(34)를 통하여 직류 전원(1)의 플러스측 단자로 연결되는 배선이, 다이오드(33) 및 제너 다이오드(34)와 함께 제거되어 있다. 그리고, 저항(140)의 저항값으로서 저항(54)의 저항값보다 훨씬 큰 값이 선정되어 있다.

작용을 설명한다.

따라서, 피에조 소자(6)의 전압은, 구동 개시로부터 바로 목표 레벨에 이른다. 즉, 구동 개시로부터 바로, 피에조 소자(6)의 충전량이 충분하게 되어, 적정량의 액체를 토출할 수 있다.

저항(140)의 저항값으로서 저항(54)의 저항값보다 훨씬 큰 값이 선정되어 있으므로, 피에조 소자(6)의 파손이나 접속 해제가 없는 정상 시에는, MOSFET(51)의 출력 전압에 의해서만 MOSFET(12)의 온/오프가 제어된다.

MOSFET(12)의 오프에 의해 피에조 소자(6)에 대한 충전이 시작되었을 때, 만일 피에조 소자(6)에 파손이나 접속 해제가 발생하면, 정류 다이오드(13)의 캐소드 전압[피에조 소자(6)에 인가되는 전압]이 통상의 80V로부터 허용 레벨인 120V∼144V를 초과하여 240V 정도로 급상승한다. 이 경우, 급상승한 과전압이 다이오드(58)를 역방향으로 개재하여 저항(140, 54)의 직렬 회로에 인가된다. 이 때, 저항(54)에 생기는 전압이 MOSFET(12)의 게이트의 임계값 전압(예를 들면, 0.8V∼1.1V)을 초과하여, MOSFET(12)이 온된다. MOSFET(12)이 온되면, 정류 다이오드(13)의 캐소드가 MOSFET(12)을 통하여 어스 접속되고, 어스 라인에 과전압이 방 전된다. 이로써, 압전 소자 구동 장치(2)의 회로 부품이 과전압으로부터 보호된다.

[17] 제17 실시예에 대하여 설명한다.

도 46에 나타낸 바와 같이, 도포 장치 전체의 동작용 전압을 출력하는 주전원으로서, 예를 들면 24V의 직류 전압 Vin을 발생하는 직류 전원(150)이 설치되어 있다. 이 직류 전원(150)에, 마스터 컨트롤러(151) 및 복수의 액체 토출 헤드(152)가 접속된다. 마스터 컨트롤러(151)는, 직류 전압 Vin에 의해 동작하고, 각 액체 토출 헤드(152)를 통괄적으로 제어한다. 각 액체 토출 헤드(152)는, 전술한 각 실시예의 제어 유닛(20), 이 제어 유닛에 동작용 직류 전압을 공급하는 직류 전원(DC/DC 컨버터)(21), 복수개, 예를 들면 256개의 압전 소자 구동 장치(2), 그리고 이들 압전 소자 구동 장치(2)에 동작용 12V의 직류 전압 Vp를 공급하는 전원 유닛(200)으로 이루어진다.

각 압전 소자 구동 장치(2)의 구성은, 전술한 각 실시예에서 나타낸 어느 것이라도 되지만, 알기 쉽게 설명하기 위하여, 도 1에 나타낸 제1 실시예의 구성과 동일한 것으로 한다.

전원 유닛(200)은, 도 47에 나타낸 바와 같이, MOSFET(201), 제너 다이오드(202), 인덕터(203), 및 컨덴서(204)로 이루어지는 DC/DC 컨버터를 가지고, 상기 직류 전압 Vin을 각 압전 소자 구동 장치(2)의 동작에 필요한 일정 레벨의 직류 전 압 Vp로 변환하여 출력한다. 특히, 전원 유닛(200)은, 출력의 직류 전압 Vp를 PI 제어부(206)에 피드백하고, 그 직류 전압 Vp와 기준 전압 전원(205)의 기준 전압 Vref와의 차이를 PI 제어에 의해 전압 조정 신호로 변환하고, 이 전압 조정 신호의 전압 레벨에 따른 온/오프 듀티의 스위칭 신호를 펄스폭 변조 회로(PWM)(207)로부터 출력한다. 이 스위칭 신호가 상기 DC/DC 컨버터의 MOSFET(201)의 게이트에 공급되는 것에 의해, 항상 전술한 일정 레벨로 유지된 직류 전압 Vp를 얻을 수 있다.

각 압전 소자 구동 장치(2)는, 직류 전압 Vp에 의해 동작하고, MOSFET(12)의 온에 의해 인덕터(11)에 에너지를 차지하고, 차지된 에너지를 MOSFET(12)의 오프(승압)에 의해 피에조 소자(6)에 공급함으로써 피에조 소자(6)의 충전을 행하고, 그 후, MOSFET(14)의 온에 의해 피에조 소자(6)를 방전시킨다. MOSFET(12, 14)의 동작, 피에조 소자(6)의 전압 파형, MOSFET(12)의 전류 파형을 도 48에 나타내고 있다.

여기서, MOSFET(12)의 온 시간 Tc는, 예를 들면 10㎲∼30㎲의 범위에서 조절될 수 있다. 이 온 시간 Tc를 길게 할수록, 피에조 소자(6)로의 인가 전압 Vout이 높아져서(최고 90V), 액체의 토출량이 많아진다. 온 시간 Tc를 짧게 할수록, 피에조 소자(6)로의 인가 전압 Vout이 낮아져서(최저 30V), 액체의 토출량이 적어진다.

Vout=Vp×Tc/√(L×C) (√는 연산자 root임)

L은 인덕터(11)의 인덕턴스, C는 피에조 소자(6)의 기생 캐패시턴스이다.

다른 구성, 작용 및 효과는 상기 각 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.

[18] 제18 실시예에 대하여 설명한다.

상기 제7 실시예에 있어서, MOSFET(12)의 오프(승압)로부터 MOSFET(14)의 온(방전)까지의 시간은 변경할 수 없다. 따라서, 피에조 소자(6)의 충방전에 따른 액체의 1회의 토출에 필요한 시간을 짧게 하기 위해서는, MOSFET(12)의 온 시간 Tc를 짧게 하면 된다. 그러나, MOSFET(12)의 온 시간 Tc를 짧게 하면, 피에조 소자(6)의 충전량이 적어져서, 액체의 1회의 토출량이 적어진다.

또한, 액체 토출 헤드(152) 내의 각 압전 소자 구동 장치(2) 중, 동작(액체 토출)이 필요없는 몇개의 압전 소자 구동 장치(2)는, 각각의 동작이 서로 영향을 주지 않도록, 같은 타이밍에서 동작한다. 그러므로, 각 압전 소자 구동 장치(2)의 동작 시와 비동작 시에 직류 전압 Vp에 변동이 생기고, 이 변동에 대하여 전원 유닛(200)의 피드백 제어가 추종할 수 없게 될 가능성이 있다. 이렇게 되면, 비록 MOSFET(12)의 온 시간 Tc를 조절해도, 액체의 토출량을 적절하게 제어하기 곤란하게 된다.

그래서, 이 제7 실시예에서는, 전원 유닛(200)이 도 49에 나타낸 바와 같이 구성된다.

전원 유닛(200)은, 직류 전압 Vin을 각 압전 소자 구동 장치(2)의 동작에 필요한 일정 레벨의 직류 전압 Vp로 변환하여 출력하고, 또한 이 출력하는 직류 전압 Vp의 일정 레벨을 각 압전 소자 구동 장치(2)의 동시 동작의 개수 n에 따른 피드 포워드(feedforward) 제어에 의해 조정한다.

즉, 직류 전압 Vp의 설정용으로서 제어 유닛(20)으로부터 출력되는 펄스폭 변조(PWM) 신호가, 저역통과필터(210)로 평활화되고, 기준 전압 Vref가 된다. 이 기준 전압 Vref가 PI 제어부(206)에 입력된다. 또한, 전원 유닛(200)의 출력인 직류 전압 Vp가 PI 제어부(206)에 피드백된다. PI 제어부(206)는, 기준 전압 Vref와 직류 전압 Vp와의 차이를 PI 제어에 의해 전압 조정 신호로 변환한다. 이 전압 조정 신호는, 차동 증폭 회로(213)의 한쪽 입력단에 입력된다.

또한, 제어 유닛(20)으로부터 각 압전 소자 구동 장치(2)의 MOSFET(12)에 대하여 공급되는 복수의 구동 신호가, 각각 저항(121)을 통하여 연산부(212)에 받아들여진다. 연산부(212)는, 각 저항(121)을 통하여 받아들여지는 구동 신호로부터, 각 압전 소자 구동 장치 중 동시 동작(액체 토출)하는 압전 소자 구동 장치(2)의 개수 n을 검출한다. 그리고, 연산부(212)는, 검출된 개수 n에 기초한 하기 식의 연산에 의해, 펄스폭 변조 회로(PWM)(207)로부터 출력해야 할 스위칭 신호의 온/오프 듀티 d를 구하고, 이 온/오프 듀티 d에 대응하는 전압 레벨의 전압 조정 신호를 출력한다.

d∝(L0/L)×n×Vp/(Vin-Vp)

Lo는 DC/DC 컨버터의 인덕터(203)의 인덕턴스, L은 각 압전 소자 구동 장치(2)에 있어서의 인덕터(11)의 대표적인 인덕턴스, Vp는 설계상의 기준값, Vin도 설계상의 기준값이다.

이 연산부(212)로부터 출력되는 전압 조정 신호는, 차동 증폭 회로(213)의 다른 쪽 입력단에 입력된다. 차동 증폭 회로(213)는, 양쪽 입력단에 입력되는 전압 조정 신호의 차이에 대응하는 전압 레벨의 신호를 최종적인 전압 조정 신호로서 출력한다. 이 전압 조정 신호가 펄스폭 변조 회로(PWM)(207)에 공급된다.

펄스폭 변조 회로(PWM)(207)는, 차동 증폭 회로(213)로부터 공급되는 전압 조정 신호의 전압 레벨에 따라 온/오프 듀티가 변화하는 스위칭 신호를 출력한다. 이 스위칭 신호가 DC/DC 컨버터의 MOSFET(201)의 게이트에 공급되는 것에 의해, 전원 유닛(200)으로부터 직류 전압 Vp가 출력된다.

이와 같은 구성에 의하면, 압전 소자 구동 장치(2)의 동작 개수 n이 많을수록, 연산부(212)보다 높은 전압 레벨의 전압 조정 신호가 출력되어, 전원 유닛(200)으로부터 출력되는 직류 전압 Vp가 상승 방향으로 조정된다. 예를 들면, 직류 전압 Vp가 통상의 12V 내지 18V의 범위에서 조정된다. 즉, 압전 소자 구동 장치(2)의 동작 개수 n에 따라 직류 전압 Vp를 미리 조정하는 피드포워드 제어가 행해진다.

따라서, 개수 n의 압전 소자 구동 장치(2)가 동시 동작할 때, 직류 전압 Vp가 저하하는 방향으로 변동하는 경향이 있다 하더라도, 이 변동이 상기 피드포워드 제어에 의해 보충된다.

또한, 직류 전압 Vp가 변동없이 안정됨으로써, 각 압전 소자 구동 장치(2)에 있어서의 MOSFET(12)의 온 시간 Tc의 조절에 의한 토출량 제어의 신뢰성이 향상된다.

또한, 기준 전압 Vref를 높여 직류 전압 Vp를 높이면, 각 압전 소자 구동 장치(2)에 있어서의 MOSFET(12)의 온 시간 Tc를 도 50에 나타낸 바와 같이 단축해도, 피에조 소자(6)의 충전량은 감소하지 않고, 따라서 액체의 1회 토출량을 최적의 상 태로 유지할 수 있다. MOSFET(12)의 온 시간 Tc를 단축할 수 있으면, 액적의 토출로부터 그 다음의 토출까지의 시간을 짧게 할 수 있어서, 액적 토출의 고속화가 도모된다.

다른 구성, 작용 및 효과는 상기 제17 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.

[19] 변형예

그리고, 본 발명은, 전술한 각 실시예 그대로 한정되지 않고, 실시 단계에서는 그 요지를 벗어나지 않는 범위에 의해 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 전술한 각 실시예에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해 각종 실시예를 형성할 수 있다. 각 실시예에 나타내는 전체 구성 요소로부터 몇개의 구성 요소를 삭제해도 된다. 또한, 상이한 실시예의 구성 요소를 적절하게 조합시켜도 된다.

7본 발명의 압전 소자 구동 장치 및 도포 장치는, 기판 상에 액체, 예를 들면 잉크를 분사 도포하여 기능성 박막을 형성하는 잉크젯 헤드 등에 이용 가능하다.

Claims

압전 소자의 충방전에 따른 신축 동작에 의해 액체를 빨아들여 토출하는 압전 소자 구동 장치에 있어서,

전원의 전압을 승압하여 상기 압전 소자에 인가하는 승압 수단; 및

상기 압전 소자의 충전 전압을 방전시키는 방전 수단

을 포함하는 압전 소자 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 승압 수단은, 전류가 흐르는 것에 의해 에너지를 차지(charge)하는 인덕터, 및 상기 인덕터에 대한 통전용 개폐 스위치를 포함하고,

상기 방전 수단은, 방전로 형성용 개폐 스위치를 포함하는, 압전 소자 구동 장치.
제2항에 있어서,

상기 통전용 개폐 스위치와 상기 방전로 형성용 개폐 스위치가 공통의 하나의 개폐 스위치인, 압전 소자 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 승압 수단은, 상기 전원으로부터의 통전에 의해 에너지가 차지되는 인 덕터, 및 상기 인덕터와 상기 전원 사이의 통전로를 개폐하기 위한 개폐 스위치를 포함하고, 승압 시에 상기 개폐 스위치를 온하고 비승압 시에 상기 개폐 스위치를 오프하는, 압전 소자 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 방전 수단은, 상기 압전 소자의 충전 전압이 상기 인덕터를 통과하여 전원 측으로 흐르는 에너지 회생용 방전로를 형성하는, 압전 소자 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 승압 수단은, 상기 전원으로부터의 통전에 의해 에너지가 차지되는 인덕터, 및 상기 인덕터와 상기 전원 사이의 통전로를 개폐하기 위한 개폐 스위치를 포함하고, 승압 시에 상기 개폐 스위치를 온하고 비승압 시에 상기 개폐 스위치를 오프하고,

상기 방전 수단은, 상기 압전 소자의 충전 전압이 상기 인덕터를 통과하여 상기 전원 측으로 흐르는 에너지 회생용 방전로를 형성하는, 압전 소자 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 승압 수단은,

상기 전원으로부터의 통전에 의해 에너지가 차지되는 인덕터;

상기 인덕터와 상기 전원 사이의 통전로를 개폐하기 위한 제1 개폐 스위치; 및

상기 제1 개폐 스위치에 연동하여 상기 인덕터의 출력 측과 어스 라인 사이의 통전로를 개폐하는 제2 개폐 스위치

를 포함하는, 압전 소자 구동 장치.
제7항에 있어서,

상기 제1 개폐 스위치에 의한 상기 통전로의 개폐에 시간적인 제한을 가하는 시정수 회로를 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 승압 수단은 복수개이며,

복수개의 상기 승압 수단을 교대로 동작시키는 제어 수단을 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 승압 수단은,

상기 전원으로부터의 통전에 의해 에너지가 차지되는 인덕터;

이 인덕터와 상기 전원 사이의 통전로를 개폐하기 위한 제1 개폐 스위치; 및

상기 인덕터의 출력 측과 어스 라인 사이의 통전로를 개폐하는 제2 개폐 스위치

를 포함하고,

상기 방전 수단은,

상기 압전 소자로부터 상기 전원 측으로의 방전로를 형성하기 위한 제3 개폐 스위치; 및

상기 제3 개폐 스위치와 상기 압전 소자 사이의 통전로에 설치된 인덕터를 포함하는, 압전 소자 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 압전 소자와 병렬로 접속된 컨덴서를 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 승압 수단의 출력이 과전압일 때 상기 과전압을 감쇠시키는 감쇠 수단을 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.
제12항에 있어서,

상기 감쇠 수단은, 상기 승압 수단의 출력 전압이 소정값 이상일 때 역방향의 전류가 흐르는 제너 다이오드(Zener diode)인, 압전 소자 구동 장치.
제13항에 있어서,

상기 제너 다이오드를 거친 전류가 설정값 이상일 때, 상기 승압 수단의 승압 동작을 정지하는 수단을 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 승압 수단은,

상기 전원으로부터의 통전에 의해 에너지가 차지되는 인덕터;

상기 인덕터와 상기 전원 사이의 통전로를 개폐하기 위한 제1 개폐 스위치; 및

상기 인덕터의 출력 측과 어스 라인 사이의 통전로를 개폐하는 제2 개폐 스위치

를 포함하고,

상기 방전 수단은,

상기 압전 소자로부터 상기 전원 측으로의 방전로를 형성하기 위한 제3 개폐 스위치; 및

상기 제3 개폐 스위치와 상기 압전 소자 사이의 통전로에 설치된 인덕터

를 포함하고,

상기 승압 수단의 인덕터의 출력 측이 과전압일 때 이 과전압을 감쇠시키고, 또한 상기 방전 수단의 인덕터의 출력 측이 과전압일 때 이 과전압을 감쇠시키는 감쇠 수단을 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.
제15항에 있어서,

상기 감쇠 수단은, 상기 과전압이 소정값 이상일 때 역방향의 전류가 흐르는 제너 다이오드인, 압전 소자 구동 장치.
제16항에 있어서,

상기 제너 다이오드를 거친 전류가 설정값 이상일 때, 상기 방전 수단의 상기 제3 개폐 스위치를 닫는 수단을 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 승압 수단은,

상기 전원으로부터의 통전에 의해 에너지가 차지되는 인덕터;

상기 인덕터와 상기 전원 사이의 통전로를 개폐하기 위한 제1 개폐 스위치;

상기 인덕터의 출력 측과 어스 라인 사이의 통전로를 개폐하는 제2 개폐 스위치; 및

상기 인덕터의 출력 측과 상기 제2 개폐 스위치 사이에 설치되어 상기 제2 개폐 스위치로부터 인덕터를 향한 전류를 저지하는 다이오드

를 포함하는, 압전 소자 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 승압 수단은,

통전에 의해 에너지가 차지되는 인덕터;

상기 인덕터와 어스 라인 사이의 통전로를 개폐하는 개폐 스위치; 및

상기 인덕터에 병렬로 접속된 저항

을 포함하는, 압전 소자 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 승압 수단은, 전류가 흐르는 것에 의해 에너지를 차지하는 인덕터, 및 상기 인덕터에 대한 통전용의 개폐 스위치를 포함하고, 상기 개폐 스위치의 개폐에 의해, 전원의 전압을 승압하여 상기 압전 소자에 인가하고,

상기 방전 수단은, 방전로 형성용 개폐 스위치를 포함하고, 상기 개폐 스위치의 닫힘에 의해, 상기 압전 소자의 충전 전압을 방전키고,

또한, 상기 승압 수단의 인덕터의 출력 측이 과전압일 때, 상기 방전 수단의 개폐 스위치를 닫는 수단을 포함하는, 압전 소자 구동 장치.
제20항에 있어서,

상기 닫는 수단은, 상기 승압 수단의 인덕터의 출력 측과 상기 방전 수단의 개폐 스위치의 게이트 사이에 접속된 저항인, 압전 소자 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 승압 수단은, 상기 전원으로부터의 통전에 의해 에너지가 충전되는 인 덕터, 상기 인덕터와 상기 전원 사이의 통전로를 개폐하기 위한 제1 개폐 스위치, 상기 인덕터의 출력 측과 어스 라인 사이의 통전로를 개폐하는 제2 개폐 스위치를 포함하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 개폐 스위치의 개폐에 의해, 상기 전원의 전압을 승압하여 상기 압전 소자에 인가하고,

또한, 상기 승압 수단의 인덕터의 출력 측이 과전압일 때, 상기 제2 개폐 스위치를 닫는 수단을 포함하는, 압전 소자 구동 장치.
제22항에 있어서,

상기 닫는 수단은, 상기 승압 수단의 인덕터의 출력 측과 상기 제2 개폐 스위치의 게이트 사이에 접속된 저항인, 압전 소자 구동 장치.
제1항에 기재된 압전 소자 구동 장치를 복수개 포함하는 도포 장치로서,

주전원의 전압을 각각의 상기 압전 소자 구동 장치의 동작에 필요한 일정 레벨로 변환하여 출력하고, 또한 이 출력 전압의 피드백 제어에 의해 상기 출력 전압을 상기 일정 레벨로 유지하는 전원 유닛을 포함하는,

도포 장치.
제1항에 기재된 압전 소자 구동 장치를 복수개 포함하는 도포 장치로서,

주전원의 전압을 각각의 상기 압전 소자 구동 장치의 동작에 필요한 일정 레벨로 변환하여 출력하고, 또한 이 출력 전압의 일정 레벨을 각각의 상기 압전 소자 구동 장치의 동시 동작의 개수에 따른 피드포워드(feedforward) 제어에 의해 조정하는 전원 유닛을 포함하는,

도포 장치.
제1항에 기재된 압전 소자 구동 장치를 복수개 가지고, 복수개의 상기 압전 소자 구동 장치에 의해, 기판 상에 액체를 분사 도포하여 기능성 박막을 형성하는, 도포 장치.