(57)【要約】【課題】液滴の後尾部分を液体本体から確実に切り離して吐出することができるインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置を提供する。【解決手段】液体の吐出に際し圧電素子を放電させるとともにインダクタをチャージし、前記圧電素子の放電終了に基づいて、前記インダクタにチャージした電荷のエネルギーにより前記圧電素子を充電する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子の充放電に伴う伸縮動作により液体を吸込んで吐出するインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置において、
前記吐出に際し前記圧電素子を放電させるとともにインダクタをチャージし、前記圧電素子の放電終了に基づいて、前記インダクタにチャージした電荷のエネルギーにより前記圧電素子を充電する充放電手段、
を備えることを特徴とするインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置。
【請求項２】
前記インダクタに並列接続されたダイオード、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置。
【請求項３】
前記充放電手段は、
前記圧電素子に対する放電路形成用および前記インダクタに対する通電路形成用のスイッチを前記インダクタと共に有する駆動回路と、
前記吐出に際し前記スイッチをオンし、このオンによる前記圧電素子の放電を終了するときに前記スイッチをオフする制御手段と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記圧電素子を段階的に放電させるように、前記吐出に際し前記スイッチを複数段に分けてオンする、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置。
【請求項５】
電源の電圧を所定レベルの電圧に昇圧して前記駆動回路に加える昇圧手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置。
【請求項６】
前記圧電素子は、複数の圧電素子であり、
前記駆動回路は、前記各圧電素子の個々に対応する複数の駆動回路であり、
前記昇圧手段は、前記各駆動回路に共通に対応する１つの昇圧手段であり、
前記昇圧手段から前記各駆動回路への通電を選択的に切換える切換手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項５に記載のインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置。
【請求項７】
前記充放電手段は、
前記インダクタ、およびそのインダクタに対する通電路形成用の第１スイッチを有し、この第１スイッチのオン，オフにより電源の電圧を昇圧して前記圧電素子に加える昇圧手段と、
前記圧電素子に対する放電路形成用の第２スイッチと、
前記吐出に際し前記第２スイッチを複数段に分けてオンし、この複数段のオンによる前記圧電素子の放電終了に基づいて前記第１スイッチを予め定められたオン，オフパターンでオン，オフする制御手段と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置。
【請求項８】
前記充放電手段は、
前記インダクタ、およびそのインダクタに対する通電路形成用の第１スイッチを有し、当該昇圧手段の出力電圧に応じた前記第１スイッチのオン，オフにより電源の電圧を規定レベルに昇圧して前記圧電素子に加える昇圧手段と、
前記圧電素子に対する放電路形成用の第２スイッチと、
前記吐出に際し前記第２スイッチを複数段に分けてオンする制御手段と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置。
【請求項９】
電源と前記インダクタとの間の通電路に設けられた第３スイッチをさらに備え、
前記制御手段は、前記第２スイッチのオフ時に前記第３スイッチをオンして前記第２スイッチのオン時に前記第３スイッチをオフする、
ことを特徴とする請求項７に記載のインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基板上に液体を噴射塗布するインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置の製造工程では、ガラス基板の表面に配向膜やレジスト等の機能性薄膜が形成される。この機能性薄膜の形成には、その機能性薄膜の材料となる液体を基板上に噴射塗布するインクジェット方式の塗布装置が用いられる。
【０００３】
この塗布装置は、基板を搬送するための搬送テーブルを有し、搬送テーブルの上方に複数の塗布ヘッドを備えている。これら塗布ヘッドの下面には、内部の圧力室に連通する複数のノズルが穿設されており、これらノズルごとに設けられた圧電素子が駆動されることにより、各ノズルから基板上に圧力室内の液体が吐出される。
【０００４】
上記圧電素子は充放電されることにより伸縮動作し、その伸縮動作により液体の吸込みおよび吐出が行われる。なお、圧力室の充電は、液滴を吐出する直前に行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００９／０１４１４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
圧電素子の放電による動作が液体に伝わってノズルから液滴が吐出されるとき、液体の表面張力が強かったり液体の粘度が高いと、液滴の先頭部分の球形部分だけノズルから出て、液滴の後尾部分が液体本体とつながったまま途切れないことがある。
【０００７】
本発明の実施形態の目的は、液滴の後尾部分を液体本体から確実に切り離して吐出することができるインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態のインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置は、圧電素子の充放電に伴う伸縮動作により液体を吸込んで吐出するもので、前記吐出に際し前記圧電素子を放電させるとともにインダクタをチャージし、前記圧電素子の放電終了に基づいて、前記インダクタにチャージした電荷のエネルギーにより前記圧電素子を充電する充放電手段、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】第１実施形態の動作を説明するための図。
【図３】第２実施形態の動作を説明するための図。
【図４】第３実施形態の構成を示すブロック図。
【図５】第４実施形態の構成を示すブロック図。
【図６】第５実施形態の構成を示すブロック図。
【図７】第５実施形態の動作を説明するための図。
【図８】第６実施形態の構成を示すブロック図。
【図９】第６実施形態の動作を説明するための図。
【図１０】第７実施形態の構成を示すブロック図。
【図１１】第７実施形態の動作を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［１］以下、インクジェット方式の塗布装置に用いるインクジェット式塗布ヘッドの圧電素子駆動装置の第１実施形態について説明する。  
なお、この塗布装置は、背景技術において説明したものと同様の構成を備えるものであり、基板を搬送するための搬送テーブルを有し、搬送テーブルの上方に複数の塗布ヘッドを備えている。
【００１１】
また、各塗布ヘッドの下面には、内部の圧力室に連通する複数のノズルが穿設されており、これらノズルごとに設けられた圧電素子が駆動されることにより、各ノズルから圧力室内の液体が吐出される。
【００１２】
図１に示すように、例えば４８Ｖの直流電圧を発する直流電源１に複数の駆動回路２が接続され、これら駆動回路２の出力端に圧電素子たとえばピエゾ素子３がそれぞれ接続される。これらピエゾ素子３は、液体吐出用のノズルがそれぞれ連通した複数の圧力室と対応する位置に設けられ、充放電に伴い伸縮動作する。この伸縮動作により、液体が各圧力室に吸込まれて各ノズルから吐出される。なお、ピエゾ素子３は、充電によって収縮し、この収縮によって圧力室の容積を広げ、放電によって膨張（復元）し、この復元によって圧力室の容積を縮小（元に戻す）する。
【００１３】
各駆動回路２は、インダクタ１１、ピエゾ素子３に対する放電路形成用およびインダクタ１１に対する通電路形成用として機能するスイッチ素子たとえばＮ型ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor FET）１２、およびインダクタ１１に並列接続（逆並列接続）されたダイオード１３を有する。ダイオード１３は、インダクタ１１にチャージされた電荷によるエネルギーをインダクタ１１に回生させる働きをする。
【００１４】
これら駆動回路２に制御部４が接続される。制御部４は、制御用直流電源５の直流電圧（例えば５Ｖ）により動作し、駆動回路２と共に充放電手段として機能するもので、ＭＯＳＦＥＴ１２に対する駆動信号Ｄ１を出力する。
【００１５】
つぎに、図２を参照しながら動作について説明する。  
なお、ピエゾ素子３は、この動作の開始に先立ち、所定の電荷に充電されているものとする。
【００１６】
制御部４は、液滴の吐出に際し、駆動信号Ｄ１を高レベル“Ｈ”に設定してＭＯＳＦＥＴ１２をオンする。
【００１７】
ＭＯＳＦＥＴ１２がオンすると、図１に破線矢印で示すようにピエゾ素子３に対する放電路が形成され、ピエゾ素子３が放電する。この放電に伴うピエゾ素子３の動作により、圧力室に吐出圧力が加わり、圧力室内の液体がノズルから液滴となって吐出される。また、ＭＯＳＦＥＴ１２のオンにより、図１に実線矢印で示すように直流電源１からインダクタ１１への通電路が形成され、インダクタ１１に電荷がチャージされる。
【００１８】
続いて、制御部４は、ピエゾ素子３の放電終了後、具体的にはＭＯＳＦＥＴ１２をオンしてから一定時間ｔが経過したとき、駆動信号Ｄ１を低レベル“Ｌ”に設定してＭＯＳＦＥＴ１２をオフする。
【００１９】
ＭＯＳＦＥＴ１２がオフすると、インダクタ１１にチャージされた電荷のエネルギーにより、図１に実線矢印で示すようにピエゾ素子３に電流が流れ、ピエゾ素子３が充電される。この充電によってピエゾ素子３の電圧がすぐに引き上げられることにより、吐出圧力とは反対の負圧（吸込み圧力）が圧力室に加わる。
【００２０】
ピエゾ素子３の放電によってノズルから液滴が吐出されるとき、液体の表面張力が強かったり液体の粘度が高いと、液滴の後尾部分がノズル内の液体本体とつながったまま途切れないことがある。ただし、ピエゾ素子３の放電終了後、すぐにピエゾ素子３の電圧が引き上げられて圧力室に負圧が加わるので、圧力室に連通するノズル内の液体本体に対し液滴から離れる方向、つまり液滴の吐出方向とは反対の方向の力が加わり、液滴の後尾部分が液体本体から切れて離れる。これにより、液滴の吐出が確実に完了する。
【００２１】
また、ピエゾ素子３の放電終了後、すぐにピエゾ素子３が充電されるので、その充電終了から次の液滴吐出タイミングまでに十分な時間間隔が確保される。したがって、オーバーシュート等に起因して、充電後のピエゾ素子３の電圧に変動が生じても、その電圧変動は次の液滴吐出タイミングまで続くことなく収まる。よって、ピエゾ素子３の充電に伴う電圧変動が次の液滴の吐出に悪影響を与えない。
【００２２】
しかも、ＭＯＳＦＥＴ１２がオフしたとき、図１に一点鎖線で示すように、インダクタ１１からピエゾ素子３に向かって流れる電流の一部がダイオード１３を通ってインダクタ１１に戻る回生回路が形成される。この回生回路の形成により、充電後のピエゾ素子３の電圧を電源電圧対応レベル（４８Ｖ）へと速やかに安定させることができる。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ１２がオフしたとき、インダクタ１１からピエゾ素子３に向かって流れる電流が回生回路にも流れるので、ピエゾ素子３の電圧が図２の破線のように電源電圧対応レベルをオーバーシュートして上下に変動を繰り返すことが防止される。したがって、次の液滴吐出タイミングまでの時間間隔が短くなった場合でも、ピエゾ素子３の充電に伴う電圧変動が次の液滴の吐出に与える悪影響を確実に解消できる。
【００２３】
［２］第２の実施形態について説明する。  
制御部４は、液滴の吐出に際しＭＯＳＦＥＴ１２を複数段に分けてオンし、この複数段のオンによるピエゾ素子３の放電終了後にＭＯＳＦＥＴ１２をオフする。つまり、ピエゾ素子３に充電された電荷を完全に放電しきるまでの間に、一旦ＭＯＳＦＥＴ１２をオフにする。
【００２４】
他の構成は第１実施形態と同じである。
【００２５】
図３を参照しながら動作について説明する。  
制御部４は、液滴の吐出に際し、駆動信号Ｄ１を先ず設定時間ｔ１だけ高レベル“Ｈ”に設定し、続いて設定時間ｔ２だけ低レベル“Ｌ”に設定し、続いて設定時間ｔ３だけ高レベル“Ｈ”に設定する。これにより、ＭＯＳＦＥＴ１２は、設定時間ｔ１のオン、設定時間ｔ２のオフ、設定時間ｔ３のオンを実行する。
【００２６】
ＭＯＳＦＥＴ１２の最初のオン時、図１に破線矢印で示すようにピエゾ素子３に対する放電路が形成され、ピエゾ素子３が放電する。この放電に伴うピエゾ素子３の動作により、圧力室に吐出圧力が加わり、圧力室内の液体が液滴となってその先頭部分の球形部分がノズルから突出する。また、このときのＭＯＳＦＥＴ１２のオンにより、図１に実線矢印で示すように直流電源１からインダクタ１１への通電路が形成され、インダクタ１１に電荷がチャージされる。
【００２７】
続くＭＯＳＦＥＴ１２の２回目のオン時（設定時間ｔ３の期間）、ピエゾ素子３に対する放電路が再び形成され、ピエゾ素子３が放電する。この放電に伴うピエゾ素子３の動作により、先端の球形部分がノズルから突出した状態にある液滴に対し、“ポン”と叩くような吐出を促す圧力が加わる。この加圧により、ノズルから突出した状態にある液滴の後尾部分がノズル内の液体本体から切れて離れる。したがって、液体の表面張力や粘度にかかわらず、液滴の吐出が確実に完了する。
【００２８】
また、ＭＯＳＦＥＴ１２の２回目のオンにより、直流電源１からインダクタ１１への通電路が形成され、インダクタ１１に電荷がチャージされる。
【００２９】
そして、ＭＯＳＦＥＴ１２がオフすると、インダクタ１１にチャージされた電荷のエネルギーにより、ピエゾ素子３に電流が流れ、ピエゾ素子３が充電される。
【００３０】
ピエゾ素子３の放電終了後、すぐにピエゾ素子３が充電されるので、その充電終了から次の液滴吐出タイミングまでに十分な時間間隔が確保される。したがって、充電後のピエゾ素子３の電圧に変動が生じても、その電圧変動は次の液滴吐出タイミングまで続くことなく収まる。よって、ピエゾ素子３の充電に伴う電圧変動が次の液滴の吐出に悪影響を与えない。
【００３１】
ＭＯＳＦＥＴ１２が２回目にオンした後にオフしたとき、図１に一点鎖線で示すように、インダクタ１１からピエゾ素子３に向かって流れる電流の一部がダイオード１３を通ってインダクタ１１に戻る回生回路が形成される。この回生回路の形成により、充電後のピエゾ素子３の電圧が電源電圧対応レベルである４８Ｖへ速やかに安定する。すなわち、ピエゾ素子３の電圧が図２の破線のように電源電圧対応レベルをオーバーシュートして上下に変動を繰り返すことがない。したがって、次の液滴吐出タイミングまでの時間間隔が短くなった場合でも、ピエゾ素子３の充電に伴う電圧変動が次に液滴の吐出に与える悪影響を確実に解消できる。
【００３２】
［３］第３の実施形態について説明する。  
図４に示すように、制御部４からＭＯＳＦＥＴ１２に供給される駆動信号Ｄ１の通電路に、抵抗器１４が挿入接続される。この抵抗器１４の抵抗値を適宜に選定することにより、ピエゾ素子３の放電に要する時間を適宜に調整することができる。  
他の構成、動作、および効果は、第１実施形態または第２実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
【００３３】
［４］第４の実施形態について説明する。  
図５に示すように、直流電源１と各駆動回路２との間の通電路に、各駆動回路２に共通の昇圧回路（昇圧手段）２０が設けられる。
【００３４】
昇圧回路２０は、電流が流れることにより電荷をチャージするインダクタ２１、このインダクタ２１に対する通電路形成用のスイッチ素子たとえばＮ型ＭＯＳＦＥＴ２２、インダクタ２１の出力を整流する整流ダイオード２３、この整流ダイオード２３の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ２４、この平滑コンデンサ２４に並列接続された可変抵抗減衰器（アッテネータ）２５、この可変抵抗減衰器２５の出力電圧とツェナーダイオード２６の基準電圧との差分を増幅してＭＯＳＦＥＴ２２のゲート・ソース間に印加する差動増幅器２７を有し、直流電源１の電圧（４８Ｖ）を所定レベルたとえば２倍の９６Ｖの直流電圧に昇圧して出力する。
【００３５】
この昇圧は、当該昇圧回路２０の出力電圧をツェナーダイオード２６の基準電圧と比較しながらＭＯＳＦＥＴ２２をオン，オフする帰還制御であることにより、当該昇圧回路２０の出力電圧を規定の９６Ｖへと精度よく至らせることができる。
【００３６】
さらに、各駆動回路２において、昇圧回路２０からインダクタ１１にかけての通電路に、スイッチ素子としてトランジスタアレイ１５が設けられる。トランジスタアレイ１５がオンするとインダクタ１１への通電路が形成され、トランジスタアレイ１５がオフすると昇圧回路２０からインダクタ１１への通電路が遮断される。このトランジスタアレイ１５に、ＭＯＳＦＥＴ１２に供給されるのと同じ駆動信号Ｄ１が供給される。
【００３７】
なお、トランジスタアレイ１５とインダクタ１１との間の通電路に、インダクタ１１からトランジスタアレイ１５に向かう電流を阻止するためのダイオード１６が挿入接続される。このダイオード１６のカソードから昇圧回路２０の正側出力端子にかけて、ダイオード１７を介したバイパス回路が接続される。
【００３８】
制御部４は、各ノズルから液滴を順次に吐出させるべく、各駆動回路２に対する駆動信号Ｄ１を順次に出力して各ピエゾ素子３を順に駆動する。そして、制御部４は、これら駆動信号Ｄ１の順次の出力に伴い、昇圧回路２０から各駆動回路２への通電を選択的に切換える切換手段として機能する。具体的には、駆動信号Ｄ１の順次の出力に伴い、各駆動回路２におけるトランジスタアレイ１５を順次にオンし、昇圧回路２０から各駆動回路２への通電を順次に切換える。
【００３９】
このように、昇圧回路２０を設けることにより、ピエゾ素子３への充電電圧のレベルを所望のレベルに高めることができる。これにより、液滴の吐出量を調整することができる。
【００４０】
昇圧回路２０から各駆動回路２への通電を順次に切換えるので、１つの昇圧回路２０を設けるだけでよい。これは、部品点数の削減、ひいてはコストの低減につながる。
【００４１】
他の構成、動作、および効果は、第１実施形態または第２実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
【００４２】
［５］第５実施形態について説明する。  
図６に示すように、各駆動回路２が昇圧回路２ａおよび放電回路２ｂにより構成される。  
昇圧回路２ａは、電流が流れることにより電荷をチャージするインダクタ１１、このインダクタ１１に対する通電路形成用のスイッチ素子たとえばＮ型ＭＯＳＦＥＴ（第１スイッチ）１８、インダクタ１１の出力を整流する整流ダイオード１９を有し、ＭＯＳＦＥＴ１８のオン，オフにより、直流電源１の電圧（４８Ｖ）を例えば２倍の９６Ｖの直流電圧に昇圧してピエゾ素子３に加える。
【００４３】
放電回路２ｂは、ピエゾ素子３に対する放電路形成用のスイッチ素子としてＮ型ＭＯＳＦＥＴ（第２スイッチ）１２を有する。
【００４４】
制御部４は、ＭＯＳＦＥＴ１２に対する駆動信号Ｄ１を出力するとともに、ＭＯＳＦＥＴ１８に対する駆動信号Ｄ２を出力する。そして、制御部４は、駆動信号Ｄ１，Ｄ２の適宜なレベル制御により、液滴の吐出に際しＭＯＳＦＥＴ１２を複数段に分けてオンし、この複数段のオンによるピエゾ素子３の放電終了後にＭＯＳＦＥＴ１８を予め定められたオン，オフパターンでオン，オフする。
【００４５】
図７を参照しながら動作について説明する。  
制御部４は、液滴の吐出に際し、駆動信号Ｄ１を先ず設定時間ｔ１だけ高レベル“Ｈ”に設定し、続いて設定時間ｔ２だけ低レベル“Ｌ”に設定し、続いて設定時間ｔ３だけ高レベル“Ｈ”に設定する。これにより、ＭＯＳＦＥＴ１２は、設定時間ｔ１のオン、設定時間ｔ２のオフ、設定時間ｔ３のオンを実行する。
【００４６】
ＭＯＳＦＥＴ１２の最初のオン時（設定時間ｔ１の期間）、図６に破線矢印で示すようにピエゾ素子３に対する放電路が形成され、ピエゾ素子３が放電する。この放電に伴うピエゾ素子３の動作により、圧力室に吐出圧力が加わり、圧力室内の液体が液滴となってその先頭部分の球形部分がノズルから突出する。
【００４７】
続くＭＯＳＦＥＴ１２の２回目のオン時（設定時間ｔ２の期間）、ピエゾ素子３に対する放電路が再び形成され、ピエゾ素子３が放電する。この放電に伴うピエゾ素子３の動作により、先端の球形部分がノズルから突出した状態にある液滴に対し、“ポン”と叩くような吐出を促す圧力が加わる。この加圧により、ノズルから突出した状態にある液滴の後尾部分がノズル内の液体本体から切れて離れる。したがって、液体の表面張力や粘度にかかわらず、液滴の吐出が確実に完了する。
【００４８】
そして、制御部４は、ピエゾ素子３の放電が終了した後の所定のタイミングにおいて、駆動信号Ｄ２を、設定時間ｔ４だけ高レベル“Ｈ”に設定し、続いて設定時間ｔ５だけ低レベル“Ｌ”に設定する。さらに、駆動信号Ｄ２の高レベル“Ｈ”と低レベル“Ｌ”の交互設定を残り３回繰り返す。この駆動信号Ｄ２のレベル制御は、ＭＯＳＦＥＴ１８の制御用として予め定められたオン，オフパターンに基づくもので、そのオン，オフパターンに従ってＭＯＳＦＥＴ１８がオン，オフを繰り返す。これにより、ピエゾ素子３が規定の９６Ｖに充電される。つまり、この実施形態においては、４回のオン，オフの繰り返しでピエゾ素子３が９６Ｖに充電されるように、設定時間ｔ４，ｔ５が定められている。
【００４９】
［６］第６実施形態について説明する。  
図８に示すように、各駆動回路２が昇圧回路２ａおよび放電回路２ｂにより構成される。  
昇圧回路２ａは、電流が流れることにより電荷をチャージするインダクタ１１、このインダクタ１１に対する通電路形成用のスイッチ素子たとえばＮ型ＭＯＳＦＥＴ（第１スイッチ）１８、インダクタ１１の出力を整流する整流ダイオード１９、当該昇圧回路２ａの出力電圧とツェナーダイオード３０の基準電圧との差分を増幅してＭＯＳＦＥＴ１８のゲート・ソース間に印加する差動増幅器３１を有し、当該昇圧回路２ａの出力電圧に応じたＭＯＳＦＥＴ１８のオン，オフにより、直流電源１の電圧（４８Ｖ）を規定レベルである例えば２倍の９６Ｖの直流電圧に昇圧してピエゾ素子３に加える。
【００５０】
放電回路２ｂは、ピエゾ素子３に対する放電路形成用のスイッチ素子としてＮ型ＭＯＳＦＥＴ（第２スイッチ）１２を有する。
【００５１】
図９を参照しながら動作について説明する。  
制御部４は、液滴の吐出に際し、駆動信号Ｄ１を先ず設定時間ｔ１だけ高レベル“Ｈ”に設定し、続いて設定時間ｔ２だけ低レベル“Ｌ”に設定し、続いて設定時間ｔ３だけ高レベル“Ｈ”に設定する。これにより、ＭＯＳＦＥＴ１２は、設定時間ｔ１のオン、設定時間ｔ２のオフ、設定時間ｔ３のオンを実行する。
【００５２】
ＭＯＳＦＥＴ１２の最初のオン時（設定時間ｔ１の期間）、図８に破線矢印で示すようにピエゾ素子３に対する放電路が形成され、ピエゾ素子３が放電する。この放電に伴うピエゾ素子３の動作により、圧力室に吐出圧力が加わり、圧力室内の液体が液滴となってその先頭部分の球形部分がノズルから突出する。
【００５３】
続くＭＯＳＦＥＴ１２の２回目のオン時（設定時間ｔ２の期間）、ピエゾ素子３に対する放電路が再び形成され、ピエゾ素子３が放電する。この放電に伴うピエゾ素子３の動作により、球形部分がノズルから突出した状態にある液滴に対し、“ポン”と叩くような吐出を促す圧力が加わる。この加圧により、ノズルから突出した状態にある液滴の後尾部分が液体本体から切れて離れる。したがって、液体の表面張力や粘度にかかわらず、液滴の吐出が確実に完了する。
【００５４】
ピエゾ素子３の放電が終了した後、昇圧回路２ａのＭＯＳＦＥＴ１８がオン，オフを繰り返し、ピエゾ素子３が充電される。ＭＯＳＦＥＴ１８のオン，オフは、ピエゾ素子３が９６Ｖに達するまで繰り返される。この充電は、昇圧回路２ａの出力電圧とツェナーダイオード３０の基準電圧との差分に応じてＭＯＳＦＥＴ１８をオン，オフする帰還制御であることにより、ピエゾ素子３を規定レベルである９６Ｖへ精度よく充電することができる。
【００５５】
すなわち、本実施形態の差動増幅器３１は、所定のオン期間ｔ４のオン，オフ信号を、昇圧回路２ａの出力電圧とツェナーダイオード３０の基準電圧との差分に応じた頻度（周波数）で出力する機能、或いは、昇圧回路２ａの出力電圧とツェナーダイオード３０の基準電圧との差分に応じたオン期間ｔ４（ｔ４は差分に応じて変化）のオン，オフ信号を、所定の頻度（周波数）で出力する機能を備える。
【００５６】
［７］第７実施形態について説明する。  
図１０に示すように、各駆動回路２が昇圧回路２ａ、放電回路２ｂ、およびスイッチ回路２ｃにより構成される。  
昇圧回路２ａは、電流が流れることにより電荷をチャージするインダクタ１１、このインダクタ１１に対する通電路形成用のスイッチ素子たとえばＮ型ＭＯＳＦＥＴ（第１スイッチ）１８、インダクタ１１の出力を整流する整流ダイオード１９を有し、ＭＯＳＦＥＴ１８のオン，オフにより、直流電源１の電圧（４８Ｖ）を例えば２倍の９６Ｖの直流電圧に昇圧してピエゾ素子３に加える。
【００５７】
放電回路２ｂは、ピエゾ素子３に対する放電路形成用のスイッチ素子としてＮ型ＭＯＳＦＥＴ（第２スイッチ）１２を有する。
【００５８】
スイッチ回路２ｃは、直流電源１からインダクタ１１にかけての通電路を開閉するＰ型ＭＯＳＦＥＴ４１、ＭＯＳＦＥＴ１２に対する駆動信号Ｄ１を論理反転してＭＯＳＦＥＴ４１のベースに供給するインバータ４２、ピエゾ素子３を充電してそのピエゾ素子３を経た電流をインダクタ１１側に回生するダイオード４３を有する。
【００５９】
制御部４は、ＭＯＳＦＥＴ１２に対する駆動信号Ｄ１を出力するとともに、ＭＯＳＦＥＴ１８に対する駆動信号Ｄ２を出力する。そして、制御部４は、駆動信号Ｄ１，Ｄ２の適宜なレベル制御により、液滴の吐出に際しＭＯＳＦＥＴ１２を複数段に分けてオンし、この複数段のオンによるピエゾ素子３の放電終了後にＭＯＳＦＥＴ１８を予め定められたオン，オフパターンでオン，オフするとともに、ＭＯＳＦＥＴ１２のオフ時にＭＯＳＦＥＴ４１をオンしてＭＯＳＦＥＴ１２のオン時にＭＯＳＦＥＴ４１をオフする。
【００６０】
図１１を参照しながら動作について説明する。  
制御部４は、液滴の吐出に際し、駆動信号Ｄ１を先ず設定時間ｔ１だけ高レベル“Ｈ”に設定し、続いて設定時間ｔ２だけ低レベル“Ｌ”に設定し、続いて設定時間ｔ３だけ高レベル“Ｈ”に設定する。これにより、ＭＯＳＦＥＴ１２は、設定時間ｔ１のオン、設定時間ｔ２のオフ、設定時間ｔ３のオンを実行する。
【００６１】
ＭＯＳＦＥＴ１２の最初のオン時（設定時間ｔ１の期間）、図１０に破線矢印で示すようにピエゾ素子３に対する放電路が形成され、ピエゾ素子３が放電する。この放電に伴うピエゾ素子３の動作により、圧力室に吐出圧力が加わり、圧力室内の液体が液滴となってその先頭部分の球形部分がノズルから突出する。
【００６２】
続くＭＯＳＦＥＴ１２の２回目のオン時（設定時間ｔ２の期間）、ピエゾ素子３に対する放電路が再び形成され、ピエゾ素子３が放電する。この放電に伴うピエゾ素子３の動作により、球形部分がノズルから突出した状態にある液滴に対し、“ポン”と叩くような吐出を促す圧力が加わる。この２度目の加圧により、ノズルから突出した状態にある液滴の後尾部分が液体本体から千切れて離れる。したがって、液体の表面張力や粘度にかかわらず、液滴の吐出が確実に完了する。
【００６３】
そして、制御部４は、ピエゾ素子３の放電が終了した後の所定のタイミングにおいて、駆動信号Ｄ２を、設定時間ｔ４だけ高レベル“Ｈ”に設定し、続いて設定時間ｔ５だけ低レベル“Ｌ”に設定する。さらに、駆動信号Ｄ２の高レベル“Ｈ”と低レベル“Ｌ”の交互設定を残り５回繰り返す。この駆動信号Ｄ２のレベル制御は、ＭＯＳＦＥＴ１８の制御用として予め定められたオン，オフパターンに基づくもので、そのオン，オフパターンに従ってＭＯＳＦＥＴ１８がオン，オフを繰り返す。これにより、ピエゾ素子３が規定の９６Ｖに充電される。つまり、この実施形態においては、６回のオン，オフの繰り返しでピエゾ素子３が９６Ｖに充電されるように、設定時間ｔ４，ｔ５が定められている。
【００６４】
とくに、ＭＯＳＦＥＴ１２が最初にオンしてピエゾ素子３が放電されるとき、直流電源１からインダクタ１１への通電路がＭＯＳＦＥＴ４１のオフによって遮断されるので、インダクタ１１へ電荷がチャージされない。したがって、ＭＯＳＦＥＴ１２の最初のオンと２回目のオンとの間のオフ期間（設定時間ｔ２の期間）において、ピエゾ素子３の電圧は上昇しない。これにより、その後のピエゾ素子３の充電において、ピエゾ素子３の電圧を規定レベルである９６Ｖへと精度よく至らせることができる。
【００６５】
［８］変形例  
なお、上記各実施形態では、スイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴを用いたが、ＭＯＳＦＥＴに限らず他のスイッチ素子を用いてもよい。また、スイッチの複数段のオンとして２段階のオンを行う構成としたが、その段数について限定はなく、例えば３段でもよい。
【００６６】
その他、上記各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００６７】
また、上記各実施形態において、ピエゾ素子３の電荷がゼロ（０）になるまで放電させた状態を放電終了としているが、これに限られるものではなく、ピエゾ素子３に電荷が残っている状態で、放電終了としても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１…直流電源、２…駆動回路、３…ピエゾ素子（圧電素子）、４…制御部、４…制御部、５…制御用直流電源、１１…インダクタ、１２…Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ（第１スイッチ）、１３…ダイオード、１４…抵抗、１５…トランジスタアレイ、１６，１７…ダイオード、１８…Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ（第２スイッチ）、１９…整流ダイオード、２０…昇圧回路（昇圧手段）、２１…インダクタ、２２…Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ、２３…整流ダイオード、２４…平滑コンデンサ、２５…可変抵抗減衰器、２６…ツェナーダイオード、２７…差動増幅器、２ａ…昇圧回路、２ｂ…放電回路、２ｃ…スイッチ回路、３０…ツェナーダイオード、３１…差動増幅器、４１…Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ（第３スイッチ）、４２…インバータ、４３…ダイオード、Ｄ１，Ｄ２…駆動信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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