(57)【要約】  【課題】  被覆層と積層体との界面にかかる応力が低減された積層型圧電素子およびこれを備えた噴射装置ならびに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１は、圧電体層１１および内部電極層１２が交互に積層された積層体１０と、積層体１０の側面を取り囲むように設けられた被覆層１６とを備え、被覆層１６は積層体１０の積層方向に垂直な断面で見て境界が円環状である２層構造を有する。【選択図】  図１
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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交互に積層された積層体と、該積層体の側面を取り囲むように設けられた被覆層とを備え、該被覆層は、前記積層体の積層方向に垂直な断面で見て境界が円環状である２層構造を有する積層型圧電素子。
【請求項２】
円環状の前記境界に空隙がある請求項１に記載の積層型圧電素子。
【請求項３】
前記２層構造は、内側に位置し、外周が円環状である第１の層と、外側に位置し、内周が円環状である第２の層とからなり、前記第１の層の内部にボイドがある請求項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２層構造は、内側に位置し、外周が円環状である第１の層と、外側に位置し、内周が円環状である第２の層とからなり、前記第１の層の弾性率は、前記第２の層の弾性率よりも小さい請求項１または請求項２に記載の積層型圧電素子。
【請求項５】
前記第１の層がシリコーン樹脂からなり、前記第２の層がナイロン樹脂からなる請求項３または請求項４に記載の積層型圧電素子。
【請求項６】
噴射孔を有する容器と、請求項１乃至請求項５のうちのいずれかに記載の積層型圧電素子とを備え、該積層型圧電素子の駆動によって前記噴射孔が開閉される噴射装置。
【請求項７】
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６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、圧電駆動素子（圧電アクチュエータ），圧力センサ素子等として用いられる積層型圧電素子およびこれを備えた噴射装置ならびに燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型圧電素子として、圧電体層と内部電極層が積層されてなる活性部および活性部の積層方向両端部に配置された不活性部を含む積層体と、積層体の側面に活性部から不活性部にかけて設けられた外部電極層と、積層体の側面を覆うように設けられた被覆層とを備えた構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２９６５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の積層型圧電素子は、例えば側面（被覆層の表面）を装置に固定されて使用されるが、この状態で積層型圧電素子を長期間駆動させると、積層体の伸縮に対して被覆層は伸縮しないかまたは積層体に引っ張られるように若干伸縮する程度となり、被覆層と積層体との界面に応力が加わる。これにより、被覆層と積層体との界面にクラックが入り、内部電極層の端部が露出して放電することで積層型圧電素子の変位量が低下するおそれがあった。【０００５】
また、より変位量の大きな積層型圧電素子が求められており、被覆層と積層体との界面への応力負荷のより少ない積層型圧電素子が必要となってきている。【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、被覆層と積層体との界面への応力が抑制された積層型圧電素子およびこれを備えた噴射装置ならびに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】
【０００７】
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交互に積層された積層体と、該積層体の側面を取り囲むように設けられた被覆層とを備え、該被覆層は、前記積層体の積層方向に垂直な断面で見て境界が円環状である２層構造を有する。【０００８】
また、本発明の噴射装置は、噴射孔を有する容器と、上記の積層型圧電素子とを備え、該積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔が開閉される。【０００９】
また、本発明の燃料噴射システムは、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ている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の積層型圧電素子によれば、被覆層と積層体との界面にかかる応力が低減され、長期間にわたって変位量が安定したものとなる。【００１１】
また、上記の積層型圧電素子を備えた噴射装置および燃料噴射システムによれば、積層型圧電素子の変位量が長期間にわたって安定し、耐久性に優れたものとなることから、長期間安定して駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明の積層型圧電素子の実施形態の一例を示す概略縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した横断面の一例を示す図である。
【図２】（ａ）は本発明の積層型圧電素子の実施形態の他の例を示す概略縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した横断面の一例を示す図である。
【図３】（ａ）は本発明の積層型圧電素子の実施形態の他の例を示す概略縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した横断面の一例を示す図である。
【図４】（ａ）は本発明の積層型圧電素子の実施形態の他の例を示す概略縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した横断面の一例を示す図である。
【図５】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６】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】
【００１３】
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説明する。
【００１４】
図１（ａ）は本発明の積層型圧電素子の実施形態の一例を示す概略縦断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した横断面の一例を示す図である。
【００１５】
図１に示す積層型圧電素子１は、圧電体層１１および内部電極層１２が交互に積層された積層体１０と、積層体１０の側面を取り囲むように設けられた被覆層１６とを備え、被覆層１６は積層体１０の積層方向に垂直な断面で見て境界が円環状である２層構造を有する。
【００１６】
積層型圧電素子１を構成する積層体１０は、圧電体層１１および内部電極層１２が交互に複数積層されてなる活性部１３と、活性部１３の外側に位置する積層体１０の積層方向両端部に設けられた圧電体層１１からなる不活性部１４とを有している、この積層体１０は角柱状に形成され、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。なお、圧電体層１１および内部電極層１２が交互に積層された積層体１０とは、圧電体層１１および内部電極層１２が交互に複数積層されてなる活性部１３を含んでいればよいことを意味し、上述のように積層方向両端部に不活性部１４がある構成を排除するものではない。
【００１７】
積層体１０を構成する圧電体層１１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１１の厚みは、例えば３〜２５０μｍとされる。
【００１８】
積層体１０を構成する内部電極層１２は、圧電体層１１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１１と交互に積層されて圧電体層１１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１１に駆動電圧を印加するものである。内部電極層１２の形成材料としては、例えば低温焼成が可能な銀−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１０の対向する一対の側面に互い違いに導出されて、積層体１０の側面に設けられた一対の外部電極層１５と電気的に接続されている。この内部電極層１２の厚みは、例えば０．１〜５μｍとされる。
【００１９】
積層体１０の側面に設けられた外部電極層１５は、積層体１０の対向する側面に活性部１３から不活性部１４にかけてそれぞれ設けられている。この一対の外部電極層１５は、例えばＡｇやＣｕなど金属の金属を含んだ導電性ペーストからなるのが好ましい。ここで、外部電極層１５を積層体１０の側面に垂直な横断面で見たときに、外部電極層１５の厚みは例えば５〜７０μｍの厚さに形成される。
【００２０】
なお、図示しないが、外部電極層１５の端部にリード部材が接合され、リード部材が引き出されることで、外部回路との電気的な接続がなされている。
【００２１】
また、積層体１０の側面を取り囲むように被覆層１６が設けられている。被覆層１６は、積層体１０の側面まで達するように設けられた内部電極層１２の端部を介して生じるマイグレーションや放電を抑制するために、内部電極層１２の端部を覆って当該端部が露出しないように設けられたものであり、外部電極層１５も含めて積層体１０の側面を被覆している。
【００２２】
被覆層１６は、内側の第１の層１６１と外側の第２の層１６２とからなる２層構造を有するものである。なお、図に示す例では、被覆層１６は２層構造体となっている。第１の層１６１は例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂などにより形成され、第２の層１６２は例えばシリコーン樹脂、ナイロン樹脂などで形成される。被覆層１６が２層構造を有するものであることにより、被覆層１６と積層体１０との界面に加わる応力が、被覆層１６を構成する各層に分散されて低減される。
【００２３】
そして、被覆層１６は、積層体１０の積層方向に垂直な断面で見て、内側の第１の層１６１と外側の第２の層１６２との境界が円環状の２層構造を有している。すなわち、積層体１０の積層方向に垂直な断面で見て、内側の第１の層１６１の外周形状が円環状である。これにより、積層型圧電素子１の側面（被覆層１６の表面）を装置に固定して当該積層型圧電素子１を使用したときに、第１の層１６１と第２の層１６２との境界において応力の集中するような箇所がなく、被覆層１６を構成する各層への応力が均等に分散されるようになり、また積層体１０の積層方向への伸縮に被覆層１６が追従しやすくなり、被覆層１６と積層体１０との界面への応力がより低減される。したがって、被覆層１６と積層体１０との界面にクラックが入って内部電極層１２の端部が露出して放電するのを抑制でき、変位量が長期間にわたって安定した耐久性の良好な積層型圧電素子１を実現できる。
【００２４】
ここで、円環状の境界に空隙があるのがよい。円環状の境界にある空隙によって応力が分散または緩和されて、被覆層１６と積層体１０との界面にかかる応力をさらに低減することができる。なお、ここでいう空隙とは、境界に面して設けられた微小な空洞（後述するボイドを含む）ないし境界に沿って拡がった大きな空洞のことを意味する。
【００２５】
例えば、図２に示すように、不活性部１４の側方に位置する被覆層１６における円環状の境界に複数の点在する空隙１６３があって、この空隙１６３が周方向に分散されていることで、被覆層１６と積層体１０との界面にかかる応力を周方向の全体にわたって効果的に低減することができる。また、図３に示すように、空隙１６３が積層方向に分散されていることで、被覆層１６と積層体１０との界面にかかる応力を積層方向の全体にわたって効果的に抑制することができる。
【００２６】
なお、空隙１６３は被覆層１６と積層体１０との界面の面方向に沿って扁平な形状であるのが好ましく、また複数の空隙がつながったような形状であってもよい。空隙の大きさは、例えば長手方向の長さまたは周方向の長さの１／１０００以上１／１０以下であるのがよい。
【００２７】
また、図４に示すように、２層構造は、内側に位置し、外周が円環状である第１の層１６１と、外側に位置し、内周が円環状である第２の層１６２とからなり、第１の層１６１の内部にボイド１６４があるのがよい。なお、ここでいうボイド１６４とは、第１の層１６１の内部に設けられて点在する複数の気孔あるいは層の内部で少なくとも一部が連なった複数の気孔のことを意味している。外周が円環状である第１の層１６１、すなわち内側の第１の層１６１の内部にボイドがあることで、第１の層１６１が積層体１０の伸縮に追従しやすくなり、被覆層１６と積層体１０との界面にかかる応力をさらに低減することができる。なお、ボイド１６４が球形の場合の断面で見た直径あるいはボイド１６４が球形以外の場合の断面で見た円相当径しては、例えば１００〜２００μｍである。また、第１の層１６１の任意の断面における面積比は、例えば１％以上５％以下であるのがよい。
【００２８】
また、２層構造は、内側に位置し、外周が円環状である第１の層１６１と、外側に位置し、内周が円環状である第２の層１６２とからなり、第１の層１６１の弾性率が第２の層１６２の弾性率よりも小さい場合には、第２の層１６２よりも第１の層１６１の歪が大きく、第１の層１６１が積層体１０の伸縮に追従しやすいため、被覆層１６と積層体１０との界面にかかる応力をさらに低減することができる。
【００２９】
このような構成とするには、第１の層１６１と第２の層１６２とが別の材料からなる場合、例えば内周が円環状である外側の第２の層１６２にナイロン樹脂の円筒体を用い、この円筒体の内側に積層型圧電素子１を配置して、これらの隙間に液状のシリコーン樹脂を流し込み、硬化させて内側の第１の層１６１を形成すればよい。また、内周が円環状である外側の第２の層１６２にシリコーン樹脂の円筒体を用い、この円筒体の内側に積層型圧電素子１を配置して、これらの隙間に液状のシリコーン樹脂を流し込み、第２の層１６２となる円筒体を形成する際の硬化温度より低い温度で硬化させて内側の第１の層１６１を形成してもよい。
【００３０】
一方、第１の層１６１の弾性率が第２の層１６２の弾性率よりも大きい場合であっても、第１の層１６１よりも第２の層１６２の歪が大きく、第１の層１６１と第２の層１６２との界面に応力を分散できる。このような構成とするには、例えば外周が円環状である第１の層１６１として、セラミックスやガラスなどの無機材料で外表面が断面で見て円環状となるように積層体１０の側面にコーティングし、その後、このコーティングよりも弾性率の小さい例えばシリコーン樹脂を印刷または塗布して硬化させて第２の層１６２を形成すればよい。
【００３１】
上述のように、第１の層１６１または第２の層１６２は樹脂からなるのがよく、少なくともいずれかの層が樹脂からなることで、被覆層１６と積層体１０との界面への応力を効果的に分散でき、また上述の構成を容易にかつ低コストに作製できる。
【００３２】
また、図１〜図４に示す積層型圧電素子１は、積層体１０の積層方向に垂直な断面で見て、外側に位置する第２の層１６２の外周形状が円環状となっているものであるが、このように外側の第２の層１６２の外周形状が円環状になっているのが、外力を分散できる点で好ましい。
【００３３】
また、第１の層１６１および第２の層１６２からなる２層構造の内側に他の薄い層が介在されていてもよく、第１の層１６１および第２の層１６２からなる２層構造の外側に他の薄い層が別途設けられていてもよい。
【００３４】
次に、本実施形態の積層型圧電素子１の製造方法について説明する。
【００３５】
まず、圧電体層１１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、このスラリーを用いて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。
【００３６】
次に、内部電極層１２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１２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℃の温度で焼成し、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ことによって、交互に積層された圧電体層１１および内部電極層１２を備えた活性部１３を作製する。不活性部１４は内部電極層１２となる導電性ペーストを塗布していないシートを積層することで作製する。活性部１３と不活性部１４とを組み合わせることで積層体１０を製造する。
【００３７】
なお、積層体１０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１１と内部電極層１２とを複数積層してなる積層体１０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。
【００３８】
次に、外部電極層１５は、ＡｇやＣｕのような金属を含んだ導電性ペーストを用い、これを積層体１０の側面における内部電極層１２の両極のうちの一方の端部が導出された領域に焼き付けて５〜７０μｍの厚さに形成する。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。
【００３９】
次に、被覆層１６は、例えばナイロンやシリコーンの樹脂を使用し、第２の層１６２となる円筒体を形成する。そして、円筒体の内側に積層型圧電素子１を配置して、隙間に例えばシリコーン樹脂などの液状体を流し込み、熱硬化させて第１の層１６１を形成することで、作製する。その他、外表面が断面で見て円環状となるように第１の層１６１を形成した後、そのまわりに第２の層１６２を形成してもよい。
【００４０】
なお、円環状の境界、すなわち第１の層１６１と第２の層１６２との界面に空隙がある構成とするには、いずれかの表面に凹凸形状などを設ける、平滑性を悪くする、または油脂等でコーティングしておくなどの方法を用いればよい。
【００４１】
また、外周が円環状である層、すなわち内側の第１の層１６１の内部にボイドがある構成とするには、例えば、第１の層１６１を形成する樹脂に空気等の外気を混合させてから印刷または型に入れて流し込めばよい。なお、ボイドの大きさや量、分散の程度などをコントロールする為には、硬化の際に真空引きして内部のガスを脱泡させればよく、硬化の初期に高真空にすることで、空隙は小さく、さらに少量にできる。
【００４２】
その後、外部電極層１５に０．１〜３ｋＶ／ｍｍの直流電界を印加し、積層体１０を構成する圧電体層１１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、外部電極層１５を介して外部の電源と接続して、圧電体層１１に電圧を印加することにより、各圧電体層１１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。
【００４３】
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５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。
【００４４】
図５に示すように、本例の噴射装置１９は、一端に噴射孔２１を有する容器２３の内部に上記の例の積層型圧電素子１が収納されている。
【００４５】
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（図示せず）に吐出されるように構成されている。
【００４６】
ニードルバルブ２５の上端部は内径が大きくなっており、容器２３に形成されたシリンダ２９と摺動可能なピストン３１になっている。そして、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。
【００４７】
このような噴射装置１９では、積層型圧電素１子の駆動によって噴射孔２１が開閉される。具体的には、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。
【００４８】
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。
【００４９】
また、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の駆動によって噴射孔２１が開閉するように構成されていればよい。なお、本例の噴射装置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。本例の噴射装置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。
【００５０】
上記の例の積層型圧電素子１を採用した本例の噴射装置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。
【００５１】
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６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。
【００５２】
図６に示すように、本例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上記の例の噴射装置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。
【００５３】
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本例の燃料噴射システム３５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）、好ましくは１５００〜１７００気圧（約１５２ＭＰａ〜約１７２ＭＰａ）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。
【００５４】
本例の燃料噴射システム３５によれば、高圧燃料の所望の噴射を長期にわたって安定して行なうことができる。
【実施例】
【００５５】
本発明の実施例について説明する。【００５６】
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。【００５７】
次に、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。【００５８】
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、内部電極層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℃で焼成し、平面研削盤を用いて所定の形状に研削して、５ｍｍ角の積層体を得た。【００５９】
次に、積層体の表面にＡｇを含む導電性ペーストを外部電極層としてスクリーン印刷により形成した。【００６０】
ここで、実施例（試料１）として、図１に示す２層構造の被覆層を有する積層型圧電素子を作製した。具体的には、図１（ｂ）に示す断面を有するように、ナイロン樹脂からなる厚み０．５ｍｍ、内径７．６ｍｍ外径７．７ｍｍ、高さ２７ｍｍの筒体の中心にくるように作製した積層型圧電素子を入れ、筒体と積層型圧電素子の隙間にシリコーンからなる樹脂の液体原料を流し込み、１５０℃で熱硬化させて内側にシリコーン樹脂を形成した。【００６１】
一方、比較例（試料２）として、被覆層を有する積層型圧電素子を作製した。具体的には、積層型圧電素子の側面全体にハケのようなものでシリコーン樹脂を最大厚さ１．０ｍｍ程度に塗布し、１５０℃で熱硬化させた。【００６２】
これらの積層型圧電素子に、外部電極層に溶接で接合されたリード部材を介して、外部電極層に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。【００６３】
さらに、３０℃、９０％の湿度内で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。【００６４】
その結果、比較例である試料２の積層型圧電素子は、１×１０４回の連続駆動で被覆層と積層体との界面にクラックが入り、内部電極層の端部が空気中に露出して放電することで変位量が低下した。【００６５】
これに対し、実施例である試料１の積層型圧電素子は、連続駆動１×１０７回をすぎても変位量は変わらず駆動していた。なお、駆動後にシリコンリムーバー(樹脂溶解剤)でシリコーン樹脂を溶かし、積層体の表面を観察してみたところ、内部電極層の放電の跡がなく、クラックもなかった。【００６６】
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】
【００６７】
１・・・積層型圧電素子
１０・・・積層体
１１・・・圧電体層
１２・・・内部電極層
１３・・・活性層
１４・・・不活性層
１５・・・外部電極層
１６・・・被覆層
１６１・・・第１の層
１６２・・・第２の層
１６３・・・空隙
１６４・・・ボイド
【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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【国際調査報告】
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