KR101106084B1

KR101106084B1 - Piezoelectric element driving apparatus and coating apparatus

Info

Publication number: KR101106084B1
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: 2012-01-18
Also published as: WO2009014148A1; TW200926568A; KR20100011980A; JPWO2009014148A1; CN101689818B; CN101689818A; TWI371912B; JP5373609B2

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.The voltage of the DC power supply 1 is boosted by the booster circuit 3 to be applied to the piezoelectric element 6, and the charging voltage of the piezoelectric element 6 is discharged by the discharge circuit 4. This ensures that the piezoelectric element is reliably charged to a level necessary for suction and discharge of the liquid without requiring a high voltage power source, thereby eliminating the increase in cost and power loss.

Description

압전 소자 구동 장치 및 도포 장치{PIEZOELECTRIC ELEMENT DRIVING APPARATUS AND COATING APPARATUS}Piezoelectric element driving device and coating device {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.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric element drive device and a coating device for spray coating a liquid onto a substrate to form a functional thin film.

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.Generally, in the manufacturing process of a liquid crystal display device, functional thin films, such as an oriented film and a resist, are formed in the surface of a glass substrate. In forming this functional thin film, the inkjet type | mold coating apparatus which spray-sprays the liquid used as the material of this functional thin film on a board | substrate is used.

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).This coating apparatus has a conveyance table for conveying a board | substrate, and is equipped with the some head above a conveyance table. On the lower surface of these heads, a plurality of nozzles are connected to the internal liquid chamber, and a piezoelectric element (also referred to as a piezoelectric vibrator) provided for each nozzle is driven, whereby liquid in the liquid chamber is formed from each nozzle onto the substrate. It is discharged (for example, described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-95712).

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.The piezoelectric element stretches in response to charge and discharge, and the suction and discharge of the liquid are performed by the stretch operation. In this case, for example, a high voltage power supply generating a DC voltage of 90 V is prepared, and the piezoelectric element is charged to about 60 V to 80 V by conduction from this high voltage power supply. The liquid is sucked in by this filling, and then the piezoelectric element is rapidly discharged to discharge the liquid.

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.In the above-mentioned coating apparatus, since a high voltage power supply must be prepared for charging a piezoelectric element, there exists a problem of causing a cost increase. In addition, since the high DC voltage is lowered to the level for charging, there is a problem that the power loss is large and not efficient.

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.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a piezoelectric element driving apparatus capable of reliably charging a piezoelectric element to a level necessary for suction and discharge of a liquid without requiring a high voltage power source, thereby eliminating cost increase and power loss. It is to provide an application apparatus.

본 발명의 압전 소자 구동 장치는, 압전 소자의 충방전에 따른 신축 동작에 의해 액체를 빨아들이고 토출하는 것으로서,The piezoelectric element drive device of the present invention sucks and discharges liquid by stretching and contracting operation according to charge and discharge of the piezoelectric element,

전원의 전압을 승압하여 상기 압전 소자에 인가하는 승압 수단과,Boosting means for boosting a voltage of a power supply and applying the voltage to the piezoelectric element;

상기 압전 소자의 충전 전압을 방전시키는 방전 수단Discharge means for discharging the charging voltage of the piezoelectric element

을 구비하고 있다.Equipped with.

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.Moreover, the coating apparatus of this invention has a some piezoelectric element drive apparatus, and sprays a liquid on a board | substrate with these piezoelectric element drive apparatuses, and forms a functional thin film.

도 1은, 본 발명에 따른 도포 장치의 주요부의 제어 회로 및 제1 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing the control circuit of the main part of the coating apparatus according to the present invention and the configuration of the first embodiment.

도 2는 제1 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the operation of the first embodiment.

도 3은 제2 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment.

도 4는 제3 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment.

도 5는 도 4에 있어서의 트랜지스터 어레이의 등가 회로를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit of the transistor array in FIG. 4.

도 6은 제3 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the operation of the third embodiment.

도 7은 제3 실시예의 효과를 문제점의 제시에 의해 설명하기 위한 도면이다.Fig. 7 is a diagram for explaining the effect of the third embodiment by showing a problem.

도 8은 제4 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.8 is a block diagram showing the configuration of the fourth embodiment.

도 9는 제4 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining the operation of the fourth embodiment.

도 10은 제4 실시예의 효과를 문제점의 제시에 의해 설명하기 위한 도면이다.Fig. 10 is a diagram for explaining the effect of the fourth embodiment by showing a problem.

도 11은 제5 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.Fig. 11 is a block diagram showing the construction of the fifth embodiment.

도 12는 제5 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining the operation of the fifth embodiment.

도 13은 제5 실시예의 효과를 문제점의 제시에 의해 설명하기 위한 도면이다.It is a figure for demonstrating the effect of 5th Example by showing a problem.

도 14는 제6 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.Fig. 14 is a block diagram showing the construction of the sixth embodiment.

도 15는 제6 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.15 is a diagram for explaining the operation of the sixth embodiment.

도 16은 제6 실시예의 효과를 문제점의 제시에 의해 설명하기 위한 도면이다.16 is a diagram for explaining the effect of the sixth embodiment by showing a problem.

도 17은 제7 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.Fig. 17 is a block diagram showing the construction of the seventh embodiment.

도 18은 각 실시예에서의 MOSFET(모스펫)의 등가 회로를 나타낸 도면이다.FIG. 18 is a diagram showing an equivalent circuit of a MOSFET (MOSPET) in each embodiment.

도 19는 제7 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.19 is a diagram for explaining the operation of the seventh embodiment.

도 20은 제8 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.20 is a block diagram showing the construction of the eighth embodiment.

도 21은 제8 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.21 is a diagram for explaining the operation of the eighth embodiment.

도 22는 제9 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.Fig. 22 is a block diagram showing the construction of the ninth embodiment.

도 23은 제10 실시예의 전제가 되는 문제를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 23 is a diagram for explaining a problem that is a premise of the tenth embodiment.

도 24는 제10 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.Fig. 24 is a block diagram showing the construction of the tenth embodiment.

도 25는 제10 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.25 is a diagram for explaining the operation of the tenth embodiment.

도 26은 제11 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.Fig. 26 is a block diagram showing the construction of the eleventh embodiment.

도 27은 제11 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.27 is a diagram for explaining the operation of the eleventh embodiment.

도 28은 제12 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.Fig. 28 is a block diagram showing the construction of the twelfth embodiment.

도 29는 제12 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.29 is a diagram for explaining the operation of the twelfth embodiment.

도 30은 제13 실시예의 전제가 되는 문제를 설명하기 위한 블록도이다.30 is a block diagram for explaining a problem that is a premise of the thirteenth embodiment.

도 31은 도 30의 작용을 설명하기 위한 도면이다.31 is a view for explaining the operation of FIG.

도 32는 제13 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.32 is a block diagram showing the construction of the thirteenth embodiment.

도 33은 제13 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.33 is a diagram for explaining the operation of the thirteenth embodiment.

도 34는 제14 실시예의 전제가 되는 문제를 설명하기 위한 블록도이다.Fig. 34 is a block diagram for explaining the problem underlying the fourteenth embodiment.

도 35는 도 34의 작용을 설명하기 위한 도면이다.35 is a view for explaining the operation of FIG.

도 36은 제14 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.36 is a block diagram showing the construction of the fourteenth embodiment.

도 37은 제14 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.37 is a view for explaining the operation of the fourteenth embodiment.

도 38은 제14 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.38 is a view for explaining the operation of the fourteenth embodiment.

도 39는 제14 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.39 is a view for explaining the operation of the fourteenth embodiment.

도 40은 제14 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.40 is a view for explaining the operation of the fourteenth embodiment.

도 41은 제15 실시예의 전제가 되는 문제를 설명하기 위한 블록도이다.Fig. 41 is a block diagram for explaining the problem as a premise of the fifteenth embodiment.

도 42는 도 41의 작용을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 42 is a diagram for explaining the operation of FIG. 41.

도 43은 제15 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.43 is a block diagram showing the construction of the fifteenth embodiment.

도 44는 제15 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.44 is a view for explaining the operation of the fifteenth embodiment.

도 45는 제16 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.45 is a block diagram showing the construction of the sixteenth embodiment.

도 46은 제17 실시예의 구성을 나타낸 블록도이다.46 is a block diagram showing the construction of the seventeenth embodiment.

도 47은 제17 실시예의 주요부의 구성을 나타낸 블록도이다.Fig. 47 is a block diagram showing the construction of main parts of the seventeenth embodiment.

도 48은 제17 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.48 is a view for explaining the operation of the seventeenth embodiment.

도 49는 제18 실시예의 주요부의 구성을 나타낸 블록도이다.Fig. 49 is a block diagram showing the construction of main parts of the eighteenth embodiment.

도 50은 제18 실시예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.50 is a view for explaining the operation of the eighteenth embodiment.

[1] 이하, 본 발명의 제1 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.[1] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

복수의 노즐에 각각 압전 소자를 가지는 도포 장치의 주요부를 도 1에 나타내고 있다.The principal part of the coating device which has a piezoelectric element in each some nozzle is shown in FIG.

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.That is, the plurality of piezoelectric element drive devices 2 are connected to a single DC power supply 1 generating a DC voltage 12V, and these piezoelectric element drive devices 2 are connected to the control unit 20. Each piezoelectric element drive device 2 includes a booster circuit 3, a discharge circuit 4, a charge voltage detection circuit 5, a piezoelectric element (for example, a piezo element 6), and the like.

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.The booster circuit 3 includes an inductor 11 which charges energy as a current flows, a switching element for supplying the inductor 11, for example, a MOSFET (MOSFET) 12 and a rectifier diode ( 13) and occupies energy in the inductor 11 by turning the MOSFET 12 on and off, and outputs the charged energy through the rectifying diode 13. The MOSFET 12 has a parasitic diode 12a.

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.The discharge circuit 4 has a switching element for forming a discharge furnace, for example, a MOSFET 14, and the piezoelectric element 6 is removed from the boost circuit 3 by maintaining the off state of the MOSFET 14 when the liquid is sucked in. While maintaining the energization path of the furnace, the MOSFET 14 is turned on when the liquid is discharged, thereby rapidly discharging the charge voltage of the piezo element 6 through the MOSFET 14. The MOSFET 14 has a parasitic diode 14a.

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.The charging voltage detection circuit 5 includes a variable resistor 15 connected in parallel to the piezo element 6 and a D / A (digital / analog) converter for converting the voltage generated by the variable resistor 15 into a digital signal. (16), the charging voltage of the piezo element 6 is detected and the detection result is supplied to the main control part 22 of the control unit 20. As shown in FIG.

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.The control unit 20 has the main control part 22 and the some timer circuit 23, and operates by the DC voltage 5V of the control power supply 21. As shown in FIG. The main controller 22 controls the drive timing of each piezoelectric element drive device 2 and supplies a drive signal to each timer circuit 23. Each timer circuit 23 counts the time T1 from the start of the boost operation to the end of charge after counting the time T1 from the start of the boost operation (including the charge of energy) after receiving the drive signal. The timer 23b includes a timer 23c for counting the holding time T3 of the charging voltage, and a timer 23d for forming the discharge furnace formation time T4. The holding time T3 of the charging voltage by the timer 23c is determined in consideration of the fact that the discharge efficiency is better to wait a little after discharging the liquid. The output signal of the timer 23b is supplied to the gate of the MOSFET 12 of the boost circuit 3, and the output signal of the timer 23d is supplied to the gate of the MOSFET 14 of the discharge circuit 4.

다음으로, 작용에 대하여 도 2를 참조하면서 설명한다.Next, the operation will be described with reference to FIG. 2.

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.When the counting of the time T1 by the timer 23a ends after receiving the drive signal, the on / off of the MOSFET 12 of the boosting circuit 3 is repeated, and the inductor 11 is turned on at the same time as the solid arrow at the time. Current flows in the inductor 11 to charge energy. When the MOSFET 12 is turned off, the voltage at the connection point of the anode of the inductor 11 and the rectifier diode 13 rises (steps up) by the energy occupied by the inductor 11, and the voltage is increased by the rectifier diode ( It is applied to the piezo element 6 via 13, and the piezo element 6 is charged. By the operation of the piezo element 6 according to this filling, the liquid is sucked in.

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.When the count of the time T2 by the timer 23b ends, the on / off of the MOSFET 12 is stopped. Then, when the count of the holding time T3 by the timer 23c ends, the MOSFET 14 of the discharge circuit 4 is turned on from the time point by the discharge path forming time T4 by the count of the timer 23d. By this on, the charge voltage of the piezo element 6 passes through the MOSFET 14 and is rapidly discharged to the earth side. The liquid is discharged by the operation of the piezo element 6 according to this rapid discharge.

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.Here, in the liquid discharge head of the coating device, a plurality of nozzles are formed on the lower surface thereof, and by the operation of the piezoelectric element 6 correspondingly provided for each of these nozzles, a volume change is generated in the liquid chamber communicating with the nozzles. The droplets can be individually discharged from the nozzles. And the coating apparatus drives each piezo element 6 in accordance with the timing which the board | substrate conveyed by a conveyance table passes under a droplet discharge head, and discharges the liquid in a liquid chamber from each nozzle on a board | substrate.

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.The charge voltage to the piezo element 6 is detected by the charge voltage detection circuit 5, and the period of the on / off switching of the MOSFET 12 (step-up) so that the detected voltage reaches a predetermined value, for example, 80V. The count time T2 of the timer 23b (operation / charge period) is adjusted. By this adjustment, the single discharge amount of the liquid is set to the optimum state.

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.As described above, the voltage of the DC power supply 1 is boosted by the booster circuit 3 to be applied to the piezoelectric element 6, and the charge voltage of the piezoelectric element 6 is discharged by the discharge circuit 4, thereby providing a conventional method. Likewise, the piezoelectric element 6 can be reliably charged to a level necessary for suction and discharge of the liquid without requiring a high voltage power source. Since a high voltage power supply is unnecessary, the cost can be avoided. In addition, since there is no need to lower the high voltage, the power loss is reduced and the efficiency is improved.

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.Further, the charging voltage of the piezoelectric element 6 can be increased or decreased by counting time T2 by the timer 23b, i.e., increasing or decreasing the time from the start of the boost operation (including the charge of energy) until the end of charging. Therefore, by setting the count time T2 of the timer 23b for each of the piezoelectric elements 6 by the main controller 22, the discharge amount of liquid for each nozzle can be changed easily and quickly. For example, in the case of forming a functional thin film such as an alignment film, a resist, a color filter, or the like on the surface of a glass substrate, the amount of droplets to be applied, that is, the discharge amount of the liquid, is changed depending on the application position of the liquid on the substrate. Therefore, when the film thickness tends to be thick in the peripheral portion of the coating area on the substrate, it is possible to cope with the diversification of the liquid coating conditions such as reducing the discharge amount at the peripheral portion, and the quality of the functional thin film formed. Can improve.

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.In addition, as described above, the charging voltage for the piezoelectric element 6 is detected in the charging voltage detecting circuit 5, and the period of on / off switching of the MOSFET 12, that is, the timer 23b, is detected in accordance with the detected voltage. Since the count time T2 of is adjusted, the desired charging voltage can be reliably applied to the piezo element 6. Thereby, the required amount of liquid can be reliably discharged from the nozzle.

[2] 제2 실시예에 대하여 설명한다.[2] A second embodiment will be described.

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.As shown in FIG. 3, the booster / discharge circuit 7 is provided in place of the booster circuit 3 and the discharge circuit 4. The boost / discharge circuit 7 is a combination of the inductor 11 and the rectifier diode 13 of the boost circuit 3 and the MOSFET 14 of the discharge circuit 4. The function of the MOSFET 12, which is an element, and the function of the MOSFET 14, which is a switching element for forming a discharge path, are common to one MOSFET 14.

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.The MOSFET 14 is turned on, and energy is charged to the inductor 11 by the current flowing through the MOSFET 14 and the rectifier diode 13. Next, the MOSFET 14 is turned off, and the energy occupied by the inductor 11 is output through the rectifying diode 13. The piezoelectric element 6 is charged by this output, and liquid is sucked in by the operation of the piezoelectric element 6 according to this charge.

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.The supply of energy from the inductor 11 to the piezo element 6 is a bias (so-called reverse bias) applied to the cathode of the rectifying diode 13 from the piezo element 6 when the output voltage of the inductor 11 reaches its peak. Stop by).

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.As described above, after the charging of the piezo element 6 is completed, the MOSFET 14 is turned on again. By this on, the charging voltage of the piezo element 6 is rapidly discharged to the earth side. The liquid is discharged by the operation of the piezo element 6 according to this rapid discharge. After this discharge, the MOSFET 14 is turned off.

도 3에 있어서, 승압 동작(에너지 차지를 포함함) 및 충전 시의 전류의 흐름을 실선 화살표로 나타내고, 방전 시의 전류의 흐름을 파선 화살표로 나타내고 있다.In FIG. 3, the flow of the electric current at the time of a boost operation (including energy charge) and charging is shown by the solid line arrow, and the flow of the electric current at the time of discharge is shown by the broken line arrow.

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.In this way, the number of switching elements can be reduced by making the switching elements of the boosting circuit 3 and the switching elements of the discharge circuit 4 common to one switching element, thereby reducing the cost.

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.What is different from the first embodiment is that the charge of the energy to the inductor 11 is performed by the first on of the MOSFET 14, and the boosting and charging is performed by the next off of the MOSFET 14, and the subsequent MOSFET ( It is a point where discharge is performed by turning on 14).

다른 구성, 작용 및 효과는 제1 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.Other configurations, operations and effects are the same as in the first embodiment. Therefore, the description is omitted.

[3] 제3 실시예에 대하여 설명한다.[3] A third embodiment will be described.

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.As shown in FIG. 4, in the boosting circuit 3, a transistor array 30 is provided in an energization path between the DC power supply 1 and the inductor 11 as an open / close switch for opening and closing the energization path. That is, when the transistor array 30 is on, the conduction path between the DC power supply 1 and the inductor 11 is closed, and when the transistor array 30 is off, the conduction path between the DC power supply 1 and the inductor 11 is closed. Open. The transistor array 30 is supplied with the same drive signal as that supplied to the MOSFET 12.

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.The transistor array 30 turns on the energization to the inductor 11 at the time of the boost operation (including the energy charge) and turns off the energization to the inductor 11 at the time of the non-boosting operation. Have an equivalent circuit. In other words, the collector-emitter of the NPN transistor 35 is inserted into and connected to the conduction path between the DC power supply 1 and the inductor 11, and the NPN type is connected between the collector and base of the transistor 35. The collector and emitter of the transistor 36 are connected, and the emitter and collector of the PNP type transistor 37 are connected between the collector and base of the transistor 36. The collector emitter of the NPN transistor 38 is connected between the base of the transistor 37 and the earth, and the drive signal for the MOSFET 12 is supplied to the base of the transistor 38. The internal diode 39 is connected in the forward direction across the emitter of the transistor 35.

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.In addition, a diode 31 for blocking a current directed toward the transistor array 30 is inserted into and connected to the conduction path between the transistor array 30 and the inductor 11, and a direct current power source 1 is connected from the cathode of the diode 31. The high pass circuit via the diode 32 is connected across the positive side terminal of the "

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.In addition, the cathode of the Zener diode 34 is connected to the output terminal of the booster circuit 3 in the forward direction, and the anode of the Zener diode 34 is the positive of the DC power supply 1. It is connected to the side terminal. One diode 33 is provided for each one piezoelectric element driving apparatus 2, and prevents the current flowing out from the other piezoelectric element driving apparatus 2 from flowing into the piezoelectric element driving apparatus 2. Only one zener diode 34 is provided for the plurality of piezoelectric element driving apparatuses 2 and is commonly used as attenuation means for attenuating overvoltage in the plurality of piezoelectric element driving apparatuses 2.

작용을 설명한다.Explain the action.

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.When MOSFET 12 is on, transistor array 30 is thus on. At this time, a current flows through the transistor array 30 and the diode 31 from the positive side terminal of the DC power supply 1 and flows through the inductor 11 as shown by the solid line arrow. 12, it flows through the earth line, and flows to the negative terminal of the DC power supply 1. In this manner, energy is charged in the inductor 11.

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.Next, the MOSFET 12 is turned off (stepped up), the energy occupied by the inductor 11 is applied to the piezoelectric element 6 through the rectifier diode 13, and the piezoelectric element 6 is charged. By the operation of the piezo element 6 according to this filling, the liquid is sucked in. The current path at this time passes from the inductor 11 through the rectifier diode 13, the piezo element 6, the earth line, the internal diode 39 of the transistor array 30, and the diode 31. Return to 11).

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.The transistor array 30 is delayed off after the MOSFET 12 is turned off. When the transistor array 30 is turned off, as described above, the rectifier diode 13, the piezo element 6, the earth line, the internal diode 39 of the transistor array 30, and the diode from the inductor 11. Current flows in the path passing through the 31 and returning to the inductor 11. That is, since no current flows in the transistor in the transistor array 30, the transistor array 30 can be safely turned off.

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.In this manner, after the charging of the piezoelectric element 6 is completed, the MOSFET 14 of the discharge circuit 4 is turned on. By this on, the charge voltage of the piezo element 6 passes through the MOSFET 14 and is rapidly discharged to the earth side. The liquid is discharged by the operation of the piezo element 6 according to this rapid discharge. After this discharge, the MOSFET 14 is turned off.

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.At the time of this discharge, since the transistor array 30 is previously turned off by turning off the MOSFET 12, the conduction path from the DC power supply 1 to the inductor 11 is cut off, and the inductor 11 The current for the boost operation does not flow. The voltage waveform of the piezoelectric element 6 in this case is shown in FIG. 6, and since the voltage for boosting operation does not flow in the inductor 11, unnecessary voltage rise after discharge is eliminated.

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.If the transistor array 30 is not present, the booster operation current flows into the inductor 11 even after discharging, and energy is occupied, and the voltage of the piezoelectric element 6 rises again as shown in FIG. 7. If this re-raised voltage remains until the next charge timing of energy, there is a possibility that the amount of charge to the piezoelectric element 6 is changed and it is difficult to properly control the amount of discharge of the liquid. In order to prevent such a problem, the transistor array 30 is provided. In addition, since the voltage of the piezoelectric element 6 does not rise again after discharge, the charge / discharge cycle of the piezoelectric element 6 is shortened.

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.When the MOSFET 12 is turned on and the transistor array 30 is turned on, a current through the MOSFET 12 flows from the earth toward the transistor array 30 as shown by the solid arrow, but this current is passed through the transistor array ( It passes through the internal diode 39 of 30 and is highpassed to the inductor 11 side. As a result, the current directed toward the transistor array 30 does not flow into the main body of the transistor array 30, and it is possible to prevent the transistor array 30 which is weak to reverse current from being destroyed.

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.In addition, as shown by the broken arrow in FIG. 4, the current caused by the counter electromotive force of the inductor 11 is a parasitic diode of the MOSFET 12 after the step-up operation and the charging are completed until the discharge of the discharge circuit 4 starts. There is a tendency to flow into the transistor array 30 through 12a and the inductor 11. However, the current toward the transistor array 30 is blocked by the diode 31, flows through the high pass circuit of the diode 32, and flows toward the DC power supply 1 side. As a result, destruction of the transistor array 30 can be prevented in advance.

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.On the other hand, when the output voltage of the booster circuit 3 of the other piezoelectric element drive device 2 is higher than the output voltage of the booster circuit 3 of the piezoelectric element drive device 2, the difference voltage and so-called overvoltage are diodes. Passed through 33 is applied to the Zener diode 34. When the overvoltage applied to the zener diode 34 is equal to or greater than a predetermined value (zener voltage), a reverse current flows through the zener diode 34. This attenuates the overvoltage. Therefore, regardless of the difference in the boost voltage of each piezoelectric element driving apparatus 2, each piezoelectric element driving apparatus 2 can be operated stably independently.

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.In addition, since the piezo element 6 is made of ceramic, it can be broken and broken. In addition, the piezoelectric element 6 may be disconnected due to some cause. The piezoelectric element 6 corresponds to a capacitor, and when the capacitance is lost due to breakage or release of the connection, there is no place for the charging current passing through the inductor 11, so that the cathode voltage of the rectifying diode 13 (the piezoelectric element ( 6) is rapidly increased. This overvoltage is applied to the zener diode 34 via the diode 33. When the overvoltage applied to the zener diode 34 is equal to or greater than a predetermined value (zener voltage), a reverse current flows through the zener diode 34. This attenuates the overvoltage.

그리고, 직류 전원(1)과 인덕터(11) 사이의 통전로에 설치하는 개폐 스위치로서는, 트랜지스터 어레이(30)로 한정되지 않고, MOSFET을 사용하는 것도 물론 가능하다.Incidentally, the switching switch provided in the conduction path between the DC power supply 1 and the inductor 11 is not limited to the transistor array 30, and it is of course also possible to use a MOSFET.

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.What is different from the first embodiment is that the energy charge to the inductor 11 is performed by turning on the MOSFET 12 and the transistor array 30, and then boosting and charging are performed by turning off the next MOSFET 12. This is the point where discharge is performed by turning on the MOSFET 14 later.

[4] 제4 실시예에 대하여 설명한다.[4] A fourth embodiment will be described.

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.As shown in FIG. 8, a driver 17 for driving the MOSFET 12 is provided in the boosting circuit 3. In addition, the source / drain between the booster circuit 3 and the piezoelectric element 6 of the MOSFET 14 of the discharge circuit 4 is inserted into and connected to the positive conduction path, and the drive for driving the MOSFET 14 is performed. The circuit 40 is provided. The drive circuit 40 includes a diode 41 having an anode connected to the positive terminal of the DC power supply 1, a capacitor having one end connected to a cathode of the diode 41 and the other end connected to a drain of the MOSFET 12. (42) It has a driver 43 which operates by the voltage of this capacitor 42, and drives the MOSFET 14. As shown in FIG.

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.The discharge circuit 4 forms an energy regeneration discharge path in which the charge voltage of the piezo element 6 passes through the inductor 11 and flows to the DC power supply 1 side.

작용을 설명한다.Explain the action.

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.When the MOSFET 12 is turned on, current flows through the inductor 11 as shown by the solid arrow, and energy is charged in the inductor 11, and the capacitor 42 of the drive circuit 40 is charged. The charging voltage of this capacitor 42 is used as an operating voltage of the drive circuit 40.

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.When the MOSFET 12 is turned off, the energy occupied by the inductor 11 passes through the parasitic diode 14a of the MOSFET 14 to be applied to the piezoelectric element 6, and the piezoelectric element 6 is charged. Goes. By the operation of the piezo element 6 according to this filling, the liquid is sucked in.

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.The supply of energy from the inductor 11 to the piezoelectric element 6 is a bias applied from the piezoelectric element 6 to the cathode of the parasitic diode 14a when the output voltage of the inductor 11 reaches its peak (so-called reverse bias). Stop by).

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.In this manner, after the piezoelectric element 6 is charged, the MOSFET 14 of the discharge circuit 4 is turned on. By this on, as shown by the broken arrow, the charging voltage of the piezo element 6 passes through the MOSFET 14 and the inductor 11 and is rapidly discharged to the DC power supply 1 side. The liquid is discharged by the operation of the piezo element 6 according to this rapid discharge. After this discharge, the MOSFET 14 is turned off.

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.In this way, the discharge current flows to the DC power source 1 side, whereby the discharge energy is regenerated to the DC power source 1. This regenerative energy is about the same as the energy used for the step-up operation (including the charge of energy) and the charging. Therefore, the energy efficiency is improved, and as a result, the power consumption as the piezoelectric element drive device 2 can be reduced. have. This reduction in power consumption is associated with reducing the temperature change of the components and the liquid of the piezoelectric element drive device 2, and thus the effect of extending the maintenance interval for the piezoelectric element drive device 2 and improving the life of the liquid. You can get it.

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.At the time of discharge, the discharge current flowing through the inductor 11 to the DC power supply 1 side until the charge voltage of the piezoelectric element 6 drops to the voltage of the DC power supply 1 is applied to the DC power supply 1. The path through the earth line from the back to the piezo element 6 is formed. When the charge voltage of the piezoelectric element 6 falls to the voltage of the DC power supply 1, this time, the charge voltage of the piezoelectric element 6 will be reduced by the energy occupied by the inductor 11 by the discharge current so far. A path is formed through the MOSFET 14 and the inductor 11 to discharge to the DC power supply 1 side, and a current passing through the DC power supply 1 passes through the earth line to return to the piezoelectric element 6. In this way, a discharge path is formed until the piezoelectric element 6 is completely discharged and energy is lost, and the regeneration of the discharge energy to the DC power source 1 is continued.

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.After the piezoelectric element 6 is completely discharged, the current based on the energy remaining in the inductor 11 passes from the inductor 11 through the DC power supply 1 and the earth line to the parasitic diode 12a of the MOSFET 12. ) And flows back to the inductor 11. This current path continues until there is no energy remaining in the inductor 11. Therefore, no unnecessary energy remains in the inductor 11. The voltage waveform of the piezoelectric element 6 and the current waveform flowing through the MOSFET 12 in this case are shown in FIG. 9, and unnecessary voltage rise after discharge does not occur.

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.If there is no current path from the inductor 11 to the inductor 11 through the DC power supply 1 and the parasitic diode 12a, the voltage of the piezoelectric element 6 rises again as shown in FIG. . If this re-raised voltage remains until the next energy charge timing, there is a possibility that the amount of charge to the piezoelectric element 6 is changed and it is difficult to properly control the discharge amount of the liquid. In order to prevent such a problem, the current based on the energy occupied by the inductor 11 by the discharge current is returned from the inductor 11 to the inductor 11 through the DC power supply 1 and the parasitic diode 12a. Doing.

그리고, 도 8에 파선으로 나타낸 바와 같이, 직류 전원(1)에 컨덴서(18)를 접속하여, 방전 에너지를 컨덴서(18)에 회생하는 구성으로 해도 된다.And as shown by the broken line in FIG. 8, you may make it the structure which connects the capacitor 18 to the DC power supply 1, and regenerates discharge energy to the capacitor 18. FIG.

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.What is different from the first embodiment is that the charge of energy is performed by turning on the MOSFET 12, the boosting and charging are performed by turning off the next MOSFET 12, and then discharging by turning on the MOSFET 14 thereafter. This is done.

[5] 제5 실시예에 대하여 설명한다.[5] A fifth embodiment will be described.

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.As shown in FIG. 11, in the boosting circuit 3, the MOSFET 51 of the P channel as a first open / close switch for opening and closing the conduction path between the DC power supply 1 and the inductor 11. The source and the drain are inserted and connected. That is, when the MOSFET 51 is turned on, the conduction path between the DC power supply 1 and the inductor 11 is closed, and when the MOSFET 51 is turned off, the conduction path between the DC power supply 1 and the inductor 11 is opened.

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.A resistor 52 is connected between the source and gate of this MOSFET 51. In addition, the drive signal supplied to the MOSFET 12 of FIG. 1 and the drive signal in a state where logic is inverted are supplied to the gate of the MOSFET 51 via a capacitor (so-called coupling capacitor) 53. The MOSFET 51 has a parasitic diode 51a.

저항(52)과 컨덴서(53)에 의해, MOSFET(51)에 의한 통전로의 개폐에 시간적 인 제한을 가하는 시정수 회로가 형성되어 있다.The resistor 52 and the capacitor 53 form a time constant circuit that imposes a time limit on the opening and closing of the energization path by the MOSFET 51.

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.In addition, the gate of the MOSFET 12 is connected to the drain of the MOSFET 51 via the resistor 54, and the anode of the diode 55 is connected to the gate thereof. And the cathode of the diode 55 is earth-connected between the drain and the source of the MOSFET 56. The drive signal as supplied to the MOSFET 14 of FIG. 1 is supplied to the gate of this MOSFET 56 via the resistor 57. The cathode of the diode 58 is connected to the connection point between the drain of the MOSFET 51 and the resistor 54, and the anode of the diode 58 is earthed. The MOSFET 56 has a parasitic diode 56a.

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.When the MOSFET 51 is turned on, the MOSFET 12 is turned on accordingly. When the MOSFET 51 is off, the MOSFET 12 is also off accordingly. The MOSFET 12 works in conjunction with the MOSFET 51 to function as a second open / close switch that opens and closes a conduction path between the output side of the inductor 11 and the earth line. That is, when the MOSFET 12 is turned on, the conduction path between the output side of the inductor 11 and the earth line is closed, and when the MOSFET 12 is turned off, the conduction path between the output side of the inductor 11 and the earth line is opened.

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.The discharge circuit 4 is a diode 61 inserted and connected in a forward direction to a positive conduction path between the inductor 11 and the piezo element 6, and a collector and an emitter are connected in parallel to the diode 61. The PNP transistor 62, and a resistor 63 connected between the base of the transistor 62 and the drain of the MOSFET 56.

또한, 직류 전원(1)에 에너지 회생용 컨덴서(18)가 접속된다.In addition, an energy regeneration capacitor 18 is connected to the DC power supply 1.

작용을 설명한다.Explain the action.

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.First, the threshold value of the gate voltage of the MOSFET 51 when the MOSFET 51 is turned on is, for example, -2.3V. The level of the drive signal output from the main controller 22 to the MOSFET 51 varies in the range of 0V to 3.3V. That is, when the drive signal is 3.3V (high level), a bias voltage (= 12V-3.3V) through the resistor 52 is applied to the gate of the MOSFET 51, so that the MOSFET 51 is kept off. When the drive signal becomes 0 V (low level), the gate voltage of the MOSFET 51 drops below the threshold value -2.3 V, and the MOSFET 51 is turned on.

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.After the MOSFET 51 is turned on, the gate voltage of the MOSFET 51 rises to a time constant (for example, 100 µS) determined by the resistor 52 and the capacitor 53. After a predetermined time based on this time constant, for example, 50 mA, the gate voltage of the MOSFET 51 becomes higher than the threshold value -2.3 V, so that the MOSFET 51 is turned off.

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.When the MOSFET 51 is turned on, a voltage of about 12 V passing through the MOSFET 51 is applied to the gate of the MOSFET 12 through the resistor 54 so that the MOSFET 12 is turned on.

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.When the MOSFET 51 and the MOSFET 12 are turned on, current flows through the inductor 11 as shown by the solid arrow, and energy is occupied by the inductor 11. Here, the on time of the MOSFET 51 is limited to 50 ms based on the time constant. By this time limit, energization to the inductor 11 is stopped before the charge of energy to the inductor 11 is saturated, and damage to the circuit components due to overcurrent is prevented in advance.

MOSFET(51)이 오프되면, MOSFET(12)의 게이트 전압이 저하되고, MOSFET(12)이 오프된다.When the MOSFET 51 is turned off, the gate voltage of the MOSFET 12 is lowered and the MOSFET 12 is turned off.

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.When the MOSFET 12 is turned off, energy occupied by the inductor 11 is applied to the piezoelectric element 6 through the diode 61 of the discharge circuit 4, and the piezoelectric element 6 is charged. By the operation of the piezo element 6 according to this filling, the liquid is sucked in. The current path at this time is a path returning from the inductor 11 to the inductor 11 through the diode 61, the piezoelectric element 6, the earth line, and the diode 58. At this time, the gate voltage of the MOSFET 12 is as small as 0.7V, which is the cathode voltage of the diode 58, and therefore the OFF state of the MOSFET 12 is maintained.

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.The supply of energy from the inductor 11 to the piezoelectric element 6 is a bias (so-called reverse bias) applied to the cathode of the diode 61 from the piezoelectric element 6 when the output voltage of the inductor 11 reaches its peak. Stop by

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.In this way, after charging of the piezo element 6 is completed, the MOSFET 56 of the boost circuit 3 is turned on. By this on, the transistor 62 of the discharge circuit 4 is turned on, and as shown by the broken arrow, the charge voltage of the piezoelectric element 6 is changed between the emitter and the collector of the transistor 62 and the inductor 11. , The parasitic diode 51a of the MOSFET 51 and the capacitor 18 are rapidly discharged to the earth side. The liquid is discharged by the operation of the piezo element 6 according to this rapid discharge. After this discharge, the MOSFET 56 is turned off and the transistor 62 is turned off.

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.In this discharge, since the MOSFET 51 and the MOSFET 12 are turned off in advance, and the conduction path from the DC power supply 1 to the inductor 11 is interrupted by the OFF of the MOSFET 51, No current for boost operation (including energy charge) flows through the inductor 11. In this case, the voltage waveform of the piezoelectric element 6 and the current waveform flowing in the MOSFET 12 are shown in Fig. 12. Since the current for the boost operation does not flow through the inductor 11, unnecessary voltage rise after discharge is eliminated.

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.If there is no MOSFET 51, a charge current flows in the inductor 11 even after discharging, and energy is charged, and as shown in FIG. 13, the voltage of the piezoelectric element 6 rises again. If this re-raised voltage remains until the next charge timing of energy, there is a possibility that the amount of charge to the piezoelectric element 6 is changed and it is difficult to properly control the discharge amount of the liquid. In order to prevent such a problem, the MOSFET 51 is provided.

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.In addition, the discharge current flows to the capacitor 18, whereby the discharge energy is regenerated in the capacitor 18. This regenerative energy is about the same as the energy used for the step-up operation and the charging, so that the energy efficiency is improved, and as a result, the power consumption as the piezoelectric element drive device 2 can be reduced. This reduction in power consumption is associated with reducing the temperature change of the components and the liquid of the piezoelectric element drive device 2, thereby extending the maintenance interval for the piezoelectric element drive device 2 and improving the life of the liquid. You can get it.

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.At the time of discharge, the discharge current which flowed through the inductor 11 and the parasitic diode 51a to the capacitor 18 side until the charge voltage of the piezo element 6 falls to the voltage of the direct current power source 1. A path is formed from the capacitor 18 through the earth line and back to the piezo element 6. When the charge voltage of the piezoelectric element 6 falls to the voltage of the DC power supply 1, this time, the charge voltage of the piezoelectric element 6 will be reduced by the energy occupied by the inductor 11 by the discharge current so far. A path is formed through the inductor 11 and the parasitic diode 51a to discharge to the capacitor 18 side, and a discharge current passing through the capacitor 18 passes through the earth line to return to the piezoelectric element 6. In this way, a discharge path is formed until the piezoelectric element 6 is completely discharged and energy is lost, and the regeneration of the discharge energy to the capacitor 18 is continued.

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.After the piezoelectric element 6 is completely discharged, the current based on the energy remaining in the inductor 11 is transferred from the inductor 11 to the parasitic diode 51a, the capacitor 18, the earth line, and the MOSFET 12. It passes through the parasitic diode 12a and returns to the inductor 11. This current path continues until there is no energy remaining in the inductor 11. Therefore, unnecessary energy is not left in the inductor 11.

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.What is different from the first embodiment is that the energy charge is performed by turning on the MOSFETs 51 and 12, and then boosting and charging are performed by turning off the next MOSFETs 51 and 12, and the subsequent MOSFET 56 and transistors. It is a point where discharge is performed by turning on (62).

[6] 제6 실시예에 대하여 설명한다.[6] A sixth embodiment will be described.

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.As shown in FIG. 14, each piezoelectric element drive device 2 is provided with two or more, for example, two boost circuits 3, respectively. These booster circuits 3 have the same basic configuration as the booster circuit 3 shown in FIG. 4 and have MOSFETs 12x and 12y as switching elements, respectively. The transistor array 30 differs only from the case of FIG. 4 in that the PNP transistor 37, the NPN transistor 38, and the internal diode 39 are turned on. The function of energizing the furnace and turning it off at the time of no boosting to cut off the energization of the inductor 11 is the same as in the case of FIG.

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.The control unit 20 has a main controller 22, a timer circuit 23, and a selection circuit 70. The main controller 22 controls the drive timing of each piezoelectric element drive device 2 and supplies a drive signal to each timer circuit 23. Each timer circuit 23 receives a drive signal, and charging is complete | finished from the timer 23a which counts the time T1x until the voltage booster operation start of one voltage booster circuit 3, and the voltage booster operation 3 of one voltage booster circuit start. A timer 23b for counting the time T2x until the timer 23c for counting the holding time T3x of the charging voltage for one of the booster circuits 3 and the discharge for one booster circuit 3. The timer 23e which has the timer 23d which forms the time T4x, and counts the time T1y until receiving the output signal of this timer 23d until the voltage boosting operation of the other voltage booster circuit 3 starts, The other voltage booster Timer 23f for counting the time T2y from the step-up operation of the circuit 3 to the end of charging, and timer 23g for counting the holding time T3y of the charging voltage for the other booster circuit 3. Room for the other booster circuit (3) It has the timer 23h which forms converter formation time T4y, and has the NOR circuit 23i to which the output signal of the timers 23b, 23d, and 23f is input.

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.The selection circuit 70 has the flip-flop 71 and the end circuits 72 and 73 to operate the two boosting circuits 3 separately in accordance with the output signal of the NOR circuit 23i.

작용을 설명한다.Explain the action.

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.As shown in Fig. 15, this alternating operation is repeated in which the MOSFET 12x of one boost circuit 3 is turned on and off, and then the MOSFET 12y of the other boost circuit 3 is turned on and off. .

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.After the energy of one of the booster circuits 3 based on the ON of the MOSFET 12x is occupied, attention is paid to the current Lx flowing through the MOSFET 12x, and the vibration is repeated positively and negatively under the influence of the parasitic capacitor of the inductor 11 or the like. do. This vibration attenuates shortly, but when the MOSFET 12x of one of the booster circuits 3 is turned on again with the vibration remaining, the charge of the piezoelectric element 6 becomes a change in the charge voltage. Appear and adversely affect the discharge of the liquid.

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.Therefore, after boosting one of the booster circuits 3, while the vibration of the current Lx flowing through the MOSFET 12x remains, the MOSFET 12x is not turned on again and the MOSFET 12y of the other booster circuit 3 is turned on. do.

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.In addition, when the energy of the other booster circuit 3 based on the ON of the MOSFET 12y is occupied, attention is paid to the current Ly flowing in the MOSFET 12y, which is positive and negative due to the influence of the parasitic capacitor of the inductor 11. Repeat the vibration. This vibration attenuates shortly, but when the MOSFET 12y of the other booster circuit 3 is turned on again to start the energy charge with the vibration remaining, the boosting level is changed, which causes the piezoelectric element 6 to change. The charging voltage of the piezoelectric element 6 is caused to fluctuate, resulting in a fluctuation in the charging voltage of the piezoelectric element 6, which adversely affects the discharge of the liquid.

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.Therefore, after boosting the other booster circuit 3, while the vibration of the current Ly flowing through the MOSFET 12y remains, the MOSFET 12y is not turned on again and the MOSFET 12x of the booster circuit 3 is turned on. do.

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.In this manner, by operating the two booster circuits 3 alternately, appropriate charging and discharging to the piezoelectric element 6 can be repeated in a short time. The so-called double pulse driving or the like with respect to the piezo element 6 can be performed, and the liquid discharge form can be diversified.

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.16 shows an example of what happens to the boosting level when the boosting circuit 3 has one boosting circuit and the boosting is started again while vibration remains in the current flowing through the MOSFET 12. FIG. Compared with the first boost level, the second boost level is higher, and there is a difference between e1 and e2 in the discharge start level at the time of discharge.

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.Although the case where the two booster circuits 3 are operated alternately has been described as an example, when the two booster circuits 3 are operated simultaneously, the voltage applied to the piezoelectric element 6 can be higher than in the case of the alternating operation. have. The number of the booster circuits 3 is not limited to two, but may be three or more.

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.What is different from the first embodiment is that the charge of energy is performed by turning on each of the MOSFETs 12x and 12y, and then boosting and charging are performed by turning off each of the following MOSFETs 12x and 12y. Is discharged by turning on.

다른 구성, 작용 및 효과는 각 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.Other configurations, operations, and effects are the same as in each embodiment. Therefore, the description is omitted.

[7] 제7 실시예에 대하여 설명한다.[7] A seventh embodiment will be described.

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.This seventh embodiment is a modification of FIG. 11 shown in the fifth embodiment, and as shown in FIG. 17, the drive signal supplied to the MOSFET 12 of FIG. Is supplied to the gate. As a result, the diode 55 connected between the gate of the MOSFET 12 and the drain of the MOSFET 56 is removed.

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.In the discharge circuit 4, a resistor 64 is connected between the base and the emitter of the transistor 62. This resistor 64 is employed for the following reasons.

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.First, the drain of the MOSFET 56 is connected to the base of the transistor 62 via a resistor 63, and the MOSFET 56 has parasitic capacitances Cr, Co, and Ci as shown in the equivalent circuit of FIG. have. Therefore, when the MOSFETs 51 and 12 are turned off and the charge of the energy is completed (starting up of voltage and charging), a sudden rise in the collector voltage of the transistor 62 causes the same transistor 62 to be removed from the collector of the transistor 62. A parasitic capacitance Cr, Co is charged by a high current through parasitic capacitance Cr, Co of the MOSFET 56 through the collector-base and through the resistor 63, and the parasitic capacitance Cr, Co is charged. As the charging current flows in, the base potential of the transistor 62 falls, and the transistor 62 is turned on unnecessarily. In this case, the charging energy from the inductor 11 to the piezoelectric element 6 passes through the collector-base of the transistor 62 and flows to the parasitic capacitance Cr and Co side, resulting in an insufficient situation.

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.Thus, the resistor 64 is connected between the base emitter of the transistor 62 to raise the base potential of the transistor 62, and even if a high pass of the charge current to the parasitic capacitance Cr, Co occurs, the transistor ( 62) to prevent unnecessary on. Thereby, the situation where the charging energy from the inductor 11 toward the piezo element 6 is insufficient can be eliminated.

피에조 소자(6)의 전압 파형 및 MOSFET(12)에 흐르는 전류 파형을 도 19에 나타내고 있다.The voltage waveform of the piezo element 6 and the current waveform flowing through the MOSFET 12 are shown in FIG. 19.

다른 구성, 작용 및 효과는 제5 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.Other configurations, operations and effects are the same as in the fifth embodiment. Therefore, the description is omitted.

[8] 제8 실시예에 대하여 설명한다.[8] An eighth embodiment will be described.

이 제8 실시예는, 도 17에 나타낸 제7 실시예에서 일어날 수 있는 문제점에 대처하고 있다.This eighth embodiment addresses the problems that may arise in the seventh embodiment shown in FIG.

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.That is, in the seventh embodiment, in order to eliminate the shortage of charging energy to the piezoelectric element 6, the resistor 64 is connected between the base and the emitter of the transistor 62 to raise the base potential of the transistor 62. However, when the transistor 62 is turned on so that the piezoelectric element 6 can be discharged, a large current must flow in the base of the transistor 62 by turning on the MOSFET 56.

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.In this case, most of the discharge current which should flow from the piezo element 6 between the emitter collector of the transistor 62 and the inductor 11 to the DC power supply 1 side is already present in the transistor 62. It passes through the base and the resistor 64, respectively, and passes between the resistor 63 and the drain and source of the MOSFET 56 to flow to the earth, and discharges energy to the DC power supply 1 or the capacitor 18. You will not be able to regenerate. If the discharge energy cannot be regenerated, it is difficult to improve the energy efficiency.

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.Therefore, in this eighth embodiment, as shown in FIG. 20, the boosting circuit 3 is connected between the DC power supply 1 and the piezoelectric element 6, and is connected between the piezoelectric element 6 and the DC power supply 1. The discharge circuit 4 is directly connected.

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.The booster circuit 3 has the MOSFET 51 which is a 1st switching switch, the inductor 11, the MOSFET 12 which is a 2nd switching switch, and the rectifier diode 13. As shown in FIG. The source and the drain of the MOSFET 51 are inserted into and connected to the conduction path between the DC power supply 1 and the inductor 11. A resistor 52 is connected between the source and gate of this MOSFET 51. The same drive signal as that supplied to the MOSFET 12 is supplied to the gate of the MOSFET 51 via the capacitor 53. In addition, the cathode of the diode 58 is connected to the drain of the MOSFET 51, and the anode of the diode 58 is connected to earth.

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.The discharge circuit 4 has a MOSFET 77 as a third open / close switch for forming a discharge path from the piezo element 6 to the DC power supply 1 side. In the conduction path between the drain of the MOSFET 77 and the piezo element 6, a diode 75 and an inductor 76 are provided. A resistor 78 is connected between the source and gate of the MOSFET 77. In addition, the same drive signal as that supplied to the MOSFET 14 in FIG. 1 is supplied to the gate of the MOSFET 77 through a capacitor (so-called coupling capacitor) 79. The MOSFET 77 has a parasitic diode 77a.

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.That is, the discharge circuit 4 maintains the charge path from the boost circuit 3 to the piezo element 6 by holding the MOSFET 77 off when the liquid is sucked in. In addition, the discharge circuit 4 has a piezoelectric path through the diode 75, the inductor 76, the MOSFET 77, and the capacitor 18 by turning on the MOSFET 77 when the liquid is discharged. The charging voltage of the element 6 is rapidly discharged. This discharge current is regenerated to the capacitor 18 and the direct current power source 1.

인덕터(76)의 인덕턴스는, 승압 회로(3)의 인덕터(11)의 인덕턴스에 비해 작다. 이는, 피에조 소자(6)의 충전 전압을 급속히 방전시키기 때문이다.The inductance of the inductor 76 is smaller than the inductance of the inductor 11 of the boost circuit 3. This is because the charging voltage of the piezo element 6 is rapidly discharged.

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.At the time of discharging, until the charge voltage of the piezo element 6 drops to the voltage of the DC power supply 1, as indicated by the broken arrow in FIG. 20, the diode 75, the inductor 76, and the MOSFET ( The path through which the discharge current which flowed through 76 through the capacitor 18 passes through the earth line from the capacitor 18 and returns to the piezo element 6 is formed. When the charge voltage of the piezoelectric element 6 falls to the voltage of the DC power supply 1, this time, the remaining charge voltage of the piezoelectric element 6 is caused by the energy occupied by the inductor 76 by the discharge current so far. A path through which the diode 75, the inductor 76, and the MOSFET 77 are discharged to the capacitor 18 side, and a current passing through the capacitor 18 passes through the earth line to return to the piezo element 6. Is formed. In this way, a discharge path is formed until the piezoelectric element 6 is completely discharged and energy is lost, and the regeneration of the discharge energy to the capacitor 18 is continued.

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.After the piezo element 6 is completely discharged, the current based on the energy remaining in the inductor 76 and the inductor 11 is transferred from the inductor 76 to the MOSFET 77, the capacitor 18, the earth line, the diode ( 58, flows through the inductor 11, the rectifying diode 13, and the diode 75 to a path back to the inductor 76. This current path continues until there is no energy remaining in inductor 76 and inductor 11. Therefore, unnecessary energy is not left in the inductor 76 and the inductor 11.

이상과 같이, 피에조 소자(6)의 방전 에너지를 컨덴서(18)에 확실하고도 효율적으로 회생시킬 수 있고, 에너지 효율의 확실한 향상이 도모된다.As described above, the discharge energy of the piezo element 6 can be reliably and efficiently regenerated by the capacitor 18, and the improvement of energy efficiency is aimed at.

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.21 shows the voltage waveform of the piezoelectric element 6, the boosting operation (including charge of energy) and the current waveform flowing through the MOSFET 12 during charging, and the regenerative current waveform flowing through the MOSFET 12 during discharge. .

[9] 제9 실시예에 대하여 설명한다.[9] A ninth embodiment will be described.

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.This ninth embodiment is related to the third embodiment shown in FIG. 4, and as shown in FIG. 22, the control power supply 21 for supplying the operating voltage (DC voltage 5V) to the main control unit 22. Is input to the reset circuit 25.

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.The reset circuit 25 inputs a reset signal to the reset terminal of the main controller 22 when the voltage of the control power supply 21 drops to an inoperable level of the main controller 22. When the reset signal is input, the main controller 22 stops the operation.

다른 구성, 작용 및 효과는, 제3 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.Other configurations, operations and effects are the same as in the third embodiment. Therefore, the description is omitted.

[10] 제10 실시예에 대하여 설명한다.[10] A tenth embodiment will be described.

이 제10 실시예는, 도 4에 나타낸 제3 실시예 및 도 22에 나타낸 제9 실시예에서 일어날 수 있는 문제에 대처하고 있다.This tenth embodiment addresses the problems that may arise in the third embodiment shown in FIG. 4 and the ninth embodiment shown in FIG.

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.4 and 22, in response to the plurality of piezoelectric element driving devices 2 being connected to the same DC power supply 1, the diode 33 is forwarded to the output terminal of the boosting circuit 3 in the forward direction. A cathode of the zener diode 34 is connected via the anode, and an anode of the zener diode 34 is connected to the positive terminal of the DC power supply 1.

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.That is, when the output voltage of the voltage booster circuit 3 in the other piezoelectric element drive device 2 is higher than the output voltage of the voltage booster circuit 3 in the piezoelectric element drive device 2, the difference voltage, so-called The overvoltage is applied to the zener diode 34 via the diode 33. When the overvoltage applied to the zener diode 34 is equal to or greater than a predetermined value (zener voltage), a reverse current flows through the zener diode 34. This attenuates the overvoltage. Therefore, the piezoelectric element driving apparatus 2 is operated independently and stably regardless of the difference in the boost voltage of each piezoelectric element driving apparatus 2. In addition, the current flowed out of the other piezoelectric element driving apparatus 2 by the diode 33 does not flow into the piezoelectric element driving apparatus 2.

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.In addition, the cathode voltage of the rectifying diode 13 (voltage applied to the piezoelectric element 6) when the piezoelectric element 6 is broken or disconnected and there is no place for the charging current passing through the inductor 11. This skyrockets. This overvoltage is applied to the zener diode 34 via the diode 33. When the overvoltage applied to the zener diode 34 is equal to or greater than a predetermined value (zener voltage), a reverse current flows through the zener diode 34. This attenuates the overvoltage.

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.However, the piezo element 6 corresponds to a capacitor having a capacitance of about 1000 pF. Therefore, when damage or disconnection occurs in the piezoelectric element 6, as shown in FIG. 23, the cathode voltage (voltage applied to the piezoelectric element 6) of the rectifying diode 13 is 3 to 80V from the normal 80V. Instantly rises to about 240V. For the overvoltage of this rising speed, there is a possibility that the attenuation effect by the zener diode 34 is not helpful. If driving continues as it is, there is a possibility that circuit components are destroyed due to overvoltage.

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.Thus, in this tenth embodiment, as shown in FIG. 24, the capacitor 80 is connected in parallel with the piezo element 6. The capacitor 80 has a capacitance of 100 pF, for example, and as shown in FIG. 25, an overvoltage (cathode voltage of the rectifying diode 13) generated when the piezoelectric element 6 is broken or disconnected. It is suppressed by the charge to itself.

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.The cathode of the zener diode 34 is connected to the output terminal (cathode of the rectifying diode 13) of the boost circuit 3 via the diode 33 in the forward direction, and the anode of the zener diode 34 is a resistor ( 81 is connected to the earth line. The connection point between the anode of the Zener diode 34 and the resistor 81 is connected to the positive side terminal of the DC power supply 1 via the diode 82 in the forward direction, and is also a charge stop circuit. It is connected to (83). In addition, the source of the MOSFET 12 is earth-connected between the drain and the source of the blocking MOSFET 84. The blocking MOSFET 84 has a parasitic diode 84a.

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.When overvoltage occurs due to breakage or disconnection of the piezo element 6, the overvoltage is applied to the zener diode 34 via the diode 33. When the overvoltage applied to the zener diode 34 is equal to or greater than a predetermined value (zener voltage), a reverse current flows through the zener diode 34. The current passing through the zener diode 34 passes through the diode 82 to be regenerated by the DC power supply 1 and flows through the resistor 81 to the earth line. This attenuates the overvoltage.

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.The charge stop circuit 83 supplies an operating voltage (direct current voltage 5V) to the main controller 22 when the voltage generated on the resistor 81 becomes higher than the set value due to the current through the zener diode 34. When the voltage of the control power supply 21 is lowered to an inoperable level and a reset signal is emitted from the reset circuit 25 or by a watchdog timer function of the reset circuit 25, the main controller 22 When controllability due to congestion is detected, the MOSFET 84 that is normally turned off is turned off. When the MOSFET 84 is turned off, even though the MOSFET 12 is on, no current flows in the inductor 11, and the charge of energy to the inductor 11 is stopped.

작용을 설명한다.Explain the action.

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.At the time of energy charge, since the MOSFET 12 is turned on, the transistor array 30 is turned on, and the MOSFET 84 is already turned on, from the DC power supply 1 to the inductor 11 through the transistor array 30. A current to occupy energy flows and a current through the inductor 11 flows through the MOSFET 12 and the MOSFET 84 to the earth line. The current flowing through the earth line flows through the DC power supply 1.

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.On the other hand, when the piezoelectric element 6 is broken or disconnected, the cathode voltage of the rectifying diode 13 rises rapidly, but the overvoltage is suppressed by the attenuation at the zener diode 34 and the charging of the capacitor 80. . Thereby, the circuit component of the piezoelectric element drive device 2 is protected from overvoltage.

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.In spite of the attenuation in the zener diode 34 and the charging of the capacitor 80, if the overvoltage is not sufficiently suppressed and is still high, the voltage generated in the resistor 81 by the current passing through the zener diode 34 is a set value. That is all. At this time, the MOSFET 84 is turned off by the charge stop circuit 83. When the MOSFET 84 is turned off, even if the MOSFET 12 is turned on by the main controller 22, the booster operation current does not flow through the inductor 11, and the charge of the energy to the inductor 11 is stopped. Therefore, subsequent safety is ensured.

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.The current passing through the zener diode 34 and the resistor 81 flows from the earth line through the internal diode 39 of the transistor array 30 to the inductor 11, from the inductor 11 to the rectifying diode 13. And passes through the diode 33 again to the zener diode 34.

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.The charge stop circuit 83 turns off the MOSFET 84 even when the voltage of the control power supply 21 drops to an inoperable level and a reset signal is emitted from the reset circuit 25. Therefore, even when the MOSFET 12 is turned on by the main controller 22 as described above, the booster operation current does not flow through the inductor 11, and the energy charge to the inductor 11 is stopped, thereby ensuring safety.

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.When the voltage of the control power supply 21 rises to an operable level and generation of the reset signal from the reset circuit 25 is canceled, the MOSFET 84 is turned on by the charge stop circuit 83.

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.And since the reset circuit 25 has the watchdog timer function which monitors the main control part 22, when the watchdog timer function detects that control by the runaway of the main control part 22 is not carried out, it has mentioned above. Similarly, the MOSFET 84 is turned off by the charge stop circuit 83. By this off, even if the congested main control part 22 turns on the MOSFET 12, the boost operation current does not flow in the inductor 11, and charge of energy to the inductor 11 is stopped and safety is ensured.

승압 동작 및 충전 시에 MOSFET(12)에 흐르는 전류 파형, 및 피에조 소자(6)의 전압 파형을 도 25에 나타내고 있다.25 shows current waveforms flowing through the MOSFET 12 during voltage boosting operation and charging, and voltage waveforms of the piezoelectric element 6.

[11] 제11 실시예에 대하여 설명한다.[11] An eleventh embodiment will be described.

이 제11 실시예는, 도 20에 나타낸 제8 실시예의 변형예이다.This eleventh embodiment is a modification of the eighth embodiment shown in FIG.

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.As shown in FIG. 26, in the discharge circuit 4, a diode 75 is provided in the conduction path between the inductor 76 and the drain of the MOSFET 77. In addition, as a structure of the main part in the main control part 22, the gate circuit 91 which outputs the control signal with respect to the MOSFET 12, and the inverting gate circuit which outputs the control signal with respect to the MOSFET 12 in the form of logic inversion. (92) is shown. In FIG. 26, the arrangement order of the diode 75 and the inductor 76 is reversed from that of FIG. 20.

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.The cathode of the zener diode 34 is connected to the output side of the inductor 11 in the boost circuit 3 via the diode 33 in the forward direction, and the anode of the zener diode 34 is a direct current power source 1. ) Is connected to the positive terminal of ().

승압 동작 및 충전 시에 MOSFET(12)에 흐르는 전류 파형, 및 피에조 소자(6)의 전압 파형을 도 27에 나타내고 있다.27 shows current waveforms flowing through the MOSFET 12 and voltage waveforms of the piezoelectric element 6 during the boosting operation and charging.

다른 구성, 작용 및 효과는 제8 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.Other configurations, operations and effects are the same as in the eighth embodiment. Therefore, the description is omitted.

[12] 제12 실시예에 대하여 설명한다.[12] A twelfth embodiment will be described.

이 제12 실시예는, 도 26에 나타낸 제11 실시예의 변형예이다.This twelfth embodiment is a modification of the eleventh embodiment shown in FIG.

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.As shown in FIG. 28, in the boost circuit 3, the gate of the MOSFET 12 is connected to the connection point between the drain of the MOSFET 51 and the diode 58.

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.When the MOSFET 51 is turned on, as shown in FIG. 29, the voltage Vg at the connection point between the drain of the MOSFET 51 and the diode 58 becomes a high level, and the MOSFET 12 is also turned on. When the MOSFET 51 is turned off, the voltage Vg becomes 0, and the MOSFET 12 is also turned off.

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.In addition, the cathode of the zener diode 34 is connected to the output side of the inductor 11 in the boost circuit 3 via the diode 33 in the forward direction, and the anode of the zener diode 34 is the resistor 81. Is connected to the earth line. The connecting point between the anode of the Zener diode 34 and the resistor 81 is connected to the positive terminal of the DC power supply 1 via the diode 82 in the forward direction, and the latch circuit in the main control section 22 is connected. (93).

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.The latch circuit 93 latches and outputs a high level voltage when the voltage generated in the resistor 81 is higher than or equal to the set value by the current passing through the zener diode 34. This latch output is input to one input terminal of the OR circuit 94 in the main controller 22. The other input terminal of the OR circuit 94 also receives a drive signal for controlling the MOSFET 77 of the discharge circuit 4.

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.In addition, the diode 75 in the discharge circuit 4 is transferred to the conduction path between the inductor 76 and the MOSFET 77. The cathode of the zener diode 34 is connected to the output side of the inductor 76 (anode of the diode 75) via the diode 95 in the forward direction.

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.According to such a structure, since the drive signal line between the main control part 22 and the gate of the MOSFET 12 becomes unnecessary, three drive signal lines between the main control part 22 and the piezoelectric element drive device 2 are used. Can be reduced to two.

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.The discharge circuit 4 maintains the charge path from the boost circuit 3 to the piezoelectric element 6 by keeping the MOSFET 77 off when the liquid is sucked in, but when the liquid is discharged, the MOSFET 77 is discharged. By being turned on, the charge voltage of the piezoelectric element 6 is rapidly discharged to the DC power supply 1 side through a path passing through the inductor 76, the diode 75, and the MOSFET 77, and the discharge current is supplied to the DC power supply 1. Regenerates.

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.At the time of discharge, as shown by the broken arrow in FIG. 28, the inductor 76, the diode 75, and the MOSFET until the charging voltage of the piezoelectric element 6 drops to the voltage of the DC power supply 1. The discharge current flowing through the 77 through the DC power source 1 flows through the earth line from the DC power source 1 and returns to the piezoelectric element 6. When the charge voltage of the piezoelectric element 6 falls to the voltage of the DC power supply 1, this time, the remaining charge voltage of the piezoelectric element 6 is caused by the energy occupied by the inductor 76 by the discharge current so far. The inductor 76, the diode 75, and the MOSFET 77 are discharged to the DC power supply 1 side, and the current passing through the DC power supply 1 passes through the earth line to return to the piezoelectric element 6. It flows in the path that comes. In this way, a discharge path is formed until the piezoelectric element 6 is completely discharged and energy is lost, and the regeneration of the discharge energy to the DC power source 1 is continued.

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.After the piezoelectric element 6 is completely discharged, the current based on the energy remaining in the inductor 76 and the inductor 11 is discharged from the inductor 76 to the diode 75, the MOSFET 77, and the direct current power source 1. Flows through the ground line, diode 58, inductor 11, and rectifier diode 13 to return to inductor 76. This current path continues until there is no energy remaining in inductor 76 and inductor 11. Therefore, unnecessary energy is not left in the inductor 76 and the inductor 11.

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.On the other hand, if an overvoltage occurs due to breakage or disconnection of the piezo element 6, the overvoltage is applied to the zener diode 34 via the diode 33. When the overvoltage applied to the zener diode 34 is equal to or greater than a predetermined value (zener voltage), a reverse current flows through the zener diode 34. The current passing through the zener diode 34 passes through the diode 82 to be regenerated by the DC power supply 1 and flows through the resistor 81 to the earth line. This attenuates the overvoltage.

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.In spite of the attenuation in the zener diode 34, if the overvoltage is not sufficiently suppressed and is still high, the voltage generated in the resistor 81 becomes more than the set value by the current passing through the zener diode 34. At this time, a high level signal is output from the latch circuit 93 in the main controller 22. Based on this output signal, the output of the logic sum circuit 94 becomes high level as in the case of discharge, and the MOSFET 77 of the discharge circuit 4 is turned on. When the MOSFET 77 is turned on, overvoltage as much as an uncontrollable amount is regenerated to the DC power supply 1 side through the MOSFET 77. Therefore, subsequent safety is ensured.

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.The current passing through the zener diode 34 and the resistor 81 flows from the earth line through the parasitic diode 12a and the rectifying diode 13 of the MOSFET 12 to the inductor 76 and from the inductor 76. It passes through the diode 95 and flows back to the zener diode 34.

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.When the MOSFET 77 is turned off due to a malfunction of the main controller 22 or the like during the discharge of the piezoelectric element 6 due to the ON of the MOSFET 77, the discharge voltage disappears and the diode 71 disappears. Anode voltage spikes. This overvoltage is suppressed by the attenuation in the zener diode 34. As a result, the MOSFET 77 is protected from overvoltage.

다른 구성, 작용 및 효과는 제11 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.Other configurations, operations and effects are the same as in the eleventh embodiment. Therefore, the description is omitted.

[13] 제13 실시예에 대하여 설명한다.[13] A thirteenth embodiment will be described.

이 제13 실시예는, 도 4에 나타낸 제3 실시예에서 일어날 수 있는 문제점에 대처하고 있다.This thirteenth embodiment addresses the problems that may arise in the third embodiment shown in FIG.

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).That is, as shown in FIG. 30, the MOSFET 12 has parasitic capacitances Cr, Co, and Ci as shown in the equivalent circuit of FIG. 18 used in the description of the seventh embodiment (FIG. 30 shows the parasitic capacitance Cr). , Only Co).

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.When the MOSFET 12, which is the second on / off switch, is turned on, and thus the transistor array 30, which is the first on / off switch, is turned on, current flows through the inductor 11, and energy is occupied by the inductor 11.

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.Next, when the MOSFET 12 is turned off, energy occupied by the inductor 11 is applied to the piezoelectric element 6 through the rectifier diode 13, and the piezoelectric element 6 is charged. By the operation of the piezo element 6 according to this filling, the liquid is sucked in. The current path at this time passes from the inductor 11 to the rectifier diode 13, the piezo element 6, the earth line, the internal diode 39 of the transistor array 30, and the diode 31. Is the path to return.

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.The transistor array 30 is delayed off after the MOSFET 12 is turned off. When the transistor array 30 is turned off, as described above, the rectifier diode 13, the piezoelectric element 6, the earth line, the internal diode 39 of the transistor array 30, and the diode ( A current flows through the path 31 and returned to the inductor 11. That is, since no current flows in the transistor in the transistor array 30, the transistor array 30 can be safely turned off.

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.The supply of energy from the inductor 11 to the piezo element 6 is a bias (so-called reverse bias) applied to the cathode of the rectifying diode 13 from the piezo element 6 when the output voltage of the inductor 11 reaches its peak. ) To stop.

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.In this manner, after charging of the piezoelectric element 6 is completed, the MOSFET 14 of the discharge circuit 4 is turned on so that the charging voltage of the piezoelectric element 6 passes through the MOSFET 14 and rapidly discharges to the earth side. do. The liquid is discharged by the operation of the piezo element 6 according to this rapid discharge. After this discharge, the MOSFET 14 is turned off.

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.The problem here is that, as shown in FIG. 31, when the supply of energy from the inductor 11 to the piezoelectric element 6 is stopped by the reverse bias to the rectifier diode 13, the inductor 11 and the rectifier diode are The high voltage substantially equal to the voltage at the connection point with the anode of (13) is in a state where the parasitic capacitances Cr and Co of the MOSFET 12 are charged. When a current flows from the output end of the inductor 11 to the input end due to the energy remaining in the inductor 11, the voltage at the output end of the inductor 11 drops, and thus the inductor 11 from the parasitic capacitances Cr and Co. Current flows toward. This is a trigger that causes resonance, the current flowing from the output end of the inductor 11 to the input end and the current flowing from the input end to the output end alternately and repeatedly, and the voltage VL at both ends of the inductor 11 vibrates greatly. If this voltage fluctuation remains until the next charge timing of the energy due to the on of the MOSFET 12 and the transistor array 30, the fluctuation occurs in the charge amount to the piezo element 6, making it difficult to properly control the discharge amount of the liquid. There is a possibility.

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.In order to prevent such a problem, in this thirteenth embodiment, as shown in Fig. 32, the conduction path between the output side of the inductor 11 (the anode of the rectifying diode 13) and the drain of the MOSFET 12 is provided. The diode 101 which stores the current toward the inductor 11 from the drain of the MOSFET 12 is connected. The diodes 31 and 32 for blocking the regenerative current from the inductor 11 toward the transistor array 30 are removed in accordance with the adoption of this diode 101.

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.According to this structure, when the supply of energy from the inductor 11 to the piezoelectric element 6 is stopped by the reverse bias to the rectifier diode 13, the connection point between the inductor 11 and the anode of the rectifier diode 13 Although a high voltage substantially equal to the voltage is in a state where the parasitic capacitances Cr and Co of the MOSFET 12 are charged, the presence of the diode 101 prevents the current from the parasitic capacitances Cr and Co to the inductor 11. Even if the remaining energy of the inductor 11 decreases, this current blocking continues. Therefore, as shown in FIG. 33, the vibration of the voltage VL at both ends of the inductor 11 is caused only by the parasitic capacitance of the inductor 11 itself, and converges rapidly within a short time, and then the next MOSFET ( 12) and the charge timing of energy by the ON of the transistor array 30 remain.

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.In this way, the oscillation of the voltage VL at both ends of the inductor 11 converges quickly within a short time and does not remain until the next charge timing of the energy, so that the charge amount to the piezo element 6 is stabilized without change, and the discharge amount of liquid Can be controlled appropriately. Further, as shown in FIG. 33, the cycle from the ON of the MOSFET 12 and the transistor array 30 to the next ON can be shortened. In addition, the charge / discharge cycle of the piezoelectric element 6 can be shortened.

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.When the energy of the current flowing through the inductor 11 is turned on by the transistor array 30 and the MOSFET 12, a voltage drop occurs due to the diode 101 existing in the current path. The drop is equal to the voltage drop by the original diode 31 removed, so there is no problem of power loss.

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.The position at which the diode 101 is provided is not limited to the conduction path from the connection point between the inductor 11 and the anode of the rectifier diode 13 to the drain of the MOSFET 12, but from the output terminal of the transistor array 30. Any path may be used as long as it passes through the inductor 11 and the MOSFET 12 to the earth line. For example, the current path between the inductors 11, that is, the position where the original diode 31 is provided may be provided.

다른 구성, 작용 및 효과는 제3 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.Other configurations, operations and effects are the same as in the third embodiment. Therefore, the description is omitted.

[14] 제14 실시예에 대하여 설명한다.[14] A fourteenth embodiment will be described.

이 제14 실시예는, 도 4에 나타낸 제3 실시예에서 일어날 수 있는 문제에 대처하고 있다.This fourteenth embodiment addresses the problems that may arise in the third embodiment shown in FIG.

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.That is, as shown in Fig. 34, parasitic capacitance Cx exists around the inductor 11, for example, between the input terminal of the inductor 11 and the earth line. Although only the parasitic capacitance Cx is shown, on the output end side of the inductor 11, as described in the thirteenth embodiment, parasitic capacitances Cr and Co exist in the MOSFET 12. On the actual circuit, not only parasitic capacitance Cx, parasitic capacitances Cr and Co, but also parasitic capacitances exist between each other component and the earth line.

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.The problem is that when the supply of energy from the inductor 11 to the piezoelectric element 6 is stopped by the reverse bias to the rectifier diode 13, the connection point between the inductor 11 and the anode of the rectifier diode 13 is lost. A high voltage substantially equal to the voltage is in a state where the parasitic capacitances Cr and Co of the MOSFET 12 are charged. When current flows from the output end of the inductor 11 to the input end due to the energy remaining in the inductor 11, the voltage at the output end of the inductor 11 drops, and thus the inductor 11 is formed from parasitic capacitances Cr and Co. Current flows toward. The input terminal voltage V1 of the inductor 11 rises by this current, and the parasitic capacitance Cx is charged. After this charging, a current flows from the input terminal of the inductor 11 to the output terminal this time, and the voltage at the output terminal of the inductor 11 increases. In this manner, resonance occurs due to the inductance of the inductor 11 and the parasitic capacitance, the current alternately flows alternately between the output terminal and the input terminal of the inductor 11, and the voltage at both ends of the inductor 11 vibrates greatly. .

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.The input terminal voltage V1 of the inductor 11, the output terminal voltage V2 of the inductor 11, and the voltage V3 of the piezoelectric element 6 were monitored using voltage monitors 111, 112, and 113, respectively. Large vibrations occur in V1 and output terminal voltage V2, respectively.

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.If the fluctuation of the voltage across the inductor 11 remains until the next charge timing of energy due to the on of the MOSFET 12 and the transistor array 30, the fluctuation in the charge amount to the piezo element 6 occurs, and the discharge amount of the liquid is reduced. It may become difficult to control properly.

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.Therefore, in this fourteenth embodiment, as shown in FIG. 36, the variable resistor 120 is connected in parallel with the inductor 11. When the variable resistor 120 is connected to the inductor 11 in parallel, the current flowing in the inductor 11 flows by dividing the variable resistor 120. By the classification into the variable resistor 120, the energy of the current flowing through the inductor 11 is reduced.

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.While changing the resistance values of the variable resistor 120 to R1, R2, R3, and R4 (R1> R2> R3> R4), the voltage V3 of the input terminal voltage V1 of the inductor 11 and the piezoelectric element 6 are monitored. Monitoring is performed using FIGS. 37, 38, 39, and 40.

가변 저항(120)의 저항값이 가장 큰 R1일 때의 입력단 전압 V1은, 도 37에 나타낸 바와 같이, 진동의 진폭 기간이 길어진다.The input terminal voltage V1 when the resistance value of the variable resistor 120 is the largest R1, as shown in FIG. 37, has a long amplitude period.

가변 저항(120)의 저항값이 R1보다 작은 R2일 때의 입력단 전압 V1은, 도 38에 나타낸 바와 같이, R1의 경우보다 진동의 진폭 기간이 짧아진다.As shown in FIG. 38, the input terminal voltage V1 when the resistance value of the variable resistor 120 is smaller than R1 has a shorter amplitude period than the case of R1.

가변 저항(120)의 저항값이 R2보다 작은 R3일 때의 입력단 전압 V1은, 도 39에 나타낸 바와 같이, R2의 경우보다 진동의 진폭 기간이 더 짧아진다.As shown in FIG. 39, the input terminal voltage V1 when the resistance of the variable resistor 120 is smaller than R2 has a shorter amplitude period than the case of R2.

가변 저항(120)의 저항값이 R3보다 작은 R4일 때의 입력단 전압 V1은, 도 40에 나타낸 바와 같이, 진동의 진폭 기간은 짧아지지만, 파형이 찌그러진다.As shown in FIG. 40, the input terminal voltage V1 when the resistance value of the variable resistor 120 is smaller than R3 is shortened in amplitude, but the waveform is distorted.

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.In this way, while changing the resistance value of the variable resistor 120, the condition that the amplitude period of the vibration of the input terminal voltage V1 is also shortest and the waveform of the input terminal voltage V1 is not found is found.

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.The optimum resistance value of the variable resistor 120 is R3. By selecting R3, the input terminal voltage V1 of the inductor 11 is quickly converged in a short time, and then the MOSFET 12 and the transistor array ( It does not remain until the charge timing of energy by turning on 30).

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.The oscillation of the input terminal voltage V1 of the inductor 11 rapidly converges within a short time and does not remain until the next charge timing of the energy, so that the charge amount to the piezo element 6 is stabilized without variation, and the discharge amount of the liquid is appropriately controlled. You can do it. Furthermore, the cycle of turning on / off the MOSFET 12 and the transistor array 30 can be shortened. In addition, the charge / discharge cycle of the piezoelectric element 6 can be shortened.

그리고, 가변 저항(120) 대신, 최적인 저항 R3를 가지는 고정 저항을 인덕터(11)에 병렬로 접속해도 된다.Instead of the variable resistor 120, a fixed resistor having an optimum resistor R3 may be connected in parallel with the inductor 11.

[15] 제15 실시예에 대하여 설명한다.[15] A fifteenth embodiment will be described.

제15 실시예는, 도 4에 나타낸 제3 실시예 및 도 22에 나타낸 제9 실시예에서 일어날 수 있는 문제점에 대처하고 있다.The fifteenth embodiment addresses problems that may occur in the third embodiment shown in FIG. 4 and the ninth embodiment shown in FIG.

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.That is, as shown in FIG. 41, the cathode of the zener diode 34 is connected to the output terminal of the booster circuit 3 via the diode 33 in the forward direction, and the anode of the zener diode 34 is connected to the DC power supply 1. Is connected to the positive terminal of the When the output voltage of the booster circuit 3 in the other piezoelectric element drive device 2 is higher than the output voltage of the booster circuit 3 in the piezoelectric element drive device 2, the difference voltage is the diode 33. Is applied to the zener diode 34 and attenuated by the same zener diode 34. Thereby, each piezoelectric element drive device 2 is operated stably independently, regardless of the difference in the boost voltage of each piezoelectric element drive device 2. In addition, the current flowed out of the other piezoelectric element driving apparatus 2 by the diode 33 does not flow into the piezoelectric element driving apparatus 2. In addition, when the piezoelectric element 6 is broken or disconnected, and there is no place for the charging current passing through the inductor 11, the cathode voltage of the rectifying diode 13 (voltage applied to the piezoelectric element 6). This skyrockets. This overvoltage is applied to the DC power supply 1 via the diode 33 and the zener diode 34, and attenuated by the zener diode 34.

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.A resistor 131 is provided in the drive signal line from the main controller 22 to the gate of the MOSFET 12, and a resistor 132 in the drive signal line from the main controller 22 to the gate of the MOSFET 14. Is installed.

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.The problem here is that the zener diode 34 has a parasitic capacitance 34a, and each diode 33 also has a parasitic capacitance 33a. In addition, when the number of piezoelectric element driving apparatuses 2 is large, the wiring from each piezoelectric element driving apparatus 2 to the cathode of the zener diode 34 becomes long, and parasitic capacitance exists between this wiring and the earth line. Is that.

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.That is, among the plurality of piezoelectric element driving apparatuses 2, for example, when only one piezoelectric element driving apparatus 2 operates (one channel driving), the parasitic capacitance seen from this one piezoelectric element driving apparatus 2 The synthetic capacity of (33a, 34a) and other parasitic capacitances is very large. Therefore, when the piezoelectric element 6 is charged by the output of the booster circuit 3, part of the output of the booster circuit 3 is used to charge the parasitic capacitances 33a and 34a and other parasitic capacitances.

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.Therefore, as shown in Fig. 42, the voltage of the piezoelectric element 6 is only at a target level, for example, 80V, after the on / off of the MOSFET 12 and the transistor array 30 are repeated about six times. This leads to. That is, at the start of driving, the filling amount of the piezo element 6 is insufficient, and there is a possibility that an appropriate amount of liquid cannot be discharged.

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.Thus, in the fifteenth embodiment, as shown in FIG. 43, the wiring connected from the output terminal of the boost circuit 3 to the positive side terminal of the DC power supply 1 via the diode 33 and the zener diode 34 is a diode. And 33 are removed together with the zener diode 34. Then, a resistor 133 is connected across the gate of the MOSFET 14 from the connection point (drain of the MOSFET 12) between the inductor 11 and the anode of the rectifier diode 13. The resistance value of the resistor 133 is much larger than the resistance value of the resistor 132 on the drive signal line connected to the gate of the MOSFET 14. For example, when the resistance value of the resistor 132 is "1", the resistance value of the resistor 133 is "150".

작용을 설명한다.Explain the action.

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.By removing the diode 33, the zener diode 34, and the wiring thereof, a part of the output of the booster circuit 3 is not used for charging the parasitic capacitances 33a and 34a and other parasitic capacitances.

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.Therefore, the voltage of the piezo element 6 reaches the target level immediately from the start of driving, as shown in FIG. That is, the filling amount of the piezo element 6 becomes sufficient immediately from the start of driving, and the appropriate amount of liquid can be discharged.

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.Since a value much larger than the resistance of the resistor 132 is selected as the resistance of the resistor 133, the drive signal output from the main controller 22 in the normal state without damage or disconnection of the piezoelectric element 6. ON / OFF of the MOSFET 14 is controlled only by

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.When the piezoelectric element 6 is broken or disconnected, and the cathode voltage (voltage applied to the piezoelectric element 6) of the rectifier diode 13 rises to about 240V, which is three times the normal 80V, the overvoltage It is applied to the series circuit of the resistors 133 and 132 via a gate (not shown) in the main controller 22. At this time, the voltage generated by the resistor 132 exceeds the threshold voltage (for example, 0.8V to 1.1V) of the gate of the MOSFET 14, and the MOSFET 14 is turned on. When the MOSFET 14 is turned on, the cathode of the rectifying diode 13 is grounded through the MOSFET 14, and the overvoltage is discharged to the earth line. Thereby, the circuit component of the piezoelectric element drive device 2 is protected from overvoltage.

다른 구성, 작용 및 효과는 제3 및 제9 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.Other configurations, operations and effects are the same as in the third and ninth embodiments. Therefore, the description is omitted.

[16] 제16 실시예에 대하여 설명한다.[16] A sixteenth embodiment will be described.

이 제16 실시예는, 도 11에 나타낸 제5 실시예의 변형이다.This sixteenth embodiment is a modification of the fifth embodiment shown in FIG.

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.As shown in FIG. 45, the discharge circuit 4 is comprised only by the MOSFET 14, and the diode 55 and the MOSFET 56 of the boost circuit 3 are removed. In the booster circuit 3, the resistor 140 is connected across the base of the MOSFET 12 from the connection point between the inductor 11 and the anode of the rectifier diode 13. The resistor 140 forms a series circuit with the resistor 54, and the series circuit is connected to the inductor 11 in parallel.

다른 구성은 제5 실시예와 동일하다.The other configuration is the same as in the fifth embodiment.

작용을 설명한다.Explain the action.

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.First, the threshold value of the gate voltage of the MOSFET 51 when the MOSFET 51 is turned on is, for example, -2.3V. The drive signal output from the main controller 22 to the MOSFET 51 has a level change of 0 V to 3.3 V. 0V corresponds to the low level for turning on the MOSFET 51, and 3.3V corresponds to the high level for turning off the MOSFET 51. FIG. That is, when the drive signal is at a high level, a bias voltage (= 12V-3.3V) through the resistor 52 is applied to the gate of the MOSFET 51, so that the MOSFET 51 is kept off. When the drive signal becomes low, the gate voltage of the MOSFET 51 is lowered below the threshold of -2.3 V, and the MOSFET 51 is turned on. In this state, the gate voltage of the MOSFET 51 rises to a time constant (for example, 100 µS) determined by the resistor 52 and the capacitor 53. After 50 mV according to this time constant, for example, the gate voltage of the MOSFET 51 becomes higher than the threshold value -2.3 V, so that the MOSFET 51 is turned off.

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.When the MOSFET 51 is turned on, a voltage of about 12 V across the MOSFET 51 is applied to the gate of the MOSFET 12 through the resistor 54, so that the MOSFET 12 is turned on. When the MOSFET 51 is off, the MOSFET 12 is also off.

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.When the MOSFET 51 and the MOSFET 12 are turned on, current flows in the inductor 11 as shown by the solid arrow, and energy is charged in the inductor 11. Here, the on time of the MOSFET 51 is limited to 50 ms based on the time constant. By this time limit, energization to the inductor 11 is stopped before the charge of energy to the inductor 11 is saturated, and damage to the circuit components due to overcurrent is prevented in advance.

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.When the MOSFET 12 is turned off, the energy occupied by the inductor 11 is applied to the piezoelectric element 6 through the rectifier diode 13, and the piezoelectric element 6 is charged. By the operation of the piezo element 6 according to this filling, the liquid is sucked in. The current path at this time is a path from the inductor 11 to the inductor 11 through the rectifier diode 13, the piezoelectric element 6, the earth line, and the diode 58. At this time, the gate voltage of the MOSFET 12 is as small as 0.7V, which is the cathode voltage of the diode 58, so that the OFF state of the MOSFET 12 is maintained.

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.In this manner, after the piezoelectric element 6 is charged, the MOSFET 14 of the discharge circuit 3 is turned on. By this on, as shown by the broken arrow, the charge voltage of the piezo element 6 passes through the MOSFET 14 and is rapidly discharged to the earth side. The liquid is discharged by the operation of the piezo element 6 according to this rapid discharge. After this discharge, the MOSFET 14 is turned off.

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.As a feature of this sixteenth embodiment, similarly to the fifteenth embodiment, a wiring connected from the output terminal of the boost circuit 3 to the positive side terminal of the DC power supply 1 via the diode 33 and the zener diode 34 is provided. , Together with diode 33 and zener diode 34. As the resistance value of the resistor 140, a value much larger than the resistance value of the resistor 54 is selected.

작용을 설명한다.Explain the action.

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.Therefore, the voltage of the piezo element 6 reaches the target level immediately from the start of driving. That is, immediately after the start of driving, the filling amount of the piezo element 6 becomes sufficient, and a proper amount of liquid can be discharged.

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.Since a value much larger than the resistance of the resistor 54 is selected as the resistance of the resistor 140, in a normal state without damage or disconnection of the piezoelectric element 6, the MOSFET is only driven by the output voltage of the MOSFET 51. On / off of (12) is controlled.

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.When charging to the piezoelectric element 6 is started by turning off the MOSFET 12, if damage or disconnection occurs in the piezoelectric element 6, the cathode voltage of the rectifying diode 13 (piezo element 6) Voltage applied to the voltage increases to 240V from the normal 80V, exceeding the allowable level of 120V to 144V. In this case, the surged overvoltage is applied to the series circuit of the resistors 140 and 54 via the diode 58 in the reverse direction. At this time, the voltage generated in the resistor 54 exceeds the threshold voltage (for example, 0.8V to 1.1V) of the gate of the MOSFET 12, so that the MOSFET 12 is turned on. When the MOSFET 12 is turned on, the cathode of the rectifying diode 13 is grounded through the MOSFET 12 and an overvoltage is discharged to the earth line. Thereby, the circuit component of the piezoelectric element drive device 2 is protected from overvoltage.

[17] 제17 실시예에 대하여 설명한다.[17] A seventeenth embodiment will be described.

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.As shown in FIG. 46, the DC power supply 150 which produces the DC voltage Vin of 24V is provided as a main power supply which outputs the operating voltage of the whole coating apparatus, for example. The master controller 151 and the plurality of liquid discharge heads 152 are connected to this DC power supply 150. The master controller 151 operates by the direct current voltage Vin, and controls each liquid discharge head 152 collectively. Each of the liquid discharge heads 152 is a control unit 20 of each of the above-described embodiments, a DC power supply (DC / DC converter) 21 for supplying an operation DC voltage to the control unit, and a plurality, for example, 256 units. It consists of the piezoelectric element drive apparatus 2 and the power supply unit 200 which supplies DC voltage Vp of 12V for operation to these piezoelectric element drive apparatuses 2.

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.The structure of each piezoelectric element drive device 2 may be any of those shown in the above-described embodiments, but for the sake of clarity, the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG.

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.As shown in FIG. 47, the power supply unit 200 has a DC / DC converter including a MOSFET 201, a zener diode 202, an inductor 203, and a capacitor 204, and each of the DC voltage Vin It converts and outputs the DC voltage Vp of a predetermined level required for the operation of the piezoelectric element drive device 2. In particular, the power supply unit 200 feeds back the DC voltage Vp of the output to the PI controller 206, and transmits the difference between the DC voltage Vp and the reference voltage Vref of the reference voltage power supply 205 as a voltage adjustment signal by PI control. The switching signal is output from the pulse width modulation circuit (PWM) 207 in accordance with the voltage level of the voltage adjustment signal. By supplying this switching signal to the gate of the MOSFET 201 of the DC / DC converter, it is possible to obtain the DC voltage Vp maintained at the constant level described above at all times.

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.Each piezoelectric element drive device 2 is operated by the DC voltage Vp, occupies energy in the inductor 11 by turning on the MOSFET 12, and turns the charged energy off by boosting the MOSFET 12. The piezoelectric element 6 is charged by supplying it to the piezoelectric element 6 and thereafter discharging the piezoelectric element 6 by turning on the MOSFET 14. 48 shows the operation of the MOSFETs 12 and 14, the voltage waveform of the piezoelectric element 6, and the current waveform of the MOSFET 12. In FIG.

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.Here, the on time Tc of the MOSFET 12 can be adjusted, for example, in the range of 10 ms to 30 ms. The longer this on-time Tc is, the higher the applied voltage Vout to the piezoelectric element 6 (up to 90V) is, and the discharge amount of the liquid increases. The shorter the on time Tc is, the lower the applied voltage Vout to the piezoelectric element 6 (at least 30V) is, and the discharge amount of the liquid is smaller.

Vout=Vp×Tc/√(L×C) (√는 연산자 root임)Vout = Vp × Tc / √ (L × C) (√ is the operator root)

L은 인덕터(11)의 인덕턴스, C는 피에조 소자(6)의 기생 캐패시턴스이다.L is the inductance of the inductor 11, and C is the parasitic capacitance of the piezo element 6.

다른 구성, 작용 및 효과는 상기 각 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.Other configurations, operations and effects are the same as in the above embodiments. Therefore, the description is omitted.

[18] 제18 실시예에 대하여 설명한다.[18] A eighteenth embodiment will be described.

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.In the seventh embodiment, the time from the off (step-up) of the MOSFET 12 to the on (discharge) of the MOSFET 14 cannot be changed. Therefore, in order to shorten the time required for one time discharge of the liquid according to the charge / discharge of the piezoelectric element 6, the ON time Tc of the MOSFET 12 may be shortened. However, if the on time Tc of the MOSFET 12 is shortened, the amount of charge of the piezo element 6 is reduced, and the amount of discharge of the liquid once is reduced.

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.In addition, among the piezoelectric element driving apparatuses 2 in the liquid discharge head 152, some piezoelectric element driving apparatuses 2, which do not need an operation (liquid ejection), have the same timing so that the respective operations do not affect each other. It works on Therefore, a variation occurs in the DC voltage Vp at the time of operation and non-operation of each piezoelectric element drive device 2, and there is a possibility that the feedback control of the power supply unit 200 cannot follow this change. In this case, even if the on time Tc of the MOSFET 12 is adjusted, it is difficult to properly control the discharge amount of the liquid.

그래서, 이 제7 실시예에서는, 전원 유닛(200)이 도 49에 나타낸 바와 같이 구성된다.Thus, in this seventh embodiment, the power supply unit 200 is configured as shown in FIG.

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.The power supply unit 200 converts the DC voltage Vin into a DC voltage Vp of a constant level necessary for the operation of each piezoelectric element driving apparatus 2, and outputs the DC voltage Vp. Adjust by feedforward control according to the number n of simultaneous operations of the device 2.

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.That is, the pulse width modulation (PWM) signal output from the control unit 20 for setting the DC voltage Vp is smoothed by the low pass filter 210 to become the reference voltage Vref. This reference voltage Vref is input to the PI control unit 206. In addition, the DC voltage Vp output from the power supply unit 200 is fed back to the PI control unit 206. The PI control unit 206 converts the difference between the reference voltage Vref and the DC voltage Vp into a voltage adjustment signal by PI control. This voltage adjustment signal is input to one input terminal of the differential amplifier circuit 213.

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.In addition, a plurality of drive signals supplied from the control unit 20 to the MOSFETs 12 of the piezoelectric element driving apparatuses 2 are respectively received by the calculation unit 212 through the resistor 121. The calculating part 212 detects the number n of the piezoelectric element drive apparatuses 2 which operate simultaneously (liquid discharge) among each piezoelectric element drive apparatus from the drive signal received via each resistor 121. And the calculating part 212 calculates the on / off duty d of the switching signal which should be output from the pulse width modulation circuit (PWM) 207 by the calculation of the following formula based on the detected number n, and this on / off A voltage adjustment signal of a voltage level corresponding to duty d is output.

d∝(L0/L)×n×Vp/(Vin-Vp)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.Lo is an inductance of the inductor 203 of the DC / DC converter, L is a representative inductance of the inductor 11 in each piezoelectric element driving apparatus 2, and Vp is a design reference value and Vin degree design reference value.

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.The voltage adjustment signal output from this calculating section 212 is input to the other input terminal of the differential amplifier circuit 213. The differential amplifier circuit 213 outputs a signal of a voltage level corresponding to the difference between the voltage adjustment signals input to both input terminals as a final voltage adjustment signal. This voltage adjustment signal is supplied to a pulse width modulation circuit (PWM) 207.

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.The pulse width modulation circuit (PWM) 207 outputs a switching signal whose on / off duty changes in accordance with the voltage level of the voltage adjustment signal supplied from the differential amplifier circuit 213. By supplying this switching signal to the gate of the MOSFET 201 of the DC / DC converter, the DC voltage Vp is output from the power supply unit 200.

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.According to such a structure, as the number n of operations of the piezoelectric element drive device 2 increases, the voltage adjustment signal of the voltage level higher than the calculating part 212 is output, and the DC voltage Vp output from the power supply unit 200 is a rising direction. Is adjusted. For example, the DC voltage Vp is adjusted in the range of usual 12V to 18V. That is, the feedforward control which pre-adjusts the DC voltage Vp according to the operation number n of the piezoelectric element drive apparatus 2 is performed.

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.Therefore, even when the number n of piezoelectric element driving devices 2 operate simultaneously, there is a tendency to fluctuate in the direction in which the DC voltage Vp decreases, and this variation is compensated for by the feedforward control.

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.In addition, since the DC voltage Vp is stabilized without variation, the reliability of the discharge amount control by adjusting the on time Tc of the MOSFET 12 in each piezoelectric element drive device 2 is improved.

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.If the reference voltage Vref is increased to increase the DC voltage Vp, the charge amount of the piezoelectric element 6 is reduced even if the on-time Tc of the MOSFET 12 in each piezoelectric element drive device 2 is shortened as shown in FIG. It does not decrease, and therefore the one-time discharge amount of the liquid can be kept in an optimum state. If the on time Tc of the MOSFET 12 can be shortened, the time from the discharge of the droplet to the next discharge can be shortened, thereby speeding up the droplet discharge.

다른 구성, 작용 및 효과는 상기 제17 실시예와 동일하다. 따라서, 그 설명은 생략한다.Other configurations, operations and effects are the same as in the seventeenth embodiment. Therefore, the description is omitted.

[19] 변형예[19] modification examples

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.In addition, this invention is not limited to each Example mentioned above as it is, In an implementation step, a component can be modified and embodied in the range which does not deviate from the summary. In addition, various embodiments can be formed by appropriate combinations of a plurality of components disclosed in the above-described embodiments. You may delete some components from all the components shown in each Example. In addition, components of different embodiments may be appropriately combined.

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.7 The piezoelectric element driving device and the coating device of the present invention can be used for an inkjet head or the like which spray-coated a liquid, for example ink, onto a substrate to form a functional thin film.

Claims

압전 소자의 충방전에 따른 신축 동작에 의해 액체를 흡입하여 토출하는 압전 소자 구동 장치에 있어서,In the piezoelectric element driving apparatus for sucking and discharging liquid by the stretching operation according to the charge and discharge of the piezoelectric element,

전원으로부터의 전류가 흐르는 것에 의해 에너지를 차지(charge)하는 인덕터, 상기 인덕터의 일단과 상기 전원의 양극 측 단자 사이의 통전로를 온, 오프하기 위한 제1 개폐 스위치, 및 상기 인덕터의 타단과 상기 전원의 음극 측 단자 사이의 통전로를 온, 오프하기 위한 제2 개폐 스위치를 가지고, 상기 제2 개폐 스위치의 개폐에 의해 상기 전원의 전압을 승압하여 상기 압전소자에 더하는 승압 수단; 및An inductor that charges energy by flowing current from a power supply, a first on / off switch for turning on and off a current path between one end of the inductor and an anode terminal of the power supply, and the other end of the inductor and the A boosting means having a second open / close switch for turning on and off a current-carrying path between terminals of the negative electrode of the power supply, and boosting the voltage of the power supply by adding and closing the second open / close switch; And

상기 압전 소자로부터 상기 전원 측으로의 방전로를 형성하기 위한 제3 개폐 스위치를 가지고 상기 제3 개폐 스위치의 개폐에 의해 상기 압전소자의 충전 전압을 방전시키는 방전 수단Discharge means for discharging the charging voltage of the piezoelectric element by opening and closing the third on / off switch having a third open / close switch for forming a discharge path from the piezoelectric element to the power source side

을 포함하고,Including,

상기 인덕터에 에너지를 차지(charge)하기 위해 상기 제2 개폐 스위치를 온 하고, 상기 차지된 에너지에 의해 상기 압전 소자를 충전하기 위해 상기 제2 개폐 스위치를 오프하고, 상기 충전 후에 상기 압전소자를 방전하기 위해 상기 제 3 개폐 스위치를 온 하고,Turn on the second on / off switch to charge energy to the inductor, turn off the second on / off switch to charge the piezoelectric element with the charged energy, and discharge the piezoelectric element after the charging To turn on the third open / close switch,

상기 제2 개폐 스위치의 온에 연동해서 상기 제1 개폐 스위치를 온 하고 상기 제2 개폐 스위치의 오프에 연동해서 상기 제1 개폐 스위치를 오프하는 압전 소자 구동 장치. And a piezoelectric element driving device that turns on the first on / off switch in conjunction with turning on the second on / off switch and turns off the first on / off switch in conjunction with off of the second on / off switch.

삭제delete

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 방전 수단은, 상기 압전 소자의 충전 전압이 상기 인덕터를 통과하여 전원 측으로 흐르는 에너지 회생용 방전로를 형성하는, 압전 소자 구동 장치.And the discharging means forms an energy regeneration discharge path in which a charge voltage of the piezoelectric element flows through the inductor to the power supply side.

삭제delete

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 승압 수단은 복수개이며,The boosting means is a plurality,

복수개의 상기 승압 수단을 교대로 동작시키는 제어 수단을 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.And a control means for alternately operating a plurality of said boosting means.

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제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 압전 소자와 병렬로 접속된 컨덴서를 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.And a capacitor connected in parallel with said piezoelectric element.

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 승압 수단의 출력이 과전압일 때 상기 과전압을 감쇠시키는 감쇠 수단을 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.And attenuation means for attenuating the overvoltage when the output of the boosting means is an overvoltage.

제12항에 있어서,The method of claim 12,

상기 감쇠 수단은, 상기 승압 수단의 출력 전압이 소정값 이상일 때 역방향의 전류가 흐르는 제너 다이오드(Zener diode)인, 압전 소자 구동 장치.The attenuation means is a piezoelectric element driving apparatus, wherein a zener diode in which a reverse current flows when the output voltage of the boosting means is equal to or higher than a predetermined value.

제13항에 있어서,The method of claim 13,

상기 제너 다이오드를 거친 전류가 설정값 이상일 때, 상기 승압 수단의 승압 동작을 정지하는 수단을 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.And a means for stopping a boost operation of the boosting means when the current passing through the zener diode is equal to or greater than a set value.

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 방전 수단은,The discharge means,

상기 압전 소자로부터 상기 전원 측으로의 방전로를 형성하기 위한 상기 제3 개폐 스위치; 및The third open / close switch for forming a discharge path from the piezoelectric element to the power supply side; And

상기 제3 개폐 스위치와 상기 압전 소자 사이의 통전로에 설치된 인덕터An inductor provided in a conductive path between the third open / close switch and the piezoelectric element

를 포함하고,Including,

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.And attenuating means for attenuating the overvoltage when the output side of the inductor of the boosting means is an overvoltage and attenuating this overvoltage when the output side of the inductor of the discharge means is overvoltage.

제15항에 있어서,The method of claim 15,

상기 감쇠 수단은, 상기 과전압이 소정값 이상일 때 역방향의 전류가 흐르는 제너 다이오드인, 압전 소자 구동 장치.The attenuation means is a piezoelectric element driving apparatus, wherein the zener diode is a current flowing in a reverse direction when the overvoltage is equal to or greater than a predetermined value.

제16항에 있어서,The method of claim 16,

상기 제너 다이오드를 거친 전류가 설정값 이상일 때, 상기 방전 수단의 상기 제3 개폐 스위치를 닫는 수단을 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.And a means for closing the third open / close switch of the discharging means when the current passing through the zener diode is equal to or greater than a set value.

삭제delete

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 승압 수단은,The boosting means,

상기 인덕터에 병렬로 접속된 저항Resistor connected in parallel to the inductor

을 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.Further comprising a piezoelectric element drive device.

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 승압 수단의 인덕터의 출력 측이 과전압일 때, 상기 방전 수단의 제3 개폐 스위치를 닫는 수단을 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.And a means for closing the third open / close switch of the discharge means when the output side of the inductor of the boosting means is overvoltage.

제20항에 있어서,21. The method of claim 20,

상기 닫는 수단은, 상기 승압 수단의 인덕터의 출력 측과 상기 방전 수단의 제3 개폐 스위치의 게이트 사이에 접속된 저항인, 압전 소자 구동 장치.And the closing means is a resistor connected between an output side of the inductor of the boosting means and a gate of the third open / close switch of the discharging means.

제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 승압 수단의 인덕터의 출력 측이 과전압일 때, 상기 제2 개폐 스위치를 닫는 수단을 더 포함하는, 압전 소자 구동 장치.And a means for closing said second on / off switch when the output side of the inductor of said boosting means is an overvoltage.

제22항에 있어서,The method of claim 22,

상기 닫는 수단은, 상기 승압 수단의 인덕터의 출력 측과 상기 제2 개폐 스위치의 게이트 사이에 접속된 저항인, 압전 소자 구동 장치.And the closing means is a resistor connected between an output side of the inductor of the boosting means and a gate of the second open / close switch.

제1항에 기재된 압전 소자 구동 장치를 복수개 포함하는 도포 장치로서,A coating device comprising a plurality of piezoelectric element driving devices according to claim 1,

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,And a power supply unit for converting the voltage of the main power supply into a constant level necessary for the operation of each of the piezoelectric element driving apparatuses, and outputting the same, and maintaining the output voltage at the constant level by feedback control of the output voltage.

도포 장치.Application device.

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,Converts the voltage of the main power supply to a predetermined level required for the operation of each of the piezoelectric element driving devices, and outputs the feed voltage according to the number of simultaneous operations of the respective piezoelectric element driving devices. Including a power supply unit to adjust by the control,

도포 장치.Application device.

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.An application apparatus comprising a plurality of piezoelectric element driving apparatuses according to claim 1, wherein a plurality of the piezoelectric element driving apparatuses are used for spray application of a liquid onto a substrate to form a functional thin film.