(57)【要約】【課題】優れた耐久性・信頼性を有する積層型圧電素子及びその製造方法を提供すること。【解決手段】積層型圧電素子１は、圧電層１１と内部電極層１２とを交互に積層してなるセラミック積層体１０と、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に設けられた一対の外部電極４１とを有する。セラミック積層体１０は、電圧印加時に圧電層１１が伸張する駆動部２と、駆動部２の両端面２０８、２０９に積層され、電圧印加時に積極的に伸張しない非駆動部３とを有する。駆動部２は、定常圧電層１１１を複数含む定常層２１と、定常層２１の両端面２１８、２１９に積層され、定常圧電層１１１よりも厚みが大きい非定常圧電層１１２を複数含む緩和層２２とを有し、非定常圧電層１１２の厚みは、定常圧電層１１１の厚みの１倍超え２倍未満である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の側面に設けられ上記内部電極層に順次交互に導通される一対の外部電極とを有する積層型圧電素子において、
上記セラミック積層体は、上記内部電極層に対して電圧を印加した際に上記圧電層が伸張する駆動部と、該駆動部の両端面に積層され、上記内部電極層に対して電圧を印加した際に伸張しない非駆動部とを有し、
上記駆動部は、所定の厚みを有する上記圧電層である定常圧電層を複数含む定常層と、該定常層の両端面に積層され、上記定常圧電層よりも厚みが大きい上記圧電層である非定常圧電層を１又は複数含む緩和層とを有し、上記非定常圧電層の厚みは、上記定常圧電層の厚みの１倍超え２倍未満であることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項２】
請求項１において、上記非定常圧電層の厚みは、上記定常圧電層の厚みの１倍超え１．５倍以下であることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記緩和層は、上記非定常圧電層を複数含んでおり、該非定常圧電層の厚みは、上記駆動部の端部に近づくにしたがって徐々に大きくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記非駆動部は、上記駆動部に近いほうからダミー層、保護層の順に積層してなり、上記ダミー層は、上記圧電層と同じ圧電材料により構成されていることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項５】
請求項４において、上記保護層は、上記圧電層と同じ圧電材料により構成されていることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、上記積層型圧電素子は、インジェクタの駆動源として用いられるインジェクタ用圧電アクチュエータであることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項７】
圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の側面に設けられ上記内部電極層に順次交互に導通される一対の外部電極とを有し、上記セラミック積層体が、上記内部電極層に対して電圧を印加した際に上記圧電層が伸張する駆動部と、該駆動部の両端面に積層され、上記内部電極層に対して電圧を印加した際に積極的に伸張しない非駆動部とを有し、上記駆動部が、所定の厚みを有する上記圧電層である定常圧電層を複数含む定常層と、該定常層の両端面に積層され、上記定常圧電層よりも厚みが大きい上記圧電層である非定常圧電層を１又は複数含む緩和層とを有する積層型圧電素子を製造する方法において、
上記定常圧電層となる定常シート部と、該定常シート部の厚みの１倍超え２倍未満の厚みを有し、上記非定常圧電層となる非定常シート部とを形成するシート部形成工程と、
上記定常シート部及び上記非定常シート部の上に、上記内部電極層となる電極材料を印刷する電極印刷工程と、
上記定常シート部を複数積層して上記定常層を形成すると共に、上記非定常シート部を１又は複数積層して上記緩和層を形成し、上記定常層の両端面に上記緩和層を積層して駆動部を形成する駆動部形成工程と、
上記駆動部の両端面に上記非駆動部を積層して中間積層体を形成する中間積層体形成工程と、
上記中間積層体を焼成して上記セラミック積層体を形成する焼成工程とを含むことを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【請求項８】
請求項７において、上記シート部形成工程では、上記非定常シート部の厚みは、上記定常シート部の厚みの１倍超え１．５倍以下であることを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【請求項９】
請求項７又は８において、上記シート部形成工程では、シート厚みを調整するためのブレードを有するドクターブレード成形機を用いて、ドクターブレード法によりグリーンシートを成形し、かつ、該グリーンシートを成形する際に、上記ブレードを上下させることにより、上記グリーンシートに上記定常シート部と該定常シート部よりも厚みが大きい上記非定常シート部とを形成することを特徴する積層型圧電素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項７又は８において、上記シート部形成工程では、一定厚みのグリーンシートを成形した後、該グリーンシートにおいて上記非定常シート部を形成する部分に、上記グリーンシートと同材料よりなるスラリーを１又は複数回塗布して厚みを大きくすることによって上記非定常シート部を形成し、上記グリーンシートにおいて上記スラリーを塗布しない部分を上記定常シート部とすることを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項７又は８において、上記シート部形成工程では、上記定常シート部と該定常シート部よりも厚みが大きい上記非定常シート部とを別々に形成して用いることを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか１項において、上記シート部形成工程では、厚みの異なる上記非定常シート部を複数種類形成し、上記駆動部形成工程では、上記非定常シート部の厚みが、上記駆動部の端部に近づくにしたがって徐々に大きくなるように、上記非定常シート部を積層して上記緩和層を形成し、該緩和層を上記定常層の両端面に積層することを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか１項において、上記中間積層体形成工程の前に、ダミー層となるダミー層用シート部及び保護層となる保護層用シート部を形成し、これらを積層して上記非駆動部を形成する非駆動部形成工程を行い、上記中間積層体形成工程では、上記駆動部に近いほうから上記ダミー層用シート部、上記保護層用シート部の順に配置されるように、上記非駆動部を上記駆動部の両端面に積層することを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３において、上記ダミー層用シート部及び上記保護層用シート部は、上記圧電層となる上記定常シート部及び上記非定常シート部と同じ圧電材料により構成されていることを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項７〜１２のいずれか１項において、上記中間積層体形成工程では、上記駆動部の両端面に、上記非駆動部の一部としてダミー層となるダミー層用シート部を積層し、上記焼成工程では、焼成後の上記中間積層体の両端面に、上記非駆動部の一部として保護層を積層して上記セラミック積層体を形成することを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５において、上記ダミー層用シート部は、上記圧電層となる上記定常シート部及び上記非定常シート部と同じ圧電材料により構成されていることを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、圧電アクチュエータ等に適用される積層型圧電素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費、排気ガス等の対策の面から、積層型圧電素子を用いた自動車の燃料噴射用インジェクタの開発が進められている。
積層型圧電素子は、例えば圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体を有し、該セラミック積層体の側面に設けられ内部電極層に順次交互に導通される一対の外部電極とを有する。そして、上記積層型圧電素子は、内部電極層に対して電圧を印加することにより、圧電層に変位が生じて駆動するように構成されている。
【０００３】
積層型圧電素子の駆動時、圧電層が伸張することによってセラミック積層体に大きな応力がかかる。そして、この応力が繰り返しかかることによって、セラミック積層体に割れや剥離等の不具合が生じるおそれがある。一般的に、セラミック積層体は、電圧印加時に圧電層が伸張する駆動部と伸張しない非駆動部とを有している。非駆動部は、駆動部の伸縮に伴って僅かに変形するが、積極的には伸張させない部分である。このような構成を有している場合には、特に駆動部と非駆動部との間（界面）に応力が集中する。
【０００４】
この問題を解決すべく、特許文献１〜３には、積層型圧電素子の駆動時において、セラミック積層体に生じる応力を緩和するための構造が開示されている。しかしながら、いずれも応力を緩和する効果が不充分である。また、応力を緩和する構造を容易に形成することができない等の製造上の問題がある。
そのため、駆動時において、セラミック積層体に生じる応力を充分に緩和することができ、優れた耐久性・信頼性を有する積層型圧電素子、及びそれを容易に形成することができる製造方法が望まれている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２７０５４０号公報
【特許文献２】特開平７−２２６５４２号公報
【特許文献３】特開２００４−１０３７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、優れた耐久性・信頼性を有する積層型圧電素子及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の側面に設けられ上記内部電極層に順次交互に導通される一対の外部電極とを有する積層型圧電素子において、
上記セラミック積層体は、上記内部電極層に対して電圧を印加した際に上記圧電層が伸張する駆動部と、該駆動部の両端面に積層され、上記内部電極層に対して電圧を印加した際に積極的に伸張しない非駆動部とを有し、
上記駆動部は、所定の厚みを有する上記圧電層である定常圧電層を複数含む定常層と、該定常層の両端面に積層され、上記定常圧電層よりも厚みが大きい上記圧電層である非定常圧電層を１又は複数含む緩和層とを有し、上記非定常圧電層の厚みは、上記定常圧電層の厚みの１倍超え２倍未満であることを特徴とする積層型圧電素子にある（請求項１）。
【０００８】
本発明の積層型圧電素子において、上記セラミック積層体は、上記駆動部と該駆動部の両端面に積層された上記非駆動部とを有しており、上記駆動部は、上記定常層と該定常層の両端面に積層された上記緩和層とを有している。つまり、上記非駆動部と上記駆動部の両端部に設けられた上記緩和層とは、互いに接するように形成されている。そして、上記緩和層は、上記定常層を構成している上記定常圧電層よりも上記特定の範囲で厚みが大きい上記非定常圧電層を１又は複数含んで構成されている。
【０００９】
すなわち、上記非定常圧電層は、上記定常圧電層よりも１倍超え２倍未満の範囲で厚みが大きいため、同じ電圧を印加した場合における伸張量が上記定常圧電層に比べて小さい。つまり、上記非定常圧電層において発生する応力は、上記定常圧電層よりも小さい。そして、このような非定常圧電層を含んで構成された上記緩和層を、上記非駆動部と接する上記駆動部の両端部に設けたことにより、電圧印加時に応力が集中する部分である上記駆動部と上記非駆動部との間に生じる応力を効果的に緩和することができる。
【００１０】
さらに、本発明において注目すべきことは、上記非定常圧電層の厚みを上記定常圧電層の１倍超え２倍未満という特定の範囲に限定したことにある。そのため、上記定常圧電層と上記非定常圧電層との間の伸張量の変化（応力の変化）を適度に小さくすることができ、上記緩和層による応力緩和効果をより一層効果的に発揮することができる。
これにより、上記非定常圧電層の厚みを上記定常圧電層の２倍以上にした場合に、上記定常圧電層と上記非定常圧電層との間の伸張量の変化（応力の変化）が大きくなり、上記緩和層による応力緩和効果を充分に発揮することができないという問題があったが、それを解消することができる。
【００１１】
以上のことから、上記積層型圧電素子は、上記セラミック積層体において応力が集中する上記駆動部と上記非駆動部との界面付近はもちろんのこと、上記駆動部内部や上記非駆動部内部における割れや剥離等の不具合の発生も抑制することができる。そして、長期間の使用においても充分な耐久性を発揮し、高い信頼性を得ることができる。
【００１２】
第２の発明は、圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の側面に設けられ上記内部電極層に順次交互に導通される一対の外部電極とを有し、上記セラミック積層体が、上記内部電極層に対して電圧を印加した際に上記圧電層が伸張する駆動部と、該駆動部の両端面に積層され、上記内部電極層に対して電圧を印加した際に積極的に伸張しない非駆動部とを有し、上記駆動部が、所定の厚みを有する上記圧電層である定常圧電層を複数含む定常層と、該定常層の両端面に積層され、上記定常圧電層よりも厚みが大きい上記圧電層である非定常圧電層を１又は複数含む緩和層とを有する積層型圧電素子を製造する方法において、
上記定常圧電層となる定常シート部と、該定常シート部の厚みの１倍超え２倍未満の厚みを有し、上記非定常圧電層となる非定常シート部とを形成するシート部形成工程と、
上記定常シート部及び上記非定常シート部の上に、上記内部電極層となる電極材料を印刷する電極印刷工程と、
上記定常シート部を複数積層して上記定常層を形成すると共に、上記非定常シート部を１又は複数積層して上記緩和層を形成し、上記定常層の両端面に上記緩和層を積層して駆動部を形成する駆動部形成工程と、
上記駆動部の両端面に上記非駆動部を積層して中間積層体を形成する中間積層体形成工程と、
上記中間積層体を焼成して上記セラミック積層体を形成する焼成工程とを含むことを特徴とする積層型圧電素子の製造方法にある（請求項７）。
【００１３】
本発明の積層型圧電素子の製造方法は、上記シート部形成工程において、上記定常シート部よりも１倍超え２倍未満の範囲で厚みが大きい上記非定常シート部を形成する。その後、上記電極印刷工程を施し、上記駆動部形成工程において、上記非定常シート部を１又は複数積層して上記緩和層を形成し、上記駆動部の両端部に上記緩和層を配置する。そして、上記中間積層体形成工程において、上記駆動部の両端面に上記非駆動部を積層する。すなわち、上記緩和層と上記非駆動部とが互いに接するように配置する。そのため、上記焼成工程後に得られる上記セラミック積層体において、上記緩和層と上記非駆動部とは、互いに接するように形成される。そして、上記緩和層は、上記定常圧電層よりも上記特定の範囲、すなわち１倍超え２倍未満の範囲で厚みが大きい上記非定常圧電層を１又は複数含んで構成される。
【００１４】
これにより、上記製造方法によって得られる積層型圧電素子は、上記緩和層を上述したような位置に形成したことにより、電圧印加時に応力が集中する部分である上記駆動部と上記非駆動部との間に生じる応力を効果的に緩和することができる。
さらに、本発明のように、上記シート部形成工程において形成する上記非定常シート部の厚みを、上記定常シート部の１倍超え２倍未満という特定の範囲に限定することにより、上記緩和層による応力緩和効果をより一層効果的に発揮することができる。
【００１５】
以上のことから、上記製造方法によれば、上記セラミック積層体における上記駆動部と上記非駆動部との界面付近はもちろんのこと、上記駆動部内部や上記非駆動部内部における割れや剥離等の不具合の発生も抑制することができる積層型圧電素子を得ることができる。また、その積層型圧電素子は、長期間の使用においても充分な耐久性を発揮し、高い信頼性を有するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
上記第１の発明において、上記非定常圧電層の厚みは、上記定常圧電層の厚みの１倍超え１．５倍以下であることがより好ましい（請求項２）。
この場合には、上記定常圧電層と上記非定常圧電層との間の伸張量の変化（応力の変化）をさらに適度に小さくすることができる。これにより、上記緩和層による応力緩和効果をさらに向上させることができる。
【００１７】
また、上記緩和層は、上記非定常圧電層を複数含んでおり、該非定常圧電層の厚みは、上記駆動部の端部に近づくにしたがって徐々に大きくなっていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記緩和層において、電圧印加時における上記非定常圧電層の伸張量が上記非駆動部に近づくにしたがって徐々に小さくなる。そのため、上記緩和層は、上記非駆動部に近づくにしたがって段階的に緩やかに応力を緩和することができる。これにより、上記緩和層による応力緩和効果をより一層向上させることができる。
【００１８】
また、上記非駆動部は、上記駆動部に近いほうからダミー層、保護層の順に積層してなり、上記ダミー層は、上記圧電層と同じ圧電材料により構成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記駆動部と上記ダミー層とは、互いに接するように配置され、上記駆動部を構成する上記圧電層と上記ダミー層とは、同じ圧電材料よりなる。そのため、上記セラミック積層体を製造する上で、焼成時の収縮率等の材料特性の違いに起因して生じる割れや剥離等の不具合の発生を抑制することができる。これにより、上記セラミック積層体は、品質の高いものとなる。
【００１９】
また、上記非駆動部を上記ダミー層と上記保護層とで構成した場合、上記緩和層によって、上記ダミー層と上記保護層との界面における割れや剥離等の不具合の発生を抑制することができる。
また、上記ダミー層は、絶縁性を有していることが好ましい。これにより、上記駆動部の両端面における絶縁性を確保することができる。
【００２０】
また、上記保護層も、上記圧電層と同じ圧電材料により構成されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記セラミック積層体を製造する上で、焼成時の収縮率等の材料特性の違いに起因して生じる割れや剥離等の不具合の発生をさらに抑制することができる。
【００２１】
また、上記積層型圧電素子は、インジェクタの駆動源として用いられるインジェクタ用圧電アクチュエータであることが好ましい（請求項６）。
上記インジェクタは、高温高湿という過酷な条件下で使用される。そのため、上記の優れた積層型圧電素子をアクチュエータとして用いることにより、耐久性・信頼性を向上させることができ、インジェクタ全体の性能向上を図ることができる。
【００２２】
上記第２の発明において、上記シート部形成工程では、上記非定常シート部の厚みは、上記定常シート部の厚みの１倍超え１．５倍以下であることが好ましい（請求項８）。
この場合には、得られる積層型圧電素子は、上記緩和層による応力緩和効果をさらに向上させたものとなる。
【００２３】
また、上記シート部形成工程では、シート厚みを調整するためのブレードを有するドクターブレード成形機を用いて、ドクターブレード法によりグリーンシートを成形し、かつ、該グリーンシートを成形する際に、上記ブレードを上下させることにより、上記グリーンシートに上記定常シート部と該定常シート部よりも厚みが大きい上記非定常シート部とを形成する方法を採用することができる（請求項９）。
この場合には、上記ドクターブレード成形機の上記ブレードを上下させるだけで、厚みの異なる上記定常シート部と上記非定常シート部との両シート部を有する上記グリーンシートを容易に成形することができる。また、同一グリーンシートに厚みの異なる上記両シート部を形成することができるため、製造効率の向上を図ることができる。また、ドクターブレード法を用いるため、高品質なグリーンシートを成形することができると共に、上記両シート部の厚みを高い精度で容易に制御することができる。特に、上記非定常シート部は、上記特定の範囲の厚みに容易に制御することができる。
【００２４】
また、上記シート部形成工程では、一定厚みのグリーンシートを成形した後、該グリーンシートにおいて上記非定常シート部を形成する部分に、上記グリーンシートと同材料よりなるスラリーを１又は複数回塗布して厚みを大きくすることによって上記非定常シート部を形成し、上記グリーンシートにおいて上記スラリーを塗布しない部分を上記定常シート部とする方法を採用することができる（請求項１０）。
すなわち、この場合には、最終的に得ようとする上記定常シート部と同じ厚みのグリーンシートを成形する。そして、該グリーンシートにおいて上記非定常シート部を形成する部分に、上記スラリーを塗布して厚みを大きくする。
【００２５】
これにより、上記定常シート部よりも厚みが大きい上記非定常シート部を容易に形成することができる。また、上記グリーンシートにおいて上記スラリーを塗布しない部分を、そのまま上記定常シート部として用いることができる。また、上記非定常シート部の厚みは、上記スラリーの塗布回数によって上記特定の範囲の厚みに容易に制御することができる。
なお、この場合におけるグリーンシートの成形方法は、ドクターブレード法、押出成形法、その他種々の方法を用いることができる。特に、ドクターブレード法を用いれば、高品質で精度の高いグリーンシートを成形することができる。
【００２６】
また、上記シート部形成工程では、上記定常シート部と該定常シート部よりも厚みが大きい上記非定常シート部とを別々に形成して用いる方法を採用することができる（請求項１１）。
この場合には、例えば、最終的に得ようとする上記定常シート部及び上記特定の範囲の厚みを有する上記非定常シート部と同じ厚みのグリーンシートを別々に成形して、それぞれのグリーンシートを上記定常シート部及び上記非定常シート部として用いることができる。そのため、成形後のグリーンシートに厚みを大きくするための工程等、別工程を施す必要がない。これにより、製造工程を単純化することができる。
なお、この場合におけるグリーンシートの成形方法は、上記と同様に、ドクターブレード法、押出成形法、その他種々の方法を用いることができる。特に、ドクターブレード法を用いれば、高品質で精度の高いグリーンシートを成形することができる。
【００２７】
また、上記シート部形成工程では、厚みの異なる上記非定常シート部を複数種類形成し、上記駆動部形成工程では、上記非定常シート部の厚みが、上記駆動部の端部に近づくにしたがって徐々に大きくなるように、上記非定常シート部を積層して上記緩和層を形成し、該緩和層を上記定常層の両端面に積層することが好ましい（請求項１２）。
この場合には、上記焼成工程後に得られる上記セラミック積層体において、上記緩和層は、上記非定常圧電層を複数含んでおり、該非定常圧電層の厚みは、上記駆動部の端部に近づくにしたがって徐々に小さくなる。すなわち、電圧印加時における上記非定常圧電層の伸張量が上記非駆動部に近づくにしたがって徐々に小さくなるように、上記緩和層を形成することができる。そのため、得られる積層型圧電素子において、上記緩和層は、上記非駆動部に近づくにしたがって段階的に緩やかに応力を緩和することができる。これにより、上記緩和層による応力緩和効果をより一層向上させることができる。
【００２８】
また、上記中間積層体形成工程の前に、ダミー層となるダミー層シート部及び保護層となる保護層シート部を積層して非駆動部を形成する非駆動部形成工程を行い、中間積層体形成工程では、上記駆動部に近いほうから上記ダミー層シート部、上記保護層シート部の順に配置されるように、上記非駆動部を上記駆動部の両端面に積層することもできる（請求項１３）。
この場合には、上記駆動部と上記非駆動部とからなる上記中間積層体を一体的に焼成することができる。また、得られる上記セラミック積層体には、上記駆動部に近いほうから上記ダミー層、上記保護層の順に積層してなる上記非駆動部が形成される。
【００２９】
また、上記の場合には、上記ダミー層シート部及び上記保護層用シート部は、上記定常シート部及び上記非定常シート部と同じ圧電材料により構成されていることが好ましい（請求項１４）。
この場合には、上記中間積層体は、全体的に同じ圧電材料を含んで構成されることになる。そのため、上記中間積層体を焼成する際に、材料特性の違いに起因して生じる割れや剥離等の不具合の発生を抑制することができる。これにより、品質の高い上記セラミック積層体を得ることができる。
【００３０】
また、上記中間積層体形成工程では、上記駆動部の両端面に、上記非駆動部の一部としてダミー層となるダミー層用シート部を積層し、上記焼成工程では、焼成後の上記中間積層体の両端面に、上記非駆動部の一部として保護層を積層して上記セラミック積層体を形成することもできる（請求項１５）。
この場合には、上記駆動部と上記非駆動部の一部であるダミー層用シート部とからなる上記中間積層体を一体的に焼成することができる。また、得られる上記セラミック積層体には、上記駆動部に近いほうから上記ダミー層、上記保護層の順に積層してなる上記非駆動部が形成される。
なお、上記保護層は、焼成後の上記中間積層体に設ける。そのため、上記保護層としては、焼成したセラミックスや金属等で構成されたものを用いることができる。
【００３１】
また、上記の場合には、上記ダミー層用シート部は、上記定常シート部及び上記非定常シート部と同じ圧電材料により構成されていることが好ましい（請求項１６）。
この場合には、上記中間積層体は、全体的に同じ圧電材料を含んで構成されることになる。そのため、上記中間積層体を焼成する際に、材料特性の違いに起因して生じる割れや剥離等の不具合の発生を抑制することができる。これにより、品質の高い上記セラミック積層体を得ることができる。
【実施例】
【００３２】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる積層型圧電素子及びその製造方法について、図１〜図１２を用いて説明する。
本例の積層型圧電素子１は、図１に示すごとく、圧電材料よりなる圧電層１１と導電性を有する内部電極層１２とを交互に積層してなるセラミック積層体１０と、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に設けられ内部電極層１２に順次交互に導通される一対の外部電極４１とを有する。
【００３３】
セラミック積層体１０は、図１、図２に示すごとく、内部電極層１２に対して電圧を印加した際に圧電層１１が伸張する駆動部２と、駆動部２の両端面２０８、２０９に積層され、内部電極層１２に対して電圧を印加した際に積極的に伸張しない非駆動部３とを有する。
駆動部２は、所定の厚みを有する定常圧電層１１１を複数含む定常層２１と、定常層２１の両端面２１８、２１９に積層され、定常圧電層１１１よりも厚みが大きい非定常圧電層１１２を複数含む緩和層２２とを有し、非定常圧電層１１２の厚みは、定常圧電層１１１の厚みの１倍超え２倍未満である。
以下、これを詳説する。
【００３４】
本例の積層型圧電素子１において、セラミック積層体１０は、図２に示すごとく、略円柱状を呈する積層体の外周面に、相互に対面する一対の側面１０１、１０２を形成してなる断面樽形状を呈している。なお、セラミック積層体１０の断面形状としては、本例の樽形に限定されるものではなく、用途、使用状況に合わせて円形、四角形、八角形等の様々な形状に変更可能である。
【００３５】
また、図１、図２に示すごとく、セラミック積層体１０は、上述のごとく、圧電層１１と内部電極層１２とが交互に積層されている。また、積層された内部電極層１２は、端部の一部を一対の側面１０１、１０２に交互に露出している。また一方で、内部電極層１２は、端部の一部を電極控え部１９によってセラミック積層体１０の内方に控えている。つまり、本例のセラミック積層体１０は、いわゆる電極控え構造を有している。
【００３６】
本例の圧電層１１は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）により構成されている。
また、内部電極層１２は、Ａｇ／Ｐｄ合金により構成されている。これ以外にも、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の単体、Ｃｕ／Ｎｉ等の合金により構成することもできる。
また、セラミック積層体１０の構造としては、本例の電極控え構造の他、全面電極構造やその他の種々の構造を採用することができる。
【００３７】
また、図１、図２に示すごとく、セラミック積層体１０は、中央部に設けられた駆動部２と、両端部に設けられた非駆動部３とを有する。駆動部２は、すべての圧電層１１が内部電極層１２に挟持されており、内部電極層１２間に電圧を印加すると圧電層１１が積層方向に伸張する部分であり、駆動部２全体としても積層方向に伸張する。これに対して、非駆動部３は、電圧印加時に積極的に伸張しない部分である。
【００３８】
また、同図に示すごとく、駆動部２は、中央部に設けられた定常層２１と、両端部に設けられた緩和層２２とを有する。定常層２１は、すべて同じ厚みの定常圧電層１１１を複数含んで構成されている。定常圧電層１１１の厚みＸは６６μｍである。一方、緩和層２２は、定常圧電層１１１よりも厚みが大きい非定常圧電層１１２を複数含んで構成されている。
【００３９】
また、同図に示すごとく、緩和層２２は、定常層１１に近いほうから第１非定常圧電層１１２ａを含む第１緩和層２２ａ、第２非定常圧電層１１２ｂを含む第２緩和層２２ｂの順に積層してなる。第１非定常圧電層１１２ａの厚みＹ1は７９μｍ、第２非定常圧電層１１２ｂの厚みＹ2は９９μｍである。すなわち、緩和層２２において、第１非定常部層１１２ａ及び第２非定常層１１２ｂの厚みは、定常圧電層１１１の厚みのそれぞれ１．２倍、１．５倍である。また、非定常圧電層１１２の厚みは、駆動部２の端部に近づくにしたがって徐々に大きくなっている。
【００４０】
また、同図に示すごとく、非駆動部３は、駆動部２に近いほうからダミー層３１、保護層３２の順に積層してなる。また、本例のダミー層３１及び保護層３２は、圧電層１１と同じ圧電材料により構成されている。
なお、セラミック積層体１０の両端部を保護するための保護層３２は、本例の圧電層１１を構成しているＰＺＴ以外のセラミックス、金属等を採用することもできる。また、保護層３２の厚みは、自由に変更することができる。
【００４１】
また、図１に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２には、それぞれ外部電極４１が配設されている。外部電極４１は、後述の導電性接着剤４１０を硬化させて形成したものである。また、外部電極４１の端部には、リード線４２が接合されている。
また、図示を省略したが、セラミック積層体１０の側面全周は、全体を覆うように絶縁樹脂であるシリコーン樹脂よりなるモールド材でモールドしてある。
【００４２】
なお、本例の外部電極４１を形成する導電性接着剤４１０としては、絶縁樹脂としてのエポキシ樹脂中に導電性材料としてのＡｇフィラーを分散させたものを用いた。上記絶縁樹脂しては、上記以外にも、シリコーン、ウレタン、ポリイミド等の各種樹脂を用いることができる。また、上記導電性材料としては、上記以外にも、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ等を用いることができる。
【００４３】
次に、積層型圧電素子１の製造方法について説明する。
本例の積層型圧電素子１の製造方法は、図３〜図１２に示すごとく、シート部形成工程、電極印刷工程、駆動部形成工程、中間積層体形成工程、及び焼成工程を行う。
【００４４】
シート部形成工程は、定常圧電層１１１となる定常シート部５１と、定常シート部５１の厚みの１倍超え２倍未満の厚みを有し、非定常圧電層１１２となる非定常シート部５２とを形成する工程である。
電極印刷工程は、定常シート部５１及び非定常シート部５２の上に、内部電極層１２となる電極材料１２０を印刷する工程である。
駆動部形成工程は、定常シート部５１を複数積層して定常層２１を形成すると共に、非定常シート部５２を複数積層して緩和層２２を形成し、定常層２１の両端面２１８、２１９に緩和層２２を積層して駆動部２を形成する工程である。
中間積層体形成工程は、駆動部２の両端面２０８、２０９に非駆動部３を積層して中間積層体１００を形成する工程である。
焼成工程は、中間積層体１００を焼成してセラミック積層体１０を形成する工程である。
以下、これを詳説する。
【００４５】
＜シート部形成工程＞
本例のシート部形成工程では、図３のドクターブレード成形機７を用いて、ドクターブレード法により、定常シート部５１及び非定常シート部５２を形成したグリーンシート５（図４）を成形する。
本工程で用いるドクターブレード成形機７は、図３に示すごとく、スラリー５０を投入するスラリー容器７１と、スラリー５０を貯蔵するためのスラリーダム７２と、スラリー５０を吐出する吐出口７３と、上下方向に移動可能であり、吐出口７３の高さを調整するためのブレード７４とを備えている。
【００４６】
次に、本工程の手順を説明する。
まず、圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）粉末を準備し、８００〜９５０℃で仮焼する。そして、仮焼粉に純水、分散剤等を加えてスラリー状とし、パールミルにより湿式粉砕する。この粉砕物を乾燥、粉脱脂した後、溶剤、バインダー、可塑剤、分散剤等を加えてスラリー状とし、ボールミルにより混合する。そして、真空装置内で撹拌機により撹拌しながら真空脱泡、粘度調整を行い、スラリー５０（図３）を作製する。
【００４７】
そして、図３に示すごとく、作製したスラリー５０をドクターブレード成形機７のスラリー容器７１に投入する。スラリー５０は、スラリーダム７２を通過して吐出口７３から吐出され、回転ローラー７５によって送出されるキャリアフィルム５９上に塗布される。このとき、定常シート部５１及び非定常シート部５２の形成位置、シート厚みにあわせてブレード７４の位置を上下に調整することにより、スラリー５０の塗布厚みを変化させた。キャリアフィルム５９上に塗布されたスラリー５０は、乾燥用加熱機７６によって乾燥され、長尺のグリーンシート５が成形される。
【００４８】
成形したグリーンシート５には、図４に示すごとく、厚み８０μｍの定常シート部５１と定常シート部５１よりも厚みが大きい非定常シート部５２とが形成されている。また、非定常シート部５２には、厚み９６μｍの第１非定常シート部５２ａと厚み１２０μｍの第２非定常シート部５２ｂとが形成されている。
また、本例のグリーンシート５には、ダミー層３１となるダミー層用シート部５３１及び保護層３２となる保護層用シート部５３２も形成されている。ダミー層用シート部５３１及び保護層用シート部５３２の厚みは、定常シート部５１と同じ８０μｍとした。
【００４９】
そして、同図に示すごとく、定常シート部５１、非定常シート部５２である第１非定常シート部５２ａ、第２非定常シート部５２ｂ、ダミー層用シート部５３１、及び保護層用シート部５３２の各シート部は、後述する打抜積層装置８によるグリーンシート５の打ち抜きと積層とを効率よく進めるため、予め長尺のグリーンシート５の長手方向に、積層される順序で形成されている。
なお、図４は、長尺のグリーンシート５の一部を表しており、セラミック積層体１０の上部を構成する部分に当たる。それ以外の部分は図示を省略したが、上記と同様に、各シート部が積層される順序で形成されている。
【００５０】
＜電極印刷工程＞
次に、図５に示すごとく、内部電極層１２を形成する部分に電極材料１２０をスクリーン印刷する。本例では、定常シート部５１、第１非定常シート部５２ａ、及び第２非定常シート部５２ｂの打抜領域５００において、内部電極層１２を形成する部分に電極材料１２０を印刷する。
【００５１】
そして、同図に示すごとく、打抜領域５００において、電極材料１２０を印刷した部分と他の部分との高さを略一致させるため、電極材料１２０が印刷されていない部分に、電極材料１２０と同じ厚みでスペーサ層１９０をスクリーン印刷する。このスペーサ層１９０を印刷した部分は、後に電極控え部１９となる部分である。
さらに、図６に示すごとく、各シート部の打抜領域５００に、各シート部を積層する際の接着効果を高めるための接着層１８０をスクリーン印刷する。
【００５２】
なお、打抜領域５００とは、後述する打抜積層装置８によって打ち抜かれる領域のことである。
また、本例のスペーサ層１９０及び接着層１８０としては、グリーンシート５の原料であるスラリー５０を用いた。
【００５３】
＜駆動部形成工程・中間積層体形成工程＞
本例では、図７〜図９に示すごとく、打抜積層装置８を用いて、駆動部形成工程と中間積層体形成工程との２つの工程を同時に行う。
【００５４】
本工程で用いる打抜積層装置８は、図８に示すごとく、グリーンシート５の各シート部を打ち抜くパンチ８１と、パンチ８１によって打ち抜かれた各シート部を積層して接着すると共に、積層途中の未完積層体１０９を支持するホルダ８２とを備えている。ホルダ８２は、未完積層体１０９を支持する凹状部８２１と、凹状部８２１に連通する空気穴８２２とを備えている。また、打抜積層装置８は、グリーンシート５の下側に配置された下型８３と、上側に配置されたダイ型８４とを備えている。下型８３は、パンチ８１の先端が通過するガイド穴８３１を備えている。また、ダイ型８４もガイド穴８４１を備えている。
【００５５】
また、同図に示すごとく、打抜積層装置８は、グリーンシート５を下型８３とダイ型８４との間に挟んだ状態で、パンチ８１によって打ち抜くことができるように構成されている。また、空気穴８２２から凹状部８２１の内部を吸引することによって、打ち抜いたグリーンシート５の各シート部を積層して接着し、未完積層体１０９を支持することができるように構成されている。
【００５６】
次に、打抜積層装置８を用いた本工程の手順を説明する。
図７に示すごとく、長尺のグリーンシート５を、送りローラー８５１、８５２によって駆動する搬送ベルト８６に載せ、打抜積層装置８に向けて送出する。このとき、送りローラー８５１の位置で、グリーンシート５から搬送ベルト８６を分離する。分離された搬送ベルト８６は、巻取ローラー８７によって巻き取られる。そして、グリーンシート５を打抜積層装置８の下型８３とダイ型８４との間に導入し、パンチ８１を上下に動かして、グリーンシート５の各シート部における打抜領域５００を打ち抜く。打ち抜きを終えて残った長尺のグリーンシート５の残骸は、巻取機８８によって回収される。なお、図７では、簡略化した打抜積層装置８を図示してある。
【００５７】
図８に示すごとく、打ち抜いて得られた各シート部は、ガイド穴８４１を通過して、ホルダ８２の凹状部８２１に積層される。積層途中の未完積層体１０９は、ホルダ８２に支持された状態となる。以降、グリーンシート５の各シート部を、中間積層体１００（図９）が得られるような順序で打ち抜き、積層する。
これにより、図９に示すごとく、中間積層体１００を得る。なお、図９では、中間積層体１００の上部のみを図示してある。上部と同様の構成である下部については、図示を省略した（後述の図１０のセラミック積層体１０も同様）。
【００５８】
得られた中間積層体１００は、図９に示すごとく、定常シート部５１を含む定常層２１と非定常シート部５２を含む緩和層２２とを有する駆動部２と、ダミー層用シート部５３１及び保護層用シート部５３２を積層してなる非駆動部３とを有している。そして、定常層２１の両端面２１８、２１９に緩和層２２が積層されており、駆動部２の両端面２０８、２０９に非駆動部３が積層されている。
【００５９】
すなわち、本例では、打抜積層装置８を用いることによって、定常層２１及び緩和層２２を形成し、定常層２１の両端面２１８、２１９に緩和層２２を積層して駆動部２を形成する駆動部形成工程と、駆動部２の両端面２０８、２０９に非駆動部３を積層して中間積層体１００を形成する中間積層体形成工程との２つの工程を同時に行った。
【００６０】
また、本例の中間積層体１００において、非駆動層３の保護層３２を形成する部分には、保護層用シート部５３２が２枚積層されている。保護層３２を形成する部分には、最終的に得ようとする保護層３２の厚みに合わせて、本例のように保護層用シート部５３２を複数枚積層してもよいし、厚みの大きい１枚の保護層用シート部５３２を積層してもよい。
【００６１】
＜焼成工程＞
次に、中間積層体１００に対して、脱脂を行う。加熱条件は、８０時間かけて徐々に５００℃まで加熱し、５時間保持する。これにより、中間積層体１００に含まれているバインダー等の有機成分を除去する。そして、脱脂後の中間積層体１００に対して、最高温度１０６５℃で２時間焼成を行う。
これにより、図１０に示すごとく、セラミック積層体１０を得る。
【００６２】
焼成工程後は、図１１に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１に、導電性接着剤４１０を塗布する。そして、塗布した導電性接着剤４１０の上に、リード線４２を配置する。このとき、リード線４２の接合強度を高めるため、導電性接着剤４１０の上に配置したリード線４２を導電性接着剤４１０で覆う。また、セラミック積層体１０の側面１０２にも、上記と同様の作業を行う。
【００６３】
その後、導電性接着剤４１０を加熱硬化させ、図１２に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に外部電極４１を形成すると共に、外部電極４１にリード線４２を接合する。最後に、セラミック積層体１０の側面全周をモールド材によりモールドする（図示略）。
これにより、図１の積層型圧電素子１を完成させる。
【００６４】
次に、本例の積層型圧電素子１の作用効果について説明する、
本例の積層型圧電素子１において、非駆動部３と駆動部２の両端部に設けられた緩和層２２とは、互いに接するように形成されている。そして、緩和層２２は、定常層２１を構成している定常圧電層１１１よりも特定の範囲で厚みが大きい非定常圧電層１１２を複数含んで構成されている。
【００６５】
すなわち、非定常圧電層１１２は、定常圧電層１１１よりも１倍超え２倍未満の範囲で厚みが大きいため、同じ電圧を印加した場合における伸張量が定常圧電層１１１に比べて小さい。つまり、非定常圧電層１１２において発生する応力は、定常圧電層１１１よりも小さい。そして、このような非定常圧電層１１２を含んで構成された緩和層２２を、非駆動部３と接する部分に設けたことにより、電圧印加時に応力が集中する部分である駆動部２と非駆動部３との間に生じる応力を効果的に緩和することができる。
【００６６】
さらに、本例において注目すべきことは、非定常圧電層１１２の厚みを定常圧電層１１１の厚みの１倍超え２倍未満という特定の範囲に限定したことにある。そのため、定常層２１と緩和層２２との間の伸張量の変化（応力の変化）を適度に小さくすることができ、緩和層２２による応力緩和効果をより一層効果的に発揮することができる。
これにより、例えば定常圧電層１１１を２枚以上積層して非定常圧電層１１２を作製した場合、つまり非定常圧電層１１２の厚みを定常圧電層１１１の２倍以上にした場合に、定常圧電層１１１と非定常圧電層１１２との間の伸張量の変化（応力の変化）が大きくなり、緩和層２２による応力緩和効果を充分に発揮することができないという問題があったが、それを解消することができる。
【００６７】
以上のことから、本例の積層型圧電素子１は、セラミック積層体１０において応力が集中する駆動部２と非駆動部３との界面付近はもちろんのこと、駆動部２内部や非駆動部３内部（例えば、ダミー層３１と保護層３２との界面付近）における割れや剥離等の不具合の発生も抑制することができる。そして、長期間の使用においても充分な耐久性を発揮し、高い信頼性を得ることができる。
【００６８】
また、本例では、非定常圧電層１１２の厚みは、定常圧電層１１２の厚みの１倍超え１．５倍以下である。そのため、定常圧電層１１１と非定常圧電層１１２との間の伸張量の変化（応力の変化）をさらに適度に小さくすることができる。これにより、緩和層２２による応力緩和効果をさらに向上させることができる。
【００６９】
また、緩和層２２は、第１緩和層２２ａに含まれる第１非定常圧電層１１２ａと第２緩和層２２ｂに含まれる第２非定常圧電層１１２ｂとの複数の非定常圧電層１１２を含んで構成されている。また、非定常圧電層１１２の厚みは、駆動部２の端部に近づくにしたがって徐々に大きくなっている。そのため、緩和層２２において、電圧印加時における非定常圧電層１１２の伸張量が非駆動部３に近づくにしたがって徐々に小さくなる。これにより、緩和層２２は、非駆動部３に近づくにしたがって段階的に緩やかに応力を緩和することができる。そして、緩和層２２による応力緩和効果をより一層向上させることができる。
なお、緩和層２２は、非定常圧電層１１２を１層だけ含んで構成することもできる。そして、この場合にも、応力緩和効果を充分に得ることができる。
【００７０】
また、本例の製造方法において、シート部形成工程では、シート厚みを調整するためのブレード７４を有するドクターブレード成形機７を用いて、ドクターブレード法によりグリーンシート５を成形し、かつ、グリーンシート５を成形する際に、ブレード７４を上下させることにより、グリーンシート５に定常シート部５１と定常シート部５１よりも厚みが大きい非定常シート部５２とを形成する。
すなわち、本例では、ドクターブレード成形機７のブレード７４を上下させるだけで、厚みの異なる定常シート部５１と非定常シート部５２との両シート部を有するグリーンシート５を容易に形成することができる。また、同一グリーンシート５に厚みの異なる両シート部５１、５２を形成することができるため、製造効率の向上を図ることができる。また、ドクターブレード法を用いるため、高品質なグリーンシート５を成形することができると共に、両シート部５１、５２の厚みを高い精度で容易に制御することができる。特に、非定常シート部５２は、特定の範囲の厚みに容易に制御することができる。
【００７１】
また、駆動部形成工程及び中間積層体形成工程と同時に、ダミー層３１となるダミー層シート部５３１及び保護層３２となる保護層シート部５３２を積層して非駆動部３を形成し、中間積層体形成工程では、駆動部２に近いほうからダミー層シート部５３１、保護層シート部５３２の順に配置されるように、非駆動部３を駆動部２の両端面２０８、２０９に積層する。そのため、駆動部２と非駆動部３とからなる中間積層体１００を一体的に焼成することができる。また、得られるセラミック積層体１０には、駆動部２に近いほうからダミー層３１、保護層３２の順に積層してなる非駆動部３が形成される。
【００７２】
また、ダミー層シート部５３１及び保護層用シート部５３２は、定常シート部５１及び非定常シート部５２と同じ圧電材料により構成されている。そのため、中間積層体１００は、全体的に同じ圧電材料を含んで構成されることになる。これにより、中間積層体１００を焼成する際に、材料特性の違いに起因して生じる割れや剥離等の不具合の発生を抑制することができる。そして、品質の高いセラミック積層体１０を得ることができる。
【００７３】
また、本例においては、保護層３２は、中間積層体１００を焼成することによってダミー層３１と一体的に形成したが、中間積層体１００を焼成した後に設けることもできる。すなわち、中間積層体１００の非駆動部３にダミー層用シート部５３１のみを積層しておき、焼成後の中間積層体１００の両端面に予め作製しておいた保護層３２を積層し、セラミック積層体１０を形成することもできる。この場合には、保護層３２としては、焼成したセラミックスや金属等で構成されたものを用いることができる。
【００７４】
（実施例２）
本例は、実施例１の製造方法において、シート部形成工程における定常シート部５１及び非定常シート部５２の形成方法を変更した例である。
本例のシート部形成工程では、図１３に示すごとく、一定厚みのグリーンシート５を成形した後、グリーンシート５において非定常シート部５２を形成する部分に、グリーンシート５と同材料よりなるスラリー５０を１又は複数回塗布して厚みを大きくすることによって非定常シート部５２を形成し、グリーンシート５においてスラリー５０を塗布しない部分を定常シート部５１とする。
【００７５】
すなわち、本例のシート部形成工程では、同図に示すごとく、実施例１のドクターブレード成形機７を用いて、厚み８０μｍのグリーンシート５を成形する。そして、グリーンシート５において第１緩和層２２ａを構成する第１非定常シート部５２ａを形成する部分には、スラリー５０を１回塗布する。また、第２緩和層２２ｂを構成する第２非定常シート部５２ｂを形成する部分には、スラリー５０を２回塗布する。なお、スラリー５０の１回の塗布厚みは、１２μｍとした。また、スラリー５０の塗布方法は、スクリーン印刷を用いた。
【００７６】
これにより、同図に示すごとく、グリーンシート５において、スラリー５０を塗布することによって厚みを大きくした部分に、厚み９２μｍの第１非定常シート部５２ａ及び厚み１０４μｍの第２非定常シート部５２ｂを形成した。そして、スラリー５０を塗布しない部分に、厚み８０μｍの定常シート部５１を形成した。
【００７７】
なお、本例も実施例１と同様に、グリーンシート５に、定常シート部５１と同じ厚みであるダミー層用シート部５３１及び保護層用シート部５３２を形成した。ダミー層用シート部５３１及び保護層用シート部５３２は、スラリー５０を塗布しない部分に形成した。
シート部形成工程以降の工程は、実施例１と同様である。
【００７８】
この場合には、定常シート部５１よりも厚みが大きい非定常シート部５２を容易に形成することができる。また、グリーンシート５においてスラリー５０を塗布しない部分を、そのまま定常シート部５１として用いることができる。また、非定常シート部５２の厚みは、スラリー５０の塗布回数によって特定の範囲の厚みに容易に制御することができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００７９】
なお、グリーンシート５の成形方法としては、本例のドクターブレード法や押出成形法、その他種々の方法を用いることができる。特に、ドクターブレード法を用いれば、高品質で精度の高いグリーンシート５を成形することができる。
【００８０】
（実施例３）
本例は、実施例１の製造方法において、シート部形成工程における定常シート部５１及び非定常シート部５２の形成方法を変更した例である。
本例のシート部形成工程では、図１４に示すごとく、定常シート部５１と定常シート部５１よりも厚みが大きい非定常シート部５２とを別々に形成して用いる。
【００８１】
すなわち、本例のシート部形成工程では、同図に示すごとく、実施例１のドクターブレード成形機７を用いて、最終的に得ようとする厚み８０μｍの定常シート部５１、厚み９６μｍの第１非定常シート部５２ａ、及び厚み１２０μｍの第２非定常シート部５２ｂと同じ厚みの定常シート部用グリーンシート５１０、第１非定常シート部用グリーンシート５２０ａ、及び第２非定常シート部用グリーンシート５２０ｂを別々に成形した。
【００８２】
なお、本例では、定常シート部５１と同じ厚みであるダミー層用シート部５３１及び保護層用シート部５３２と同じ厚みのダミー層及び保護層シート部用グリーンシート５３０を成形した。
シート部形成工程以降の工程は、実施例１と同様である。
ただし、同一グリーンシートに各シート部を形成していないため、実施例１のような連続した打ち抜き、積層を行うことは困難となる。したがって、予め打ち抜いた各シート部を積層して中間積層体１００を形成する方法等を用いればよい。
【００８３】
この場合には、定常シート部用グリーンシート５１０、第１非定常シート部用グリーンシート５２０ａ、及び第２非定常シート部用グリーンシート５２０ｂをそれぞれ定常シート部５１、第１非定常シート部５２ａ、及び第２非定常シート部５２ｂとして用いることができる。そのため、成形後のグリーンシートに厚みを大きくするための工程等、別工程を施す必要がない。これにより、製造工程を単純化することができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
なお、各グリーンシートの成形方法としては、実施例２と同様である。
【００８４】
（実施例４）
本例は、実施例１の積層型圧電素子１をインジェクタ６の圧電アクチュエータとして用いた例である。
本例のインジェクタ６は、図１５に示すごとく、ディーゼルエンジンのコモンレール噴射システムに適用したものである。
このインジェクタ６は、同図に示すごとく、駆動部としての積層型圧電素子１が収容される上部ハウジング６２と、その下端に固定され、内部に噴射ノズル部６４が形成される下部ハウジング６３を有している。
【００８５】
上部ハウジング６２は略円柱状で、中心軸に対し偏心する縦穴６２１内に、積層型圧電素子１が挿通固定されている。
縦穴６２１の側方には、高圧燃料通路６２２が平行に設けられ、その上端部は、上部ハウジング６２上側部に突出する燃料導入管６２３内を経て外部のコモンレール（図示略）に連通している。
【００８６】
上部ハウジング６２上側部には、また、ドレーン通路６２４に連通する燃料導出管６２５が突設し、燃料導出管６２５から流出する燃料は、燃料タンク（図示略）へ戻される。
ドレーン通路６２４は、縦穴６２１と駆動部分（積層型圧電素子）１との間の隙間６０を経由し、さらに、この隙間６０から上下ハウジング６２、６３内を下方に延びる図示しない通路によって後述する３方弁６５１に連通してしる。
【００８７】
噴射ノズル部６４は、ピストンボデー６３１内を上下方向に摺動するノズルニードル６４１と、ノズルニードル６４１によって開閉されて燃料溜まり６４２から供給される高圧燃料をエンジンの各気筒に噴射する噴孔６４３を備えている。燃料溜まり６４２は、ノズルニードル６４１の中間部周りに設けられ、上記高圧燃料通路６２２の下端部がここに開口している。ノズルニードル６４１は、燃料溜まり６４２から開弁方向の燃料圧を受けるとともに、上端面に面して設けた背圧室６４４から閉弁方向の燃料圧を受けており、背圧室６４４の圧力が降下すると、ノズルニードル６４１がリフトして、噴孔６４３が開放され、燃料噴射がなされる。
【００８８】
背圧室６４４の圧力は３方弁６５１によって増減される。３方弁６５１は、背圧室６４４と高圧燃料通路６２２、またはドレーン通路６２４と選択的に連通させる構成である。ここでは、高圧燃料通路６２２またはドレーン通路６２４へ連通するポートを開閉するボール状の弁体を有している。この弁体は、上記駆動部１により、その下方に配設される大径ピストン６５２、油圧室６５３、小径ピストン６５４を介して、駆動される。
【００８９】
そして、本例においては、上記構成のインジェクタ６における駆動源として、実施例００の積層型圧電素子１を用いている。この積層型圧電素子１は、上記のごとく、優れた耐久性・信頼性を有するものである。そのため、インジェクタ６全体の性能向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】実施例１における、積層型圧電素子の構造を示す説明図。
【図２】実施例１における、セラミック積層体の構造を示す説明図。
【図３】実施例１における、ドクターブレード成形機の構成を示す説明図。
【図４】実施例１における、成形したグリーンシートの各シート部を示す説明図。
【図５】実施例１における、電極材料及びスペーサ層を印刷する工程を示す説明図。
【図６】実施例１における、接着層を印刷する工程を示す説明図。
【図７】実施例１における、打抜積層装置を用いてグリーンシートを打ち抜き・積層する工程を示す説明図。
【図８】実施例１における、打抜積層装置の構成を示す説明図。
【図９】実施例１における、焼成前の中間積層体を示す説明図。
【図１０】実施例１における、焼成後のセラミック積層体を示す説明図。
【図１１】実施例１における、セラミック積層体の側面に外部電極を形成する工程を示す説明図。
【図１２】実施例１における、セラミック積層体の側面に外部電極を形成した状態を示す説明図。
【図１３】実施例２における、成形したグリーンシートの各シート部を示す説明図。
【図１４】実施例３における、成形したグリーンシートの各シート部を示す説明図。
【図１５】実施例４における、インジェクタの構造を示す説明図。
【符号の説明】
【００９１】
１  積層型圧電素子
１０  セラミック積層体
１１  圧電層
１１１  定常圧電層
１１２  非定常圧電層
１２  内部電極層
２  駆動部
２１  定常層
２２  緩和層
３  非駆動部
３１  ダミー層
３２  保護層
４１  外部電極
６  インジェクタ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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