【事件の表示】
　　特許第２８６８２８７号「積層型圧電アクチュエータ」の特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　本件特許異議の申立てを却下する。
【理　由】
１．手続きの経緯
　本件特許２８６８２８７号の請求項１及び２に係る発明についての出願は、平成２年５月２８日に特許出願され、平成１０年１２月２５日に設定登録されたが、その後、日立金属株式会社より特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１２年１月１９日に訂正請求がなされたものである。
　
２．訂正の適否についての判断
（１）訂正の内容
　訂正事項ａ：特許請求の範囲の請求項１を削除して、訂正前の請求項２及び３を新たに請求項１及び２と訂正する。
　訂正事項ｂ：明細書第４頁第４行〜第７行「圧電縦効果歪の発生軸方向寸法を、これと垂直方向寸法の２つの辺のいずれの寸法に対しても３分の１以下にしたことを特徴とする部分電極構造の積層型圧電アクチュエータ、および」を削除する。
（２）訂正の目的の適否，新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正事項ａは、特許明細書の特許請求の範囲の減縮に相当し、上記訂正事項ｂは、発明の詳細な説明の欄の記載と訂正後の請求項１，２の記載との整合性をとるためのものであり、明りょうでない記載の釈明に相当する。
　さらに、上記訂正事項ａ，ｂは、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であり、かつ実質的に特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではなく、訂正後の特許請求の範囲に記載された発明が出願の際独立して特許を受けることができるものである。
（３）むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正請求は特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項で準用する第１２６条第２〜４項の規定に適合するので上記訂正を認める。
　
３．特許異議申立についての判断
　請求項１に係る発明は、訂正の結果削除され、特許異議の申立ての対象が存在しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１２年２月１０日（２０００．２．１０）
【訂正の要旨】
　【訂正の要旨】
　訂正事項ａ：特許請求の範囲の減縮を目的として、特許請求の範囲の請求項１を削除して、訂正前の請求項２及び３を新たに請求項１及び２と訂正する。
　訂正事項ｂ：明りょうでない記載の釈明を目的として、明細書第４頁第４行〜第７行「圧電縦効果歪の発生軸方向寸法を、これと垂直方向寸法の２つの辺のいずれの寸法に対しても３分の１以下にしたことを特徴とする部分電極構造の積層型圧電アクチュエータ、および」を削除する。
（５４）【発明の名称】
積層型圧電アクチュエータ
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】焼結により一体化された積層型圧電アクチュエータの圧電縦効果歪の発生軸方向に、機械的に拘束のない自由状態において電圧を印加した際に高さ方向に生じる変位分を圧縮バイアスとして付与する機構を備えたことを特徴とする部分電極構造の積層型圧電アクチュエータ。
　【請求項２】圧電縦効果歪の発生軸寸法方向が、これと垂直方向寸法の２つの辺のいずれの寸法に対しても３分の１以下である部分電極構造の積層型圧電アクチュエータ素子を圧電縦効果歪発生軸方向に複数個積み重ねて接着により一体化し、圧電縦効果歪発生軸方向に圧縮バイアスを付与する機構を備えたことを特徴とする積層型圧電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
　本発明は圧電効果を利用したアクチュエータに関するものである。
［従来の技術］
　通常の部分電極構造積層型圧電アクチュエータの一例の斜視図を第３図に、また第３図における切断面Ａの断面構造を第４図に示す。図中、３１は圧電セラミックス、３２はセラミックス中に層状に埋め込まれた金属内部電極、３３は金属外部電極である。そして各金属内部電極３２は、アクチュエータの側面に設けられた１対の金属外部電極３３により電気的に並列接続がなされている。
　この１対の外部電極間に電圧を印加すると、アクチュエータは圧電縦効果により高さ方向に伸長する。
［発明が解決しようとする課題］
　ところで、このようなアクチュエータの内部電極構成では第４図から明らかなように、各内部電極の面積（ｂ×ｂ）はアクチュエータの断面積（ａ×ａ）よりも小さい。そして各内部電極は外部電極により電気的に接続されるために、内部電極はアクチュエータの中央部でのみ上，下方向に重なっている。従って外部電極対に電圧を印加すると、アクチュエータの中央部では電界強度が大きく、周辺部では電界強度が小さくなる。
　その結果、アクチュエータの上下端面における変位分布は第５図のようになる。即ち第５図は、１対の金属外部電極５２からリード線５４を取り出し、電極端子５５の間に直流電圧を印加した場合に生じる変形を模式的に点線で示したものである。圧電歪は電界強度に比例して生じるため、電界強度の大きい中央部では大きな圧電歪が生じ、周辺部では電界強度が小さいため圧電歪も小さくなる。従って機械的な拘束のない自由状態で電圧を印加した場合でもアクチュエータ内部に応力が発生し、アクチュエータの自己破壊を誘発するという問題があった。またこのような不均一な変形は実用上も好ましくないものである。
　本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、電圧を印加しても機械的な自己破壊を起こすことのない圧電アクチュエータ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］
　本発明は、圧電縦効果歪の発生軸方向に圧縮バイアスを付与する機構を備えたことを特徴とする部分電極構造の積層型圧電アクチュエータ、および圧電縦効果歪の発生軸方向寸法が、これと垂直方向寸法の２つの辺のいずれの寸法に対しても３分の１以下である部分電極構造の積層型圧電アクチュエータ素子を圧電縦効果歪発生軸方向に複数個積み重ねて積層により一体化し、圧電縦効果歪発生軸方向に圧縮バイアスを付与する機構を備えたことを特徴とする圧電アクチュエータである。
［作用］
　部分電極構造の積層型圧電アクチュエータの圧電縦効果に基づく発生変位量は、高さ寸法ｈの約０．１％程度であることが知られている。
　本発明ではこの高さ寸法ｈを、これと垂直な方向の寸法ａに対して３分の１以下にする。このことにより、内部応力は構造的に緩和され、大振幅駆動を行っても機械的な破壊は起こらない。
　また、変位発生軸方向に圧縮バイアス機構を設け、圧縮バイアスを付加した状態で電圧を印加すると、アクチュエータは圧縮バイアスを付加しない元の状態へと復帰するように変形するためアクチュエータの端面は平行に移動する。また、引張り応力の発生も防止できるためアクチュエータが機械的に破壊することがない。
　また、大きな変位が必要なアクチュエータの場合には、圧電縦効果歪発生軸方向の寸法ｈを大きく設定しなければならないが、上述のように、アクチュエータの自己破壊を防止するためには横方向寸法ａをｈの３倍以上に設定することが望ましいので、大きな変位を得るためのアクチュエータは必然的に大型になるという欠点がある。これに対しては、第６図（ａ）に示すように、自己破壊の起こらない部分電極構造の積層型圧電アクチュエータ６１を複数個積み重ねて接着剤６３により接着一体化し、各外部電極対６２をリード線６４で並列接続して電極端子６５に電圧を印加して駆動する方法もあるが、この場合には第６図（ｂ）に模式的に示すように、個々のアクチュエータ６１が不均一な変形を起こすために、図示のように接着した界面が機械的に破壊してしまう欠点がある。このような場合にも、変位発生軸方向に圧縮バイアス機構を設け、圧縮バイアスを付加した状態で電圧を印加すると、個々のアクチュエータの上，下端面が電圧の印加により平行に変位するため、接合面の機械的破壊が防止される。
［実施例］
　以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
実施例１
　第３図および第４図によって本実施例を説明すると、圧電セラミックス３１にはＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）０３（ＰＺＴ）系圧電セラミックスを使用した。断面は一辺がａの正方形をしており、ａ＝４．５ｍｍとした。高さｈは０．５〜４．０ｍｍの範囲で変化させた。内部電極３２には厚さが約２μｍの白金膜を使用した。内部電極３２は一変がｂの正方形で、ｂ＝３．５ｍｍとした。内部電極の間隔ｄは約０．１ｍｍとした。
　以下に、このアクチュエータの製法を簡単に説明する。
　まずＰＺＴ系圧電セラミックスの粉末にポリビニルアルコールとフタル酸ジオクチルを少量加えてエチルアルコール中に分散させ、泥漿を作製した。これをドクターブレード法に基づく厚膜製造装置を用いて、厚さが約０．１２ｍｍの厚膜に加工した。この厚膜の片側表面に白金ペースト膜を印刷塗布し、これらを積み重ねて熱プレスで圧着し、一体化した。この積層体をまず４５０℃で２４時間加熱して、内部に含まれた有機系物質を熱分解させた。次いで１２００℃で１時間焼結した。この焼結体の側面に外部電極として銀ペーストを焼き付けた。
　アクチュエータの高さ寸法ｈがそれぞれ０．５，１．０，１．５，２．０，３．０ｍｍのものを各１０個ずつ作製し、外部電極対間に６０Ｖの直流電圧を印加した。この場合には、すべてのアクチュエータで機械的破壊は認められなかった。次に１００Ｖの電圧を印加したところ、ｈ＝０．５，１．０，１．５ｍｍのアクチュエータは１００時間の電圧印加に対して機械的破壊は起こらなかった。しかし、ｈ＝２．０ｍｍのアクチュエータは、１０個中６個が内部電極層に沿って機械的に破壊した。またｈ＝３．０ｍｍのアクチュエータはすべてが機械的に破壊した。
　以上の実施例から明らかなとおり、部分電極構造の積層型圧電アクチュエータでは、高さ方向の寸法ｈと横方向の寸法ａとがｈ／ａ≦１／３の関係を満たす場合には機械的に破壊することがない。
実施例２
　第２図は本発明による圧縮バイアス加圧機構付き部分電極構造の積層型圧電アクチュエータの一例の側面図である。部分電極構造の積層型圧縮アクチュエータ２１を２枚の黄銅板２２ａと２２ｂで挟み、４本のボルト２４とナット２５でアクチュエータ２１に圧縮バイアスを与える。
　圧電アクチュエータ２１の寸法は横断面が２０×２０ｍｍ、高さは２０ｍｍであり、実施例１と同様の方法で製造した。機械的に拘束のない自由状態では１００Ｖの電圧を印加すると高さ方向に最大約１７μｍの変位を生じる。黄銅板２２ａ，２２ｂの寸法は３０×３０×７ｍｍとした。ボルト２４には直径３ｍｍのステンレスを使用した。圧縮バイアスの大きさはアクチュエータの高さ方向の寸法が１７μｍ縮むように調整されている。
　上記の圧縮バイアス加圧機構を備えたアクチュエータに１００Ｖの直流電圧を印加したところ、このアクチュエータは約１７μｍ伸長し、かつ２枚の黄銅板２２ａ，２２ｂは上，下方向に平行に移動した。
　また、直流電圧を１０００時間継続して印加したが、アクチュエータが機械的に破壊を起こす現象は認められなかった。
　なお比較の意味で、実施例に使用した部分電極構造の積層型圧電アクチュエータを機械的な拘束のない自由状態で１００Ｖの直流電圧を印加したところ、１０分程度で機械的に破壊した。
実施例３
　第１図は本発明による圧縮バイアス加圧機構付き圧電アクチュエータの別の一例の側面図である。３個の部分電極構造の積層型圧電アクチュエータ１を積み重ねて接着剤３で一体化し、これを２枚の黄銅板２ａと２ｂで挟んで４本のボルト４とナット５でアクチュエータに圧縮バイアスを与えている。
　各部分電極構造積層型圧電アクチュエータ１は一辺が２０ｍｍの正方形断面を有し、高さが６ｍｍとなっている。これを単体で１００Ｖの直流電圧を印加して駆動すると、アクチュエータの端面中央部には最大約３μｍの高さ方向変位が生じる。黄銅板２ａ，２ｂの寸法は３０×３０×７ｍｍとした。ボルト４は直径３ｍｍのステンレス製である。圧縮バイアスの大きさは３個の一体化されたアクチュエータの高さ寸法が圧縮バイアスを印加する前の状態から９μｍ程度縮むように調整されている。
　上記の圧縮バイアス加圧機構を備えたアクチュエータに１００Ｖの直流電圧を印加して３個を同時に駆動したところ、２枚の黄銅板２ａ，２ｂの距離は互いに離れる方向に平行に約８μｍ移動した。この状態で１００Ｖの直流電圧を１０００時間以上連続的に印加したが、アクチュエータには何ら機械的な破壊が認められなかった。
［発明の効果］
　以上説明したように、本発明によれば、アクチュエータ寸法，形状を適切に設定するか、あるいは圧縮バイアスを付加することにより、機械的に破壊することのない部分電極構造の積層型圧電アクチュエータの提供が可能となる。また、両者を組み合わせることによって、小体積で大きな変位を発生させることができ、かつその上，下端面を平行に変位させることのできる圧電アクチュエータが提供される。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図はそれぞれ本発明の一実施例の側面図、第３図は部分電極構造の積層型圧電アクチュエータの一例の斜視図、第４図は第３図における面Ａによる断面図、第５図は部分電極構造の積層型圧電アクチュエータに直流電圧を印加した時の状態を模式的に示す説明図、第６図は部分電極構造の積層型圧電アクチュエータを軸方向に積層一体化し、直流電圧で駆動した時の状態を模式的に示す説明図である。
１，２１，５１，６１……積層型圧電アクチュエータ
２ａ，２ｂ，２２ａ，２２ｂ……黄銅板
３，６３……接着剤
４，２４……ボルト、５，２５……ナット
３１……圧電セラミックス、３２……金属内部電極
３３，５２，６２……金属外部電極
５４，６４……リード線
５５，６５……電極端子