JP2003218416A - 積層型圧電素子及び噴射装置 - Google Patents

Abstract

(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
久性に優れた積層型圧電素子並びに噴射装置を提供す
る。 【解決手段】複数の圧電体１と複数の内部電極２とを交
互に積層してなり、側面に２つの外部電極形成面１ｂを
有する柱状積層体１ａと、該柱状積層体１ａの外部電極
形成面１ｂにそれぞれ設けられ、内部電極２が一層おき
に交互に電気的に接続された外部電極４とを具備してな
る積層型圧電素子であって、柱状積層体１ａの外部電極
形成面１ｂのうねりが２０μｍ以下である。

Description

【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、圧電体
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７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、圧電体５１と
内部電極５２が交互に積層されて柱状積層体５３が構成
され、その積層方向における両端面には不活性体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、圧電体５１間に形成された内部電
極５２と、正極、負極用の帯状外部電極７０との間で剥
離が発生し、一部の圧電体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】例えば、特開平４−２３７１７２号公報に
は、柱状積層体の側面に露出した内部電極の端部が、一
層おきにガラスからなる絶縁層で被覆されるとともに、
内部電極とその上下の圧電体が強固に接合され、内部電
極の端部を絶縁する絶縁層が外部電極の凹部内に収容さ
れて、外部電極と内部電極との絶縁性が確保された積層
型圧電アクチュエータが開示されているが、このような
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、ガラスからなる絶縁層に割れが生
じ、この割れを介して内部電極と外部電極との間でショ
ートが発生し、一部の圧電体に電圧が供給されなくな
り、駆動中に変位特性が変化するという問題があった。

【０００７】即ち、柱状積層体は、圧電体と内部電極の
積層方向に伸縮するため、内部電極の端部およびその近
傍の圧電体の側面に設けられた高ヤング率のガラスから
なる絶縁層が、長期間連続駆動による伸縮動作に耐えき
れずに破壊され、この破壊部分を介して内部電極と外部
電極間でショートが発生し易いという問題があった。

【０００８】また、特開平７−２８３４５３号公報で
は、積層体の側面に露出する一層おきの内部電極の端部
に導電性凸部を設け、該導電性凸部が形成された積層体
の側面を絶縁膜で覆い、外部電極となる導電性を有する
金属線からなるメッシュを前記絶縁膜の上面から積層体
に向けて押圧することにより、前記メッシュの金属線が
前記絶縁膜を突き破って前記各導電性凸部に接触し、一
層おきの内部電極と電気的に接続された積層型圧電素子
が開示されているが、このような積層型圧電素子では、
外部電極であるメッシュを当接することにより内部電極
の端部に設けた導電性凸部と電気的に接合しており、全
導電性凸部に均一に外部電極となるメッシュを押し当て
ることが困難なため、高電界で連続駆動させた場合に、
前記導電性凸部と外部電極の接点が接点不良を起こし、
スパークするといった問題があった。

【０００９】さらに、本発明者は、先に、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と、板状導電
部材からなる外部電極とを接合してなる積層型圧電素子
を提案した（特願２００１−０５２４１０号）。このよ
うな積層型圧電素子では、突起状導電性端子が柱状積層
体の伸縮によって生じる応力を緩和することができるた
め、耐久性を大幅に向上させることができる。しかしな
がら、突起状導電性端子と内部電極若しくは板状導電部
材からなる外部電極との接点に於いてスパークによる接
点不良が生じる可能性があった。

【００１０】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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の積層型圧電素子
は、複数の圧電体と複数の内部電極とを交互に積層して
なり、側面に２つの外部電極形成面を有する柱状積層体
と、該柱状積層体の外部電極形成面にそれぞれ設けら
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、
前記柱状積層体の外部電極形成面のうねりが２０μｍ以
下であることを特徴とする。

【００１２】このような積層型圧電素子では、柱状積層
体の外部電極形成面のうねりが２０μｍ以下であるた
め、例えば、突起状導電性端子を介して一層おきのすべ
ての内部電極を均一に、かつ確実に板状導電部材に接合
でき、接合不良による突起状導電性端子と内部電極若し
くは板状導電部材間のスパークを防ぐことができる。

【００１３】即ち、例えば、内部電極の端部に柱状積層
体の外部電極形成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を板状導電部材に接続した積層
型圧電素子は、柱状積層体の外部電極形成面に金属とガ
ラスを含有するペーストを塗布し、この表面に板状導電
部材を配置し、板状導電部材を柱状積層体側に押圧した
状態で加熱して形成されるが、外部電極形成面のうねり
が２０μｍ以下と平坦面であるため、突起状導電性端子
と内部電極端部、板状導電部材との接合を均一に、かつ
確実に行うことができ、突起状導電性端子と内部電極端
部、外部電極（板状導電部材）間のスパークを防止でき
る。

【００１４】ここで、外部電極形成面とは、外部電極が
内部電極に接続される柱状積層体の側面であって、外部
電極が柱状積層体に接合される幅に対応した柱状積層体
の側面部分で、且つ、伸縮に寄与する活性部を指す。

【００１５】また、本発明では、柱状積層体の対向する
側面に外部電極形成面が形成されており、該対向する外
部電極形成面間の平行度が２０μｍ以内であることが望
ましい。これにより、対向する２つの外部電極形成面に
於いても、すべての内部電極と外部電極の接合を均一に
かつ確実にできるため、駆動中に突起状導電性端子が内
部電極若しくは外部電極から剥離するといった問題が生
じるのを防ぐことができ、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。

【００１６】即ち、例えば、内部電極の端部に柱状積層
体の外部電極形成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を板状導電部材に接続した積層
型圧電素子は、柱状積層体の外部電極形成面に金属とガ
ラスを含有するペーストを塗布し、この表面に板状導電
部材を配置し、板状導電部材を柱状積層体側に押圧した
状態で加熱して形成されるが、対向する外部電極形成面
間の平行度が２０μｍ以内であるため、板状導電部材を
介して柱状積層体に加えられる押圧力をほぼ一定とする
ことができ、突起状導電性端子と内部電極端部、板状導
電部材との接合をさらに確実に行うことができ、耐久性
を向上できる。

【００１７】さらに、本発明では、外部電極が板状導電
部材を具備して構成されるとともに、内部電極の端部に
柱状積層体の外部電極形成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を前記板状導電部材に
接続してなることが望ましい。即ち、柱状積層体の側面
から突出する突起状導電性端子を介して内部電極と板状
導電部材を接続することにより、柱状積層体が積層方向
に伸縮しても、突起状導電性端子が変形して柱状積層体
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。

【００１８】また、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。

【００１９】このような噴射装置では、上記したよう
に、積層型圧電素子自体において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
射装置の耐久性をも向上できる。

【００２０】

【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
った縦断面図である。図２は図１（ａ）において板状導
電部材４ａからなる外部電極４とリード線６を省略した
もので、外部電極形成面を説明するための斜視図であ
る。

【００２１】積層型圧電アクチュエータは、図１に示す
ように、複数の圧電体１と複数の内部電極２とを交互に
積層してなる四角柱状の柱状積層体１ａの対向する側
面、即ち図２で示す外部電極形成面１ｂに、板状導電部
材４ａからなる外部電極４が設けられている。柱状積層
体１ａの両端面には不活性体Ｆが設けられており、これ
らの不活性体Ｆにも外部電極４が延設され、接合されて
いる。

【００２２】内部電極２の端部は一層おきに絶縁体３で
被覆され、絶縁体３で被覆していない内部電極２の端部
は、柱状積層体１ａの伸縮方向に変形可能な突起状導電
性端子５を介して、板状導電部材４ａからなる外部電極
４に接続され、各板状導電部材４ａにはリード線６が接
続されている。

【００２３】内部電極２端部の絶縁体３による絶縁は、
外部電極形成面１ｂを有する柱状積層体１ａの側面に一
層おきに深さ５０〜５００μｍ、積層方向の幅３０〜２
００μｍの溝を形成し、この溝内にガラス、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
ンゴム等を充填して行われている。溝は柱状積層体１ａ
の外部電極形成面１ｂのみに形成しても良い。突起状導
電性端子５と絶縁体３は、外部電極４が形成された柱状
積層体１ａの外部電極形成面１ｂに露出した内部電極２
の端部に、交互に形成されている。

【００２４】即ち、溝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
接合されることになる。

【００２５】圧電体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。

【００２６】また、圧電体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体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、圧電体１の厚みが薄すぎると絶縁破壊しやすいか
らである。

【００２７】圧電体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は銀−パラジウム等の金属材料で
形成されており、各圧電体１に所定の電圧を印加し、圧
電体１に逆圧電効果による変位を起こさせる作用をな
す。

【００２８】そして、本発明では、柱状積層体１ａの外
部電極形成面１ｂのうねりが２０μｍ以下、即ち、柱状
積層体１ａの対向する各々の外部電極形成面１ｂの凹凸
差が各々２０μｍ以内の平坦面であることを特徴として
いる。外部電極形成面１ｂのうねりは、特には１０μｍ
以下であることが好ましい。製法上容易という点から、
外部電極形成面を有する柱状積層体１ａの側面全体につ
いてうねりを２０μｍ以下とすることが望ましい。

【００２９】ここで、外部電極形成面１ｂのうねりが２
０μｍ以下とは、図３に示すように、柱状積層体１ａの
外部電極形成面１ｂにおいて、該外部電極形成面１ｂに
直角な平面で柱状積層体１ａを積層方向（伸縮方向）に
切断したとき、その切り口に現れる輪郭を外部電極形成
面１ｂの断面曲線Ｘとした場合、該断面曲線Ｘまでの偏
差の二乗和が最小となる直線を断面曲線Ｘの平均線Ｙと
し、該平均線Ｙと平行な２直線で断面曲線Ｘを挟んだと
きのこの２直線間の距離Ｌが２０μｍ以下であることを
指す。

【００３０】即ち、外部電極形成面１ｂのうねりを２０
μｍ以下の平坦面としたのは、後述する本発明の積層型
圧電素子の製法において、突起状導電性端子５と板状導
電部材４ａからなる外部電極４を接合する際に、すべて
の接合部に均一な荷重を加えることができ、突起状導電
性端子５を介して一層おきのすべての内部電極２を均一
にかつ確実に板状導電部材４ａからなる外部電極４と接
合できるため、接合不良による突起状導電性端子５と、
内部電極２若しくは外部電極４間のスパークを防ぐこと
ができるからである。尚、外部電極４は、不活性部Ｆま
で形成することが望ましいが、外部電極４と突起状導電
性端子５を接続する必要がないため、不活性体Ｆはうね
りを２０μｍ以下とする必要なない。

【００３１】また、本発明では、柱状積層体１ａの対向
する側面にある２つの外部電極形成面１ｂ間の平行度が
２０μｍ以内、特には１０μｍ以内であることが望まし
い。ここで、２つの外部電極形成面１ｂ間の平行度が２
０μｍ以内とは、各々の外部電極形成面１ｂの断面曲線
Ｘ、Ｘ‘の平均線Ｙ、Ｙ‘同士を柱状積層体１ａの同一
側の端部が重なるように平行移動した場合の他方端間の
距離が２０μｍ以下であることを指す。

【００３２】これにより、対向する２つの外部電極形成
面１ｂに於いても、突起状導電性端子５を、内部電極２
と、板状導電部材４ａからなる外部電極４にさらに確実
に接続でき、均一かつ強固にできるため、駆動中に突起
状導電性端子５が内部電極２若しくは外部電極４から剥
離するといった問題が生じるのを防ぐことができ、耐久
性に優れた積層型圧電アクチュエータを提供することが
できる。

【００３３】なお、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、ある程度弾性を有
する厚みである５０μｍ以下であることが望ましい。

【００３４】さらに、突起状導電性端子５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、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。

【００３５】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、銀、若しくは銀が主成分の合
金からなる突起状導電性端子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。

【００３６】なお、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。

【００３７】柱状積層体１ａの対向する２つの外部電極
形成面１ｂ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に圧電体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。

【００３８】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。また、柱
状積層体１ａの側面、板状導電部材４ａの上面、板状導
電部材４ａと柱状積層体１ａの側面との間には、図示し
ないが被覆樹脂が設けられる。

【００３９】以上のように構成された積層型圧電素子の
製法について説明する。まず、柱状積層体１ａを作製す
る。複数の圧電体１と複数の内部電極２とを交互に積層
して成る柱状積層体１ａは、ＰＺＴ等の圧電セラミック
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
圧電体１となるセラミックグリーンシートを作製する。

【００４０】次に、銀−パラジウム粉末にバインダー、
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。

【００４１】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複数積層し、この積層体の上下面
に、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシート
を複数積層し、これを所定の温度で脱バインダーを行っ
た後、９００〜１２００℃で焼成することによって柱状
積層体の上下面に不活性体が形成された焼成体が作製さ
れる。

【００４２】その後、前記焼成体を所定の寸法に平面研
削後、ラップ加工等を行うことにより正負極用の各々の
外部電極形成面１ｂのうねりを２０μｍ以内の平坦面
に、且つ２つの対向する外部電極形成面１ｂ間の平行度
を２０μｍ以下に加工することができる。

【００４３】そして、銀粉末を５０〜８０体積％と残部
がガラス粉末からなる混合物にバインダーを加えて作製
した銀ガラスペーストを、柱状積層体１ａの対向する外
部電極形成面１ｂに塗布し、７００〜９４０℃で焼き付
けを行うことにより、銀ガラスペースト中の銀が内部電
極２端部に集合し、土筆やきのこ状の突起状導電性端子
５を形成することができる。

【００４４】その後、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の外部電極形成
面１ｂに一層おきに溝を形成する。

【００４５】そして、図４に示すように、突起状導電性
端子５の上に板状導電部材４ａを載置し、板状導電部材
４ａを柱状積層体１ａ側に向けて押圧し、銀からなる板
状導電部材４ａを突起状導電性端子５に圧接した状態で
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突起状導電性
端子５と板状導電部材４ａの接合がなされる。

【００４６】その後、溝内に絶縁体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。

【００４７】なお、柱状積層体１ａの側面に一層おきに
溝を形成した後に、溝を形成していない柱状積層体１ａ
の外部電極形成面１ｂに銀ガラスペーストを塗布し、焼
き付けを行い突起状導電性端子５を形成してもよい。

【００４８】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溝を形成
する。

【００４９】その後、該柱状積層体１ａの溝を形成しな
かった外部電極形成面１ｂに、上述と同様の銀ガラスペ
ーストを塗布し、このペースト上に板状導電部材４ａを
載置し、外部電極形成面１ｂと板状導電部材４ａの間に
銀ガラスペーストを介在させた状態で、板状導電部材４
ａを柱状積層体１ａ側に押圧し、板状導電部材４ａ、銀
ガラスペースト及び柱状積層体１ａを圧接した状態で７
００〜９５０℃で熱処理することにより、銀ガラスペー
スト中の銀成分が、内部電極２の端部に集合し、柱状積
層体１ａの外部電極形成面１ｂ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
を板状導電部材４ａに接続することができる。

【００５０】その後、溝部に絶縁体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】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、各圧電体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。

【００５２】以上のように構成された積層型圧電素子
は、柱状積層体１ａの対向する側面にある２つの外部電
極形成面１ｂのうねりが各々２０μｍ以下の平面であ
り、また、２つの外部電極形成面１ｂ間の平行度が２０
μｍ以内であるため、内部電極２と突起状導電性端子
５、突起状導電性端子５と外部電極４を全層に渡って均
一強固にかつ確実に接合することができ、また、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、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、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、耐久性を向上できる。

【００５３】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り、例えば、板状導電部材４
ａの外側に導電性補助部材を設けて外部電極４を形成し
ても良い。この場合には、板状導電部材４ａの外面に導
電性補助部材を設けることにより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。

【００５４】なお、導電性補助部材はアクチュエータの
伸縮に追従し、駆動中に該導電性補助部材の断線を防ぐ
点から、フレキシブルな導電性接着剤や導電性コイル、
若しくは導電性波板、若しくは導電性繊維集合体（ウー
ル状）からなる。特には、抵抗値及びヤング率が低く、
伸縮性に富み、また、アクチュエータの断面積を小さく
できるという点から、材質が銀の導電性波板が望まし
い。

【００５５】図５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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】

【実施例】実施例１ まず、柱状積層体の上下面に不活性体を有する素子本体
を作製した。圧電体は厚み１５０μｍのＰＺＴで形成
し、内部電極は厚み３μｍの銀−パラジウム合金によっ
て形成し、圧電体及び内部電極の各々の積層数は３００
層とした。このような素子本体を、ＰＺＴを含有するグ
リーンシート上に銀−パラジウム合金を含有する導電性
ペーストを塗布し、これを複数層積層し、この積層体の
上下面に、導電性ペーストを塗布していないグリーンシ
ートを複数積層し、これを焼成することにより作製し
た。

【００６０】柱状積層体を有する素子本体の形状加工に
は、素子本体の側面全体について平面研削盤にて研削を
行った後、外部電極形成面を有する素子本体の対向する
２つの側面に対してラップ加工を行い、各々の外部電極
形成面のうねりが５μｍの平坦面に、また、対向する外
部電極形成面間の平行度を５μｍに仕上げた。

【００６１】次に、平均粒径５μｍの銀粉末を６０体積
％と、残部が平均粒径５μｍで軟化点が７５０℃のガラ
ス粉末４０体積％との混合物にバインダーを加えた銀ガ
ラスペーストを作製し、前記素子本体の外部電極形成面
に該銀ガラスペーストを塗布し、８００℃で焼き付け、
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
電性端子を形成した。

【００６２】この後、突起状導電性端子を含む内部電極
の端部一層おきに溝を形成した後、銀からなる厚み２５
μｍの板状導電部材を突起状導電性端子上に載置し、３
０ｋＰａで柱状積層体側に押圧し、９００℃で接合し
た。

【００６３】その後、溝部に絶縁体としてシリコーンゴ
ムを充填し、外部電極にリード線を接続した。

【００６４】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。

【００６５】得られた積層型圧電アクチュエータに１５
０Ｖ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６０Ｈｚの周波数にて印
加し駆動試験を行った結果、５×１０⁸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。 実施例２ 次に、平面研削盤による研削及びラップ加工を制御し、
各外部電極形成面のうねりの大きさを変化させて作製し
た以外は、実施例１と同様の積層型圧電アクチュエータ
を作製した。

【００６６】得られた積層型圧電アクチュエータ対し
て、外部電極と内部電極間の接点不良による不良率を作
製後の初期と、０〜＋１５０Ｖの交流電圧を６０Ｈｚの
周波数にて印加し駆動試験を行い、５×１０⁸サイクル
まで駆動したものについて、調べた。接点不良による不
具合は、断面観察を行い、外部電極と内部電極との接続
が一個所でも断線しているものを接合不良とした。

【００６７】得られた結果を図６に示す。図６より、駆
動試験を行ったサンプルについて、外部電極形成面のう
ねりが２０μｍより大きい場合には、不良率が大きくな
ったのに対し、うねりが２０μｍ以下の場合には、不良
率が極めて小さく、１０μｍ以下の場合には、外部電極
と内部電極間の接点不良に起因する不良率は０であっ
た。

【００６８】また、外部電極形成面のうねりが５０μｍ
より大きい場合には、初期における不良率も大きくなっ
ていた。

【００６９】従って、外部電極形成面のうねりを本発明
で規定するように２０μｍ以下とすることにより、外部
電極と内部電極の接合を均一かつ確実に行うことがで
き、外部電極と内部電極の接点不良を大幅に低減するこ
とができることが判る。

【００７０】

【発明の効果】本発明の積層型圧電素子によれば、柱状
積層体の外部電極形成面のうねりが２０μｍ以下である
ため、例えば、突起状導電性端子を介して一層おきのす
べての内部電極を均一かつ確実に板状導電部材に接合で
き、突起状導電性端子と内部電極若しくは外部電極（板
状導電部材）間のスパークを防ぐことができ、接合不良
を防止できる。

【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
図である。

【図２】外部電極形成面を説明するための斜視図であ
る。

【図３】外部電極形成面のうねりを説明するための説明
図である。

【図４】板状導電部材を突起状導電性端子先端に接合す
る状態を示す工程図である。

【図５】本発明の噴射装置を示す説明図である。

【図６】うねり量と不良率との関係を示すグラフであ
る。

【図７】従来の積層型圧電アクチュエータを示す縦断面
図である。

【符号の説明】

１・・・圧電体 １ａ・・・柱状積層体 １ｂ・・・外部電極形成面 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 ３１・・・収納容器 ３３・・・噴射孔 ３５・・・バルブ ４３・・・圧電アクチュエータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の圧電体と複数の内部電極とを交互に
   積層してなり、側面に２つの外部電極形成面を有する柱
   状積層体と、該柱状積層体の外部電極形成面にそれぞれ
   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、前記柱状積層体の外部電極形成面のうねりが２０
   μｍ以下であることを特徴とする積層型圧電素子。
2. 【請求項２】柱状積層体の対向する側面に外部電極形成
   面が形成されており、該対向する外部電極形成面間の平
   行度が２０μｍ以内であることを特徴とする請求項１記
   載の積層型圧電素子。
3. 【請求項３】外部電極が板状導電部材を具備して構成さ
   れるとともに、内部電極の端部に柱状積層体の外部電極
   形成面から突出する突起状導電性端子を設け、該突起状
   導電性端子を前記板状導電部材に接続してなることを特
   徴とする請求項１又は２記載の積層型圧電素子。
4. 【請求項４】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３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。