JP5299108B2

JP5299108B2 - Electrostatic actuator

Info

Publication number: JP5299108B2
Application number: JP2009144193A
Authority: JP
Inventors: 朗佐野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2029-06-17
Also published as: JP2011000756A

Description

本発明は、静電駆動方式の静電アクチュエーター、その駆動方法、並びに、その静電アクチュエーターを備えた液滴吐出ヘッド及びそれを搭載した液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to an electrostatic actuator of an electrostatic drive type, a driving method thereof, a droplet discharge head provided with the electrostatic actuator, and a droplet discharge apparatus equipped with the droplet discharge head.

インクジェット記録装置におけるインク吐出方式として、駆動手段に静電気力を利用した、いわゆる静電駆動方式によるものが知られている。静電駆動方式のインクジェット記録装置は、可動電極である振動板と、ギャップを隔ててその対向に位置する固定電極との間において、電圧を印加し静電気力を発生させることによる振動板の固定電極へ吸引、又は、その電圧を解除することによる振動板の固定電極から離脱させる動作を行い、それによって生じる圧力変化を利用してノズル孔からインクを吐出している。したがって、振動板及び固定電極はインクが貯えられた吐出室の圧力を変動させる静電アクチュエーターとして作用し、その静電アクチュエーターが搭載されることで液滴吐出ヘッドが構成される。 As an ink ejection method in an ink jet recording apparatus, a so-called electrostatic driving method using electrostatic force as a driving unit is known. The electrostatic drive type ink jet recording apparatus is a fixed electrode for a diaphragm by applying a voltage to generate an electrostatic force between a diaphragm that is a movable electrode and a fixed electrode that is positioned opposite to the gap. An operation of releasing the voltage from the stationary electrode of the diaphragm by releasing the voltage is performed, and ink is ejected from the nozzle hole using a pressure change generated thereby. Therefore, the vibration plate and the fixed electrode act as an electrostatic actuator that varies the pressure of the discharge chamber in which ink is stored, and the droplet discharge head is configured by mounting the electrostatic actuator.

このような静電アクチュエーター又は液滴吐出ヘッドにおいて、近時においては、高密度化が進んでおり、この高密度化に伴って振動板の幅は小さくなっている。この場合、振動板の初期状態から振動板の変位によってギャップ側へ凹む部分の容積（以下、排除体積という）が小さくなり、インクの吐出量も少なくなってしまう。この課題を解消するために、ギャップを広くしてインクの排除体積を確保することが考えられるが、振動板と対向電極の間のギャップを広くすると、振動板を駆動するための駆動電圧を大きくしなければならないという課題があった。 In such electrostatic actuators or droplet discharge heads, the density has been increasing recently, and the width of the diaphragm has been reduced with the increase in density. In this case, the volume of the portion recessed toward the gap due to the displacement of the diaphragm from the initial state of the diaphragm (hereinafter referred to as “excluded volume”) is reduced, and the amount of ink discharged is also reduced. In order to solve this problem, it is conceivable to widen the gap and secure an excluded volume of ink. However, if the gap between the diaphragm and the counter electrode is widened, the driving voltage for driving the diaphragm is increased. There was a problem that had to be done.

このような課題を解決するために、駆動電圧を低下させる液滴吐出ヘッドとして、振動板に対向する対向壁を階段状に形成し、小さなギャップ部分に位置している振動板の部分をその対向壁に当接させるための駆動電圧を印加することによって、その小さなギャップ部分に位置している振動板の部分が容易に対向壁の側に弾性変位し、この変位が大きなギャップ部分に位置している振動板の部分に伝搬して、振動板は全体として対向壁の側にクーロン力によって吸引されて密着するものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、ギャップの短辺は凹形状であって、かつ、個別電極が階段状に形成され、その階段状に形成された溝部の段差を、溝部の端部から中央部に行くに従って小さくなるように形成し、溝部の端部の最もギャップの大きさが小さい部分において振動板と対向電極が当接する駆動電圧で、振動板全体を対向電極に当接させることを可能とする静電アクチュエータがある（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。 In order to solve such a problem, as a droplet discharge head for lowering the driving voltage, the opposing wall facing the diaphragm is formed in a stepped shape, and the diaphragm portion located in the small gap portion is opposed to it. By applying a driving voltage for contacting the wall, the diaphragm portion located in the small gap portion is easily elastically displaced toward the opposing wall, and this displacement is located in the large gap portion. Some diaphragms are attracted to and closely adhered to the opposing wall side by the Coulomb force as a whole (see, for example, Patent Document 1).
In addition, the short side of the gap is concave, and the individual electrodes are formed in a staircase shape so that the step of the groove portion formed in the staircase shape becomes smaller from the end of the groove portion toward the center portion. There is an electrostatic actuator that can be formed and brought into contact with the counter electrode with a driving voltage at which the diaphragm and the counter electrode are in contact with each other at the end of the groove where the gap is the smallest (see FIG. For example, see Patent Document 2 and Patent Document 3).

特開平９−３９２３５号公報（第５−６頁、図１）Japanese Patent Laid-Open No. 9-39235 (page 5-6, FIG. 1) 特開２０００−３１８１５５号公報（第５頁、図５）JP 2000-318155 A (5th page, FIG. 5) 特開２００６−２８９９４４号公報（第９−１１頁、図３−４）JP 2006-289944 A (page 9-11, FIG. 3-4)

しかしながら、特許文献１に係る液滴吐出ヘッド、及び、特許文献２及び特許文献３に係る静電アクチュエータのいずれにおいても、振動板と対向電極とを当接させるための駆動電圧を低下させることはできるが、その振動板の変位動作を制御することはできず、その加速度的な動作によって、吐出室内のインクの流れに乱れを生じさせてしまい、吐出性能を低下させてしまうという問題点があった。 However, in any of the droplet discharge head according to Patent Document 1 and the electrostatic actuators according to Patent Document 2 and Patent Document 3, it is not possible to reduce the drive voltage for bringing the diaphragm and the counter electrode into contact with each other. However, the displacement operation of the diaphragm cannot be controlled, and the acceleration operation causes the ink flow in the discharge chamber to be disturbed, resulting in a decrease in discharge performance. It was.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、振動板の変位動作を排除体積が急激に変化することがないように制御することができる静電アクチュエーター、その駆動方法、並びに、その静電アクチュエーターを搭載した液滴吐出ヘッド及びそれを搭載した液滴吐出装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an electrostatic actuator capable of controlling the displacement operation of the diaphragm so that the excluded volume does not change rapidly, and a driving method thereof Another object of the present invention is to obtain a droplet discharge head mounted with the electrostatic actuator and a droplet discharge device mounted with the droplet discharge head.

本発明に係る静電アクチュエーターは、基板上に形成された固定電極と、その固定電極に所定のギャップを介して対向配置された可動電極と、固定電極と可動電極との間に駆動電圧を印加し静電気力を発生させて可動電極に変位を生じさせる駆動制御手段と、を備え、固定電極は、それぞれのギャップの大きさが異なる階段形状の複数段によって形成され、その複数段における各段に対して、その対向する可動電極が当接した場合の排除体積は、それぞれの段において同一であることを特徴とするものである。
本発明によれば、各段ごとに可動電極が当接していく過程で、排除体積が急激に変化することがないように制御することができるので、静電アクチュエーターの各部分の寸法のばらつき等による可動電極の挙動のばらつきを抑制することもできる。 The electrostatic actuator according to the present invention applies a driving voltage between a fixed electrode formed on a substrate, a movable electrode disposed opposite to the fixed electrode with a predetermined gap therebetween, and the fixed electrode and the movable electrode. Drive control means for generating a displacement in the movable electrode by generating an electrostatic force, and the fixed electrode is formed by a plurality of steps having a step shape with different gap sizes. On the other hand, the excluded volume when the opposed movable electrodes are in contact with each other is the same in each stage.
According to the present invention, it is possible to control the excluded volume so that it does not change suddenly in the process in which the movable electrode is in contact with each stage. It is also possible to suppress variations in the behavior of the movable electrode due to.

また、本発明に係る静電アクチュエーターは、固定電極における複数段は、可動電極に対向する固定電極の領域の長手方向における一端から他端に向かってギャップが大きくなるように形成されたことを特徴とするものである。
本発明によれば、可動電極に対向する固定電極の領域の一端であるギャップが最も小さい部分から、もう一端であるギャップが最も大きい部分に向かって順に当接させることができるので、排除体積が急激に変化することがないように制御することができる。 Further, the electrostatic actuator according to the present invention is characterized in that the plurality of steps of the fixed electrode are formed such that a gap increases from one end to the other end in the longitudinal direction of the region of the fixed electrode facing the movable electrode. It is what.
According to the present invention, since the gap that is one end of the region of the fixed electrode that faces the movable electrode can be made to contact in order from the portion that has the smallest gap that is the other end, the excluded volume is reduced. It can be controlled so that it does not change rapidly.

また、本発明に係る静電アクチュエーターは、固定電極における複数段は、可動電極に対向する固定電極の領域の長手方向の両端から中央に向かってギャップが大きくなるように形成されたことを特徴とするものである。
本発明によれば、可動電極に対向する固定電極の領域の両端であるギャップが最も小さい部分から、領域の中央であるギャップが最も大きい部分に向かって順に当接させることができるので、排除体積が急激に変化することがないように制御することができる。 Further, the electrostatic actuator according to the present invention is characterized in that the plurality of steps of the fixed electrode are formed such that the gap increases from the longitudinal ends to the center of the fixed electrode region facing the movable electrode. To do.
According to the present invention, since the gap that is the opposite end of the region of the fixed electrode that faces the movable electrode can be sequentially contacted from the portion that has the largest gap that is the center of the region, the excluded volume Can be controlled so as not to change rapidly.

また、本発明に係る静電アクチュエーターは、固定電極における複数段が、駆動制御手段が複数段におけるある特定の段が当接するための最小の駆動電圧の電圧値未満の駆動電圧を印加することによって、特定の段に対応するギャップの大きさの次に小さいギャップに対応する段が当接した場合、特定の段がその当接動作につられて当接しない程度の段差に形成されたことを特徴とするものである。
本発明によれば、複数段における特定の段が当接する動作につられて、その特定の段に対応するギャップの大きさの次に大きいギャップに対応する段が当接する動作を防止し、排除体積の変化のばらつきを抑制することができる。 Further, in the electrostatic actuator according to the present invention, the plurality of stages in the fixed electrode apply a driving voltage that is less than the voltage value of the minimum driving voltage for the drive control means to contact a certain stage in the plurality of stages. When the step corresponding to the next smallest gap of the gap corresponding to the specific step abuts, the specific step is formed to have a level difference that does not come into contact with the contact operation. It is what.
According to the present invention, an operation in which a specific step in a plurality of steps abuts prevents an operation in which a step corresponding to the next largest gap corresponds to the size of the gap corresponding to the specific step, and an excluded volume. The variation of the change of the can be suppressed.

また、本発明に係る静電アクチュエーターの駆動方法は、固定電極と可動電極との間に、電圧値の立ち上がり部と、その立ち上がりによって上昇した電圧値を保持する保持部を繰り返し印加することによって階段形状の電圧波形となるような駆動電圧を印加することを特徴とするものである。
本発明によれば、階段形状の駆動電圧を印加することによって、階段段状に形成された固定電極における各段ごとに可動電極を当接させることができ、排除体積の急激な変化を制御することができる。 Further, the electrostatic actuator driving method according to the present invention includes a step by repeatedly applying a rising portion of the voltage value and a holding portion that holds the voltage value increased by the rising between the fixed electrode and the movable electrode. A drive voltage having a shape voltage waveform is applied.
According to the present invention, by applying a staircase-shaped drive voltage, the movable electrode can be brought into contact with each step of the fixed electrode formed in a staircase step shape, and a sudden change in the excluded volume is controlled. be able to.

また、本発明に係る静電アクチュエーターの駆動方法は、階段形状の電圧波形を有する駆動電圧における電圧の段数、及び、固定電極の複数段におけるギャップの大きさが異なる段の数は同一であることを特徴とするものである。
本発明によれば、階段段状に形成された固定電極における各段ごとに可動電極を当接させる駆動電圧波形となり、排除体積の急激な変化を制御することができる。 In the driving method of the electrostatic actuator according to the present invention, the number of voltage steps in the driving voltage having a stepped voltage waveform and the number of steps having different gap sizes in the plurality of steps of the fixed electrode are the same. It is characterized by.
According to the present invention, it becomes a drive voltage waveform in which the movable electrode is brought into contact with each step in the fixed electrode formed in a stepped shape, and a sudden change in the excluded volume can be controlled.

また、本発明に係る静電アクチュエーターの駆動方法は、階段形状の電圧波形を有する前記駆動電圧における電圧の段数をｎ個とし、階段形状の電圧波形を有する前記駆動電圧を構成する前記保持部における電圧値を印加時刻が早いものからそれぞれＥ₁、Ｅ₂、・・・、Ｅ_n-1及びＥ_nとし、前記固定電極の前記複数段における前記段に対向する前記可動電極の領域が前記段に当接するのに必要な最小の駆動電圧の電圧値を、前記ギャップが小さい前記段に対応するものからそれぞれＥＬ₁、ＥＬ₂、・・・、ＥＬ_n-1及びＥＬ_nとしたとき、ＥＬ₁＜Ｅ₁＜ＥＬ₂、ＥＬ₂＜Ｅ₂＜ＥＬ₃、・・・、ＥＬ_nー1＜Ｅ_nー1＜ＥＬ_n、及び、ＥＬ_n＜Ｅ_nとすることを特徴とするものである。
本発明によれば、階段段状に形成された固定電極において確実に各段ごとに可動電極を当接させることができる。 Further, in the driving method of the electrostatic actuator according to the present invention, the number of voltage stages in the driving voltage having a staircase-shaped voltage waveform is n, and the holding unit constituting the driving voltage having the staircase-shaped voltage waveform is used. The voltage values are set to E ₁ , E ₂ ,..., E _n−1 and E _n respectively from the application time earlier, and the region of the movable electrode facing the step in the plurality of steps of the fixed electrode is the step. the voltage value of the minimum driving voltage required to contact, EL _1, EL ₂ each from those corresponding to the stage the gap is small, ..., when the EL _n-1 and EL _n, EL ₁ <E ₁ <EL ₂ , EL ₂ <E ₂ <EL ₃ ,..., EL _n−1 <E _n−1 <EL _n , and EL _n <E _n. is there.
According to the present invention, the movable electrode can be reliably brought into contact with each step in the fixed electrode formed in the stepped shape.

また、本発明に係る静電アクチュエーターの駆動方法は、排除体積を縦軸とし、時刻を横軸とするグラフにおいて、Ｅ₁、Ｅ₂、・・・、ＥＬ_n-1及びＥ_nそれぞれの電圧値の駆動電圧を印加する場合、固定電極と可動電極との当接状態がそれぞれ安定したときにおける時刻及び排除体積によって定まるグラフ上の点を結ぶ線は直線となることを特徴とするものである。
本発明によれば、排除体積を直線状に変位させることができ、排除体積の急激な変化をより抑制することができる。 The driving method of the electrostatic actuator according to the present invention, the displacement volume on the vertical axis, the graph of the time and the horizontal _{_{axis, E 1, E 2, ···}} , EL n-1 and E _n each voltage When a driving voltage of a value is applied, the line connecting points on the graph determined by the time and the excluded volume when the contact state between the fixed electrode and the movable electrode is stabilized is a straight line. .
According to the present invention, it is possible to displace the excluded volume linearly, and it is possible to further suppress an abrupt change in the excluded volume.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記の静電アクチュエーターを備えたことを特徴とするものである。
本発明によれば、排除体積の急激な変化を抑制して吐出室のインクの流れの乱れを抑制することによって、吐出性能を向上させた液滴吐出ヘッドを得ることができる。 In addition, a liquid droplet ejection head according to the present invention includes the electrostatic actuator described above.
According to the present invention, it is possible to obtain a droplet discharge head with improved discharge performance by suppressing a sudden change in the excluded volume and suppressing the disturbance of the ink flow in the discharge chamber.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、駆動制御手段が、固定電極と可動電極との間に、電圧値の立ち上がり部と、その立ち上がりによって上昇した電圧値を保持する保持部を繰り返し印加することによって階段形状の電圧波形となるような駆動電圧を印加することを特徴とするものである。
本発明によれば、階段形状の駆動電圧を印加することによって、階段段状に形成された固定電極における各段ごとに可動電極を当接させることができ、排除体積の急激な変化を制御することができる液滴吐出ヘッドを得ることができる。 In the droplet discharge head according to the present invention, the drive control unit repeatedly applies the rising portion of the voltage value and the holding portion that holds the voltage value increased by the rising between the fixed electrode and the movable electrode. Thus, a drive voltage that has a stepped voltage waveform is applied.
According to the present invention, by applying a staircase-shaped drive voltage, the movable electrode can be brought into contact with each step of the fixed electrode formed in a staircase step shape, and a sudden change in the excluded volume is controlled. A droplet discharge head that can be obtained can be obtained.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、駆動制御手段が、階段形状の電圧波形を有する駆動電圧における電圧の段数と、固定電極の複数段におけるギャップの大きさが異なる段の数は同一となるように駆動電圧を印加することを特徴とするものである。
本発明によれば、階段段状に形成された固定電極における各段ごとに可動電極を当接させる駆動電圧波形となり、排除体積の急激な変化を制御することができる液滴吐出ヘッドを得ることができる。 Further, in the liquid droplet ejection head according to the present invention, the drive control means has the same number of voltage steps in the drive voltage having the stepped voltage waveform and the number of steps having different gap sizes in the plurality of steps of the fixed electrode. A drive voltage is applied so as to be.
According to the present invention, it is possible to obtain a liquid droplet ejection head that has a driving voltage waveform in which a movable electrode is brought into contact with each step of a fixed electrode formed in a stepped shape, and can control a sudden change in excluded volume. Can do.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、駆動制御手段によって印加される階段形状の電圧波形を有する駆動電圧における電圧の段数をｎ個とし、駆動制御手段によって印加される階段形状の電圧波形を有する駆動電圧を構成する保持部における電圧値を印加時刻が早いものからそれぞれＥ₁、Ｅ₂、・・・、Ｅ_n-1及びＥ_nとし、固定電極の複数段における段に対向する可動電極の領域が段に当接するのに必要な最小の駆動電圧の電圧値を、ギャップが小さい段に対応するものからそれぞれＥＬ₁、ＥＬ₂、・・・、ＥＬ_n-1及びＥＬ_nとしたとき、駆動制御手段は、ＥＬ₁＜Ｅ₁＜ＥＬ₂、ＥＬ₂＜Ｅ₂＜ＥＬ₃、・・・、ＥＬ_nー1＜Ｅ_nー1＜ＥＬ_n、及び、ＥＬ_n＜Ｅ_nとなるように駆動電圧を印加することを特徴とするものである。
本発明によれば、階段段状に形成された固定電極において確実に各段ごとに可動電極を当接させることができる液滴吐出ヘッドを得ることができる。 Further, the droplet discharge head according to the present invention has n voltage steps in the drive voltage having a staircase-shaped voltage waveform applied by the drive control means, and has a staircase-shaped voltage waveform applied by the drive control means. The voltage value in the holding part constituting the driving voltage is set to E ₁ , E ₂ ,..., E _n-1 and E _n from the one having the earlier application time, respectively, and the movable electrode facing the stages in the fixed stage When the minimum drive voltage value required for the region to abut the step is EL ₁ , EL ₂ ,..., EL _n−1 and EL _n from those corresponding to the step with a small gap, respectively. The drive control means satisfy EL ₁ <E ₁ <EL ₂ , EL ₂ <E ₂ <EL ₃ ,..., EL _n−1 <E _n−1 <EL _n , and EL _n <E _n. Thus, a drive voltage is applied.
According to the present invention, it is possible to obtain a droplet discharge head that can reliably contact a movable electrode for each step in a fixed electrode formed in a stepped shape.

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、駆動制御手段が、排除体積を縦軸とし、時刻を横軸とするグラフにおいて、Ｅ₁、Ｅ₂、・・・、ＥＬ_n-1及びＥ_nそれぞれの電圧値の駆動電圧を印加する場合、固定電極と可動電極との当接状態がそれぞれ安定したときにおける時刻及び排除体積によって定まるグラフ上の点を結ぶ線が直線となるように駆動電圧を印加することを特徴とするものである。
本発明によれば、排除体積を直線状に変位させることができ、排除体積の急激な変化をより抑制することができる液滴吐出ヘッドを得ることができる。 The liquid drop discharge head of the present invention, the drive control means, the displacement volume on the vertical axis, the graph of the time and the horizontal _{_{axis, E 1, E 2, ···}} , EL n-1 and E _n When applying a driving voltage of each voltage value, the driving voltage is set so that the line connecting the points on the graph determined by the time and the excluded volume when the contact state between the fixed electrode and the movable electrode is stabilized becomes a straight line. It is characterized by applying.
According to the present invention, it is possible to obtain a liquid droplet ejection head capable of displacing the excluded volume linearly and further suppressing a rapid change in the excluded volume.

また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とするものである。
本発明によれば、排除体積の急激な変化を抑制して吐出室のインクの流れの乱れを抑制することによって、吐出性能を向上させた液滴吐出装置を得ることができる。 In addition, a droplet discharge apparatus according to the present invention is characterized by mounting the above-described droplet discharge head.
According to the present invention, it is possible to obtain a droplet discharge device with improved discharge performance by suppressing a sudden change in the excluded volume and suppressing the disturbance of the ink flow in the discharge chamber.

本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１の分解外観斜視図である。It is a disassembled external appearance perspective view of the inkjet head 51 which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１の横断面図である。It is a cross-sectional view of the inkjet head 51 which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１における駆動電圧印加時の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement at the time of the drive voltage application in the inkjet head 51 which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図３で示される駆動電圧印加時の動作における駆動電圧波形及び排除体積の変位を示す図である。It is a figure which shows the displacement of the drive voltage waveform and exclusion volume in the operation | movement at the time of the drive voltage application shown by FIG. 振動板が固定電極における各段に当接したときの排除体積とその変位の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the exclusion volume when the diaphragm contact | abuts to each step | level in a fixed electrode, and its displacement. 本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッド５１の横断面図である。It is a cross-sectional view of the inkjet head 51 which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッド５１における駆動電圧印加時の動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement at the time of the drive voltage application in the inkjet head 51 which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３に係る液滴吐出装置の一例を示す外観図である。It is an external view which shows an example of the droplet discharge apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３に係る液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the main structure means of the droplet discharge apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１の分解外観斜視図であり、図２は、そのインクジェットヘッド５１の横断面図である。
本実施の形態に示すインクジェットヘッド５１は、図１及び図２で示されるように、３枚の基板を貼り合わされて構成される積層構造体である。その３枚の基板とは、複数のノズル孔１１が所定のピッチで設けられたノズル基板１、各ノズル孔１１に対して独立にインク流路が形成されたキャビティー基板２、そして、各インク流路に設けられた吐出室２１の底壁を構成する可動電極である振動板４に対向して固定電極５が配置された電極基板３である。
なお、インクジェットヘッド５１は、本発明の「液滴吐出ヘッド」に相当するものである。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an exploded external perspective view of an ink jet head 51 according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the ink jet head 51.
As shown in FIGS. 1 and 2, the ink jet head 51 shown in the present embodiment is a laminated structure formed by bonding three substrates. The three substrates are a nozzle substrate 1 in which a plurality of nozzle holes 11 are provided at a predetermined pitch, a cavity substrate 2 in which an ink flow path is formed independently for each nozzle hole 11, and each ink. This is an electrode substrate 3 in which a fixed electrode 5 is disposed so as to face a diaphragm 4 that is a movable electrode that constitutes a bottom wall of a discharge chamber 21 provided in a flow path.
The inkjet head 51 corresponds to the “droplet ejection head” of the present invention.

（ノズル基板１）
ノズル基板１は、単結晶のシリコン基板からなり、エッチングによってキャビティー基板２における吐出室２１に連通し、ノズル基板１に対し垂直に貫通するように形成されたノズル孔１１を備える構成となっている。ノズル孔１１は、径の小さい噴射口部及びこれより径の大きい導入口部による２段に構成されることによってインク滴の直進性を向上させることができる。このノズル基板１は、キャビティー基板２にエポキシ樹脂等を使用した接着剤による接着接合又は直接接合によって接合される。なお、図１で示されるように、ノズル孔１１は２列で形成された構成となっており、その列ごと左右に１個ずつヘッド部分をもつ構成となっているが、これに限られるものではなく、このヘッド部分は１列で構成されるものとしてもよく、また、ノズル孔１１の数についても制限されるものでもない。 (Nozzle substrate 1)
The nozzle substrate 1 is made of a single crystal silicon substrate, and includes a nozzle hole 11 that is communicated with the discharge chamber 21 of the cavity substrate 2 by etching and is formed to penetrate the nozzle substrate 1 perpendicularly. Yes. The nozzle hole 11 can improve the straightness of the ink droplet by being configured in two stages of the ejection port portion having a small diameter and the introduction port portion having a larger diameter. The nozzle substrate 1 is bonded to the cavity substrate 2 by adhesive bonding or direct bonding with an adhesive using an epoxy resin or the like. As shown in FIG. 1, the nozzle holes 11 are formed in two rows, and each head has a head portion on each side, but this is not a limitation. Instead, the head portion may be configured in one row, and the number of nozzle holes 11 is not limited.

（キャビティー基板２）
キャビティー基板２は、例えば、面方位が（１１０）の単結晶のシリコン基板からなり、その表面には、複数のインクの流路となる溝又は凹部が形成されている。このインクの流路となる溝又は凹部は、キャビティー基板２の底面側にボロン拡散を実施してエッチングストップ層を形成し、フォトリソグラフィ及びウェットエッチングを実施することによって形成され、この溝又は凹部、及び、ノズル基板１の底面によって吐出室２１が形成されている。このように形成された吐出室２１において、その底部は、ボロン拡散層として極めて薄い厚み（例えば、２μｍ）で高精度で形成された可動電極である振動板４となる。また、各流路には共通に連通する凹状のリザーバー部２３が形成されている。 (Cavity substrate 2)
The cavity substrate 2 is made of, for example, a single crystal silicon substrate having a plane orientation of (110), and grooves or recesses serving as a plurality of ink flow paths are formed on the surface. The groove or recess serving as the ink flow path is formed by performing boron diffusion on the bottom surface side of the cavity substrate 2 to form an etching stop layer, and performing photolithography and wet etching. A discharge chamber 21 is formed by the bottom surface of the nozzle substrate 1. In the discharge chamber 21 formed in this way, the bottom portion is the diaphragm 4 which is a movable electrode formed with a very thin thickness (for example, 2 μm) with high accuracy as a boron diffusion layer. In addition, a concave reservoir 23 that communicates in common is formed in each flow path.

（電極基板３）
電極基板３は、キャビティー基板２と陽極接合によって接合されるので、剥離のない接合強度を確保するために、熱膨張係数がシリコンのそれに近いホウ珪酸ガラスを一般的に用いて形成されている。この電極基板３には、一般的にＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）からなる固定電極５（厚さは、例えば、０．１μｍ）が、例えば、スパッタリングによって成膜され形成されている。各固定電極５は、振動板４と対向する位置にエッチングによって区画形成された凹部３１内における底部に形成されている。この凹部３１が形成されることによって、振動板４及び固定電極５は所定の間隔（以下、ギャップという）Ｇを隔てて対向配置される。また、図２で示されるように、この凹部３１の固定電極５における振動板４に対向する領域は、その領域の長手方向の一端（図２においてはノズル基板１におけるノズル孔１１側）から他端に向かってギャップが大きくなるように階段形状に形成されており、段５ｃ〜５ｅの３つの段によって構成されている。また、電極基板３には、インク供給孔３２が１つ又は複数形成されている。このインク供給孔３２は、研削加工又はマイクロブラスト加工によって形成され、前述のリザーバー部２３に連通するようにキャビティー基板２の底部を貫通して形成されている。また、インク供給孔３２は、インクタンク（図示せず）に接続されている。なお、図２で示されるように、固定電極５における振動板４に対向する領域は、その領域の長手方向のノズル基板１におけるノズル孔１１側の一端から他端に向かってギャップが大きくなるように階段形状に形成されているが、これに限られるものではなく、その他端からノズル孔１１側の一端に向かってギャップが大きくなるように形成されてもよい。 (Electrode substrate 3)
Since the electrode substrate 3 is bonded to the cavity substrate 2 by anodic bonding, borosilicate glass having a thermal expansion coefficient close to that of silicon is generally used in order to ensure bonding strength without peeling. . On this electrode substrate 3, a fixed electrode 5 (thickness is, for example, 0.1 μm) generally made of ITO (Indium Tin Oxide) is formed by sputtering, for example. . Each fixed electrode 5 is formed at the bottom in a recess 31 that is partitioned by etching at a position facing the diaphragm 4. By forming the recess 31, the diaphragm 4 and the fixed electrode 5 are disposed to face each other with a predetermined gap (hereinafter referred to as a gap) G. As shown in FIG. 2, the region of the concave portion 31 facing the diaphragm 4 in the fixed electrode 5 is the other end in the longitudinal direction of the region (from the nozzle hole 11 side in the nozzle substrate 1 in FIG. 2). It is formed in a staircase shape so that the gap increases toward the end, and is constituted by three steps 5c to 5e. In addition, one or a plurality of ink supply holes 32 are formed in the electrode substrate 3. The ink supply holes 32 are formed by grinding or microblasting, and are formed through the bottom of the cavity substrate 2 so as to communicate with the reservoir 23 described above. The ink supply hole 32 is connected to an ink tank (not shown). As shown in FIG. 2, the region of the fixed electrode 5 facing the diaphragm 4 has a gap that increases from one end on the nozzle hole 11 side in the longitudinal direction of the region toward the other end. However, the present invention is not limited to this, and the gap may be increased from the other end toward one end on the nozzle hole 11 side.

（封止剤２８）
振動板４と固定電極５との間に形成されるギャップＧの開放端部はエポキシ樹脂、又は、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：テトラエトキシシラン）等の酸化膜を堆積させたものによって形成された封止剤２８によって気密に封止される。これによって、湿気及び塵埃等がギャップＧに浸入することを防止することができ、インクジェットヘッド５１の信頼性を高く保持することができる。 (Sealing agent 28)
The open end of the gap G formed between the diaphragm 4 and the fixed electrode 5 was deposited with an oxide film such as epoxy resin or TEOS (Tetraethoxysilane) by CVD (Chemical Vapor Deposition) method. It is hermetically sealed by a sealing agent 28 formed of a thing. Accordingly, moisture, dust and the like can be prevented from entering the gap G, and the reliability of the inkjet head 51 can be kept high.

（駆動制御回路４１）
キャビティー基板２及び電極基板３の後端部は、図１及び図２で示されるように、エッチングによって開口された電極取り出し部３４となっている。そして、電極基板３上に形成された固定電極５は、リード部５ａと端子部５ｂとを有し、このうち端子部５ｂが電極取り出し部３４において露出するように形成されている。また、キャビティー基板２の後端部における片側又は両側に金属膜からなる共通電極２６が形成されている。そして、静電アクチュエーターの駆動手段として、振動板４と固定電極５との間に駆動電圧を印加するためのドライバーＩＣ等の駆動制御回路４１が、各固定電極５の端子部５ｂ及び共通電極２６に例えば導電性接着剤を用いて接着されている。ここで、静電アクチュエーターは、少なくとも振動板４、固定電極５及び駆動制御回路４１によって構成されているものとする。
なお、駆動制御回路４１は、本発明の「駆動制御手段」に相当するものである。 (Drive control circuit 41)
As shown in FIGS. 1 and 2, the rear end portions of the cavity substrate 2 and the electrode substrate 3 are electrode extraction portions 34 opened by etching. The fixed electrode 5 formed on the electrode substrate 3 has a lead portion 5 a and a terminal portion 5 b, and the terminal portion 5 b is formed so as to be exposed at the electrode extraction portion 34. A common electrode 26 made of a metal film is formed on one side or both sides of the rear end portion of the cavity substrate 2. A drive control circuit 41 such as a driver IC for applying a drive voltage between the diaphragm 4 and the fixed electrode 5 as a drive means for the electrostatic actuator includes a terminal portion 5b of each fixed electrode 5 and a common electrode 26. For example, it is bonded using a conductive adhesive. Here, it is assumed that the electrostatic actuator includes at least the diaphragm 4, the fixed electrode 5, and the drive control circuit 41.
The drive control circuit 41 corresponds to the “drive control means” of the present invention.

（インクジェットヘッド５１の動作概要）
インクは、キャビティー基板２に設けられたリザーバー部２３及び吐出室２１、そしてノズル基板１のノズル孔１１の先端に至るまで、気泡を生じることなく満たされており、図２で示される矢印で示す方向にインクは流れる。印刷が実施される際には、駆動制御回路４１によって振動板４と固定電極５との間に駆動電圧が印加されることによって静電気力による引力が発生し、振動板４は固定電極５側へ引き寄せられて撓み、固定電極５に当接して、吐出室２１に負圧が発生する。これによって、リザーバー部２３内のインクが吐出室２１内に吸引される。
そして、この駆動電圧を解除すると、振動板４は固定電極５から離脱して、その復元力によってインクがノズル孔１１から押し出され、その押し出されたインク滴が記録紙（図示せず）に向けて吐出される。 (Outline of operation of inkjet head 51)
The ink is filled without generating bubbles until the reservoir 23 and the discharge chamber 21 provided in the cavity substrate 2 and the tip of the nozzle hole 11 of the nozzle substrate 1 are formed. Ink flows in the direction shown. When printing is performed, the drive control circuit 41 applies a driving voltage between the diaphragm 4 and the fixed electrode 5 to generate an attractive force due to electrostatic force, and the diaphragm 4 moves toward the fixed electrode 5. The negative pressure is generated in the discharge chamber 21 by being pulled and bent and coming into contact with the fixed electrode 5. As a result, the ink in the reservoir 23 is sucked into the discharge chamber 21.
When the driving voltage is released, the diaphragm 4 is detached from the fixed electrode 5, and the ink is pushed out from the nozzle hole 11 by the restoring force, and the pushed ink droplet is directed to the recording paper (not shown). Discharged.

（インクジェットヘッド５１における駆動電圧の印加動作）
図３は本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１における駆動電圧印加時の動作を示す図であり、図４はその駆動電圧波形及び排除体積の変位を示す図である。以下、図３及び図４を参照しながら、振動板４と固定電極５との間における駆動電圧印加時の動作を説明する。
まず、駆動制御回路４１は、駆動電圧を立ち上げ、電圧値Ｅ１（例えば、１０Ｖ）となるように駆動電圧を印加し、所定の時間その電圧値Ｅ１を保持する。駆動電圧が電圧値Ｅ１に達した時刻をｔ１１（例えば０．５μｓｅｃ）とすると、この時刻ｔ１１より後の時刻ｔ１に、振動板４における固定電極５の段５ｃに対向する部分が、段５ｃに当接し図３（ａ）で示される状態になる。このときの当接によって排除体積Ｖ１が生じる。 (Drive voltage application operation in the inkjet head 51)
FIG. 3 is a diagram showing an operation when a drive voltage is applied in the inkjet head 51 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing a drive voltage waveform and displacement of the excluded volume. Hereinafter, the operation at the time of applying the drive voltage between the diaphragm 4 and the fixed electrode 5 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
First, the drive control circuit 41 raises the drive voltage, applies the drive voltage to a voltage value E1 (for example, 10 V), and holds the voltage value E1 for a predetermined time. Assuming that the time when the drive voltage reaches the voltage value E1 is t11 (for example, 0.5 μsec), at the time t1 after this time t11, the portion of the diaphragm 4 facing the step 5c of the fixed electrode 5 becomes the step 5c. It contacts and it will be in the state shown by Fig.3 (a). Exclusion volume V1 arises by contact at this time.

次に、駆動制御回路４１は、電圧値Ｅ１から駆動電圧を立ち上げ、電圧値Ｅ２（例えば、１５Ｖ）となるように駆動電圧を印加し、所定の時間その電圧値Ｅ２を保持する。駆動電圧が電圧値Ｅ２に達した時刻をｔ２１（例えば２μｓｅｃ）とすると、この時刻ｔ２１より後の時刻ｔ２に、振動板４における固定電極５の段５ｄに対向する部分が、段５ｄに当接し図３（ｂ）で示される状態になる。この振動板４の段５ｄに対向する部分の段５ｄへの当接によって排除体積Ｖ２がさらに生じ、全体の振動板４による排除体積はＶ１＋Ｖ２となる。 Next, the drive control circuit 41 raises the drive voltage from the voltage value E1, applies the drive voltage to the voltage value E2 (for example, 15 V), and holds the voltage value E2 for a predetermined time. Assuming that the time when the drive voltage reaches the voltage value E2 is t21 (for example, 2 μsec), at time t2 after this time t21, the portion of the diaphragm 4 facing the step 5d of the fixed electrode 5 contacts the step 5d. The state shown in FIG. The excluded volume V2 is further generated by the contact of the portion of the diaphragm 4 facing the stage 5d with the step 5d, and the excluded volume of the entire diaphragm 4 is V1 + V2.

さらに、駆動制御回路４１は、電圧値Ｅ２から駆動電圧を立ち上げ、電圧値Ｅ３（例えば、２５Ｖ）となるように駆動電圧を印加し、所定の時間その電圧値Ｅ３を保持する。駆動電圧が電圧値Ｅ３に達した時刻をｔ３１（例えば６μｓｅｃ）とすると、この時刻ｔ３１より後の時刻ｔ３に、振動板４における固定電極５の段５ｅに対向する部分が、段５ｅに当接し図３（ｃ）で示される状態になる。この振動板４の段５ｅに対向する部分の段５ｅへの当接によって排除体積Ｖ３がさらに生じ、全体の振動板４による排除体積はＶ１＋Ｖ２＋Ｖ３となる。 Further, the drive control circuit 41 raises the drive voltage from the voltage value E2, applies the drive voltage so as to become the voltage value E3 (for example, 25 V), and holds the voltage value E3 for a predetermined time. Assuming that the time when the drive voltage reaches the voltage value E3 is t31 (for example, 6 μsec), the portion of the diaphragm 4 facing the step 5e of the fixed electrode 5 contacts the step 5e at time t3 after the time t31. The state shown in FIG. The excluded volume V3 is further generated by the contact of the portion of the diaphragm 4 facing the stage 5e with the step 5e, and the excluded volume of the entire diaphragm 4 is V1 + V2 + V3.

そして、駆動制御回路４１が、この電圧値Ｅ３の駆動電圧の印加状態から、その印加を解放することによって、振動板４は固定電極５から離脱して、その復元力によってインクがノズル孔１１から吐出される。 Then, when the drive control circuit 41 releases the application state of the drive voltage having the voltage value E3, the diaphragm 4 is detached from the fixed electrode 5, and the ink is ejected from the nozzle hole 11 by the restoring force. Discharged.

上記の動作のように駆動電圧の立ち上がりと電圧値の保持を繰り返すことによって、図４（ａ）で示されるように駆動電圧は、階段形状の電圧波形となる。また、保持される電圧値であるＥ１〜Ｅ３のそれぞれにおいて、振動板４は、それぞれ固定電極５の段５ｃ〜５ｅに当接するので、上記の階段形状の駆動電圧の電圧波形の段数（図４においては３つ）、及び、階段形状に形成された固定電極５の段数、すなわち、ギャップの大きさが異なる段数（図３においては３つ）は同一である。また、図４（ｂ）で示されるような、時間を横軸とし、各時刻における排除体積を縦軸とする排除体積の変位を示すグラフにおいて、排除体積がＶ１となる時刻ｔ１で定まるグラフ上の点Ａ、排除体積がＶ１＋Ｖ２となる時刻ｔ２で定まるグラフ上の点Ｂ、及び、排除体積がＶ１＋Ｖ２＋Ｖ３となる時刻ｔ３で定まるグラフ上の点Ｃは、理想排除体積変位直線１０１上にあり、実際の排除体積の変位は、点Ａ〜点Ｃを通る排除体積変位曲線１０２となる。このとき、駆動制御回路４１は、上記のように点Ａ〜点Ｃが理想排除体積変位直線１０１上にあるように、時刻ｔ１１、ｔ２１及びｔ３１を調整して駆動電圧を印加する。さらに、振動板４が段５ｃ〜５ｅに当接するための最小の駆動電圧の電圧値を、それぞれＥＬ１、ＥＬ２及びＥＬ３とすると、駆動制御回路４１は、上記の駆動電圧の印加動作において、以下の式（１）〜式（３）を満たすような電圧値Ｅ１〜電圧値Ｅ３を印加する。 By repeating the rise of the drive voltage and the holding of the voltage value as in the above operation, the drive voltage becomes a stepped voltage waveform as shown in FIG. Further, in each of the held voltage values E1 to E3, the diaphragm 4 abuts against the steps 5c to 5e of the fixed electrode 5, respectively, so that the number of steps of the voltage waveform of the stepped drive voltage (FIG. 4). 3) and the number of steps of the fixed electrode 5 formed in a staircase shape, that is, the number of steps having different gap sizes (three in FIG. 3) are the same. Further, in the graph showing the displacement of the excluded volume with time as the horizontal axis and the excluded volume at each time as the vertical axis as shown in FIG. 4B, on the graph determined at time t1 when the excluded volume becomes V1. The point A on the graph determined at time t2 when the excluded volume becomes V1 + V2 and the point C on the graph determined at time t3 when the excluded volume becomes V1 + V2 + V3 are on the ideal excluded volume displacement straight line 101 and are actually The displacement of the excluded volume becomes an excluded volume displacement curve 102 passing through points A to C. At this time, the drive control circuit 41 adjusts the times t11, t21, and t31 so as to apply the drive voltage so that the points A to C are on the ideal excluded volume displacement straight line 101 as described above. Furthermore, assuming that the minimum drive voltage voltage values for the diaphragm 4 to come into contact with the stages 5c to 5e are EL1, EL2, and EL3, the drive control circuit 41 performs the following drive voltage application operation. Voltage values E1 to E3 that satisfy the expressions (1) to (3) are applied.

ＥＬ１＜Ｅ１＜ＥＬ２（１）
ＥＬ２＜Ｅ２＜ＥＬ３（２）
ＥＬ３＜Ｅ３（３） EL1 <E1 <EL2 (1)
EL2 <E2 <EL3 (2)
EL3 <E3 (3)

駆動制御回路４１は、上記の式（１）〜式（３）を満たす駆動電圧を印加することによて、保持される電圧値であるＥ１〜Ｅ３のそれぞれにおいて、振動板４をそれぞれ固定電極５の段５ｃ〜５ｅに確実に当接させることができる。また、例えば、段５ｃと段５ｄとの段差は、駆動制御回路４１が電圧値Ｅ１である駆動電圧を印加し、振動板４が固定電極５における段５ｃに当接する場合に、その動作につられて段５ｄにも当接してしまうのを防止するのに十分な程度の大きさをもって構成されている。なお、段５ｄと段５ｅとの段差についても同様である。 The drive control circuit 41 applies the drive voltage satisfying the above formulas (1) to (3), so that the diaphragm 4 is fixed to the fixed electrode in each of the voltage values E1 to E3 that are held. 5 can be reliably brought into contact with the steps 5c to 5e. Further, for example, the step between the step 5c and the step 5d is driven by the operation when the drive control circuit 41 applies a drive voltage having a voltage value E1 and the diaphragm 4 contacts the step 5c in the fixed electrode 5. Thus, it is configured with a size sufficient to prevent it from coming into contact with the step 5d. The same applies to the step between the step 5d and the step 5e.

図５は、振動板が固定電極における各段に当接したときの排除体積とその変位の関係を説明する図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the displacement volume and its displacement when the diaphragm comes into contact with each step of the fixed electrode.

図５（ａ）は、固定電極が階段形状に形成されていない場合の振動板による排除体積の変位を示す図である。
ここで、時刻ｔ１ａに振動板が固定電極に完全に当接し、そのときの排除体積をＶ１ａとし、その時刻ｔ１ａ及び排除体積Ｖ１ａで定まる点をＡ’としている。
振動板と固定電極との間に駆動電圧が印加されることによって発生する静電気力はそれらのギャップの大きさの二乗に反比例するので、排除体積が増加、すなわち、振動板が固定電極に近づく程、静電気力が大きくなり振動板の速度が増加する結果、実際の排除体積の変位曲線は、図５（ａ）で示されるように、理想排除体積変位直線１０１に対して大きく湾曲した排除体積変位曲線１０２ａとなる。 FIG. 5A is a diagram illustrating displacement of the excluded volume by the diaphragm when the fixed electrode is not formed in a staircase shape.
Here, at time t1a, the diaphragm is completely in contact with the fixed electrode, the excluded volume at that time is V1a, and the point determined by the time t1a and the excluded volume V1a is A ′.
The electrostatic force generated when a driving voltage is applied between the diaphragm and the fixed electrode is inversely proportional to the square of the size of the gap, so the excluded volume increases, that is, the closer the diaphragm is to the fixed electrode. As a result of increasing the electrostatic force and increasing the speed of the diaphragm, the displacement curve of the actual displacement volume is a displacement volume displacement greatly curved with respect to the ideal displacement volume displacement straight line 101 as shown in FIG. A curve 102a is obtained.

図５（ｂ）は、固定電極が本実施の形態に係るインクジェットヘッド５１における固定電極５と同様に、３段の階段形状に形成されているが、各段の排除体積が異なる場合の排除体積の変位を示す図である。
ここで、時刻ｔ１ｂに最もギャップが小さい段に完全に当接し、そのときの排除体積をＶ１ｂとし、時刻ｔ２ｂに次にギャップが大きい段に完全に当接し、そのときのその段に当接したことによる排除体積をＶ２ｂとし、そして、時刻ｔ３ｂに最もギャップが大きい段に完全に当接し、そのときのその段に当接したことによる排除体積をＶ３ｂとしている。また、時刻ｔ１ｂ及び排除体積Ｖ１ｂで定まる点をＡ’’とし、時刻ｔ２ｂ及びそのときの全体の排除体積Ｖ１ｂ＋Ｖ２ｂで定まる点をＢ’’とし、そして、時刻ｔ３ｂ及びそのときの全体の排除体積Ｖ１ｂ＋Ｖ２ｂ＋Ｖ３ｂで定まる点をＣ’’としている。ここで、図５（ｂ）で示されるように、排除体積Ｖ１ｂ及びＶ２ｂと比較して、排除体積Ｖ３ｂがより大きいものとなるように、階段形状の固定電極が形成されているものとする。
図５（ｂ）で示されるように、点Ａ’’〜Ｃ’’はいずれも理想排除体積変位直線１０１上にあるが、排除体積Ｖ３ｂが、排除体積Ｖ１ｂ及びＶ２ｂと比較して大きいので、時刻ｔ２ｂ〜時刻ｔ３ｂの時間も大きくなり、振動板の速度の増加の影響を大きく受け、実際の排除体積の変位曲線は、この時刻ｔ２ｂ〜時刻ｔ３ｂにおける変位曲線の部分が理想排除体積変位直線１０１に対して大きく湾曲した排除体積変位曲線１０２ｂとなる。 FIG. 5B shows an excluded volume when the fixed electrode is formed in a three-step staircase shape like the fixed electrode 5 in the inkjet head 51 according to the present embodiment, but the excluded volume at each step is different. FIG.
Here, the time when the gap is the smallest is completely abutted at time t1b, the excluded volume at that time is V1b, and the time when the gap is the next largest is completely abutted at time t2b, and is abutted on that stage at that time. The excluded volume due to this is V2b, and at time t3b, it completely contacts the step with the largest gap, and the excluded volume due to contact with that step at that time is V3b. A point determined by the time t1b and the excluded volume V1b is A ″, a point determined by the time t2b and the entire excluded volume V1b + V2b at that time is B ″, and the time t3b and the entire excluded volume V1b + V2b + V3b at that time The point determined by is C ″. Here, as shown in FIG. 5B, it is assumed that the staircase-shaped fixed electrode is formed so that the excluded volume V3b is larger than the excluded volumes V1b and V2b.
As shown in FIG. 5B, the points A ″ to C ″ are all on the ideal excluded volume displacement straight line 101, but the excluded volume V3b is larger than the excluded volumes V1b and V2b. The time from time t2b to time t3b is also increased and is greatly affected by the increase in the speed of the diaphragm, and the displacement curve of the actual displacement volume from the time t2b to time t3b is the ideal displacement volume displacement straight line 101. The displacement volume displacement curve 102b is greatly curved.

図５（ｃ）は、本実施の形態に係るインクジェットヘッド５１の振動板４の変位曲線を示す図であり、上記の図４（ｂ）で示される排除体積の変位を示す図において時刻ｔ３までの部分を抜粋して示した図である。
図５（ｃ）で示されるように、本実施の形態において、階段形状の固定電極５は排除体積Ｖ１〜Ｖ３が略同一、すなわち、Ｖ１≒Ｖ２≒Ｖ３となるように形成されている。したがって、図２で示される振動板４に対向する段５ａ、５ｂ及び５ｃそれぞれの固定電極５の長手方向における幅は、段５ａ、５ｂ及び５ｃの順で小さくなる。このとき、上記で説明したように点Ａ〜Ｃは、理想排除体積変位直線１０１上にあるので、振動板４の変位開始時刻から時刻ｔ１までの時間（以下、Ｔ１という）、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の時間（以下、Ｔ２という）、及び、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の時間（以下、Ｔ３という）はいずれも略同一となりＴ１≒Ｔ２≒Ｔ３となる。したがって、図５（ｃ）で示される排除体積変位曲線１０２における振動板４の速度の増加による影響は、各時間Ｔ１〜Ｔ３において分散され、理想排除体積変位直線１０１に対する湾曲の程度も、上記の図５（ａ）で示される排除体積変位曲線１０２ａ及び図５（ｂ）で示される排除体積変位曲線１０２ｂと比較して小さくなり、理想排除体積変位直線１０１に近づく。これによって、振動板４による排除体積を直線状に変位させることができ、排除体積の急激な変化をより抑制することができる。 FIG. 5C is a diagram showing a displacement curve of the diaphragm 4 of the ink jet head 51 according to the present embodiment. Until the time t3 in the diagram showing the displacement of the excluded volume shown in FIG. 4B above. It is the figure which extracted and showed the part of.
As shown in FIG. 5C, in the present embodiment, the staircase-shaped fixed electrode 5 is formed so that the excluded volumes V1 to V3 are substantially the same, that is, V1≈V2≈V3. Therefore, the width in the longitudinal direction of the fixed electrode 5 of each of the steps 5a, 5b and 5c facing the diaphragm 4 shown in FIG. 2 decreases in the order of the steps 5a, 5b and 5c. At this time, as described above, since the points A to C are on the ideal excluded volume displacement straight line 101, the time from the displacement start time of the diaphragm 4 to time t1 (hereinafter referred to as T1), time t1 to time The time t2 (hereinafter referred to as T2) and the time t2 to time t3 (hereinafter referred to as T3) are substantially the same, and T1≈T2≈T3. Therefore, the influence of the increase in the speed of the diaphragm 4 on the excluded volume displacement curve 102 shown in FIG. It becomes smaller than the excluded volume displacement curve 102a shown in FIG. 5A and the excluded volume displacement curve 102b shown in FIG. Thereby, the excluded volume by the diaphragm 4 can be displaced linearly, and the rapid change of the excluded volume can be further suppressed.

（実施の形態１の効果）
以上の構成及び動作のように、固定電極５が複数の段を有する階段形状に形成され、振動板４がその各段に当接することによる排除体積を同一とすることによって、各段ごとに可動電極が当接していく過程で、排除体積が急激に変化することがないように制御することができ、吐出室２１のインクの流れを乱すことを抑制し、さらに、インクジェットヘッド５１の各部分の寸法のばらつき等による振動板４の挙動のばらつきを抑制することもできる。
また、固定電極５における振動板４に対向する領域は、その領域の長手方向の一端から他端に向かってギャップが大きくなるように形成されているので、振動板４に対向する固定電極５の領域の一端であるギャップが最も小さい部分から、もう一端であるギャップが最も大きい部分に向かって順に当接させることができるので、排除体積が急激に変化することがないように制御することができる。
また、固定電極５において形成された階段形状の段差は、特定の段に振動板４が当接する動作につられて、その特定の段におけるギャップの次に大きいギャップに対応する隣の段が当接しない程度に形成されているので、排除体積の変化のばらつきを抑制することができる。
また、図４（ａ）で示されるように、駆動制御回路４１は、振動板４と固定電極５との間に電圧の立ち上がりと電圧値の保持を繰り返すことによる階段形状の電圧波形となる駆動電圧を印加するので、階段段状に形成された固定電極５における各段ごとに振動板４を当接させることができ、排除体積の急激な変化を制御することができる。
また、上記の階段形状の駆動電圧における電圧の段数と、階段形状に形成された固定電極５の段数、すなわち、ギャップの大きさが異なる段数を同一としているので、階段形状に形成された固定電極５における各段ごとに振動板４を当接させる駆動電圧波形となり、排除体積の急激な変化を制御することができる。
また、駆動制御回路４１が、前述の式（１）〜式（３）を満たす駆動電圧を印加することによって、駆動電圧において保持される電圧値によって、振動板４を固定電極５のそれぞれの段に確実に当接させることができる。
また、駆動制御回路４１が、排除体積を縦軸とし、時間を横軸とするグラフにおいて、階段形状の駆動電圧において保持される電圧の印加によって、固定電極５と振動板４との当接状態がそれぞれ安定したときにおける時刻及び排除体積によって定まるグラフ上の点を結ぶ線が直線となるように駆動電圧を印加することによって、排除体積を直線状に変位させることができ、排除体積の急激な変化をより抑制することができる。 (Effect of Embodiment 1)
As described above, the fixed electrode 5 is formed in a stepped shape having a plurality of steps, and the diaphragm 4 is movable in each step by making the excluded volume the same by contacting each step. It is possible to control the excluded volume so as not to change abruptly in the process in which the electrodes are in contact with each other, and it is possible to suppress disturbance of the ink flow in the discharge chamber 21, and Variations in the behavior of the diaphragm 4 due to variations in dimensions and the like can also be suppressed.
Further, the region of the fixed electrode 5 that faces the diaphragm 4 is formed so that the gap increases from one end to the other end in the longitudinal direction of the region. Since the gap that is one end of the region can be contacted in order from the portion having the smallest gap that is the other end to the portion that has the largest gap, the exclusion volume can be controlled so as not to change suddenly. .
Further, the stepped step formed in the fixed electrode 5 is brought into contact with the next step corresponding to the gap next to the gap at the specific step as the diaphragm 4 comes into contact with the specific step. Since it is formed to such an extent that it does not occur, it is possible to suppress variation in the change in the excluded volume.
Also, as shown in FIG. 4A, the drive control circuit 41 drives in a stepped voltage waveform by repeating the rise of voltage and holding of the voltage value between the diaphragm 4 and the fixed electrode 5. Since a voltage is applied, the diaphragm 4 can be brought into contact with each step of the fixed electrode 5 formed in a stepped shape, and a sudden change in the excluded volume can be controlled.
In addition, since the number of voltage steps in the staircase-shaped driving voltage is the same as the number of steps of the fixed electrode 5 formed in the staircase shape, that is, the number of steps having different gap sizes, the fixed electrode formed in the staircase shape 5 is a drive voltage waveform for bringing the diaphragm 4 into contact with each stage in step 5, and a sudden change in the excluded volume can be controlled.
Further, the drive control circuit 41 applies the drive voltage satisfying the above-described formulas (1) to (3), so that the diaphragm 4 is placed on each stage of the fixed electrode 5 according to the voltage value held in the drive voltage. Can be reliably brought into contact with each other.
Further, in the graph in which the drive control circuit 41 has the excluded volume as the vertical axis and the time as the horizontal axis, the contact state between the fixed electrode 5 and the diaphragm 4 by applying the voltage held in the staircase-shaped drive voltage. By applying a driving voltage so that the line connecting the points on the graph determined by the time and the excluded volume when each becomes stable, the excluded volume can be displaced linearly, Changes can be further suppressed.

なお、上記の駆動制御回路４１による駆動電圧の印加動作において、図４（ｂ）及び図５（ｃ）で示されるように、点Ａ〜点Ｃは理想排除体積変位直線１０１上にある、すなわち、点Ａ〜点Ｃを結ぶ線が直線となるものとしたが、厳密に直線である必要はなく、直線に近似した曲線となっていれば、上記の効果を得ることができる。
また、本実施の形態に係るインクジェットヘッド５１の固定電極５は、段５ｃ〜５ｅの３段による階段形状によって形成されるものとしたが、これに限られるものではなく、異なる段数の階段形状によって形成されるものとしてもよい。この場合、駆動制御回路４１によって振動板４と固定電極５との間に印加される階段形状の駆動電圧の電圧波形の段数が、固定電極５の階段形状の段数と同一の数となるようにし、固定電極５の各段に当接することによる排除体積を略同一となるように固定電極５を形成し、振動板４による排除体積の変位を示すグラフにおいてそれぞれの段に当接した時刻とそのときの全体の排除体積によって定まる点を結んだ線が略直線となるように駆動制御回路４１による駆動電圧の印加時刻を調整し、さらに、駆動制御回路４１によって前述の式（１）〜式（３）に準じた条件を満たすように駆動電圧が印加される構成とすればよい。 In the drive voltage application operation by the drive control circuit 41, as shown in FIG. 4B and FIG. 5C, the points A to C are on the ideal excluded volume displacement straight line 101. Although the line connecting points A to C is a straight line, it is not necessarily strictly a straight line, and the above effect can be obtained if the line is a curve approximated to a straight line.
In addition, the fixed electrode 5 of the inkjet head 51 according to the present embodiment is formed in a staircase shape with three steps 5c to 5e, but is not limited to this, and has a staircase shape with a different number of steps. It may be formed. In this case, the number of steps of the voltage waveform of the staircase-shaped drive voltage applied between the diaphragm 4 and the fixed electrode 5 by the drive control circuit 41 is the same as the number of steps of the fixed electrode 5 in the staircase shape. The fixed electrode 5 is formed so that the excluded volume due to contact with each stage of the fixed electrode 5 is substantially the same, and the time of contact with each stage in the graph showing the displacement of the excluded volume by the diaphragm 4 and its time The application time of the drive voltage by the drive control circuit 41 is adjusted so that the line connecting the points determined by the entire excluded volume at the time becomes a substantially straight line, and the drive control circuit 41 further adjusts the above-described formulas (1) to ( The drive voltage may be applied so as to satisfy the condition according to 3).

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッド５１の横断面図である。以下、本実施の形態においては、実施の形態１における構成及び動作と相違する点を中心に説明する。
図６で示されるように、電極基板３の固定電極５における振動板４に対向する領域は、その領域の長手方向の両端から中央に向かってギャップが大きくなるように階段形状に形成されており、段５ｆ〜５ｊの段によって構成されている。また、段５ｆ及び段５ｊそれぞれに対応する振動板４とのギャップの大きさは同一であり、段５ｇ及び段５ｉそれぞれに対応する振動板４とのギャップの大きさも同一となるように構成されている。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the inkjet head 51 according to Embodiment 2 of the present invention. Hereinafter, in the present embodiment, description will be made focusing on differences from the configuration and operation in the first embodiment.
As shown in FIG. 6, the region of the fixed electrode 5 of the electrode substrate 3 facing the diaphragm 4 is formed in a staircase shape so that the gap increases from both ends in the longitudinal direction toward the center. , Stages 5f to 5j. Further, the size of the gap with the diaphragm 4 corresponding to each of the steps 5f and 5j is the same, and the size of the gap with the diaphragm 4 corresponding to each of the steps 5g and 5i is also configured to be the same. ing.

（インクジェットヘッド５１における駆動電圧の印加動作）
図７は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッド５１における駆動電圧印加時の動作を示す図である。
このうち、図７（ａ）は、振動板４が、振動板４とのギャップの大きさが同一である段５ｆ及び段５ｊに当接した状態を示す図であり、振動板４が段５ｆに当接することによる排除体積をＶ１ａ、そして、振動板４が段５ｊに当接することによる排除体積をＶ１ｂとしている。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態に加え、振動板４が、振動板４とのギャップの大きさが同一である段５ｇ及び段５ｉに当接した状態を示す図であり、振動板４が段５ｇに当接することによる排除体積をＶ２ａ、そして、振動板４が段５ｉに当接することによる排除体積をＶ２ｂとしている。そして、図７（ｃ）は、図７（ｂ）の状態に加え、振動板４が、段５ｈに当接した状態を示す図であり、振動板４が段５ｈに当接することによる排除体積をＶ３としている。
ここで、図７（ａ）で示される排除体積Ｖ１ａと排除体積Ｖ１ｂとの和をＶ１とし、図７（ｂ）で示される排除体積Ｖ２ａと排除体積Ｖ２ｂとの和をＶ２とし、段５ｆ及び段５ｊが実施の形態１における段５ｃに相当するものとし、段５ｇ及び段５ｉが実施の形態１における段５ｄに相当するものとし、そして、段５ｈが実施の形態１における段５ｅに相当するものとする。このとき、本実施の形態における駆動制御回路４１は、実施の形態１における図４及び図５で説明した駆動電圧の印加動作と同様の動作によって、振動板４と固定電極５との間に駆動電圧を印加する。 (Drive voltage application operation in the inkjet head 51)
FIG. 7 is a diagram showing an operation when a drive voltage is applied in the inkjet head 51 according to Embodiment 2 of the present invention.
7A is a diagram showing a state in which the diaphragm 4 is in contact with the step 5f and the step 5j having the same gap size with the diaphragm 4, and the diaphragm 4 has the step 5f. V1a is an excluded volume caused by abutting on the plate 5, and V1b is an excluded volume caused when the diaphragm 4 is brought into contact with the step 5j. FIG. 7B is a view showing a state in which the diaphragm 4 is in contact with the step 5g and the step 5i having the same gap size with the diaphragm 4 in addition to the state of FIG. 7A. The excluded volume due to the diaphragm 4 abutting against the step 5g is V2a, and the excluded volume due to the diaphragm 4 abutting against the step 5i is V2b. FIG. 7C is a view showing a state in which the diaphragm 4 is in contact with the step 5h in addition to the state of FIG. 7B, and an excluded volume due to the contact of the diaphragm 4 with the step 5h. Is V3.
Here, the sum of the excluded volume V1a and the excluded volume V1b shown in FIG. 7A is V1, the sum of the excluded volume V2a and the excluded volume V2b shown in FIG. The stage 5j corresponds to the stage 5c in the first embodiment, the stage 5g and the stage 5i correspond to the stage 5d in the first embodiment, and the stage 5h corresponds to the stage 5e in the first embodiment. Shall. At this time, the drive control circuit 41 in the present embodiment is driven between the diaphragm 4 and the fixed electrode 5 by the same operation as the drive voltage application operation described in FIGS. 4 and 5 in the first embodiment. Apply voltage.

（実施の形態２の効果）
以上の構成及び動作によって、実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態１に係る固定電極５については、固定電極５における振動板４に対向する領域が、その領域の長手方向の一端から他端に向かってギャップが大きくなるように形成されているのに対し、本実施の形態に係る固定電極５については、固定電極５における振動板４に対向する領域が、その領域の両端から中央に向かってギャップが大きくなるように形成されているので、振動板４に対向する固定電極５の領域の両端であるギャップが最も小さい部分から、領域の中央であるギャップが最も大きい部分に向かって順に当接させることができるので、排除体積が急激に変化することがないように制御することができる。 (Effect of Embodiment 2)
With the above configuration and operation, the same effects as those of the inkjet head 51 according to Embodiment 1 can be obtained. Moreover, about the fixed electrode 5 which concerns on Embodiment 1, the area | region which opposes the diaphragm 4 in the fixed electrode 5 is formed so that a gap may become large toward the other end from the longitudinal direction of the area | region. On the other hand, for the fixed electrode 5 according to the present embodiment, the region of the fixed electrode 5 facing the diaphragm 4 is formed so that the gap increases from both ends of the region toward the center. Since the gap which is the both ends of the region of the fixed electrode 5 facing the diaphragm 4 can be abutted in order from the portion where the gap which is the center of the region is the largest, the excluded volume changes rapidly. It can be controlled so that it does not.

実施の形態３．
（液滴吐出装置２０１の構成）
図８は本発明の実施の形態３に係る液滴吐出装置の一例を示す外観図であり、図９はその液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を示す図である。
図８で示される液滴吐出装置２０１は、インクジェット方式による印刷を目的とする、いわゆるシリアル型の装置である。また、図９で示されるように、液滴吐出装置２０１は、その内部に少なくとも、プリント紙２０８が支持されるドラム２０２、そのプリント紙２０８にインクを吐出し印刷を実施する実施の形態１又は実施の形態２に係るインクジェットヘッド５１、そのインクジェットヘッド５１にインクを供給するためのインク供給手段（図示せず）、及び、ドラム２０２の軸方向に平行に備えられた紙圧着ローラー２０３を備えている。さらに、液滴吐出装置２０１は、インクジェットヘッド５１が保持され、ドラム２０２の軸方向に平行に備えられた送りネジ２０４、ドラム２０２をベルト２０５を介して回転させるモーター２０６、及び、印刷データ及び制御信号に基づいて送りネジ２０４及びモーター２０６の回転駆動をさせるプリント制御手段２０７を備えている。 Embodiment 3 FIG.
(Configuration of the droplet discharge device 201)
FIG. 8 is an external view showing an example of a droplet discharge device according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 9 is a diagram showing an example of main constituent means of the droplet discharge device.
A droplet discharge device 201 shown in FIG. 8 is a so-called serial type device intended for printing by an ink jet method. As shown in FIG. 9, the droplet discharge device 201 includes at least a drum 202 on which the print paper 208 is supported, and the first embodiment in which ink is discharged onto the print paper 208 to perform printing. The inkjet head 51 according to the second embodiment, an ink supply means (not shown) for supplying ink to the inkjet head 51, and a paper press roller 203 provided in parallel to the axial direction of the drum 202 are provided. Yes. Furthermore, the droplet discharge device 201 includes an inkjet head 51, a feed screw 204 provided in parallel with the axial direction of the drum 202, a motor 206 that rotates the drum 202 via the belt 205, and print data and control. A print control means 207 for rotating the feed screw 204 and the motor 206 based on the signal is provided.

（液滴吐出装置２０１の動作）
ドラム２０２の上部に載置されたプリント紙２０８は、紙圧着ローラー２０３によってドラム２０２に圧着され保持される。次に、プリント制御手段２０７は、モーター２０６を回転駆動させることによってベルト２０５を介してドラム２０２を回転させ、プリント紙２０８をドラム２０２の回転方向に送り出す。それと同時に、プリント制御手段２０７は、送りネジ２０４を回転駆動させることによって、インクジェットヘッド５１をドラム２０２の軸方向に移動させ、印刷データ及び制御信号に基づいて、インクジェットヘッド５１におけるノズル孔１１からインクを吐出させてプリント紙２０８にインク滴を着弾させて印刷する。 (Operation of the droplet discharge device 201)
The print paper 208 placed on the drum 202 is pressed against the drum 202 by the paper press roller 203 and held. Next, the print control means 207 rotates the motor 206 to rotate the drum 202 via the belt 205, and feeds the print paper 208 in the rotation direction of the drum 202. At the same time, the print control unit 207 rotates the feed screw 204 to move the ink jet head 51 in the axial direction of the drum 202, and ink is discharged from the nozzle holes 11 in the ink jet head 51 based on the print data and the control signal. The ink droplets are ejected and ink droplets are landed on the print paper 208 to perform printing.

以上の構成及び動作のように、本実施の形態に係る液滴吐出装置２０１が実施の形態１又は実施の形態２に係るインクジェットヘッド５１を備えることによって、排除体積の急激な変化を抑制して吐出室のインクの流れの乱れを抑制し、吐出性能を向上させた液滴吐出装置を得ることができる。 As described above, the droplet discharge device 201 according to the present embodiment includes the inkjet head 51 according to the first or second embodiment, thereby suppressing a rapid change in the excluded volume. It is possible to obtain a droplet discharge device that suppresses the disturbance of the ink flow in the discharge chamber and improves the discharge performance.

なお、本実施の形態においては、インクジェットヘッド５１から吐出する液体としてインクをプリント紙２０８に吐出するようにしているが、インクジェットヘッド５１から吐出する液体は、インクに限定されない。例えば、カラーフィルターとなる基板に吐出させる用途においてはカラーフィルター用の顔料を含む液体、ＯＬＥＤ基板上に配線する用途においては発光素子となる化合物を含む液体、又は、基板上に配線する用途においては、例えば、導電性金属を含む液体を、それぞれの装置において設けられた液滴吐出ヘッドから吐出させるようにしてもよい。その他、布等の染料の吐出等にも利用してもよい。 In the present embodiment, ink is ejected onto the print paper 208 as the liquid ejected from the inkjet head 51, but the liquid ejected from the inkjet head 51 is not limited to ink. For example, a liquid containing a pigment for a color filter in an application for discharging to a substrate to be a color filter, a liquid containing a compound to be a light emitting element in an application for wiring on an OLED substrate, or an application for wiring on a substrate For example, a liquid containing a conductive metal may be discharged from a droplet discharge head provided in each device. In addition, it may be used for discharging dye such as cloth.

以上のような実施の形態１及び実施の形態２に係るインクジェットヘッド５１、並びに、実施の形態３に係る液滴吐出装置２０１は、バイオチップ製造装置又は液晶カラーフィルタ製造装置等の液滴吐出装置にも応用できる。 As described above, the inkjet head 51 according to the first and second embodiments and the droplet discharge device 201 according to the third embodiment are a droplet discharge device such as a biochip manufacturing device or a liquid crystal color filter manufacturing device. It can also be applied to.

１ノズル基板、２キャビティー基板、３電極基板、４振動板、５固定電極、５ａリード部、５ｂ端子部、５ｃ〜５ｊ段、１１ノズル孔、２１吐出室、２３リザーバー部、２６共通電極、２８封止剤、３１凹部、３２インク供給孔、３４電極取り出し部、４１駆動制御回路、５１インクジェットヘッド、１０１理想排除体積変位直線、１０２、１０２ａ、１０２ｂ排除体積変位曲線、２０１液滴吐出装置、２０２ドラム、２０３紙圧着ローラー、２０４送りネジ、２０５ベルト、２０６モーター、２０７プリント制御手段、２０８プリント紙。 1 nozzle substrate, 2 cavity substrate, 3 electrode substrate, 4 diaphragm, 5 fixed electrode, 5a lead part, 5b terminal part, 5c-5j stage, 11 nozzle hole, 21 discharge chamber, 23 reservoir part, 26 common electrode, 28 Sealant, 31 Concave part, 32 Ink supply hole, 34 Electrode extraction part, 41 Drive control circuit, 51 Ink jet head, 101 Ideal excluded volume displacement straight line, 102, 102a, 102b Excluded volume displacement curve, 201 Liquid droplet ejection device, 202 drum, 203 paper pressure roller, 204 feed screw, 205 belt, 206 motor, 207 print control means, 208 print paper.

Claims

A fixed electrode formed on the substrate;
A movable electrode disposed opposite to the fixed electrode via a predetermined gap;
Drive control means for applying a drive voltage between the fixed electrode and the movable electrode to generate an electrostatic force to cause displacement of the movable electrode;
With
The fixed electrode is
Each step is formed by a plurality of steps having a step shape with different gap sizes,
The electrostatic actuator, wherein the excluded volume when the opposing movable electrode abuts on each of the plurality of stages is the same in each of the stages.

The plurality of steps of the fixed electrode are formed such that the gap increases from one end to the other end in the longitudinal direction of the region of the fixed electrode facing the movable electrode. Electrostatic actuator.

The plurality of steps of the fixed electrode are formed such that the gap increases from both ends in the longitudinal direction of the region of the fixed electrode facing the movable electrode toward the center. Electrostatic actuator.

The plurality of stages in the fixed electrode may be configured such that the drive control unit applies the drive voltage that is less than a voltage value of the minimum drive voltage for a certain stage in the plurality of stages to contact the specific stage. When the step corresponding to the gap that is the next smallest in size of the gap corresponding to the contact is made, the specific step is formed to have a level difference that does not come into contact with the contact operation. The electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 3.