(57)【要約】      （修正有）【課題】応答特性に優れ、従来と同等の応答速度を得るためには、従来よりも入力電流量を抑制することが可能で、一方、従来と同等の入力電流量を印加した場合には、応答速度が早くなる積層型圧電アクチュエータ素子を提供する。【解決手段】積層型圧電アクチュエータ素子は、複数の圧電体層２Ａ〜２Ｈとと導体層３Ａ〜３Ｉとが交互に積層され、圧電体層と、圧電体層を挟む一対の導体層とで構成される複数の圧電ユニットＡ〜Ｈを含む積層体で構成され、複数の導体層３Ａ〜３Ｉは、一の導体層と、圧電体層を挟んで一の導体層と隣り合う他の導体層とが、それぞれ対向する側面に導体層３Ａ〜３Ｉの側端が露出して外部接続用電極部５Ａ〜５Ｉを構成し、外部接続用電極部５Ａ〜５Ｉに接続された外部電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃを備え、少なくとも一対の圧電ユニット群８Ａ，８Ｂが直列に接続され、直列に接続された圧電ユニットの両端に交流電源供給部７Ｂを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電体層と導体層とが交互に積層され、前記圧電体層と、前記圧電体層を挟む一対の導体層とで構成される複数の圧電ユニットを含む積層体で構成され、前記複数の導体層は、一の導体層と、前記圧電体層を挟んで前記一の導体層と隣り合う他の導体層とが、それぞれ対向する側面に前記導体層の側端が露出して外部接続用電極部を構成し、前記外部接続用電極部に接続された外部電極を備え、前記複数の圧電ユニットのうちの少なくとも一対の圧電ユニットが直列に接続され、直列に接続された前記圧電ユニットの両端に交流電源供給部を備えることを特徴とする積層型圧電アクチュエータ素子。
【請求項２】
前記積層体の積層方向に沿った一側面に、積層方向に沿って連続して前記外部電極が配設され、他方の側面に、２つの外部電極が、相互に電気的に分断されるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型圧電アクチュエータ素子。
【請求項３】
複数の圧電体層と導体層とが交互に積層された積層体で構成され、前記複数の導体層は、一の導体層と、前記圧電体層を挟んで前記一の導体層と隣り合う他の導体層とが、それぞれ対向する側面に前記導体層の側端が露出して外部接続用電極部を構成し、前記外部接続用電極部に接続された外部電極を備える積層型圧電アクチュエータ素子ユニットを複数接続した積層型圧電アクチュエータ素子であって、
複数の積層型圧電アクチュエータ素子ユニットが、接着層を介して直列に接続され、少なくとも一対の積層型圧電アクチュエータ素子ユニットが、電気的に直列に接続され、電気的に直列に接続された積層型圧電アクチュエータ素子ユニットの両端に交流電源供給部を備えることを特徴とする積層型圧電アクチュエータ素子。
【請求項４】
直列に接続された前記積層型圧電アクチュエータ素子の長手方向に沿った一側面に、長手方向に沿って連続して前記外部電極が配置され、他方の側面に、２つの外部電極が、相互に電気的に分断されるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の積層型圧電アクチュエータ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型圧電アクチュエータ素子に関し、特に、精密工作機器における位置決め、流量制御バルブ、自動車の燃料噴射ノズルの開弁用アクチュエータ、あるいはブレーキ装置等に用いられるアクチュエータ、また、インクジェットプリンタのインク吐出ノズルのアクチュエータなどの各種用途に用いられる積層型圧電アクチュエータ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型圧電アクチュエータ素子は、より大きな圧電効果を得るために、複数の圧電体と電極とを交互に積層したものである。この積層型圧電アクチュエータ素子において、素子内の複数の電極、またはユニット間の電極を直列に接続する構成とし、交流電源を入力することにより、素子の応答速度を向上させることが行われている。
【０００３】
例えば、図７に示すように、内部電極層１１３が、交互に対向する側面に向けて突設するように、内部電極層１１３と圧電体層１１２とを、交互に複数層積層した積層体１１４からなる積層型圧電アクチュエータ素子１１１が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。この積層型圧電アクチュエータ素子１１１では、積層体１１４の対向する側面に一層ごとに内部電極層１１３の端面１１５が露出し、その端面１１５に、積層体１１４の側面に沿って配設された外部電極１１６が接続されている。
【０００４】
また、図８に示すように、内部電極層１２３が、交互に対向する側面に向けて突設するように、圧電体層１２２と、内部電極層１２３とを、交互に複数層積層した積層体ユニット１２４を、接合部１２５を介して複数個接合して一体化した積層型圧電アクチュエータ素子１２１が知られている（特許文献３、特許文献４、特許文献５参照）。この積層型圧電アクチュエータ素子１２１では、積層体ユニット１２４の対向する側面に一層ごと内部電極層１２３の端面１２６が露出し、その端面１２６に、積層型圧電アクチュエータ素子１２１の側面に沿って配設された外部電極１２７Ａ，１２７Ｂが接続されている。
【０００５】
さらに、図９に示すように、圧電体層１３２と、内部電極層１３３とを、交互に複数層積層した積層体１３４で構成される積層型圧電アクチュエータ素子１３１が知られている（特許文献６参照）。この積層型圧電アクチュエータ素子１３１では、積層体１３４の両側面に内部電極層１３３の両端面が露出し、内部電極層１３３の１層ごとに、交互に端面に短絡防止のための絶縁層１３５が設けられ、内部電極層１３３の他の露出する端面１３６に、積層体１３４に側面に沿って配設された外部電極１３７が接続されている。
【特許文献１】特開２００５−１９１０５０号公報
【特許文献２】特開平４−３０９２７４号公報
【特許文献３】特開平５−１７５５６５号公報
【特許文献４】特開２００４−２７４０３０号公報
【特許文献５】特開平４−２７４３７７号公報
【特許文献６】特開平３−２０３３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の積層型圧電アクチュエータ素子は、複数の圧電体層と、それぞれの圧電体層に電圧を印加して圧電効果を発揮させるために配置される内部電極層とが、交互に複数層積層された構成を有する。この構成では、１の圧電体層と、その圧電体層を挟む内部電極層とで構成される複数の圧電ユニットが、外部電極に並列に接続された構成となっている。ここで、圧電ユニットは、内部電極層に挟まれた圧電体によって、静電容量を有する。したがって、積層型圧電アクチュエータ素子は、電気的には、複数のコンデンサが並列接続されているものと等価である、と考えられる。そのため、従来の圧電ユニットが並列に接続された積層型圧電アクチュエータ素子では、並列に接続された圧電ユニットの個数だけ、静電容量が加算され、大きい静電容量を有することになる。
【０００７】
ところで、一般に、圧電アクチュエータ素子では、素子が有する静電容量に応じた電荷量が、内部電極層に印加される電圧によって完全に充放電されてから圧電現象、すなわち、圧電体層の変位が生じ、電圧印加に対する圧電アクチュエータ素子としての応答が生じる。これは、図１０（ａ）に示すように、印加電圧を時間ｔ１からｔ３まで印加した場合、電圧の印加に対して、素子の応答は、応答遅れを生じ、立上り期間（ｔ１→ｔ２）、立下り期間（ｔ３→ｔ４）を示す。これは、図１０（ｂ）に示すように、ｔ１からｔ２の期間（立上り期間）に、素子への充電が行われる。そして、充電が完了すると、ｔ２からｔ３の期間（変位期間）、電圧Ｐの印加によって素子が圧電変位し、電圧Ｐに印加に対して、素子が応答する。そして、電圧Ｐの印加がｔ３で終了すると、放電が開始され、ｔ３からｔ４までの期間（放電期間、立下り期間）放電が行われる。この電圧の印加→充電（立上り）→圧電変位（応答）→電圧の印加の終了→放電（立下り）を繰り返すことによって、圧電アクチュエータ素子が動作することになる。したがって、素子の静電容量が大きいほど充放電時間が長くなり、すなわち、静電容量が大きくなると、圧電アクチュエータ素子の立上り時間および立下り時間が長くなるため、素子が電圧の印加に対して、変位して応答するまでの時間、および電圧の印加の終了後、放電して次の電圧の印加に対して応答するまでの時間が長くなる。そのため、圧電アクチュエータ素子の応答速度が遅くなる。このような場合、応答速度を速くするためには、入力電流量を増加させたり、または静電容量および印加電圧を減少させることが必要となる。
【０００８】
これに対して、従来の積層型圧電アクチュエータ素子では、前記のとおり、並列に接続された圧電ユニットの個数だけ、静電容量が加算され、大きい静電容量を有することになる。そのため、従来の積層型圧電アクチュエータ素子は、大きい静電容量に起因して、応答速度が遅い、という問題があった。また、積層型圧電アクチュエータ素子の変位量拡大、すなわち、積層型圧電アクチュエータ素子を構成する複数の圧電ユニットの電圧の印加による圧電体層の変位を大きくするためには、圧電体層の個数を増加させたり、印加電圧を増加させたり、あるいは圧電体層を薄層してより多数の圧電体層を積層することが必要となる。このような場合にも、従来の積層型圧電アクチュエータ素子では、静電容量が増加し、素子を充電するに必要な電荷量が多くなり、応答速度が遅くなる。
【０００９】
このような積層型圧電アクチュエータ素子では、前記のとおり、応答速度を早くするために入力電流量を増加させることが必要となる。しかし、素子への入力電流量を増加させるためには、素子の駆動に用いられる制御回路の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の部品点数増加や過大電流量に耐えうる内部電極や外部電極の大型化やアクチュエータと接続された電圧、電流印加の為のハーネス等の電源供給部を必要とし、静電容量および印加電圧の減少では、アクチュエータの発生変位量や発生力の低下やコストアップに繋がる。
【００１０】
また、従来の積層型圧電アクチュエータ素子では、圧電体層と、内部電極層とが交互に積層された積層体で構成され、その積層体の側面に露出した内部電極層の端面に接続される外部電極を、積層体の積層方向の長さに合わせて形成することが必要となるため、長い外部電極を形成しなければならない。また、外部電極を形成する面の面積が大きくなるため、積層型圧電アクチュエータ素子の重量、コストの増加を招くという問題がある。さらに、外部電極の寸法精度によって電気接点の不良を招き、素子の駆動不能さらには故障の原因となる問題があった。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、応答特性に優れ、従来と同等の応答速度を得るためには、従来よりも入力電流量を抑制することが可能で、一方、従来と同等の入力電流量を印加した場合には応答速度が早くなり、さらには、従来より軽量かつ低コストで、素子の故障等の原因の一つになり得る外部電極のサイズを小さくすることができる積層型圧電アクチュエータ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために、請求項１に係る積層型圧電アクチュエータ素子は、複数の圧電体層と導体層とが交互に積層され、前記圧電体層と、前記圧電体層を挟む一対の導体層とで構成される複数の圧電ユニットを含む積層体で構成され、前記複数の導体層は、一の導体層と、前記圧電体層を挟んで前記一の導体層と隣り合う他の導体層とが、それぞれ対向する側面に前記導体層の側端が露出して外部接続用電極部を構成し、前記外部接続用電極部に接続された外部電極を備え、前記複数の圧電ユニットのうちの少なくとも一対の圧電ユニットが直列に接続され、直列に接続された前記圧電ユニットの両端に交流電源供給部を備えることを特徴とする。
【００１３】
この積層型圧電アクチュエータ素子では、複数の圧電体層と導体層とが交互に積層された積層体で構成され、複数の導体層は、一の導体層と、圧電体層を挟んで一の導体層と隣り合う他の導体層とが、それぞれ対向する側面に導体層の側端が露出して外部接続用電極部を構成するとともに、外部接続用電極部に接続された外部電極を備え、前記複数の圧電ユニットのうちの少なくとも一対の導体層が、外部電極によって直列に接続され、直列に接続された導体層の両端に交流電源供給部を備えることによって、積層型圧電アクチュエータ素子の応答特性が向上し、応答速度が早くなる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明は、前記積層型圧電アクチュエータ素子において、前記積層体の積層方向に沿った一側面に、積層方向に沿って連続して前記外部電極が配設され、他方の側面に、２つの外部電極が、相互に電気的に分断されるように配置されていることを特徴とする。
【００１５】
この積層型圧電アクチュエータ素子では、積層体の積層方向に沿った一側面に、積層方向に沿って連続して外部電極が配設され、他方の側面に、２つの外部電極が、相互に電気的に分断されるように配置されていることによって、積層型圧電アクチュエータ素子の片側に端子を集積できるため、積層型圧電アクチュエータ素子を用いたシステムやデバイスを小型化できる。
【００１６】
また、請求項３に係る発明は、複数の圧電体層と導体層とが交互に積層された積層体で構成され、前記複数の導体層は、一の導体層と、前記圧電体層を挟んで前記一の導体層と隣り合う他の導体層とが、それぞれ対向する側面に前記導体層の側端が露出して外部接続用電極部を構成し、前記外部接続用電極部に接続された外部電極を備える積層型圧電アクチュエータ素子ユニットを複数接続した積層型圧電アクチュエータ素子であって、複数の積層型圧電アクチュエータ素子ユニットが、接着層を介して直列に接続され、少なくとも一対の積層型圧電アクチュエータ素子ユニットが、電気的に直列に接続され、電気的に直列に接続された積層型圧電アクチュエータ素子ユニットの両端に交流電源供給部を備えることを特徴とする。
【００１７】
この積層型圧電アクチュエータ素子では、複数の圧電体層と導体層とが交互に積層された積層体で構成され、前記複数の導体層は、一の導体層と、前記圧電体層を挟んで前記一の導体層と隣り合う他の導体層とが、それぞれ対向する側面に前記導体層の側端が露出して外部接続用電極部を構成し、前記外部接続用電極部に接続された外部電極を備える積層型圧電アクチュエータ素子ユニットを複数接続し、複数の積層型圧電アクチュエータ素子ユニットが、接着層を介して直列に接続され、少なくとも一対の積層型圧電アクチュエータ素子ユニットが、電気的に直列に接続され、電気的に直列に接続された積層型圧電アクチュエータ素子ユニットの両端に交流電源供給部を備えることによって、積層型圧電アクチュエータ素子の応答特性が向上し、応答速度が早くなる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、前記積層型圧電アクチュエータ素子において、直列に接続された前記積層型圧電アクチュエータ素子の長手方向に沿った一側面に、長手方向に沿って連続して前記外部電極が配置され、他方の側面に、２つの外部電極が、相互に電気的に分断されるように配置されていることを特徴とする。
【００１９】
この積層型圧電アクチュエータ素子では、直列に接続された前記積層型圧電アクチュエータ素子の長手方向に沿った一側面に、長手方向に沿って連続して前記外部電極が配置され、他方の側面に、２つの外部電極が、相互に電気的に分断されるように配置されていることによって、積層型圧電アクチュエータ素子の片側に端子を集積できるため、積層型圧電アクチュエータ素子を用いたシステムやデバイスを小型化できる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載の発明の積層型圧電アクチュエータ素子は、応答特性に優れ、従来と同等の応答速度を得るためには、従来よりも入力電流量を抑制することが可能で、一方、従来と同等の入力電流量を印加した場合には応答速度が早くなり、さらには、従来より軽量かつ低コストで、素子の故障等の原因となる外部電極のサイズを小さくすることができる。そのため、入力電流値を高くすることなく応答時間を短くすることができる。したがって、応答速度を速くすることができる。また、低い入力電流量で応答するため、接触抵抗（許容印加電流）の影響が少なく、素子の駆動の故障が低減される。さらに、制御回路の大電流対応FETの必要性がないため、低コストとすることができ、また、車載用の積層型圧電アクチュエータ素子では、車載部品点数の増加を抑制できる。さらに、外部電極のサイズを小さくすることができ、外部電極を形成する面の面積が大きくなったり、積層型圧電アクチュエータ素子の重量、コストの増加を招くことがない。また、外部電極の寸法精度による電気接点の不良の可能性を低減し、素子の駆動不能さらには故障を低減できる。
【００２１】
また、請求項２に記載の発明によれば、積層型圧電アクチュエータ素子の片側に端子を集積できるため、積層型圧電アクチュエータ素子を小型化できる。
【００２２】
請求項３に記載の発明の積層型圧電アクチュエータ素子は、応答特性に優れ、従来と同等の応答速度を得るためには、従来よりも入力電流量を抑制することが可能で、一方、従来と同等の入力電流量を印加した場合には応答速度が早くなり、さらには、従来より軽量かつ低コストで、素子の故障等の原因となる外部電極のサイズを小さくすることができる。そのため、入力電流値を高くすることなく応答時間を短くすることができる。したがって、応答速度を速くすることができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、積層型圧電アクチュエータ素子の片側に端子を集積できるため、積層型圧電アクチュエータ素子を小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の積層型圧電アクチュエータ素子について、実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る積層型圧電アクチュエータ素子１の構造を示す模式図であり、図１（ｂ）は、その積層型圧電アクチュエータ素子１の電気的な等価回路を示す図である。
【００２５】
図１（ａ）に示す積層型圧電アクチュエータ素子１は、圧電体層２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ，２Ｈと、導体層３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈ，３Ｉとが交互に積層された積層体４で構成されている。そして、圧電体層２Ａは、導体層２Ａと２Ｂの間に挟まれ、圧電ユニットＡを構成している。また、圧電体層２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ，２Ｈも、導体層３Ｂと３Ｃの間、導体層３Ｃと３Ｄの間、導体層３Ｄと３Ｅの間、導体層３Ｅと３Ｆの間、導体層３Ｆと３Ｇの間、導体層３Ｇと３Ｈの間、導体層３Ｈと３Ｉの間に挟まれ、それぞれ圧電ユニットＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを構成している。
【００２６】
圧電体層２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ，２Ｈのそれぞれは、例えば、チタン酸バリウム、ジルコン酸鉛、ジルコン酸チタン酸鉛等によって形成される。
【００２７】
導体層３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈ，３Ｉとは、それぞれ、一の導体層と、圧電体層２を挟んで一の導体層と隣り合う他の導体層とが、それぞれ対向する側面に導体層３の側端が露出して形成される外部接続用電極部を有する。すなわち、導体層３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈ，３Ｉは、積層体４の交互に対向する側面に向けて突設され、積層体４の対向する側面に一層ごとに、導体層３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈ，３Ｉの側端が露出して外部接続用電極部５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ，５Ｈ，５Ｉを形成している。
【００２８】
この導体層３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈ，３Ｉの側端に形成される外部接続用電極部５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ，５Ｈ，５Ｉは、それぞれ積層体４の側面に形成された外部電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃに接続される。
【００２９】
この積層型圧電アクチュエータ素子１において、圧電ユニットＡ、Ｂ、ＣおよびＤにおいては、導体層３Ｂ，３Ｄが、外部接続用電極部５Ｂ，５Ｄによって外部電極６Ａに接続され、導体層３Ａ，３Ｃ，３Ｅが、外部接続用電極部５Ａ，５Ｃ，５Ｅによって外部電極６Ｂに接続されている。したがって、この圧電ユニットＡ、Ｂ、ＣおよびＤは、外部電極６Ａと外部電極６Ｂに並列に接続され、一つの圧電ユニット群８Ａを構成している。
【００３０】
また、圧電ユニットＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈにおいて、導体層３Ｅ，３Ｇ，３Ｉが、外部接続用電極部５Ｅ，５Ｇ，５Ｉによって外部電極６Ｂに接続され、導体層３Ｆ，３Ｈが、外部接続用電極部５Ｆ，５Ｈによって、外部電極６Ｃに接続されている。したがって、この圧電ユニットＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈは、外部電極６Ｂと外部電極６Ｃに並列に接続され、一つの圧電ユニット群８Ｂを構成している。
【００３１】
そして、この積層型圧電アクチュエータ素子１において、圧電ユニット群８Ａと、圧電ユニット群８Ｂとは、外部電極６Ｂによって、直列に接続されている。また、直列に接続された圧電ユニット群８Ａと、圧電ユニット群８Ｂとは、導体層３Ｂ，３Ｄに接続された外部電極６Ａに接続された交流電源供給部７Ａ、および導体層３Ｆ，３Ｈに接続された外部電極６Ｃに接続された交流電源供給部７Ｂ（アース）を有する。この交流電源供給部７Ａと交流電源供給部７Ｂ（アース）との間に発振用交流電流を供給して、各圧電ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを発振させ、応答させる。
【００３２】
この積層型圧電アクチュエータ素子１において、並列に接続された圧電ユニットＡ、Ｂ、ＣおよびＤ（各圧電ユニットの静電容量をＣａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄとする）で構成される圧電ユニット群８Ａの静電容量は、圧電ユニットＡ、Ｂ、ＣおよびＤの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群８Ａの静電容量をＣ１（＝Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ＋Ｃｄ）とする。一方、並列に接続された圧電ユニットＥ、Ｆ、ＧおよびＨ（各圧電ユニットの静電容量をＣｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈとする）で構成される圧電ユニット群８Ｂの静電容量は、圧電ユニットＥ、Ｆ、ＧおよびＨの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群８Ｂの静電容量をＣ２（＝Ｃｅ＋Ｃｆ＋Ｃｇ＋Ｃｈ）とする。したがって、この積層型圧電アクチュエータ素子１は、図１（ｂ）に示すように、静電容量Ｃ１の圧電ユニット群８Ａと、静電容量Ｃ２の圧電ユニット群８Ｂとが、直列に接続されたものである。したがって、積層型圧電アクチュエータ素子１の静電容量Ｃtotalは、Ｃtotal＝（１／Ｃ１）＋（１／Ｃ２）となる。これに対して、圧電ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈが並列に接続された構成の素子の静電容量は（Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ＋Ｃｄ＋Ｃｅ＋Ｃｆ＋Ｃｇ＋Ｃｈ）となる。したがって、積層型圧電アクチュエータ素子１の静電容量は、圧電ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈが並列に接続された構成の素子の静電容量に比べて低い値となる。そのため、積層型圧電アクチュエータ素子１の充放電時間は、圧電ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈが並列に接続された構成の素子よりも短く、これによって、積層型圧電アクチュエータ素子１の応答速度は早くなることがわかる。ここで、Ｃａ＝Ｃｂ＝Ｃｃ＝Ｃｄ＝Ｃｅ＝Ｃｆ＝Ｃｇ＝Ｃｈである場合、Ｃ１＝Ｃ２となり、結局、積層型圧電アクチュエータ素子１の静電容量は、Ｃ１／２となり、この場合、充放電時間は、圧電ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈが並列に接続された構成の素子の１／２となる。したがって、応答速度が１／２となり、応答特性が向上する。
【００３３】
次に、本発明の第２実施形態および第３実施形態について説明する。
図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る積層型圧電アクチュエータ素子２０の構造を示す模式図であり、図２（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係る積層型圧電アクチュエータ素子３０の構造を示す模式図であり、図２（ｃ）は、その積層型圧電アクチュエータ素子２０および３０の電気的な等価回路を示す図である。
【００３４】
図２（ａ）に示す積層型圧電アクチュエータ素子２０は、圧電体層２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ，２２Ｆ，２２Ｇ，２２Ｈ，２２Ｉ，２２Ｊと、導体層２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈ，２３Ｉ，２３Ｊ，２３Ｋとが交互に積層された積層体２４で構成されている。そして、圧電体層２２Ａは、導体層２２Ａと２２Ｂの間に挟まれ、圧電ユニット２０Ａを構成している。また、圧電体層２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ，２２Ｆ，２２Ｇ，２２Ｈ，２２Ｉ，２２Ｊも、導体層２３Ｂと２３Ｃの間、導体層２３Ｃと２３Ｄの間、導体層２３Ｄと２３Ｅの間、導体層２３Ｅと２３Ｆの間、導体層２３Ｆと２３Ｇの間、導体層２３Ｇと２３Ｈの間、導体層２３Ｈと２３Ｉの間、導体層２３Ｉと２３Ｊの間、導体層２３Ｊと２３Ｋの間に挟まれ、それぞれ圧電ユニット２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ，２０Ｉ，２０Ｊを構成している。
【００３５】
導体層２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈ，２３Ｉ，２３Ｊ，２３Ｋは、それぞれ、一の導体層と、圧電体層を挟んで一の導体層と隣り合う他の導体層とが、それぞれ対向する側面に導体層の側端が露出して形成される外部接続用電極部を有する。すなわち、導体層２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈ，２３Ｉ，２３Ｊ，２３Ｋは、積層体２４の交互に対向する側面に向けて突設され、積層体２４の対向する側面に一層ごとに、導体層２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈ，２３Ｉ，２３Ｊ，２３Ｋの側端が露出して外部接続用電極部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅ，２５Ｆ，２５Ｇ，２５Ｈ，２５Ｉ，２５Ｊ、２５Ｋを形成している。
【００３６】
この導体層２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈ，２３Ｉ，２３Ｊ，２３Ｋの側端に形成される外部接続用電極部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅ，２５Ｆ，２５Ｇ，２５Ｈ，２５Ｉ，２５Ｊ，２５Ｋは、それぞれ積層体２４の側面に形成された外部電極２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ,２６Ｅに接続される。
【００３７】
この積層型圧電アクチュエータ素子２０において、圧電ユニット２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃにおいては、導体層２３Ａ，２３Ｃが、外部接続用電極部２５Ａ，２５Ｃによって外部電極２６Ａに接続され、導体層２３Ｂ，２３Ｄが、外部接続用電極部２５Ｂ，２５Ｄによって外部電極２６Ｂに接続されている。したがって、この圧電ユニット２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃは、外部電極２６Ａと外部電極２６Ｂに並列に接続され、一つの圧電ユニット群２８Ａを構成している。
【００３８】
また、圧電ユニット２０Ｅ、２０Ｆおよび２０Ｇにおいて、導体層２３Ｅ，２３Ｇが、外部接続用電極部２５Ｅ，２５Ｇによって外部電極２６Ｃに接続され、導体層２３Ｄ，２３Ｆが、外部接続用電極部２５Ｄ，２５Ｆによって、外部電極２６Ｂおよび２６Ｃに接続されている。したがって、この圧電ユニット２０Ｅ、２０Ｆおよび２０Ｇは、外部電極２６Ｂと外部電極２６Ｃに並列に接続され、一つの圧電ユニット群２８Ｂを構成している。
【００３９】
圧電ユニット２０Ｄは、導体層２３Ｄが、外部接続用電極部２５Ｃによって外部電極２６Ｂに接続され、導体層２３Ｅが外部接続用電極部２５Ｅによって外部電極２６Ｃに接続されている。したがって、圧電ユニット２０Ｄは、圧電ユニット群２８Ａと、圧電ユニット２８Ｂと、それぞれ導体層２３Ｄおよび２３Ｅを介して直列に接続されている。
【００４０】
また、圧電ユニット２０Ｈ、２０Ｉおよび２０Ｊにおいて、導体層２３Ｈ、２３Ｊが、外部接続用電極部２５Ｈ，２５Ｊによって外部電極２６Ｄに接続され、導体層２３Ｉ，２３Ｋが、外部接続用電極部２５Ｉ，２５Ｋによって、外部電極２６Ｅに接続されている。したがって、この圧電ユニット２０Ｈ、２０Ｉおよび２０Ｊは、外部電極２６Ｄと外部電極２６Ｅに並列に接続され、一つの圧電ユニット群２８Ｃを構成している。
【００４１】
そして、この積層型圧電アクチュエータ素子２０において、圧電ユニット群２８Ａと、圧電ユニット２０Ｄと、圧電ユニット群２８Ｂと、圧電ユニット群２８Ｃとは、外部電極２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄによって、直列に接続されている。また、直列に接続された圧電ユニット群２８Ａと、圧電ユニット２０Ｄと、圧電ユニット群２８Ｂと、圧電ユニット群２８Ｃとは、両端の外部電極２６Ａおよび２６Ｅにそれぞれ接続された交流電源供給部２７Ａおよび交流電源供給部２７Ｂ（アース）を有する。この交流電源供給部２７Ａと交流電源供給部２７Ｂ（アース）との間に発振用交流電流を供給して、各圧電ユニット２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ，２０Ｉ，２０Ｊを発振させ、応答させる。
【００４２】
この積層型圧電アクチュエータ素子２０において、並列に接続された圧電ユニット２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃ（各圧電ユニットの静電容量をＣａ，Ｃｂ，Ｃｃとする）で構成される圧電ユニット群２８Ａの静電容量は、圧電ユニット２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群２８Ａの静電容量をＣ１（＝Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ）とする。一方、並列に接続された圧電ユニット２０Ｅ、２０Ｆおよび２０Ｇ（各圧電ユニットの静電容量をＣｅ，Ｃｆ，Ｃｇとする）で構成される圧電ユニット群２８Ｂの静電容量は、２０Ｅ、２０Ｆおよび２０Ｇの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群２８Ｂの静電容量をＣ２（＝Ｃｅ＋Ｃｆ＋Ｃｇ）とする。また、並列に接続された圧電ユニット２０Ｈ、２０Ｉおよび２０Ｊ（各圧電ユニットの静電容量をＣｈ，Ｃｉ，Ｃｊとする）で構成される圧電ユニット群２８Ｃの静電容量は、圧電ユニット２０Ｈ、２０Ｉおよび２０Ｊの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群２８Ｃの静電容量をＣ３（＝Ｃｈ＋Ｃｉ＋Ｃｊ）とする。さらに、圧電ユニット２０Ｄの静電容量をＣｄとする。
【００４３】
ここで、この積層型圧電アクチュエータ素子２０は、図２（ｃ）に示すように、静電容量Ｃ１の圧電ユニット群２８Ａと、静電容量Ｃｄの圧電ユニット２０Ｄと、静電容量Ｃ２の圧電ユニット群２８Ｂと、静電容量Ｃ３の圧電ユニット群２８Ｃが、直列に接続されたものである。したがって、積層型圧電アクチュエータ素子１の静電容量Ｃtotalは、Ｃtotal＝（１／Ｃ１）＋（１／Ｃｄ）＋（１／Ｃ２）＋（１／Ｃ３）となる。これに対して、圧電ユニット２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ，２０Ｉ，２０Ｊが並列に接続された構成の素子の静電容量はＣ（Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ＋Ｃｄ＋Ｃｅ＋Ｃｆ＋Ｃｇ＋Ｃｈ＋Ｃｉ＋Ｃｊ）となる。したがって、積層型圧電アクチュエータ素子２０の静電容量は、圧電ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈが並列に接続された構成の素子の静電容量に比べて低い値となる。そのため、積層型圧電アクチュエータ素子２０の充放電時間は、圧電ユニット２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ，２０Ｉ，２０Ｊが並列に接続された構成の素子よりも短く、これによって、積層型圧電アクチュエータ素子２０の応答速度は早くなり、応答特性が向上する。
【００４４】
次に、図２（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係る積層型圧電アクチュエータ素子３０の構造を示す模式図である。
【００４５】
図２（ｂ）に示す積層型圧電アクチュエータ素子３０は、圧電体層３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆ，３２Ｇ，３２Ｈ，３２Ｉ，３２Ｊ，３２Ｋ，３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｎと、導体層３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅ，３３Ｆ，３３Ｇ，３３Ｈ，３３Ｉ，３３Ｊ，３３Ｋ，３３Ｌ，３３Ｍ，３３Ｎ，３３Ｐとが交互に積層された積層体３４で構成されている。そして、圧電体層３２Ａは、導体層３３Ａと３３Ｂの間に挟まれ、圧電ユニット３０Ａを構成している。また、圧電体層３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆ，３２Ｇ，３２Ｈ，３２Ｉ，３２Ｊ，３２Ｋ，３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｎも、導体層３３Ｂと３３Ｃの間、導体層３３Ｃと３３Ｄの間、導体層３３Ｄと３３Ｅの間、導体層３３Ｅと３３Ｆの間、導体層３３Ｆと３３Ｇの間、導体層３３Ｇと３３Ｈの間、導体層３３Ｈと３３Ｉの間、導体層３３Ｉと３３Ｊの間、導体層３３Ｋと３３Ｌの間、導体層３３Ｌと３３Ｍの間、導体層３３Ｎと導体層３３Ｐの間に挟まれ、それぞれ圧電ユニット３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈ，３０Ｉ，３０Ｊ，３０Ｋ，３０Ｌ，３０Ｍ，３０Ｎを構成している。
【００４６】
導体層３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅ，３３Ｆ，３３Ｇ，３３Ｈ，３３Ｉ，３３Ｊ，３３Ｋ，３３Ｌ，３３Ｍ，３３Ｎ，３３Ｐと、圧電体層３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆ，３２Ｇ，３２Ｈ，３２Ｉ，３２Ｊ，３２Ｋ，３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｎとは、それぞれ、一の導体層と、圧電体層を挟んで一の導体層と隣り合う他の導体層とが、それぞれ対向する側面に導体層の側端が露出して形成される外部接続用電極部を有する。すなわち、導体層３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅ，３３Ｆ，３３Ｇ，３３Ｈ，３３Ｉ，３３Ｊ，３３Ｋ，３３Ｌ，３３Ｍ，３３Ｎ，３３Ｐは、積層体３４の交互に対向する側面に向けて突設され、積層体３４の対向する側面に一層ごとに、導体層３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅ，３３Ｆ，３３Ｇ，３３Ｈ，３３Ｉ，３３Ｊ，３３Ｋ，３３Ｌ，３３Ｍ，３３Ｎ，３３Ｐの側端が露出して外部接続用電極部３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅ，３５Ｆ，３５Ｇ，３５Ｈ，３５Ｉ，３５Ｊ，３５Ｋ，３５Ｌ，３５Ｍ，３５Ｎ，３５Ｐを形成している。
【００４７】
この導体層３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅ，３３Ｆ，３３Ｇ，３３Ｈ，３３Ｉ，３３Ｊ，３３Ｋ，３３Ｌ，３３Ｍ，３３Ｎ，３３Ｐの側端に形成される外部接続用電極部３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅ，３５Ｆ，３５Ｇ，３５Ｈ，３５Ｉ，３５Ｊ，３５Ｋ，３５Ｌ，３５Ｍ，３５Ｎ，３５Ｐは、それぞれ積層体３４の側面に形成され
た外部電極３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ,３６Ｅ，３６Ｆ，３６Ｇに接続される。
【００４８】
この積層型圧電アクチュエータ素子３０において、圧電ユニット３０Ａにおいては、導体層３３Ａが、外部接続用電極部３５Ａによって外部電極３６Ａに接続され、導体層３３Ｂが、外部接続用電極部３５Ｂによって外部電極３６Ｂに接続されている。また、圧電ユニット３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３５Ｇ，３５Ｈ，３５Ｉ，３５Ｊ，３５Ｋ，３５Ｌ，３５Ｍ，３５Ｎ，３５Ｐにおいても、同様である。
【００４９】
そして、この積層型圧電アクチュエータ素子３０において、圧電ユニット３０Ａ、３０Ｂおよび３０Ｃにおいては、導体層３３Ａ，３３Ｃが、外部接続用電極部３５Ａ，３５Ｃによって外部電極３６Ａに接続され、導体層３３Ｂ，３３Ｄが、外部接続用電極部３５Ｂ，３５Ｄによって外部電極３６Ｂに接続されている。したがって、この圧電ユニット３０Ａ、３０Ｂおよび３０Ｃは、外部電極３６Ａと外部電極３６Ｂに並列に接続され、一つの圧電ユニット群３８Ａを構成している。
【００５０】
圧電ユニット３０Ｄは、導体層３３Ｄが、外部接続用電極部３５Ｄによって外部電極３６Ｂに接続され、導体層３３Ｅが、外部接続用電極部３５Ｅによって外部電極３６Ｃに接続されている。この圧電ユニット３０Ｄは、圧電ユニット群３８Ａと、後記の圧電ユニット群３８Ｂとの間を直列に接続している。
【００５１】
また、圧電ユニット３０Ｅ、３０Ｆおよび３０Ｇにおいて、導体層３３Ｅ，３３Ｇが、外部接続用電極部３５Ｅ，３５Ｇによって外部電極３６Ｃに接続され、導体層３３Ｆ，３３Ｈが、外部接続用電極部３５Ｆ，３５Ｈによって、外部電極３６Ｄに接続されている。したがって、この圧電ユニット３０Ｅ、３０Ｆおよび３０Ｇは、外部電極３６Ｃと外部電極３６Ｄに並列に接続され、一つの圧電ユニット群３８Ｂを構成している。
【００５２】
圧電ユニット３０Ｈは、導体層３３Ｈが、外部接続用電極部３５Ｈによって外部電極３６Ｄに接続され、導体層３３Ｉが、外部接続用電極部３５Ｉによって外部電極３６Ｅに接続されている。この圧電ユニット３０Ｈは、圧電ユニット群３８Ｂと、後記の圧電ユニット群３８Ｃとの間を直列に接続している。
【００５３】
また、圧電ユニット３０Ｉ、３０Ｊおよび３０Ｋにおいて、導体層３３Ｉおよび３３Ｋが、外部接続用電極部３５Ｉ，３５Ｋによって外部電極３６Ｅに接続され、導体層３３Ｊ，２３Ｌが、外部接続用電極部３５Ｊ，３５Ｌによって、外部電極３６Ｆに接続されている。したがって、この圧電ユニット３０Ｉ、３０Ｊおよび３０Ｋは、外部電極３６Ｅと外部電極３６Ｆに並列に接続され、一つの圧電ユニット群３８Ｃを構成している。
【００５４】
さらに、圧電ユニット３０Ｌ、３０Ｍおよび３０Ｎにおいて、導体層３３Ｌおよび３３Ｎが、外部接続用電極部３５Ｌ，３５Ｎによって外部電極３６Ｆに接続され、導体層３３Ｍ，３３Ｐが、外部接続用電極部３５Ｍ，３５Ｐによって、外部電極３６Ｇに接続されている。したがって、この圧電ユニット３０Ｌ、３０Ｍおよび３０Ｎは、外部電極３６Ｆと外部電極３６Ｇに並列に接続され、一つの圧電ユニット群３８Ｄを構成している。
【００５５】
そして、この積層型圧電アクチュエータ素子３０において、圧電ユニット群３８Ａと、圧電ユニット３０Ｄと、圧電ユニット群３８Ｂと、圧電ユニット３０Ｈと、圧電ユニット群２８Ｃと、圧電ユニット群３８Ｄとは、外部電極３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，３６Ｅ,６Ｆ，３６Ｇによって、直列に接続されている。また、直列に接続された圧電ユニット群３８Ａと、圧電ユニット３０Ｄと、圧電ユニット群３８Ｂと、圧電ユニット３０Ｈと、圧電ユニット群２８Ｃと、圧電ユニット群３８Ｄとは、両端の外部電極３６Ａおよび３６Ｇにそれぞれ接続された交流電源供給部３７Ａおよび交流電源供給部３７Ｂ（アース）を有する。この交流電源供給部３７Ａと交流電源供給部３７Ｂ（アース）との間に発振用交流電流を供給して、各圧電ユニット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈ，３０Ｉ，３０Ｊ，３０Ｋ，３０Ｌ，３０Ｍ，３０Ｎを発振させ、応答させる。
【００５６】
この積層型圧電アクチュエータ素子３０において、並列に接続された圧電ユニット３０Ａ、３０Ｂおよび３０Ｃ（各圧電ユニットの静電容量をＣａ，Ｃｂ，Ｃｃとする）で構成される圧電ユニット群３８Ａの静電容量は、圧電ユニット３０Ａ、３０Ｂおよび３０Ｃの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群３８Ａの静電容量をＣ１（＝Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ）とする。一方、並列に接続された圧電ユニット３０Ｅ、３０Ｆおよび３０Ｇ（各圧電ユニットの静電容量をＣｅ，Ｃｆ，Ｃｇとする）で構成される圧電ユニット群３８Ｂの静電容量は、圧電ユニット３０Ｅ、３０Ｆおよび３０Ｇの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群３８Ｂの静電容量をＣ２（＝Ｃｅ＋Ｃｆ＋Ｃｇ）とする。また、並列に接続された圧電ユニット３０Ｉ、３０Ｊおよび３０Ｋ（各圧電ユニットの静電容量をＣｉ，Ｃｊ，Ｃｋとする）で構成される圧電ユニット群３８Ｃの静電容量は、圧電ユニット３０Ｉ、３０Ｊおよび３０Ｋの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群３８Ｃの静電容量をＣ３（＝Ｃｉ＋Ｃｊ＋Ｃｋ）とする。さらに、圧電ユニット３０Ｄおよび３０Ｈの静電容量をＣｄおよびＣｈとする。また、並列に接続された圧電ユニット３０Ｌ、３０Ｍおよび３０Ｎ（各圧電ユニットの静電容量をＣｌ，Ｃｍ，Ｃｎとする）で構成される圧電ユニット群３８Ｄの静電容量は、圧電ユニット３０Ｌ、３９Ｍおよび３０Ｎの有する静電容量の合計となる。この圧電ユニット群３８Ｄの静電容量をＣ４（＝Ｃｌ＋Ｃｍ＋Ｃｎ）とする。
【００５７】
この積層型圧電アクチュエータ素子３０において、直列に接続された圧電ユニット群３８Ａ、圧電ユニット３０Ｄ、圧電ユニット群３８Ｂ、圧電ユニット３０Ｈ、圧電ユニット群２８Ｃおよび圧電ユニット群３８Ｄで構成される積層型圧電アクチュエータ素子３０の静電容量は、（１／Ｃ１）＋（１／Ｃｄ）＋（１／Ｃ２）＋（１／Ｃｈ）＋（１／Ｃ３）＋（１／Ｃ４）となる。
【００５８】
これに対して、圧電ユニットユニット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈ，３０Ｉ，３０Ｊ，３０Ｋ，３０Ｌ，３０Ｍ，３０Ｎが並列に接続された構成の素子の静電容量は（Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ＋Ｃｄ＋Ｃｅ＋Ｃｆ＋Ｃｇ＋Ｃｈ＋Ｃｉ＋Ｃｊ＋Ｃｋ＋Ｃｍ＋Ｃｎ）となる。したがって、積層型圧電アクチュエータ素子３０の静電容量は、圧電ユニットユニット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈ，３０Ｉ，３０Ｊ，３０Ｋ，３０Ｌ，３０Ｍ，３０Ｎが並列に接続された構成の素子の静電容量に比べて低い値となる。そのため、積層型圧電アクチュエータ素子３０の充放電時間は、圧電ユニットユニット３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈ，３０Ｉ，３０Ｊ，３０Ｋ，３０Ｌ，３０Ｍ，３０Ｎが並列に接続された構成の素子よりも短く、これによって、積層型圧電アクチュエータ素子３０の応答速度は早くなり、応答特性が向上する。
【００５９】
次に、図３は、本発明の第４実施形態に係る積層型圧電アクチュエータ素子４０の構造を示す模式図であり、図２（ｂ）は、その積層型圧電アクチュエータ素子４０の電気的な等価回路を示す図である。
【００６０】
図３（ａ）に示す積層型圧電アクチュエータ素子４０は、圧電体層４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅ，４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ，４２Ｉ，４２Ｊと、導体層４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅ，４３Ｆ，４３Ｇ，４３Ｈ，４３Ｉ，４３Ｊとが交互に積層された積層体４４で構成されている。そして、圧電体層４２Ａは、導体層４３Ａと４３Ｂの間に挟まれ、圧電ユニット４０Ａを構成している。また、圧電体層４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅ，４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ，４２Ｉ，４２Ｊも、導体層４３Ｂと４３Ｃの間、導体層４３Ｃと４３Ｄの間、導体層４３Ｄと４３Ｅの間、導体層４３Ｆと４３Ｇの間、導体層４３Ｇと４３Ｈの間、導体層４３Ｈと４３Ｉの間、および導体層４３Ｉと４３Ｊの間に挟まれ、それぞれ圧電ユニット４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈを構成している。そして、圧電ユニット４０Ｄと、圧電ユニット４０Ｆとの間は、接合層４９によって分けられている。この接合層４９は、エポキシやシリコンに代表される絶縁性接着材で形成される。
【００６１】
導体層４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅ，４３Ｆ，４３Ｇ，４３Ｈ，４３Ｉ，４３Ｊは、それぞれ、一の導体層と、圧電体層を挟んで一の導体層と隣り合う他の導体層とが、それぞれ対向する側面に導体層の側端が露出して形成される外部接続用電極部を有する。すなわち、導体層４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅ，４３Ｆ，４３Ｇ，４３Ｈ，４３Ｉ，４３Ｊは、積層体４４の交互に対向する側面に向けて突設され、積層体４４の対向する側面に一層ごとに、導体層４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅ，４３Ｆ，４３Ｇ，４３Ｈ，４３Ｉ，４３Ｊの側端が露出して外部接続用電極部４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ，４５Ｅ，４５Ｆ，４５Ｇ，４５Ｈ，４５Ｉ，４５Ｊを形成している。
【００６２】
この導体層４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅ，４３Ｆ，４３Ｇ，４３Ｈ，４３Ｉ，４３Ｊの側端に形成される外部接続用電極部４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ，４５Ｅ，４５Ｆ，４５Ｇ，４５Ｈ，４５Ｉ，４５Ｊは、それぞれ積層体４４の側面に形成された外部電極４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃに接続される。
【００６３】
この積層型圧電アクチュエータ素子４０において、圧電ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃおよび４０Ｄにおいては、導体層４３Ａ，４３Ｃ，４３Ｅが、外部接続用電極部４５Ａ，４５Ｃ，４５Ｅによって外部電極４６Ａに接続され、導体層４３Ｂ，４３Ｄが、外部接続用電極部４５Ｂ，４５Ｄによって外部電極４６Ｂに接続されている。したがって、この圧電ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃおよび４０Ｄは、外部電極４６Ａと外部電極４６Ｂに並列に接続され、一つの圧電ユニット群４８Ａを構成している。
【００６４】
また、圧電ユニット４０Ｆ，４０Ｇ，４９Ｈおよび４０Ｉにおいて、導体層４３Ｆ，４３Ｈ,４３Ｊが、外部接続用電極部４５Ｆ，４５Ｈ,４５Ｊによって外部電極４６Ｃに接続され、導体層４３Ｇ，４３Ｉが、外部接続用電極部４５Ｇ，４５Ｉによって、外部電極４６Ｂに接続されている。したがって、この圧電ユニット４０Ｆ，４０Ｇ，４９Ｈおよび４０Ｉは、外部電極４６Ｂと外部電極４６Ｃに並列に接続され、一つの圧電ユニット群４８Ｂを構成している。
【００６５】
そして、この積層型圧電アクチュエータ素子４０において、圧電ユニット群４８Ａと、圧電ユニット群４８Ｂとは、外部電極４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃによって、直列に接続されている。また、直列に接続された圧電ユニット群４８Ａと、圧電ユニット群４８Ｂとは、外部電極４６Ａに接続された交流電源供給部４７Ａ、および外部電極４６Ｅに接続された交流電源供給部４７Ｂ（アース）を有する。この交流電源供給部４７Ａと交流電源供給部４７Ｂ（アース）との間に発振用交流電流を供給して、各圧電ユニット４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈを発振させ、応答させる。
【００６６】
この積層型圧電アクチュエータ素子４０において、並列に接続された圧電ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃおよび４０Ｄ（各圧電ユニットの静電容量をＣａ，Ｃｂ，Ｃｃ,Ｃｄとする）で構成される圧電ユニット群４８Ａの静電容量は、圧電ユニット４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃおよび４０Ｄの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群４８Ａの静電容量をＣ１（＝Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ＋Ｃｄ）とする。一方、並列に接続された圧電ユニット４０Ｆ，４０Ｇ，４９Ｈおよび４０Ｉ（各圧電ユニットの静電容量をＣｆ,Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉとする）で構成される圧電ユニット群４８Ｂの静電容量は、圧電ユニット４０Ｆ，４０Ｇ，４９Ｈおよび４０Ｉの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群４８Ｂの静電容量をＣ２（＝Ｃｆ＋Ｃｇ＋Ｃｈ＋Ｃｉ）とする。
【００６７】
ここで、この積層型圧電アクチュエータ素子４０は、図３（ｂ）に示すように、静電容量Ｃ１の圧電ユニット群４８Ａと、静電容量Ｃ２の圧電ユニット群４８Ｂとが、直列に接続されたものである。したがって、積層型圧電アクチュエータ素子４０の静電容量Ｃtotalは、Ｃtotal＝（１／Ｃ１）＋（１／Ｃ２）となる。これに対して、圧電ユニット４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈが並列に接続された構成の素子の静電容量は（Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ＋Ｃｄ＋Ｃｆ＋Ｃｇ＋Ｃｈ＋Ｃｉ）となる。したがって、積層型圧電アクチュエータ素子４０の静電容量は、圧電ユニット４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈが並列に接続された構成の素子の静電容量に比べて低い値となる。そのため、積層型圧電アクチュエータ素子４０の充放電時間は、圧電ユニット４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈが並列に接続された構成の素子よりも短く、これによって、積層型圧電アクチュエータ素子４０の応答速度は早くなることがわかる。ここで、Ｃａ＝Ｃｂ＝Ｃｃ＝Ｃｄ＝Ｃｆ＝Ｃｇ＝Ｃｈ＝Ｃｉである場合、Ｃ１＝Ｃ２となり、結局、積層型圧電アクチュエータ素子４０の静電容量は、Ｃ１／２となり、この場合、充放電時間は、圧電ユニット４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈが並列に接続された構成の素子の１／２となる。したがって、応答速度が１／２となり、応答特性が向上する。
【００６８】
次に、図４（ａ）および図４（ｂ）は、本発明の第５実施形態および第６実施形態に係る積層型圧電アクチュエータ素子５０および６０のそれぞれの構造を示す模式図であり、図４（ｃ）は、その積層型圧電アクチュエータ素子５０,６０の電気的な等価回路を示す図である。
【００６９】
図４（ａ）に示す積層型圧電アクチュエータ素子５０は、圧電体層５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅ，５２Ｆ，５２Ｇ，５２Ｈ，５２Ｉと、導体層５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈ，５３Ｉ，５３Ｊ,５３Ｋ,５３Ｌとが交互に積層された積層体５４で構成されている。そして、圧電体層５２Ａは、導体層５３Ａと５３Ｂの間に挟まれ、圧電ユニット５０Ａを構成している。また、圧電体層５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅ，５２Ｆ，５２Ｇ，５２Ｈ，５２Ｉも、導体層５３Ｂと５３Ｃの間、導体層５３Ｃと５３Ｄの間、導体層５３Ｆと５３Ｇの間、導体層５３Ｇと５３Ｈの間、導体層５３Ｉと５３Ｊの間、および導体層５３Ｊと５３Ｌの間に挟まれ、それぞれ圧電ユニット５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｆ，５０Ｇ，５０Ｈ,５０Ｉを構成している。そして、圧電ユニット５０Ｄと、圧電ユニット５０Ｅとの間、および圧電ユニット５０Ｆと圧電ユニット５０Ｇの間は、接合層５９Ａ，５９Ｂによって分けられている。この接合層５９Ａ，５９Ｂは、エポキシやシリコンに代表される絶縁性接着材で形成される。
【００７０】
導体層５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈ，５３Ｉ，５３Ｊ,５３Ｋ,５３Ｌは、それぞれ、一の導体層と、圧電体層を挟んで一の導体層と隣り合う他の導体層とが、それぞれ対向する側面に導体層の側端が露出して形成される外部接続用電極部を有する。すなわち、導体層５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈ，５３Ｉ，５３Ｊ,５３Ｋ,５３Ｌは、積層体５４の交互に対向する側面に向けて突設され、積層体５４の対向する側面に一層ごとに、導体層５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈ，５３Ｉ，５３Ｊ,５３Ｋ,５３Ｌの側端が露出して外部接続用電極部５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄ，５５Ｅ，５５Ｆ，５５Ｇ，５５Ｈ，５５Ｉ，５５Ｊ,５５Ｋ,５５Ｌを形成している。
【００７１】
この導体層５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈ，５３Ｉ，５３Ｊ,５３Ｋ,５３Ｌの側端に形成される外部接続用電極部５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄ，５５Ｅ，５５Ｆ，５５Ｇ，５５Ｈ，５５Ｉ，５５Ｊ,５５Ｋ,５５Ｌは、それぞれ積層体５４の側面に形成された外部電極５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ,５６Ｄに接続される。
【００７２】
この積層型圧電アクチュエータ素子５０において、圧電ユニット５０Ａ、５０Ｂ，５０Ｃにおいては、導体層５３Ａ，５３Ｃが、外部接続用電極部５５Ａ，５５Ｃによって外部電極４６Ｂに接続され、導体層５３Ｂ，５３Ｄが、外部接続用電極部５５Ｂ，５５Ｄによって外部電極４６Ａに接続されている。したがって、この圧電ユニット５０Ａ、５０Ｂ，５０Ｃは、外部電極５６Ａと外部電極５６Ｂに並列に接続され、一つの圧電ユニット群５８Ａを構成している。
【００７３】
また、圧電ユニット５０Ｄ，５０Ｅおよび５０Ｆにおいて、導体層５３Ｅ，５３Ｇが、外部接続用電極部５５Ｅ，５５Ｇによって外部電極５６Ｂに接続され、導体層５３Ｆ，５３Ｈが、外部接続用電極部５５Ｆ，５５Ｈによって、外部電極５６Ｃに接続されている。したがって、この圧電ユニット５０Ｄ，５０Ｅおよび５０Ｆは、外部電極５６Ｂと外部電極５６Ｃに並列に接続され、一つの圧電ユニット群５８Ｂを構成している。
【００７４】
さらに、圧電ユニット５０Ｇ，５０Ｈおよび５０Ｉにおいて、導体層５３Ｉ,５３Ｋが、外部接続用電極部５５Ｉ,５５Ｋによって、外部電極５６Ｄに接続され、導体層５３Ｊ,５３Ｌが、外部接続用電極部５５Ｊ，５５Ｌによって、外部電極５６Ｃに接続されている。したがって、この圧電ユニット５０Ｇ，５０Ｈおよび５０Ｉは、外部電極５６Ｃｔｏ外部電極５６Ｄに並列に接続され、一つの圧電ユニット群５８Ｃを構成している。
【００７５】
そして、この積層型圧電アクチュエータ素子５０において、圧電ユニット群５８Ａと、圧電ユニット群５８Ｂと、圧電ユニット群５８Ｃとは、外部電極５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ,Ｄによって、直列に接続されている。また、直列に接続された圧電ユニット群５８Ａと、圧電ユニット群５８Ｃとは、外部電極４６Ａに接続された交流電源供給部５７Ａ、および外部電極５６Ｄに接続された交流電源供給部５７Ｂ（アース）を有する。この交流電源供給部５７Ａと交流電源供給部５７Ｂ（アース）との間に発振用交流電流を供給して、各圧電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｆ，５０Ｇ，５０Ｈ,５０Ｉを発振させ、応答させる。
【００７６】
この積層型圧電アクチュエータ素子５０において、並列に接続された圧電ユニット５０Ａ、５０Ｂ，５０Ｃ（各圧電ユニットの静電容量をＣａ，Ｃｂ，Ｃｃとする）で構成される圧電ユニット群５８Ａの静電容量は、圧電ユニット５０Ａ、５０Ｂおよび５０Ｃの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群５８Ａの静電容量をＣ１（＝Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ）とする。また、並列に接続された圧電ユニット５０Ｄ，５０Ｅおよび５０Ｆ（各圧電ユニットの静電容量をＣｄ,Ｃｅ，Ｃｆとする）で構成される圧電ユニット群５８Ｂの静電容量は、圧電ユニット５０Ｄ，５０Ｅおよび５０Ｆの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群５８Ｂの静電容量をＣ２（＝Ｃｄ＋Ｃｅ＋Ｃｆ）とする。また、並列に接続された圧電ユニット５０Ｇ，５０Ｈおよび５０Ｉ（各圧電ユニットの静電容量をＣｇ,Ｃｈ，Ｃｉとする）で構成される圧電ユニット群５８Ｃの静電容量は、圧電ユニット５０Ｇ，５０Ｈおよび５０Ｉの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群５８Ｃの静電容量をＣ３（＝Ｃｇ＋Ｃｈ＋Ｃｉ）とする。
【００７７】
ここで、この積層型圧電アクチュエータ素子５０は、図４（ｃ）に示すように、静電容量Ｃ１の圧電ユニット群５８Ａと、静電容量Ｃ２の圧電ユニット群５８Ｂと、静電容量Ｃ３の圧電ユニット群５８Ｃとが、直列に接続されたものである。したがって、積層型圧電アクチュエータ素子５０の静電容量Ｃtotalは、Ｃtotal＝（１／Ｃ１）＋（１／Ｃ２）＋（１／Ｃ３）となる。これに対して、圧電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｆ，５０Ｇ，５０Ｈ,５０Ｉが並列に接続された構成の素子の静電容量は（Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ＋Ｃｄ＋Ｃｆ＋Ｃｇ＋Ｃｈ＋Ｃｉ）となる。したがって、積層型圧電アクチュエータ素子５０の静電容量は、圧電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｆ，５０Ｇ，５０Ｈ,５０Ｉが並列に接続された構成の素子の静電容量に比べて低い値となる。そのため、積層型圧電アクチュエータ素子５０の充放電時間は、圧電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｆ，５０Ｇ，５０Ｈ,５０Ｉが並列に接続された構成の素子よりも短く、これによって、積層型圧電アクチュエータ素子５０の応答速度は早くなることがわかる。ここで、Ｃａ＝Ｃｂ＝Ｃｃ＝Ｃｄ＝Ｃｆ＝Ｃｇ＝Ｃｈ＝Ｃｉである場合、Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３となり、この場合、積層型圧電アクチュエータ素子５０の静電容量は、Ｃ１／３となり、充放電時間は、圧電ユニット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｆ，５０Ｇ，５０Ｈ,５０Ｉが並列に接続された構成の素子の１／３となる。したがって、応答速度が１／３となり、応答特性が向上する。
【００７８】
次に、図４（ｂ）に示す本発明の第６実施形態に係る積層型圧電アクチュエータ素子６０は、圧電体層６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｅ，６２Ｆ，６２Ｇ，６２Ｉ，６２Ｊ，６２Ｋ，６２Ｍ，６２Ｎ，６２Ｐと、導体層６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆ，６３Ｇ，６３Ｈ，６３Ｉ，６３Ｊ，６３Ｋ，６３Ｌ，６３Ｍ，６３Ｎ，６３Ｐ，６３Ｑとが交互に積層された積層体６４で構成されている。そして、圧電体層６２Ａは、導体層６３Ａと６３Ｂの間に挟まれ、圧電ユニット６０Ａを構成している。また、圧電体層６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｅ，６２Ｆ，６２Ｇ，６２Ｉ，６２Ｊ，６２Ｋ，６２Ｍ，６２Ｎ，６２Ｐも、導体層６３Ｂと６３Ｃの間、導体層６３Ｃと６３Ｄの間、導体層６３Ｅと６３Ｆの間、導体層６３Ｆと６３Ｇの間、導体層６３Ｇと６３Ｈの間、導体層６３Ｉと６３Ｊの間、導体層６３Ｊと６３Ｋの間および導体層６３Ｋと６３Ｌの間、導体層６３Ｍと６３Ｎの間、導体層６３Ｎと６３Ｐの間、導体層６３Ｐと６３Ｐの間、導体層６３Ｐと６３Ｑの間に挟まれ、それぞれ圧電ユニット６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｆ，６０Ｇ，６０Ｈ，６０Ｉ，６０Ｊ，６０Ｋ，６０Ｌを構成している。そして、圧電ユニット６０Ｃと、圧電ユニット６０Ｄとの間、圧電ユニット６０Ｆと圧電ユニット６０Ｇ、および圧電ユニット６０Ｉと６０Ｊの間は、接合層６９Ａ，６９Ｂ,６９Ｃによって分けられている。この接合層６９Ａ，６９Ｂ,６９Ｃは、エポキシやシリコンに代表される絶縁性接着材で形成される。
【００７９】
導体層６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆ，６３Ｇ，６３Ｈ，６３Ｉ，６３Ｊ，６３Ｋ，６３Ｌ，６３Ｍ，６３Ｎ，６３Ｐ，６３Ｑは、それぞれ、一の導体層と、圧電体層を挟んで一の導体層と隣り合う他の導体層とが、それぞれ対向する側面に導体層の側端が露出して形成される外部接続用電極部を有する。すなわち、導体層６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆ，６３Ｇ，６３Ｈ，６３Ｉ，６３Ｊ，６３Ｋ，６３Ｌ，６３Ｍ，６３Ｎ，６３Ｐ，６３Ｑは、積層体６４の交互に対向する側面に向けて突設され、積層体６４の対向する側面に一層ごとに、導体層６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆ，６３Ｇ，６３Ｈ，６３Ｉ，６３Ｊ，６３Ｋ，６３Ｌ，６３Ｍ，６３Ｎ，６３Ｐ，６３Ｑの側端が露出して外部接続用電極部６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ，６５Ｄ，６５Ｅ，６５Ｆ，６５Ｇ，６５Ｈ，６５Ｉ，６５Ｊ，６５Ｋ，６５Ｌ，６５Ｍ，６５Ｎ，６５Ｐ，６５Ｑを形成している。
【００８０】
この導体層６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆ，６３Ｇ，６３Ｈ，６３Ｉ，６３Ｊ，６３Ｋ，６３Ｌ，６３Ｍ，６３Ｎ，６３Ｐ，６３Ｑの側端に形成される外部接続用電極部６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ，６５Ｄ，６５Ｅ，６５Ｆ，６５Ｇ，６５Ｈ，６５Ｉ，６５Ｊ，６５Ｋ，６５Ｌ，６５Ｍ，６５Ｎ，６５Ｐ，６５Ｑは、それぞれ積層体６４の側面に形成された外部電極６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ，６６Ｄ，６６Ｅに接続される。
【００８１】
この積層型圧電アクチュエータ素子６０において、圧電ユニット６０Ａ，６０Ｂおよび６０Ｃにおいては、導体層６３Ａ，６３Ｃが、外部接続用電極部６５Ａ，６５Ｃによって外部電極６６Ｂに接続され、導体層６３Ｂ，６３Ｄが、外部接続用電極部６５Ｂ，６５Ｄによって外部電極６６Ａに接続されている。したがって、この圧電ユニット６０Ａ、６０Ｂおよび６０Ｃは、外部電極６６Ａと外部電極６６Ｂに並列に接続され、一つの圧電ユニット群６８Ａを構成している。
【００８２】
また、圧電ユニット６０Ｄ，６０Ｅおよび６０Ｆにおいて、導体層６３Ｅ，６３Ｇが、外部接続用電極部６５Ｅ，６５Ｇによって外部電極６６Ｂに接続され、導体層６３Ｆ，６３Ｈが、外部接続用電極部６５Ｆ，６５Ｈによって、外部電極６６Ｃに接続されている。したがって、この圧電ユニット６０Ｄ，６０Ｅおよび６０Ｆは、外部電極６６Ｂと外部電極６６Ｃに並列に接続され、一つの圧電ユニット群６８Ｂを構成している。
【００８３】
さらに、圧電ユニット６０Ｇ，６０Ｈおよび６０Ｉにおいて、導体層６３Ｉ，６３Ｋが、外部接続用電極部６５Ｉ，６５Ｋによって、外部電極６６Ｄに接続され、導体層６３Ｊ，６３Ｌが、外部接続用電極部６５Ｊ，６５Ｌによって、外部電極６６Ｃに接続されている。したがって、この圧電ユニット６０Ｇ，６０Ｈおよび６０Ｉは、外部電極６６Ｃと外部電極６６Ｄに並列に接続され、一つの圧電ユニット群６８Ｃを構成している。
【００８４】
また、圧電ユニット６０Ｊ，６０Ｋおよび６０Ｌにおいて、導体層６３Ｍ，６３Ｐが、外部接続用電極部６５Ｍ，６５Ｐによって、外部電極６６Ｄに接続され、導体層６３Ｎ，６３Ｑが、外部接続用電極部６５Ｎ，６３Ｑによって、外部電極６６Ｅに接続されている。したがって、この圧電ユニット６０Ｊ，６０Ｋおよび６０Ｌは、外部電極６６Ｄと外部電極６６Ｅに並列に接続され、一つの圧電ユニット群６８Ｄを構成している。
【００８５】
そして、この積層型圧電アクチュエータ素子６０において、圧電ユニット群６８Ａと、圧電ユニット群６８Ｂと、圧電ユニット群６８Ｃと、圧電ユニット群６８Ｄとは、外部電極６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ,６６Ｄ，６６Ｅによって、直列に接続されている。また、圧電ユニット群６８Ａと、圧電ユニット群６８Ｂと、圧電ユニット群６８Ｃと、圧電ユニット群６８Ｄとは、外部電極６６Ａに接続された交流電源供給部６７Ａ、および外部電極６６Ｅに接続された交流電源供給部６７Ｂ（アース）を有する。この交流電源供給部６７Ａと交流電源供給部６７Ｂ（アース）との間に発振用交流電流を供給して、各圧電ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｆ，６０Ｇ，６０Ｈを発振させ、応答させる。
【００８６】
この積層型圧電アクチュエータ素子６０において、並列に接続された圧電ユニット６０Ａ、６０Ｂおよび６０Ｃ（各圧電ユニットの静電容量をＣａ，Ｃｂ，Ｃｃとする）で構成される圧電ユニット群６８Ａの静電容量は、圧電ユニット６０Ａ、６０Ｂおよび６０Ｃの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群６８Ａの静電容量をＣ１（＝Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ）とする。また、並列に接続された圧電ユニット６０Ｄ、６０Ｅおよび６０Ｆ（各圧電ユニットの静電容量をＣｄ，Ｃｅ，Ｃｆとする）で構成される圧電ユニット群６８Ｂの静電容量は、圧電ユニット６０Ｄ、６０Ｅおよび６０Ｆの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群６８Ｂの静電容量をＣ２（＝Ｃｄ＋Ｃｅ＋Ｃｆ）とする。また、並列に接続された圧電ユニット６０Ｇ、６０Ｈおよび６０Ｉ（各圧電ユニットの静電容量をＣｇ,Ｃｈ，Ｃｉとする）で構成される圧電ユニット群６８Ｃの静電容量は、圧電ユニット６０Ｇ、６０Ｈおよび６０Ｉの有する各静電容量の合計となる。この圧電ユニット群６８Ｃの静電容量をＣ３（＝Ｃｇ＋Ｃｈ＋Ｃｉ）とする。さらに、同様に、圧電ユニット６０Ｊ、６０Ｋおよび６０Ｌで構成される圧電ユニット群６８Ｄの静電容量は、Ｃ４＝Ｃｊ＋Ｃｋ＋Ｃｌとなる。
【００８７】
ここで、この積層型圧電アクチュエータ素子６０は、図４（ｃ）に示すように、静電容量Ｃ１の圧電ユニット群６８Ａと、静電容量Ｃ２の圧電ユニット群６８Ｂと、静電容量Ｃ３の圧電ユニット群６８Ｃと、静電容量Ｃ４の圧電ユニット群６８Ｄとが、直列に接続されたものである。したがって、積層型圧電アクチュエータ素子６０の静電容量Ｃtotalは、Ｃtotal＝（１／Ｃ１）＋（１／Ｃ２）＋（１／Ｃ３）＋（１／Ｃ４）となる。これに対して、圧電ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｆ，６０Ｇ，６０Ｈ，６０Ｉ，６０Ｊ，６０Ｋ，６０Ｌが並列に接続された構成の素子の静電容量は（Ｃａ＋Ｃｂ＋Ｃｃ＋Ｃｄ＋Ｃｆ＋Ｃｇ＋Ｃｈ＋Ｃｉ＋Ｃｊ＋Ｃｋ＋Ｃｌ）となる。したがって、積層型圧電アクチュエータ素子６０の静電容量は、圧電ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｆ，６０Ｇ，６０Ｈ，６０Ｉ，６０Ｊ，６０Ｋ，６０Ｌが並列に接続された構成の素子の静電容量に比べて低い値となる。そのため、積層型圧電アクチュエータ素子６０の充放電時間は、圧電ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｆ，６０Ｇ，６０Ｈ，６０Ｉ，６０Ｊ，６０Ｋ，６０Ｌが並列に接続された構成の素子よりも短く、これによって、積層型圧電アクチュエータ素子６０の応答速度は早くなることがわかる。ここで、Ｃａ＝Ｃｂ＝Ｃｃ＝Ｃｄ＝Ｃｆ＝Ｃｇ＝Ｃｈである場合、Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ３＝Ｃ４となり、この場合、積層型圧電アクチュエータ素子６０の静電容量は、Ｃ１／４となり、充放電時間は、圧電ユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｆ，６０Ｇ，６０Ｈが並列に接続された構成の素子の１／４となる。したがって、応答速度が１／４となり、応答特性が向上する。
【００８８】
以上のとおり、本発明の積層型圧電アクチュエータ素子は、応答特性に優れ、従来と同等の応答速度を得るためには、従来よりも入力電流量を抑制することが可能で、一方、従来と同等の入力電流量を印加した場合には応答速度が早くなり、さらには、従来より軽量かつ低コストで、素子の故障等の原因となる外部電極のサイズを小さくすることができる。そのため、入力電流値を高くすることなく応答時間を短くすることができる。したがって、応答速度を速くすることができる。また、低い入力電流量で応答するため、接触抵抗（許容印加電流）の影響が少なく、素子の駆動の故障が低減される。さらに、制御回路の大電流対応ＦＥＴの必要性がない。そのため、低コストとすることができ、また、車載用の積層型圧電アクチュエータ素子では、車載部品点数の増加を抑制できる。さらに、外部電極のサイズを小さくすることができ、外部電極を形成する面の面積が大きくなったり、積層型圧電アクチュエータ素子の重量、コストの増加を招くことがない。また、外部電極の寸法精度による電気接点の不良の可能性を低減し、素子の駆動不能さらには故障を低減できる。
【実施例】
【００８９】
以下、本発明の実施例および比較例に基づいて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００９０】
（実施例１、比較例１）
実施例１として、表１に示す構成の積層型圧電アクチュエータ素子を用いて、圧電特性を評価した。この積層型圧電アクチュエータ素子は、図５に示すとおり、ＰＺＴからなる圧電体層７２と、Ａｇ−Ｐｄ合金からなる圧電体層７２を挟む導体層７３とを、１８０層積層し、外部電極７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃを設け、外部電極７６Ａと７６Ｂの間、外部電極７６Ｂと７６Ｃの間に、２つの圧電ユニット群を形成したものである。この積層型圧電アクチュエータ素子の寸法を図５に示す。
【００９１】
これに対して、比較例１として、ＰＺＴからなる圧電体層７２と、Ａｇ−Ｐｄ合金からなる圧電体層７２を挟む導体層７３とを、１８０層積層し、各導体層を、素子の側面に設けた２つの外部電極によって、複数の圧電ユニットを並列に接続した構成の積層型圧電アクチュエータ素子について、圧電特性を評価した。なお、積層型圧電アクチュエータ素子駆動条件は図１０（ａ），（ｂ）に示すモデルにもとづき、波形を方形波とし、周波数は１Ｈｚ、Ｄｕｔｙ比は０．２％とした。Ｄ  ｕｔｙ比はＤｕｔｙ比（％）＝実変位での駆動時間／１サイクル時間×１００（％）を表す。
【００９２】
このとき、表１に示す印加電圧および印加電流で積層型圧電アクチュエータ素子を駆動するとともに、静電容量（μＦ）、圧電変位量（μｍ）、応答の立上時間（μｓｅｃ）を測定した。結果を表１に示す。応答の立上時間（μｓｅｃ）は、印加電圧を０Ｖから２５０Ｖまたは１２５Ｖに、あるいは２５０Ｖまたは１２５Ｖから０Ｖに変えたときに、印加電圧が２５０Ｖ、１２５Ｖ、０Ｖになるまでの時間を測定することで得られる。
【００９３】
【表１】
2009266921.tif 000003
【００９４】
次に、実施例１および比較例１の積層型圧電アクチュエータ素子について、表２および表３に示す印加電圧および印加電流を加えて、積層型圧電アクチュエータ素子の実効電流および立上時間を測定した。結果を表２および表３に示す。
に示す。
【００９５】
【表２】
2009266921.tif 000004
【００９６】
【表３】
2009266921.tif 000005
【００９７】
これらの表２および表３に示す結果から、本発明の積層型圧電アクチュエータ素子（実施例１）は、立上時間および立下時間の両方において、比較例１の圧電アクチュエータ素子に比べて短く、本発明の積層型圧電アクチュエータ素子が、応答特性に優れ、応答速度が速いことが分かる。
【００９８】
（実施例２、比較例２）
実施例２として、表１に示す構成の積層型圧電アクチュエータ素子を用いて、圧電特性を評価した。この積層型圧電アクチュエータ素子は、図６に示すとおり、ＰＺＴからなる圧電体層８２と、Ａｇ−Ｐｄ合金からなる圧電体層８２を挟む導体層８３とを、１８０層積層した圧電ユニット群８８Ａと、圧電ユニット群８８Ｂとを、接合部８９を介して接合し、外部電極８６Ａ，８６Ｂ，８６Ｃを設け、外部電極８６Ａと８６Ｂの間、外部電極８６Ｂと８６Ｃの間に、２つの圧電ユニット群８８Ａ，８８Ｂを形成したものである。この積層型圧電アクチュエータ素子の構成および寸法を図６に示す。
【００９９】
これに対して、比較例２として、ＰＺＴからなる圧電体層７２と、Ａｇ−Ｐｄ合金からなる圧電体層７２を挟む導体層７３とを、３６０層積層し、各導体層を、素子の側面に設けた２つの外部電極によって、複数の圧電ユニットを並列に接続した構成の積層型圧電アクチュエータ素子について、圧電特性を評価した。なお、積層型圧電アクチュエータ素子の駆動条件は図１０（ａ），（ｂ）に示すモデルにもとづき、波形を方形波とし、周波数は１Ｈｚ、Ｄｕｔｙ比は０．２％とした。Ｄｕｔｙ比はＤｕｔｙ比（％）＝実変位での駆動時間／１サイクル時間×１００（％）を表す。
【０１００】
このとき、表１に示す印加電圧および印加電流で積層型圧電アクチュエータ素子を駆動するとともに、静電容量（μＦ）、圧電変位量（μｍ）、応答の立上時間（μｓｅｃ）を測定した。結果を表４に示す。応答の立上時間（μｓｅｃ）は、印加電圧を０Ｖから２５０Ｖまたは１２５Ｖに、あるいは２５０Ｖまたは１２５Ｖから０Ｖに変えたときに、印加電圧が２５０Ｖ、１２５Ｖ、０Ｖになるまでの時間を測定することで得られる。
【０１０１】
【表４】
2009266921.tif 000006
【０１０２】
この実施例２および比較例２の積層型圧電アクチュエータ素子について、それぞれ表５および表６に示す印加電圧および印加電流を加えて、積層型圧電アクチュエータ素子の実効電流および立上時間を測定した。結果を表５および表６に示す。
【０１０３】
【表５】
2009266921.tif 000007
【０１０４】
【表６】
2009266921.tif 000008
【０１０５】
これらの表５および表６に示す結果から、本発明の積層型圧電アクチュエータ素子（実施例２）は、立上時間および立下時間の両方において、比較例２の圧電アクチュエータ素子に比べて短く、本発明の積層型圧電アクチュエータ素子が、応答特性に優れ、応答速度が速いことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る積層１の構造を示す模式図であり、（ｂ）は、その積層型圧電アクチュエータ素子１の電気的な等価回路を示す図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る積層型圧電アクチュエータ素子の構造を示す模式図であり、（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係る積層型圧電アクチュエータ素子の構造を示す模式図であり、（ｃ）は、その積層型圧電アクチュエータ素子の電気的な等価回路を示す図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る積層型圧電アクチュエータ素子の構造を示す模式図であり、（ｂ）は、その積層型圧電アクチュエータ素子４０の電気的な等価回路を示す図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第５実施形態および第６実施形態に係る積層型圧電アクチュエータ素子およびのそれぞれの構造を示す模式図であり、（ｃ）は、その積層型圧電アクチュエータ素子の電気的な等価回路を示す図である。
【図５】実施例１の積層型圧電アクチュエータ素子の構成を示す図である。
【図６】実施例２の積層型圧電アクチュエータ素子の構成を示す図である。
【図７】従来の積層型圧電アクチュエータ素子の構成例を示す図である。
【図８】従来の積層型圧電アクチュエータ素子の構成例を示す図である。
【図９】従来の積層型圧電アクチュエータ素子の構成例を示す図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、積層型圧電アクチュエータ素子の駆動条件を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１      積層型圧電アクチュエータ素子
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ，２Ｈ      圧電体層
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈ，３Ｉ      導体層
４      積層体
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ，５Ｈ，５Ｉ      外部接続用電極部
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ      外部電極
Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈ      圧電ユニット
７Ａ      交流電源供給部
７Ｂ      交流電源供給部（アース）
８Ａ，８Ｂ      圧電ユニット群
２０      積層型圧電アクチュエータ素子
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ，２０Ｉ，２０Ｊ
圧電ユニット
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ，２２Ｆ，２２Ｇ，２２Ｈ，２２Ｉ，２２Ｊ
圧電体層
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈ，２３Ｉ，２３Ｊ，２３Ｋ      導体層
２４      積層体
２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅ，２５Ｆ，２５Ｇ，２５Ｈ，２５Ｉ，２５Ｊ、２５Ｋ      外部接続用電極部
２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ，２６Ｅ      外部電極
２７Ａ      交流電源供給部
２７Ｂ      交流電源供給部（アース）
２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ      圧電ユニット群
３０      積層型圧電アクチュエータ素子
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｇ，３０Ｈ，３０Ｉ，３０Ｊ，３０Ｋ，３０Ｌ，３０Ｍ，３０Ｎ      圧電ユニット
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆ，３２Ｇ，３２Ｈ，３２Ｉ，３２Ｊ，３２Ｋ，３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｎ      圧電体層
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅ，３３Ｆ，３３Ｇ，３３Ｈ，３３Ｉ，３３Ｊ，３３Ｋ，３３Ｌ，３３Ｍ，３３Ｎ，３３Ｐ      導体層
３４      積層体
３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅ，３５Ｆ，３５Ｇ，３５Ｈ，３５Ｉ，３５Ｊ，３５Ｋ，３５Ｌ，３５Ｍ，３５Ｎ，３５Ｐ      外部接続用電極部
３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ,３６Ｅ，３６Ｆ，３６Ｇ      外部電極
３７Ａ      交流電源供給部
３７Ｂ      交流電源供給部（アース）
４０    積層型圧電アクチュエータ素子
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈ      圧電ユニット
４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅ，４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ，４２Ｉ，４２Ｊ
圧電体層
４４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅ，４３Ｆ，４３Ｇ，４３Ｈ，４３Ｉ，４３Ｊ
導体層
４４      積層体
４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ，４５Ｅ，４５Ｆ，４５Ｇ，４５Ｈ，４５Ｉ，４５Ｊ
外部接続用電極部
４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ    外部電極
４７Ａ      交流電源供給部
４７Ｂ      交流電源供給部（アース）
４８Ａ，４８Ｂ      圧電ユニット群
４９      接合層
５０      積層型圧電アクチュエータ素子
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｆ，５０Ｇ，５０Ｈ,５０Ｉ      圧電ユニット
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅ，５２Ｆ，５２Ｇ，５２Ｈ，５２Ｉ    
圧電体層
５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈ，５３Ｉ，５３Ｊ,５３Ｋ,５３Ｌ        導体層
５４      積層体
５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄ，５５Ｅ，５５Ｆ，５５Ｇ，５５Ｈ，５５Ｉ，５５Ｊ,５５Ｋ,５５Ｌ        外部接続用電極部
５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ,５６Ｄ      外部電極
５７Ａ      交流電源供給部
５７Ｂ      交流電源供給部（アース）
５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ      圧電ユニット群
５９Ａ，５９Ｂ      接合層
６０      積層型圧電アクチュエータ素子
６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｆ，６０Ｇ，６０Ｈ，６０Ｉ，６０Ｊ，６０Ｋ，６０Ｌ      圧電ユニット
６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｅ，６２Ｆ，６２Ｇ，６２Ｉ，６２Ｊ，６２Ｋ，６２Ｍ，６２Ｎ，６２Ｐ      圧電体層
６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆ，６３Ｇ，６３Ｈ，６３Ｉ，６３Ｊ，６３Ｋ，６３Ｌ，６３Ｍ，６３Ｎ，６３Ｐ，６３Ｑ      導体層
６４      積層体
６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ，６５Ｄ，６５Ｅ，６５Ｆ，６５Ｇ，６５Ｈ，６５Ｉ，６５Ｊ，６５Ｋ，６５Ｌ，６５Ｍ，６５Ｎ，６５Ｐ，６５Ｑ      外部接続用電極部
６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ，６６Ｄ，６６Ｅ      外部電極
６７Ａ      交流電源供給部
６７Ｂ      交流電源供給部（アース）
６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ，６８Ｄ      圧電ユニット群
６９Ａ，６９Ｂ,６９Ｃ      接合層
７２      圧電体層
７３      導体層
７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃ      外部電極
８２      圧電体層
８３      導体層
８６Ａ，８６Ｂ，８６Ｃ      外部電極
８８Ａ，８８Ｂ      圧電ユニット群
１１１      積層型圧電アクチュエータ素子
１１２      圧電体層
１１３      内部電極層
１１４      積層体
１１５      端面
１１６        外部電極
１２１      積層型圧電アクチュエータ素子
１２２      圧電体層
１２３      内部電極層
１２４      積層体ユニット
１２５      接合部
１２６      端面
１２７Ａ，１２７Ｂ      外部電極
１３１      積層型圧電アクチュエータ素子
１３２      圧電体層
１３３      内部電極層
１３４      積層体
１３５      絶縁層
１３６      端面
１３７        外部電極
【図１】
2009266921.tif 000009
【図２】
2009266921.tif 000010
【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】
2009266921.tif 000018