(57)【要約】【課題】  液体に変位を伝達する場合でも、絶縁劣化を抑止することが可能な積層型圧電素子及び圧電装置を提供すること。【解決手段】  積層型圧電素子ＰＥは、圧電体層３，５を介在させて個別電極２とコモン電極４，１９とが交互に積層された積層体１を備える。積層体１は、個別電極２及びコモン電極４，１９のうち積層体１における積層方向に見て最端に位置するコモン電極１９に隣り合うように当該コモン電極１９よりも積層方向の外側に位置するシールド電極２０を有する。圧電体層９側から積層方向に見た場合、コモン電極１９と積層方向に隣り合う複数の個別電極２の全体が、コモン電極１９により隠される。圧電体層１１側から積層方向に見た場合、コモン電極１９と積層方向に隣り合う複数の個別電極２の全体が、シールド電極２０により隠される。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体層を介在させて第１の内部電極と第２の内部電極とが交互に積層された積層体を備えた積層型圧電素子であって、
前記積層体は、前記第１の内部電極及び前記第２の内部電極のうち前記積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極に隣り合うように当該第２の内部電極よりも前記積層体における積層方向の外側に位置するシールド電極を有しており、
前記シールド電極は、前記積層体における積層方向に見て最端に位置する前記第２の内部電極に電気的に接続され、
前記積層体における積層方向に見て最端に位置する前記第２の内部電極と前記積層体における積層方向で隣り合う第１の内部電極の全体が、前記シールド電極側から前記積層体における積層方向に見て、前記積層体における積層方向に見て最端に位置する前記第２の内部電極と前記シールド電極とのそれぞれにより隠されていることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項２】
前記積層体における積層方向に見て最端に位置する前記第２の内部電極に隣り合う圧電体層全体が前記積層体における積層方向に見て最端に位置する前記第２の内部電極により覆われており、
前記シールド電極に隣り合う圧電体層全体が前記シールド電極により覆われ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】
前記積層体は、前記シールド電極に隣接し且つ前記積層体における積層方向での一方の端面を構成する最外圧電体層を有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４】
前記第１の内部電極は、マトリックス状に配列された複数の個別電極からな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５】
圧電体層を介在させて第１の内部電極と第２の内部電極とが交互に積層された積層体と、
前記積層体の一方の端面に隣接して配置され、前記積層体の前記一方の端面によりその一部が画成される液室と、を備えており、
前記積層体は、前記第１の内部電極及び前記第２の内部電極のうち前記積層体の前記一方の端面に最近位置にある第２の内部電極に隣り合うように当該第２の内部電極よりも前記積層体における積層方向の外側に位置するシールド電極を有しており、
前記シールド電極は、前記積層体の前記一方の端面に最近位置にある前記第２の内部電極に電気的に接続され、
前記液室の全体が、前記積層体側から当該積層体における積層方向に見て、前記積層体の前記一方の端面に最近位置にある前記第２の内部電極と前記シールド電極とのそれぞれにより隠されていることを特徴とする圧電装置。
【請求項６】
前記積層体の前記一方の端面に最近位置にある前記第２の内部電極に隣り合う圧電体層全体が前記積層体の前記一方の端面に最近位置にある前記第２の内部電極により覆われており、
前記シールド電極に隣り合う圧電体層全体が前記シールド電極により覆われていることを特徴とする請求項５に記載の圧電装置。
【請求項７】
前記積層体は、前記シールド電極に隣接し且つ前記積層体における積層方向での一方の端面を構成する最外圧電体層を有していることを特徴とする請求項５に記載の圧電装置。
【請求項８】
前記第１の内部電極は、マトリックス状に配列された複数の個別電極からなることを特徴とする請求項５に記載の圧電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型圧電素子、及び、圧電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の積層型圧電素子として、圧電体層を介在させて第１の内部電極と第２の内部電極とが交互に積層された積層体を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２６１０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の積層型圧電素子には、次のような問題があった。すなわち、積層型圧電素子の変位を液体に伝達させるために、積層体の端面、特に積層方向での一方の端面を動作面として液体に直接触れさせた場合、素子の使用中に液体が動作面（積層体における積層方向での一方の端面）から積層体内に浸入し、素子が絶縁劣化してしまう。
【０００４】
本発明の目的は、液体に変位を伝達する場合でも、絶縁劣化を抑止することが可能な積層型圧電素子及び圧電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等の調査研究の結果、液体が積層体内に浸入する現象は以下の事象に因ることが判明した。
【０００６】
特許文献１に開示された積層型圧電素子では、積層体が、第１の内部電極及び第２の内部電極のうち積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極に隣接し且つ動作面を構成する最外圧電体層を有している。最外圧電体層に隣接する第２の内部電極と隣り合う第１の内部電極は、最外圧電体層側から積層体における積層方向に見ると、最外圧電体層に隣接する第２の内部電極に重なって隠れている第１の部分と、当該第２の内部電極に重なることなく隠れていない第２の部分とに分かれる。
【０００７】
第１の内部電極と第２の内部電極との間に電界を生じさせた場合、動作面における第２の内部電極に対応する領域には第２の内部電極と同じ電荷が生じ、動作面における第１の内部電極の上記第２の部分に対応する領域には第１の内部電極と同じ電荷、すなわち第２の内部電極と反対の電荷が生じる。このため、動作面における第２の内部電極に対応する領域近傍に位置する液体は、第２の内部電極と同じ電荷に帯電する。また、動作面における第１の内部電極の上記第２の部分に対応する領域近傍に位置する液体は、第２の内部電極と反対の電荷に帯電する。第２の内部電極と反対の電荷に帯電した液体は、第１の内部電極と第２の内部電極との間に生じる電界に引き寄せられ、積層体内に浸入することとなる。このとき、圧電体層（最外圧電体層も含む）がセラミックスからなる場合、第２の内部電極と反対の電荷に帯電した液体は、電気浸透現象により最外圧電体層の粒界を通って積層体内に浸入していくものと考えられる。
【０００８】
また、液室に蓄えられている液体が第２の内部電極と反対の電荷に帯電する理由として、上述した事象以外にも、圧電装置の周辺に配置される各種部品及び装置等から生じる電界の影響が考えられる。
【０００９】
かかる事象を踏まえ、本発明に係る積層型圧電素子は、圧電体層を介在させて第１の内部電極と第２の内部電極とが交互に積層された積層体を備えた積層型圧電素子であって、積層体は、第１の内部電極及び第２の内部電極のうち積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極に隣り合うように当該第２の内部電極よりも積層体における積層方向の外側に位置するシールド電極を有しており、シールド電極は、積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極に電気的に接続され、積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極と積層体における積層方向で隣り合う第１の内部電極の全体が、シールド電極側から積層体における積層方向に見て、積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極とシールド電極とのそれぞれにより隠されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る積層型圧電素子では、積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極と積層体における積層方向で隣り合う第１の内部電極の全体が、シールド電極側から積層体における積層方向に見て、積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極とシールド電極とのそれぞれにより隠されているので、積層体のシールド電極側の端面には、第１の内部電極と同じ電荷、すなわち第２の内部電極と反対の電荷が生じることはない。このため、積層体の上記端面を動作面として液体に直接触れさせたとしても、第１の内部電極と第２の内部電極との間に電界を生じさせた場合に、上記端面近傍に位置する液体は、第２の内部電極と同じ電荷に帯電するものの、第２の内部電極と反対の電荷には帯電しない。したがって、上記端面近傍に位置する液体は、第１の内部電極と第２の内部電極との間に生じる電界に引き寄せられず、積層体内に浸入することはない。
【００１１】
また、本発明では、シールド電極と積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極とが電気的に接続されているので、シールド電極と積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極との間に等電位とされる領域が形成されることとなる。したがって、積層体の上記端面に直接触れる液体が、圧電装置の周辺に配置される各種部品及び装置等から生じる電界の影響を受けて第２の内部電極と反対の電荷に帯電している場合でも、上述した等電位とされる領域を超えて積層体内に浸入することはない。
【００１２】
以上のことから、本発明に係る積層型圧電素子によれば、積層型圧電素子の絶縁劣化を抑止することができる。
【００１３】
また、積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極に隣り合う圧電体層全体が積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極により覆われており、シールド電極に隣り合う圧電体層全体がシールド電極により覆われていることが好ましい。この場合、積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極と積層体における積層方向で隣り合う第１の内部電極の全体を、積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極によりシールド電極側から積層体における積層方向に見て確実に隠すことができる。また、積層体における積層方向に見て最端に位置する第２の内部電極と積層体における積層方向で隣り合う第１の内部電極の全体を、シールド電極により当該シールド電極側から積層体における積層方向に見て確実に隠すことができる。
【００１４】
また、積層体は、シールド電極に隣接し且つ積層体における積層方向での一方の端面を構成する最外圧電体層を有していることが好ましい。この場合、最外圧電体層が動作面として液体に接するので、シールド電極は液体に直接触れない。これにより、最外圧電体層が保護層としても機能し、シールド電極を液体から保護することができる。また、最外圧電体層は他の圧電体層と同じ圧電材料からなるため、積層型圧電素子の性能を阻害することがない。
【００１５】
一方、本発明に係る圧電装置は、圧電体層を介在させて第１の内部電極と第２の内部電極とが交互に積層された積層体と、積層体の一方の端面に隣接して配置され、積層体の一方の端面によりその一部が画成される液室と、を備えており、積層体は、第１の内部電極及び第２の内部電極のうち積層体の一方の端面に最近位置にある第２の内部電極に隣り合うように当該第２の内部電極よりも積層体における積層方向の外側に位置するシールド電極を有しており、シールド電極は、積層体の一方の端面に最近位置にある第２の内部電極に電気的に接続され、液室の全体が、積層体側から当該積層体における積層方向に見て、積層体の一方の端面に最近位置にある第２の内部電極とシールド電極とのそれぞれにより隠されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る圧電装置では、液室の全体が、積層体側から当該積層体における積層方向に見て、積層体の一方の端面に最近位置にある第２の内部電極とシールド電極とのそれぞれにより隠されているので、積層体の一方の端面には、第１の内部電極と同じ電荷、すなわち第２の内部電極と反対の電荷が生じることはない。このため、積層体の上記一方の端面を動作面として液体に直接触れさせたとしても、第１の内部電極と第２の内部電極との間に電界を生じさせた場合に、上記一方の端面近傍に位置する液体は、第２の内部電極と同じ電荷に帯電するものの、第２の内部電極と反対の電荷には帯電しない。したがって、上記一方の端面近傍に位置する液体は、第１の内部電極と第２の内部電極との間に生じる電界に引き寄せられず、積層体内に浸入することはない。
【００１７】
また、本発明では、シールド電極と積層体の一方の端面に最近位置にある第２の内部電極とが電気的に接続されているので、シールド電極と積層体の一方の端面に最近位置にある第２の内部電極との間に等電位とされる領域が形成されることとなる。したがって、積層体の上記一方の端面に直接触れる液体が、圧電装置の周辺に配置される各種部品及び装置等から生じる電界の影響を受けて第２の内部電極と反対の電荷に帯電している場合でも、上述した等電位とされる領域を超えて積層体内に浸入することはない。
【００１８】
以上のことから、本発明に係る圧電装置によれば、積層型圧電素子の絶縁劣化を抑止することができる。
【００１９】
また、積層体の一方の端面に最近位置にある第２の内部電極に隣り合う圧電体層全体が積層体の一方の端面に最近位置にある第２の内部電極により覆われており、シールド電極に隣り合う圧電体層全体がシールド電極により覆われていることが好ましい。この場合、液室の全体を、積層体の一方の端面に最近位置にある第２の内部電極により積層体側から当該積層体における積層方向に見て確実に隠すことができる。また、液室の全体を、シールド電極により積層体側から当該積層体における積層方向に見て確実に隠すことができる。
【００２０】
また、積層体は、シールド電極に隣接し且つ積層体における積層方向での一方の端面を構成する最外圧電体層を有していることが好ましい。この場合、最外圧電体層が動作面として液体に接するので、シールド電極は液体に直接触れない。これにより、最外圧電体層が保護層としても機能し、シールド電極を液体から保護することができる。また、最外圧電体層は他の圧電体層と同じ圧電材料からなるため、積層型圧電素子の性能を阻害することがない。
【００２１】
また、第１の内部電極は、マトリックス状に配列された複数の個別電極からなることが好ましい。この場合、個別電極毎に独立して電圧を印加することができるため、１つの素子内に複数の変位部位が含まれることとなる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、液体に変位を伝達する場合でも、絶縁劣化を抑止することが可能な積層型圧電素子及び圧電装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る積層型圧電素子及び圧電装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、説明中、「上」及び「下」なる語を使用することがあるが、これは図１、図２あるいは図９の上下方向に対応したものである。
【００２４】
まず、図１〜図９に基づいて、本実施形態に係る圧電装置の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る圧電装置を示す分解斜視図である。図２は、圧電装置に含まれる積層型圧電素子を示す分解斜視図である。図３は、図２に示された積層型圧電素子における、個別電極が形成された圧電体層を示す模式図である。図４〜図６は、図２に示された積層型圧電素子における、コモン電極が形成された圧電体層を示す模式図である。図７は、図２に示された積層型圧電素子における、外部電極が形成された圧電体層を示す模式図である。図８は、図２に示された積層型圧電素子における、個別電極、コモン電極及びシールド電極を示す模式図である。図９は、本実施形態に係る圧電装置の断面構成を示す模式図である。
【００２５】
圧電装置ＰＤは、図１に示されるように、積層型圧電素子ＰＥと、液室ユニットＬＵとを備えている。積層型圧電素子ＰＥと液室ユニットＬＵとは、樹脂等により接着されている。
【００２６】
積層型圧電素子ＰＥは、直方体形状の積層体１を備えている。積層体１は、図２に示されるように、圧電体層３と圧電体層５とを４枚ずつ交互に積層し、さらに、圧電体層７と圧電体層９，１１とで上下から挟み込むようにして構成されている。圧電体層３には、個別電極２（第１の内部電極）が形成されている。圧電体層５には、コモン電極４（第２の内部電極）が形成されている。圧電体層７には、外部電極１７，１８が形成されている。圧電体層９には、コモン電極１９（第２の内部電極）が形成されている。圧電体層１１には、シールド電極２０が形成されている。圧電体層１１は、最外圧電体層であって、積層体１における積層方向（以下、「積層体１における積層方向」を単に「積層方向」と称する）での一方の端面を構成する。圧電体層７は、最外圧電体層であって、積層方向での他方の端面を構成する。
【００２７】
各圧電体層３，５，７，９，１１は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とし且つ粉体密度が８０００ｋｇ／ｍ３の圧電性セラミック材料からなる。各圧電体層３，５，７は、「１０ｍｍ×３０ｍｍ，厚さ３０μｍ」の長方形薄板状に形成されている。各圧電体層９，１１は、「１０ｍｍ×３０ｍｍ，厚さ１５μｍ」の長方形薄板状に形成されている。個別電極２、コモン電極４，１９、シールド電極２０及び外部電極１７，１８は、銀及びパラジウムを主成分とし、スクリーン印刷によりパターン形成されたものである。これは、以下に述べる各電極についても同様である。
【００２８】
最上層の圧電体層７から数えて３層目、５層目、７層目、９層目の各圧電体層３の上面には、図３に示されるように、多数の個別電極２がマトリックス状に配置されている。各個別電極２は、互いに所定の間隔を有して配置されることで、電気的な独立が達成され、且つ互いの振動による影響が防止されている。ここで、圧電体層３の長手方向を行方向、当該長手方向と直交する方向を列方向とすると、個別電極２は、例えば２行７５列というように配置されている（明瞭化のため図面では２行２０列とする）。
【００２９】
このように多数の個別電極２をマトリックス状に配置することで、多数の個別電極２を圧電体層３に効率の良く配置することができる。この結果、圧電体層３において振動に寄与する活性部（圧電体層において圧電効果により歪が生じる部分）の面積を維持しつつ、積層型圧電素子ＰＥの小型化或いは個別電極２の高集積化を図ることができる。
【００３０】
上述の個別電極２は、長方形状に形成され、その長手方向が圧電体層３の長手方向と直交するように配置されている。各個別電極２は、その外方側端部の直下において圧電体層３に形成されたスルーホール１３内の導電部材に接続されている（最も下側（９層目）の圧電体層３を除く）。
【００３１】
圧電体層３の上面における長手方向の縁部には、上下に位置する圧電体層５のコモン電極４，１９を電気的に接続するための中間電極６が形成されている。この中間電極６は、その直下において圧電体層３に形成されたスルーホール８内の導電部材に接続されている。
【００３２】
最上層の圧電体層７から数えて２層目、４層目、６層目、８層目の圧電体層５の上面には、図４に示されるように、長方形状のコモン電極４が形成されている。このコモン電極４は、圧電体層３，５の厚さ方向、すなわち積層方向から見て、圧電体層３における各個別電極２の外方側端部以外の部分と重なるように、ベタ状に形成されている。コモン電極４は、積層方向において圧電体層３の中間電極６に対向するよう圧電体層５に形成されたスルーホール８内の導電部材に接続されている。
【００３３】
各圧電体層５の上面には、積層方向において圧電体層３の各個別電極２の外方側端部に対向するように中間電極１６が形成されている。各中間電極１６は、その直下において圧電体層５に形成されたスルーホール１３内の導電部材に接続されている。
【００３４】
最上層の圧電体層７から数えて１０層目の圧電体層９の上面には、図５に示されるように、長方形状のコモン電極１９が形成されている。これにより、コモン電極１９は、各電極２，４，１９のうち積層方向に見て最端に位置する、すなわち各電極２，４，１９のうち積層体１の一方の端面に最近位置にあり、圧電体層９に隣接することとなる。コモン電極１９は、コモン電極４と同じく、積層方向において圧電体層３の中間電極６に対向するよう圧電体層５に形成されたスルーホール８内の導電部材に接続されている。また、コモン電極１９は、圧電体層９に形成されたスルーホール１０内の導電部材に接続されている。
【００３５】
コモン電極１９は、積層方向から見て圧電体層９と同一形状に形成されている。すなわち、圧電体層９におけるコモン電極１９に隣接する面（コモン電極１９が形成される面）全体が当該コモン電極１９により覆われるように、ベタ状に形成されている。これにより、圧電体層９側から積層方向に見た場合、図８及び図９に示されるように、コモン電極１９と積層方向に隣り合う複数の個別電極２の全体が、コモン電極１９により隠されることとなる。
【００３６】
最上層の圧電体層７から数えて１１層目（最下層）の圧電体層１１の上面には、図６に示されるように、長方形状のシールド電極２０が形成されている。これにより、シールド電極２０は、コモン電極１９に隣り合うように当該コモン電極１９よりも積層方向の外側に位置することとなる。シールド電極２０は、圧電体層９に形成されたスルーホール８内の導電部材に接続されており、当該導電部材を通してコモン電極１９に電気的に接続されている。
【００３７】
シールド電極２０は、積層方向から見て圧電体層１１と同一形状に形成されている。すなわち、圧電体層１１におけるシールド電極２０に隣接する面（シールド電極２０が形成される面）全体が当該シールド電極２０により覆われるように、ベタ状に形成されている。これにより、圧電体層１１側から積層方向に見た場合、同じく図８及び図９に示されるように、コモン電極１９と積層方向に隣り合う複数の個別電極２の全体が、シールド電極２０により隠されることとなる。
【００３８】
最上層の圧電体層７の上面には、図７に示されるように、積層方向において圧電体層５の各中間電極１６に対向するよう外部電極１７が形成されている。また、圧電体層７の上面には、積層方向において圧電体層３の中間電極６に対向するよう外部電極１８が形成されている。各外部電極１７は、その直下において圧電体層７に形成されたスルーホール１３内の導電部材に接続されている。外部電極１８は、その直下において圧電体層７に形成されたスルーホール８内の導電部材に接続されている。
【００３９】
最上層の各外部電極１７，１８は、駆動電源に電気的に接続するためのリード線を取り付けるべく銀の焼付電極が施され、積層型圧電素子ＰＥの端子電極として機能する。
【００４０】
以上のような電極パターンが形成された圧電体層３，５，７，９，１１を積層することで、最上層の各外部電極１７に対しては、厚さ方向において４つの個別電極２が中間電極１６を介在させて整列し、整列した各電極２，１６，１７は、スルーホール１３内の導電部材により電気的に接続されることになる。より詳細には、図９に示されるように、厚さ方向において互いに隣り合う個別電極２，２は、中間電極１６を介在させてスルーホール１３内の導電部材１４により電気的に接続されることになる。
【００４１】
一方、最上層の外部電極１８に対しては、積層方向において４つのコモン電極４と最下層のコモン電極１９とが中間電極６を介在させて整列し、整列した各電極４，６，１８，１９は、スルーホール８内の導電部材により電気的に接続されることになる。また、コモン電極１９は、上述したように、スルーホール１０内の導電部材によりシールド電極２０に電気的に接続されることになる。
【００４２】
このような積層型圧電素子ＰＥにおける電気的接続により、所定の外部電極１７と外部電極１８との間に電圧（例えば、外部電極１７を正の電位、外部電極１８を負の電位とする。）を印加すると、所定の外部電極１７下に整列する個別電極２とコモン電極４，１９との間に電圧が印加されることとなる。これにより、圧電体層３，５においては、図３に示されるように、個別電極２の外方側端部以外の部分とコモン電極４，１９とで挟まれる部分に電界が生じ、当該部分が活性部２１として変位することになる。したがって、電圧を印加する外部電極１７を選択することで、マトリックス状に配置された個別電極２に対応する活性部２１のうち、選択した外部電極１７下に整列する活性部２１を厚さ方向に変位させることができる。
【００４３】
個別電極２の外方側端部以外の部分とコモン電極４，１９との間に電界を生じさせた際、コモン電極１９とシールド電極２０とは略等電位となり、コモン電極１９とシールド電極２０との間には等電位とされた領域が形成されることとなる。そして、コモン電極１９と積層方向に隣り合う複数の個別電極２の全体が圧電体層１１側から積層方向に見てコモン電極１９及びシールド電極２０によりそれぞれ隠されているので、圧電体層１１の下面（積層体１の一方の端面）には、個別電極２と同じ電荷、すなわちコモン電極１９及びシールド電極２０と反対の電荷が生じることはない。
【００４４】
液室ユニットＬＵは、図１及び図９に示されるように、複数の穴部３０が形成されている。穴部３０は、個別電極２に対応して、すなわち活性部２１に対応してマトリックス状に配置されている。穴部３０は、例えば２行７５列というように配置されている（明瞭化のため図面では２行２０列とする）。
【００４５】
液室ユニットＬＵは、積層型圧電素子ＰＥ（積層体１）の一方の端面に接するように取り付けられている。これにより、積層体１の一方の端面である圧電体層１１と各穴部３０とにより液室３１がそれぞれ画成される。圧電体層１１の穴部３０に対応する領域は、液室３１に臨むこととなる。各液室３１は、積層体１の一方の端面に隣接して配置される。
【００４６】
各液室３１は、図示しない液体供給源に連通している。各液室３１には、液体供給源から導かれる液体が蓄えられる。液室ユニットＬＵには、液室３１毎に当該液室３１に連通する開口３３が形成されている。対応する活性部２１が上述したように変位することにより、液室３１の容積が減少し、液室３１の容積減少分に対応する量の液体が開口３３から吐出される。
【００４７】
ところで、コモン電極１９は、積層方向から見て圧電体層９と同一形状に形成されているので、液室３１の全体は、図９に示されるように、積層体１側から積層方向に見てコモン電極１９により隠されることとなる。また、シールド電極２０は、積層方向から見て圧電体層１１と同一形状に形成されているので、液室３１の全体は、図９に示されるように、積層体１側から積層方向に見てシールド電極２０によっても隠されることとなる。
【００４８】
ここで、上述した積層型圧電素子ＰＥの作製手順について説明する。まず、チタン酸ジルコン酸鉛等のセラミックスを主成分とする圧電材料に有機バインダや有機溶剤等を混合して基体ペーストを作製する。次いで、作製した基体ペーストを用いて、各圧電体層３，５，７，９，１１となる素材シート（グリーンシート）を成形する。また、所定比率の銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）とからなる金属材料（例えば、Ａｇ：Ｐｄ＝７：３）に有機バインダや有機溶剤等を混合することにより、電極パターン形成用の導電ペーストを作製する。電極パターン形成用の導電ペーストは、銀からなる金属材料であってもよい。
【００４９】
続いて、各圧電体層３，５，７，９となる素材シートの所定の位置にレーザ光を照射してスルーホール８，１０，１３を形成する。このとき用いるレーザは、ＹＡＧの３次高波長レーザである。スルーホール８，１０，１３の孔径は、４０〜５０μｍとする。次に、スルーホール８，１０，１３内に導電部材を形成する。導電部材の形成は、上述した導電ペーストを用いた充填スクリーン印刷にて行う。
【００５０】
次に、圧電体層３となる素材シートに対して、個別電極２に対応する電極パターンを形成する。圧電体層５となる素材シートに対して、コモン電極４及び中間電極１６に対応する電極パターンを形成する。圧電体層９となる素材シートに対して、コモン電極１９に対応する電極パターンを形成する。圧電体層１１となる素材シートに対して、シールド電極２０に対応する電極パターンを形成する。圧電体層７となる素材シートに対して、外部電極１７，１８に対応する電極パターンを形成する。各電極パターンの形成は、上述した導電ペーストを用いたスクリーン印刷にて行う。
【００５１】
次に、各電極パターンが形成された素材シートを上述した順序となるように積層する。その後、積層された１１枚の素材シートを、６０℃の熱を加えながら、１００ＭＰａの圧力で積層方向にプレスして、積層体グリーンを製作する。作製した積層体グリーンを所定の大きさに切断する。切断した積層体グリーンを４００℃前後で脱脂する。その後、密閉されたさや（匣鉢）内において、１１００℃程度で２時間焼成して、１０ｍｍ×３０ｍｍの大きさの焼結体を得る。
【００５２】
次に、圧電体層７となる焼結シート上の外部電極１７，１８に対して、銀の焼付電極を施し、リード接続用の端子電極を形成する。その後、温度１２０℃で３分間に渡って、電界強度３ｋＶ／ｍｍになるように分極処理を行い、積層型圧電素子ＰＥを得る。なお、端子電極の材料として、上述した銀に替えて金や銅を用いてもよい。また、端子電極の形成方法としては、焼き付けに替えてスパッタリング法や無電解めっき法等を用いることができる。
【００５３】
以上のように、本実施形態では、個別電極２の外方側端部以外の部分とコモン電極４，１９との間に電界を生じさせた際、圧電体層１１の下面（積層体１の一方の端面）には、個別電極２と同じ電荷、すなわちコモン電極１９及びシールド電極２０と反対の電荷が生じることはない。このため、圧電体層１１の下面を動作面として液体に直接触れさせたとしても、個別電極２の外方側端部以外の部分とコモン電極４，１９との間に電界を生じさせた場合に、圧電体層１１の下面近傍に位置する液体は、コモン電極１９（シールド電極２０）と同じ電荷に帯電するものの、コモン電極１９（シールド電極２０）と反対の電荷には帯電しない。したがって、上記圧電体層１１の下面近傍に位置する液体は、個別電極２の外方側端部以外の部分とコモン電極４，１９との間に生じる電界に引き寄せられず、積層体１内に浸入することはない。
【００５４】
また、本実施形態では、シールド電極２０とコモン電極１９とが電気的に接続されているので、シールド電極２０とコモン電極１９との間に等電位とされる領域が形成されることとなる。したがって、圧電体層１１の下面に直接触れる液体が、圧電装置ＰＤの周辺に配置される各種部品及び装置等から生じる電界の影響を受けてコモン電極１９（シールド電極２０）と反対の電荷に帯電している場合でも、上述した等電位とされる領域を超えて積層体１内に浸入することはない。特に、上記導電ペーストが銀を含んでいる場合、シールド電極２０が液体に触れると、イオンマイグレーションが生じる懼れがあるが、シールド電極２０とコモン電極１９との間に等電位とされる領域が形成されることから、イオンマイグレーションの発生を抑制することができる。
【００５５】
以上のことから、本実施形態によれば、積層型圧電素子ＰＥの絶縁劣化を抑止することができる。
【００５６】
また、本実施形態においては、コモン電極１９に隣り合う圧電体層９の全体がコモン電極１９により覆われており、シールド電極２０に隣り合う圧電体層１１の全体がシールド電極２０により覆われている。これにより、コモン電極１９と積層方向に隣り合う複数の個別電極２の全体を、コモン電極１９によりシールド電極２０側から積層方向に見て確実に隠すことができる。また、コモン電極１９と積層方向に隣り合う複数の個別電極２の全体を、シールド電極２０により当該シールド電極２０側から積層方向に見て確実に隠すことができる。なお、液室３１の全体は、積層体１側から積層方向に見てコモン電極１９により隠されることとなり、また、液室３１の全体は、積層体１側から積層方向に見てシールド電極２０によっても隠されることとなる。
【００５７】
また、積層体１は、シールド電極２０に隣接し且つ積層方向での一方の端面を構成する圧電体層１１を有している。これにより、圧電体層１１が動作面として液体に接するので、シールド電極２０は液体に直接触れない。この結果、圧電体層１１が保護層としても機能し、シールド電極２０を液体から保護することができる。また、圧電体層１１は他の圧電体層３，５，７と同じ圧電材料からなるため、積層型圧電素子ＰＥの活性部２１の性能を阻害することがない。
【００５８】
また、本実施形態において、個別電極２はマトリックス状に複数配列されている。これにより、個別電極２毎に独立して電圧を印加することができるため、１つの素子内に複数の変位部位、すなわち活性部が含まれることとなる。
【００５９】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、積層体１は１層のシールド電極２０を有しているが、これに限られることなく、積層体１はシールド電極２０を複数層有していてもよい。積層体１が複数層のシールド電極２０を有する場合、積層型圧電素子ＰＥの活性部２１の変位を阻害する懼れがあることから、シールド電極２０の数は１層であることか好ましい。
【００６０】
また、本実施形態では、積層体１は、シールド電極２０に隣接し且つ積層方向での一方の端面を構成する圧電体層１１を有しているが、圧電体層１１は必ずしも必要ではない。
積層体１が圧電体層１１を有さない場合、シールド電極２０が液体に直接触れることとなるため、シールド電極２０の保護の観点から、上述したように、積層体１は、圧電体層１１を有していることが好ましい。
【００６１】
また、本実施形態では、各圧電体層９，１１の厚みは、各圧電体層３，５，７の厚みの１／２に設定されているが、これに限られることなく、各圧電体層９，１１の厚みと各圧電体層３，５，７の厚みとは同じに設定されていてもよい。
【００６２】
本実施形態では、圧電体層９におけるコモン電極１９に隣接する面全体が当該コモン電極１９により覆われているが、これに限られない。コモン電極１９と積層方向に隣り合う複数の個別電極２の全体が圧電体層９側から積層方向に見てコモン電極１９により隠されているのであれば、コモン電極１９の周縁が圧電体層９の周縁よりも内部側に位置する、すなわち圧電体層９の周縁とコモン電極１９の周縁との間に間隔があってもよい。また、圧電体層１１におけるシールド電極２０に隣接する面全体が当該シールド電極２０により覆われているが、これに限られない。コモン電極１９と積層方向に隣り合う複数の個別電極２の全体が圧電体層１１側から積層方向に見てシールド電極２０により隠されているのであれば、シールド電極２０の周縁が圧電体層１１の周縁よりも内部側に位置する、すなわち圧電体層１１の周縁とシールド電極２０の周縁との間に間隔があってもよい。
【００６３】
しかしながら、コモン電極１９の周縁が圧電体層９の周縁よりも内部側に位置し、シールド電極２０の周縁が圧電体層１１の周縁よりも内部側に位置する場合、個別電極２からの電界が圧電体層９における当該圧電体層９の周縁とコモン電極１９の周縁との間に位置する部分と圧電体層１１における当該圧電体層１１の周縁とシールド電極２０の周縁との間に位置する部分とを通って動作面に達し、圧電体層１１の下面に個別電極２と同じ電荷（コモン電極１９及びシールド電極２０と反対の電荷）が生じてしまう懼れがある。このため、圧電体層９におけるコモン電極１９に隣接する面全体が当該コモン電極１９により完全に覆われていると共に、圧電体層１１におけるシールド電極２０に隣接する面全体が当該シールド電極２０により完全に覆われているのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本実施形態に係る圧電装置を示す分解斜視図である。
【図２】本実施形態に係る圧電装置に含まれる積層型圧電素子を示す分解斜視図である。
【図３】図２に示された積層型圧電素子における、個別電極が形成された圧電体層を示す模式図である。
【図４】図２に示された積層型圧電素子における、コモン電極が形成された圧電体層を示す模式図である。
【図５】図２に示された積層型圧電素子における、コモン電極が形成された圧電体層を示す模式図である。
【図６】図２に示された積層型圧電素子における、シールド電極が形成された圧電体層を示す模式図である。
【図７】図２に示された積層型圧電素子における、外部電極が形成された圧電体層を示す模式図である。
【図８】図２に示された積層型圧電素子における、個別電極、コモン電極及びシールド電極を示す模式図である。
【図９】本実施形態に係る圧電装置の断面構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…積層体、２…個別電極、３，５，７，９，１１…圧電体層、４，１９…コモン電極、１７，１８…外部電極、２０…シールド電極、２１…活性部、３１…液室、ＬＵ…液室ユニット、ＰＤ…圧電装置、ＰＥ…積層型圧電素子。
【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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