【事件の表示】
　特許第２９８６７０６号「圧電素子及びそれを用いた圧電アクチュエータ」の請求項１、２、４、５に係る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。
　特許第２９８６７０６号の請求項に係る特許を維持する。
【理　由】
１　経緯
　特許出願　　　　　　　　　　　　　　　平成　７年　３月　３日
　設定登録（特許第２９８６７０６号）　　平成１１年１０月　１日
　特許異議申立（株式会社村田製作所）　　平成１２年　６月　６日
　取消理由通知　　　　　　　　　　　　　平成１２年１０月　６日
　特許異議意見書　　　　　　　　　　　　平成１３年　１月　９日
　訂正請求　　　　　　　　　　　　　　　平成１３年　１月　９日
　
２　訂正について
　（１）訂正事項
　上記訂正請求による訂正事項は次のとおりである。
訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項１乃至請求項５を以下のように訂正する。
「【請求項１】　圧電シートの表面に、その端辺から所定の間隔を隔てて内部電極を形成することにより、圧電不活性領域を設けた圧電素子板を複数枚積層してなる圧電素子において、前記圧電素子板の前記圧電不活性領域に、収縮率整合薄膜を散在させて形成したことを特徴とする圧電素子。
【請求項２】　前記収縮率整合薄膜は、水玉模様状に散在されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】　前記収縮率整合薄膜は、前記内部電極を形成する材料と同一材料により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電素子。
【請求項４】　請求項１乃至３のいずれかに規定される圧電素子を、複数個積層し、前記内部電極を一層おきに第１の外部電極に電気的に接続すると共に前記とは異なった内部電極を一層おきに第２の外部電極に電気的に接続したことを特徴とする圧電アクチュエータ。」
訂正事項ｂ
　訂正事項ａに伴い特許請求の範囲の記載と発明の詳細な説明との整合を図るために、明りょうでない記載の釈明を目的として、【００１０】を以下のように訂正する。
「【課題を解決するための手段】本発明者らは、圧電素子の構造について鋭意研究の結果、庄電活性領域と圧電不活性領域との間にクッラクが発生する一つの原因は、圧電活性領域と圧電不活性領域との焼成時の収縮率の差に起因することを明らかにした。つまり、圧電活性領域は圧電不活性領域に比べて焼成時の収縮率が大きいために、焼成後の冷却中に圧電活性領域は圧縮の応力を、圧電不活性領域は引張の応力を残したままとなる。すなわち、焼成時の残留応力が内在した状態の素子に交番電圧を印加するなどの長期的な繰り返し応力を加えた場合、その残留応力が解放される方向に素子が徐々に変形し、やがてはクラックを生じるのである。これを解消するためには、圧電活性領域と、圧電不活性領域の焼成時の収縮率の整合をはかるために、圧電シートの表面の圧電不活性領域に金属膜等の収縮率整合薄膜を形成し、前記の残留応力の低減を図れば良いという知見を得ることにより、本発明がなされた。すなわち、上記問題点を解決するために、本発明は、圧電シートの表面に、その端辺から所定の間隔を隔てて内部電極を形成することにより、圧電不活性領域を設けた圧電素子板を複数枚積層してなる圧電素子において、前記圧電素子板の前記圧電不活性領域に、収縮率整合薄膜を散在させて形成したものである。」
訂正事項ｃ
　訂正事項ａに伴い特許請求の範囲の記載と発明の詳細な説明との整合を図るために、明りょうでない記載の釈明を目的として、【００１１】を以下のように訂正する。
「【作用】本発明は、以上のように構成したので、内部電極を形成していない圧電不活性領域に収縮率整合薄膜が散在して設けられた結果、この部分における圧電素子の焼成時における収縮状態が他の部分と略同じになり、残留応力の低減によりクラック等の発生を抑制することが可能となる。この場合、収縮率整合薄膜としては、金属薄膜をベタ状に形成してもよいが、圧電シート間の密着性を考慮してこれを散在させて設けるのがよく、特に水玉模様状に金属薄膜を散在させることにより密着性も高く維持することができる。」
　訂正事項ａは、【請求項１】の「収縮率整合薄膜を形成した」を「収縮率整合薄膜を散在させて形成した」と訂正するものであるから、旧請求項１については、特許請求の範囲の減縮を目的としている。旧請求項２は実質上削除されているから、請求項２については、特許請求の範囲の減縮を目的としている。【請求項２】は、旧請求項３の引用する請求項を減縮したものであり、特許請求の範囲の減縮を目的としている。【請求項３】は、旧請求項４の引用する請求項を減縮したものであり、特許請求の範囲の減縮を目的としている。【請求項４】は、旧請求項５の引用する請求項を減縮したものであり、特許請求の範囲の減縮を目的としている。
　してみると、訂正事項ａは、特許請求の範囲の減縮を目的としている。
　訂正事項ｂは、訂正事項ａに伴って、明りょうでない記載の釈明を目的としている。
　訂正事項ｃは、訂正事項ａに伴って、明りょうでない記載の釈明を目的としている。
（２）訂正請求の可否
　訂正事項ａは、特許請求の範囲の減縮に該当し、特許明細書または図面に記載した事項の範囲内であり、新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲の拡張し、変更するものではない。
　訂正事項ｂ、ｃは、明りょうでない記載の釈明に該当し、特許明細書または図面に記載した事項の範囲内であり、新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲の拡張し、変更するものではない。
　以上のとおりであるから、上記訂正は特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、平成１１年改正前の特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年法第１１６号による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書き、第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３　異議申立及び取消理由の概要
（１）特許異議申立の概要
　特許異議申立人株式会社村田製作所は、甲第１号証（特開平４−２３５０４１号公報）、甲第２号証（特開昭５２−１３６３５４号公報）、甲第３号証（実願昭５４−６８６００号（実開昭５５−１６９８４１号）のマイクロフィルム）、甲第４号証（特開平３−５２２１１号公報）を提出し、請求項１、２、４、５に係る特許発明は、甲第１号証〜甲第４号証記載の発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、取消すべきと主張している。
（２）取消理由の概要
　上記（１）特許異議申立の概要と同旨である。
　
４　本件発明
　訂正請求が認められたので、本件特許の請求項１〜４に係る特許は、次のとおりである。（以下、それぞれを訂正発明１〜４という。）
「【請求項１】　圧電シートの表面に、その端辺から所定の間隔を隔てて内部電極を形成することにより、圧電不活性領域を設けた圧電素子板を複数枚積層してなる圧電素子において、前記圧電素子板の前記圧電不活性領域に、収縮率整合薄膜を散在させて形成したことを特徴とする圧電素子。
【請求項２】　前記収縮率整合薄膜は、水玉模様状に散在されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】　前記収縮率整合薄膜は、前記内部電極を形成する材料と同一材料により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電素子。
【請求項４】　請求項１乃至３のいずれかに規定される圧電素子を、複数個積層し、前記内部電極を一層おきに第１の外部電極に電気的に接続すると共に前記とは異なった内部電極を一層おきに第２の外部電極に電気的に接続したことを特徴とする圧電アクチュエータ。」
　
５　引用例記載の発明
（甲第１号証）
　甲第１号証には、圧電材料２２の表面に、その端辺から所定の間隔を隔てて導電材料２４を形成することにより、圧電不活性領域を設けた圧電素子板と、を有し、圧電材料の圧電不活性領域に、ダミー導電材料２５を形成した圧電素子が示されている。
　そして、導電層と圧電材料を必要な積層数だけ繰り返し塗布し、所望の厚みに積層したものが示されている。
　また、【図７】を見ると、圧電素子を複数個積層し、前記内部電極を一層おきに外部電極３２に電気的に接続すると共にそれとは異なった内部電極を一層おきに外部電極３３に電気的に接続したことを特徴とする圧電アクチュエータが、示されている。
（甲第２号証）
　第２図および第４図には、内部電極に空隙部分１４、１７が形成されている様子が示されている。
（甲第３号証）
　甲第３号証には、積層セラミックコンデンサに関し、「このセラミックシート２を第４図の積層断面図に示す如く、交互に必要枚数を積み重ね熱圧着せしめると、セラミックシート２は熱可塑性のため周辺部２ａだけでなく内部電極１が塗布されていない欠除部４を通して上、下のセラミックシート２が接着し一体化される。」「このため従来周辺部２ａだけで上下相互に接着されていたセラミックシート２は本考案によれば更に欠除部４を通して接続されるため、各種のストレスに対してはがれやクラックを発生することを防止できることになる。」と記載されている。
（甲第４号証）
　甲第４号証には、積層セラミックコンデンサに関し、「第１図の内部電極２は、第２図のようにメッシュ状となっているので、」「その孔３部に上、下のセラミックシート１がくい込むこととなり、この結果として接着力が強化されることとなる。」と記載されている。
　
６　対比・判断
　異議申立人は、散在させてという構成に対して次のように主張する。
　甲第２号証第２頁右欄第４〜５行目には「内部電極に空隙部分を設けたため、」と記載されており、また、第２図および第４図には、内部電極に空隙部分１４、１７が形成されている様子が示されている。ここで、本件特許発明の構成Ｄにおける「散在させて」の解釈が問題となるが、本件特許発明では【００１１】欄第６〜８行目に、「金属薄膜をベタ状に形成してもよいが、圧電シート間の密着性を考慮してこれを散在させて設けるのがよく、」と記載されていることから、金属薄膜が一面に形成されているのではなく、金属薄膜面内に隙間が存在していれば「散在させて」に該当するものと解釈することができる。よって、甲第２号証の「空隙部分を設けた」構成は本件特許発明の「散在させて」に該当するものと考えられる。
　しかしながら、甲第２号証には、内部電極を全面ベタ状に形成し、これに空隙部を設けたものであり、散在して設けられたのは空隙部であって、内部電極が散在しているものではない。そしてこの構成では、電気的に導通し易い状態であり、内部電極の短絡防止には効果的でなく、圧電シート同士の密着も改善されない。
　従って、甲第２号証に「散在させて」に該当するものが記載されているとすることはできない。
　してみると、訂正発明１の、「圧電素子板の前記圧電不活性領域に、収縮率整合薄膜を散在させて形成した」構成は、甲第１号証〜甲第４号証のいずれにも示されておらず、内部電極の短絡防止に効果的で、圧電シート同士の密着も改善する明細書記載の顕著な効果を奏するから、甲第１号証〜甲第４号証と同一であるともいえず、また、それらに記載の発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるともいえない。
　訂正発明２〜４は、訂正発明１を引用した従属形式であり、甲第１号証〜甲第４号証と同一であるともいえず、また、それらに記載の発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるともいえない。また、訂正発明２は異議申立がされていない旧請求項３に相当するものであり、取消されるものではない。
　
７　異議申立のまとめ
  従って、訂正発明１〜４はいずれも、特許異議申立の理由及び取消理由に該当せず、それらの理由で訂正発明に係る特許を取消すことはできない。
　また、他に訂正発明に係る特許を取消すべき理由を発見しない。
　従って、本件訂正発明についての特許は拒絶の査定をしなければならない特許出願に対してされたものと認めない。
　よって、許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第１４条の規定に基づく、許法等の一部を改正する法律の施行に伴う経過措置を定める政令（平成７年政令第２０５号）第４条第２項に規定により、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１３年４月２６日（２００１．４．２６）
【訂正の要旨】
訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項１乃至請求項５を、特許請求の範囲の減縮を目的として以下のように訂正する。
「【請求項１】　圧電シートの表面に、その端辺から所定の間隔を隔てて内部電極を形成することにより、圧電不活性領域を設けた圧電素子板を複数枚積層してなる圧電素子において、前記圧電素子板の前記圧電不活性領域に、収縮率整合薄膜を散在させて形成したことを特徴とする圧電素子。
　【請求項２】　前記収縮率整合薄膜は、水玉模様状に散在されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
　【請求項３】　前記収縮率整合薄膜は、前記内部電極を形成する材料と同一材料により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電素子。
　【請求項４】　請求項１乃至３のいずれかに規定される圧電素子を、複数個積層し、前記内部電極を一層おきに第１の外部電極に電気的に接続すると共に前記とは異なった内部電極を一層おきに第２の外部電極に電気的に接続したことを特徴とする圧電アクチュエータ。」
訂正事項ｂ
　訂正事項ａに伴い明りょうでない記載の釈明を目的として特許請求の範囲の記載と発明の詳細な説明との整合を図るために、
明瞭でない記載の釈明を目的として、【００１０】を以下のように訂正する。
「【課題を解決するための手段】本発明者らは、圧電素子の構造について鋭意研究の結果、庄電活性領域と圧電不活性領域との間にクッラクが発生する一つの原因は、圧電活性領域と圧電不活性領域との焼成時の収縮率の差に起因することを明らかにした。つまり、圧電活性領域は圧電不活性領域に比べて焼成時の収縮率が大きいために、焼成後の冷却中に圧電活性領域は圧縮の応力を、圧電不活性領域は引張の応力を残したままとなる。すなわち、焼成時の残留応力が内在した状態の素子に交番電圧を印加するなどの長期的な繰り返し応力を加えた場合、その残留応力が解放される方向に素子が徐々に変形し、やがてはクラックを生じるのである。これを解消するためには、圧電活性領域と、圧電不活性領域の焼成時の収縮率の整合をはかるために、圧電シートの表面の圧電不活性領域に金属膜等の収縮率整合薄膜を形成し、前記の残留応力の低減を図れば良いという知見を得ることにより、本発明がなされた。すなわち、上記問題点を解決するために、本発明は、圧電シートの表面に、その端辺から所定の間隔を隔てて内部電極を形成することにより、圧電不活性領域を設けた圧電素子板を複数枚積層してなる圧電素子において、前記圧電素子板の前記圧電不活性領域に、収縮率整合薄膜を散在させて形成したものである。」
訂正事項ｃ
　訂正事項ａに伴い明りょうでない記載の釈明を目的として特許請求の範囲の記載と発明の詳細な説明との整合を図るために、明瞭でない記載の釈明を目的として、【００１１】を以下のように訂正する。
「【作用】本発明は、以上のように構成したので、内部電極を形成していない圧電不活性領域に収縮率整合薄膜が散在して設けられた結果、この部分における圧電素子の焼成時における収縮状態が他の部分と略同じになり、残留応力の低減によりクラック等の発生を抑制することが可能となる。この場合、収縮率整合薄膜としては、金属薄膜をベタ状に形成してもよいが、圧電シート間の密着性を考慮してこれを散在させて設けるのがよく、特に水玉模様状に金属薄膜を散在させることにより密着性も高く維持することができる。」
（５４）【発明の名称】
圧電素子及びそれを用いた圧電アクチュエータ
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　圧電シートの表面に、その端辺から所定の間隔を隔てて内部電極を形成することにより、圧電不活性領域を設けた圧電素子板を複数枚積層してなる圧電素子において、前記圧電素子板の前記圧電不活性領域に、収縮率整合薄膜を
散在させて
　【請求項２】　前記収縮率整合薄膜は、水玉模様状に散在されていることを特徴とする
請求項１
　【請求項３】　前記収縮率整合薄膜は、前記内部電極を形成する材料と同一材料により形成されていることを特徴とする請求項１
または２
　【請求項４】　請求項１乃至
３
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
本発明は、Ｘ−Ｙステージの位置決め機構、超音波モータ、マスフローコントローラ等に使用される積層型の圧電素子及びこれを用いた圧電アクチュエータに関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　一般に、Ｘ−Ｙステージの位置決め機構、超音波モータ、マスフローコントローラ等のアクチュエータとして使用する微小変位素子として、圧電セラミック材と薄膜電極とを交互に積層してなる圧電素子が知られており、電界により圧電セラミック材が伸縮して歪む効果を利用して小ストロークで大きな荷重を必要とする部位のアクチュエータとして使用されている。この素子は製造ラインの主要部品に組み込まれていることから、長期信頼性が要求され、しいては、機械的強度や耐湿性が高いことが要求されている。
　【０００３】
　この種の従来の圧電素子の構造を図１０に基づいて説明する。図１０は全面電極型の従来の圧電素子の斜視図を示し、この圧電素子は、例えばチタン酸・ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミック材よりなる圧電シート２と白金或いは銀−パラジウム等の薄膜よりなる内部電極４とを交互に多数、例えば１００層程度積層して構成されている。内部電極４の端部は全周に亘って外へ露出しており、この内部電極４には、交互に異なる極性の電圧を印加しなければならないことから、その印加電極を形成するために、ブロック状の圧電素子の直交する２つの側面に絶縁層６、８を塗布形成し、一方の絶縁層６においては一層おきに内部電極４の端部に沿ってダイサーで削って内部電極の端部を再度露出させ、そして、他方の絶縁層８においては上記と異なる一層おきの内部電極４の端部に沿って同様にダイサーで削って内部電極の端部を再度露出させる。
　【０００４】
　そして、上記各絶縁層６、８上に銀ペースト等よりなる外部電極１０、１２を塗布形成して露出させた内部電極４を一層おきに電気的に接続する。従って、一方の外部電極１０には、一層おきに内部電極が共通に接続され、他方の外部電極１２には上記と異なった一層おきの内部電極が共通に接続されるので、これらの外部電極１０、１２間に直流電圧を印加することにより各圧電シート２に電界を印加してこれに電歪効果を生ぜしめることができる。
　【０００５】
　ところで、各圧電シート２の厚みは、約１００ｉｍと非常に薄いことから僅かな水分が素子側面に付着しただけでも隣設する内部電極４同士が容易に短絡して使用不能になったり、或いは、内部電極として白金と比較して安価な銀−パラジウムを用いた場合にはこれがマイグレーションを起こしてツリー状に針状結晶が生長し、これが隣設する内部電極４に至って同様に短絡現象を起こしてしまい、湿度対策が重要課題となっている。そこで、耐湿性を向上させるために、圧電素子全体を、伸縮可能な密閉型のステンレススチール缶内に収容して耐湿性を向上させた技術や、特開平３−２７００８５号公報に示すような交互電極型の圧電素子が開発された。図１１は交互電極型の従来の圧電素子を示す斜視図、図１２は図１１に示す圧電素子の各圧電シートの表面状態と積層状態を示す図である。
　【０００６】
　この交互電極型の圧電素子は、圧電シート全面に内部電極を形成した図１０に示す全面電極型の圧電素子と異なり、一部のみに圧電シート２の端辺に至る電極取り出し部１４を形成しておく以外は圧電シート２の表面の周縁部には何ら内部電極を形成せずにシート端辺より僅かな間隔を隔てて内部電極４を形成する。そして、このように形成した圧電シート２を図１２に示すように一層おきに内部電極の電極取り出し部１４が交いに反対方向になるように積層し、これにより電極取り出し部１４の端部が外側に露出するので、ここに外部電極１０、１２を塗布することにより、一層おきの内部電極同士を電気的に接続する。
　【０００７】
　【発明が解決しようとする課題】
　ところで、前者のように圧電素子全体を密閉型のステンレススチール缶に収容する構造にあっては、耐湿性は向上できるが、密閉缶を用いることから素子が大型化して省スペース化に反するのみならず、余分な部品を用いなければならないことからコスト高を招来するという問題点があった。また、後者の交互電極型の圧電素子の場合には、内部電極の露出部分が少なくて耐湿性を改善でき、しかも工程数も少ないのでコスト低減には寄与できたが、内部電極を埋め込んだ部分と埋め込んでいない部分との間に、動作時に大きな応力が発生し、クラック等が発生し易くなるという新たな問題が発生した。これを図１３を参照して詳しく説明する。
　【０００８】
　図１３は図１２に示す交互電極型の圧電素子の断面図であり、図中３０、３２は一層おきの内部電極に電気的に接続される外部電極である。多数の圧電シートを積層してなる圧電素子は、図中縦方向において上下に隣設する内部電極４同士がシートを介して重なって伸縮に寄与する部分である圧電活性部１６と、隣設内部電極が重ならずに伸縮に寄与しない部分である圧電不活性部１８とに分かれる。この圧電素子を駆動すると圧電活性部１６が電歪効果で伸縮するのに対して圧電不活性部１８は何ら伸縮しないので上記伸縮作用を拘束するように作用し、この結果、主に圧電活性部１６と圧電不活性部１８との境界部分２０に大きな応力が作用してクラックが発生し易くなるという問題があった。
　【０００９】
　このような拘束力を軽減するために、後者にあっては、圧電活性部と圧電不活性部との応力を極力緩和するために薄いセラミック層を１０〜２５層程度の低積層枚数で構成される小型のサブユニットを形成し、このサブユニットを複数個接続して大きなアクチュエータユニットを製造するようにしているが、前述のように長期的な使用に際しては、断続的な応力が印加されるため、圧電不活性部と圧電活性部間に徐々にクッラクが生じ、そのクッラクから水分が侵入し、やがては素子の破壊につながるのが現状である。
　【００１０】
　【課題を解決するための手段】
　本発明者らは、圧電素子の構造について鋭意研究の結果、圧電活性領域と圧電不活性領域との間にクッラクが発生する一つの原因は、圧電活性領域と圧電不活性領域との焼成時の収縮率の差に起因することを明らかにした。つまり、圧電活性領域は圧電不活性領域に比べて焼成時の収縮率が大きいために、焼成後の冷却中に圧電活性領域は圧縮の応力を、圧電不活性領域は引張の応力を残したままとなる。すなわち、焼成時の残留応力が内在した状態の素子に交番電圧を印加するなどの長期的な繰り返し応力を加えた場合、その残留応力が解放される方向に素子が徐々に変形し、やがてはクラックを生じるのである。これを解消するためには、圧電活性領域と、圧電不活性領域の焼成時の収縮率の整合をはかるために、圧電シートの表面の圧電不活性領域に金属膜等の収縮率整合薄膜を形成し、前記の残留応力の低減を図れば良いという知見を得ることにより、本発明がなされた。すなわち、上記問題点を解決するために、本発明は、圧電シートの表面に、その端辺から所定の間隔を隔てて内部電極を形成することにより、圧電不活性領域を設けた圧電素子板を複数枚積層してなる圧電素子において、前記圧電素子板の前記圧電不活性領域に、収縮率整合薄膜を
散在させて
　【００１１】
　【作用】
　本発明は、以上のように構成したので、内部電極を形成していない圧電不活性領域に収縮率整合薄膜が
散在して
　【００１２】
　このような金属薄膜は、内部電極と同じ材料を用いることにより、内部電極の形成時に同時に作成することができ、工程数を増やすことなく簡単に作成することができる。この圧電素子に、内部電極へ交互に異なる極性の電圧を印加するための第１と第２の外部電極を形成する。このように形成された圧電素子は、必要とする伸縮ストロークを得られる個数だけ、複数個積み重ねて接合され、圧電アクチュエータを得ることができる。
　【００１３】
　【実施例】
　以下に、本発明に係る圧電素子及びこれを用いた圧電アクチュエータの一実施例について詳述する。図１は本発明に係る圧電素子及びこれを用いた圧電アクチュエータの基本的製造工程を示す工程図、図２は圧電シートに設けた収縮率整合薄膜を示す拡大図、図３は図１に示す圧電素子を示す側面図である。尚、先に説明した従来装置と同一部分については同一符号を付して説明する。
　【００１４】
　図１に示すようにこの圧電素子２２は、ＰＺＴ等のセラミック材よりなる厚さ１００μｍ程度、縦横２５ｍｍ程度の薄板状の圧電シート２の表面に、その端辺２Ａから所定の間隔Ｄを隔てて、例えば銀−パラジウム等よりなる非常に薄い内部電極４を形成しており、一部の端辺２Ｂに対してのみ内部電極４の薄膜金属を部分的に延在させて端辺２Ｂから外部に露出させて、電極取り出し部１４を形成している。これにより圧電素子板２１が形成されることになる。圧電シートの薄板形成は、例えばドクターブレード法により行なわれ、内部電極４の形成はスクリーン印刷等を用いて行なう。この場合、電極取り出し部１４以外の内部電極４を取り囲むようにコ字状になされた領域、すなわち圧電シート上の、内部電極４を形成していない領域は、後述するように電界が印加されずに圧電効果に寄与しない領域となることから圧電不活性領域２４となり、これに対して内部電極４が形成されている領域は圧電活性領域２６となる。
　【００１５】
　そして、略コ字状の圧電不活性領域２４に本発明の特長とする収縮率整合薄膜２８を、内部電極と同じくスクリーン印刷等を用いて形成する。この場合、この整合薄膜２８は、内部電極４と同じ位い薄い金属薄膜により形成し、圧電シート２の各端辺２Ａ，２Ｂよりも僅かに内側に位置させると同時に、内部電極４からも必ず僅かに離間させて形成し、後述するように積層したときに電気的に浮遊状態となるように設定する。圧電不活性領域の幅Ｄが、約１．０ｍｍであるのに対して、整合薄膜２８の幅は、約０．５ｍｍ程度に設定する。整合薄膜２８としては、全面ベタ状の金属薄膜として形成してもよいが、積層時の圧電シート間の密着性を考慮すると、例えば図２に示す拡大図のように微小円形状の整合薄膜２８を密集させて例えば水玉模様状に散在させて設けるように形成するのが好ましい。これは、圧電シート同士の焼成後の強度よりも、圧電シートと電極間の焼成後の強度が弱く、圧電素子全体の強度を考えると、できるだけ圧電シート同士の密着を多くする必要があるためである。尚、図２において、円形の整合薄膜２８間の距離は説明の容易化のために大きく記載しているが実際には非常に小さく、例えば０．０６〜０．１５ｍｍ程度に設定されている。
　【００１６】
　また、整合薄膜を散在させて設ける場合には、個々の形状は円形に限らず、例えば楕円形状、矩形状、三角形状などどのような形状でもよい。また、この整合薄膜２４の材料としては、内部電極と同じ材料、例えば銀−パラジウムを用いればよく、その場合には、スクリーン印刷等により内部電極の形成時に同時に整合薄膜２８も形成することができ、工程数も増加させる必要がない。ただし、収縮率の整合を図るための同様の効果が得られるのであれば、内部電極と同一の材料でなくてもよい。このように、圧電シート２上に内部電極４と整合薄膜２８を形成して圧電素子板２１の形成が完了したならば、同様に形成した多数の圧電素子板２１を複数枚、例えば２５枚、図１（Ｂ）に示すように積層し、冷間静水圧法（ＣＩＰ：ＣｏＩｄ　Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）によりプレスしつつ例えば１２０℃程度の温度下で圧着処理し、更にこれを１０７５℃程度の高温で焼結処理して図１（Ｃ）に示すような単体の圧電素子２２を形成する。
　【００１７】
　圧電素子板２１の積層に際しては、上下方向に隣り合って接合する圧電素子板２１間の電極取り出し部１４の位置する方向を互いに逆方向となるように積層する。従って、圧電シート２は一層おきに同じ方向に電極取り出し部１４が位置するようになっている。この結果、焼結後の圧電素子の側壁には、図１（Ｃ）に示すように一層おきに電極取り出し部１４の端部が外部に露出することになる。そして、圧電素子の電極取り出し部１４が露出している２つの側面に沿って銀−ぺースト等を塗って例えば７００℃程度で焼成することにより第１及び第２の外部電極３０、３２を形成する。そして、この外部電極３０、３２の間に直流電圧を印加することにより、圧電シートのセラミック材を分極させ、圧電素子を完成させる。
　【００１８】
　前述したように、一般に、圧電素子の伸縮ストロークは非常に小さく、例えば０．１ｍｍ程度の厚みの圧電シートに１５０ボルト程度の直流電圧を印加した時に得られる伸縮量は０．１μｍ程度なので、必要とするストロークに見合った伸縮量を得るためにはこの圧電素子を複数個直列に接続する。そこで、図１（Ｃ）に示すように形成した圧電素子２２を図１（Ｄ）に示すように複数個、図示例では７つ積み上げて接着剤等により接合し、圧電アクチュエータ３４を完成する。このように、一層おきに内部電極を電気的に共通に接続することができ、両外部電極３０、３２間に直流電圧を供給することにより、圧電シートに電界を印加することが可能となる。
　【００１９】
　図１（Ｃ）に示すような形状に圧電素子を焼結した時には、その表面に非常に僅かではあるが凹凸が生じているので、これを積み上げるに先立って圧電素子の上下面を表面研磨して平坦性を確保するのがよい。この場合、表面研磨により内部電極が露出することを防止するために、図３に示すように、圧電素子２２の上下面に圧電シートの約３層分に相当する厚み（３００ｉｍ程度）で、内部電極と整合薄膜を形成していない圧電シートのみをダミーとして積層しておくのがよい。この表面研磨により、例えば焼結時の高さが２．７ｍｍ程度であった圧電素子を削り込んで２．５ｍｍ程度に設定する。また、上述のように圧電素子板を約２５枚程積層して圧電素子２２を形成した理由は、上述のような圧電シートの素材及び寸法では、この積層数を３０枚以下の範囲内、好ましくは２５枚程度にした時に積層数をあまり少なくし過ぎることなく内部応力を減少できるからである。これを図４に示すシミュレーション結果に基づいて説明する。図４は積層圧電シート数を種々変えたときの圧電素子中心部からの距離と積層方向の応力との関係のシミュレーション結果を示すグラフであり、グラフの上方に圧電素子の対応部分を示している。
　【００２０】
　これは一枚のＰＺＴの圧電シートの厚みを０．０９ｍｍとし、圧電不活性部（圧電不活性領域）の長さを０．６ｍｍに設定して、１５０ボルトの直流電圧を印加した時の結果を示す。図中、横軸の原点は素子の中心部を示し、最大値２．５ｍｍは素子の表面を示している。グラフから明らかなようにシートの積層枚数が多くなるほど、圧電不活性部と圧電活性部との界面での応力が大きくなり、特にクラック発生の最大原因である引っ張り応力がその積層枚数に依存して増加する。従って、積層枚数を低減することで、引っ張り応力の低減は図れるが、残念ながら圧電活性部と圧電不活性部との界面では必ず引っ張り応力が発生する。しかしながら、素子の耐湿性の向上を検討する場合、水分の侵入経路を断つことを最大の目的と考えると、素子の表面でのクラックを防止することが望ましく、その部分でのクラックの発生を最小限に抑えればよいといえる。本シミュレーション結果では、積層枚数を３０層以下にすることで、素子表面部での応力が圧縮側に働くことが明らかになった。従って、積層枚数を２５枚程度にすることで、素子表面にクラックの入りにくい圧電サブユニットを形成することが可能となる。なお、積層枚数をあまり少なくしすぎると生産効率が低下するのであまり好ましくない。ここで、本シミュレーションの結果は、圧電シートと内部電極間の密着状態が良好で、かつ内部に残留応力等が内在していない、理想的な焼結体をモデルに用いている。従って、前述のように焼結時の収縮率の整合を図るための薄膜を形成しない場合、素子内での密着強度が低減し、例えば圧電活性部と圧電不活性部近傍に生じる引っ張り応力により、素子の側面にまで到達するような致命的なクラックを生じる。このように内部電極４を形成していない圧電不活性領域２４に収縮率整合薄膜２８を形成した圧電シート２を多数枚（本シミュレーションの結果に基づく枚数）積層して圧電素子を形成することにより、素子の焼結時の圧電不活性領域２４と圧電活性領域２６におけるセラミック材の収縮率が略同じになり、残留応力を生ぜしめることがなくなり、密着強度が高く、クラックの発生し難い素子を提供することが可能となる。
　【００２１】
　この場合、上述のように整合薄膜を例えば水玉模様状に散在させて形成することにより、圧電シート間の密着強度の劣化も少なくなり、一層クラックの発生を防止することができる。また、上述のように圧電シートの積層枚数も最大２５枚程度とすることにより、圧電アクチュエータ製造時の素子積み上げ数もさほど多くなることなく、クラックに対する強度の大きな圧電アクチュエータを得ることができる。
　【００２２】
　上記結果を実際の素子の写真に基づいて説明する。図５は水玉模様状の収縮率整合薄膜２８を用いた本発明の焼成後の圧電素子を示す断面写真、図６は従来の、整合薄膜を用いていない焼成後の交互電極型の圧電素子を示す断面写真であり、図７は図５に示す圧電素子に用いた内部電極と整合薄膜のパターンを示す図である。尚、図６に示す圧電素子に用いた電極パターンは、図７に示すパターンから整合薄膜２８を取り除いたパターンである。図５（Ｂ）、図６（Ｂ）は、それぞれ図５（Ａ）及び図６（Ａ）の端部を示す拡大写真である。この図５及び図６に示す圧電素子の焼結条件は、それぞれ１１５０？で５時間の焼結を行なった。この図６は、先に説明した特開平３−２７００８５号公報の技術に対応するものである。この写真から明らかなように図５に示す本発明の圧電素子の場合には、何らクラックや剥がれが生じていないが、図６に示す従来の圧電素子の場合には、特に図６（Ｂ）に示すように黒い横すじが観られ、クラックや剥がれが発生しているのが分かる。尚、整合薄膜は水玉模様状のために図５（Ｂ）においても明瞭には写真に表れていない。
　【００２３】
　図６（Ａ）と図５（Ａ）と比較すれば明らかなように図６（Ａ）に示す従来素子の場合には、素子中心側の内部電極のある圧電活性部と両端部の圧電不活性部とのセラミック材の焼成後の収縮率が異なるため、表面に凹部状に窪みができてしまって大きな内部応力が発生していることが推測されるが、図５（Ａ）に示す本発明の素子の場合には、表面は平坦になって窪みは発生しておらず、内部応力もほとんど発生していないことが推測される。また、内部電極として白金を用いた場合には、このメルティングポイントが非常に高いことから、圧電素子を１２００℃以上の高温で焼成できるので全てのセラミック材が完全に焼き固められて一様に収縮して密度が理論値に近くなり、焼成後の素子表面に凹凸等が生ずることはないが、内部電極として白金に比べて安価な銀−パラジウムを用いた場合には、この銀−パラジウムのメルティングポイントが１１５０℃程度なので焼結最高温度を白金の場合よりも低い、１０００〜１１５０℃の範囲に設定せざるを得ず、そのためにセラミック材で焼結しきらない部分が残ってしまい、前述のように素子表面に凹凸が発生していた。
　【００２４】
　しかしながら、本発明のように収縮率整合薄膜を設けることにより、焼結後においても素子表面には凹凸が発生しない。従って、素子表面に凹凸を発生させることなく白金を用いた場合よりも、低い温度で圧電素子を焼結することができ、焼結操作を促進させることが可能となる。また、本発明の圧電素子を複数個積み上げて、５．５ｍｍ×４０ｍｍの角柱状の圧電アクチュエータを作り、これと従来の全面電極型のアクチュエータと密閉缶封入型のアクチュエータとを用いて耐湿度試験を行なった。図８はその試験結果を示すグラフである。
　【００２５】
　本発明のアクチュエータの仕様及び試験環境は以下の通りである。
　変位量　　　　　　：３０〜３３μｍ
　静電容量　　　　　：１．０〜１．１μＦ
　絶縁抵抗　　　　　：１Ｇオーム以上
　外径寸法　　　　　：５．５ｍｍ角×４０ｍｍ
　試験環境　　　　　：８５℃／湿度９０％
　コスト　　　　　　：現行品の１／３以下
　印加電圧　　　　　：直流１５０Ｖ
　試験装置　　　　　：アドバンテスト社製の高絶縁抵抗測定器Ｒ８３４０
　このグラフから明らかなように全面電極型のアクチュエータは試験開始直後に電気伝導率が急上昇して短絡現象を生じており、また、密閉缶封入型のアクチュエータは電気伝導率は比較的高い値で一定となっている。
　【００２６】
　これに対して本発明の圧電アクチュエータの場合には、電気伝導率が低い値で略一定となっており、耐湿性が非常に高く、好ましい特性を示していることが判明した。尚、本発明の圧電アクチュエータの試験結果の値は、上下に振れているが、これはピコアンペアレベルの低い電流値を検出していることからノイズによる影響を受けているためである。尚、上記実施例では、説明を判り易くするために図１に示したように圧電シート上には１つの内部電極しか形成しなかった場合について説明したが、実際には１つの圧電シート上に多数の内部電極を形成して量産効果を出している。例えば図９に示すようにドクターブレード法により形成した１つの圧電シート２の表面に複数、図示例にあっては４個の内部電極４とこれに対応させて４つの収縮率整合薄膜２８を銀−パラジウムでスクリーン印刷を用いて同時に形成する（図９（Ａ））。
　【００２７】
　そして、このように形成した圧電シート２を多数枚、例えば前述と同様にして２５枚積層して冷間静水圧法により圧着する（図９（Ｂ））。この積層時には、電極取り出し部１４が上下に隣り合うシート同士で互いに逆になるように積層するのは勿論である。次に、例えばダイシングソーを用いて上記積層シートを単体の圧電素子サイズに切断し、図９（Ｃ）に示すように一度に４個の圧電素子を形成する。後の処理は図１にて説明したと同様に、素子の上下面に表面研磨処理を施して、その側面に銀ペーストにより外部電極を焼き付ければよい。
　【００２８】
　【発明の効果】
　以上説明したように本発明の圧電素子及びそれを用いた圧電アクチュエータによれば次のように優れた作用効果を発揮することができる。圧電素子板の圧電不活性領域に収縮率整合薄膜を設けるようにしたので、圧電活性領域に対してセラミック材の収縮率の差がほとんどなくなり、従って、内部歪みをなくして残留応力の発生を抑制することができる。残留応力の発生を抑制することができることからクラック等の発生も抑制でき、耐湿性の向上も図ることができる。製造が簡単で工程数も増加することがないので、安価に提供することができる。収縮率整合薄膜を例えば水玉模様状に散在させることにより、圧電シート間の密着性が劣化することもなく、その分、クラックの発生を一層抑制することができる。また、収縮率整合薄膜を内部電極と同一材料で形成することによりこれらを同時に形成することができ、一層コストの削減に寄与することができる。更に、このように圧電素子を用いて圧電アクチュエータを製造することにより、安価で且つ耐湿性及び耐久性に優れたアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明に係る圧電素子及びこれを用いた圧電アクチュエータの基本的製造工程を示す工程図である。
　【図２】
　圧電シートに設けた収縮率整合薄膜を示す拡大図である。
　【図３】
　図１に示す圧電素子を示す側面図である。
　【図４】
　積層圧電シート数を種々変えた時の圧電素子中心部からの距離と積層方向の応力との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
　【図５】
　水玉模様状の収縮率整合薄膜を用いた本発明の圧電素子を示す断面写真である。
　【図６】
　従来の交互電極型の圧電素子を示す断面写真である。
　【図７】
　図５に示す圧電素子に用いた内部電極と整合薄膜のパターンを示す図である。
　【図８】
　本発明の圧電アクチュエータと従来の圧電アクチュエータの耐湿性の試験を行なった時の結果を示すグラフである。
　【図９】
　本発明の圧電アクチュエータの実際の製造工程を示す工程図である。
　【図１０】
　従来の全面電極型の圧電アクチュエータを示す斜視図である。
　【図１１】
　従来の交互電極型の圧電アクチュエータを示す斜視図である。
　【図１２】
　図１１に示すアクチュエータの圧電シートの表面状態と積層状態を説明するための説明図である。
　【図１３】
　図１１に示すアクチュエータの側面図である。
　【符号の説明】
　２　圧電シート
　２Ａ，２Ｂ　端辺
　４　内部電極
　１４　電極取り出し部
　１６　圧電活性部
　１８　圧電不活性部
　２１　圧電素子板
　２２　圧電素子
　２４　圧電不活性領域
　２６　圧電活性領域
　２８　収縮率整合薄膜
　３０　第１の外部電極
　３２　第２の外部電極
　３４　圧電アクチュエータ