(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミックシートと電極層とを所定方向に交互に積層することにより積層体として構成されると共に、該積層体が積層面と平行な平面上における該所定方向と垂直な一方向を長手方向とし、且つ該所定方向と垂直な該一方向と垂直な他方向を短手方向とする長角柱の積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、前記電極層は、前記圧電セラミックシートの一部のものにおける平面上の中央部分で前記長手方向に沿って延びた帯状の直行部，該平面上における該直行部にあっての中途部分から前記短手方向に沿って該長手方向の両方の周縁までそれぞれ交わらずに延在するように延びた伸展部，及び該平面上における該直行部の一端側から該短手方向に沿って該長手方向の一方の周縁まで屈曲して延びた結合部を一体的に内部電極として形成して成る第１の電極層と、前記圧電セラミックシートの他部のものにおける平面上の中央部分で前記長手方向に沿って延びた帯状の直行部，該平面上における該直行部にあっての中途部分から前記短手方向に沿って該長手方向の両方の周縁までそれぞれ交わらずに延在するように延びた伸展部，及び該平面上における該直行部の一端側から該短手方向に沿って該長手方向の他方の周縁まで屈曲して延びた結合部を一体的に内部電極として形成して成る第２の電極層とに区別された上で該第１の電極層及び該第２の電極層が該圧電セラミックシートに対して交互に積層されることで前記積層体を成すもので、前記第１の電極層における前記内部電極は、前記積層体にあっての前記長手方向における一方の側面の一端側部分で断続的に前記結合部の露呈した部分がそれぞれ第１の外部電極により結合接続され、前記第２の電極層における前記内部電極は、前記積層体にあっての前記長手方向における他方の側面の一端側部分で断続的に前記結合部の露呈した部分がそれぞれ第２の外部電極により結合接続されたことを特徴する積層型圧電セラミックアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載の積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、前記第１の外部電極と前記第２の外部電極とは、前記積層体にあっての前記長手方向に沿って互いに対向して存在する一方の側面上の一端側部分と他方の側面上の一端側部分とに対してそれぞれ前記所定の方向に沿って互いに対向する帯状として延在するように形成されたことを特徴とする積層型圧電セラミックアクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、前記伸展部は、前記長手方向における該長手方向に沿った両方の周縁の端部を含む周縁側寄りの局部の幅寸法がその他の部分の幅寸法よりも狭くて露出面積が小さくなるように形成されたことを特徴とする積層型圧電セラミックアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一つに記載の積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、前記伸展部は、前記直行部にあっての所定の間隔を有する中途部分から互いに同じ間隔で同一な直線上に延在して平行するように形成されたことを特徴とする積層型圧電セラミックアクチュエータ。
【請求項５】
圧電セラミックシートと電極層とを所定方向に交互に積層することにより積層体として構成されると共に、該積層体が該所定方向の積層面と平行な平面上における一方向を長手方向とし、且つ該一方向と垂直な他方向を短手方向とする長角柱の積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、前記電極層は、前記圧電セラミックシートの一部のものにおける平面上の中央部分で前記長手方向に沿って延びた帯状の直行部，該平面上における該直行部にあっての中途部分から前記短手方向に沿って該長手方向の両方の周縁までそれぞれ交わらずに延在するように延びた伸展部，及び該平面上における該直行部にあっての中央部分に位置する該伸展部の相互間から該短手方向に沿って該長手方向の一方の周縁まで延びた結合部を一体的に内部電極として形成して成る第１の電極層と、前記圧電セラミックシートの他部のものにおける平面上の中央部分で前記長手方向に沿って延びた帯状の直行部，該平面上における該直行部にあっての中途部分から前記短手方向に沿って該長手方向の両方の周縁までそれぞれ交わらずに延在するように延びた伸展部，及び該平面上における該直行部にあっての中央部分に位置する該伸展部の相互間から該短手方向に沿って該長手方向の他方の周縁まで延びた結合部を一体的に内部電極として形成して成る第２の電極層とに区別された上で該第１の電極層及び該第２の電極層が該圧電セラミックシートに対して交互に積層されることで前記積層体を成すもので、前記第１の電極層における前記内部電極は、前記積層体にあっての前記長手方向における一方の側面の中央部分で断続的に前記結合部の露呈した部分がそれぞれ第１の外部電極により結合接続され、前記第２の電極層における前記内部電極は、前記積層体にあっての前記長手方向における他方の側面の中央部分で断続的に前記結合部の露呈した部分がそれぞれ第２の外部電極により結合接続されたことを特徴する積層型圧電セラミックアクチュエータ。
【請求項６】
請求項５記載の積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、前記第１の外部電極と前記第２の外部電極とは、前記積層体にあっての前記長手方向に沿って互いに対向して存在する一方の側面上の中央部分と他方の側面上の中央部分とに対してそれぞれ前記所定の方向に沿って互いに対向する帯状として延在するように形成されたことを特徴とする積層型圧電セラミックアクチュエータ。
【請求項７】
請求項５又は６記載の積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、前記伸展部は、前記長手方向における該長手方向に沿った両方の周縁の端部を含む周縁側寄りの局部の幅寸法がその他の部分の幅寸法よりも狭くて露出面積が小さくなるように形成されたことを特徴とする積層型圧電セラミックアクチュエータ。
【請求項８】
請求項５〜７の何れか一つに記載の積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、前記伸展部は、前記直行部にあっての所定の間隔を有する中途部分から互いに同じ間隔で同一な直線上に延在して平行するように形成されたことを特徴とする積層型圧電セラミックアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として電気的エネルギーを機械的エネルギー（駆動力を生じて微小に変位する）に変換する積層型圧電セラミックアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の積層型圧電セラミックアクチュエータは、圧電セラミックの電界誘起歪みを利用したデバイスであり、圧電セラミックシートと電極を含む電極層とを多層積層することによる積層体として構成されている。このような構造は一般に積層型セラミックコンデンサと類似している。
【０００３】
図４は、従来の積層型圧電セラミックアクチュエータの基本構成を示したものである。この積層型圧電セラミックアクチュエータの場合、内部電極４２と外部電極４４との接続に際して内部電極４２の引き出し部が圧電的に不活性とならないように、積層過程で各側面に露出する内部電極４２上に一層おきにガラス絶縁部４３を設け、そのガラス絶縁部４３上に外部電極４４を配置させている。
【０００４】
この積層型圧電セラミックアクチュエータは、駆動回路より電気的エネルギーを供給すると、圧電縦効果により圧電セラミックシート４１と内部電極４２との積層方向に生じる変位や駆動力を利用できる。
【０００５】
このタイプの積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、大きな変位量を得ようとすれば、理論的には圧電セラミックシート４１と内部電極４２との積層数を多くし、その積層方向を長くする構成とすれば良い。
【０００６】
しかしながら、積層数を増加させると脱バインダーや焼結工程においてデラミネーションやクラック等のトラブルが発生して欠陥を生じる危険があるので、積層方向の長手寸法には実質的に限界がある。通常このタイプの積層型圧電セラミックアクチュエータの長手は２０ｍｍ程度が限界になっている。
【０００７】
そこで、積層体において圧電セラミックシートと内部電極とを所定方向に積層した積層面と平行な平面上における所定方向と垂直な一方向を長手方向とすれば、寸法の長い積層型圧電セラミックアクチュエータを構成することができる。このようなタイプの積層型圧電セラミックアクチュエータは既に幾つかのものが提案されている。
【０００８】
例えば、特願平３−２７１９１３号記載の積層型圧電セラミックアクチュエータの場合は、図５に示すように、圧電セラミックシート５１と電極層とを所定方向に交互に積層することにより積層体として構成されると共に、積層体が積層面と平行な平面上における所定方向と垂直な一方向を長手方向とし、且つ所定方向と垂直な一方向と垂直な他方向を短手方向とする長角柱として構成される。ここでの電極層は、積層体の長手方向と直交する短手方向に沿って延在し、且つ長手方向に沿って所定の間隔を有して位置された複数の帯状内部電極５２を含んでいる。又、この電極層は、圧電セラミックシート５１の一部のものにおける平面上で各帯状内部電極５２が短手方向に沿ってその一端が長手方向の一方の周縁まで延び、且つ他端が長手方向の他方の周縁から所定の距離を有して隔てられるように形成され、各帯状内部電極５２の一端を外部電極用の結合部とする第１の電極層と、圧電セラミックシート５１の他部のものにおける平面上で各帯状内部電極５２が短手方向に沿ってその他端が長手方向の他方の周縁まで延び、且つ一端が長手方向の一方の周縁から所定の距離を有して隔てられるように形成され、各帯状内部電極５２の他端を外部電極用の結合部とする第２の電極層とに区別され、これらの第１の電極層及び第２の電極層が圧電セラミックシート５１に対して交互に積層されることで積層体を成している。
【０００９】
ここで、第１の電極層が含む各帯状内部電極５２は、それぞれが長手方向において第２の電極層が含む各帯状内部電極５２の相互間隔の間に置かれると共に、第２の電極層が含む各帯状内部電極５２と平行するように配置されている。又、第１の電極層の各帯状内部電極５２の一端側の結合部は、積層体の長手方向に対向する一方の側面全体に設けられた外部電極５４ａにより結合接続され、第２の電極層の各帯状内部電極５２の他端側の結合部は、積層体の長手方向に対向する他方の側面全体に設けられた外部電極５４ｂにより結合接続される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図５に示す積層型圧電セラミックアクチュエータの場合、各帯状内部電極５２と外部電極５４ａ，５４ｂとにおける接続箇所の結合部が各帯状内部電極５２の一方側に存在し、各帯状内部電極５２の他方側が空所となっているため、この空所部分が圧電的に不活性となってしまう。
【００１１】
このように圧電的な不活性部分があると、分極工程や駆動時等にて高電圧を印加した場合にその部分に応力が集中してクラック等のトラブルを発生し、場合によっては積層型圧電セラミックアクチュエータが破壊されこともある。
【００１２】
本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、圧電的に不活性な部分が無く、しかも分極時や駆動時に破壊され難い積層型圧電セラミックアクチュエータを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、圧電セラミックシートと電極層とを所定方向に交互に積層することにより積層体として構成されると共に、該積層体が積層面と平行な平面上における該所定方向と垂直な一方向を長手方向とし、且つ該所定方向と垂直な該一方向と垂直な他方向を短手方向とする長角柱の積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、電極層は、圧電セラミックシートの一部のものにおける平面上の中央部分で長手方向に沿って延びた帯状の直行部，該平面上における該直行部にあっての中途部分から短手方向に沿って該長手方向の両方の周縁までそれぞれ交わらずに延在するように延びた伸展部，及び該平面上における該直行部の一端側から該短手方向に沿って該長手方向の一方の周縁まで屈曲して延びた結合部を一体的に内部電極として形成して成る第１の電極層と、圧電セラミックシートの他部のものにおける平面上の中央部分で長手方向に沿って延びた帯状の直行部，該平面上における該直行部にあっての中途部分から短手方向に沿って該長手方向の両方の周縁までそれぞれ交わらずに延在するように延びた伸展部，及び該平面上における該直行部の一端側から該短手方向に沿って該長手方向の他方の周縁まで屈曲して延びた結合部を一体的に内部電極として形成して成る第２の電極層とに区別された上で該第１の電極層及び該第２の電極層が該圧電セラミックシートに対して交互に積層されることで積層体を成すもので、第１の電極層における内部電極は、積層体にあっての長手方向における一方の側面の一端側部分で断続的に結合部の露呈した部分がそれぞれ第１の外部電極により結合接続され、第２の電極層における内部電極は、積層体にあっての長手方向における他方の側面の一端側部分で断続的に結合部の露呈した部分がそれぞれ第２の外部電極により結合接続された積層型圧電セラミックアクチュエータが得られる。
【００１４】
又、本発明によれば、上記積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、第１の外部電極と第２の外部電極とは、積層体にあっての長手方向に沿って互いに対向して存在する一方の側面上の一端側部分と他方の側面上の一端側部分とに対してそれぞれ所定の方向に沿って互いに対向する帯状として延在するように形成された積層型圧電セラミックアクチュエータが得られる。
【００１５】
更に、本発明によれば、上記何れかの積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、伸展部は、長手方向における該長手方向に沿った両方の周縁の端部を含む周縁側寄りの局部の幅寸法がその他の部分の幅寸法よりも狭くて露出面積が小さくなるように形成された積層型圧電セラミックアクチュエータが得られる。
【００１６】
加えて、本発明によれば、上記何れか一つの積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、伸展部は、直行部にあっての所定の間隔を有する中途部分から互いに同じ間隔で同一な直線上に延在して平行するように形成された積層型圧電セラミックアクチュエータが得られる。
【００１７】
一方、本発明によれば、圧電セラミックシートと電極層とを所定方向に交互に積層することにより積層体として構成されると共に、該積層体が該所定方向の積層面と平行な平面上における一方向を長手方向とし、且つ該一方向と垂直な他方向を短手方向とする長角柱の積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、電極層は、圧電セラミックシートの一部のものにおける平面上の中央部分で長手方向に沿って延びた帯状の直行部，該平面上における該直行部にあっての中途部分から短手方向に沿って該長手方向の両方の周縁までそれぞれ交わらずに延在するように延びた伸展部，及び該平面上における該直行部にあっての中央部分に位置する該伸展部の相互間から該短手方向に沿って該長手方向の一方の周縁まで屈曲して延びた結合部を一体的に内部電極として形成して成る第１の電極層と、圧電セラミックシートの他部のものにおける平面上の中央部分で長手方向に沿って延びた帯状の直行部，該平面上における該直行部にあっての中途部分から短手方向に沿って該長手方向の両方の周縁までそれぞれ交わらずに延在するように延びた伸展部，及び該平面上における該直行部にあっての中央部分に位置する該伸展部の相互間から該短手方向に沿って該長手方向の他方の周縁まで屈曲して延びた結合部を一体的に内部電極として形成して成る第２の電極層とに区別された上で該第１の電極層及び該第２の電極層が該圧電セラミックシートに対して交互に積層されることで積層体を成すもので、第１の電極層における内部電極は、積層体にあっての長手方向における一方の側面の中央部分で断続的に結合部の露呈した部分がそれぞれ第１の外部電極により結合接続され、第２の電極層における内部電極は、積層体にあっての長手方向における他方の側面の中央部分で断続的に結合部の露呈した部分がそれぞれ第２の外部電極により結合接続された積層型圧電セラミックアクチュエータが得られる。
【００１８】
又、本発明によれば、上記積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、第１の外部電極と第２の外部電極とは、積層体にあっての長手方向に沿って互いに対向して存在する一方の側面上の中央部分と他方の側面上の中央部分とに対してそれぞれ所定の方向に沿って互いに対向する帯状として延在するように形成された積層型圧電セラミックアクチュエータが得られる。
【００１９】
更に、本発明によれば、上記何れかの積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、伸展部は、長手方向における該長手方向に沿った両方の周縁の端部を含む周縁側寄りの局部の幅寸法がその他の部分の幅寸法よりも狭くて露出面積が小さくなるように形成された積層型圧電セラミックアクチュエータが得られる。
【００２０】
加えて、本発明によれば、上記何れか一つの積層型圧電セラミックアクチュエータにおいて、伸展部は、直行部にあっての所定の間隔を有する中途部分から互いに同じ間隔で同一な直線上に延在して平行するように形成された積層型圧電セラミックアクチュエータが得られる。
【００２１】
【作用】
不活性部分の無い積層体の長角柱として構成される本発明の積層型圧電セラミックアクチュエータにおいては、内部電極における外部電極との接続部を積層型圧電セラミックアクチュエータの機械的変位量や応力の出力面を避けて長角柱の長手方向の対向する側面に存在する圧電的に不活性な部分に設けている。ここでの内部電極は、圧電セラミックシートの平面上で長手方向に沿って延びた帯状の直行部を有すると共に、直行部にあっての中途部分から短手方向に沿って長手方向の両方の周縁までそれぞれ交わらずに延在するように延びた伸展部を有する他、直行部の一端側から短手方向に沿って長手方向の一方，並びに他方の周縁まで屈曲して延びた結合部を有する構造か、或いは直行部にあっての中央部分に位置する伸展部の相互間から短手方向に沿って長手方向の一方の周縁，並びに他方の周縁まで延びた結合部を有する構成であり、積層体の長手方向での両側面における一端側付近か、或いは中央付近に対向して断続的に位置される結合部の露呈部分が積層方向に向かって延びる帯状の外部電極用の接続部分として外部電極との間で結合接続される。このような内部電極は、長手方向に沿った直行部とこれより延在する結合部とを合わせた局部的な形状において、Ｌ字型やＴ字型の部分が存在する。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例を挙げ、本発明の積層型圧電セラミックアクチュエータについて、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施例に係る積層型圧電セラミックアクチュエータの基本構成を斜視図により示したものである。
【００２４】
この積層型圧電セラミックアクチュエータの場合も、図５で説明したものと同様に、圧電セラミックシート１１と電極層とを所定方向に交互に積層することにより積層体として構成されると共に、積層体が積層面と平行な平面上における所定方向と垂直な一方向を長手方向とし、且つ所定方向と垂直な一方向と垂直な他方向を短手方向とする長角柱として構成される。但し、ここでの電極層は、圧電セラミックシート１１の一部のものにおける平面上の中央部分で長手方向に沿って延びた帯状の直行部１２ａ，平面上における直行部１２ａにあっての中途部分から短手方向に沿って長手方向の両方の周縁までそれぞれ交わらずに延在するように延びた伸展部１２ａ，及び平面上における直行部１２ｂの一端側から短手方向に沿って長手方向の一方の周縁まで屈曲して延びた結合部１２ｃを一体的に内部電極１２として形成して成る第１の電極層と、圧電セラミックシート１１の他部のものにおける平面上の中央部分で長手方向に沿って延びた帯状の直行部１２ｂ，平面上における直行部１２ｂにあっての中途部分から短手方向に沿って長手方向の両方の周縁までそれぞれ交わらずに延在するように延びた伸展部１２ａ，及び平面上における直行部１２ｂの一端側から短手方向に沿って長手方向の他方の周縁まで屈曲して延びた結合部１２ｃを一体的に内部電極１２として形成して成る第２の電極層とに区別された上で第１の電極層及び第２の電極層が圧電セラミックシート１１に対して交互に積層されることで積層体を成している。
【００２５】
即ち、この積層型圧電セラミックアクチュエータにおいては、第１の電極層，第２の電極層による内部電極１２が圧電セラミックシート１１との間で交互に積層されて積層体を成すが、第１の電極層における内部電極１２は、積層体にあっての長手方向における一方の側面の一端側部分で断続的に結合部１２ｃの露呈した部分がそれぞれ第１の外部電極１４ａにより結合接続され、第２の電極層における内部電極１２は、積層体にあっての長手方向における他方の側面の一端側部分で断続的に結合部１２ｃの露呈した部分がそれぞれ第２の外部電極１４ｂにより結合接続された構成となっている。
【００２６】
又、第１の外部電極１４ａと第２の外部電極１４ｂとは、積層体にあっての長手方向に沿って互いに対向して存在する一方の側面上の一端側部分と他方の側面上の一端側部分とに対してそれぞれ所定の方向に沿って互いに対向する帯状として延在するように形成され、第１の電極層，第２の電極層における伸展部１２ａは、直行部１２ｂにあっての所定の間隔を有する中途部分から互いに同じ間隔で同一な直線上に延在して平行するように形成され、しかも伸展部１２ａ，直行部１２ｂは積層状態で空間配置上、平面投影した場合にそれぞれ同じ構成部分が相対的に重なり合うような位置に配置されている。
【００２７】
このような構成の積層型圧電セラミックアクチュエータは、図１に示されるように、第１の電極層，第２の電極層による内部電極１２と外部電極１４ａ，１４ｂとの接続箇所が積層体の長手方向における対向する一方の側面，他方の側面のそれぞれにおいて一箇所となっているので、圧電的な不活性部分が最小限に抑制されたものとなる。
【００２８】
因みに、図１に示す積層型圧電セラミックアクチュエータにおいては、結合部１２ｃの端部と外部電極１４ａ，１４ｂとの接続箇所を積層体の長手方向における対向する一方の側面の一端側，他方の側面の一端側となるようにしているが、この接続箇所を図２に示される本発明の第２の実施例に係る積層型圧電セラミックアクチュエータにおける結合部２２ｃと外部電極２４ａ，２４ｂとの関係のように、積層体の長手方向における対向する一方の側面の中央側，他方の側面の中央側となるように変更しても良い。
【００２９】
但し、この場合、電極層は、圧電セラミックシート２１の一部のものにおける平面上の中央部分で長手方向に沿って延びた帯状の直行部２２ｂ，平面上における直行部２２ｂにあっての中途部分から短手方向に沿って長手方向の両方の周縁までそれぞれ交わらずに延在するように延びた伸展部２２ａ，及び平面上における直行部２２ｂにあっての中央部分に位置する伸展部２２ａの相互間から短手方向に沿って長手方向の一方の周縁まで屈曲して延びた結合部２２ｃを一体的に内部電極２２として形成して成る第１の電極層と、圧電セラミックシート２１の他部のものにおける平面上の中央部分で長手方向に沿って延びた帯状の直行部２２ｂ，平面上における直行部２２ｂにあっての中途部分から短手方向に沿って長手方向の両方の周縁までそれぞれ交わらずに延在するように延びた伸展部２２ａ，及び平面上における直行部２２ｂにあっての中央部分に位置する伸展部２２ａの相互間から短手方向に沿って長手方向の他方の周縁まで屈曲して延びた結合部２２ｃを一体的に内部電極２２として形成して成る第２の電極層とに区別された上で第１の電極層及び第２の電極層が圧電セラミックシート２１に対して交互に積層されることで積層体を成すものとした上、第１の電極層における内部電極２２は、積層体にあっての長手方向における一方の側面の中央部分で断続的に結合部２２ｃの露呈した部分がそれぞれ第１の外部電極２４ａにより結合接続され、第２の電極層における内部電極２２は、積層体にあっての長手方向における他方の側面の中央部分で断続的に結合部２２ｃの露呈した部分がそれぞれ第２の外部電極により結合接続されるものとする。
【００３０】
即ち、この実施例２に係る積層型圧電セラミックアクチュエータの場合、図２に示されるように、第１の外部電極２４ａと第２の外部電極２４ｂとは、積層体にあっての長手方向に沿って互いに対向して存在する一方の側面上の中央部分と他方の側面上の中央部分とに対してそれぞれ所定の方向に沿って互いに対向する帯状として延在するように形成された点が図１の場合と比べて異なっている。その他の第１の電極層，第２の電極層における伸展部２２ａが直行部２２ｂにあっての所定の間隔を有する中途部分から互いに同じ間隔で同一な直線上に延在して平行するように形成され、伸展部２２ａ，直行部２２ｂが積層状態で空間配置上、平面投影した場合にそれぞれ同じ構成部分が相対的に重なり合うような位置に配置される点は図１の場合と同様であるため、この場合にも圧電的な不活性部分が最小限に抑制されたものとなる。
【００３１】
次に、このような各積層型圧電セラミックアクチュエータの製造方法について具体的に説明する。
【００３２】
第１の実施例に係る積層型圧電セラミックアクチュエータの場合、圧電性セラミックシート１１の原材料は、化学組成式がＰｂ（Ｎｉ・Ｎｂ）０．５Ｔｉ０．３５Ｚｒ０．１５Ｏ３で表わされるチタン酸ジルコン酸鉛系磁器である。
【００３３】
積層型圧電セラミックアクチュエータとなる長角柱は、断面寸法が５ｍｍ×５ｍｍ，長さが７０ｍｍである。又、圧電セラミックシート１１の一層の厚さは５０ミクロンであり、アクチュエータを構成するための積層数は１００層である。内部電極１２において、伸展部１２ａは圧電セラミックシート１１の一層毎に１／２ピッチずらして形成されている。伸展部１２ａの寸法は幅が２００ミクロン，長さが５．０ミリメートルであり、伸展部１２ａの相互の間隔は６００ミクロンである。又、伸展部１２ａの長手方向の繰り返し数は８０本となっている。
【００３４】
直行部１２ｂは、伸展部１２ａの中央を結んで長手方向に沿うものとして、幅が３００ミクロン，長さが６６ミリメートルで形成されている。この直行部１２ｂより長角柱の側面側へと屈曲して延在する位置には、結合部１２ｃが形成されている。ここで直行部１２ｂ及び結合部１２ｃは合わせて伸展部１２ａに対してＬ字状に形成される。但し、ここでの伸展部１２ａ，直行部１２ｂ，及び結合部１２ｃを有する内部電極１２は、スクリーン印刷により一繋りとして一体的に形成されるものである。
【００３５】
引き続き、長角柱の側面より露出した結合部１２ｃの端部（接続部分となる）上に銀の外部電極１４ａ，１４ｂを焼き付け、結合部１２ｃの接続部分と外部電極１４ａ，１４ｂとを接続する。尚、この積層型圧電セラミックアクチュエータは、内部電極１２の局部に直行部１２ｂ，及び結合部１２ｃによるＬ字状部を含むので、Ｌ字型積層型圧電セラミックアクチュエータと呼ばれても良い。
【００３６】
一方、第２の実施例に係る積層型圧電セラミックアクチュエータの場合は、同様な手順で内部電極２２の伸展部２２ａを圧電セラミックシート２１の一層毎に１／２ピッチずらして形成するときに、繰り返し方向のほぼ中央部に２ｍｍの寸法で伸展部２２ａの無い間隔を設ける。
【００３７】
次に、伸展部２２ａの中央を結んで長手方向に沿うものとして、幅が３００ミクロン，長さが６８ミリメートルの直行部２２ｂを形成するが、このときに伸展部２２ａの無い２ｍｍの間隔にて直行部２２ｂより長角柱の側面側へと延在するように結合部２２ｃを形成する。ここで、直行部２２ｂ及び結合部２２ｃは伸展部２２ａに対してＴ字状に形成される。
【００３８】
引き続き、長角柱の側面より露出した結合部２２ｃの端部（接続部分となる）上に銀の外部電極２４ａ，２４ｂを焼き付け、結合部２２ｃの接続部分と外部電極２４ａ，２４ｂとを接続する。尚、この積層型圧電セラミックアクチュエータは、内部電極２２の局部に直行部２２ｂ及び結合部２２ｃによるＴ字状部を含むため、Ｔ字型積層型圧電セラミックアクチュエータと呼ばれても良い。
【００３９】
そこで、このようにして得られる各積層型圧電セラミックアクチュエータを対象に、ＤＣ３５０ボルトの高電圧を印加して分極処理を施し、更に４０℃−９０％ＲＨ環境下で３００ボルトの一定電圧を印加してエージングを施した。表１は、このときの各処理に際しての不良発生率に関する測定結果を、図５に示した従来の積層型圧電セラミックアクチュエータのものと比較して示したものである。
【００４０】
【表１】
0003567330.tif 000002
【００４１】
表１から明らかなように、本発明のＬ字型やＴ字型の積層型圧電セラミックアクチュエータは、内部電極１２，２２の形状に拘らず、図５に示した従来のものに較べて分極工程におけるクラックの発生が少なく、又エージング百時間後，及びエージング千時間後の不良率も低くなり、耐湿負荷特性が向上していることが判る。即ち、第１，第２の実施例に係る積層型圧電セラミックアクチュエータは、圧電的に不活性な部分が少なく、結果として分極時や駆動時に破壊され難いものとなる。
【００４２】
ところで、このように圧電的な不活性部分を有しない長角柱の積層型圧電セラミックアクチュエータであっても、長角柱（積層体）の側面に沿って内部電極１２，２２の伸展部１２ａ，２２ａ及び結合部１２ｃ，２２ｃの端部が露出して設けられるため、駆動時に表面漏れによる電気的短絡が生じることがある。
【００４３】
そこで、このような表面漏れを対策し、例えば図３に示す如く本発明の第３の実施例に係る電気的に安定した積層型圧電セラミックアクチュエータを構成することもできる。
【００４４】
この積層型圧電セラミックアクチュエータは、図１に示した第１の実施例に係る積層型圧電セラミックアクチュエータとの基本構成で比較した場合、内部電極３２において、直行部３２ｂの一端側から短手方向に沿って長手方向の一方の周縁まで屈曲して延びた結合部３２ｃを有する点は同じであるが、ここでは伸展部３２ａにあっての長手方向における長手方向に沿った両方の周縁の端部を含む周縁側寄りの局部の幅寸法がその他の部分の幅寸法よりも狭くて露出面積が小さくなるように形成された点のみが相違している。この積層型圧電セラミックアクチュエータの場合、内部電極３２の伸展部３２ａの端部の露出面積が小さくなるので、駆動時に表面漏れによる電気的短絡が生じ難くなる。
【００４５】
この積層型圧電セラミックアクチュエータの製造も、上述した第１の実施例の場合と同様な手順で行う。
【００４６】
即ち、この内部電極３２において、伸展部３２ａは圧電セラミックシート３１の一層毎に１／２ピッチずらして形成されている。伸展部３２ａの寸法は幅が１００ミクロン，長さが０．７５ミリメートルで、伸展部３２ａの相互の間隔は６００ミクロンである。又、伸展部３２ａの長手方向の繰り返し数は８０本となっている。
【００４７】
直行部３２ｂは伸展部３２ａの中央を結んで長手方向に沿うものとして、幅が２００ミクロン，長さが６６ミリメートルで形成されている。この直行部３２ｂより長角柱の側面側へと屈曲して延在する位置には、結合部３２ｃが形成されている。但し、ここでの伸展部３２ａ，直行部３２ｂ，及び結合部３２ｃを有する内部電極３２も、スクリーン印刷により一体的に一繋りとして形成されるものである。
【００４８】
引き続き、長角柱の側面より露出した結合部３２ｃの端部（接続部分となる）上に銀の外部電極３４ａ，３４ｂを焼き付け、結合部３２ｃの接続部分と外部電極３４ａ，３４ｂとを接続する。尚、この積層型圧電セラミックアクチュエータもＬ字型のものとなる。
【００４９】
そこで、このようにして得られた積層型圧電セラミックアクチュエータを対象に、ＤＣ３５０ボルトの高電圧を印加して分極処理を施し、更に４０℃−９０％ＲＨ環境下で３００ボルトの一定電圧を印加してエージングを施した。表２は、このときの各処理に際しての不良発生率に関する測定結果を、図５に示した従来の積層型圧電セラミックアクチュエータのものと比較して示したものである。
【００５０】
【表２】
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【００５１】
表２から明らかなように、この積層型圧電セラミックアクチュエータは、従来のものに較べて分極工程における不良の発生が約１／３程度にまで減少され、又エージング百時間後，及びエージング千時間後の不良率も低くなり、耐湿負荷特性が向上していることが判る。即ち、第３の実施例に係る積層型圧電セラミックアクチュエータは、結果として駆動時の表面漏れが少なく、電気的に安定なものとなる。
【００５２】
尚、上述した第３の実施例に係る構成を第２の実施例に係るＴ字型の積層型圧電セラミックアクチュエータに適用し、伸展部２２ａにあっての長手方向における長手方向に沿った両方の周縁の端部を含む周縁側寄りの局部の幅寸法がその他の部分の幅寸法よりも狭くて露出面積が小さくなるように形成する構成を導入することもできる。
【００５３】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明によれば、内部電極と外部電極との接続に際して圧電的に不活性な部分が無く、しかも分極時や駆動時に破壊され難いと共に、駆動時に表面漏れが少ない電気的に安定な積層型圧電セラミックアクチュエータが得られるようになる。これにより、積層型圧電セラミックアクチュエータの製造工程においては、不良率が顕著に改善されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る積層型圧電セラミックアクチュエータの基本構成を示した斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る積層型圧電セラミックアクチュエータの基本構成を示した斜視図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る積層型圧電セラミックアクチュエータの基本構成を示した斜視図である。
【図４】従来の積層型圧電セラミックアクチュエータの一例を示した斜視図である。
【図５】従来の積層型圧電セラミックアクチュエータの他例を示した斜視図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，５１  圧電セラミックシート
１２，２２，３２  内部電極
１２ａ，２２ａ，３２ａ  伸展部
１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ  直行部
１２ｃ，２２ｃ，３２ｃ  結合部
１４ａ，１４ｂ，２４ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂ  外部電極
４３  ガラス絶縁部
４２  板状内部電極
５２  帯状内部電極
【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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