(57)【要約】【課題】高電界、高圧力下で長期間連続駆動させた場合でも、外部電極と内部電極とが断線することがなく、耐久性に優れた安価な積層型圧電素子を提供する。【解決手段】耐還元性を有する複数の圧電磁器１と卑金属からなる複数の内部電極２とを交互に積層してなる柱状積層体１ａと、該柱状積層体１ａの側面に設けられ、内部電極２が一層おきに交互に電気的に接続された一対の外部電極４とを具備してなる積層型圧電素子であって、内部電極２の端部に一層おきに柱状積層体１ａの側面から突出する突起状導電性端子５を設け、該突起状導電性端子５の先端部に板状導電部材４ａからなる外部電極４を接合してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐還元性を有する圧電磁器と卑金属からなる内部電極とを交互に積層してなる柱状積層体と、該柱状積層体の側面に設けられ、前記内部電極が一層おきに交互に電気的に接続された一対の外部電極とを具備してなる積層型圧電素子であって、前記内部電極の端部に一層おきに前記柱状積層体の側面から突出する突起状導電性端子を設け、該突起状導電性端子の先端部に板状導電部材からなる外部電極を接合してなることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項２】
突起状導電性端子の根元部が、柱状積層体の側面に形成されたケイ素含有層に埋設されていることを特徴とする請求項１記載の積層型圧電素子。
【請求項３】
内部電極はＣｕを主成分とすることを特徴とする請求項１又は２記載の積層型圧電素子。
【請求項４】
外部電極の厚みが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の積層型圧電素子。
【請求項５】
突起状導電性端子と板状導電部材が銀を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の積層型圧電素子。
【請求項６】
噴射孔を有する収納容器と、該収納容器内に収容された請求項１乃至５のうちいずれかに記載の積層型圧電素子と、該積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から液体を噴出させるバルブとを具備してなることを特徴とする噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型圧電素子及び噴射装置に関し、例えば、自動車用燃料噴射装置、光学装置等の精密位置決め装置や振動防止用の駆動素子等に用いられる積層型圧電素子及び噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来より、積層型圧電素子としては、圧電磁器と内部電極を交互に積層した積層型圧電アクチュエータが知られている。積層型圧電アクチュエータには、同時焼成タイプと、圧電磁器と内部電極板を交互に積層したスタックタイプとの２種類に分類されており、低電圧化、製造コスト低減の面から考慮すると、同時焼成タイプの積層型圧電アクチュエータが薄層化に対して有利であるために、その優位性を示しつつある。
【０００３】
図５は、従来の積層型圧電アクチュエータを示すもので、このアクチュエータでは、圧電磁器５１と内部電極５２が交互に積層されて柱状積層体５３が形成され、その積層方向における両端面には不活性層５５が積層されている。内部電極５２は、その一方の端部が左右交互に絶縁体６１で被覆され、その上から帯状外部電極７０が内部電極５２と左右各々一層おきに導通するように形成されている。帯状外部電極７０上には、さらにリード線７６が半田７７により固定されている。
【０００４】
ところで、近年においては、小型の圧電アクチュエータで大きな圧力下において大きな変位量を確保するため、より高い電界を印加し、長期間連続駆動させることが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した圧電アクチュエータでは、高電界、高圧力下で長期間連続駆動させた場合、圧電磁器５１間に形成された内部電極５２と、正極、負極用の外部電極７０との間で剥離が発生し、一部の圧電磁器５１に電圧供給されなくなり、駆動中に変位特性が変化するという問題があった。
【０００６】
また、一般に内部電極として高価なＡｇ／Ｐｄが用いられており、しかも近年における圧電磁器の薄層化、積層数の増加に伴い、使用するＡｇ／Ｐｄ量が増加し、製造コストが増大するという問題があった。また、内部電極としてＡｇを用いるためマイグレーションが発生する危険性もあった。
【０００７】
本発明は、高電界、高圧力下で長期間連続駆動させた場合でも、外部電極と内部電極とが断線することがなく、耐久性に優れた安価な積層型圧電素子及び噴射装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層型圧電素子は、耐還元性を有する圧電磁器と卑金属からなる内部電極とを交互に積層してなる柱状積層体と、該柱状積層体の側面に設けられ、前記内部電極が一層おきに交互に電気的に接続された一対の外部電極とを具備してなる積層型圧電素子であって、前記内部電極の端部に一層おきに前記柱状積層体の側面から突出する突起状導電性端子を設け、該突起状導電性端子の先端部に板状導電部材からなる外部電極を接合してなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の積層型圧電素子では、内部電極の端部に一層おきに柱状積層体の側面から突出する突起状導電性端子を設け、該突起状導電性端子と、板状導電部材からなる外部電極とを接合したため、アクチュエータが積層方向に駆動すると、突起状導電性端子が変形してアクチュエータの伸縮によって生じる応力を吸収するため、高電界、高圧力下で長期間連続運転させた場合でも、外部電極と内部電極との断線を抑制することができ、耐久性を大幅に向上できる。
【００１０】
また、内部電極を安価な卑金属を用いて形成でき、安価な積層型圧電素子が得られるとともに、Ａｇを内部電極材料として用いないため、マイグレーションを防止できる。
【００１１】
また、本発明では、突起状導電性端子の根元部が、柱状積層体の側面に形成されたケイ素含有層に埋設されていることを特徴とする。このような積層型圧電素子では、ケイ素含有層が、柱状積層体の側面における圧電磁器表面に強固に接合しており、このケイ素含有層に突起状導電性端子の根元部が埋設され、これにより、突起状導電性端子を内部電極の端部に強固に接合したまま、保持することができ、高電界、高圧力下で長期間連続駆動させた場合でも、外部電極と内部電極とが断線することがなく、耐久性に優れた積層型圧電素子を提供することができる。
【００１２】
さらに、本発明では、内部電極はＣｕを主成分とすることを特徴とする。内部電極としてＣｕを用いているため、Ａｇ／Ｐｄ電極に比べ、安価に作製できるとともに、Ａｇを内部電極材料として用いていないため、マイグレーションを防止できる。
【００１３】
また、本発明では、外部電極の厚みが５０μｍ以下であることを特徴とする。外部電極の厚みが５０μｍよりも大きい場合には、外部電極がアクチュエータの伸縮に追従できずに外部電極と突起状導電性端子の間、若しくは突起状導電性端子と内部電極の間で断線を起こし易くなるからである。従って、外部電極の厚みを５０μｍ以下とすることにより、アクチュエータを連続駆動させた場合にも、アクチュエータの伸縮に充分追従でき、外部電極と内部電極が断線するといった問題が生じるのを防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明では、突起状導電性端子と板状導電部材が銀を主成分とすることが望ましい。これは、突起状導電性端子と板状導電部材の主成分を銀とすることにより、突起状導電性端子と内部電極の間、及び突起状導電性端子と板状導電部材の間の接合強度を強固にすることができ、アクチュエータを高電界下で駆動させた場合にも、外部電極と内部電極が断線することがなく、耐久性を大きく向上させることができる。また、突起状導電性端子と板状導電部材の主成分をヤング率の低い銀とすることによりアクチュエータの駆動時に生じる応力を十分吸収することができ、外部電極と内部電極との断線を抑制できる。
【００１５】
本発明の噴射装置は、噴射孔を有する収納容器と、該収納容器内に収容された上記積層型圧電素子と、該積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から液体を噴出させるバルブとを具備するものである。
【００１６】
このような噴射装置では、上記したように、積層型圧電素子が、安価で、外部電極と内部電極との断線を抑制でき、耐久性を大幅に向上できるため、噴射装置が安価であり、耐久性を向上できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の積層型圧電アクチュエータからなる積層型圧電素子の一形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った縦断面図、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す斜視図、（ｄ）は内部電極と外部電極の接合部近傍の拡大図である。
【００１８】
積層型圧電アクチュエータは、図１に示すように、圧電磁器１と内部電極２とを交互に積層してなる四角柱状の柱状積層体１ａの側面において、内部電極２の端部を一層おきに絶縁体３で被覆し、絶縁体３で被覆していない内部電極２の端部に、積層型圧電素子の伸縮方向に変形可能な突起状導電性端子５を設け、該突起状導電性端子５に板状導電部材４ａからなる外部電極４を接合し、各外部電極４にリード線６を接続固定して構成されている。
【００１９】
圧電磁器１は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３（以下ＰＺＴと略す）、或いはチタン酸バリウムＢａＴｉＯ３を主成分とする圧電セラミックス材料等で形成されている。この圧電セラミックスは、その圧電特性を示す圧電歪み定数ｄ３３が高いものが望ましい。尚、圧電磁器１は、耐還元性を有するものであれば特に限定されるものではない。
【００２０】
また、圧電磁器１の厚み、つまり内部電極２間の距離は５０〜２５０μｍが望ましい。これは、積層型圧電アクチュエータは電圧を印加してより大きな変位量を得るために、積層数を増加させる方法がとられるが、積層数を増加させた場合に圧電磁器１の厚みが厚すぎるとアクチュエータの小型化、低背化ができなくなり、一方、圧電磁器１の厚みが薄すぎると絶縁破壊しやすいからである。
【００２１】
圧電磁器１の間には内部電極２が配されているが、この内部電極２は卑金属から形成されており、各圧電磁器１に所定の電圧を印加し、圧電磁器１に逆圧電効果による変位を起こさせる作用をなす。卑金属としては、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ等があり、特に、焼成時に内部電極が酸化しにくいという点からＣｕが望ましい。
【００２２】
また、突起状導電性端子５が形成された柱状積層体１ａの側面は、内部電極２一層おきに深さ５０〜５００μｍ、積層方向の幅３０〜２００μｍの凹溝１１が形成されており、この凹溝１１内にガラス、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーンゴム等が充填されて絶縁体３が形成されている。この絶縁体３は、柱状積層体１ａとの接合を強固とするために、柱状積層体１ａの変位に対して追従する弾性率が低い材料、具体的にはシリコーンゴム等からなることが好適である。
【００２３】
突起状導電性端子５と絶縁体３は、外部電極４が形成される柱状積層体１ａの側面に露出した内部電極２に、交互に形成されている。
【００２４】
即ち、凹溝１１内に充填された絶縁体３により内部電極２の端部が互い違いに一層おきに絶縁され、内部電極２の絶縁されていない他方の端部は、突起状導電性端子５を介して板状導電部材４ａからなる外部電極４と接合されている。
【００２５】
柱状積層体１ａの対向する側面には、それぞれ板状導電部材４ａからなる外部電極４が突起状導電性端子５を介して接続固定されており、該外部電極４には、積層されている内部電極２が一層おきに電気的に接続されている。この板状導電部材４ａからなる外部電極４は、接続されている各内部電極２に圧電磁器１を逆圧電効果により変位させるに必要な電圧を共通に供給する作用をなす。
【００２６】
さらに、外部電極４にはリード線６が半田により接続固定されている。このリード線６は外部電極４を外部の電圧供給部に接続する作用をなす。
【００２７】
そして、本発明では、上記したように板状導電部材４ａからなる外部電極４が突起状導電性端子５を介して内部電極２と接続されている。このため、アクチュエータを高電界、高圧力下で長期間連続駆動させた場合でも、突起状導電性端子５がアクチュエータの伸縮によって生じる応力を吸収し、該外部電極４と内部電極２の断線を抑制することができ、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。
【００２８】
後述するケイ素含有層から突出した突起状導電性端子５の積層方向と同一方向の幅Ｂは、図１（ｃ）に示すように、外部電極４と内部電極２との接続部の抵抗を低くし、且つアクチュエータの駆動時に生じる応力を十分に吸収するという点から、１μｍ以上且つ圧電磁器１厚みの１／２以下であることが望ましい。特には、幅Ｂは５〜２５μｍが望ましい。
【００２９】
さらに、板状導電部材４ａの厚みｔは、アクチュエータの伸縮に追従し、外部電極４と突起状導電性端子５の間、若しくは突起状導電性端子５と内部電極２の間で断線を生じないという点から、５０μｍ以下であることが望ましい。
【００３０】
また、突起状導電性端子５は、銀、ニッケル、銅、金、アルミニウム等の導電性を備えた金属及びそれらの合金からなり、アクチュエータの伸縮によって生じる応力を十分に吸収するという点から、ヤング率の低い銀、若しくは銀が主成分の合金が望ましい。
【００３１】
さらに、板状導電部材４ａは、銀、ニッケル、銅、金、アルミニウム等の導電性を備えた金属及びそれらの合金からなり、このうち、突起状導電性端子５との接合強度が強く、ヤング率が低いという点から、銀、若しくは銀が主成分の合金が望ましい。
【００３２】
突起状導電性端子５と板状導電部材４ａからなる外部電強４との接合は、荷重を加えた状態で窒素雰囲気等の還元雰囲気で７００〜９５０℃で熱処理することにより、主成分である銀が突起状導電性端子５と板状導電部材４ａ間を相互に拡散し、いわゆる銀の拡散接合によってなされる。また、内部電極２と突起状導電性端子５の接合部はケイ素含有層１０中に埋設しており、内部電極２を構成する卑金属と、突起状導電性端子５を構成する銀が相互拡散し、連続的に内部電極２と突起状導電性端子５が拡散接合されている。
【００３３】
即ち、本発明では、突起状導電性端子５の根元部５ａが、柱状積層体１ａの側面における圧電磁器１表面に形成されたケイ素含有層１０に埋設され、突起状導電性端子５の先端部が板状導電部材４ａからなる外部電極４に接続されている。
【００３４】
ここで、突起状導電性端子５の根元部５ａは、内部電極２と突起状導電性端子５の接続部近傍における突起状導電性端子５の部分を意味するが、突起状導電性端子５を形成する銀と内部電極２を構成する卑金属が相互拡散し、連続的に内部電極２と突起状導電性端子５が接続されているため、内部電極２の厚みよりも大きくなり始めた箇所が内部電極２と突起状導電性端子５の接続部となり、それよりも先端側が突起状導電性端子５の根元部５ａとなる。
【００３５】
このケイ素含有層１０の最小厚みｄは、突起状導電性端子５と、内部電極２及び柱状積層体１ａとの接合強度を強固なものにし、且つケイ素含有層１０により圧電磁器１の特性が低下するのを防止するという点から、２〜１００μｍであることが望ましく、特には５〜１５μｍが望ましい。このような厚みのケイ素含有層１０を形成するためには、５０〜８０体積％の銀等の導電性金属粉末と、残部がケイ素を主成分とし、軟化点６００〜９５０℃の２０〜５０体積％のガラス粉末とからなる固形成分に、バインダーを加えて導電性ペーストを作製し、該導電性ペーストを柱状積層体１ａの側面に塗布し、ガラスの軟化点以上の温度、即ち窒素雰囲気等の還元雰囲気７００〜９５０℃で焼き付けを行うことにより達成できる。
【００３６】
ケイ素含有層１０中のケイ素の分布は表面近傍が最も多く、内部側にいくほど、即ち深さが深くなるにつれ減少していき、逆に圧電磁器１を形成するＰｂは深さが浅くなるにつれ減少している。なお、ケイ素は圧電磁器１の内部においても少量の不純物若しくは添加物として存在するが、圧電磁器１内部で均一の分布状態で存在するケイ素の量が増加し始めるところから柱状積層体１ａ表面までの距離をケイ素含有層１０の厚みｄとする。
【００３７】
また、本発明では、突起状導電性端子５と内部電極２及び柱状積層体１ａとの接合をさらに確実強固なものとするために、図１（ｄ）に示すように、ケイ素含有層１０が突起状導電性端子５を補佐するように、突起状導電性端子５の根元部５ａの周りにはケイ素含有層１０の隆起部１０ａが形成されている。即ち、突起状導電性端子５の根元部５ａはケイ素含有層１０の隆起部１０ａに埋設されている。ケイ素含有層１０の隆起部１０ａは、ケイ素含有層１０の最小厚みｄを有する部分からの高さが１〜５μｍであることが望ましい。突起状導電性端子５の断面形状は、土筆状若しくはきのこ状が望ましい。
【００３８】
また、突起状導電性端子５のケイ素含有層１０からの突出高さｈ、即ちケイ素含有層１０の最小厚みｄを有する部分から板状導電部材４ａまでの距離は、アクチュエータの伸縮によって生じる応力を十分に吸収するという点から、圧電磁器１厚みの１／２０以上であることが望ましい。特には突出高さｈは、１５〜５０μｍが望ましい。
【００３９】
さらに、外部電極４にはリード線６が半田により接続固定されている。このリード線６は外部電極４を外部の電圧供給部に接続する作用をなす。
【００４０】
本発明の積層型圧電素子の製法について説明する。まず、柱状積層体１ａを作製する。圧電磁器１と内部電極２とを交互に積層して成る柱状積層体１ａは、耐還元性を有する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成るバインダーと、ＤＢＰ（フタル酸ジオチル）、ＤＯＰ（フタル酸ジブチル）等の可塑剤とを混合してスラリーを作製し、該スラリーを周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のテープ成型法により圧電磁器１となるセラミックグリーンシートを作製する。
【００４１】
次に、例えば、Ｃｕ粉末にバインダー、可塑剤等を添加混合して導電性ペーストを作製し、これを前記各グリーンシートの上面にスクリーン印刷等によって１〜４０μｍの厚みに印刷する。
【００４２】
そして、上面に導電性ペーストが印刷されたグリーンシートを積層し、この積層体について所定の温度で脱バインダーを行った後、窒素雰囲気等の還元雰囲気中で９６０℃以下で焼成することによって作製される。
【００４３】
その後、柱状積層体１ａの対向する側面に、図２（ａ）に示すように、例えば、粒径０．１〜１０μｍの銀粉末を５０〜８０体積％と、残部が粒径０．１〜１０μｍでケイ素を主成分とする軟化点が６００〜９５０℃のガラス粉末２０〜５０体積％からなる混合物に、バインダーを加えて作製した銀ガラス導電性ペースト２１を塗布し、ガラスの軟化点以上の温度の７００〜９５０℃で窒素雰囲気等の還元雰囲気中で焼き付けを行うことにより、銀ガラス導電性ペースト２１中の銀が内部電極２端部に集合し、図２（ｂ）に示すように、土筆状やきのこ状の突起状導電性端子５及びケイ素含有層１０を形成することができる。
【００４４】
即ち、ペーストにガラス成分を分散させておくことにより、焼き付け時にガラスが軟化し、この状態において圧電磁器１には拡散しにくい銀が内部電極２の端部に拡散して寄り集まるため、図２（ｂ）に示すような突起状導電性端子５を形成できる。
【００４５】
この突起状導電性端子５は柱状積層体１ａの側面の一部に形成されており、レール状に形成され、その長さは板状導電部材４ａからなる外部電極４の幅とほぼ同一とされている。尚、突起状導電性端子５の長さは、外部電極４の幅よりも短くても良い。
【００４６】
銀ガラス導電性ペースト２１中の銀粉末を５０〜８０体積％、残部のガラス粉末を２０〜５０体積％としたのは、この範囲内とすることにより、突起状導電端子５を構成する銀成分が適量となり、形成される突起状導電性端子５の突出高さｈを高くできるとともに、銀ガラス導電性ペースト２１中の固形分残部であるガラス成分が適量となるため、該銀ガラス導電性ペースト２１の焼き付け時に溶融するガラス成分も適量であり、銀成分が内部電極２端部に容易に集合し、突起状導電性端子５の突出高さｈを高くできる。
【００４７】
上述のように突起状導電性端子５を形成した後、図２（ｃ）に示すようにダイシング装置等により突起状導電性端子５の形成された柱状積層体１ａの側面に一層おきに凹溝１１を形成する。
【００４８】
その後、図２（ｄ）に示すように、銀からなる板状導電部材４ａを突起状導電性端子５に当接させ押圧して荷重を加え、７００〜９５０℃で窒素雰囲気等の還元雰囲気中で熱処理することにより、主成分である銀が突起状導電性端子５と板状導電部材４ａ間を相互に拡散し、いわゆる銀の拡散接合によって接合される。
【００４９】
なお、この際に加える荷重は圧力にして、２〜５００ｋＰａが望ましい。この範囲とすることにより、突起状導電性端子５と板状導電部材４ａとの間で拡散接合を十分に行うことができ、接合部の強度を高くできるとともに、圧力が適度となるため、突起状導電性端子５の変形を防止できる。
【００５０】
その後、凹溝１１に絶縁体３を充填し、リード線６を接続することにより本発明の積層型圧電素子が完成する。
【００５１】
なお、柱状積層体１ａの側面に一層おきに凹溝を形成した後に、凹溝間の素子本体側面に銀ガラス導電性ペースト２１を塗布し、焼き付けを行い突起状導電性端子５を形成してもよい。
【００５２】
次に、本発明の積層型圧電素子の他の製法について説明する。上述と同様に柱状積層体１ａを形成した後、該柱状積層体１ａの側面に一層おきに凹溝を形成する。
【００５３】
その後、該柱状積層体１ａの溝以外の柱状積層体１ａに露出した内部電極２およびこの内部電極２の近傍の圧電磁器１表面に、上述と同様の銀ガラス導電性ペースト２１を塗布乾燥し、この銀ガラス導電性ペースト２１に板状導電部材４ａを押圧するように荷重を加えた状態で７００〜９５０℃の窒素雰囲気等の還元雰囲気中で熱処理することにより、銀ガラス導電性ペースト２１中のガラスが溶融し、溶融したガラス中に存在する銀成分が内部電極２の端部に集合し、柱状積層体１ａの側面から突出する突起状導電性端子５が形成されるとともに、該突起状導電性端子５の先端部を板状導電部材４ａに接続することができる。
【００５４】
その後、凹溝１１に絶縁体３を充填し、リード線６を接続することにより本発明の積層型圧電素子が完成する。
【００５５】
そして、リード線６を介して一対の外部電極４に０．１〜３ｋＶ／ｍｍの直流電圧を印加し、柱状積層体１ａを分極処理することによって、製品としての積層型圧電アクチュエータが完成し、リード線６を外部の電圧供給部に接続し、リード線６及び外部電極４を介して内部電極２に電圧を印加させれば、各圧電磁器１は逆圧電効果によって大きく変位し、これによって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する。
【００５６】
以上のように構成された積層型圧電素子は、板状導電部材４ａからなる外部電極４が突起状導電性端子５を介して内部電極２と接続されているため、アクチュエータを高電界下、連続で駆動させた場合でも、突起状導電性端子５が変形して突起状導電性端子５が駆動時に生じる応力を十分に吸収できるため、外部電極４と内部電極２との間でスパークが生じるといった問題を防ぐことができ、高信頼性のアクチュエータを提供することができる。
【００５７】
また、内部電極材料として卑金属、特にＣｕを用いることができ、安価な積層型圧電素子を得ることができるとともに、Ａｇを内部電極材料として用いないため、マイグレーションを防止することができる。
【００５８】
尚、外部電極４に弾性率を小さくするため凹溝やスリットを形成しても良い。また、外部電極４の外側に、図３に示すように、導電性補助部材７を設けても良い。導電性補助部材７を設けた場合には、アクチュエータに大電流を投入し、高速で駆動させる場合においても、大電流を導電性補助部材７に流すことができ、外部電極４に流れる電流を低減できるという理由から、外部電極４が局所発熱を起こし断線することを防ぐことができ、耐久性を大幅に向上させることができる。
【００５９】
本発明の積層型圧電素子はこれら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であれば種々の変更は可能である。
【００６０】
また、上記例では、柱状積層体１ａの対向する側面に外部電極４を形成した例について説明したが、本発明では、例えば隣設する側面に一対の外部電極を形成してもよい。
【００６１】
図４は、本発明の噴射装置を示すもので、図において符号３１は収納容器を示している。この収納容器３１の一端には噴射孔３３が設けられ、また収納容器３１内には、噴射孔３３を開閉することができるニードルバルブ３５が収容されている。
【００６２】
噴射孔３３には燃料通路３７が連通可能に設けられ、この燃料通路３７は外部の燃料供給源に連結され、燃料通路３７に常時一定の高圧で燃料が供給されている。従って、ニードルバルブ３５が噴射孔３３を開放すると、燃料通路３７に供給されていた燃料が一定の高圧で内燃機関の図示しない燃料室内に噴出されるように形成されている。
【００６３】
また、ニードルバルブ３５の上端部は直径が大きくなっており、収納容器３１に形成されたシリンダ３９と摺動可能なピストン４１となっている。そして、収納容器３１内には、上記した圧電アクチュエータ４３が収納されている。
【００６４】
このような噴射装置では、圧電アクチュエータ４３が電圧を印加されて伸長すると、ピストン４１が押圧され、ニードルバルブ３５が噴射孔３３を閉塞し、燃料の供給が停止される。また、電圧の印加が停止されると圧電アクチュエータ４３が収縮し、皿バネ４５がピストン４１を押し返し、噴射孔３３が燃料通路３７と連通して燃料の噴射が行われるようになっている。
【００６５】
【実施例】
まず、組成がＰｂ０．９６Ｂａ０．０４Ｙｂ０．００５Ｗ０．００５Ｚｒ０．４９Ｔｉ０．５０Ｏ３で表されるセラミック粉末と、アクリル系の有機高分子から成るバインダーと、可塑剤とを混合してスラリーを作製し、該スラリーをドクターブレード法でセラミックグリーンシートを作製した。
【００６６】
次に、Ｃｕ粉末にバインダー、可塑剤等を添加混合して導電性ペーストを作製し、これを前記各グリーンシートの上面にスクリーン印刷によって印刷した。
【００６７】
そして、上面に導電性ペーストが印刷されたグリーンシートを積層し、この積層体について脱バインダーを行った後、窒素雰囲気中で９５０℃で焼成した。
【００６８】
圧電磁器は厚み１５０μｍ、内部電極の厚み３μｍで、圧電磁器及び内部電極の各々の積層数は３００層とした。
【００６９】
次に、平均粒径５μｍの銀粉末を６０体積％と、残部が平均粒径５μｍのケイ素を主成分とし、アルミニウムを含む軟化点が７５０℃の硼珪酸ガラス粉末４０体積％との混合物にバインダーを加え、十分に混合して、銀ガラス導電性ペーストを作製し、図２（ａ）に示すように、前記柱状積層体の側面に該銀ガラス導電性ペーストを塗布し、窒素雰囲気中８００℃で焼き付け、図２（ｂ）に示すように、柱状積層体の側面に露出した内部電極の端部に突起状導電性端子を形成するとともに、突起状導電性端子の根元部を埋設するケイ素含有層を形成した。
【００７０】
この後、図２（ｃ）に示すように、突起状導電性端子を含む内部電極の端部一層おきに、深さ１５０μｍ、幅５０μｍの凹溝を形成した後、図２（ｄ）に示すように、銀からなる厚み２５μｍの板状導電部材を、突起状導電性端子に３０ｋＰａで押圧し窒素雰囲気中９００℃で接合した。
【００７１】
その後、凹溝に絶縁体としてシリコーンゴムを充填し、板状導電部材にリード線を接続した。
【００７２】
その後、正極及び負極の外部電極にリード線を介して３ｋＶ／ｍｍの直流電界を１５分間印加して分極処理を行い、図１に示すような積層型圧電アクチュエータを作製した。
【００７３】
なお、突起状導電性端子には、内部電極からＣｕが拡散し、内部電極には突起状導電性端子から銀が拡散していた。また、突起状導電性端子の形成された柱状積層体の表面にはケイ素と鉛を含有する厚み１０μｍのケイ素含有層（ガラス層）が形成され、前記突起状導電性端子の根元部にはケイ素含有層の隆起部が形成されていた。また、このときの突起状導電性端子の積層方向と同一方向の幅Ｂは１０μｍ、高さｈは平均で２０μｍであった。なお、ケイ素含有層の厚みｄは、Ｘ線回折測定においてＳｉ元素が実質的に存在しなくなる部分からの厚みとして算出した。
【００７４】
得られた積層型圧電アクチュエータに１５０Ｖの直流電圧を印加した結果、積層方向に４０μｍの変位量が得られた。さらに、このアクチュエータに室温で０〜＋１５０Ｖの交流電圧を１２０Ｈｚの周波数にて印加して１×１０９サイクルまで駆動したところ４０μｍの変位量が得られ、外部電極の異常は見られなかった。
【００７５】
【発明の効果】
本発明の積層型圧電素子によれば、積層型圧電素子の伸縮によって生じる応力を十分に吸収することができ、外部電極と内部電極の間の接点不良や、外部電極が断線するといった問題を防ぐことができ、高信頼性を備えるとともに、安価でマイグレーションのない積層型圧電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型圧電素子を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った縦断面図、（ｃ）は（ａ）の一部を拡大して示す斜視図、（ｄ）は（ｂ）の一部を拡大して示す断面図である。
【図２】本発明の積層型圧電素子の製法を説明する工程図である。
【図３】外部電極表面に導電性補助部材を設けた積層型圧電素子を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った縦断面図である。
【図４】本発明の噴射装置を示す説明図である。
【図５】従来の積層型圧電アクチュエータの縦断面図である。
【符号の説明】
１・・・圧電磁器
１ａ・・・柱状積層体
２・・・内部電極
４・・・外部電極
４ａ・・・板状導電部材
５・・・突起状導電性端子
５ａ・・・根元部
１０・・・ケイ素含有層
３１・・・収納容器
３３・・・噴射孔
３５・・・バルブ
４３・・・圧電アクチュエータ
【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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