JP5578126B2

JP5578126B2 - 液体吐出装置、液体吐出装置の製造方法、及び、アクチュエータ装置の製造方法

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Publication number: JP5578126B2
Application number: JP2011074968A
Authority: JP
Inventors: 大樹田中; 安朗加藤; 圭司蔵; 祥嗣森田
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2031-03-30
Also published as: JP2012206442A

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出装置及び液体吐出装置の製造方法、並びに、圧電アクチュエータを備えたアクチュエータ装置の製造方法に関する。

特許文献１に記載のインクジェットヘッドにおいては、複数のノズル、これら複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室などのインク流路が形成された流路ユニットと、互いに積層された圧電シート、圧電シートに複数の圧力室と対向するように形成された複数の個別電極、複数の個別電極との間に圧電シートを挟む共通電極などによって形成された圧電アクチュエータ（圧電ユニット）とが、互いに積層されて積層接着されている。また、圧電アクチュエータの内部に形成された電極は、スルーホールを介して、圧電アクチュエータの上面に引き出されているとともに、圧電アクチュエータの上面に形成された表面電極に接続されている。

特開２０１０−２０１８７０号公報

ここで、特許文献１に記載されているように、流路ユニットと圧電アクチュエータとを互いに積層して接着する際には、例えば、ヒータなどによって、圧電アクチュエータの上面を、流路ユニットに向けて押圧するが、このとき、接着剤が流路ユニットと圧電アクチュエータとの間からはみ出してくる。そして、はみ出した接着剤が、最上層を形成する圧電層の上面にせり上がってきて、圧電層の上面の個別電極が形成された部分に到達してしまうと、ノズルからのインクの吐出特性が変動してしまう虞がある。

本発明の発明者は、最上層を形成する圧電層に表面電極が形成されている場合、表面電極がその厚みの分だけ圧電層の表面から突出しているため、流路ユニットと圧電アクチュエータとを接着する際にヒータが表面電極に密着し、圧電アクチュエータの上面にせり上がってきた接着剤の流れがヒータと密着した表面電極によってせき止められることに気が付いた。

そこで、本発明の発明者は、最上層を形成する圧電層の上面の、圧電層の縁と個別電極と対向する部分との間に、圧電層の縁に沿って延びた長尺の表面電極を形成することによって、最上層を形成する圧電層の上面にせり上がってきた接着剤が、個別電極が形成された部分に到達してしまうのを防止することを考えた。

しかしながら、最上層を形成する圧電層に、このような長尺の表面電極を形成すると、表面電極と圧電層の線膨張係数の差により、表面電極の焼き付け時など圧電アクチュエータを作製する際の加熱によって、圧電アクチュエータが大きく反ってしまう。そのため、この場合には、反った圧電アクチュエータを、平坦な状態に延ばして流路ユニットに接着することになるが、反った圧電アクチュエータを平坦な状態に延ばす際に、圧電層にクラックが発生したり、平坦な状態に延ばしたときに圧電層に加わる応力により、圧電アクチュエータの吐出特性が変動して、ノズルからのインクの吐出特性にばらつきが生じたりする虞がある。

本発明の目的は、圧電アクチュエータの流路ユニットや基材と反対側の面にせり上がってきた接着剤が、個別電極と対向する部分に到達してしまうのを防止することができ、且つ、圧電アクチュエータの反りも低減することが可能な液体吐出装置及びアクチュエータ装置の製造装置、並びに、ノズルからのインクの吐出特性にばらつきの少ない液体吐出装置を提供することである。

第１の発明に係る液体吐出装置は、複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室とを含む液体流路が形成された流路ユニットと、前記複数の圧力室と対向するように配置された圧電層を含む圧電体であって、前記圧電層によって前記流路ユニットと反対側の面である第一面が形成された圧電体と、前記圧電層の前記第一面と反対側の面に形成されており、前記複数の圧力室にまたがって連続的に延びた共通電極と、前記圧電層の前記第一面の前記複数の圧力室と対向する部分にそれぞれ形成された複数の個別電極と、前記共通電極を前記第一面に引き出す引出部と、前記第一面の、前記圧電体の縁と前記複数の個別電極との間に位置する部分に形成されており、前記引出部に接続された複数の表面電極とを有する圧電アクチュエータと、を備え、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとは、前記流路ユニットの前記圧電体との対向面と、前記圧電体の前記流路ユニットとの対向面との間に配置され、前記圧電体の縁部と重なる位置まで延びた接着剤によって接着され、前記表面電極が前記圧電体の前記第一面の縁に沿って複数設けられることによって形成される表面電極列が、前記縁から前記第一面の中央に向かって複数列形成され、且つ、隣接する前記表面電極列における、前記表面電極の間に形成された隙間の位置が互いにずれるように、複数の前記表面電極が形成されていることを特徴とする。
第２の発明に係る液体吐出装置は、複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室とを含む液体流路が形成された流路ユニットと、前記複数の圧力室と対向するように配置された圧電層と、前記圧電層の前記流路ユニットと反対側に積層されたカバー層とを含む圧電体であって、前記カバー層によって前記流路ユニットと反対側の面である第一面が形成された圧電体と、前記圧電層の片側の面に形成されており、前記複数の圧力室にまたがって連続的に延びた共通電極と、前記圧電層の前記共通電極と反対側の面の、前記複数の圧力室と対向する部分にそれぞれ形成された複数の個別電極と、前記共通電極を前記第一面に引き出す引出部と、前記第一面の、前記圧電体の縁と前記複数の個別電極との間に位置する部分に形成されており、前記引出部に接続された複数の表面電極とを有する圧電アクチュエータと、を備え、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとは、前記流路ユニットの前記圧電体との対向面と、前記圧電体の前記流路ユニットとの対向面との間に配置され、前記圧電体の縁部と重なる位置まで延びた接着剤によって接着され、前記表面電極が前記圧電体の前記第一面の縁に沿って複数設けられることによって形成される表面電極列が、前記縁から前記第一面の中央に向かって複数列形成され、且つ、隣接する前記表面電極列における、前記表面電極の間に形成された隙間の位置が互いにずれるように、複数の前記表面電極が形成されていることを特徴とする。

第３の発明に係る液体吐出装置の製造方法は、複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室とを含む液体流路が形成された流路ユニットと、前記複数の圧力室と対向するように配置された圧電層を含む圧電体であって、前記圧電層によって前記流路ユニットと反対側の面である第一面が形成された圧電体と、前記圧電層の前記第一面と反対側の面に形成されており、前記複数の圧力室にまたがって連続的に延びた共通電極と、前記圧電層の前記第一面の、前記複数の圧力室と対向する部分にそれぞれ形成された複数の個別電極と、前記共通電極を前記第一面に引き出す引出部と、前記第一面に形成されており、前記引出部に接続された表面電極とを有する圧電アクチュエータと、を備え、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとが、前記流路ユニットの前記圧電体との対向面と、前記圧電体の前記流路ユニットとの対向面との間に配置され、前記圧電体の縁部と重なる位置まで延びた接着剤によって接着された液体吐出装置の製造方法であって、前記第一面の、前記圧電体の縁と前記複数の個別電極との間に位置する部分に、前記表面電極を複数形成する表面電極形成工程と、前記流路ユニットの前記圧電体との対向面、及び、前記圧電体の前記流路ユニットとの対向面のうち少なくとのいずれか片方の面に接着剤を塗布するとともに、平坦な押圧面で前記第一面を前記流路ユニットに向けて押圧して、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとを接着剤で接着する接着工程と、を備え、前記表面電極形成工程において、前記表面電極が前記圧電体の前記第一面の縁に沿って複数設けられることによって形成された表面電極列が、前記縁から前記第一面の中央に向かって複数列形成され、且つ、隣接する前記表面電極列における、前記表面電極の間に形成された隙間の位置が互いにずれるように、複数の前記表面電極を形成することを特徴とする。
第４の発明に係る液体吐出装置の製造方法は、複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室とを含む液体流路が形成された流路ユニットと、前記複数の圧力室と対向するように配置された圧電層と、前記圧電層の前記流路ユニットと反対側に積層されたカバー層とを含む圧電体であって、前記カバー層によって前記流路ユニットと反対側の面である第一面が形成された圧電体と、前記圧電層の片側の面に形成されており、前記複数の圧力室にまたがって連続的に延びた共通電極と、前記圧電層の前記共通電極と反対側の面の、前記複数の圧力室と対向する部分にそれぞれ形成された複数の個別電極と、前記共通電極を前記第一面に引き出す引出部と、前記第一面に形成されており、前記引出部に接続された表面電極とを有する圧電アクチュエータと、を備え、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとが、前記流路ユニットの前記圧電体との対向面と、前記圧電体の前記流路ユニットとの対向面との間に配置され、前記圧電体の縁部と重なる位置まで延びた接着剤によって接着された液体吐出装置の製造方法であって、前記第一面の、前記圧電体の縁と前記複数の個別電極との間に位置する部分に、前記表面電極を複数形成する表面電極形成工程と、前記流路ユニットの前記圧電体との対向面、及び、前記圧電体の前記流路ユニットとの対向面のうち少なくとのいずれか片方の面に接着剤を塗布するとともに、平坦な押圧面で前記第一面を前記流路ユニットに向けて押圧して、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとを接着剤で接着する接着工程と、を備え、前記表面電極形成工程において、前記表面電極が前記圧電体の前記第一面の縁に沿って複数設けられることによって形成された表面電極列が、前記縁から前記第一面の中央に向かって複数列形成され、且つ、隣接する前記表面電極列における、前記表面電極の間に形成された隙間の位置が互いにずれるように、複数の前記表面電極を形成することを特徴とする。

第８の発明に係るアクチュエータ装置の製造方法は、基材と、前記基材と対向するように配置された圧電層を含む圧電体であって、前記圧電層によって前記基材と反対側の面である第一面が形成された圧電体と、前記圧電層の前記第一面と反対側の面に形成された共通電極と、前記圧電層の前記第一面に、前記共通電極との間に前記圧電層を挟むようにそれぞれ形成された複数の個別電極と、前記共通電極を前記第一面に引き出す引出部と、前記第一面に形成されており、前記引出部に接続された表面電極とを有する圧電アクチュエータと、を備え、前記基材と前記圧電アクチュエータとが、前記基材の前記圧電体との対向面と、前記圧電体の前記基材との対向面との間に配置され、前記圧電体の縁部と重なる位置まで延びた接着剤によって接着されたアクチュエータ装置の製造方法であって、前記第一面の、前記圧電体の縁と前記複数の個別電極との間に位置する部分に、前記表面電極を複数形成する表面電極形成工程と、前記基材の前記圧電体との対向面、及び、前記圧電体の前記基材との対向面のうち少なくとのいずれか片方の面に接着剤を塗布するとともに、平坦な押圧面で前記第一面を前記基材に向けて押圧して、前記基材と前記圧電アクチュエータとを接着剤で接着する接着工程と、を備え、前記表面電極形成工程において、前記表面電極が前記圧電体の前記第一面の縁に沿って複数設けられることによって形成される表面電極列が、前記縁から前記第一面の中央に向かって複数列形成され、且つ、隣接する前記表面電極列における、前記表面電極の間に形成された隙間の位置が互いにずれるように、複数の前記表面電極を形成することを特徴とする。
第９の発明に係るアクチュエータの装置の製造方法は、基材と、前記基材と対向するように配置された圧電層と、前記圧電層の前記基材と反対側に積層されたカバー層とを含む圧電体であって、前記カバー層によって前記基材と反対側の面である第一面が形成された圧電体と、前記圧電層の片側の面に形成された共通電極と、前記圧電層の前記共通電極と反対側の面に、前記共通電極との間に前記圧電層を挟むようにそれぞれ形成された複数の個別電極と、前記共通電極を前記第一面に引き出す引出部と、前記第一面に形成されており、前記引出部に接続された表面電極とを有する圧電アクチュエータとを備え、前記基材と前記圧電アクチュエータとが、前記基材の前記圧電体との対向面と、前記圧電体の前記基材との対向面との間に配置され、前記圧電体の縁部と重なる位置まで延びた接着剤によって接着されたアクチュエータ装置の製造方法であって、前記第一面の、前記圧電体の縁と前記複数の個別電極との間に位置する部分に、前記表面電極を複数形成する表面電極形成工程と、前記基材の前記圧電体との対向面、及び、前記圧電体の前記基材との対向面のうち少なくとのいずれか片方の面に接着剤を塗布するとともに、平坦な押圧面で前記第一面を前記基材に向けて押圧して、前記基材と前記圧電アクチュエータとを接着剤で接着する接着工程と、を備え、前記表面電極形成工程において、前記表面電極が前記圧電体の前記第一面の縁に沿って複数設けられることによって形成される表面電極列が、前記縁から前記第一面の中央に向かって複数列形成され、且つ、隣接する前記表面電極列における、前記表面電極の間に形成された隙間の位置が互いにずれるように、複数の前記表面電極を形成することを特徴とする。

これらの発明によると、圧電体の第一面に形成された表面電極は、その厚みの分だけ第一面から突出しているため、流路ユニットと圧電アクチュエータとを接着する際に、平坦な押圧面で圧電層の第一面を押圧すれば、押圧面が表面電極に密着する。したがって、流路ユニットと圧電アクチュエータとの間からはみ出して、圧電体の第一面にせり上がろうとする接着剤の一部は、押圧面と密着した表面電極によってせき止められる。

一方、表面電極によってせき止められなかった接着剤は、表面電極の間の隙間に流れ込むが、隣接する表面電極列の間において、圧電体の縁から個別電極に向かう方向と直交する、表面電極列の列方向に流れるため、第一面の個別電極と重なる部分に到達しにくい。

以上のことから、流路ユニットと圧電アクチュエータとの間からはみ出した接着剤が、第一面の個別電極に対向する部分に流れ込んでしまうのを防止することができる。

さらに、複数の表面電極列が形成されるように複数の表面電極を形成しているため、複数の表面電極の代わりにこれらの表面電極が一体となった表面電極を形成した場合に比べて、圧電アクチュエータを作製する際の加熱による圧電アクチュエータの反りを低減することができる。したがって、流路ユニットと圧電アクチュエータとを接着する際に、圧電層にクラックが生じたり、圧電層の個別電極と対向する部分に大きな応力が加わって圧電アクチュエータの駆動特性、すなわち、ノズルからのインクの吐出特性にばらつきが生じたりするのを防止することができる。

第５の発明に係る液体吐出装置の製造方法は、第３又は第４の発明に係る液体吐出装置の製造方法において、前記表面電極形成工程において、隣接する前記表面電極列の間の隙間の幅が、各表面電極列における前記表面電極の間の隙間の幅よりも大きくなるように、複数の前記表面電極を形成することを特徴とする。

本発明によると、表面電極の間の隙間に流れ込んだ接着剤は、圧電体の縁から個別電極と重なる部分に向かう方向に延びた、幅の狭い各表面電極列を構成する表面電極の間の隙間よりも、圧電体の縁から個別電極と重なる部分に向かう方向と直交する方向に延びた、幅の広い表面電極列の間の隙間に流れ込みやすくなる。したがって、接着剤が、第一面の個別電極と重なる部分にさらに到達しにくくなる。

第６の発明に係る液体吐出装置の製造方法は、第３〜第５のいずれかの発明に係る液体吐出装置の製造方法において、前記表面電極形成工程において、複数の前記表面電極列を構成する前記表面電極が一定の配列間隔で配列され、且つ、隣接する前記表面電極列における前記表面電極の位置が、前記配列間隔の半分の長さだけ互いにずれるように、複数の前記表面電極を形成することを特徴とする。

本発明によると、ある表面電極列を構成する表面電極の間の隙間と、この隙間から最も近い位置にある、当該表面電極列に隣接する表面電極列を構成する表面電極の間の隙間との距離が均一になるため、圧電アクチュエータのどの部分においても均一に、接着剤が、圧電層の流路ユニットと反対側の面の個別電極と重なる部分に到達しにくくなる。

第７の発明に係る液体吐出装置の製造方法は、第３〜第６のいずれかの発明に係る液体吐出装置の製造方法において、前記圧電体が、前記流路ユニットと反対側の面が前記第一面となった前記圧電層を含んでおり、前記複数の個別電極が、前記第一面に形成されており、前記表面電極形成工程において、前記第一面に、複数の前記表面電極と同時に、前記複数の個別電極を形成することを特徴とする。

本発明によると、表面電極と個別電極とを同時に形成することができるので、液体吐出装置の製造工程を簡略化することができる。

本発明によれば、流路ユニットと圧電アクチュエータとを接着する際に、流路ユニットと圧電アクチュエータとの間からはみ出した接着剤が、第一面の個別電極に対向する部分に流れ込んでしまうのを防止することができる。さらに、圧電アクチュエータの、作製時の加熱による反りを低減することができる。

本発明の実施の形態に係るプリンタの概略構成図である。図１のインクジェットヘッドの平面図である。図１の部分拡大図である。図３のIV−IV線断面図である。インクジェットヘッドの製造手順を示す工程図である。圧電層の上面にせり上がってきた接着剤の流れを示す図である。変形例１の図４相当の図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るプリンタ１は、キャリッジ２、インクジェットヘッド３、用紙搬送ローラ４などを備えている。キャリッジ２は、走査方向（図１の左右方向）に延びたガイド部材５に沿って、走査方向に往復移動する。インクジェットヘッド３は、キャリッジ２に搭載されており、その下面に形成された複数のノズル１５（図２参照）からインクを吐出する。用紙搬送ローラ４は、記録用紙Ｐを、走査方向と直交する紙送り方向（図１の手前方向）に搬送する。

そして、プリンタ１においては、用紙搬送ローラ４により紙送り方向に搬送される記録用紙Ｐに、キャリッジ２とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッド３からインクを吐出することによって、記録用紙Ｐに印刷を行う。

次に、インクジェットヘッド３について説明する。本発明に係る液体吐出装置としてのインクジェットヘッド３は、平面視での形状が略矩形であり、図２、図３に示すように、ノズル１５や圧力室１０などのインク流路が形成された流路ユニット２１と、圧力室１０内のインクに圧力を付与するための圧電アクチュエータ２２とを備えている。

流路ユニット２１は、略矩形の４枚のプレート３１〜３４が互いに積層されることによって形成されている。ここで、４枚のプレート３１〜３４のうち、最も下方に配置されたプレート３４を除く３枚のプレート３１〜３３は、ステンレスなどの金属材料からなり、プレート３４は、ポリイミドなどの合成樹脂材料からなる。あるいは、プレート３４もプレート３１〜３３と同様、金属材料によって構成されていてもよい。

プレート３１には、走査方向を長手方向とする略楕円の平面形状を有する、複数の圧力室１０が形成されている。複数の圧力室１０は、紙送り方向に配列されることによって圧力室列８を形成しており、プレート３１には、このような圧力室列８が、走査方向に４列に配列されている。

プレート３２には、圧力室１０の長手方向の両端部と対向する部分に、それぞれ、略円形の貫通孔１２、１３が形成されている。プレート３３には、マニホールド流路１１が形成されている。マニホールド流路１１は、４つの圧力室列８に対応して紙送り方向に４列に延びており、各圧力室列８を構成する複数の圧力室１０の略右半分と対向している。また、マニホールド流路１１には、その下端部に設けられたインク供給口９からインクが供給される。

また、プレート３３には、複数の貫通孔１３と対向する部分に略円形の複数の貫通孔１４が形成されている。プレート３４には、複数の貫通孔１４と対向する部分に複数のノズル１５が形成されている。

そして、流路ユニット２１においては、マニホールド流路１１が貫通孔１２を介して複数の圧力室１０に連通しており、さらに、各圧力室１０が、貫通孔１３、１４を介してノズル１５に連通している。すなわち、流路ユニット２１には、マニホールド流路１１の出口から圧力室１０を経てノズル１５に至る個別インク流路が複数形成されている。

圧電アクチュエータ２２は、振動板４１、圧電層４２、複数の個別電極４３、共通電極４４等を備えている。振動板４１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなり、複数の圧力室１０を覆うように、接着剤５５により流路ユニット２１の上面に接着されている。なお、振動板４１は、次に説明する圧電層４２とは異なり、圧電材料以外の材料によって構成されていてもよい。

圧電層４２は、振動板４１と同様の圧電材料からなり、振動板４１の上面に複数の圧力室１０にまたがって連続的に形成されている。なお、本実施の形態では、互いに積層された振動板４１と圧電層４２とをあわせたものが、本発明に係る圧電体に相当する。また、この圧電体においては、圧電層４２がその最上層を形成しており、圧電層４２の上面４２Ａが、圧電体の流路ユニット２１と反対側の面である、本発明に係る第一面を形成している。

複数の個別電極４３は、それぞれ、圧力室１０よりも一回り小さい略楕円形状を有しており、圧電層４２の上面の、複数の圧力室１０の略中央部と対向する部分に形成されている。

また、各個別電極４３のノズル１５と反対側（図２の右側）の端部は、圧力室１０と対向しない部分まで延びており、その先端部が接続端子４３Ａとなっている。接続端子４３Ａには、図示しない配線部材を介して図示しないドライバＩＣが接続されており、複数の個別電極４３には、ドライバＩＣにより、グランド電位及び駆動電位（例えば、２０Ｖ程度）のいずれかが選択的に付与される。

共通電極４４は、振動板４１と圧電層４２との間（圧電層４２の第一面とは異なる面）に形成されており、複数の個別電極４３との間にそれぞれ圧電層４２を挟んでいる。ここで、圧電層４２の個別電極４３と共通電極４４とに挟まれた部分は、その厚み方向に分極されている。また、共通電極４４は、複数の個別電極４３が形成された領域よりも外側（圧電層４２の縁部側）まで延びている。

圧電層４２の上面４２Ａには、圧電層４２の４つの縁４２Ｂ〜４２Ｅの近傍に、それぞれ、縁４２Ｂ〜４２Ｅと複数の個別電極４３との間に位置するように複数の表面電極４５が形成されている。複数の表面電極４５は、それぞれ、導電材料が充填された引出部としてのスルーホール４６を介して共通電極４４と接続されており、これにより、共通電極４４は、上面４２Ａに引き出されている。

圧電層４２の図２における左右の縁４２Ｂ、４２Ｃの近傍に形成された複数の表面電極４５は、それぞれ、縁４２Ｂ、４２Ｃに沿って紙送り方向に配列されることによって形成された表面電極列４７を３列形成している。３列の表面電極列４７は、走査方向に沿って配列されている（縁４２Ｂ、４２Ｃから圧電層４２の上面４２Ａの中央に向かって形成されている）。

ここで、上記３列の表面電極列４７は、それぞれ、表面電極４５が紙送り方向に一定の配列間隔Ｄで配列されることによって形成されており、隣接する表面電極列４７を形成する表面電極４５同士は、紙送り方向にＤ／２だけずれて配置されている。これにより、隣接する表面電極列４７における、表面電極４５の間の隙間４８の位置が、紙送り方向に互いにずれている。

また、各表面電極列４７における表面電極４５の間の隙間４８の幅がＷ１となっているとともに、隣接する表面電極列４７の間の隙間４９の幅が隙間４８の幅Ｗ１よりも大きいＷ２となっている。

圧電層４２の図２における上下の縁４２Ｄ、４２Ｅの近傍に形成された複数の表面電極４５は、それぞれ、縁４２Ｄ、４２Ｅに沿って走査方向に配列されることによって形成された表面電極列５０を３列形成している。３列の表面電極列５０は、紙送り方向に沿って配列されている（縁４２Ｄ、４２Ｅから圧電層４２の上面４２Ａの中央に向かって形成されている）。

ここで、上記３列の表面電極列５０は、それぞれ、表面電極４５が走査方向に一定の配列間隔Ｄで配列されることによって形成されており、隣接する表面電極列５０を形成する表面電極４５同士は、走査方向にＤ／２だけずれて配置されている。これにより、隣接する表面電極列５０における、表面電極４５の間の隙間５１の位置が、紙送り方向に互いにずれている。

また、各表面電極列５０における表面電極４５の間の隙間５１の幅がＷ１となっているとともに、隣接する表面電極列４７の間の隙間５２の幅が隙間５１の幅Ｗ１よりも大きいＷ２となっている。

また、これら複数の表面電極４５は、図示しない配線部材を介して図示しないドライバＩＣに接続されており、共通電極４４は、ドライバＩＣにより常にグランド電位に保持されている。

ここで、圧電アクチュエータ２２を駆動して、ノズル１５からインクを吐出させる方法について説明する。インクジェットヘッド３においては、予め複数の個別電極４３が全てグランド電位に保持されている。そして、あるノズル１５からインクを吐出させるためには、当該ノズル１５に対応する個別電極４３の電位をグランド電位から駆動電位に切り替える。

すると、駆動電位が付与された個別電極４３とグランド電位に保持されたグランド電極との間の電位差により、圧電層のこれらの電極に挟まれた部分には、その厚み方向の電界が発生する。この電界の方向は圧電層４２の分極方向と平行であるので、圧電層４２のこの部分は、厚み方向と直交する水平方向に収縮し、圧電層４２及び振動板４１の圧力室１０と対向する部分が圧力室１０側に凸となるように変形する。これにより、圧力室１０の容積が小さくなって圧力室１０内のインクの圧力が上昇し、このインクの圧力上昇によって、圧力室１０に連通するノズル１５からインクが吐出される。

次に、インクジェットヘッド３の製造方法について説明する。インクジェットヘッド３を製造するためには、まず、図５（ａ）に示すように、流路ユニット２１及び圧電アクチュエータ２２とを別々に作製する。

ここで、圧電アクチュエータ２２は、複数の個別電極４３、共通電極４４、複数の表面電極４５などが形成された、振動板４１及び圧電層４２となる２枚の圧電シートを互いに積層させて焼成することによって作製するが、このとき、圧電層４２となる圧電シートの上面に、印刷により、複数の個別電極４３と複数の表面電極４５とを同時に形成する（表面電極形成工程）。

ここで、圧電層４２となる圧電シート上に形成された個別電極４３及び表面電極は、その厚みの分だけ上面４２Ａから僅かに突出しているが、印刷により個別電極４３と表面電極４５とを同時に形成しているので、個別電極４３と表面電極４５の、上面４２Ａからの突出量はほぼ同じとなっている。

このとき、本実施の形態では、上面４２Ａの縁４２Ｂ〜４２Ｅ近傍の部分に、それぞれ、間隔をあけて配列された複数の表面電極４５を形成しているので、大型の表面電極を形成した場合に比べて、圧電シートの焼成時に、圧電層４２と表面電極４５との線膨張係数の差によって圧電層４２に加わる応力が小さくなる。したがって、焼成による圧電アクチュエータ２２の反りを低減することができる。

次に、流路ユニット２１の上面及び圧電アクチュエータ２２の下面の少なくともいずれか一方に熱硬化性の接着剤５５を塗布する。続いて、図５（ｂ）に示すように、流路ユニット２１と圧電アクチュエータ２２とを積層させ、ヒータ６０により、圧電層４２の上面４２Ａを流路ユニット２１に向けて下方に押圧しつつ加熱することによって、流路ユニット２１と圧電アクチュエータ２２とを接着材５５で接着する（接着工程）。

ヒータ６０は、金属材料などからなり、その下面が平坦な押圧面６０Ａとなっており、ヒータ６０の押圧面６０Ａにより圧電層４２の上面４２Ａを押圧すると、上面４２Ａから僅かに突出した個別電極４３及び表面電極４５が、ヒータ６０の押圧面６０Ａと密着する。

なお、このとき、ヒータ６０を下方に移動させることによって、押圧面６０Ａで上面４２Ａを流路ユニット２１に向けて押圧してもよいし、流路ユニット２１及び圧電アクチュエータが設置された台などを固定されたヒータ６０に向かって上方に移動させることによって、押圧面６０Ａで上面４２Ａを流路ユニット２１に向けて押圧してもよい。

そして、ヒータ６０により、圧電層４２の上面を流路ユニット２１に向けて下方に押圧すると、図５（ｂ）に示すように、流路ユニット２１と圧電アクチュエータ２２との間から接着剤５５がはみ出し、はみ出した接着剤５５が振動板４１及び圧電層４２の側面を通って上面４２Ａまでせり上がってくる。

本実施の形態では、上述したように、圧電層４２の縁４２Ｂ〜４２Ｅの近傍に、それぞれ、複数の表面電極４５が形成されており、これら複数の表面電極４５がヒータ６０の押圧面６０Ａと密着している。したがって、上面４２Ａにせり上がってきた接着剤５５の一部は、押圧面６０Ａと密着した表面電極４５によってせき止められ、これにより、接着剤５５が上面４２Ａの個別電極４３が形成された部分に流れ込んでしまうのが防止される。

また、本実施の形態では、複数の表面電極４５が隙間４８、４９、５１、５２をあけて配列されているため、接着剤５５の一部は、図６に示すように、これらの隙間４８、４９、５１、５２を流れる（図６では、隙間４８、４９に流れ込んだ接着剤を示している）。しかしながら、本実施の形態では、接着剤５５は、隙間４８、５１においては圧電層４２の縁４２Ｂ〜４２Ｅから、表面電極４５が形成された部分に向かって流れるものの、隙間４９、５２においては、圧電層４２の縁４２Ｂ〜４２Ｅから、表面電極４５が形成された部分に向かう方向と直交する方向に流れる。

したがって、隙間４８、４９、５１、５２を流れる接着剤５５は、上面４２Ａの個別電極４３が形成された部分には到達しにくい。

さらに、本実施の形態では、隙間４９、５２の幅Ｗ２が、隙間４８、５１の幅Ｗ１よりも大きいため、接着剤５５は、幅の狭い隙間４８、５１から幅の広い隙間４９、５２へは流れ込みやすいが、幅の広い隙間４９、５２から幅の狭い隙間４８、５１には流れ込みにくい。したがって、接着剤５５はさらに、上面４２Ａの個別電極４３が形成された部分に到達しにくくなる。

そして、本実施の形態では、このように接着剤５５が上面４２Ａの個別電極４３が形成された部分に到達してしまうのが防止されていることにより、ノズル１５からのインクの吐出特性にばらつきが生じてしまうのを防止することができる。

また、本実施の形態では、各表面電極列４７、５０において、表面電極４５が一定の配列間隔Ｄで配列されているとともに、隣接する表面電極列４７、５０において、表面電極４５が配列間隔Ｄの半分（Ｄ／２）だけずれて配置されているため、ある表面電極列４７、５０における各隙間４８と、各隙間４８に最も近い、隣接する表面電極列４７、５０の隙間４８との、表面電極４５の配列方向に関する距離が全てＤ／２となる。したがって、上面４２Ａの縁４２Ｂ〜４２Ｅの全域において、せり上がってきた接着剤５５が個別電極４３と対向する部分に到達してしまうのを均一に防止することができる。

また、圧電アクチュエータ２２に反りがある場合、流路ユニット２１と圧電アクチュエータ２２とを接着する際に、反った圧電アクチュエータ２２を平坦に延ばして接着を行うこととなる。しかしながら、本実施の形態では、上述したように、複数の表面電極４５が形成されていることにより、圧電アクチュエータ２２の反りが低減されている。

したがって、流路ユニット２１と圧電アクチュエータ２２とを接着する際に、圧電アクチュエータ２２を平坦に延ばすことによって、圧電層４２に大きな応力が加わるのを防止することができる。そして、これにより、圧電層４２にクラックが生じたり、圧電アクチュエータ２２の駆動特性、すなわち、ノズル１５からのインクの吐出特性にばらつきが生じたりするのを防止することができる。

次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同様の構成を有するものについては、適宜その説明を省略する。

上述の実施の形態では、各表面電極列４７、５０を構成する表面電極４５が、一定の配列間隔Ｄで配列されているとともに、隣接する表面電極列４７、５０において、表面電極４５が、その配列方向にＤ／２だけずれていたが、これには限られない。

すなわち、各表面電極列４７、５０における表面電極４５の配列間隔は一定でなくてもよいし、隣接する表面電極列４７、５０において、表面電極４５が、その配列間隔の半分の長さとは異なる長さだけずれていてもよい。

また、上述の実施の形態では、隣接する表面電極列４７、５０の間の隙間４９、５２の幅Ｗ２が、各表面電極列４７、５０における表面電極４５の間の隙間４８、５１の幅Ｗ１よりも大きくなっていたが、隙間４８、５１の幅と隙間４９、５２の幅との大小関係は、これには限られず、例えば、隙間４８、５１の幅Ｗ１と隙間４９、５２の幅Ｗ２とがほぼ同じなっていてもよい。

また、複数の隙間４８、５１の幅は、全て同じであることには限られず、複数の隙間４８、５１の幅が互いに異なっていてもよい。同様に、複数の隙間４９、５２の幅は、全て同じであることには限られず、複数の隙間４９、５２の幅が互いに異なっていてもよい。

また、上述の実施の形態では、圧電層４２の縁４２Ｂ〜４２Ｅの近傍に、それぞれ、表面電極列４７、５０が３列配列されていたが、圧電層４２の縁４２Ｂ〜４２Ｅの近傍に、それぞれ、表面電極列４７、５０が２列又は４列以上配列されていてもよい。

また、上述の実施の形態では、圧電層４２の４つの縁４２Ｂ〜４２Ｅと複数の個別電極４３との間の部分に、それぞれ、複数の表面電極４５が形成されていたが、例えば、縁４２Ｂ、４２Ｃと複数の個別電極４３との間など、４つの縁４２Ｂ〜４２Ｅのうちの一部の縁と、複数の個別電極４３との間にのみ、表面電極４５が形成されていてもよい。

また、上述の実施の形態では、上面４２Ａに、印刷により個別電極４３と表面電極４５とを同時に形成しており、これにより、個別電極４３と表面電極４５とが、同程度、上面４２Ａから突出していたが、これには限られない。

例えば、個別電極４３と表面電極４５とを別の工程で形成してもよい。さらに、この場合には、表面電極４５を、上面４２Ａから個別電極４３よりも大きく突出するように形成してもよい。この場合でも、ヒータ６０の押圧面６０Ａと表面電極４５とが密着するため、上述の実施の形態と同様、流路ユニット２１と圧電アクチュエータ２２との間からはみ出した接着剤５５が、上面４２Ａの個別電極４３と対向する部分に到達してしまうのを防止することができる。

また、上述の実施の形態では、個別電極４３と共通電極４４とに挟まれた圧電層４２の上面が、上面４２Ａとなっていたが、これには限られない。一変形例（変形例１）では、図７に示すように、圧電層４２の上面に圧電層４２と同様の圧電材料からなるカバー層７１がさらに形成されており、カバー層７１の上面７１Ａが、本発明に係る第一面となっている。

なお、変形例１では、振動板４１、圧電層４２及びカバー層７１をあわせたものが、本発明に係る圧電体に相当する。また、カバー層７１は、圧電材料以外の材料によって構成されていてもよい。

また、上面７１Ａには、平面視で上述の実施の形態において表面電極４５が形成されていた位置（図２、図３参照）と重なる部分、すなわち、カバー層７１の縁７１Ｂと個別電極４３に対向する部分との間の部分に、複数の表面電極７２が形成されている。また、上面７１Ａには、個別電極４３と対向する部分に個別表面電極７３が形成されている。

複数の表面電極７２は、それぞれ、圧電層４２及びカバー層７１に形成された導電材料が充填されたスルーホール７４を介して共通電極４４と接続されており、個別表面電極７３は、カバー層７１に形成された導電材料が充填されたスルーホール７５を介して対応する個別電極４３と接続されている。

この場合でも、上述の実施の形態と同様、焼成時の圧電アクチュエータ２２の反りを低減することができるとともに、流路ユニット２１と圧電アクチュエータ２２とを接着する際に、これらの間からはみ出した接着剤５５が、上面７１Ａのカバー層７１の個別電極４３及個別表面電極７３と対向する部分に到達してしまうのを防止することができる。

また、上述の実施の形態では、圧電アクチュエータ２２が、個別電極４３と共通電極４４とに挟まれた圧電層４２を１層だけ備えたものであったが、圧電アクチュエータ２２は、互いに積層されているとともに、それぞれが個別電極４３と共通電極４４とに挟まれた複数の圧電層４２を含むものであってもよい。

ただし、この場合には、最も上方に位置する圧電層４２以外の圧電層４２に形成された個別電極４３を引き出すために、例えば、共通電極４４を接続端子４３Ａと対向する部分を避けるように形成する必要がある。

また、上述の実施の形態では、互いに積層させた圧電シートを焼成することによって圧電アクチュエータを作製したが、加熱を伴う他の方法によって圧電アクチュエータを作製してもよい。この場合でも、上述の実施の形態と同様、圧電アクチュエータの作製時の加熱によって、圧電層４２と表面電極４５との線膨張係数の差によって圧電層４２に加わる応力が小さくなる。したがって、圧電アクチュエータ２２の作製時の加熱による反りを低減することができる。

また、以上では、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッド及びその製造に本発明を適用した例について説明したが、これには限られず、インク以外の液体を吐出する液体吐出装置及びその製造に本発明を適用することも可能である。さらには、圧電アクチュエータが流路ユニット以外の基材に接着される、液体吐出装置以外の装置（アクチュエータ装置）の製造に、本発明を適用することも可能である。

３インクジェットヘッド
１０圧力室
１５ノズル
２１流路ユニット
２２圧電アクチュエータ
４１振動板
４２圧電層
４２Ａ上面
４２Ｂ〜４２Ｅ縁
４３個別電極
４４共通電極
４５表面電極
４６スルーホール
４７、５０表面電極列
４８、４９、５１、５２隙間
７１カバー層
７１Ａ上面
７２表面電極
７４スルーホール

Claims

複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室とを含む液体流路が形成された流路ユニットと、
前記複数の圧力室と対向するように配置された圧電層を含む圧電体であって、前記圧電層によって前記流路ユニットと反対側の面である第一面が形成された圧電体と、前記圧電層の前記第一面と反対側の面に形成されており、前記複数の圧力室にまたがって連続的に延びた共通電極と、前記圧電層の前記第一面の前記複数の圧力室と対向する部分にそれぞれ形成された複数の個別電極と、前記共通電極を前記第一面に引き出す引出部と、前記第一面の、前記圧電体の縁と前記複数の個別電極との間に位置する部分に形成されており、前記引出部に接続された複数の表面電極とを有する圧電アクチュエータと、を備え、
前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとは、前記流路ユニットの前記圧電体との対向面と、前記圧電体の前記流路ユニットとの対向面との間に配置され、前記圧電体の縁部と重なる位置まで延びた接着剤によって接着され、
前記表面電極が前記圧電体の前記第一面の縁に沿って複数設けられることによって形成される表面電極列が、前記縁から前記第一面の中央に向かって複数列形成され、且つ、隣接する前記表面電極列における、前記表面電極の間に形成された隙間の位置が互いにずれるように、複数の前記表面電極が形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室とを含む液体流路が形成された流路ユニットと、
前記複数の圧力室と対向するように配置された圧電層と、前記圧電層の前記流路ユニットと反対側に積層されたカバー層とを含む圧電体であって、前記カバー層によって前記流路ユニットと反対側の面である第一面が形成された圧電体と、前記圧電層の片側の面に形成されており、前記複数の圧力室にまたがって連続的に延びた共通電極と、前記圧電層の前記共通電極と反対側の面の、前記複数の圧力室と対向する部分にそれぞれ形成された複数の個別電極と、前記共通電極を前記第一面に引き出す引出部と、前記第一面の、前記圧電体の縁と前記複数の個別電極との間に位置する部分に形成されており、前記引出部に接続された複数の表面電極とを有する圧電アクチュエータと、を備え、
前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとは、前記流路ユニットの前記圧電体との対向面と、前記圧電体の前記流路ユニットとの対向面との間に配置され、前記圧電体の縁部と重なる位置まで延びた接着剤によって接着され、
前記表面電極が前記圧電体の前記第一面の縁に沿って複数設けられることによって形成される表面電極列が、前記縁から前記第一面の中央に向かって複数列形成され、且つ、隣接する前記表面電極列における、前記表面電極の間に形成された隙間の位置が互いにずれるように、複数の前記表面電極が形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室とを含む液体流路が形成された流路ユニットと、
前記複数の圧力室と対向するように配置された圧電層を含む圧電体であって、前記圧電層によって前記流路ユニットと反対側の面である第一面が形成された圧電体と、前記圧電層の前記第一面と反対側の面に形成されており、前記複数の圧力室にまたがって連続的に延びた共通電極と、前記圧電層の前記第一面の、前記複数の圧力室と対向する部分にそれぞれ形成された複数の個別電極と、前記共通電極を前記第一面に引き出す引出部と、前記第一面に形成されており、前記引出部に接続された表面電極とを有する圧電アクチュエータと、を備え、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとが、前記流路ユニットの前記圧電体との対向面と、前記圧電体の前記流路ユニットとの対向面との間に配置され、前記圧電体の縁部と重なる位置まで延びた接着剤によって接着された液体吐出装置の製造方法であって、
前記第一面の、前記圧電体の縁と前記複数の個別電極との間に位置する部分に、前記表面電極を複数形成する表面電極形成工程と、
前記流路ユニットの前記圧電体との対向面、及び、前記圧電体の前記流路ユニットとの対向面のうち少なくとのいずれか片方の面に接着剤を塗布するとともに、平坦な押圧面で前記第一面を前記流路ユニットに向けて押圧して、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとを接着剤で接着する接着工程と、を備え、
前記表面電極形成工程において、前記表面電極が前記圧電体の前記第一面の縁に沿って複数設けられることによって形成された表面電極列が、前記縁から前記第一面の中央に向かって複数列形成され、且つ、隣接する前記表面電極列における、前記表面電極の間に形成された隙間の位置が互いにずれるように、複数の前記表面電極を形成することを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室とを含む液体流路が形成された流路ユニットと、
前記複数の圧力室と対向するように配置された圧電層と、前記圧電層の前記流路ユニットと反対側に積層されたカバー層とを含む圧電体であって、前記カバー層によって前記流路ユニットと反対側の面である第一面が形成された圧電体と、前記圧電層の片側の面に形成されており、前記複数の圧力室にまたがって連続的に延びた共通電極と、前記圧電層の前記共通電極と反対側の面の、前記複数の圧力室と対向する部分にそれぞれ形成された複数の個別電極と、前記共通電極を前記第一面に引き出す引出部と、前記第一面に形成されており、前記引出部に接続された表面電極とを有する圧電アクチュエータと、を備え、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとが、前記流路ユニットの前記圧電体との対向面と、前記圧電体の前記流路ユニットとの対向面との間に配置され、前記圧電体の縁部と重なる位置まで延びた接着剤によって接着された液体吐出装置の製造方法であって、
前記第一面の、前記圧電体の縁と前記複数の個別電極との間に位置する部分に、前記表面電極を複数形成する表面電極形成工程と、
前記流路ユニットの前記圧電体との対向面、及び、前記圧電体の前記流路ユニットとの対向面のうち少なくとのいずれか片方の面に接着剤を塗布するとともに、平坦な押圧面で前記第一面を前記流路ユニットに向けて押圧して、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとを接着剤で接着する接着工程と、を備え、
前記表面電極形成工程において、前記表面電極が前記圧電体の前記第一面の縁に沿って複数設けられることによって形成された表面電極列が、前記縁から前記第一面の中央に向かって複数列形成され、且つ、隣接する前記表面電極列における、前記表面電極の間に形成された隙間の位置が互いにずれるように、複数の前記表面電極を形成することを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
前記表面電極形成工程において、隣接する前記表面電極列の間の隙間の幅が、各表面電極列における前記表面電極の間の隙間の幅よりも大きくなるように、複数の前記表面電極を形成することを特徴とする請求項３又は４に記載の液体吐出装置の製造方法。
前記表面電極形成工程において、複数の前記表面電極列を構成する前記表面電極が一定の配列間隔で配列され、且つ、隣接する前記表面電極列における前記表面電極の位置が、前記配列間隔の半分の長さだけ互いにずれるように、複数の前記表面電極を形成することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の液体吐出装置の製造方法。
前記圧電体が、前記流路ユニットと反対側の面が前記第一面となった前記圧電層を含んでおり、
前記複数の個別電極が、前記第一面に形成されており、
前記表面電極形成工程において、前記第一面に、複数の前記表面電極と同時に、前記複数の個別電極を形成することを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の液体吐出装置の製造方法。
基材と、
前記基材と対向するように配置された圧電層を含む圧電体であって、前記圧電層によって前記基材と反対側の面である第一面が形成された圧電体と、前記圧電層の前記第一面と反対側の面に形成された共通電極と、前記圧電層の前記第一面に、前記共通電極との間に前記圧電層を挟むようにそれぞれ形成された複数の個別電極と、前記共通電極を前記第一面に引き出す引出部と、前記第一面に形成されており、前記引出部に接続された表面電極とを有する圧電アクチュエータと、を備え、前記基材と前記圧電アクチュエータとが、前記基材の前記圧電体との対向面と、前記圧電体の前記基材との対向面との間に配置され、前記圧電体の縁部と重なる位置まで延びた接着剤によって接着されたアクチュエータ装置の製造方法であって、
前記第一面の、前記圧電体の縁と前記複数の個別電極との間に位置する部分に、前記表面電極を複数形成する表面電極形成工程と、
前記基材の前記圧電体との対向面、及び、前記圧電体の前記基材との対向面のうち少なくとのいずれか片方の面に接着剤を塗布するとともに、平坦な押圧面で前記第一面を前記基材に向けて押圧して、前記基材と前記圧電アクチュエータとを接着剤で接着する接着工程と、を備え、
前記表面電極形成工程において、前記表面電極が前記圧電体の前記第一面の縁に沿って複数設けられることによって形成される表面電極列が、前記縁から前記第一面の中央に向かって複数列形成され、且つ、隣接する前記表面電極列における、前記表面電極の間に形成された隙間の位置が互いにずれるように、複数の前記表面電極を形成することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。
基材と、
前記基材と対向するように配置された圧電層と、前記圧電層の前記基材と反対側に積層されたカバー層とを含む圧電体であって、前記カバー層によって前記基材と反対側の面である第一面が形成された圧電体と、前記圧電層の片側の面に形成された共通電極と、前記圧電層の前記共通電極と反対側の面に、前記共通電極との間に前記圧電層を挟むようにそれぞれ形成された複数の個別電極と、前記共通電極を前記第一面に引き出す引出部と、前記第一面に形成されており、前記引出部に接続された表面電極とを有する圧電アクチュエータとを備え、前記基材と前記圧電アクチュエータとが、前記基材の前記圧電体との対向面と、前記圧電体の前記基材との対向面との間に配置され、前記圧電体の縁部と重なる位置まで延びた接着剤によって接着されたアクチュエータ装置の製造方法であって、
前記第一面の、前記圧電体の縁と前記複数の個別電極との間に位置する部分に、前記表面電極を複数形成する表面電極形成工程と、
前記基材の前記圧電体との対向面、及び、前記圧電体の前記基材との対向面のうち少なくとのいずれか片方の面に接着剤を塗布するとともに、平坦な押圧面で前記第一面を前記基材に向けて押圧して、前記基材と前記圧電アクチュエータとを接着剤で接着する接着工程と、を備え、
前記表面電極形成工程において、前記表面電極が前記圧電体の前記第一面の縁に沿って複数設けられることによって形成される表面電極列が、前記縁から前記第一面の中央に向かって複数列形成され、且つ、隣接する前記表面電極列における、前記表面電極の間に形成された隙間の位置が互いにずれるように、複数の前記表面電極を形成することを特徴とするアクチュエータ装置の製造方法。