(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧の印加により伸縮可能な圧電セラミックからなる圧電体層と、内部電極を構成する電極部を含む電極配設層とを交互に積層してなる圧電ユニットを複数積み重ねてなり、隣り合う２つの上記内部電極に交互に電気的に導通する導電性材料からなる一対の側面電極を有する積層型圧電素子において、
上記積層型圧電素子は、該積層型圧電素子を積層方向に透視した場合に、すべての上記電極部が重合する領域である圧電活性領域と、少なくとも一部の上記電極部しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域とを有し、
上記圧電ユニット同士は、その接合部における上記圧電活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着剤によって接着された領域である部分接着部と、上記接合部における上記圧電不活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着されていない領域である非接着部とを有する接合材層を上記圧電ユニット間に形成するか、あるいは上記圧電ユニット同士を少なくとも積層方向に加圧することにより保持され、
上記圧電ユニット同士の接合部における少なくとも上記側面電極が配設される側面には、上記接合部の隙間が側面に開口する開口部を塞ぐマスキング部材が形成されており、
該マスキング部材は、シリコーン粘着材又はアクリル粘着材からなることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項２】
電圧の印加により伸縮可能な圧電セラミックからなる圧電体層と、内部電極を構成する電極部を含む電極配設層とを交互に積層してなる圧電ユニットを複数積み重ねてなり、隣り合う２つの上記内部電極に交互に電気的に導通する導電性材料からなる一対の側面電極を有する積層型圧電素子において、
上記積層型圧電素子は、該積層型圧電素子を積層方向に透視した場合に、すべての上記電極部が重合する領域である圧電活性領域と、少なくとも一部の上記電極部しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域とを有し、
上記圧電ユニット同士は、その接合部における上記圧電活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着剤によって接着された領域である部分接着部と、上記接合部における上記圧電不活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着されていない領域である非接着部とを有する接合材層を上記圧電ユニット間に形成するか、あるいは上記圧電ユニット同士を少なくとも積層方向に加圧することにより保持され、
上記圧電ユニット同士の接合部における少なくとも上記側面電極が配設される側面には、上記接合部の隙間が側面に開口する開口部を塞ぐマスキング部材が形成されており、
該マスキング部材は、フッ素樹脂又はポリイミド樹脂からなる樹脂基材と、該樹脂基材上に形成されたシリコーン粘着材又はアクリル粘着材からなる粘着層とを有するマスキングテープからなることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記マスキング部材は、上記接合部における上記開口部全体を塞いであることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項４】
請求項３において、上記積層型圧電素子の側面は、絶縁樹脂によりコーティングされていることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項５】
請求項４において、上記絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ウレタン樹脂、及びシリコーン樹脂から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、上記積層型圧電素子は、上記側面電極として、各圧電ユニット内における隣り合う２つの上記内部電極に交互に電気的に導通する一対のユニット側面電極と、上記圧電ユニット間の上記ユニット側面電極同士を電気的に導通させる一対の外部側面電極とを有し、該外部側面電極は上記マスキング部材の上から形成されていることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項７】
請求項６において、上記ユニット側面電極は、導電性樹脂、半田、導電性金属、又は導電性硝子材料からなることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項８】
請求項６又は７において、上記外部側面電極は、導電性樹脂、半田、導電性金属、又は導電性硝子材料からなることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項において、上記マスキング部材は、上記接合部を挟む上下３層以内の圧電体層の領域において上記ユニット側面電極を覆うように形成されていることを特徴とする積層型圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体層と電極配設層とを交互に積層してなる圧電ユニットを複数積層してなる積層型圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、積層型圧電素子の変位量を向上させるために、電圧の印加により伸縮可能な圧電セラミックからなる圧電体層９１と、内部電極を構成する電極部９２１（又は９２２）を含む電極配設層９２とを交互に積層してなる圧電ユニット９０を、接合材層９５を介して複数積層してなる積層型圧電素子９が開発されている（図４３参照）。通常、積層型圧電素子９の側面には、隣り合う２つの電極部９２１、９２２に交互に導通する一対の側面電極９３１、９３２が形成されている。また、一般に、上記積層型圧電素子９は、これを積層方向に透視した場合に、すべての電極部９２１、９２２が重合する領域である圧電活性領域９１０と、少なくとも一部の電極部９２１、９２２しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域９１１とを有する。
【０００３】
図４３及び図４４に示すごとく、上記積層型圧電素子９に電圧を印加してこれを作動させると、上記圧電活性領域９１０は伸縮するが上記圧電不活性領域９１１はほとんど伸縮しない。例えば圧電活性領域９１１が図４４中の矢印ａの方向に伸長しても、圧電不活性領域９１１はほとんど伸長しないため、圧電活性領域９１０と圧電不活性領域９１１との境界において応力集中が起こる。圧電ユニット９０の接合面の全面に接合材層９５を形成して圧電ユニット９０同士を接合させた場合には、接合面の中心に圧縮応力が、その周辺に引張り応力がそれぞれ作用し、これらの力学的な歪みによって、圧電体層９１と電極配設層９２との間、又は圧電体層９１自体にクラック９９が発生するおそれがあった。
【０００４】
これに対し、図４５に示すごとく、上記圧電ユニット９０の接合面の中央部に接着剤を塗布して部分接着部９５１を形成し、その周辺部には接着剤を形成しない非接着部９５０を設けた積層型圧電素子９が開発されている（特許文献１及び２参照）。かかる積層型圧電素子９においては、圧電ユニット９０の外周から内側に後退した領域（例えば上述の圧電活性領域９１０）に接着剤からなる部分接着部９５１が形成され、その周囲（上述の圧電不活性領域９１１）に接着剤が形成されていない非接着部９５０が形成される。
【０００５】
図４６に示すごとく、非接着部９５０を有する積層型圧電素子９においては、その駆動時に、非接着部９５０における圧電ユニット９０間の隙間がその体積を比較的大きく変えることができる。そのため、上述の力学的な歪みを緩和することが可能になると考えられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２７００８５号公報
【特許文献２】特開平１１−２７４５９０号公報
【特許文献３】特開平７−１０６６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、積層型圧電素子９においては、その側面に側面電極９３１、９３２を形成する際や、側面をろう付け材（図示略）等でコーティングする際（特許文献３参照）に、該側面電極９３１、９３２の電極成分、及びろう付け材の成分等が上記非接着部９５０に滲入するおそれがあった（図４７参照）。具体的には、図４７に示すごとく、例えば側面電極９３１、９３２を導電性樹脂で形成すると、その樹脂成分が非接着部９５０から圧電ユニット９０間の接合部に滲入するおそれがあった。また、側面電極９３１，９３２を半田で形成すると、やに成分が非接着部９５０から接合部に滲入するおそれがあった。さらに、コーティング材で上記積層型圧電素子の側面をコーティングすると（図示略）、その樹脂成分が滲入するおそれがあった。
このように、非接着部９５０から側面電極９３１、９３２やコーティング材の成分が圧電ユニット９０間の接合部に滲入すると圧電ユニット９０同士が非接着部９５０においても固着し、上述の応力集中を緩和することができなくなるおそれがある。その結果、圧電ユニット９０の内部に、クラック９９が発生してしまうおそれがあった。
【０００８】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、側面電極の形成時等に圧電ユニット間の接合部への側面電極成分の滲入を防止することができると共に、上記圧電ユニット内におけるクラックの発生を抑制することができる積層型圧電素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の参考発明は、電圧の印加により伸縮可能な圧電セラミックからなる圧電体層と、内部電極を構成する電極部を含む電極配設層とを交互に積層してなる圧電ユニットを、接合材層を介設して複数積層してなり、隣り合う２つの上記内部電極に交互に電気的に導通する導電性材料からなる一対の側面電極を有する積層型圧電素子において、
上記積層型圧電素子は、該積層型圧電素子を積層方向に透視した場合に、すべての上記電極部が重合する領域である圧電活性領域と、少なくとも一部の上記電極部しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域とを有し、
上記接合材層は、上記圧電ユニット同士の接合面の全面に形成された接着剤からなり、
上記接合材層は、上記積層型圧電素子の駆動時に、上記圧電不活性領域の少なくとも一部において離間する離間部を有し、
該離間部は、上記接合材層が上記圧電不活性領域の少なくとも一部で破断してなることを特徴とする積層型圧電素子にある。
【００１０】
上記第１の参考発明の積層型圧電素子において、上記圧電ユニット同士を接合する上記接合材層は、上記接合面の全面に形成された接着剤からなる。
そのため、上記積層型圧電素子の側面に上記導電性材料からなる上記側面電極を形成する際には、上記導電性材料の成分が上記接合材層に滲入することを防止することができる。
【００１１】
上記のように接合材層が接合面の全面に形成された積層型圧電素子においては、一般に該積層型圧電素子を作動させると、圧電活性領域と不活性領域との境界において応力集中が発生し、その結果圧電ユニットの内部にクラックが発生し易くなる。
上記第１の参考発明の積層型圧電素子においては、上記接合材層が上記圧電不活性領域の少なくとも一部で破断してなる上記離間部が形成されており、該離間部は、上記積層型圧電素子の駆動時に上記圧電不活性領域において離間することができる。そのため、上記圧電活性領域と上記圧電不活性領域との境界における上述の応力集中を緩和することができる。それ故、上記圧電ユニットの内部、即ち、上記圧電体層の内部、上記圧電体層と上記電極部との間、及び上記圧電体層同士の間等にクラックが発生することを防止することができる。そのため、上記積層型圧電素子は、高い信頼性で駆動させることができる。
【００１２】
第２の参考発明は、電圧の印加により伸縮可能な圧電セラミックからなる圧電体層と、内部電極を構成する電極部を含む電極配設層とを交互に積層してなる圧電ユニットを複数積み重ねてなり、隣り合う２つの上記内部電極に交互に電気的に導通する導電性材料からなる一対の側面電極を有する積層型圧電素子において、
上記積層型圧電素子は、該積層型圧電素子を積層方向に透視した場合に、すべての上記電極部が重合する領域である圧電活性領域と、少なくとも一部の上記電極部しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域とを有し、
上記圧電ユニット同士は、その接合部における上記圧電活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着剤によって接着された領域である部分接着部と、上記接合部における上記圧電不活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着されていない領域である非接着部とを有する接合材層を上記圧電ユニット間に形成するか、あるいは上記圧電ユニット同士を少なくとも積層方向に加圧することにより保持され、上記圧電ユニット同士の接合部には、上記積層型圧電素子の側面に開口する隙間部が形成されており、
上記側面電極が配設される側面に開口する上記隙間部における上記圧電不活性領域の少なくとも一部には、上記側面電極を構成する上記導電性材料と上記圧電ユニットの上記接合面との接着を抑制する接着阻害層が形成されていることを特徴とする積層型圧電素子にある。
【００１３】
上記第２の参考発明の積層型圧電素子において、上記圧電ユニット同士は、該圧電ユニット間に形成された上記部分接着部と上記非接着部とを有する上記接合材層により保持されるか、あるいは上記圧電ユニット同士を少なくとも積層方向に加圧することにより保持されている。かかる構成の積層型圧電素子においては、一般に導電性材料からなる側面電極を形成する際に、導電性材料の成分が接合部の側面に露出する隙間から滲入してしまうおそれがある。
【００１４】
しかし、上記第２の参考発明の積層型圧電素子においては、上記側面電極が配設される側面に開口する上記隙間部における上記圧電不活性領域の少なくとも一部に、上記側面電極を構成する上記導電性材料と上記圧電ユニットの上記接合面との接着を抑制する接着阻害層が形成されている。そのため、上記側面電極の形成時に上記圧電ユニット間の上記隙間部に上記導電性材料の成分が滲入しても、上記接着阻害層が上記導電性材料の上記接合部への接着を抑制し、またその接着力を弱めることができる。その結果、上記導電性材料によって上記圧電ユニット同士が上記圧電不活性領域において固着することを防止することができる。そのため、上記積層型圧電素子の駆動時には、上記隙間部を圧電不活性領域において、充分に離間させることが可能になる。それ故、上記積層型圧電素子の駆動時に、上記圧電活性領域と上記圧電不活性領域との境界における応力集中を充分に緩和することができる。その結果、上記圧電ユニットの内部、即ち、上記圧電体層の内部、上記圧電体層と上記電極部との間、及び上記圧電体層同士の間等にクラックが発生することを防止することができる。
【００１５】
本発明の一態様は、電圧の印加により伸縮可能な圧電セラミックからなる圧電体層と、内部電極を構成する電極部を含む電極配設層とを交互に積層してなる圧電ユニットを複数積み重ねてなり、隣り合う２つの上記内部電極に交互に電気的に導通する導電性材料からなる一対の側面電極を有する積層型圧電素子において、
上記積層型圧電素子は、該積層型圧電素子を積層方向に透視した場合に、すべての上記電極部が重合する領域である圧電活性領域と、少なくとも一部の上記電極部しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域とを有し、
上記圧電ユニット同士は、その接合部における上記圧電活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着剤によって接着された領域である部分接着部と、上記接合部における上記圧電不活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着されていない領域である非接着部とを有する接合材層を上記圧電ユニット間に形成するか、あるいは上記圧電ユニット同士を少なくとも積層方向に加圧することにより保持され、
上記圧電ユニット同士の接合部における少なくとも上記側面電極が配設される側面には、上記接合部の隙間が側面に開口する開口部を塞ぐマスキング部材が形成されており、
該マスキング部材は、シリコーン粘着材又はアクリル粘着材からなることを特徴とする積層型圧電素子にある。
本発明の他の態様は、電圧の印加により伸縮可能な圧電セラミックからなる圧電体層と、内部電極を構成する電極部を含む電極配設層とを交互に積層してなる圧電ユニットを複数積み重ねてなり、隣り合う２つの上記内部電極に交互に電気的に導通する導電性材料からなる一対の側面電極を有する積層型圧電素子において、
上記積層型圧電素子は、該積層型圧電素子を積層方向に透視した場合に、すべての上記電極部が重合する領域である圧電活性領域と、少なくとも一部の上記電極部しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域とを有し、
上記圧電ユニット同士は、その接合部における上記圧電活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着剤によって接着された領域である部分接着部と、上記接合部における上記圧電不活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着されていない領域である非接着部とを有する接合材層を上記圧電ユニット間に形成するか、あるいは上記圧電ユニット同士を少なくとも積層方向に加圧することにより保持され、
上記圧電ユニット同士の接合部における少なくとも上記側面電極が配設される側面には、上記接合部の隙間が側面に開口する開口部を塞ぐマスキング部材が形成されており、
該マスキング部材は、フッ素樹脂又はポリイミド樹脂からなる樹脂基材と、該樹脂基材上に形成されたシリコーン粘着材又はアクリル粘着材からなる粘着層とを有するマスキングテープからなることを特徴とする積層型圧電素子にある。
【００１６】
本発明の積層型圧電素子において、上記圧電ユニット同士は、該圧電ユニット間に形成された上記部分接着部と上記非接着部とを有する上記接合材層により保持されるか、あるいは上記圧電ユニット同士を少なくとも積層方向に加圧することにより保持されている。かかる構成の積層型圧電素子においては、一般に、導電性材料からなる側面電極を形成する際に、導電性材料の成分が接合部の側面に露出する開口部から滲入してしまうおそれがある。
【００１７】
しかし、本発明においては、上記圧電ユニット同士の接合部の側面であって、少なくとも上記側面電極が配設される側面に、上記接合部の側面に露出する開口部を塞ぐ上記マスキング部材が形成されている。そのため、該マスキング部材によって、上記側面電極の形成時における上記導電性材料の滲入を防止することができる。そのため、上記圧電ユニット同士が上記接合部の上記圧電不活性領域において固着することを防止することができる。それ故、上記積層型圧電素子の駆動時には、上記圧電ユニット同士の上記接合部における隙間を上記圧電不活性領域において部分的に充分に離間させることが可能になる。それ故、上記積層型圧電素子の駆動時に、上記圧電活性領域と上記圧電不活性領域との境界における応力集中を充分に緩和することができる。その結果、上記圧電ユニットの内部、即ち、上記圧電体層の内部、上記圧電体層と上記電極部との間、及び上記圧電体層同士の間等にクラックが発生することを防止することができる。
【００１８】
第３の参考発明は、電圧の印加により伸縮可能な圧電セラミックからなる圧電体層と、内部電極を構成する電極部を含む電極配設層とを交互に積層してなる圧電ユニットを複数積み重ねてなり、隣り合う２つの上記内部電極に交互に電気的に導通する導電性材料からなる一対の側面電極を有する積層型圧電素子において、
上記積層型圧電素子は、該積層型圧電素子を積層方向に透視した場合に、すべての上記電極部が重合する領域である圧電活性領域と、少なくとも一部の上記電極部しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域とを有し、
上記圧電ユニット同士は、その接合部における上記圧電活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着剤によって接着された領域である部分接着部と、上記接合部における上記圧電不活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着されていない領域である非接着部とを有する接合材層を上記圧電ユニット間に形成するか、あるいは上記圧電ユニット同士を少なくとも積層方向に加圧することにより保持されており、上記圧電ユニット同士の接合部には、該接合部の隙間が上記積層型圧電素子の側面に開口する開口部を有し、
上記側面電極は、各圧電ユニット内において隣り合う２つの上記内部電極に交互に電気的に導通し、かつ各圧電ユニットの積層方向の両端部には露出しない一対のユニット側面電極と、上記圧電ユニット間の上記ユニット側面電極同士を電気的に導通させる一対の外部側面電極とを有し、
該外部側面電極は、上記ユニット側面電極に埋設されていることを特徴とする積層型圧電素子にある。
【００１９】
上記第３の参考発明の積層型圧電素子において、上記圧電ユニット同士は、該圧電ユニット間に形成された、上記部分接着部と上記非接着部とを有する上記接合材層により保持されるか、あるいは上記圧電ユニット同士を少なくとも積層方向に加圧することにより保持されている。かかる構成の積層型圧電素子においては、一般に、圧電ユニット同士の接合部に該接合部の隙間が積層型圧電素子の側面に開口する開口部が形成され、導電性材料からなる側面電極を形成する際に、導電性材料の成分が開口部から接合部に滲入してしまうおそれがある。
【００２０】
しかし、上記第３の参考発明の積層型圧電素子においては、上記側面電極として、各圧電ユニットの積層方向の両端部には露出していない上記ユニット側面電極と、該ユニット側面電極に埋設された上記外部側面電極が形成されている。そのため、上記積層型圧電素子においては、その作製時に、例えば上記接合部の側面に露出する上記開口部上に導電性材料を塗布して上記側面電極を形成する必要性を回避することができる。
【００２１】
即ち、上記ユニット側面電極は、上記積層型圧電素子の側面における上記接合部上には形成されない。また、上記外部側面電極は、例えば固形の上記外部側面電極を上記ユニット側面電極に埋設させて形成することができる。
そのため、上記ユニット側面電極及び上記外部側面電極の形成時に、これらを構成する上記導電性材料の成分が上記接合部の上記開口部から滲入することを防止することができる。それ故、上記圧電ユニット同士が上記接合部の上記圧電不活性領域において固着することを防止することができる。
【００２２】
その結果、上記積層型圧電素子は、駆動時に、上記圧電ユニット同士の上記接合部における隙間を上記圧電不活性領域において部分的に充分に離間させることが可能になる。そのため、駆動時における上記圧電活性領域と上記圧電不活性領域との境界における応力集中を充分に緩和することができる。したがって、上記圧電ユニットの内部、即ち、上記圧電体層の内部、上記圧電体層と上記電極部との間、及び上記圧電体層同士の間等にクラックが発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】参考例１にかかる、積層型圧電素子の構造を示す説明図。
【図２】参考例１にかかる、積層型圧電素子の断面構造を示す説明図。
【図３】参考例１にかかる、積層型圧電素子における圧電ユニット間の接合部の断面構造を示す説明図。
【図４】参考例１にかかる、第１電極印刷シートを形成する工程を示す説明図。
【図５】参考例１にかかる、第２電極印刷シートを形成する工程を示す説明図。
【図６】参考例１にかかる、電極印刷シートを積層する工程を示す説明図。
【図７】参考例１にかかる、予備積層体の上面図。
【図８】図６のＡ−Ａ断面を示す説明図。
【図９】参考例１にかかる、中間積層体の断面構造を示す説明図。
【図１０】参考例１にかかる、圧電ユニットの断面構造を示す説明図。
【図１１】参考例１にかかる、圧電ユニットを積層し、側面電極を形成する工程を示す説明図。
【図１２】参考例１にかかる、積層型圧電素子の駆動時における圧電ユニットの接合部の断面状態を示す説明図。
【図１３】参考例１にかかる、最外側面にコーティング層を形成した積層型圧電素子の断面構造を示す説明図。
【図１４】参考例２にかかる、積層型圧電素子の接合部における断面構造を示す説明図。
【図１５】参考例２にかかる、圧電ユニットを積層し、側面電極を形成する工程を示す説明図。
【図１６】参考例２にかかる、積層型圧電素子の駆動時における圧電ユニットの接合部の断面状態を示す説明図。
【図１７】参考例３にかかる、積層型圧電素子の構造を示す説明図。
【図１８】参考例３にかかる、側面電極が形成された側面における積層型圧電素子の接合部の断面構造を示す説明図。
【図１９】参考例３にかかる、圧電ユニットを積層し、側面電極を形成する工程を示す説明図。
【図２０】参考例３にかかる、積層型圧電素子の駆動時における圧電ユニットの接合部の断面状態を示す説明図。
【図２１】参考例３にかかる、側面電極が形成されてない側面における積層型圧電素子の接合部の断面構造を示す説明図。
【図２２】参考例３にかかる、圧電ユニット間を積層方向に加圧することにより保持してなる積層型圧電素子の構造を示す説明図。
【図２３】参考例３にかかる、側面電極が形成された側面における、加圧保持された積層型圧電素子の接合部の断面構造を示す説明図。
【図２４】参考例３にかかる、圧電ユニットを積層し、側面電極を形成する工程を示す説明図。
【図２５】参考例３にかかる、圧電ユニット間を加圧保持してなる積層型圧電素子の駆動時における圧電ユニットの接合部の断面状態を示す説明図。
【図２６】参考例３にかかる、側面電極が形成されていない側面における、加圧保持された積層型圧電素子の接合部の断面構造を示す説明図。
【図２７】実施例１にかかる、積層型圧電素子の構造を示す説明図。
【図２８】実施例１にかかる、積層型圧電素子の断面構造を示す説明図。
【図２９】実施例１にかかる、側面電極が形成された側面における、積層型圧電素子の接合部の断面構造を示す説明図。
【図３０】実施例１にかかる、圧電ユニットを積層し、側面電極を形成する工程を示す説明図。
【図３１】実施例１にかかる、積層型圧電素子の駆動時における圧電ユニットの接合部の断面状態を示す説明図。
【図３２】実施例１にかかる、側面電極が形成されていない側面における、積層型圧電素子の接合部の断面構造を示す説明図。
【図３３】実施例１にかかる、幅広のマスキング部材を形成した積層型圧電素子における接合部の断面構造を示す説明図。
【図３４】実施例１にかかる、圧電ユニット間を積層方向に加圧することにより保持してなる積層型圧電素子の構造を示す説明図。
【図３５】実施例１にかかる、加圧保持された積層型圧電素子の接合部の断面構造を示す説明図。
【図３６】実施例１にかかる、圧電ユニットを積層し、側面電極を形成し、加圧保持された積層型圧電素子を作製する工程を示す説明図。
【図３７】参考例４にかかる、積層型圧電素子の構造を示す説明図。
【図３８】参考例４にかかる、積層型圧電素子の断面構造を示す説明図。
【図３９】参考例４にかかる、積層型圧電素子の接合部の断面構造を示す説明図。
【図４０】参考例４にかかる、圧電ユニットを積層し、側面電極を形成する工程を示す説明図。
【図４１】２つの圧電ユニットを接着してなる積層体の破断強度の測定方法を示す説明図。
【図４２】圧電ユニットの破断強度の測定方法を示す説明図。
【図４３】背景技術にかかる、圧電ユニットの接合面の全面に接着剤からなる接合材層を形成した積層型圧電素子の断面構造を示す説明図。
【図４４】背景技術にかかる、圧電ユニットの接合面の全面に接着剤からなる接合材層を形成した積層型圧電素子の接合部の断面構造を示す説明図。
【図４５】背景技術にかかる、接合部に部分接着部と非接着部とを形成した積層型圧電素子の断面構造を示す説明図。
【図４６】背景技術にかかる、接合部に部分接着部と非接着部とを形成した積層型圧電素子の駆動時における断面状態を示す説明図。
【図４７】背景技術にかかる、接合部に部分接着部と非接着部とを形成した積層型圧電素子の接合部の断面構造を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明及び参考発明の好ましい実施の形態について説明する。
まず、上記第１の参考発明について説明する。
上記第１の参考発明の積層型圧電素子において、上記離間部は、上記積層型圧電素子の作製時において上記側面電極を形成した後に形成することができる。
この場合には、上記側面電極の形成時における上記導電性材料の上記接合部への滲入をより確実に防止することができる。上記離間部は、後述のように、例えば上記側面電極形成後の積層型圧電素子を少なくとも１回以上駆動させることにより形成させることができる。
【００２５】
上記離間部は、上記接合材層の内部、あるいは上記接合材層と上記圧電ユニットとの境界部で上記接合材層が破断してなることが好ましい。
この場合には、後述のように、上記側面電極形成後の積層型圧電素子を少なくとも１回以上駆動させて上記離間部を容易に形成させることができる。
【００２６】
上記離間部は、上記圧電ユニットにおける上記圧電体層同士の接着の破断強度、上記電極部と上記圧電体層との接着の破断強度、及び上記圧電体層の破断強度よりも、上記圧電体層と上記接合材層との接着の破断強度及び上記接合材層自体の破断強度が小さくなる上記接着剤で、上記圧電ユニット間を上記接合面の全面で接合してなる積層体を少なくとも１回以上を駆動させることにより形成してあるが好ましい。
この場合には、上述の駆動時に、上記離間部を容易に形成させることができると共に、上記接合材層における上述の応力集中が解消される適切な部位に上記離間部を形成させることができる。そのため、上記圧電活性領域と圧電不活性領域との境界部における応力集中をより充分に緩和することができる。
【００２７】
本明細書においては、以下適宜、上記圧電体層同士の接着の破断強度、上記電極部と上記圧電体層との接着の破断強度、及び上記圧電体層の破断強度を「圧電ユニットの破断強度」といい、上記圧電体層と上記接合材層との接着の破断強度及び上記接合材層自体の破断強度を「接合材層の破断強度」という。
上記圧電ユニットの破断強度と上記接合材層の破断強度との比較は、例えば次のような「引張試験」にて行うことができる。
【００２８】
「引張試験」
図４１に示すごとく、所定寸法（例えば縦７ｍｍ×横７ｍｍ×高さ（積層方向の高さ）１．８ｍｍ）の圧電ユニット１５と、圧電ユニット１５同士の接着に用いる上記接着剤を準備する。次いで、圧電ユニット１５同士の接合面１５１の全面に接着剤を塗布し、２つの圧電ユニット１５を接着させる。その結果、２つの圧電ユニット１５間には、接合材層１０が形成される。次いで、２つの圧電ユニット１５が積層されてなる積層体１９９の積層方向の上下面に一対の六角ナット１６０を高強度の接着剤により接着する。その後、積層体１９９の積層方向であって圧電ユニット１５が伸長する向き（矢印ｂの向き）に六角ナット１６０をそれぞれ引張る。このとき、例えば速度０．５ｍｍ／分で、２つの圧電ユニット１５からなる積層体１９９が破断するまで圧電ユニット１５を引張る。そして、破断時に破断した部位を観察する。
【００２９】
積層体１９９が接合材層１０と圧電ユニット１５との界面で破断（剥離）している場合、又は接合材層１０が破断している場合には、上記接合材層１０の破断強度が上記圧電ユニット１５の破断強度よりも小さくなっていると判断することができる。また、このとき、破断時の引張応力を測定することにより、接合材層１０の破断強度を求めることができる。破断強度は、破断時の引張り応力を圧電ユニットの断面積（上述の寸法例においては４９ｍｍ2）で除することにより算出できる。引張応力は、例えば、島津製作所製の精密万能試験機（ＡＧＳ−１００Ｂ）等により測定することができる。
【００３０】
これに対し、圧電ユニット１５が破断している場合、即ち上記圧電体層同士が剥離している場合、上記電極部と上記圧電体層とが剥離している場合、又は上記圧電体層が破断している場合には、上記接合材層１０の破断強度が上記圧電ユニット１５の破断強度よりも大きくなっていると判断することができる。また、このとき、破断時の引張応力を測定することにより、圧電ユニット１５の破断強度を求めることができる。これは、上述と同様の装置により測定することができる。
【００３１】
また、例えば、下記の試験方法により、圧電ユニット１５の破断強度を求めることもできる。
即ち、図４２に示すように、所定寸法（例えば縦７ｍｍ×横７ｍｍ×高さ（積層方向の高さ）１．８ｍｍ）の圧電ユニット１５の積層方向の上下面に一対の六角ナット１６０を高強度の接着剤により接着する。次いで、圧電ユニット１５の積層方向であって圧電ユニット１５が伸長する向き（矢印ｂの向き）に六角ナット１６０をそれぞれ引張る。このとき、例えば速度０．５ｍｍ／分で、２つの圧電ユニット１５が破断するまで圧電ユニット１５を引張る。そして、破断時の引張応力を測定することにより、圧電ユニット１５の破断強度、即ち、圧電ユニット１５における上記圧電体層同士の接着の破断強度、上記電極部と上記圧電体層との接着の破断強度、又は上記圧電体層の破断強度を求めることができる。破断強度は、上述のごとく、破断時の引張り応力を圧電ユニットの断面積で除することにより算出することができる。
【００３２】
上記接着剤としては、上述の引張試験により、上記接合材層の破断強度が上記圧電ユニットの破断強度よりも小さくなる接着剤を採用することができる。これにより、駆動時に上記接合材層に上記離間部を形成させることができる。
【００３３】
また、上記接着剤としては、上記圧電ユニットにおける上記圧電体層同士の接着の破断強度、上記電極部と上記圧電体層との接着の破断強度、及び上記圧電体層の破断強度よりも、上記圧電体層と上記接合材層との接着の破断強度及び上記接合材層自体の破断強度が５ＭＰａ以上小さくなる接着剤が採用されていることが好ましい。即ち、圧電ユニットの破断強度（ＭＰａ）−接合材層の破断強度（ＭＰａ）≧５（ＭＰａ）となる接着剤が採用されていることが好ましい。
この場合には、上記積層型圧電素子を少なくとも一回以上駆動させることにより、上記離間部をより確実に上記接合材層に形成させることができる。さらに、この場合には、より少ない駆動回数で上述の応力集中を充分に緩和しうる上記離間部を形成させることができる。より好ましくは、上記圧電ユニットの破断強度よりも上記接着材層の破断強度が１０ＭＰａ以上小さくなる接着剤が採用されていることがよい。
【００３４】
上記接着剤としては、上記圧電体層と上記接合材層との接着の破断強度及び上記接合材層自体の破断強度が１〜２５ＭＰａとなる接着剤が採用されていることが好ましい。
一般に、上記圧電ユニットの破断強度は、３０〜１００ＭＰａ程度である。
したがって、上記のごとく、上記接合材層の破断強度が１〜２５ＭＰａとなる上記接着剤を採用することにより、上記積層型圧電素子の駆動時に、上記離間部をより一層確実に上記接合材層に形成させることができる。さらにより一層少ない駆動回数で上述の応力集中を充分に緩和しうる上記離間部を形成させることができる。
【００３５】
上記接着剤としては、例えばシリコーン樹脂系接着剤、破断強度１〜２５ＭＰａのウレタン樹脂系接着剤、破断強度１〜２５ＭＰａのポリエステル樹脂系接着剤、破断強度１〜２５ＭＰａのポリイミド樹脂系接着剤、破断強度１〜２５ＭＰａのポリアミドイミド樹脂系接着剤、及び破断強度１〜２５ＭＰａのエポキシ樹脂系接着剤等を採用することができる。
上記に列挙した接着剤のうち、ウレタン樹脂系接着剤、ポリエステル樹脂系接着剤、ポリイミド樹脂系接着剤、ポリアミドイミド樹脂系接着剤、及びエポキシ樹脂系接着剤は、接着剤の種類によって、２５ＭＰａを超える接着剤もある。これらの内、上記破断強度が１〜２５ＭＰａとなる接着剤を選択することにより、上述のごとく上記接合材層に上記離間部をより確実に形成させることができる。
【００３６】
上記離間部は、上記接着剤で上記圧電ユニット間を上記接合面の全面で接合してなる積層体を、上記接着剤が完全に硬化する前に少なくとも１回以上駆動させることにより形成してあることが好ましい。
この場合にも、駆動時に上記接着材層に上記離間部を容易に形成させることができる。また、この場合には、接合材層の形成に、硬化時の破断強度が例えば圧電ユニットの破断強度よりも大きな接着剤を採用することができる。即ち、接着剤は、完全に硬化する前においては、破断強度は、硬化後に比べて非常に小さい。この段階で、上記のごとく、積層型圧電素子を少なくとも一回以上駆動させることにより、上述の離間部を形成させることができる。
【００３７】
上記接合材層と上記圧電ユニットとの境界部における上記圧電不活性領域の少なくとも一部に、上記接合材層と上記圧電ユニットとの接着を抑制する離型剤層が形成されていることが好ましい。
この場合には、上記離型材層によって、上記接合材層を、該接合材層と上記圧電ユニットとの境界部で破断させることができる。したがって、上記離間部を容易に形成させることができる。
【００３８】
上記離型材層は、シリコーン樹脂又はフッ素樹脂を含有する離型剤を上記境界部における上記圧電不活性領域の少なくとも一部に塗布し硬化させてなることが好ましい。
この場合には、上記離型材層は、優れた離型作用を発揮することができる。そのため、上記接合材層と上記圧電ユニット（上記圧電体層）との接着をより確実に抑制し、上記接合材層と上記圧電ユニットとの境界に上記離間部を確実に形成させることができる。
【００３９】
また、上記圧電体層は、平均粒径１〜３μｍの上記圧電セラミックの粒子で構成されていることが好ましい。
通常、圧電体層の圧電セラミックは、５〜１０μｍ程度の粒子からなる。上記のごとく、上記圧電セラミックを構成する粒子の平均粒径を１〜３μｍにすることにより、上記圧電ユニットの破断強度を大きくすることができる。そのため、上記圧電ユニットに対する上記接合材層の相対的な破断強度を小さくすることができる。その結果、上記離間部の形成が容易になる。
【００４０】
上記圧電セラミックの粒子の平均粒径が３μｍを超える場合には、圧電ユニットの破断強度を大きくするという上述の効果が充分に得られなくなるおそれがある。一方、平均粒径が１μｍ未満の場合には、上記圧電体層の変位量が小さくなり、上記積層型圧電素子の変位が不十分になるおそれがある。
上記平均粒径１〜３μｍのセラミック粒子よりなる上記圧電体層は、焼成による該圧電体層の形成時に、例えば完全に焼結させる焼成温度よりも低い温度又は短い焼成時間で焼成を行うこと等により実現することできる。
粒径を上述の範囲にすることにより、上記圧電ユニット内の破断強度を３〜１０％程度向上させることができ、上述のごとく上記圧電ユニットに対する上記接合材層の破断強度を相対的に小さくすることができる。
【００４１】
上記圧電体層の圧電セラミック粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により測定することができる。
即ち、圧電体層の断面をＳＥＭにより観察し、例えば任意の０．０１ｍｍ2の領域について１０個の圧電セラミック粒子の粒径を測定し、その平均を求めることにより算出することができる。
【００４２】
上記側面電極は、例えば導電性樹脂、半田、導電性金属、又は導電性硝子材料からなることが好ましい。
この場合には、例えばペースト状の上記導電性樹脂、半田、導電性金属、又は導電性硝子材料を上記積層型圧電素子の側面に塗布し硬化させることにより上記側面電極を簡単に形成することができる。
【００４３】
また、上記側面電極としては、各圧電ユニット内における隣り合う２つの上記内部電極に交互に電気的に導通する一対のユニット側面電極と、上記圧電ユニット間の上記ユニット側面電極同士を電気的に導通させる一対の外部側面電極とが形成されていることが好ましい。
この場合には、上記内部電極への電気的な導通をより確実に行うことができると共に、上記ユニット側面電極あるいは上記外部側面電極が部分的に破断しても、両者がその他の部分で電気的に導通していれば、上記圧電ユニット内の上記内部電極に導通させることができる。そのため、上記側面電極の耐久性を向上させることができる。
【００４４】
上記積層型圧電素子の側面は、絶縁樹脂によりコーティングされていることが好ましい。
この場合には、上記絶縁樹脂が上記積層型圧電素子の接合部に滲入することを防止することができる。即ち、上記第１の参考発明において、上記圧電ユニット間には、接合面の全面に接着剤を塗布し硬化させてなる上記接合材層が形成されている。そのため、接合部の側面は完全に塞がれている。したがって、上記のごとく絶縁樹脂によりコーティングする場合においては、絶縁樹脂が接合部に滲入することを防止し、絶縁樹脂により接合部が固着することを防止することができる。
【００４５】
上記絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ウレタン樹脂、及びシリコーン樹脂から選ばれる１種以上を含有することができる。
特に、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、及びウレタン樹脂を含有する上記絶縁樹脂を用いると、破断強度の大きなコーティングが形成されるため、接着剤を接合面の全面に形成してなる上記接合材層を形成する有意性が高まる。
【００４６】
次に、上記第２の参考発明について説明する。
上記第２の参考発明の積層型圧電素子において、上記圧電ユニット間には、上記圧電ユニット同士の接合面における上記圧電活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着剤によって接着された領域である部分接着部と、上記接合面における上記圧電不活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着されていない領域である非接着部とを有する接合材層を形成することができる。この場合には、上記接着阻害層は、上記非接着部に形成することができる。
また、上記圧電ユニット同士を少なくとも積層方向に加圧することにより上記圧電ユニット間を接合することもできる。
【００４７】
上記部分接着部は、例えば、シリコーン樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、ポリエステル樹脂系接着剤、ポリイミド樹脂系接着剤、ポリアミドイミド樹脂系接着剤、又はエポキシ樹脂系接着剤等により形成することができる。
【００４８】
上記接着阻害層は、シリコーン樹脂又はフッ素樹脂を含有する離型剤を上記隙間部における上記圧電不活性領域の少なくとも一部に塗布し硬化させてなることが好ましい。
この場合には、上記側面電極を構成する導電性材料と上記圧電ユニットの接合面との接着を充分に阻害する上記接着阻害層を形成することができる。また、この場合には、上記接着阻害層は、優れた接着阻害作用を示すことができる。したがって、上記接着阻害層は、上記導電性材料と上記圧電ユニットの接合面との接着だけでなく、その他の樹脂材料と上記圧電ユニットの接合面との接着に対する阻害作用をも発揮することができる。その結果、例えば後述のように上記積層型圧電素子の側面に絶縁樹脂をコーティングする場合においても、該絶縁樹脂が上記接合部に固着することを防止することができる。
【００４９】
上記接着阻害層は、上記隙間部における上記圧電不活性領域の全体に形成されていることが好ましい。
この場合には、上記導電性材料と上記圧電ユニットの接合面との接着をより確実に防止ることができる。さらに、後述のごとく、例えば上記積層型圧電素子の側面に絶縁樹脂をコーティングする場合においては、該絶縁樹脂が上記接合部に固着することを確実に防止することができる。
【００５０】
上記積層型圧電素子の側面は、絶縁樹脂によりコーティングされていることが好ましい。
この場合には、上記接着阻害層は、上記絶縁樹脂に対しても上記圧電ユニットの接合面に対する接着阻害効果を示すことができる。上記側面電極の上記導電性材料と同様に、上記絶縁樹脂によりコーティングする場合においても、該絶縁樹脂が上記接合部の上記隙間部に滲入すると、上記圧電ユニット間の接合部を固着してしまうおそれがある。上記のごとく、例えばシリコーン樹脂又はフッ素樹脂を含有する上記接着阻害層を形成することにより、該接着阻害層は、上記絶縁樹脂に対しても接着阻害効果を発揮することができる。そのため、上記圧電ユニット間の接合部が固着することを防止することができる。
【００５１】
上記絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ウレタン樹脂、及びシリコーン樹脂から選ばれる１種以上を含有することができる。
特に、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、及びウレタン樹脂を含有する上記絶縁樹脂を用いると、破断強度の大きなコーティングが形成されるため、上記接着阻害層を形成する有意性が高まる。
【００５２】
上記側面電極は、導電性樹脂、半田、導電性金属、又は導電性硝子材料からなることが好ましい。
この場合には、上記側面電極の成分が上記接合部に滲入したときに、上記接着阻害層により、確実に上記圧電ユニット同士の固着を防止することができる。
【００５３】
上記側面電極としては、各圧電ユニット内における隣り合う２つの上記内部電極に交互に電気的に導通する一対のユニット側面電極と、上記圧電ユニット間の上記ユニット側面電極同士を電気的に導通させる一対の外部側面電極とが形成されていることが好ましい。
この場合には、上記内部電極への電気的な導通をより確実に行うことができると共に、上記ユニット側面電極あるいは上記外部側面電極が部分的に破断しても、両者がその他の部分で電気的に導通していれば、上記圧電ユニット内の上記内部電極に導通させることができる。そのため、上記側面電極の耐久性を向上させることができる。また、この場合には、特に、上記外部側面電極の形成時に、上記積層型圧電素子の側面から上記圧電ユニット同士の接合部内に導電性材料の成分が滲入するおそれが生じるが、上記第２の参考発明においては、上記導電性材料が滲入してもその成分の固着を上記接着阻害層によって防止することができる。
【００５４】
次に、本発明について説明する。
本発明において、上記圧電ユニット間には、上記圧電ユニット同士の接合面における上記圧電活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着剤によって接着された領域である部分接着部と、上記接合面における上記圧電不活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着されていない領域である非接着部とを有する接合材層を形成することができる。また、上記圧電ユニット同士を少なくとも積層方向に加圧することにより上記圧電ユニット間を接合することもできる。
上述の部分接着部による接合、又は加圧による接合においては、接合部の側面に露出する開口部が形成される。本発明においては、上記該接合部の上記開口部を、少なくとも上記側面電極が配設される側面で塞ぐマスキング部材が形成されている。
【００５５】
上記部分接着部は、例えば、シリコーン樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、ポリエステル樹脂系接着剤、ポリイミド樹脂系接着剤、ポリアミドイミド樹脂系接着剤、又はエポキシ樹脂系接着剤等により形成することができる。
【００５６】
上記マスキング部材は、上記接合部における上記開口部全体を塞いであることが好ましい。
この場合には、上記側面電極形成時における上記開口部からの上記導電性材料の成分の滲入をより確実に防止することができる。また、この場合には、例えば上記積層型圧電素子の側面に絶縁樹脂をコーティングする場合に、該絶縁樹脂の上記接合部への滲入も防止することができる。
【００５７】
上記積層型圧電素子の側面は、絶縁樹脂によりコーティングされていることが好ましい。
この場合には、上記マスキング部材により、上記絶縁樹脂の上記接合部への滲入も防止することができる。上記絶縁樹脂によりコーティングする場合においても、上記側面電極の上記導電性材料と同様に、該絶縁樹脂が上記開口部から上記接合部に滲入すると、上記圧電ユニット間の接合部を固着してしまうおそれがあるが、上記第３の発明においては、上記マスキング部材を配設してあるため、上記絶縁樹脂の滲入も防止することができる。そのため、絶縁樹脂によりコーティングを施した場合においても上記圧電ユニット間の接合部が固着することを防止することができる。
【００５８】
上記絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ウレタン樹脂、及びシリコーン樹脂から選ばれる１種以上を含有することができる。
特に、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、及びウレタン樹脂を含有する上記絶縁樹脂を用いると、破断強度の大きなコーティングが形成されるため、上記マスキング部材を形成する有意性が高まる。
【００５９】
上記積層型圧電素子は、上記側面電極として、各圧電ユニット内における隣り合う２つの上記内部電極に交互に電気的に導通する一対のユニット側面電極と、上記圧電ユニット間の上記ユニット側面電極同士を電気的に導通させる一対の外部側面電極とを有し、該外部側面電極は上記マスキング部材の上から形成されていることが好ましい。
この場合には、上記ユニット側面電極及び上記外部側面電極により、上記内部電極への電気的な導通をより確実に行うことができる。そしてこの場合には、特に、上記外部側面電極の形成時に、上記積層型圧電素子の側面から上記圧電ユニット同士の接合部内に導電性材料が滲入するおそれが生じるが、上記第３の発明においては、上記マスキング部材により上記積層型圧電素子の側面に露出する上記接合部の開口部が塞がれているため、上記導電性材料の滲入を防止することができる。
【００６０】
また、この場合には、上記マスキング部材の積層方向の形成幅を大きくすることが可能になり、より確実に側面電極形成時における導電性材料の接合部への滲入を防止することができる。
即ち、上記側面電極を上記ユニット側面電極と上記外部側面電極とに分割して形成せず、単一の電極で形成すると、上記マスキング部材の上から上記側面電極を形成することになるため、全ての内部電極と側面電極とを電気的に導通させるためには、上記マスキング部材の積層方向の形成幅を小さくする必要が生じる。例えば、上記接合部を挟む隣り合う二つの上記電極配設層（内部電極）間の間隔よりも小さな幅で上記マスキング部材を形成する必要が生じる。
これに対し、上記のごとく、上記側面電極として、上記ユニット側面電極と上記外部側面電極とを形成すると、これらの電極が少なくとも一部で電気的に接続すれば、上記に導通する全ての内部電極に導通することが可能になる。そのため、上記導電性材料の滲入を確実に防止するために、上記積層型圧電素子の積層方向における上記マスキング部材の形成幅を大きくしても、すべての内部電極と側面電極とを導通させることが可能になる。
【００６１】
上記ユニット側面電極は、導電性樹脂、半田、導電性金属、又は導電性硝子材料からなることが好ましい。
この場合には、例えばペースト状の上記導電性樹脂、半田、導電性金属、又は導電性硝子材料を上記圧電ユニットの側面に塗布し硬化させることにより、上記ユニット側面電極を簡単に形成することができる。
【００６２】
また、上記外部側面電極は、導電性樹脂、半田、導電性金属、又は導電性硝子材料からなることが好ましい。
この場合には、例えばペースト状の上記導電性樹脂、半田、導電性金属、又は導電性硝子材料を上記積層型圧電素子の側面に塗布し硬化させることにより、上記外部側面電極を簡単に形成することができる。
【００６３】
上記マスキング部材は、上記接合部を挟む上下３層以内の圧電体層の領域において上記ユニット側面電極を覆うように形成されていることが好ましい。
上記マスキング部材の形成領域が上記接合部を挟む上下３層を超える圧電体層の領域にまで及ぶ場合には、上記ユニット側面電極と上記外部側面電極との接触面積が小さくなるおそれがある。その結果、上記外部側面電極と上記ユニット側面電極との間の電気抵抗が高くなり、より多くの電気エネルギーが熱として失われてしまうおそれがある。また、発熱により、圧電ユニット、電極、コーティング材等が劣化したり、これらの耐久性が低下したりするおそれがある。
【００６４】
上記マスキング部材は、シリコーン粘着材又はアクリル粘着材からなることが好ましい。
この場合には、上記接合部の上記開口部を確実に塞ぐことができ、上記導電性材料の滲入をより確実に防止することができる。
【００６５】
上記マスキング部材は、フッ素樹脂又はポリイミド樹脂からなる樹脂基材と、該樹脂基材上に形成されたシリコーン粘着材又はアクリル粘着材からなる粘着層とを有するマスキングテープからなることが好ましい。
この場合には、上記マスキングテープを上記接合部の上記開口部を覆うように貼付することにより簡単かつ確実に上記接合部の上記開口部を塞ぐことができる。これにより、簡単かつ確実に上記接合部の開口部から上記導電性材料が滲入することを防止することができる。
【００６６】
次に、上記第３の参考発明について説明する。
上記第３の参考発明において、上記圧電ユニット間には、上記圧電ユニット同士の接合面における上記圧電活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着剤によって接着された領域である部分接着部と、上記接合面における上記圧電不活性領域の少なくとも一部で上記圧電ユニット同士が接着されていない領域である非接着部とを有する接合材層を形成することができる。また、上記圧電ユニット同士を少なくとも積層方向に加圧することにより上記圧電ユニット間を接合することもできる。
【００６７】
上記部分接着部は、シリコーン樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、ポリエステル樹脂系接着剤、ポリイミド樹脂系接着剤、ポリアミドイミド樹脂系接着剤、又はエポキシ樹脂系接着剤等により形成することができる。
【００６８】
上記側面電極は、上記圧電ユニットの側面にペースト状の導電性材料を塗布し、未硬化又は半硬化状態の上記導電性材料中に固形の上記外部側面電極を埋設し、上記導電性材料を硬化させて上記ユニット側面電極を形成すると共に該ユニット側面電極に上記外部側面電極を保持させてなることが好ましい。
この場合には、上記ユニット側面電極に上記外部側面電極を容易に埋設させてなる上記側面電極を容易に形成することができる。
【００６９】
ペースト状の上記導電性材料の表面自由エネルギーを１としたとき、上記圧電セラミックの表面自由エネルギーは０．８以下であることが好ましい。
この場合には、ペースト状の上記導電性材料を上記圧電ユニットの側面に塗布したときに、該圧電ユニットの側面で上記導電性材料が濡れ広がることを抑制することができる。そのため、ペースト状の上記導電性材料が上記圧電ユニットの側面で濡れ広がって上記接合部に到達することを防止するこができる。したがって、この場合には、上記接合部の開口部から上記導電性材料が滲入することをより一層防止することできる。
【００７０】
上記表面自由エネルギーは、次のようにして測定することができる。
即ち、表面自由エネルギーが既知の数種類の液体に対する接触角を測定し、下記の式（１）、及び式（２）より、固体の表面自由エネルギーを算出する。
γS＝γSL＋γLｃｏｓθ・・・・（１）
γSL＝γS＋γL−２(γSdγLd)1/2−２(γSpγLp)1/2−２(γShγLh)1/2・・・・（２）
ここで、γLは液体の表面自由エネルギー、γSは固体の表面自由エネルギー、γSLは液体−固体間の表面自由エネルギー、θは液体と固体表面のなす接触角である。また、γ＝γd＋γp＋γhであり、γdは表面自由エネルギーの分散力成分、γpは表面自由エネルギーの極性力成分、γhは表面自由エネルギーの水素結合成分である。ここでは、表面自由エネルギーが既知の液体として、水、ジヨードメタン、αブロモナフタレンを用いた。本測定手法は、所謂「Ｋｉｔａｚａｋｉ−Ｈａｔａ理論」として知られている。
【００７１】
上記ユニット側面電極は、上記圧電ユニットの側面上に形成された第１側面電極と、該第１側面電極上に積層形成された第２側面電極とからなることが好ましい。
この場合には、上記第２側面電極に上記外部側面電極を埋設させることができる。
また、上記圧電ユニットは、一般に、上記第１側面電極が形成された状態で供給される場合がある。このとき、該第１側面電極は既に完全に硬化しているため、上記外部側面電極を埋設させることができない。上記のごとく、該第１側面電極上に上記第２側面電極を積層形成すると、第２側面電極の形成時に上記外部側面電極を埋設させることができる。その結果、上記第１側面電極が予め形成された圧電ユニットに対しても、上記外部側面電極を埋設させることができる。
したがって、上記側面電極は、上記圧電ユニットの側面に、上記第１側面電極を形成し、該第１側面電極上にペースト状の導電性材料を塗布し、未硬化又は半硬化状態の上記導電性材料中に上記外部側面電極を埋設し、上記導電性材料を硬化させて上記第２側面電極を形成すると共に該第２側面電極に上記外部側面電極を保持させてなることが好ましい。
【００７２】
上記第２側面電極の形成に用いるペースト状の上記導電性材料の表面自由エネルギーを１としたとき、上記第１側面電極の表面自由エネルギーが０．８以下であることが好ましい。
この場合には、ペースト状の上記導電性材料を上記第１側面電極上に塗布したときに、該第１側面電極上で濡れ広がることを抑制することができる。そのため、ペースト状の上記導電性材料を塗布したときに、上記第１側面電極上で濡れ広がって上記導電性材料が上記接合部の開口部に到達することを防止することができる。それ故、この場合には、上記接合部の上記開口部から上記導電性材料が滲入することをより一層防止することできる。
表面自由エネルギーは上述と同様の方法により測定することができる。
【００７３】
上記第１側面電極は導電性金属を上記圧電ユニットの側面に焼付けてなり、上記第２側面電極は導電性樹脂よりなることが好ましい。
この場合には、上記第２側面電極の形成時に該第２側面電極を構成する導電性樹脂を上記導電性金属を焼付けてなる上記第１側面電極に浸透させることができる。そのため、上記第２側面電極の形成時に、上記導電性樹脂を上記第１側面電極上に塗布したときに、上記導電性樹脂が上記第１側面電極上で濡れ広がって上記導電性樹脂が上記接合部の開口部に到達することを防止することができる。それ故この場合には、上記接合部の上記開口部から上記導電性樹脂が滲入することをより一層防止することができる。
上記導電性金属としては、例えば銀等を用いることができる。また、上記導電性樹脂としては、例えば樹脂と銀との混合物等を用いることができる。
【００７４】
上記外部側面電極は、導電性の金属メッシュからなることが好ましい。
この場合には、上記外部側面電極を上記ユニット側面電極に埋設させることが容易になる。即ち、この場合には、例えば、上記外部側面電極を上記ユニット側面電極に埋設させる際に、上記ユニット側面電極の形成パターンをほとんど変形させることなく、上記外部側面電極を埋設させることが可能になる。
【００７５】
次に、本発明及び上記第１〜第３の参考発明において、上記電極配設層は、上記電極部の外周端部が上記圧電ユニットの外周測面に対して内方に控えた控え部を有することが好ましい。この場合には、上記圧電活性領域と上記圧電不活性領域とが形成されると共に、隣り合う２つの内部電極に交互に電気的に導通する上記側面電極の形成が容易になる。
【００７６】
また、上記圧電ユニット内における上記圧電体層の積層数は１０〜１００層であることが好ましい。
上記圧電体層の積層数が１０層未満の場合には、上記積層型圧電素子において、上記圧電ユニットの最上層と最下層に形成される内部電極に挟まれてない層の割合が大きくなるため、変位発生効率が低下するおそれがある。また、各圧電ユニットの変位量が小さくなり、圧電ユニット内において上記圧電活性領域と上記圧電不活性領域との境界に発生する応力集中が小さくなる。そのため、本発明及び上記第１〜第３の参考発明によってもたらされる応力集中を緩和できるという上述の作用効果の影響が小さくなるおそれがある。一方、積層数が１００層を超える場合には、積層型圧電体素子を複数の圧電ユニットから構成せず、1つの圧電ユニットで構成する方がよくなる場合が多い。また、１００層を超える場合は、発生する応力が大きくなる。そのため、本発明及び上記第１〜第３の参考発明により、上述の応力集中に対する緩和効果は得られるが、その効果が不十分になってしまうおそれがある。より好ましくは、上記圧電ユニット内における上記圧電体層の積層数は２０層〜８０層がよい。
【００７７】
本発明及び上記第１〜第３の参考発明の上記積層型圧電素子は、例えば車両用エンジン等の燃料噴射用インジェクタの駆動源として用いることができる。
【実施例】
【００７８】
（参考例１）
次に、参考例１につき、説明する。
図１〜図３に示すごとく、本例の積層型圧電素子１は、電圧の印加により伸縮可能な圧電セラミックからなる圧電体層１１と、内部電極を構成する電極部１２１、１３１を含む電極配設層１２、１３とを交互に積層してなる圧電ユニット１５を、接合材層１０を介設して複数積層してなる。また、積層型圧電素子１は、隣り合う２つの内部電極１２１、１３１に交互に電気的に導通する導電性材料からなる一対の側面電極１７、１８を有する。
【００７９】
図２及び図３に示すごとく、積層型圧電素子１は、これを積層方向に透視した場合に、すべての電極部１２１、１３１が重合する領域である圧電活性領域１９１と、少なくとも一部の電極部１２１、１３１しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域１９２とを有する。
また、接合材層１０は、圧電ユニット１５同士の接合面１５１の全面に形成された接着剤からなる。接合材層１０の圧電不活性領域１９２の少なくとも一部には、積層型圧電素子１の駆動時に離間する離間部１００を有する。離間部１００は、接合材層１０が圧電不活性領域１９２の少なくとも一部で破断してなる。
【００８０】
以下、本例の積層型圧電素子１について、さらに説明する。
図１〜図３に示すごとく、各圧電ユニット１５において、電極配設層１２、１３は、それぞれ導電性を有する内部電極を構成する電極部１２１、１３１と、該電極部１２１、１３１の外周端部が圧電ユニット１５の外周側面よりも内方に所定の距離で控えた控え部１２２、１３２とを有している。電極配設層１２、１３は、電極部１２１、１３１においていずれか一方の側面電極１７、１８に交互に電気的にそれぞれ接続している。
また、電極配設層１２、１３には、控え部１２２、１３２が形成されているため、積層型圧電素子１は、これを積層方向に透視した場合に、上述のごとく、すべての電極部１２１、１３１が重合する領域である圧電活性領域１９１と、少なくとも一部の電極部１２１、１３１しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域１９２とを有する（図２及び図３参照）。
【００８１】
側面電極１７、１８としては、各圧電ユニット１５内における隣り合う２つの電極部１２１、１３１に交互に電気的に導通する一対のユニット側面電極１７１、１８１と、圧電ユニット１５間のユニット側面電極１７１、１８１同士を電気的に導通させる外部側面電極１７２、１８２とが形成されている。ユニット側面電極１７１、１８１は、Ａｇを焼付けてなり、外部側面電極１７２，１８２は、エポキシ樹脂とＡｇとを含有する導電性樹脂からなる。
【００８２】
接合材層１０は、シリコーン樹脂系接着剤を硬化させてなり、本例においては、シリコーン樹脂系接着剤として、硬化後の破断強度が２０ＭＰａとなる接着剤を採用した。
また、本例において、圧電ユニット１５の破断強度、即ち圧電体層１１同士の接着、電極部１２１、１２２と圧電体層１１との接着、又は圧電体層１１自体が破断する強度のうちの最も小さい破断強度は４５ＭＰａである。
これらの破断強度は、上述の引張試験により求めることができる。
【００８３】
次に、本例の積層型圧電素子１の製造方法につき、図１〜図１１を用いて説明する。
本例においては、まず、以下のグリーンシート作製工程、電極印刷工程、圧着工程、積層体切断工程、及び焼成工程を行うことにより、圧電ユニットを作製する。
以下、圧電ユニットの作製を各工程ごとに説明する。
【００８４】
＜グリーンシート作製工程＞
まず、圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミック原料粉末を準備した。具体的には、出発原料として酸化鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ニオブ、炭酸ストロンチウム等を準備し、これらを目的組成のＰＺＴとなるように秤量した。このとき、鉛の蒸発を考慮して、酸化鉛などを目的組成の化学量論比よりも１〜２％程度リッチになるように配合した。これを混合機により乾式混合し、その後温度８００℃〜９５０℃で仮焼した。
次いで、仮焼紛に純水、分散剤等を加えてパールミルにより湿式粉砕した。粉砕物を乾燥し、粉脱脂した後、溶剤、バインダー、可塑剤、分散剤等を加えてボールミルにより混合した。その後、スラリーを真空装置内で撹拌機により撹拌しながら真空脱泡、粘度調整をした。
【００８５】
次いで、ドクターブレード装置により、スラリーを一定の厚みのグリーンシートに成形した。さらにグリーンシートをプレス機で打ち抜くか、あるいは切断機により切断することにより、所定の大きさに成形した。
なお、グリーンシートの成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法の他、押出成形法やその他種々の方法を採用することができる。
【００８６】
＜電極印刷工程＞
次に、図４及び図５に示すごとく、グリーンシート１１０上に電極配設層の電極部となる電極材料１２０、１３０を印刷し、第１電極印刷シート１２５及び第２電極印刷シート１３５の２種類のシートを形成した。
以下に、電極印刷シート１２５、１３５の形成についてさらに説明する。
【００８７】
第１電極印刷シート１２５の形成に当たっては、図４に示すごとく、グリーンシート１１０上の印刷領域１４１において、最終的に電極配設層１２の電極部１２１となる部分（図１及び図２参照）に電極材料１２０を印刷した。これにより、第１電極印刷シート１２５を形成した。
また、図５に示すごとく、第２電極印刷シート１３５の形成に当たっては、第１電極印刷シートと同様に、グリーンシート１１０上の印刷領域１４１において、電極配設層１３の電極部１３となる部分に電極材料１３０を印刷した。これにより、第２電極印刷シート１３５を形成した。
【００８８】
第１電極印刷シート１２５及び第２電極印刷シート１３５においては、後述の積層体切断工程における切断時に、グリーンシート１１０上に形成された電極材料１２０、１３０が中間積層体のそれぞれ異なる側面に露出するような形成パターンで電極材料１２０、１３０を印刷した。
また、電極印刷工程では、後工程のユニット切断工程において切断される部分を避けるように間隙１４２を空けて、電極材料１２０、１３０の印刷を行った。つまり、グリーンシート１１０上の隣接する印刷領域１４１の間に間隙１４２を設けて印刷を行った。
なお、本例では、電極材料１３０、１４０として、Ａｇ及びＰｄをＡｇ／Ｐｄ＝７／３（重量比）で含有するペースト状の電極材料を用いた。
【００８９】
＜圧着工程＞
次に、図６に示すごとく、形成した第１電極印刷シート１２５と第２電極印刷シート１３５とを交互に所望の枚数で積層した。
このとき、第１電極印刷シート１２５と第２電極印刷シート１３５とは電極材料１２０と電極材料１３０とが交互に印刷領域の対向する端面に露出するように積層した。
また、積層するシートの上端には、電極材料を印刷を施していないグリーンシート１１０を積層した。
そして、このようにして積層したシートを１００℃で加熱すると共に積層方向に５０ＭＰａで加圧し、予備積層体１９９を形成した。なお、図６においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体１９９を示してある。
【００９０】
＜積層体切断工程＞
次に、図７〜図９に示すごとく、形成した予備積層体１９９を切断位置１４３に沿って積層方向に切断し、中間積層体１９０を形成した。
なお、予備積層体１９９の切断は、各中間積層体１９０ごとに切断してもよいし、複数の中間積層体１９０を含んで切断してもよい。本例においては、各中間積層体１９０ごとに切断した。
なお、図８及び図９においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体１９９及び中間積層体１９０を示してある。
【００９１】
＜焼成工程＞
次に、中間積層体１９０のグリーンシート１１０に含有されているバインダ樹脂を９０％以上加熱除去した（脱脂）。加熱は、８０時間かけて徐々に５００℃まで昇温し、５時間保持することにより行った。
次に、脱脂した中間積層体１９０を焼成し、図１０に示すごとく、圧電ユニット１５を作製した。焼成は、温度１１００℃まで１２時間かけて徐々に昇温させ、２時間保持後、徐々に冷却することにより行った。図１０に示すごとく、作製された圧電ユニット１５は、グリーンシート１１０（図９参照）が焼結してなる圧電セラミック層１１と、電極材料１２０（図９参照）により形成された電極部１２１を有する電極配設層１２及び電極材料１３０（図９参照）により形成された電極部１３１を有する電極配設層１３とが交互に積層されてなる。
【００９２】
そして、焼成後、全面研磨を行って縦７ｍｍ×横７ｍｍ×高さ１．８ｍｍの圧電ユニット１５を作製し、さらに、圧電ユニット１５の対向する両側面を挟むように、Ａｇを焼付け、一対のユニット側面電極１７１、１８１を形成した。各電極部１２１、１３１は、それぞれ交互に異なる側面のユニット側面電極１７１、１８１に電気的に接続させた。
このようにして、一対のユニット側面電極１７１、１８１が形成された圧電ユニット１５を複数作製した。
【００９３】
次に、上記のようにして作製した圧電ユニット１５を複数積層し、積層型圧電素子を作製する。
具体的には、図１１に示すごとく、まず、圧電ユニット１５の接合面１５１の全面に接着剤１０１を塗布した。次いで、これらの圧電ユニット１５を複数積層し、その接合部１５５を接着した。本例においては、接着剤としてシリコーン樹脂系接着剤を用いた。このシリコーン樹脂系接着剤は、上述の引張試験による硬化時の破断強度が２０ＭＰａであり、圧電ユニット１５の破断強度（４５ＭＰａ）よりも充分に小さいことを予め確認している。次いで、接合部１５５の接着剤を硬化させ、圧電ユニット１５間の接合部１５５に、接着剤からなる接合材層１０（図１〜図３参照）を形成させた。なお、図１１は、図面作成の便宜のため、実際の圧電体層、電極配設層、及び圧電ユニットの積層数を省略した形で示してある。
【００９４】
次に、図１１に示すごとく、接着材層により接合された圧電ユニット１５における同じ側面に形成されたユニット側面電極１７１（又は１８１）同士を電気的に接続するために、外部側面電極１７２（又は１８１）を形成した。具体的には、エポキシ樹脂とＡｇとを含有するペースト状の導電性樹脂（樹脂銀）を準備し、これをユニット側面電極１７１（又は１８１）上に塗布した。このとき、導電性樹脂は、圧電ユニット１５同士の接合部１５５の側面における各ユニット側面電極１７１（又は１８１）間の隙間を埋めるように形成した。次いで、導電性樹脂を硬化させることにより、外部側面電極１７２（又は１８２）を形成した。同様にして、対向するもう一方の側面にも外部側面電極１８２（又は１７２）を形成した。
【００９５】
このようにして得られた積層型圧電素子の外部側面電極１７２、１８２に電圧を印加し、積層型圧電素子を少なくとも１回以上駆動させた。駆動時に、圧電活性領域１９１は積層方向に伸長するが、圧電不活性領域１９２は伸長しないため、圧電不活性領域１９２における接合材層１０が破断し、離間部１００が形成される（図３参照）。本例においては、接合材層１０の形成に、圧電ユニット１５よりも破断強度の小さな接着剤を用いているため、破断は接合材層１０に起こる。
以上のようにして、図１〜図３に示すごとく、積層型圧電素子１を得た。
【００９６】
以下、本例の積層型圧電素子の作用効果につき、説明する。
図１〜図３に示すごとく、本例の積層型圧電素子１において、圧電ユニット１５同士を接合する接合材層１０は、接合面１５１の全面に形成された接着剤からなる。そのため、積層型圧電素子１の側面に導電性材料からなる側面電極（外部側面電極１７２、１８２）を形成する際に、導電性材料の成分が圧電ユニット１５間の接合部１５５に滲入することを防止することができる。そのため、導電性材料の成分によって圧電ユニット１５の接合部１５５が固着することを防止することができる。したがって、接合部１５５の固着によって圧電ユニット１５内に発生するクラックを防止することができる。また、この場合には、導電性材料の滲入を防止できるため、強度の高い導電性材料により、外部側面電極を形成することが可能になる。その結果、駆動時に側面電極が破断することを防止することができる。
【００９７】
また、本例の積層型圧電素子１は、接合材層１０が圧電不活性領域１９２の少なくとも一部で破断してなる離間部１００を有している。図１２に示すごとく、離間部１００は、積層型圧電素子１の駆動時に圧電不活性領域１９２において離間することができる。そのため、圧電活性領域１９１と圧電不活性領域１９２との境界における応力集中を緩和することができる。それ故、圧電ユニット１５の内部、即ち、圧電体層１１の内部、圧電体層１１と電極部１２１、１３１との間、及び圧電体層１１同士の間等にクラックが発生することを防止することができる。そのため、積層型圧電素子１は、高い信頼性で駆動させることができる。
【００９８】
また、本例においては、圧電ユニット１５における圧電体層１１同士の接着の破断強度、電極部１２１、１３１と圧電体層１１との接着の破断強度、及び圧電体層１１自体の破断強度よりも、圧電体層１１と接合材層１０との接着の破断強度及び接合材層１０自体の破断強度が小さくなる接着剤で、圧電ユニット１５間をその接合面１５１の全面で接合してなる積層体を少なくとも１回以上を駆動させることにより離間部１００を形成してある。
そのため、駆動時に、離間部１００を容易に形成させることができると共に、接合材層１０における上述の応力集中が解消される適切な部位に離間部１００を形成させることができる。そのため、圧電活性領域１９１と圧電不活性領域１９２との境界部における応力集中をより充分に緩和することができる。
【００９９】
また、本例においては、接着材層１０を形成するために、圧電ユニット１０の破断強度（４５ＭＰａ）よりも１０ＭＰａ以上小さな破断強度のシリコーン樹脂系接着剤（破断強度２０ＭＰａ）を用いた。
そのため、少ない駆動回数で離間部１００を確実に接合材層１０に形成させることができる。
【０１００】
また、図１３に示すごとく、積層型圧電素子１の最外側面には、例えばポリエステル樹脂等からなる絶縁樹脂からなるコーティング層１９を形成することができる。コーティング層１９は積層型圧電素子１の側面全体を覆うように形成することができる。
これにより、積層型圧電素子１の側面の絶縁性を確保することができる。また、本例において、接合材層１０は、接着剤を圧電ユニット１５間の接合面１５１の全面に形成してなり、接合部１５５の側面は完全に塞がれているため、絶縁樹脂が積層型圧電素子１の接合部１５５に滲入することを防止することができる。したがって、絶縁樹脂によりコーティング層１９を形成する場合においても、絶縁樹脂により接合部１５５が固着することを防止することができる。
【０１０１】
本例においては、破断強度の小さな接着剤を用いて離間部１００を形成したが、破断強度の大きな接着剤を用いて離間部１００を形成することもできる（図３参照）。
例えば、接着剤で上記圧電ユニット間を上記接合面の全面で接合してなる積層型圧電素子を、上記接着剤が完全に硬化する前に少なくとも１回以上駆動させることにより離間部を形成することができる。
接着剤は、一般に硬化する前の初期状態は液体であり、加熱や化学反応によって徐々に硬化し、完全に硬化させることにより最終的に固体となってその接着機能を発揮する。完全に硬化したときの破断強度が高い接着剤であっても、硬化中は弾性を有し破断強度も低い。そこで、硬化中、即ち破断強度が圧電ユニットの破断強度よりも小さい状態において、積層型圧電素子を駆動させることにより、駆動時の素子の変形力を利用して接合材層を破断させて上記離間部を形成させることもできる。
【０１０２】
また、圧電体層の破断強度を大きくすることにより、相対的に接合材層の破断強度を小さくすることもできる。
即ち、本例においては、温度１１００℃まで１２時間かけて徐々に昇温させ、その温度で２時間保持することにより焼成を行っている。この場合には、平均粒径が約５μｍ程度の圧電セラミック粒子からなる圧電体層が形成されている。
焼成温度を５〜３０％程度低下させたり、焼成時間を３〜２０％程度短くさせたりすることにより、圧電セラミック粒子の平均粒径を小さくすることが可能になる。これにより例えば平均粒径２．５μｍの圧電セラミック粒子からなる圧電体層を形成すると、例えば圧電ユニットの破断強度が５５ＭＰａの圧電ユニットを形成することができる。この圧電ユニット同士を積層し、その接合面をエポキシ樹脂系接着剤（破断強度５０ＭＰａ）で接合して積層型圧電素子を作製すると、その接合材層の破断強度は、圧電ユニットに対して相対的に小さくなる。したがって、この積層型圧電素子を駆動させることにより、上記と同様な離間部を接着材層の圧電不活性領域に形成させることができる。
【０１０３】
このように、破断強度が比較的大きな接着剤を用いても上記離間部を接合材層の圧電不活性領域に形成することができる。この場合においても、離間部は、積層型圧電素子の駆動時に上記圧電不活性領域において離間し、圧電活性領域と圧電不活性領域との境界における応力集中を緩和することができる。そのため、圧電ユニットの内部にクラックが発生することを防止することができる。
【０１０４】
（参考例２）
本例は、接合材層と圧電ユニットとの境界部に離型材層を形成することにより、離間部を有する積層型圧電素子を作製する例である。
図１４に示すごとく、本例の積層型圧電素子２は、接合材層１０と圧電ユニット１５との境界部における圧電不活性領域１９２の少なくとも一部に、離型剤層２５を有している。本例において、離型材層２５は、シリコーン樹脂を含有する離型剤を硬化させてなり、接合材層１０と圧電ユニット１５（圧電体層１１）との接着を抑制することができる。
接合材層１０は、参考例１と同様に圧電ユニット１５の接合面全面に形成された接着剤からなる。圧電ユニット１５等のその他の構成は、参考例１と同様である。
【０１０５】
以下、本例の積層型圧電素子の作製方法につき、説明する。
本例においては、まず、参考例１と同様に、グリーンシート作製工程、電極印刷工程、圧着工程、積層体切断工程、及び焼成工程を行うことにより、圧電ユニット１５を作製した（図１５参照）。この圧電ユニット１５は、参考例１と同様に圧電体層１１と電極配設層１２、１３とを交互に積層してなるものである。圧電ユニット１５の破断強度は４５ＭＰａであり、圧電ユニットの側面には、対向する側面を挟む一対のユニット側面電極１７１、１８１が形成されている。
【０１０６】
次に、上記のようにして作製した圧電ユニット１５を複数積層し、積層型圧電素子２を作製する。
具体的には、図１５に示すごとく、まず、圧電ユニット１５の接合面１５１に、離型剤を塗布し乾燥硬化させて離型材層２５を形成した。同図に示すごとく、本例においては、シリコーン樹脂を含有する離型剤を接合面１５１における圧電不活性領域に塗布し、離型材層２５を接合面１５１における圧電ユニット１５の外周近傍に形成した。次いで、圧電ユニットの接合面１５１の全面に接着剤１０１を塗布した。このとき、離型材層２５を形成した領域にも接着剤１０１を塗布した。その結果、離型材層２５を形成した領域においては、離型材層２５上に接着剤１０１が積層される。本例においては、接着剤としてエポキシ樹脂系接着剤を用いた。このエポキシ樹脂系接着剤の破断強度は、５０ＭＰａであることを引張試験により予め確認している。
【０１０７】
次いで、図１５に示すごとく、これらの圧電ユニット１５を複数積層し、その接合部１５５接合面に塗布した接着剤１０１により接着した。次いで、接合部１５５の接着剤を硬化させ、圧電ユニット１５間の接合部１５５に、接着剤からなる接合材層１０（図１４参照）を形成した。なお、図１５、並びに後述の図１９、図２４、図３０、図３６、及び図４０は、図面作成の便宜のため、実際の圧電体層、電極配設層、及び圧電ユニットの積層数を省略した形成で示してある。
【０１０８】
次に、図１５に示すごとく、接着材層により接合された圧電ユニット１５における同じ側面に形成されたユニット側面電極１７１（又は１８１）同士を電気的に接続するために、外部側面電極１７２（又は１８１）を形成した。外部側面電極１７２、１８２は、参考例１と同様に形成した。このようにして積層型圧電素子２を作製した。
【０１０９】
図１４及び図１６に示すごとく、積層型圧電素子２は、接合材層１０と圧電ユニット１５（圧電体層１１）との接着を抑制する離型剤層２５を有している。そのため、例えば積層型圧電素子２を少なくとも１回以上駆動させると、接合材層１０が離型剤層２５で破断し、離間部１００が形成される（図１６参照）。本例において、接合材層１０の破断は接合材層１０と圧電ユニット１５（離型材層２５）との境界で起きる。
【０１１０】
本例においては、接合材層１０の形成に、強度の高いエポキシ樹脂系接着剤を用いた。エポキシ樹脂系接着剤を用いて接合材層１０を形成した場合、接合材層１０の破断強度は、約５０ＭＰａとなり、圧電ユニット１５の破断強度（約４５ＭＰａ）より大きくなってしまう。その結果、積層型圧電素子２の駆動時に圧電ユニット１５の内部にクラックが発生するおそれがあるが、本例の積層型圧電素子２においては、離型材層２５により離間部１００が形成されているため、クラックの発生を回避することができる。
【０１１１】
即ち、本例の積層型圧電素子２においては、圧電不活性領域１９２に離型材層２５が形成されており、この領域における圧電ユニット１５と接合材層１００との接着力が著しく低下している（図１４参照）。その結果、図１６に示すごとく、積層型圧電素子２の駆動時にその内部に生じる応力集中により、圧電不活性領域１９２における接合材層１０と圧電ユニット１５との間（接合材層１０と離型材層２５との間）に離間部１００が形成される。離間部１００は、積層型圧電素子２の駆動時に圧電不活性領域１９２において離間し、圧電活性領域１９１と圧電不活性領域１９２との境界における応力集中を緩和することができる。そのため、圧電ユニット１５の内部にクラックが発生することを防止することができる。
【０１１２】
また、参考例１と同様に、本例の積層型圧電素子においても、その側面に、例えばポリエステル樹脂等からなる絶縁樹脂をコーティングすることができる。本例の積層型圧電素子も、参考例１と同様に、接合材層は、接着剤を圧電ユニット間の全面に形成してなるため、接合部の側面は完全に塞がれている。したがって、絶縁樹脂が接合部に滲入することを防止し、絶縁樹脂により接合部が固着することを防止することができる。
【０１１３】
（参考例３）
本例は、圧電ユニット同士の接合部に、側面に開口する隙間部を有し、該隙間部の特定領域に圧電ユニットと側面電極の導電材料成分との接着を阻害する接着阻害層が形成された積層型圧電素子の例である。
図１７及び図１８に示すごとく、本例の積層型圧電素子３は、電圧の印加により伸縮可能な圧電セラミックからなる圧電体層１１と、内部電極を構成する電極部１２１、１３１及び控え部１２２、１３２を含む電極配設層１２、１３とを交互に積層してなる圧電ユニット１５を複数積み重ねてなる。積層型圧電素子３は、隣り合う２つの内部電極に交互に電気的に導通する導電性材料からなる一対の側面電極１７、１８を有する。また、積層型圧電素子３は、これを積層方向に透視した場合に、すべての電極部１２１、１３１が重合する領域である圧電活性領域１９１と、少なくとも一部の電極部１２１、１３１しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域１９２とを有する。
【０１１４】
圧電ユニット１５同士は、その接合面１５１における圧電活性領域１９１の少なくとも一部で圧電ユニット１５同士が接着剤によって接着された領域である部分接着部３０１と、接合面１５１における圧電不活性領域１９２の少なくとも一部で圧電ユニット同士１５が接着されていない領域である非接着部３０２とを有する接合材層３０を圧電ユニット１５間に形成することにより保持されている。
圧電ユニット１５同士の接合部３５５には、積層型圧電素子３の側面に開口する隙間部３５０が形成されている。側面電極１７、１８が配設される側面に開口する隙間部３５０における圧電不活性領域１９２の少なくとも一部には、側面電極１７、１８を構成する導電性材料と圧電ユニット１５の接合面１５１との接着を抑制する接着阻害層３５が形成されている。
【０１１５】
本例の積層型圧電素子３において、接着材層３０の部分接着部３０１は、エポキシ樹脂系接着剤を硬化させてなる。
また、接着阻害層３５は、シリコーン樹脂を含有する離型剤を硬化させてなる。
【０１１６】
側面電極１７、１８としては、参考例１と同様に、各圧電ユニット１５内における隣り合う２つの電極部１２１、１３１に交互に電気的に導通する一対のユニット側面電極１７１、１８１と、圧電ユニット１５間のユニット側面電極１７１、１８１同士を電気的に導通させる外部側面電極１７２、１８２とが形成されている。ユニット側面電極１７１、１８１は、Ａｇを焼付けてなり、外部側面電極１７２，１８２は、エポキシ樹脂とＡｇとを含有する導電性樹脂からなる。
【０１１７】
また、本例の積層型圧電素子３は、その側面全体を覆うポリエステル樹脂からなるコーティング層１９を有している。
なお、図１７、並びに後述の図２２、図２７、図３４、及び図３７においては、図面作成の便宜のため、実際の圧電体層１１、電極配設層１２、１３、及び圧電ユニット１５の積層数を省略した形で、積層型圧電素子を示してある。また、コーティング層１９は、実際には積層型圧電素子の側面全面に形成されているが、後述の図２２、図２７、及び図３４においては、圧電体層１１及び電極配設層１２、１３等の構成を示すために、コーティング層１９の一部を省略した形で積層型圧電素子を示してある。
【０１１８】
以下、本例の積層型圧電素子の作製方法につき、説明する。
本例においては、まず、参考例１と同様に、グリーンシート作製工程、電極印刷工程、圧着工程、積層体切断工程、及び焼成工程を行うことにより、圧電ユニット１５を作製した。この圧電ユニット１５は、参考例１と同様に圧電体層１１と電極配設層１２、１３とを交互に積層してなるものである。圧電ユニット１５の破断強度は４５ＭＰａであり、圧電ユニットの側面には、対向する側面を挟む一対のユニット側面電極１７１、１８１が形成されている。
【０１１９】
次に、上記のようにして作製した圧電ユニット１５を複数積層し、積層型圧電素子１を作製する。
具体的には、図１９に示すごとく、まず、圧電ユニット１５の接合面１５１に、シリコーン樹脂を含有する離型剤を塗布し乾燥硬化させて接着阻害層３５を形成した。同図に示すごとく、本例においては、シリコーン樹脂を含有する離型剤を接合面１５１における圧電不活性領域に塗布し、接着阻害層３５を接合面１５１においける圧電ユニット１５の外周近傍に形成した。
次いで、圧電ユニット１５の接合面１５１の圧電活性領域に接着剤３０１を塗布した。このとき、接着剤３０１は、接着阻害層３５を形成していない領域に塗布される。
本例においては、接着剤としてエポキシ樹脂系接着剤を用いた。このエポキシ樹脂系接着剤の破断強度は、５０ＭＰａであることを引張試験により予め確認している。
【０１２０】
次いで、図１９に示すごとく、これらの圧電ユニット１５を複数積層し、その接合部３５５の接合面に塗布した接着剤３０１を硬化させ、図１８に示すごとく、圧電ユニット１５間の接合部３５５に、部分接着部３０１を形成した。このとき部分接着部３０１の周囲には、圧電ユニット１５同士が接着されていない非接着部３０２が形成される。その結果、圧電ユニット間の接合部３５５には、上記非接着部３０２において隙間部３５０が形成される。この隙間部３５０は圧電ユニット１５の積層体の側面に開口する。また、接着阻害層３５０は、非接着部３０２（隙間部３５５）に形成される。
【０１２１】
次に、図１９に示すごとく、接着材層により接合された圧電ユニット１５における同じ側面に形成されたユニット側面電極１７１（又は１８１）同士を電気的に接続するために、外部側面電極１７２（又は１８１）を形成した。外部側面電極１７２、１８２は、参考例１と同様に形成した。
【０１２２】
次に、図１７及び図１８に示すごとく、積層体の側面の全面に、ポリエステル樹脂をコーティングモールドし、コーティング層１９を形成した。
このようにして、積層型圧電素子３を作製した。
【０１２３】
図１８に示すごとく、本例の積層型圧電素子３において、圧電ユニット１５同士は、圧電活性領域１９１に形成された部分接着部３０１により接合されており、該部分接着部３０１の周囲（圧電不活性領域１９２）には、接着剤が形成されていない非接着部３０２が形成されている。非接着部３０２においては、圧電ユニット１５同士は接着剤により接着されておらず、圧電ユニット１５間に隙間部３５０が形成される。この隙間部３５０は、積層型圧電素子３の駆動時にその体積を変化させることができるため、圧電活性領域１９１と圧電不活性領域１９２との境界部に発生する応力集中を緩和することができる。このような、隙間部３５０を有しているため、本例においては、上述のごとく、比較的破断強度の高いエポキシ樹脂系接着剤等の接着剤により部分接着部３０１を形成することができる。
【０１２４】
また、隙間部３５０を有しているため、上述の側面電極１７、１８の形成時、本例においては特に外部側面電極１７２、１８２の形成時には、側面電極を構成する導電性材料の成分が隙間部３５０に滲入し易く、この導電性材料成分により圧電ユニット１５同士が固着してしまうおそれがある。その結果、非接着部３０２においても、導電性材料により圧電ユニット１５同士が接着し、上述の応力集中を充分に緩和できなくなるおそれがある。
本例の積層型圧電素子３においては、接着阻害層３５が形成されており、該接着阻害層３５が隙間部３５０中に滲入した導電性材料の成分と圧電ユニット１５の接合面１５１との接着を阻害することができる。そのため、非接着部３０２において圧電ユニット１５同士が接着してしまうことを防止することができる。それ故、図２０に示すごとく、上記積層型圧電素子３の駆動時には、非接着部３０２（隙間部３５０）は、圧電不活性領域１９２においてその体積を充分に変化させることができ、圧電ユニット１５の内部に発生する上述の応力集中を充分に緩和することができる。その結果、圧電ユニット１５の内部にクラックが発生することを防止することができる。
【０１２５】
また、本例の積層型圧電素子３は、その側面にコーティング層１９が形成されている。コーティング層１９の形成時においては、図２１に示すごとく、圧電ユニット１５同士の隙間部３５０に絶縁樹脂の成分が滲入し易い。本例の積層型圧電素子３においては、圧電不活性領域１９２に、シリコーン樹脂を含有する接着阻害層３５が形成されており、該接着阻害層３５は、隙間部３５０中に滲入した絶縁樹脂と圧電ユニット１５の接合面１５１との接着をも阻害することができる。そのため、非接着部３０２において、コーティング層の絶縁樹脂により圧電ユニット１５同士が接着してしまうことを防止することができる。それ故、積層型圧電素子３の駆動時には、非接着部３０２（隙間部３５０）は、圧電不活性領域１９２においてその体積を比較的容易に変化させることができ、圧電ユニット１５の内部に発生する上述の応力集中を充分に緩和することができる。
【０１２６】
次に、本例においては、圧電ユニット同士を少なくとも積層方向に加圧することにより保持してなる積層型圧電素子に接着阻害層を形成した例についても説明する。
図２２及び図２３に示すごとく、この積層型圧電素子４は、参考例１と同様に、圧電セラミックからなる圧電体層１１と、内部電極を構成する電極部１２１、１３１及び控え部１２２、１３２を含む電極配設層１３とを交互に積層してなる圧電ユニット１５を複数積み重ねてなる。積層型圧電素子４は、隣り合う２つの内部電極に交互に電気的に導通する導電性材料からなる一対の側面電極１７、１８を有する。側面電極１７、１８としては、参考例１と同様に、ユニット側面電極１７１、１８１と、外部側面電極１７２、１８２とが形成されている。
また、積層型圧電素子４は、これを積層方向に透視した場合に、すべての電極部１２１、１３１が重合する領域である圧電活性領域１９１と、少なくとも一部の電極部１２１、１３１しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域１９２とを有する。
また、本例の積層型圧電素子４は、その側面全体を覆うポリエステル樹脂からなるコーティング層１９を有している。
【０１２７】
積層型圧電素子４において、圧電ユニット１５同士は、これらを少なくとも積層方向に加圧することにより保持されている。具体的には、本例においては、積層型圧電素子４の積層方向の両端に保持治具４９を配置し、これら保持治具４９によって積層型圧電素子４を積層方向（図２２における矢印Ｙ方向）に加圧することにより保持されている。
圧電ユニット１５同士の接合部４５５には、積層型圧電素子４の側面に開口する隙間部４５０が形成される。側面電極１７、１８が配設される側面に開口する隙間部４５０における圧電不活性領域１９２の少なくとも一部には、側面電極１７、１８を構成する導電性材料と圧電ユニット１５の接合面１５１との接着を抑制する接着阻害層３５が形成されている。
【０１２８】
以下、本例の積層型圧電素子４の作製方法につき、説明する。
本例においては、まず、参考例１と同様に、グリーンシート作製工程、電極印刷工程、圧着工程、積層体切断工程、及び焼成工程を行うことにより、圧電ユニット１５を作製した。この圧電ユニット１５は、参考例１と同様に圧電体層１１と電極配設層１２、１３とを交互に積層してなるものである。圧電ユニット１５の側面には、対向する側面を挟む一対のユニット側面電極１７１、１８１が形成されている。
【０１２９】
次に、上記のようにして作製した圧電ユニット１５を複数積層し、積層型圧電素子４を作製する。
具体的には、図２４に示すごとく、まず、各圧電ユニット１５の接合面１５１に、シリコーン樹脂を含有する離型剤を塗布し乾燥硬化させて接着阻害層３５を形成した。同図に示すごとく、本例においては、シリコーン樹脂を含有する離型剤を接合面１５１における圧電不活性領域に塗布し、接着阻害層３５を接合面１５１における圧電ユニット１５の外周近傍に形成した。
【０１３０】
次いで、これらの圧電ユニット１５を複数積層し、積層方向の両端に、各圧電ユニット１５を加圧保持するための保持治具４９を配置した。
次に、保持治具４９により保持された圧電ユニット１５の積層体における同じ側面に形成されたユニット側面電極１７１（又は１８１）同士を電気的に接続するために、外部側面電極１７２（又は１８１）を形成した。外部側面電極１７２、１８２は、参考例１と同様に形成した。
【０１３１】
次に、積層体の側面の全面に、ポリエステル樹脂をコーティングモールドし、コーティング層１９を形成した（図２２及び図２３参照）。
このようにして、図２２及び図２３に示すごとく、積層型圧電素子４を作製した。
【０１３２】
図２２及び図２３に示すごとく、本例の積層型圧電素子３において、圧電ユニット１５同士は、積層方向に加圧保持されており、接合部４５５には、接着剤等からなる接合材層は形成されていない。そのため、圧電ユニット１５同士の接合部には、積層型圧電素子４の側面に開口する隙間部４５０が形成される。かかる隙間部４５０は、積層型圧電素子４の駆動時にその体積を変えることができるため、圧電活性領域１９１と圧電不活性領域１９２との境界における応力集中を緩和することができる（図２５参照）。
【０１３３】
側面電極の形成時、本例においては、特に外部側面電極１７２、１８２の形成時においては、側面に開口する隙間部４５０に、側面電極を構成する導電性材料の成分が滲入し、この導電性材料成分により圧電ユニット１５同士が圧電不活性領域１９２において固着してしまうおそれがある。
本例の積層型圧電素子４においては、隙間部４５０の圧電不活性領域に、接着阻害層３５が形成されており、該接着阻害層３５が隙間部４５０中に滲入した導電性材料の成分と圧電ユニット１５の接合面１５１との接着を阻害することができる。そのため、隙間部４５０の圧電不活性領域１９２において、圧電ユニット１５同士が接着してしまうことを防止することができる。
それ故、図２５に示すごとく、上記積層型圧電素子４の駆動時には、隙間部４５０は、圧電不活性領域１９２においてその体積を比較的容易に変化させることができ、圧電ユニット１５の内部に発生する上述の応力集中を充分に緩和することができる。その結果、圧電ユニット１５の内部にクラックが発生することを防止することができる。
【０１３４】
また、本例の積層型圧電素子４は、その側面にコーティング層１９が形成されている。コーティング層１９の形成時においては、図２６に示すごとく、圧電ユニット１５同士の隙間部４５０に絶縁樹脂の成分が滲入し易い。本例の積層型圧電素子４においては、隙間部４５０の圧電不活性領域１９２に、上述のごとく、シリコーン樹脂を含有する接着阻害層３５が形成されており、該接着阻害層３５は、隙間部４５０中に滲入した絶縁樹脂と圧電ユニット１５の接合面１５１との接着をも阻害することができる。そのため、隙間部４５０の圧電不活性領域１９２において、コーティング層１９の絶縁樹脂により圧電ユニット１５同士が接着してしまうことを防止することができる。
それ故、本例の積層型圧電素子４は、駆動時に、隙間部４５０の圧電不活性領域１９２においてその体積を容易に変化させることができ、圧電ユニット１５の内部に発生する上述の応力集中を充分に緩和することができる。
【０１３５】
（実施例１）
本例は、圧電ユニット同士の接合部に隙間部を有し、該隙間部が側面に開口する開口部を塞ぐマスキング部材が形成された積層型圧電素子の例である。
図２７〜図２９に示すごとく、本例の積層型圧電素子５は、電圧の印加により伸縮可能な圧電セラミックからなる圧電体層１１と、内部電極を構成する電極部１２１、１３１及び控え部１２２、１３２を含む電極配設層とを交互に積層してなる圧電ユニットを複数積み重ねてなる。
【０１３６】
積層型圧電素子５は、隣り合う２つの上記内部電極に交互に電気的に導通する導電性材料からなる一対の側面電極１７、１８を有する。側面電極１７、１８としては、参考例１と同様に、各圧電ユニット１５内における隣り合う２つの電極部１２１、１３１に交互に電気的に導通する一対のユニット側面電極１７１、１８１と、圧電ユニット１５間のユニット側面電極１７１、１８１同士を電気的に導通させる外部側面電極１７２、１８２とが形成されている。ユニット側面電極１７１、１８１は、Ａｇを焼付けてなり、外部側面電極１７２，１８２は、エポキシ樹脂とＡｇとを含有する導電性樹脂からなる。
【０１３７】
また、積層型圧電素子５は、これを積層方向に透視した場合に、すべての電極部１２１、１３１が重合する領域である圧電活性領域１９１と、少なくとも一部の電極部１２１、１３１しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域１９２とを有する。
圧電ユニット１５同士は、その接合面１５１における圧電活性領域１９１の少なくとも一部で圧電ユニット１５同士を接着剤によって接着する領域である部分接着部５０１と、接合面１５１における圧電不活性領域１９２の少なくとも一部で圧電ユニット１５同士を接着しない領域である非接着部５０２とを有する接合材層５０により保持されている。非接着部５０２においては、圧電ユニット１５１同士間に隙間部５５０が形成されている。圧電ユニット１５同士の接合部５５５における少なくとも側面電極１７、１８が配設される側面には、隙間部が側面に開口する開口部５５９を塞ぐマスキング部材５５が形成されている。本例においては、マスキング部材５５は、接合部５５における開口部５５９全体を塞いである。即ち、マスキング部材５５は、接合部５５５の外周側面全体を囲むように形成されている。
また、積層型圧電素子５は、その側面全体を覆うポリエステル樹脂からなるコーティング層１９を有している。
【０１３８】
以下、本例の積層型圧電素子５の製造方法につき、説明する。
本例においては、まず、参考例１と同様に、グリーンシート作製工程、電極印刷工程、圧着工程、積層体切断工程、及び焼成工程を行うことにより、圧電ユニット１５を作製した。この圧電ユニット１５は、参考例１と同様に圧電体層１１と電極配設層１２、１３とを交互に積層してなり、側面に焼付け銀からなるユニット側面電極１７１、１８１を有するものである。
【０１３９】
次に、上記のようにして作製した圧電ユニット１５を複数積層し、積層型圧電素子５を作製する。
具体的には、図３０に示すごとく、まず、圧電ユニット１５の接合面１５１の圧電活性領域に接着剤５０１を塗布した。接着剤としてエポキシ樹脂系接着剤を用いた。
【０１４０】
次いで、図３０に示すごとく、これらの圧電ユニット１５を複数積層し、その接合部５５５の接合面に塗布した接着剤５０１を硬化させ、図２８及び図２９に示すごとく、圧電ユニット１５間の接合部５５５に、部分接着部５０１を形成した。このとき部分接着部５０１の周囲には、圧電ユニット１５同士が接着されていない非接着部５０２が形成される。その結果、圧電ユニット１５間の接合部５５５には、非接着部５０２において隙間部５５０が形成される。
【０１４１】
次に、接合部５５５において隙間部５５０が積層体側面に開口する開口部を塞ぐマスキング部材５５を配設した。マスキング部材５５としては、樹脂基材と粘着層とを有するマスキングテープを用い、これを積層体の側面に沿って周方向に巻き付け接合部５５５の開口部を塞いだ。次に、圧電ユニット１５の積層体における同じ側面に形成されたユニット側面電極１７１（又は１８１）同士を電気的に接続するために、外部側面電極１７２（又は１８１）を形成した。外部側面電極１７２、１８２は、参考例１と同様に形成した。
【０１４２】
次に、図２７〜図２９に示すごとく、積層体の側面の全面に、ポリエステル樹脂をコーティングモールドし、コーティング層１９を形成した。このコーティング層１９は最も外側の側面に形成した。
このようにして、積層型圧電素子５を作製した。
【０１４３】
図１８に示すごとく、本例の積層型圧電素子５において、圧電ユニット１５同士は、圧電活性領域１９１に形成された部分接着部５０１により接合されており、この部分接着部５０１の周囲（圧電不活性領域１９２）には、接着剤が形成されていない非接着部５０２が形成されている。非接着部５０２においては、圧電ユニット１５同士は接着剤により接着されておらず、圧電ユニット１５間に隙間部５５０が形成される。この隙間部５５０は、積層型圧電素子５の駆動時にその体積を変化させることができるため、圧電活性領域１９１と圧電不活性領域１９２との境界部に発生する応力集中を緩和することができる。このような、隙間部５５０を有しているため、本例においては、上述のごとく、比較的破断強度の高いエポキシ樹脂系接着剤等の接着剤により部分接着部５０１を形成することができる。
【０１４４】
また、隙間部５５０を有しているため、上述の側面電極１７、１８の形成時、本例においては特に外部側面電極１７２、１８２の形成時に、側面電極を構成する導電性材料の成分が開口部５５９から隙間部５５０に滲入し、この導電性材料成分により圧電ユニット１５同士が固着してしまうおそれがある。その結果、非接着部５０２（圧電不活性領域１９２）においても、導電性材料により圧電ユニット１５同士が接着し、上述の応力集中を充分に緩和できなくなるおそれがある。
本例の積層型圧電素子５においては、隙間部５５０の開口部５５９がマスキング部材５５により塞がれている。そのため、開口部５５９から隙間部５５０へ導電性材料が滲入することを防止することができる。それ故、図３１に示すごとく、上記積層型圧電素子３の駆動時に、非接着部５０２における隙間部３５０は、圧電不活性領域１９２においてその体積を充分に変化させることができ、圧電ユニット１５の内部に発生する上述の応力集中を充分に緩和することができる。その結果、圧電ユニット１５の内部にクラックが発生することを防止することができる。
【０１４５】
また、本例の積層型圧電素子５は、その側面にコーティング層１９が形成されている。コーティング層１９の形成時においても、上述の側面電極の場合と同様に、圧電ユニット１５同士の隙間部５５０に開口部５５９から絶縁樹脂の成分が滲入し易いが、本例の積層型圧電素子５は、上記のごとく、開口部５５９を塞ぐマスキング部材を有しているため、絶縁樹脂の滲入も防止することができる。そのため、非接着部５０２において、コーティング層の絶縁樹脂により圧電ユニット１５同士が接着してしまうことを防止することができる。それ故、積層型圧電素子５の駆動時には、非接着部５０２における隙間部５５０は、圧電不活性領域１９２においてその体積を比較的容易に変化させることができ、圧電ユニット１５の内部に発生する上述の応力集中を充分に緩和することができる。
【０１４６】
本例においては、マスキング部材５５は、ユニット側面電極１７１、１８１を被覆しないように形成した（図２９参照）。
マスキング部材５５は、図３３に示すごとく、ユニット側面電極１７１、１８１の一部を覆うように形成することができる。同図に示すごとく、マスキング部材５５は、圧電ユニット１５間の接合部５５５における隙間部５５０が側面に開口する開口部５５９を塞ぐと共に、ユニット側面電極１７１、１８１を部分的に覆うように形成することができる。この場合には、開口部５５９から隙間部５５０への導電性材料の滲入をより確実に防止することができる。
【０１４７】
このとき、マスキング部材５５は、接合部５５５を挟む上下３層以内の圧電体層１１の領域においてユニット側面電極１７１、１８１を覆うように形成することができる。上下３層以内の領域を超える場合には、ユニット側面電極１７１、１８１と外部側面電極１７２、１８２との接触面積が小さくなりすぎて、外部側面電極１７２、１８２とユニット側面電極１７１、１８１との間の電気抵抗が高くなり、より多くの電気エネルギーが熱として失われてしまうおそれがある。また、発熱により、圧電ユニット１５、電極１７１、１７２、１８１、１８２、コーティング層１９等が劣化したり、これらの耐久性が低下したりするおそれがある。
【０１４８】
次に、本例においては、圧電ユニット同士を少なくとも積層方向に加圧することにより保持してなる積層型圧電素子にマスキング部材を形成した例についても説明する。
図３４及び図３５に示すごとく、この積層型圧電素子６は、参考例１と同様に、圧電セラミックからなる圧電体層１１と、内部電極を構成する電極部１２１、１３１及び控え部１２２、１３２を含む電極配設層１３とを交互に積層してなる圧電ユニット１５を複数積み重ねてなる。積層型圧電素子６は、隣り合う２つの内部電極に交互に電気的に導通する導電性材料からなる一対の側面電極１７、１８を有する。側面電極１７、１８としては、参考例１と同様に、ユニット側面電極１７１、１８１と、外部側面電極１７２、１８２とが形成されている。
また、積層型圧電素子６は、これを積層方向に透視した場合に、すべての電極部１２１、１３１が重合する領域である圧電活性領域１９１と、少なくとも一部の電極部１２１、１３１しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域１９２とを有する。また、本例の積層型圧電素子６は、その側面全体を覆うポリエステル樹脂からなるコーティング層１９を有している。
【０１４９】
積層型圧電素子６において、各圧電ユニット１５同士は、これらを少なくとも積層方向に加圧することにより保持されている。具体的には、本例においては、積層型圧電素子６の積層方向の両端に保持治具６９を配置し、これら保持治具６９によって積層型圧電素子６を積層方向（図３４における矢印Ｙ方向）に加圧することにより保持されている。圧電ユニット１５同士の接合部６５５には、積層型圧電素子６の側面に開口する隙間部６５０が形成される。圧電ユニット１５同士の接合部６５５における少なくとも側面電極１７、１８が配設される側面には、隙間部６５０が側面に開口する開口部５５９を塞ぐマスキング部材６５が形成されている。
【０１５０】
以下、積層型圧電素子６の作製方法につき、説明する。
参考例１と同様に、グリーンシート作製工程、電極印刷工程、圧着工程、積層体切断工程、及び焼成工程を行うことにより、図３６に示すごとく、圧電ユニット１５を作製した。この圧電ユニット１５は、参考例１と同様に圧電体層１１と電極配設層１２、１３とを交互に積層してなるものである。圧電ユニット１５の側面には、対向する側面を挟む一対のユニット側面電極１７１、１８１が形成されている。
【０１５１】
次に、上記のようにして作製した圧電ユニット１５を複数積層し、積層型圧電素子６を作製する。
具体的には、図３６に示すごとく、まず、各圧電ユニット１５を複数積層し、積層方向の両端に、各圧電ユニット１５を加圧保持するための保持治具６９を配置した。このとき、圧電ユニット１５間の接合部には、積層体の積層体の側面に開口する隙間部６５０が形成される（図３５参照）。
【０１５２】
次に、図３６に示すごとく、接合部６５５において隙間部が積層体側面に開口する開口部を塞ぐマスキング部材６５を配設した。マスキング部材６５としては、樹脂基材と粘着層とを有するマスキングテープを用い、これを積層体の側面に沿って周方向に巻き付け接合部６５５の開口部を塞いだ。
次いで、圧電ユニット１５の積層体における同じ側面に形成されたユニット側面電極１７１（又は１８１）同士を電気的に接続するために、外部側面電極１７２（又は１８１）を形成した。外部側面電極１７２、１８２は、参考例１と同様に導電性樹脂を塗布し、硬化させることにより形成した。
【０１５３】
次に、積層体の側面の全面に、ポリエステル樹脂をコーティングモールドし、コーティング層１９を形成した（図３４及び図３５参照）。
このようにして、図３４及び図３５に示すごとく、積層型圧電素子６を作製した。
【０１５４】
図３４及び図３５に示すごとく、本例の積層型圧電素子６において、圧電ユニット１５同士は、積層方向に加圧保持されており、接合部６５５には、接着剤等からなる接合材層は形成されていない。そのため、圧電ユニット１５同士の接合部６５５には、積層型圧電素子６の側面に開口する隙間部６５０が形成される。かかる隙間部６５０は、積層型圧電素子６の駆動時にその体積を変えることができるため、圧電活性領域１９１と圧電不活性領域１９２との境界における応力集中を緩和することができる。
【０１５５】
また、隙間部６５０を有しているため、上述の側面電極の形成時、本例においては特に外部側面電極１７２、１８２の形成時に、側面電極を構成する導電性材料の成分が開口部６５９から隙間部６５０に滲入し、この導電性材料成分により圧電ユニット１５同士が圧電不活性領域１９２において固着してしまうおそれがある。その結果上述の応力集中を充分に緩和することができなくなるおそれがある。
本例の積層型圧電素子６においては、隙間部６５０の開口部６５９がマスキング部材６５により塞がれている。そのため、開口部６５９から隙間部６５０へ導電性材料が滲入することを防止することができる。
さらに、マスキング部材６５は、コーティング層１９の形成時に、コーティング層１９を構成する絶縁樹脂の成分が開口部６５９から隙間部６５０に滲入することを防止することができる。
そのため、積層型圧電素子６の駆動時には、隙間部６５０は、圧電不活性領域１９２においてその体積を充分に変化させることができ、圧電ユニット１５の内部に発生する上述の応力集中を充分に緩和することができる。その結果、圧電ユニット１５の内部にクラックが発生することを防止することができる。
【０１５６】
（参考例４）
本例は、外部側面電極をユニット側面電極中に埋設させてなる側面電極を有する積層型圧電素子の例である。
図３７〜図３９に示すごとく、本例の積層型圧電素子７は、電圧の印加により伸縮可能な圧電セラミックからなる圧電体層１１と、内部電極を構成する電極部１２１、１３１及び控え部１２２、１３２を含む電極配設層とを交互に積層してなる圧電ユニット１５を複数積み重ねてなる。
【０１５７】
積層型圧電素子７は、隣り合う２つの内部電極に交互に電気的に導通する導電性材料からなる一対の側面電極７７、７８を有する。側面電極７７、７８としては、参考例１と同様に、各圧電ユニット１５内における隣り合う２つの電極部１２１、１３１に交互に電気的に導通する一対のユニット側面電極７７１、７８１と、圧電ユニット１５間のユニット側面電極７７１、７８１同士を電気的に導通させる外部側面電極７７２、７８２とが形成されており、外部側面電極７７２、７８２は、ユニット側面電極７７１、７７２に埋設されている。
【０１５８】
また、本例においては、ユニット側面電極７７１、７８１は、圧電ユニット１５の側面に形成された第１側面電極７７７、７８７と、この上に積層形成された第２側面電極７７８、７８８とからなる。第１側面電極７７７、７８７は、Ａｇを圧電ユニット１５に焼付けてなり、第２側面電極７７８、７８８は、エポキシ樹脂とＡｇとを含有する導電性樹脂からなる。また、外部側面電極７７２、７８２は、導電性の金属メッシュからなる。本例において、外部側面電極７７２、７８２は、第２側面電極７７８、７８８中に埋設されている。
【０１５９】
積層型圧電素子７は、これを積層方向に透視した場合に、すべての電極部１２１、１３１が重合する領域である圧電活性領域１９１と、少なくとも一部の電極部１２１、１３１しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である圧電不活性領域１９２とを有する。
圧電ユニット１５同士は、その接合面１５１における圧電活性領域１９１の少なくとも一部で圧電ユニット１５同士を接着剤によって接着する領域である部分接着部７０１と、接合面１５１における圧電不活性領域１９２の少なくとも一部で圧電ユニット１５同士を接着しない領域である非接着部７０２とを有する接合材層７０により保持されている。非接着部７０２においては、圧電ユニット１５間に隙間部７５０が形成されている。また、隙間部７５０は、積層型圧電素子７の側面に開口しており、開口部７５９を形成している。
【０１６０】
以下、本例の積層型圧電素子７の製造方法につき、説明する。
本例においては、まず、参考例１と同様に、グリーンシート作製工程、電極印刷工程、圧着工程、積層体切断工程、及び焼成工程を行うことにより、圧電ユニットを作製した。図４０に示すごとく、この圧電ユニット１５は、参考例１と同様に圧電体層１１と電極配設層１２、１３とを交互に積層してなり、側面に焼付け銀からなるユニット側面電極を有するものである。本例においては、焼付け銀からなるユニット側面電極を第１側面電極７７７、７７８という。
【０１６１】
次に、上記のようにして作製した圧電ユニット１５の接合面１５１の圧電活性領域に接着剤７０１を塗布した。接着剤としてエポキシ樹脂系接着剤を用いた。
次いで、図３０に示すごとく、これらの圧電ユニット１５を複数積層し、その接合部７５５の接合面に塗布した接着剤７０１を硬化させ、図３８及び図３９に示すごとく、圧電ユニット１５間の接合部７５５に、部分接着部７０１を形成した。このとき部分接着部７０１の周囲には、圧電ユニット１５同士が接着されていない非接着部７０２が形成される。その結果、圧電ユニット１５間の接合部７５５には、非接着部７０２において隙間部７５０が形成される。
【０１６２】
次に、エポキシ樹脂とＡｇとを含有するペースト状の導電性樹脂（樹脂銀）と導電性の金属メッシュからなる外部側面電極を準備した。次いで、ペースト状の樹脂銀を各圧電ユニットの側面に形成された第１側面電極上に塗布し、硬化させて第２側面電極７７８、７８８を形成する。このとき、樹脂銀が完全に硬化する前に金属メッシュからなる外部側面電極７７２、７８２を第２側面電極に埋め込んだ。そして、樹脂銀を完全に硬化させることにより、外部側面電極７７２、７８２を第２側面電極に埋設させた。
このようにして、第１側面電極７７７、７８７と第２側面電極７７８、７８８とからなるユニット側面電極７７１、７８１に、外部側面電極７７２、７８２が埋設された側面電極７７、７８を形成した。各圧電ユニットの同じ側面に形成得されたユニット側面電極７７１（又は７８１）同士は、外部側面電極７７２（又は７８２）により電気的に導通している。
このようにして積層型圧電素子７を作製した。
【０１６３】
図３８及び図３９に示すごとく、本例の積層型圧電素子７においては、各圧電ユニット１５同士は、圧電活性領域１９１に形成された部分接着部７０１により接合されており、部分接着部７０１の周囲（圧電不活性領域１９２）には、接着剤が形成されていない非接着部７０２が形成されている。非接着部７０２においては、圧電ユニット１５同士は接着剤により接着されておらず、圧電ユニット１５間に隙間部７５０が形成される。この隙間部７５０は、積層型圧電素子７の駆動時にその体積を変化させることができるため、圧電活性領域１９１と圧電不活性領域１９２との境界部に発生する応力集中を緩和することができる。このような、隙間部７５０を有しているため、本例においては、上述のごとく、比較的破断強度の高いエポキシ樹脂系接着剤等の接着剤により部分接着部７０１を形成することができる。
【０１６４】
また、本例においては、側面電極７７，７８として、各圧電ユニット１５の積層方向の両端部には露出していないユニット側面電極７７１、７８１と、これらユニット側面電極７７１、７８１に埋設された外部側面電極７７２、７８２が形成されている。そのため、積層型圧電素子７においては、その作製時に、例えば接合部７５５の側面に露出する開口部７５９上に導電性材料を塗布して側面電極７７、７８を形成する必要性を回避することができる。
【０１６５】
即ち、ユニット側面電極７７１、７８１は、積層型圧電素子７の側面における接合部７５５上には形成されていない。よって、ユニット側面電極７７１、７８１、特に本例においては第１側面電極７７７、７８７及び第２側面電極７７８、７８８の形成時に、これらを構成する導電性材料の成分が接合部７５５の開口部７５９から滲入することを防止することができる。また、外部側面電極７７２、７８２は、例えば固形の外部側面電極７７２、７８２をユニット側面電極７７１、７８１に埋設させて形成することができる。そのため、外部側面電極７７２、７８２の形成時においても、これを構成する導電性材料の成分が接合部７５５の開口部７５９から滲入することを防止することができる。
【０１６６】
このように、本例の積層型圧電素子７においては、側面電極７７、７８の形成時に、導電性材料の成分の接合部７５５への滲入することを防止することができるため、圧電ユニット１５同士が接合部７５５の圧電不活性領域１９２において固着することを防止することができる。それ故、積層型圧電素子７の駆動時には、接合部７５５における隙間部７５０を圧電不活性領域１９２において部分的に充分に離間させることが可能になる。それ故、積層型圧電素子７の駆動時に、圧電活性領域１９１と圧電不活性領域１９２との境界における応力集中を充分に緩和し、圧電ユニット１５の内部にクラックが発生することを防止することができる。
【０１６７】
本例においては、上記のごとく、圧電ユニット間に部分接着部７０１を有する接合材層７０を形成してなる積層型圧電素子７について、ユニット側面電極に外部側面電極を埋設させてなる側面電極を形成したが、参考例３及び実施例１のように圧電ユニット間を少なくとも積層方向に加圧してなる積層型圧電素子についても、同様の側面電極を形成することにより、同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１６８】
１  積層型圧電素子
１０  接合材層
１００  離間部
１１  圧電体層
１２  電極配設層
１２１  電極部
１２２  控え部
１３  電極配設層
１３１  電極部
１３２  控え部
１５  圧電ユニット
１５１  接合面
１７  側面電極
１８  側面電極
１９１  圧電活性領域
１９２  圧電不活性領域
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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