(57)【要約】  【課題】  外部電極が低抵抗で酸化することなく、かつ外部電極と導電性接合材との接合強度の高い積層型圧電素子およびこれを備えた圧電アクチュエータ、噴射装置、燃料噴射システムを提供する。  【解決手段】  本発明の積層型圧電素子は、圧電体層および内部電極層が積層された積層体と、内部電極層と電気的に接続されるように積層体の側面に設けられた導電性接合材５と、導電性接合材５に当接する領域を有するように設けられた外部電極６とを含み、この外部電極６は、導電性接合材５に当接する領域の少なくとも一部に金属層非形成部６１を有し、その他の領域に金属層６２が形成されていることを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体層および内部電極層が積層された積層体と、前記内部電極層と電気的に接続されるように前記積層体の側面に設けられた導電性接合材と、該導電性接合材に当接する領域を有するように設けられた外部電極とを含み、該外部電極は、前記導電性接合材に当接する領域の少なくとも一部に金属層非形成部を有し、その他の領域に金属層が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２】
前記内部電極層と前記導電性接合材との間に導体層が介在していることを特徴とする請求項１に記載の積層型圧電素子。
【請求項３】
前記外部電極は前記金属層非形成部の面が前記その他の領域の面よりもあらされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型圧電素子。
【請求項４】
前記外部電極は前記積層体の側面側の面の少なくとも一部に前記金属層非形成部を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型圧電素子。
【請求項５】
前記外部電極は前記積層体の側面側の面に隣接する側面の少なくとも一部に前記金属層非形成部を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型圧電素子。
【請求項６】
前記外部電極は前記積層体の積層方向中央部に対応する位置の少なくとも一部に前記金属層非形成部を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型圧電素子。
【請求項７】
前記外部電極はスリットまたは貫通穴を有し、前記外部電極は前記スリットまたは前記貫通穴に面した側面の少なくとも一部に前記金属層非形成部を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型圧電素子。
【請求項８】
前記外部電極は前記スリットまたは前記貫通穴に面した側面が全て前記金属層非形成部となっており、前記スリットまたは前記貫通穴に前記導電性接合材が入り込んでいることを特徴とする請求項７に記載の積層型圧電素子。
【請求項９】
請求項１に記載の積層型圧電素子と、該積層型圧電素子を内部に収容するケースとを備えていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
噴射孔を有する容器と、請求項１に記載の積層型圧電素子とを備え、前記容器内に蓄えられた流体が前記積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から吐出されることを特徴とする噴射装置。
【請求項１１】
高圧燃料を蓄えるコモンレールと、該コモンレールに蓄えられた前記高圧燃料を噴射する請求項１０に記載の噴射装置と、前記コモンレールに前記高圧燃料を供給する圧力ポンプと、前記噴射装置に駆動信号を与える噴射制御ユニットとを備えたことを特徴とする燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば駆動素子（圧電アクチュエータ）、センサ素子、回路素子等に用いられる積層型圧電素子およびこれを備えた圧電アクチュエータ、噴射装置、燃料噴射システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
積層型圧電素子は、例えば、圧電体層および内部電極層が交互に積層された積層体と、内部電極層と電気的に接続されるように積層体の側面に設けられた外部電極とを含む構成になっている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６６５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、外部電極の表面にメッキなどからなる金属層を設けることにより、外部電極の低抵抗化および表面酸化防止などの効果が得られる。しかし、このような構成とすると、積層体の側面にポリイミドやエポキシ樹脂を含む導電性接合材を介して外部電極を接合した際に、温度サイクルによって外部電極と導電性接合材との界面が剥がれ、局所発熱によって断線するという問題があった。【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、外部電極が低抵抗で酸化することなく、かつ外部電極と導電性接合材との接合強度の高い積層型圧電素子およびこれを備えた圧電アクチュエータ、噴射装置、燃料噴射システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、圧電体層および内部電極層が積層された積層体と、前記内部電極層と電気的に接続されるように前記積層体の側面に設けられた導電性接合材と、該導電性接合材に当接する領域を有するように設けられた外部電極とを含み、該外部電極は、前記導電性接合材に当接する領域の少なくとも一部に金属層非形成部を有し、その他の領域に金属層が形成されていることを特徴とする積層型圧電素子を特徴とする。【０００７】
また本発明は、上記の積層型圧電素子と、該積層型圧電素子を内部に収容するケースとを備えていることを特徴とする圧電アクチュエータである。【０００８】
また本発明は、噴射孔を有する容器と、上記の積層型圧電素子とを備え、前記容器内に蓄えられた流体が前記積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から吐出されることを特徴とする噴射装置である。【０００９】
また本発明は、高圧燃料を蓄えるコモンレールと、該コモンレールに蓄えられた前記高圧燃料を噴射する上記の噴射装置と、前記コモンレールに前記高圧燃料を供給する圧力ポンプと、前記噴射装置に駆動信号を与える噴射制御ユニットとを備えたことを特徴とする燃料噴射システムである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、導電性接合材中の水分で外部電極の表面のうちの金属層非形成部に酸化膜が生じやすいことから、この酸化膜の官能基と導電性接合材が有する官能基とが反応（化学結合）して、導電性接合材と外部電極との接合強度が向上する。また、急激な電流負荷がかかったとき、電気が低抵抗の金属層に優先して流れることから、金属層非形成部は温度上昇しにくい。一方、積層型圧電素子の駆動で外部電極が引っ張られても、金属層形成部における金属層が伸縮または剥がれて応力を緩和する。したがって、金属層非形成部の接合状態は安定するので、積層型圧電素子の急停止は抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の積層型圧電素子の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の積層型圧電素子の実施の形態の一例を示す縦断面図である。
【図３】本発明の積層型圧電素子の実施の形態の他の例を示す縦断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の積層型圧電素子を構成する外部電極の一例を示す平面図であり、（ｂ）は本発明の積層型圧電素子の要部の一例を示す横断面図である。
【図５】本発明の積層型圧電素子の要部の他の例を示す横断面図である。
【図６】本発明の積層型圧電素子の要部の他の例を示す横断面図である。
【図７】本発明の圧電アクチュエータを示す概略断面図である
【図８】本発明の噴射装置の実施の形態の一例を示す概略的な断面図である。
【図９】本発明の燃料噴射システムの実施の形態の一例を示す概略的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の積層型圧電素子の実施の形態の一例について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の積層型圧電素子の実施の形態の一例を示す斜視図であり、図２は本発明の積層型圧電素子の実施の形態の一例を示す縦断面図である。
【００１４】
図１および図２に示す積層型圧電素子１は、圧電体層２および内部電極層３が積層された積層体４と、内部電極層３と電気的に接続されるように積層体４の側面に設けられた導電性接合材５と、導電性接合材５に当接する領域を有するように設けられた外部電極６とを含み、この外部電極６は、導電性接合材５に当接する領域の少なくとも一部に金属層非形成部６１を有し、その他の領域に金属層６２が形成されている。
【００１５】
積層型圧電素子１を構成する積層体４は、例えば圧電体層２および内部電極層３が交互に複数積層されてなる活性部と、活性部の積層方向両端に設けられた圧電体層２からなる不活性部とを有し、例えば縦０．５〜１０ｍｍ、横０．５〜１０ｍｍ、高さ１〜１００ｍｍの直方体状に形成されている。
【００１６】
積層体４を構成する圧電体層２は、圧電特性を有するセラミックスで形成されたもので、このようなセラミックスとして、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）からなるペロブスカイト型酸化物、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）などを用いることができる。この圧電体層３の厚みは、例えば３〜２５０μｍとされる。
【００１７】
積層体４を構成する内部電極層３は、圧電体層２を形成するセラミックスと同時焼成により形成されたもので、圧電体層２と交互に積層されて圧電体層２を上下から挟んでおり、積層順に正極および負極が配置されることにより、それらの間に挟まれた圧電体層２に駆動電圧を印加するものである。この形成材料として、例えば圧電セラミックスとの反応性が低い銀−パラジウム合金を主成分とする導体、あるいは銅、白金などを含む導体を用いることができる。図１および図２に示す例では、正極および負極（もしくはグランド極）がそれぞれ積層体４の対向する一対の側面に互い違いに導出されている。この内部電極層３の厚みは、例えば０．１〜５μｍとされる。
【００１８】
積層体４の側面には、内部電極層２と電気的に接続されるように導電性接合材５が設けられるとともに、導電性接合材５に当接する領域を有するように外部電極６が設けられている。
【００１９】
導電性接合材５は、例えばＡｇ粉末やＣｕ粉末など導電性の良好な金属粉末を含んだエポキシ樹脂やポリイミド樹脂からなる導電性接着剤からなり、例えば５〜５００μｍの厚さに形成される。この導電性接合材５は、図２に示すように積層体４の側面に直接設けられていてもよいが、図３に示すように積層体４の側面に直接設けられずに内部電極層３と導電性接合材５との間に導体層７が介在した構成であってもよい。
【００２０】
内部電極層３と導電性接合材５との間に導体層７が介在した場合の導体層７は、例えば銀とガラスからなるペーストを塗布して焼き付けて形成されたもので、積層体４の側面に接合されて、積層体４の対向する側面に互い違いに導出された内部電極層３とそれぞれ電気的に接続されている。この導体層７の厚みは、例えば５〜５００μｍとされる。
【００２１】
外部電極６は、銅、鉄、ステンレス、リン青銅等の金属からなり、例えば幅０．５〜１０ｍｍ、厚み０．０１〜１．０ｍｍに形成されたものである。積層体４の伸縮により生じる応力を緩和する効果の高い形状として、例えば幅方向にスリットの入った形状、縦断面波型の形状、網目状に加工された金属板、線状の金属を編み込んだ金網導体などを採用することができる。特に、図４（ａ）に示すように線状の金属を編み込んだ金網導体などの網目構造の電極とするのが好ましい。この外部電極６にリード部材８が接合され、外部回路と電気的に接続されて、積層型圧電素子１が駆動する。
【００２２】
そして、外部電極６は、導電性接合材５と当接する領域の少なくとも一部に金属層非形成部６１を有し、その他の領域に金属層６２が形成されている。
【００２３】
導電性接合材５と当接する領域の少なくとも一部に金属層非形成部６１を有することで、導電性接合材５中の水分によって外部電極６の表面のうちの金属層非形成部６１に形成される酸化膜の官能基と導電性接合材５中の官能基とが化学結合し、導電性接合材５と外部電極６との接合強度を向上させることができる。また、急激な電流負荷がかかったとき、電気が低抵抗の金属層６２に優先して流れることから、金属層非形成部６１は温度上昇しにくい。一方、積層型圧電素子１の駆動で外部電極６が引っ張られても、金属層形成部における金属層６２が伸縮または剥がれて応力を緩和する。したがって、金属層非形成部６１の接合状態は安定するので、積層型圧電素子１の急停止は抑制される。
【００２４】
なお、外部電極６の露出する表面を含む上記のその他の領域は、例えばすず、銀などのメッキによる金属層６２が形成されていることで、外部電極６の低抵抗化および表面酸化防止などの効果も得られる。金属層６２の厚みとしては、１〜１０μｍであるのがよい。
【００２５】
ここで、外部電極６は金属層非形成部６１の面がその他の領域の面よりもあらされているのが好ましい。その他の領域の面よりもあらされている金属層非形成部６１の面を有していることで、接触面積が増えて接合強度を上げることができる。ここで、その他の領域の面よりもあらされている金属層非形成部６１の面とは、金属層非形成部６１のみをあらすように加工されたものでもよく、全域をあらしたうえで金属層非形成部６１以外の部位に金属層６２を形成して表面粗さを異ならせたものでもよい。また、その他の領域の面よりもあらされている金属層非形成部６１の面を有しているとは、金属層非形成部６１の面のうちの一部があらされているのでもよいことを意味している。なお、あらされている金属層非形成部６１の面における表面粗さＲａは５〜２０μｍであるのが効果的である。
【００２６】
また、図４（ｂ）に示すように、導電性接合材５が外部電極６の側面まで達している場合に、外部電極６が積層体４の側面側の面に隣接する側面の少なくとも一部に金属層非形成部６１を有していることで、外部電極６の表面のうち導電性接合材５が剥がれやすい側面における導電性接合材５と外部電極６との接合強度を向上させることができる。
【００２７】
また、図５に示すように、外部電極６が積層体４の側面側の面の少なくとも一部に金属層非形部６１を有していることで、金属層６２がある部分と金属層非形成部６１（金属層６２がない部分）との間で段差が生じ、このような段差構造および金属層非形部６１と導電性接合材５との接触面積が増えることにより接合強度を上げることができる。
【００２８】
また、外部電極６が積層体４の積層方向中央部に対応する位置の少なくとも一部に金属層非形成部６１を有しているのが好ましく、このような構成とすることで、変位量の大きな積層方向中央部の接合強度を上げることができる。なお、ここでいう中央部とは、積層体４を積層方向に３等分したときの真ん中の部分を意味する。
【００２９】
また、外部電極６がスリットまたは貫通穴を有し、外部電極６はスリットまたは貫通穴に面した側面の少なくとも一部に金属層非形成部６１を有しているのが好ましい。外部電極６の表面のうちの上記側面においても導電性接合材５が剥がれにくく、導電性接合材５と外部電極６との接合強度をさらに向上させることができる。なお、ここでいうスリットまたは貫通穴を有する形状としては、網目状に加工された金属板、線状の金属を編み込んだ金網導体も含まれる。
【００３０】
さらに、図４（ａ）および図６に示すように、金属層６２と金属層非形成部６１との境界が外部電極６の主面と側面との間の稜部に位置するのが好ましい。ここで、外部電極６の主面には金属層６２が形成され、外部電極６の側面には金属層非形成部６１が形成される。この構成によれば、外部電極６の主面を主に通電に寄与させ、外部電極６の側面の接合強度を高くして、通電を安定させることができる。
【００３１】
また、図６に示すように、スリットまたは貫通穴に面した側面の全域が金属層非形成部６１であってもよく、この構成は金型プレスで打ち抜くことによって容易に作製することができる。また、外部電極６がスリットまたは貫通穴に面した側面が全て金属層非形成部６１となっており、スリットまたは貫通穴に導電性接合材が入り込んでいることで、導電性接合材５と外部電極６との接合強度をより強固なものとすることができる。
【００３２】
本実施の形態の積層型圧電素子１は、例えば、圧電駆動素子（圧電アクチュエータ），圧力センサ素子および圧電回路素子等に用いられる。駆動素子としては、例えば、自動車エンジンの燃料噴射装置，インクジェットのような液体噴射装置，光学装置のような精密位置決め装置，振動防止装置が挙げられる。センサ素子としては、例えば、燃焼圧センサ，ノックセンサ，加速度センサ，荷重センサ，超音波センサ，感圧センサおよびヨーレートセンサが挙げられる。また、回路素子としては、例えば、圧電ジャイロ，圧電スイッチ，圧電トランスおよび圧電ブレーカーが挙げられる。
【００３３】
次に、本実施の形態の積層型圧電素子１の製造方法について説明する。
【００３４】
まず、圧電体層２となるセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、圧電セラミックスの仮焼粉末と、アクリル系，ブチラール系等の有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合してセラミックスラリーを作製する。そして、ドクターブレード法、カレンダーロール法等のテープ成型法を用いることにより、このセラミックスラリーを用いてセラミックグリーンシートを作製する。圧電セラミックスとしては圧電特性を有するものであればよく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）からなるペロブスカイト型酸化物等を用いることができる。また、可塑剤としては、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ），フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）等を用いることができる。
【００３５】
次に、内部電極層３となる導電性ペーストを作製する。具体的には、銀−パラジウム合金の金属粉末にバインダーおよび可塑剤を添加混合することによって導電性ペーストを作製する。この導電性ペーストを上記のセラミックグリーンシート上に、スクリーン印刷法を用いて内部電極層３のパターンで塗布する。さらに、この導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを複数枚積層し、所定の温度で脱バインダー処理を行なった後、９００〜１２００℃の温度で焼成することによって、交互に積層された圧電体層２および内部電極層３を備えた積層体４を作製する。
【００３６】
なお、積層体４は、上記の製造方法によって作製されるものに限定されるものではなく、圧電体層２と内部電極層３とを複数積層してなる積層体４を作製できれば、どのような製造方法によって作製されてもよい。
【００３７】
次に、焼成して得られた積層体４に、平面研削盤等を用いて所定の形状になるよう研削処理を施す。
【００３８】
その後、銀を主成分とする導電性粒子とガラスとを混合したものに、バインダー，可塑剤および溶剤を加えて作製した銀ガラス含有導電性ペーストを、導体層７のパターンで積層体４の側面にスクリーン印刷法等によって印刷後、乾燥させた後、６５０〜７５０℃の温度で焼き付け処理を行ない、導体層７を形成する。なお、導電性接合材５を直接積層体４の側面に設ける場合は、この工程は省略される。
【００３９】
次に、導電性接合材５を介して外部電極６を導体層７の表面に接合する。具体的には、側面に導電性接合材５を塗布した積層型圧電素子１に、例えば１５０℃〜２５０℃で、０．５〜１．５時間かけて外部電極６を固着させる。
【００４０】
導電性接合材５は、Ａｇ粉末やＣｕ粉末などの導電性の良好な金属粉末を含んだエポキシ樹脂やポリイミド樹脂からなる導電性接着剤、はんだなどを用い、スクリーン印刷やディスペンス方式により所定の厚みや幅に制御して形成することができる。
【００４１】
外部電極６の一部に金属層非形成部６１を設けるには、例えば狙った場所をマスクしてメッキしたり、所定の薬品により、部分的にメッキを剥がしたりするなどの方法が挙げられる。また、外部電極６の側面に金属層非形成部６１を設けるには、所定の形状に金型プレスで打ち抜く方法も挙げられる。さらに、金属層非形成部６１を荒らすには、ブラストや研磨などの方法が挙げられる。
【００４２】
そして、リード部材８を外部電極６に溶接またははんだ、導電性接合材などで接合する。
【００４３】
その後、一対の導体層７にそれぞれ接合させた外部電極６に０．１〜３ｋＶ／ｍｍの直流電界を印加し、積層体４を構成する圧電体層２を分極することによって、積層型圧電素子１が完成する。この積層型圧電素子１は、外部電極６を介して内部電極層２と外部の電源とを接続して、圧電体層３に電圧を印加することにより、各圧電体層２を逆圧電効果によって大きく変位させることができる。これにより、例えばエンジンに燃料を噴射供給する自動車用燃料噴射弁として機能させることが可能となる。
【００４４】
次に、本発明の圧電アクチュエータの実施の形態の例について説明する。図７は、本発明の圧電アクチュエータの一例を示す概略断面図であり、図７に示す例の圧電アクチュエータは積層型圧電素子１をケース１０に収容してなるものである。
【００４５】
ケース１０は、例えばＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６Ｌなどの金属材料で形成されたもので、このようなケース１０にて積層型圧電素子１が封止されているため、腐食性のガス中や、水中等で使用することができる。また、内部電極層３のイオンマイグレーションを防止するために、不活性ガスを用いて封止してもよい。この場合は、酸素が不足するため、圧電体層２の酸素空孔が発生しやすくなるが、本発明の積層型圧電素子１を用いることで、ケース１０内の密閉された空間においても樹脂から有効的に酸素を供給することができ、圧電体層２中に酸素空孔が発生するのを抑制することができる。
【００４６】
次に、本発明の噴射装置の実施の形態の例について説明する。図８は、本発明の噴射装置の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【００４７】
図８に示すように、本実施の形態の噴射装置１９は、一端に噴射孔２１を有する収納容器（容器）２３の内部に上記の本実施の形態の積層型圧電素子１が収納されている。
【００４８】
収納容器２３内には、噴射孔２１を開閉することができるニードルバルブ２５が配設されている。噴射孔２１には流体通路２７がニードルバルブ２５の動きに応じて連通可能になるように配設されている。この流体通路２７は外部の流体供給源に連結され、流体通路２７に常時高圧で流体が供給されている。従って、ニードルバルブ２５が噴射孔２１を開放すると、流体通路２７に供給されていた流体が外部または隣接する容器、例えば内燃機関の燃料室（不図示）に、噴射孔２１から吐出されるように構成されている。
【００４９】
また、ニードルバルブ２５の上端部は内径が大きくなってピストン３１になっており、収納容器２３に形成されたシリンダ２９と摺動可能になっている。そして、収納容器２３内には、上述した例の積層型圧電素子１がピストン３１に接して収納されている。
【００５０】
このような噴射装置１９では、積層型圧電素子１が電圧を印加されて伸長すると、ピストン３１が押圧され、ニードルバルブ２５が噴射孔２１に通じる流体通路２７を閉塞し、流体の供給が停止される。また、電圧の印加が停止されると積層型圧電素子１が収縮し、皿バネ３３がピストン３１を押し返し、流体通路２７が開放され噴射孔２１が流体通路２７と連通して、噴射孔２１から流体の噴射が行なわれるようになっている。
【００５１】
なお、積層型圧電素子１に電圧を印加することによって流体通路２７を開放し、電圧の印加を停止することによって流体通路２７を閉鎖するように構成してもよい。
【００５２】
また、本実施の形態の噴射装置１９は、噴射孔を有する容器２３と、本実施の形態の積層型圧電素子１とを備え、容器２３内に充填された流体を積層型圧電素子１の駆動により噴射孔２１から吐出させるように構成されていてもよい。すなわち、積層型圧電素子１が必ずしも容器２３の内部にある必要はなく、積層型圧電素子１の駆動によって容器２３の内部に流体の噴射を制御するための圧力が加わるように構成されていればよい。なお、本実施の形態の噴射装置１９において、流体とは、燃料，インク等の他、導電性ペースト等の種々の液体および気体が含まれる。本実施の形態の噴射装置１９を用いることによって、流体の流量および噴出タイミングを長期にわたって安定して制御することができる。
【００５３】
本実施の形態の積層型圧電素子１を採用した本実施の形態の噴射装置１９を内燃機関に用いれば、従来の噴射装置に比べてエンジン等の内燃機関の燃焼室に燃料をより長い期間にわたって精度よく噴射させることができる。
【００５４】
次に、本発明の燃料噴射システムの実施の形態の例について説明する。図９は、本発明の燃料噴射システムの実施の形態の一例を示す概略図である。
【００５５】
図９に示すように、本実施の形態の燃料噴射システム３５は、高圧流体としての高圧燃料を蓄えるコモンレール３７と、このコモンレール３７に蓄えられた高圧流体を噴射する複数の本実施の形態の噴射装置１９と、コモンレール３７に高圧流体を供給する圧力ポンプ３９と、噴射装置１９に駆動信号を与える噴射制御ユニット４１とを備えている。
【００５６】
噴射制御ユニット４１は、外部情報または外部からの信号に基づいて高圧流体の噴射の量およびタイミングを制御する。例えば、エンジンの燃料噴射に噴射制御ユニット４１を用いた場合であれば、エンジンの燃焼室内の状況をセンサ等で感知しながら燃料噴射の量およびタイミングを制御することができる。圧力ポンプ３９は、燃料タンク４３から流体燃料を高圧でコモンレール３７に供給する役割を果たす。例えばエンジンの燃料噴射システム３５の場合には１０００〜２０００気圧（約１０１ＭＰａ〜約２０３ＭＰａ）程度、好ましくは１５００〜１７００気圧（約１５２ＭＰａ〜約１７２ＭＰａ）程度の高圧にしてコモンレール３７に流体燃料を送り込む。コモンレール３７では、圧力ポンプ３９から送られてきた高圧燃料を蓄え、噴射装置１９に適宜送り込む。噴射装置１９は、前述したように噴射孔２１から一定の流体を外部または隣接する容器に噴射する。例えば、燃料を噴射供給する対象がエンジンの場合には、高圧燃料を噴射孔２１からエンジンの燃焼室内に霧状に噴射する。
【００５７】
なお、本発明は、上記の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行なうことは何ら差し支えない。例えば、外部電極６は、上記の例では積層体４の対向する２つの側面に１つずつ形成したが、２つの外部電極６を積層体４の隣り合う側面に形成してもよいし、積層体４の同一の側面に形成してもよい。また、積層体４の積層方向に直交する方向における断面の形状は、上記の実施の形態の例である四角形状以外に、六角形状や八角形状等の多角形状、円形状、あるいは直線と円弧とを組み合わせた形状であっても構わない。
【実施例】
【００５８】
本発明の積層型圧電素子の実施例について以下に説明する。【００５９】
本発明の積層型圧電素子を以下のようにして作製した。まず、平均粒径が０．４μｍのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）を主成分とする圧電セラミックスの仮焼粉末、バインダーおよび可塑剤を混合したセラミックスラリーを作製した。このセラミックスラリーを用いてドクターブレード法により厚み５０μｍの圧電体層となるセラミックグリーンシートを作製した。また、銀−パラジウム合金にバインダーを加えて、内部電極層となる導電性ペーストを作製した。【００６０】
次に、セラミックグリーンシートの片面に、内部電極層となる導電性ペーストをスクリーン印刷法により印刷し、導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを２００枚積層した。また、内部電極層となる導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシート２００枚を中心にして、その上下に、内部電極となる導電性ペーストが印刷されていないセラミックグリーンシート合計１５枚を積層した。そして、９８０〜１１００℃で焼成することにより積層体を得た。得られた積層体を、平面研削盤を用いて所定の形状に研削した。【００６１】
次に、積層体の側面の導体層の形成部に、銀とガラスにバインダーを混合した導電性ペーストをスクリーン印刷法により印刷し、７００℃で焼き付け処理を行なった。【００６２】
次に、導体層に、銀粉末を含むポリイミドからなる導電性接合材をディスペンサーにて塗布し、線状の金属を編み込んだ金網導体からなる網目構造の外部電極を積層体の表面と平行に接続し固定した。図６に示す断面を有する積層型圧電素子（試料１）を作製した。【００６３】
なお、外部電極は板状体を金型プレスで打ち抜くことで金属層非形成部を形成したものを採用した。【００６４】
一方、比較例として、外部電極に金属層非形成部のない表面全体にめっきがほどこされたものを採用した。【００６５】
これらの積層型圧電素子に、外部電極に溶接で接合されたリード部材を介して外部電極に３ｋＶ／ｍｍの直流電界を１５分間印加して、分極処理を行なった。これらの積層型圧電素子に１６０Ｖの直流電圧を印加したところ、積層体の積層方向に３０μｍの変位量が得られた。【００６６】
さらに、室温で０Ｖ〜＋１６０Ｖの交流電圧を１５０Ｈｚの周波数で印加して、連続駆動した耐久性試験を行なったところ、試料２（比較例）の積層型圧電素子は、１×１０４回の連続駆動でメタライズ層と導電性接合材層との境界に亀裂が入るのを確認した。【００６７】
これに対し、試料１（本発明実施例）の積層型圧電素子は、連続駆動１×１０７回をすぎても亀裂が入ることなく駆動していた。【００６８】
以上の結果から、本発明によれば、長期間の耐久性に優れた積層型圧電素子を実現することができることがわかる。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・積層型圧電素子
２・・・圧電体層
３・・・内部電極層
４・・・積層体
５・・・導電性接合材
６・・・外部電極
６１・・・金属層非形成部
６２・・・金属層
７・・・導体層
８・・・リード部材
１０・・・ケース
１９・・・噴射装置
２１・・・噴射孔
２３・・・収納容器（容器）
２５・・・ニードルバルブ
２７・・・流体通路
２９・・・シリンダ
３１・・・ピストン
３３・・・皿バネ
３５・・・燃料噴射システム
３７・・・コモンレール
３９・・・圧力ポンプ
４１・・・噴射制御ユニット
４３・・・燃料タンク
【図１】
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【図２】
2013065709.tif 000004
【図３】
2013065709.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013065709.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013065709.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月1日(2014.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体層および内部電極層が積層された積層体と、
前記内部電極層と電気的に接続されるように前記積層体の側面に設けられた導電性接合材と、
該導電性接合材に当接する領域を有するように設けられた外部電極とを含み、
該外部電極は、表面に金属層が設けられた金属層形成部と前記金属層が設けられていない金属層非形成部とを有しており、
前記金属層形成部の少なくとも一部および前記金属層非形成部が前記導電性接合材に当接していることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項２】
前記内部電極層と前記導電性接合材との間に導体層が介在していることを特徴とする請求項１に記載の積層型圧電素子。
【請求項３】
前記外部電極は前記金属層非形成部の面が前記その他の領域の面よりもあらされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型圧電素子。
【請求項４】
前記外部電極は前記積層体の側面側の面の少なくとも一部に前記金属層非形成部を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型圧電素子。
【請求項５】
前記外部電極は前記積層体の側面側の面に隣接する側面の少なくとも一部に前記金属層非形成部を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型圧電素子。
【請求項６】
前記外部電極は前記積層体の積層方向中央部に対応する位置の少なくとも一部に前記金属層非形成部を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型圧電素子。
【請求項７】
前記外部電極はスリットまたは貫通穴を有し、前記外部電極は前記スリットまたは前記貫通穴に面した側面の少なくとも一部に前記金属層非形成部を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型圧電素子。
【請求項８】
前記外部電極は前記スリットまたは前記貫通穴に面した側面が全て前記金属層非形成部となっており、前記スリットまたは前記貫通穴に前記導電性接合材が入り込んでいることを特徴とする請求項７に記載の積層型圧電素子。
【請求項９】
請求項１に記載の積層型圧電素子と、該積層型圧電素子を内部に収容するケースとを備えていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
噴射孔を有する容器と、請求項１に記載の積層型圧電素子とを備え、前記容器内に蓄えられた流体が前記積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から吐出されることを特徴とする噴射装置。
【請求項１１】
高圧燃料を蓄えるコモンレールと、該コモンレールに蓄えられた前記高圧燃料を噴射する請求項１０に記載の噴射装置と、前記コモンレールに前記高圧燃料を供給する圧力ポンプと、前記噴射装置に駆動信号を与える噴射制御ユニットとを備えたことを特徴とする燃料噴射システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、圧電体層および内部電極層が積層された積層体と、前記内部電極層と電気的に接続されるように前記積層体の側面に設けられた導電性接合材と、該導電性接合材に当接する領域を有するように設けられた外部電極とを含み、該外部電極は、表面に金属層が設けられた金属層形成部と前記金属層が設けられていない金属層非形成部とを有しており、前記金属層形成部の少なくとも一部および前記金属層非形成部が前記導電性接合材に当接していることを特徴とする積層型圧電素子である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図１および図２に示す積層型圧電素子１は、圧電体層２および内部電極層３が積層された積層体４と、内部電極層３と電気的に接続されるように積層体４の側面に設けられた導電性接合材５と、導電性接合材５に当接する領域を有するように設けられた外部電極６とを含み、この外部電極６は、表面に金属層６２が設けられた金属層形成部と金属層６２が設けられていない金属層非形成部６１とを有しており、金属層形成部の少なくとも一部および金属層非形成部６１が導電性接合材５に当接している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
そして、外部電極６は、表面に金属層６２が設けられた金属層形成部と金属層６２が設けられていない金属層非形成部６１とを有しており、金属層形成部の少なくとも一部および金属層非形成部６１が導電性接合材５に当接している。
【国際調査報告】
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2013065709.tif 000013