CN101253638B - 层叠型压电元件以及使用该压电元件的喷射装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种抗折强度以及绝缘性高、具有优越变位性能的层叠型压电元件以及具有该元件的喷射装置。该层叠型压电元件具有隔着内部电极层(2)层叠多个压电体层(1)而成的层叠体(4)，其中，位于在层叠方向上相邻的两个压电体层(1、1)间、且位于所述内部电极层(2)的侧端部(2a)和所述层叠体(4)的侧面(4a)之间的周缘部(31)的至少一部分，是多个金属区域(3)隔着空隙(21)散布的散布部。

Description

层叠型压电元件以及使用该压电元件的喷射装置
技术领域
本发明涉及层叠型压电元件以及使用该压电元件的喷射装置，更详细地说例如涉及汽车发动机的燃料喷射装置、喷墨器等液体喷射装置、光学装置等精密定位装置、振动防止装置等上搭载的驱动元件；燃烧压力传感器、敲击传感器、加速度传感器、荷重传感器、超声波传感器、感压传感器、偏航率传感器等上搭载的传感器元件；压电陀螺、压电开关、压电变压器、压电断路器等上搭载的电路元件等中采用的层叠型压电元件以及喷射装置。
背景技术
迄今为止，公知有一种压电执行器，其使用层叠型压电元件，该层叠型压电元件具有层叠体，所述层叠体是隔着内部电极层(金属层)对多个压电体层进行层叠而成的。该压电执行器被分成两种，一种是同时烧制类型，另一种是交替层叠由一个压电磁器构成的压电体层和板状体的内部电极层的堆叠类型。由于在低电压化、制造成本降低以及薄层化的发明有利，且在耐久性的方面有利，所以同时烧制类型的压电执行器显示出优越性。
图13A是表示现有的层叠型压电元件的立体图。该层叠型压电元件由层叠体110和在相互对向的侧面上形成的一对外部电极104构成。层叠体110是多个压电体层101隔着内部电极层102而层叠的层叠体。多个内部电极层102以在层叠体110的相互对向的侧面交替露出的方式被层叠。而且，一对外部电极104分别形成于层叠体110的对向的侧面，每隔一层连接于内部电极层102。一般地说，外部电极104是将含有银等导电材料和玻璃的导电性膏剂涂敷在层叠体110的侧面，通过进行烧印而形成的(例如，专利文献1：日本特开2000-332312号公报、专利文献2：日本特开2000-31558号公报、专利文献3：日本特开2005-174974号公报)。层叠体110的层叠方向上的两端面层叠有不活性层109。
图13B是用于说明上述的层叠型压电元件上的压电体层101和内部电极层102的层叠状态的局部截面图。如图13A、图13B所示，在该层叠型压电元件中，多个内部电极层102没有形成在压电体层101的主面整体上，而形成内部电极层102的面积小于压电体层101的主面的面积的构造、所谓局部电极构造。在层叠方向相邻的两个压电体层101、101之间存在内部电极层102和该内部电极层102的侧端部102a与层叠体110的侧面110a之间的周缘部(内部电极非形成部位)111。
图14是更详细地表示上述层叠型压电元件上的层叠体的侧面与外部电极的接合部分的放大截面图。如图14所示，层叠体101是构成其的压电体层101(1011，1012，…，101n-1(n≥2))与内部电极层102(1021，1022，…，102n-1，102n(n≥2))交替层叠而成的。在该层叠体110中，设有例如在压电体层101的主面上没有形成内部电极层102的周缘部111(…，111m，…，111m+2，…(2≤m≤n-3))，该周缘部111被配置成交替邻接于一对外部电极104。由此，内部电极层102每隔一层露出于层叠体110的不同的侧面，并每隔一层分别与在层叠体110的相对的侧面形成的一对外部电极104连接。
在将该层叠型压电元件用作压电执行器时，利用焊料进一步将导线106固定于外部电极104，通过该导线106，在一对外部电极104之间施加规定的电位。由此，驱动层叠型压电元件。尤其在近年来，层叠型压电元件要求小型化，并且要求在大的压力下确保较大的变位量。为此，要求施加更高的电场，要求能够进行长时间连续驱动。
但是，在现有的层叠型压电元件中，如前所述，由于内部电极层102为局部电极构造，所以如果对外部电极104、104施加电压，则只有被位于压电体层101的上下的两片内部电极层102夹着的部分、即将一个内部电极层102相对于另一个内部电极层102相层叠方向投影时重合的区域变位(变位部)。另一方面，在压电体层101之中的，如图13B、图14所示没有形成内部电极层102的部分(与周缘部111相接的部分)中，压电体层101不变位(非变位部)。例如内部电极层102m的周缘部111m的层叠方向两侧的压电体层101m-1、101m被同极的内部电极层102m-1、102m+1夹着。因此，由于没有对相对于周缘部111m的层叠方向两侧的压电体层101m-1、101m施加电场，所以该部分不变位。而且，在周缘部111m中由于在层叠方向相邻的两个压电体层101m-1、101m相互被牢固地接合，所以存在该周缘部111m限制层叠体整体的变位，元件的变位量变小的问题。对于周缘部111m+2等其他周缘部也存在上述同样的问题。另一方面，该周缘部111为了使内部电极层102交替地与一对外部电极104连接而起到确保绝缘性的作用，并且不隔着内部电极层102而直接接合压电体层101彼此，起到提高层叠型压电元件的抗折强度的作用。
专利文献1：日本特开2000-332312号公报
专利文献2：日本特开2000-31558号公报
专利文献3：日本特开2005-174974号公报
如上所述，近年，由于强烈要求通过小型的层叠型压电元件确保大的变位量，所以采取增加压电体层以及内部电极层的层叠数，或施加更高的电场来确保变位量的对策。
但是，在现有的层叠型压电元件的构造中，由于存在没有形成内部电极层的周缘部，所以该部分的压电体层即使向外部电极施加电压也不会变位，反而限制变位部的动作(变位)。另一方面，周缘部为了确保绝缘性和确保抗折强度，需要具有某种程度的大小。即，无法缩小内部电极层的侧端部和层叠体的侧面之间距离。但是，如果增大周缘部，则限制力变大，存在变位性能下降的问题。相反如果减小周缘部，则存在抗折强度以及绝缘性下降的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种抗折强度以及绝缘性高、具有优越变位性能的层叠型压电元件以及具有该元件的喷射装置。
本发明的层叠型压电元件由以下构成。
(1)一种层叠型压电元件，其具有隔着内部电极层层叠多个压电体层而成的层叠体，其特征在于，
位于在层叠方向上相邻的两个压电体层间、且位于所述内部电极层的侧端部和所述层叠体的侧面之间的周缘部的至少一部分，是多个由无机化合物构成的区域隔着空隙散布的散布部。
(2)如所述(1)所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述无机化合物构成的区域是由金属构成的金属区域，所述散布部是多个所述金属区域在与所述内部电极层绝缘的状态下散布而形成的。
(3)一种层叠型压电元件，其具有隔着内部电极层层叠多个压电体层而成的层叠体，其特征在于，
位于在层叠方向上相邻的两个压电体层间、且位于所述内部电极层的侧端部和所述层叠体的侧面之间的周缘部的至少一部分，是多个由金属构成的金属区域在与所述内部电极层绝缘的状态下散布的散布部。
(4)如所述(2)或(3)所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述金属区域由银钯合金构成。
(5.)如所述(1)～(4)中的任意一项所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述无机化合物构成的区域是由陶瓷构成的陶瓷区域，所述散布部是多个所述陶瓷区域散布而形成的。
(6)如所述(5)所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述陶瓷区域连结在所述层叠体的层叠方向相邻的两个压电体层。
(7)如所述(5)或(6)所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述陶瓷区域由与所述压电体层相同的压电陶瓷构成。
(8)一种层叠型压电元件，其具有隔着内部电极层层叠多个压电体层而成的层叠体，其特征在于，
位于在层叠方向上相邻的两个压电体层间、且位于所述内部电极层的侧端部和所述层叠体的侧面之间的周缘部的至少一部分，是多个由树脂构成的区域隔着空隙散布的散布部。
(9)如所述(1)～(8)中的任意一项所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述散布部比所述内部电极层空隙多。
(10)如所述(1)～(9)中的任意一项所述的层叠型压电元件，其特征在于，
具有所述散布部的周缘部与不具有散布部的周缘部相比，内部电极层的侧端部和层叠体的侧面之间的距离长。
(11)如所述(1)～(10)中的任意一项所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述层叠体具有所述内部电极层的侧端部和所述层叠体的侧面之间的距离不同的两个以上的散布部。
(12)如所述(1)～(10)中的任意一项所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述层叠体具有多个所述散布部，在层叠方向相邻的散布部间配置有至少两层以上的所述压电体层。
(13)如所述(12)所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述多个散布部以等间隔配置在所述层叠体的层叠方向。
(14)如所述(1)～(8)中的任意一项所述的层叠型压电元件，其特征在于，
在所述层叠体的全部的周缘部上，在各周缘部的至少一部分分别形成有所述散布部。
(15)如所述(1)～(14)中的任意一项所述的层叠型压电元件，其特征在于，
在所述层叠体的侧面形成有每隔一层分别与多个所述内部电极层电连接的一对外部电极，所述外部电极的一部分进入所述周缘部的一部分。
(16)如所述(15)所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述外部电极的一部分进入构成所述散布部的多个所述区域之间。
(17)如所述(15)或(16)所述的层叠型压电元件，其特征在于，
在所述周缘部形成有从所述内部电极层的侧端部连通到所述外部电极的一部分的空隙。
(18)如所述(15)～(17)中的任意一项所述的层叠型压电元件，其特征在于，
在所述层叠体上存在多个所述外部电极的一部分进入的所述周缘部，这些周缘部规则地配置在所述层叠体的层叠方向上。
(19)如所述(15)～(18)中的任意一项所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述金属区域的主成分与所述外部电极的主成分相同。
(20)如所述(1)～(19)中的任意一项所述的层叠型压电元件，其特征在于，
在所述层叠体的侧面形成有由树脂构成的被覆层，所述被覆层的一部分进入到所述周缘部的一部分。
(21)一种喷射装置，其特征在于，
具备：具有喷出孔的容器、和所述(1)～(20)的任一项所述的层叠型压电元件，
通过所述层叠型压电元件的驱动，从所述喷射孔喷射在所述容器内填充的液体。
发明效果
根据上述(1)所述的层叠型压电元件，由于上述周缘部的至少一部分是多个由无机化合物构成的区域隔着空隙散布的散布部，所以能够降低限制变位部的变位的非变位部的限制力。另外，在上述周缘部中，由于隔着空隙使上述区域散布，所以能够抑制元件的抗折强度以及绝缘性下降。由此，能够同时实现高可靠性和高变位性能。其结果是，与现有技术相比，即使削减层叠数，也能够维持高的变位量，因此，能够使层叠型压电元件小型化。另外，与现有技术相比，即使减小施加电压，也能够维持高的变位量。另外，通过使施加电压下降，能够更可靠地防止在电极间产生短路(short)。
而且，在本发明中，所谓“多个由无机化合物构成的区域隔着空隙散布”是指在层叠方向相邻的两个压电体层之间，多个上述区域隔着空隙以相互孤立的状态配置。
在上述(2)所述的层叠型压电元件中，无机化合物构成的区域是由金属构成的金属区域，散布部是多个金属区域在与内部电极层绝缘的状态下散布而形成的。如此，由于散布部是多个比构成压电体层的压电性陶瓷更容易变形的金属区域散布而成的，所以能够进一步降低限制变位部的变位的非变位部的限制力。另外，由于金属区域由于隔着空隙散布，所以能够使金属区域和压电体层接触的面积减少，因此能够降低金属区域夹着压电体层的力。另外，在层叠型压电元件变位时，压缩应力和拉伸应力复杂地分布，但本发明的散布部由于是多个金属区域散布而成的，所以能够分别同时缓和在一个散布部内存在的各个金属区域从各种方向作用的压缩应力和拉伸应力。另外，由于多个金属区域在与内部电极层绝缘的状态下散布，所以能够防止周缘部的绝缘性下降。
上述(3)所述的层叠型压电元件，上述周缘部的至少一部分是多个由金属构成的金属区域在与内部电极层绝缘的状态下散布的散布部。如此，由于具有多个比压电体层更容易变形的金属区域散布的散布部，所以能够降低限制变位部的变位的非变位部的限制力，并且能够抑制元件的抗折强度以及绝缘性的下降。
如上述(4)所述，在金属区域由银钯合金构成时，由于银钯合金是全率固溶的合金，所以可以使用任意组成比率的合金。由此，由于能够选择各种烧制温度，所以在烧制层叠型压电元件时，能够同时烧结缓和层。另外，由于银钯合金熔融时的表面张力高，所以在由银钯合金形成的金属区域上难以形成锐利的端部。由此，由于接合界面形成圆弧状的新月，所以金属层本身不会产生应力集中部位，能够提高应力缓和效果。另外，由于内部电极层也是银钯，所以能够在压电体层的大致整个面上使烧结时的内部电极层和压电体层的热膨胀差均匀化，因此能够抑制产生因热膨胀差引起的应力。
另外，在上述(5)所述的层叠型压电元件中，无机化合物构成的区域是由陶瓷构成的陶瓷区域，散布部是多个陶瓷区域散布而形成的。如此，由于散布部是多个陶瓷区域散布而形成的，所以在应力施加时，在直接接触于陶瓷区域的压电体层上能够使应力散布分散。
另外，直接接触于应力集中部位的陶瓷区域的压电体层，对应于应力使结晶构造变化，能够吸收该应力。另外，在与陶瓷区域相接的压电体层的结晶构造变化时，由于没有与陶瓷区域相接的压电体层(与空隙相接的压电体层)的结晶构造也变化，所以应力不会局部集中，而分散到散布部整体。即，并不是陶瓷区域整体直接应力缓和，而是利用与陶瓷区域相接的压电体层的结晶构造变化，间接地使应力缓和。另外，在隔着空隙具备陶瓷区域和金属区域时，由于与上述效果的相乘效果，能够进一步提高应力缓和效果。即，对于快速冲击，压电体发挥应力缓和效果，对于强度大的冲击，金属区域发挥应力缓和效果，因此，在散布部包括金属区域和压电体构成的陶瓷区域时，应力缓和效果最高。
另外，如上述(6)所述，陶瓷区域连结在层叠体的层叠方向相邻的两个压电体层时，防止这些压电体层彼此的接合强度过度下降，能够提高元件的抗折强度，且能够将施加给陶瓷区域的应力分散到与陶瓷区域相接的两个压电体层，从而缓和应力。
另外，如上述(7)所述，陶瓷区域由与压电体层相同的压电陶瓷构成时，在应力作用于陶瓷区域时，陶瓷区域本身对应于应力使结晶构造变化，从而能够吸收该应力。另外，由于陶瓷区域隔着空隙散布，所以应力集中部位的陶瓷区域彼此隔离。因此，在对应于应力，陶瓷区域的结晶构造变化时，对于位于其附近的陶瓷区域的结晶构造几乎不造成影响，各个陶瓷区域发挥应力缓和效果。另外，由于与陶瓷区域相接的压电体层也在此时的应力的作用下结晶构造变化，许哦一不会使因结晶构造变化引起的应力只集中于陶瓷区域，在散布部以及其周边也能够吸收应力。另外，应力缓和的原动力由于是结晶构造内的离子的变位引起的构造相转移，所以在压电陶瓷构成的陶瓷区域的情况下，与金属区域相比能够高速变形。由此，相对于高速冲击引起的应力也能够追随于该速度，能够形成感应速度快的应力缓和层。
另外，如上述(8)所述，散布部也可以是多个由树脂构成的区域隔着空隙散布的散布部。如此，散布部是多个比构成压电体层的压电性陶瓷更容易变形的树脂区域散布的散布部，所以能够进一步降低限制变位部的变位的非变位部的限制力。
如上述(9)所述，优选散布部比内部电极层空隙多。即，在层叠方向相邻的两个压电体层之间，通过相比于内部电极层在周缘部设置更多的空隙，由此在变位部能够充分确保内部电极层和压电体层的接触面积。
另一方面，在非变位部，散布部能够更可靠地削弱限制层叠体的变位的力，并且能够缓和在变位部和非变位部的边界产生的应力。
在上述(10)所述的层叠型压电元件中，具有散布部的周缘部与不具有散布部的周缘部相比，内部电极层的侧端部和层叠体的侧面之间的距离长。通过形成这样的方式，由于能够以跨过在变位部和非变位部的边界产生的应力集中部位设置缓和层，所以即使散布部的数量少，也能够提高削减限制变位部的变位的限制力的效果。
在上述(11)所述的层叠型压电元件中，层叠体具有内部电极层的侧端部和层叠体的侧面之间的距离不同的两个以上的散布部。在变位部和非变位部的边界应力最集中。假若内部电极层的侧端部和层叠体的侧面之间的距离均匀，则元件的应力越容易集中。因此，不使内部电极层的侧端部和层叠体的侧面之间的距离均匀，形成多个不同的具有两个以上的距离的散布部为好。另外，在层叠体的层叠方向上尤其在容易施加应力的部位配置上述距离长的散布部，能够进一步提高限制力的降低效果，尤其在需要高的抗折强度的部位，配置上述距离短的散布部，能够进一步提高强度。
如上述(12)所述，在层叠体具有多个散布部，在层叠方向相邻的散布部间配置有至少两层以上的压电体层时，能够维持元件的高抗折强度。另外，如上述(13)所述，在多个散布部以等间隔配置在层叠体的层叠方向时，能够在元件的层叠方向整体上使非变位部的限制力大致均匀。另外，此时，应力不会集中于特定的层叠部位，能够使应力分散。
另外，在本发明中，在想要进一步提高元件的变位量时，如上述(14)所述，在层叠体的全部的周缘部上，在各周缘部的至少一部分分别形成有散布部即可。由此，能够将限制变位部的变位的非变位部的限制力在层叠体整体上显著降低，因此，能够得到更大的变位量。
上述(15)所述的层叠型压电元件，在层叠体的侧面形成有每隔一层分别与多个内部电极层电连接的一对外部电极，外部电极的一部分进入周缘部的一部分。由此，由于形成从层叠体的侧面向层叠体中打入桩子的构造，所以能够显著提高外部电极和层叠体的接合强度。其结果是即使在高电场、高压力下进行长时间连续驱动的情况下，也能够防止外部电极从层叠体的侧面剥离，因此，能够良好地保持外部电极和内部电极层的连接，能够防止产生变位特性下降的问题。另外，在连续地接合外部电极和金属区域时，利用金属区域的缓和效果，还能够缓和外部电极引起的元件的应力。
另外，如上述(16)所述，外部电极的一部分也可以进入构成散布部的多个区域之间。由此，能够进一步提高外部电极和层叠体的接合强度。另外，在上述区域是金属区域的情况下，由于外部电极的一部分进入金属区域之间，所以通过构成金属区域的金属和构成外部电极的金属的接合力，能够进一步提高外部电极的接合强度。
如上述(17)所述，在周缘部形成有从内部的电极层的侧端部连通到外部电极的一部分的空隙时，能够有效地削弱对在该周缘部的层叠方向上相邻的两个压电体层进行限制的限制力，所以能够进一步增大元件的变位量。
如上述(18)所述，在层叠体上存在多个外部电极的一部分进入的周缘部，这些周缘部规则地配置在层叠体的层叠方向上时，外部电极在层叠体的层叠方向的整个区域大致均匀且牢固地被接合。
如上述(19)所述，由于在金属区域的主成分与外部电极的主成分相同时，在形成外部电极时，金属区域和外部电极能够相互扩散，所以外部电极相对于层叠体的密接强度变高，能够提高外部电极的锚效果。其结果是，即使在高电场、高压力下长时间连续驱动的情况下，也能够防止外部电极从层叠体的侧面剥离，所以能够保持良好的外部电极和内部电极的连接，能够防止产生变位特性下降的问题。另外，由于能够使外部电极和金属区域的热膨胀系数相同，所以即使层叠型压电元件的使用环境温度变动，也能够使因外部电极和压电体的热膨胀次数的差引起的应力和因金属区域与压电体的热膨胀系数的差引起的应力相接近。由此，由于在外部电极和金属区域之间内部应力的差变小，所以利用金属区域的缓和效果，还能够缓和外部电极引起的元件的应力。
上述(20)所述的层叠型压电元件，在层叠体的侧面形成有由树脂构成的被覆层，被覆层的一部分进入到周缘部的一部分。由此，由于形成从层叠体的侧面向层叠体中打入桩子(由被覆层的一部分构成的被覆层)的构造，所以能够显著提高外部电极和层叠体的接合强度。其结果是即使在高电场、高压力下进行长时间连续驱动的情况下，也能够防止外部电极从层叠体的侧面剥离，因此，能够良好地保持外部电极和内部电极层要求的、与元件外部的绝缘特性，能够防止产生变位特性下降的问题。另外，在连续地接合外部电极和金属区域时，利用金属区域的缓和效果，还能够缓和被覆层引起的元件的应力。即使产生因张力差引起的应力，利用金属区域的缓和效果，还能够缓和因外部电极引起的元件的应力。
上述(21)所述的本发明的喷射装置，由于具备具有喷出孔的容器、和上述的层叠型压电元件，通过所述层叠型压电元件的驱动，从所述喷射孔喷射在所述容器内填充的液体，因此，液体的排出性能优越，耐久性优越。
附图说明
图1A是表示本发明的第一实施方式的层叠型压电元件的立体图；
图1B是表示图1A的层叠型压电元件中的压电体层和内部电极层的层叠状态的局部立体图；
图2是表示第一实施方式的层叠型压电元件中的压电体层和内部电极层的层叠构造的局部放大截面图；
图3是表示第二实施方式的层叠型压电元件中的压电体层和内部电极层的层叠构造的局部放大截面图；
图4是表示第三实施方式的层叠型压电元件中的压电体层和内部电极层的层叠构造的局部放大截面图；
图5是表示第四实施方式的层叠型压电元件中的压电体层和内部电极层的层叠构造的局部放大截面图；
图6是表示第五实施方式的层叠型压电元件中的压电体层和内部电极层的层叠构造的局部放大截面图；
图7是表示第六实施方式的层叠型压电元件中的压电体层和内部电极层的层叠构造的局部放大截面图；
图8是表示第七实施方式的层叠型压电元件的截面图；
图9是表示第七实施方式的层叠型压电元件中的外部电极和层叠体的侧面的接合部分的局部放大截面图；
图10是表示第七实施方式的层叠型压电元件中的周缘部的一个例子的局部放大截面图；
图11是在层叠方向上垂直且在包括内部电极层以及周缘部的平面上切第七实施方式的层叠型压电元件时的截面图；
图12是表示本发明的一实施方式的喷雾装置的截面图；
图13A是表示现有的层叠型压电元件的立体图；
图13B是用于说明图13A的层叠型压电元件中的压电体层和内部电极层的层叠状态的局部立体图；
图14是表示现有的层叠型压电元件中的压电体层和内部电极层的层叠构造的局部放大截面图。
图中：
1、1a、1b-压电体层；2-内部电极层；2a-内部电极层的侧端部；3-金属区域；4-层叠体；4a-层叠体4的侧面；5-外部电极；6-导线；31-周缘部；51-绝缘性陶瓷；61-散布部。
具体实施方式
<层叠型压电元件>
(第一实施方式)
以下参考附图详细说明本发明的第一实施方式的层叠型压电元件。图1A是表示本实施方式的层叠型压电元件的立体图；图1B是表示该层叠型压电元件中的压电体层和内部电极层(金属层)的层叠状态的局部截面图；图2是表示第一实施方式的层叠型压电元件中的压电体层和内部电极层的层叠构造的局部放大截面图。
如图1A、图1B所示，该层叠型压电元件具有多个压电体层1隔着内部电极层2被层叠的层叠体4。在层叠体4的侧面形成有每隔一层与多个内部电极层2连接的一对外部电极5。多个内部电极层2没有形成在压电体层1的主面整体上，而形成内部电极层2的面积小于压电体层1的主面的面积的构造、即所谓的局部电极构造。这些内部电极层2以在层叠体4的相互对向的侧面上交替露出的方式被层叠。
在该层叠型压电元件中，如上所述，由于内部电极层2形成局部电极构造，所以如果对外部电极5、5施加电压，则只是被位于压电体层1的上下的两片内部电极层2夹着的部分、即一个内部电极层2相对于另一个内部电极层2在层叠方向重合的区域(变位部70)变位。另一方面，如图1B所示，在压电体层1中的、没有形成内部电极层2的部分(周缘部31)31，压电体层1不变位(非变位部71)。
在将本发明的层叠型压电元件用作压电执行器的情况下，可以利用焊料将导线6连接固定于外部电极5，并将导线6连接于外部电压供给部。通过从该外部电压供给部通过导线6对外部电极5、5施加规定的电压，由此在逆压电效果的作用下能够使各压电体层1变位。
如图1B以及图2所示，该层叠型压电元件具有周缘部31，其位于在层叠方向相邻的两个压电体层1、1之间，且位于内部电极层2的侧端部2a和层叠体4的侧面4a之间。在本实施方式的层叠型压电元件中，在多个周缘部31之中的、压电体层1a和压电体层1b之间的周缘部31上形成有多个由金属形成的金属区域3散布的散布部61。如图1B所示，该散布部61在周缘部31的大致整体上形成(多个金属区域3分布在周缘部31的大致整体上)。还可以取代金属区域3，而使由比压电性陶瓷更容易变形的其他物质构成的区域散布。在此，所谓“变形”可以是弹性变形、塑性变形、脆性变形等任一种方式的变形。作为比压电性陶瓷更容易变形的物质，可以是气体、液体、固体、凝胶状物质等任一种形式。
如上所述，本实施方式中的区域3是由金属构成的金属区域3。这些金属区域3、3、…，以与内部电极层2绝缘的状态散布于周缘部31。在此，所谓“以与内部电极层2绝缘的状态散布”是指处于多个金属区域3不与内部电极层2电导通的状态，且处于金属区域3彼此互相隔离而不为电导通的状态。
将散布部61配置在位于层叠体4的多个周缘部31之中的、层叠体4的哪个位置并没有特别限定。例如，可以在全部的周缘部31(全部的与内部电极层2邻接的周缘部31)上形成散布部61，还可以在任意选定的周缘部31上形成散布部61。在该第一实施方式中，如图2所示，形成有散布部61的周缘部31存在多个，这些散布部61在层叠体4的层叠方向上相隔两层以上的压电体层1被分别配置。
作为构成金属区域3的材料，例如可使用与内部电极层2同样的材料，优选是银钯合金。银钯合金由于在金属中容易柔软地变形，所以即使量少，使非变位部的限制力降低的效果也高。另外，银钯合金由于难以金属疲劳，耐氧化性高，所以能够抑制层叠型压电元件的耐久性下降。对于金属区域3的形状、大小、存在于周缘部31的个数并没有特别的限定，只要至少如上所述处于散布的状态下即可。
具体地说，在从层叠体4的层叠方向观察形成了散布部61的周缘部31时，多个金属区域3的合计面积相对于周缘部31的面积所占的比例，优选为0.1～50％，更优选为5～30％。如果金属区域3所占的比例不到0.1％，则有可能无法充分得到降低对变位部的变位进行限制的限制力的效果。另一方面，如果金属区域3所占的比例超过50％，则抗折强度以及绝缘性有可能过度下降。另外，在从层叠体4的层叠方向观察金属区域3时的区域3的最大径r并没有特别的限定，但如果过度变大，则抗折强度以及绝缘性有可能下降。因此，区域3的最大径r最好在周缘部31上的内部电极层2与外部电极5的最短距离L的1/2以下，优选为1/10以下。举出具体例子，例如，在最短距离L约为1mm左右时，区域3的最大径r最好在500μm以下，优选在100μm以下。
另外，在本实施方式中，在形成了散布部61的周缘部31中，在相邻的金属区域3之间的一部分或全部分上存在绝缘性陶瓷区域，该绝缘性陶瓷区域连结相邻的压电体层1a、1b。作为在相邻的金属区域3之间存在且连结压电体层1彼此的陶瓷，并没有特别的限定，但优选的是与压电体层1相同的材料。作为压电体层1的材料，在使用钛酸锆酸铅的情况下，在周缘部31中，作为连结压电体层1彼此的绝缘性陶瓷，优选使用钛酸锆酸铅。由此，不仅能够防止因热膨胀差引起的不良情况的发生，而且还可以得到结合压电体层1彼此的高的接合强度。
另外，形成有散布部61的周缘部31更优选的是以等间隔配置在层叠体4的层叠方向上。即，在多个内部电极层2之中的、相隔两层以上的压电体层1以等间隔选择的多个内部电极层2的侧端部2a和层叠体4的侧面4a之间的多个周缘部31上，散布多个金属区域3即可。如此使金属区域3散布于以等间隔选择的多个周缘部31，因此，能够使变位性能和抗折强度设定得更加平衡。
作为压电体层1的材料，可以使用各种压电性陶瓷，并不特别限定，例如有Bi层状化合物(层状钙钛矿(perovskite)型化合物)，钨青铜型化合物、Nb系钙钛矿型化合物(Nb酸纳等Nb酸碱化合物(NAC)，Nb酸钡等Nb酸碱土类化合物(NAEC))，镁铌酸铅(PMN系)，镍铌酸铅(PNN系)，含有Pb的钛酸锆酸铅(PZT)，钛酸铅等钙钛矿型化合物等。这之中，尤其最好是至少含有Pb的钙钛矿型化合物为好。例如，优选含有镁铌酸铅(PMN系)，镍铌酸铅(PNN系)，含有Pb的钛酸锆酸铅(PZT)或钛酸铅等的物质。它们之中的钛酸锆酸铅、钛酸铅在施加大的变位方面优选。压电陶瓷优选为表示其压电特性的压电变形常数d33较高。
作为内部电极层2的材料，只要是具有导电性的材料即可，可采用金、银、钯、铂、铜、铝或它们的合金等。作为合金的具体例子，例如可举出银钯合金等。内部电极层2的厚度需要是具有导电性且不妨碍变位的程度的厚度，一般说优选0.5～7μm左右，更优选为1～5μm左右。另外，压电体层1的厚度、即内部电极层2间的距离优选为50～200μm左右。如果压电体层1的厚度过厚，则执行器的小型化、低位化就无法实现，另一方面，如果压电体层1的厚度过薄，则变得容易破坏绝缘。作为外部电极5的材料，只要是具有导电性的材料即可，可以采用金、银、钯、铂、铜、铝、镍或它们的合金等。
接着，对于本实施方式的层叠型压电元件的制造方法进行说明。首先，制作料浆，其将钛酸锆酸铅(PbZrO3-PbTiO3)等钙钛矿型氧化物构成的压电性陶瓷的暂烧粉末和碱系、丁缩醛系等有机高分子构成的粘接剂以及DBP(邻苯二甲酸二丁酯)、DOP(苯二甲酸二辛酯)等可塑剂进行混合而成，通过公知的刮板法或滚压辊法等带成型法将该料浆成形为陶瓷生片。
接着，在银-钯等构成内部电极层2的金属粉末中，添加混合粘接剂和可塑剂等，制作导电性膏剂，通过丝网印刷等将其印刷到所述陶瓷生片的上面，形成例如1～40μm左右的厚度。此时，在内部电极层非形成部(周缘部31)上通过丝网印刷以散布方式形成金属区域3。使金属区域3散布时可以采用喷雾器或蒸镀等方法，或者通过蚀刻、喷砂等将形成为模状的金属层局部除去等其他方法。
接着，将多个印刷了导电性膏剂的陶瓷生片进行层叠，对该层叠成形体在规定温度下进行脱粘接剂处理，之后，在900～1200℃下通过烧制可以得到层叠体4。
接着，在银粉末中加入玻璃粉末和粘接剂，制作银玻璃导电性膏剂，通过丝网印刷等方法将该导电性膏剂印刷到层叠体4的相对的侧面4a、4a上，进行干燥后，通过在500～800℃下进行烧印，可以形成外部电极5。此时，可以取代印刷，而将使上述银玻璃膏剂干燥后的5μm以下的片进行烧印。
接着，将形成了外部电极5的层叠体4浸渍在硅酮橡胶溶液中，在对该硅酮橡胶溶液进行抽真空之后，从硅酮橡胶溶液拉起层叠体4，在层叠体4的侧面涂敷硅酮橡胶。之后，通过使在层叠体4的侧面涂敷的硅酮硬化，完成本发明的层叠型压电元件。
最后，通过将导线连接于外部电极5，经由该导线对一对外部电极5施加3kV/mm的直流电压，对层叠体4进行分极处理，由此完成使用本发明的层叠型压电元件的压电执行器。导线连接于外部的电压供给部，经由导线以及外部电极5向金属层2施加电压，由此各压电体层1在逆压电效果的作用下较大地变位。由此，例如起到作为向发动机喷射供给燃料的汽车用燃料喷射阀的作用。
(第二实施方式)
图3是表示本发明的第二实施方式的层叠型压电元件中的压电体层1和内部电极层2的层叠构造的局部放大截面图。如图3所示，在本实施方式的层叠型压电元件中，在散布部61中，在相邻的区域3、3之间形成有空隙21。即，散布部61包括比构成压电体层1的压电性陶瓷更容易变形的金属区域3和空隙21。在散布部61，多个金属区域3以与内部电极层2绝缘的状态下散布，并且散布有多个空隙21。在相邻的金属区域3、3之间夹有空隙21。由于空隙21存在于相邻的金属区域3之间，邻接的金属彼此不会导通而能够可靠地确保绝缘性。另外，由于空隙21存在于相邻的金属区域3之间，所以能够使金属区域3的变形更加容易的空间存在，因此，能够进一步降低非变位部的限制力。
在图3的实施方式中，在散布部61，在相邻的金属区域3、3之间存在绝缘性陶瓷区域，该绝缘性陶瓷区域连结彼此相邻的压电体层1。多个空隙21分散在绝缘性陶瓷区域中。在本实施方式中，示出了在绝缘性陶瓷区域中形成有空隙21的情况，但在相邻的区域3之间也可以仅存在绝缘性陶瓷区域，另外，还可以仅存在空隙21，而且还可以存在绝缘性陶瓷区域和空隙21这双方。
在形成了散布部61的周缘部31中，为了使空隙21存在于金属区域3之间，可以如下这样。即，为了仅存在空隙，在上述内部电极的导电性膏剂中，混合在脱脂时分解的树脂、例如丙烯酸小球或石蜡等树脂，通过将其进行涂敷就能够实现。另外，也可以通过在形成了空隙的部位印刷粘接剂。另外，在周缘部31中，为了在金属区域3、3之间存在空隙21和绝缘性陶瓷区域这双方，而通过在上述导电膏剂中混合绝缘性陶瓷的共材就能够实现。对于其他的部位，标注图1、图2相同的符号，省略说明。
(第三实施方式)
图4是表示本发明的第三实施方式的层叠型压电元件中的压电体层1和内部电极层2的层叠构造的局部放大截面图。如图4所示，在该实施方式的层叠型压电元件中，在全部的内部电极层2的侧端部2a和层叠体4的侧面4a之间的多个周缘部31(周缘部31的全部)上形成有散布部61。在图4中，放大表示了层叠体4的一个侧面附近，与其相对向的侧面并没有表示，但在该相对向的侧面附近的全部周缘部31上也形成有散布部61。由此，由于能够使限制变位部的变位的限制力显著下降，所以能够显著提高层叠型压电元件的变位性能。另外，在本实施方式的层叠型压电元件中，在散布部61中，在相邻的金属区域3之间的一部分或全部存在绝缘性陶瓷51，该陶瓷51连结在相邻的压电体层1彼此之间。对于其他部位，标注与图1、图2相同的符号，并省略说明。
(第四实施方式)
图5是表示本发明的第四实施方式的层叠型压电元件中的压电体层1和内部电极层2的层叠构造的局部放大截面图。如图5所示，在该实施方式的层叠型压电元件中，形成了散布部61的周缘部31在层叠体4的层叠方向上配置有多个。这些散布部61上分别散布有多个金属区域3和空隙41。本实施方式中的散布部61主要由金属区域3和空隙41构成。与图3所示的实施方式的情况相比，由于在散布部61存在的绝缘性陶瓷区域少，所以元件的变位量变得更大。另外，在本实施方式中，散布部61比内部电极层2空隙多。空隙的多少的比较只要测量空隙率即可。空隙率通过与后述相同的方法能够测量。对于其他部位，标注与图1～图3相同的符号，省略说明。
(第五实施方式)
图6是表示本发明的第五实施方式的层叠型压电元件中的压电体层1和内部电极层2的层叠构造的局部放大截面图。如图6所示，在该实施方式的层叠型压电元件中，形成了散布部61的周缘部31比没有形成散布部的周缘部32大。在此，在本实施方式中，所谓“形成了散布部61的周缘部31比没有形成散布部的周缘部32大”，意味着内部电极层2的侧端部2a和层叠体4的侧面4a之间的距离长。另外，也可以由从层叠体4的层叠方向观察时的面积来比较周缘部31或周缘部32。此时，周缘部31的面积比周缘部32的面积大。如此，通过将金属区域3散布的周缘部31形成为大于没有金属区域散布的周缘部32的构造，即使在金属区域3散布的周缘部31的数量少时，也能够提高限制变位部的变位的限制力的降低效果。对于其他部位，标注与图1～图3相同的符号，省略说明。
(第六实施方式)
图7是表示本发明的第六实施方式的层叠型压电元件中的压电体层1和内部电极层2的层叠构造的局部放大截面图。如图7所示，在该实施方式的层叠型压电元件中，内部电极层2的侧端部2a和层叠体4的侧面4a之间的距离不同的周缘部31、31′在层叠体4的层叠方向上配置有多个。在这些周缘部31、31′上以与内部电极层2绝缘的状态分别形成有多个金属区域3散布的散布部61、61′。通过形成这样的构造，能够进一步降低限制力。对于其他部位，标注与图1～图3相同的符号，省略说明。
(第七实施方式)
图8是第七实施方式的层叠型压电元件的截面图。图9是本实施方式中的外部电极和层叠体的侧面之间的接合部位的放大截面图。如图8、图9所示，本实施方式的层叠型压电元件具有层叠体4，该层叠体4是多个压电体层1(11，12，…，1n-1(n≥2))和多个内部电极层2(21，22，…，2n-1，2n(n≥2))交替层叠而构成的，在该层叠体4的相对向的侧面接合有每隔一层将内部电极层2的端部电连接的一对外部电极5。在各外部电极5上通过焊料等连接固定有导线6。该导线6连接于外部的电压供给部(没有图示)。
如果通过导线6对各压电体层1施加规定的电压，则在压电体层1产生因逆压电效果产生的变位。另一方面，在层叠体4的层叠方向的两端部分别配置有由多个压电体层构成的不活性层9。这些不活性层9仅在一方的主面侧配置内部电极层2，在另一方的主面侧没有配置内部电极层，因此即使施加电压也不会产生变位。如图8、图9所示，在从多个压电体层11，12，…，1n-1选择的、在层叠方向相邻的两个压电体层1k-1，1k(2≤k＜n-1)之间，设有内部电极层2k、以及该内部电极层2k的侧端部2a与层叠体4的侧面4a之间的周缘部31。
内部电极层2k主要由金属和空隙构成，是有利于邻接的压电体层1k-1，1k变位的区域。在存在于层叠体4多个周缘部31之中的、位于内部电极层2k的侧端部2a与层叠体4的侧面4a之间的周缘部31上，形成有多个由比构成压电体层1的压电性陶瓷更容易变形的物质形成的区域散布的散布部61k。另一方面，在位于内部电极层2k+2的侧端部2a和层叠体4的侧面4a之间的周缘部31上，没有形成散布部，填充有和邻接于层叠方向的两侧的压电体层1k+1，1k+2相同的压电体陶瓷。
图10是表示本实施方式的周缘部的一个例子的局部放大截面图。如图10所示，散布部61k包括金属区域3和空隙41。即，本实施方式的情况下，上述的“由容易变形的物质形成的区域”是由金属形成的金属区域3和空隙41，金属区域3隔着空隙41在与内部电极层3绝缘的状态下在散布部61k上散布有多个。该散布部61k，能够降低限制变位部的变位的非变位部的限制力。另外，由于在散布部61k上散布有上述区域，所以能够抑制元件的抗折强度以及绝缘性下降。由此，能够同时实现高的可靠性和高的变位性能。另外，散布部61k还有利于变位时的应力缓和。
另外，如图10所示，形成了散布部61k的周缘部31比内部电极层2k空隙多，在该周缘部31的一部分进入有外部电极5的一部分5a。如此，通过使外部电极5的一部分5a侵入散布部61k，由此形成从层叠体4的侧面4a向层叠体4中打入桩子的构造，由于所谓的锚效果，外部电极5和层叠体4的接合强度大幅度提高。由此，即使在高电场、高压力下长时间驱动层叠型压电元件的情况下，也能够防止外部电极5从层叠体4的侧面4a剥离。
在现有的层叠型压电元件中，在高电场、高压力下长时间连续驱动时，由于层叠体的伸缩，在层叠体的侧面和外部电极的接合部产生应力，外部电极的一部分从层叠体的侧面剥离，存在无法对一部分的压电体供给电压而在驱动时变位特性发生变化的问题。另一方面，第七实施方式的层叠型压电元件，即使在高电场、高压力下长时间连续驱动时，也能够抑制外部电极从层叠体的侧面剥离，耐久性优越。
在散布部61k和内部电极层2k之间比较空隙的多少时，例如利用扫描型电子显微镜(SEM)、金属显微镜、光学显微镜等观察内部电极层2k的截面以及散布部61k的截面(与层叠方向平行的截面或与层叠方向垂直的截面)，得到截面图像，只要对该截面图像进行评价即可。在该截面图像中，在确认到内部电极层2k和散布部61k的空隙的数量存在明显差量的情况下，只要通过目视进行比较即可。另外，在通过目视不能判别内部电极层2k和散布部61k的空隙的多少的情况下，还可以通过后述的方法分别测量空袭率进行比较即可。
在本实施方式的层叠型压电元件中，散布部61k被设定成空隙率高于内部电极层2k。所谓散布部61k的空隙率，是指在层叠体4的截面(与层叠方向垂直或水平的截面)中，在散布部61k的截面内存在的空隙的面积相对于散布部61k的总截面面积所占的比例(％)。所谓内部电极层2k的空隙率是指在层叠体4的截面中，在内部电极层2k的截面内存在的空隙的面积相对于内部电极层2k的总截面积所占的比例(％)。另外，测量空隙率的方法主要分为如下两种方法。第一种方法是对通过与层叠方向平行的面截断层叠体4时的截面进行观察的方法，第二种方法是对通过与层叠方向垂直的面截断层叠体4时的截面进行观察的方法。
在通过第一种方法测量散布部61k的空隙率和内部电极层2k的空隙率时，例如可以如下这样进行。首先，使与层叠方向平行的截面露出，利用公知的研磨机构对层叠体4进行研磨处理。具体地说，例如作为研磨装置可采用kemetto·Japan(株)公司制造的台式研磨机KEMET-V-300，用金刚石研磨膏进行研磨。对于通过该研磨处理露出的截面，例如利用扫描型电子显微镜(SEM)、光学显微镜、金属显微镜、光学显微镜等进行观察，得到截面图像，通过对该截面图像进行图像处理，能够测量散布部61k的空隙率以及内部电极层2k的空隙率。如果举出具体例子，则对于由光学显微镜拍摄的散布部61k或内部电极层2k的图像，将空隙部分涂上黑色，将空隙以外的部分涂上白色，求出黑色部分的比率、即、(黑色部分的面积)/(黑色部分的面积+白色部分的面积)，通过用百分率进行表示能够算出空隙率。例如，在截面图像是彩色图像时，可以变化成灰色标度而分成黑色部分和白色部分。此时，在需要对黑色部分和白色部分设定双灰度化用的边界的阈值时，可以通过图像处理软件或目视来设定边界的阈值进行二进制化即可。
另外，在通过第二种方法对散布部61k的空隙率以及内部电极层2k的空隙率进行测量时，例如可以如下这样进行。首先，利用公知的研磨装置在层叠体4的层叠方向上进行研磨，直到露出想要测量空隙率的内部电极层2k的截面或散布部61k的截面(与层叠方向垂直的截面)为止。具体地说，例如作为研磨装置可采用kemetto·Japan(株)公司制造的台式研磨机KEMET-V-300，用金刚石研磨膏进行研磨。对于通过该研磨处理露出的截面，例如利用扫描型电子显微镜(SEM)、光学显微镜、金属显微镜、光学显微镜等进行观察，得到截面图像，通过对该截面图像进行图像处理，能够测量散布部61k的空隙率以及内部电极层2k的空隙率。具体地说，对于由光学显微镜拍摄的散布部61k或内部电极层2k的图像，将空隙部分涂上黑色，将空隙以外的部分涂上白色，求出黑色部分的比率、即、(黑色部分的面积)/(黑色部分的面积+白色部分的面积)，通过用百分率进行表示能够算出空隙率。例如，在截面图像是彩色图像时，可以变化成灰色标度而分成黑色部分和白色部分。此时，在需要对黑色部分和白色部分设定双灰度化用的边界的阈值时，可以通过图像处理软件或目视来设定边界的阈值进行二进制化即可。另外，优选在观察内部电极层2k或散布部61k的截面时，进行研磨直到达到它们的厚度的约1/2的位置为止，由此对露出的截面进行观察。但是，在内部电极层2k的厚度或散布部61k的厚度薄，且厚度的偏差较大的情况下，有时通过研磨处理无法使内部电极层2k的截面整体或散布部61k的截面整体露出。在这样的情况下，在进行研磨处理直到内部电极层2k或散布部61k的一部分露出为止的时刻，观察该露出部分，在得到截面图像之后，还可以反复多次进行如下操作。即，进一步进行研磨，观察除了已观察完的部分以外的部分。只要能够将如此进行多次操作得到的观察图像加起来观察内部电极层2k或散布部61k的截面整体即可。
散布部61k使隔着该散布部61k配置的内部电极层2k和外部电极5的一部分5a绝缘。由此，能够将多个内部电极层2交替地连接于外部电极5。为了使内部电极层2和外部电极5绝缘，可以采用多种方法，在本实施方式种的散布部61k上，散布有多个处于与内部电极层2k绝缘的状态下的金属区域3。如此，内部电极层2的非形成部位即散布部61k，利用多个无机物(在本实施方式中是金属区域3)局部地接合在层叠方向上相邻的两个压电体层1k-1，1k，因此能够将内部电极层2k和外部电极5绝缘。另外，如现有的周缘部那样，与在层叠方向上相邻的两个压电体层彼此在整个面上牢固地被接合的情况相比，由于能够降低变位部的限制压电体的限制力，所以能够得到变位量大的元件。
另外，散布部61k由于具有隔着空隙41散布有多个金属区域3的构造，所以基于如下理由，能够使外部电极5的一部分5a进入散布部61k。即，如后述的制法的说明所述那样，在将成为外部电极5的导电膏剂涂敷到层叠体4的侧面上进行烧印时，如果导电膏剂达到该导电膏剂的软化温度以上，则由于毛细管现象，导电膏剂会容易侵入到构成散布部61k的散布的多个金属区域3之间。其结果是，能够使外部电极5有效地侵入到散布部61k的一部分。由此，能够使外部电极5牢固地接合于层叠体4的侧面4a，即使在高电场、高产生力下以高速进行长时间驱动的情况下，也发挥优越的耐久性。
外部电极5的一部分5a从层叠体4的侧面4a进入到散布部61k内的深度D最好在1μm以上、优选在5μm以上。在深度D比1μm浅的情况下，无法得到足够的锚效果，有可能得不到外部电极5和层叠体4侧面的足够的接合强度。另一方面，深度D的上限只要是将外部电极5的一部分5a与内部电极层2电绝缘，就没有特别的限定。
另外，构成散布部61k的金属区域3的大小(与层叠方向垂直的方向的宽度)优选为1～100μm的程度。在金属区域3的大小小于1μm时，散布部61k的厚度变得过薄，存在外部电极5的一部分5a变得难以侵入到散布部61k内的倾向。另一方面，在金属区域3的大小大于100μm的情况下，在散布部61k内分散吸收因层叠体4的伸缩而产生的应力的效果下降，存在应力容易集中于特定的金属区域3的顾虑。因此，通过使在散布部61k散布的金属区域3的大小设为1～100μm，由此能够有效地使外部电极5的一部分5a进入到散布部61k的一部分，且散布部61k能够有效地将因层叠体4的伸缩而产生的应力分散吸收。更优选的是，金属区域3的大小最好是3～50μm。另外，各金属区域3的形状可以是圆柱形、近似球形等，并没有特别限定。
另外，在本实施方式的散布部61k上，隔着空隙41散布有构成散布部61k的多个金属区域3。如此，由于构成散布部61k的金属区域3隔着空隙3b散布，所以能够容易地使散布部61k的空隙率高于内部电极层2k的空隙率。如此，通过使散布部61k的空隙率高于内部电极层2k的空隙率，如后所述，在形成外部电极5的工序中，能够使外部电极5的一部分5a深深地进入到空隙多的散布部61k内，因此，能够更有效地提高外部电极5和层叠体4的接合强度。
为了在形成外部电极5的工序中使外部电极5的一部分5a有效地进入到空隙41的一部分，散布部61k的空隙率优选为45～99.9％，更优选为80～99.9％。另外，通过将空隙率设定在上述范围，能够得到外部电极5的一部分5a深深地进入到散布部61k内而带来的锚效果，并且可以得到在变位时削弱限制层叠体4的变位的限制力的效果。在空隙率小于45％的情况下，存在外部电极5的一部分5a难以进入散布部61k的顾虑。另一方面，在空隙率大于99.9％的情况下，散布部61k内的金属区域3的存在量变少，在烧制时存在因压电体层1、1之间的散布部61k而容易剥离的顾虑。
另外，如图10所示，外部电极5的一部分5a优选进入到在散布部61k散布的多个金属区域3之间。如此，通过使外部电极5的一部分5a进入到散布部61k内的金属区域3之间，外部电极5相对于层叠体4的侧面4a的锚效果增强，能够大幅度地提高接合强度。
图11是在通过与层叠方向垂直且包括内部电极层2k以及散布部61k在内的平面截断本实施方式的层叠型压电元件时的截面图。如图11所示，散布部61k构成为散布有多个处于与内部电极层2k绝缘的状态下的金属区域3。该构成散布部61k的多个金属区域3隔着空隙41散布。该空隙41由于从内部电极层2k的侧端部2a连通到外部电极5的一部分5a，所以能够有效地削弱限制在该散布部61k的层叠方向上相邻的两个压电体层1、1的限制力。由此，能够使元件的变位量进一步增大。
另外，具有使外部电极5的一部分5a进入的散布部61的周缘部31优选在层叠体4的层叠方向上存在多个。由此，能够进一步提高使层叠型压电元件的变位量增大的效果，并且能够进一步提高外部电极5的接合强度。另外，使外部电极5的一部分5a进入的多个周缘部31优选在层叠方向上规则地配置。如此，通过将外部电极5进入的周缘部31规则地配置在层叠方向上，由此将外部电极5大致均匀且牢固地接合在层叠体4的在层叠方向上的整个区域上。
使外部电极5的一部分5a进入的多个周缘部31，最好在内部电极层2的全部层数的1/2以下的各层数配置，更优选的是，在全部层数的1/8以下的各层数配置，最优选的是在全部层数的1/15以下的各层数配置。假如，使外部电极5的一部分5a进入的周缘部31的配置周期，是超过内部电极层2的全部层数的1/2的每层数，则由于外部电极5的一部分进入到层叠体4内的部位变少，所以外部电极5的接合强度有可能在层叠方向上产生偏差。
在此，使外部电极5的一部分5a进入的周缘部31“被规则地配置”，是指如下的概念，其当然包括这些周缘部的配置间隔全都相同的情况，并且还包括各周缘部的配置间隔近似到能够在层叠体4的侧面4a中在层叠方向全部区域上能够大致均匀且牢固地接合外部电极5的程度的情况。具体地说，使外部电极5的一部分5a进入的周缘部31的配置间隔相对于各周缘部31的配置间隔的平均值，优选在±20％的范围内，更优选的是在±15％的范围内，更优选的是都为相同的数。
作为规则地配置使外部电极5的一部分5a进入的周缘部31的方法，例如可以举出将这些周缘部31按每规定的片数(例如每20层等)进行配置的方法。但是，在这样的情况下，在内部电极层的总片数不能被上述规定片数整除时，在层叠体的两端附近，还可以使外部电极5的一部分5a进入的周缘部31的配置不遵从于上述每规定片数的规则。
另外，使外部电极5的一部分5a进入的周缘部31，在形成正极以及负极的外部电极5的层叠体4的侧面中，优选被配置成交替地邻接于一对外部电极。由此，正极侧的外部电极5和负极侧的外部电极5均等地进入到周缘部31，能够将正极侧以及负极侧的外部电极5与层叠体4牢固且平衡地很好接合。
尤其是如果只重视性能方面，则优选在全部的压电体层1、1之间设置使外部电极5的一部分5a进入的周缘部31。在该情况下，由于能够将外部电极5相对于层叠体4的侧面在层叠方向整个区域上进一步牢固地接合，所以即使在高电场下连续进行高速驱动时，外部电极5也难以从层叠体4的侧面剥离，能够更可靠地防止产生驱动中变位量下降的问题。另一方面，不是在全部的压电体层之间，而是通过如上述那样规则地配置周缘部31k，在性能方面和制造成本方面能够很好地实现两者的平衡。
在本实施方式的层叠型压电元件中，对于周缘部31k内的无机物由金属区域3构成的情况进行了说明，但这些无机物还可以是金属材料或压电材料、或者是由金属材料与压电材料构成的材料。在无机物是金属材料构成的情况下，对元件施加高电场，即使在元件本身较大变形的情况下，由于金属材料相比于压电体层1的杨氏模量低，所以金属材料变形而能够使应力分散。由此，能够抑制在压电体层1上产生裂纹。另外，由于金属材料容易变形，所以能够进一步降低周缘部31k限制层叠体4的变位的限制力，进而能够得到高的变位。
构成无机物的金属材料的主成分优选是从周期表第8～11族金属中选择的至少一种。通过如上述那样选择金属材料的主成分，能够同时烧制压电体层1和周缘部31k，能够牢固地接合压电体层1和金属区域3的接合界面。另外，即使在元件变位而对周缘部31k施加应力的情况下，由于周缘部31k本身由伸缩容易的上述金属构成，所以应力不会集中于一点，能够提供耐久性优越的层叠型压电元件。尤其构成周缘部31k的金属成分优选是从周期表第8～10族金属即Ni、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru以及Os或周期表第11族金属即Cu、Ag以及Au之中选择的金属或这些金属的合金。这是近年来在合金粉末合成技术中量产性优越的金属组成。
另外，在内部电极层2是由从银-钯合金等的周期表第8～10族金属即Ni、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru以及Os之中选择的一种以上的金属和从周期表第11族金属即Cu、Ag以及Au之中选择的一种以上的金属构成的合金的情况下，优选由周期表第11族金属或含有周期表第11族金属的合金形成金属区域3，金属区域3中的周期表第11族金属的比率被设定成高于形成内部电极层2k的金属材料之中的周期表第11族金属的比率。由此，由于能够使周缘部31k的杨氏模量低于内部电极层2k，所以周缘部31k能够有效地吸收因层叠体4的伸缩而产生的应力。由此，能够降低因层叠体4的伸缩而在外部电极5产生的应力，因此能够防止外部电极5的一部分5a从层叠体4的侧面4a剥离等不良情况的发生。
另外，在无机物由压电材料构成的情况下，即使在高压力下使用，由于构成周缘部31k的压电材料相对于压力容易变形，所以压力不会集中于1点，能够防止高应力施加于与周缘部31k相邻的压电体层1。
而且，在无机物由金属材料和压电材料构成的情况下，由于上述两个效果，能够提供即使在高压力下进行连续驱动时，元件本身也不会断裂，兼备上述两个效果的层叠型压电元件。
另外，在无机物包含金属材料的情况下，优选的是该金属材料的主成分与内部电极层2的主成分相同。由此，能够同时烧制压电体层1和内部电极层2以及周缘部31k，能够提供廉价的层叠型压电元件。
而且，在无机物包含压电材料的情况下，优选的是构成该无机物的压电材料和构成压电体层1的压电材料是相同组成。通过使构成无机物的压电材料和构成压电体层1的压电材料的组成相同，能够同时烧制压电体层1和周缘部31k，另外，即使在烧制时引起组成的相互扩散的情况下，也不会引起构成压电体层1的压电材料的组成变化，能够得到具有希望的压电特性的层叠型压电元件。
另外，在无机物含有金属材料的情况下，优选的是该金属材料的主成分和外部电极5的主成分相同。如果构成金属区域3的金属材料和外部电极5的主成分相同，则在将形成外部电极5的膏剂涂敷在层叠体4的侧面4a上并烧印时，在无机物和外部电极5的接合部分主成分相互扩散，通过所谓的扩散接合能够使周缘部31k的金属区域3和外部电极5的接合牢固，能够使外部电极5向层叠体4的侧面接合的接合强度更高。如此，在外部电极5和无机物扩散接合的情况下，形成外部电极5和无机物相溶的相溶区域。在这样的方式的情况下，所述的外部电极5的一部分5a从层叠体4的侧面4a进入到周缘部31k的深度D是指从相溶区域和只是无机物的区域的边界部分到层叠体4的侧面4a的距离。
并且，在本实施方式中，内部电极层2k和具有金属区域3散布的散布部61k的周缘部31的边界，能够通过比较例如由空隙率表示的空隙的多少来进行判别。但是，在空隙率的差小、且内部电极层2k和构成散布部61k内的金属区域3的金属是相同的材料的情况下，有时难以判别内部电极层2k和散布部61k的边界。在这样的情况下，通过如下这样的判别方法能够近似地决定内部电极层2k和散布部61k的边界。即，如图9所示，在没有金属区域3散布的压电体层1k+1，1k+2间的周缘部31上，在内部电极层2K+2的侧端部2a和层叠体4的侧面4a之间的区域填充有压电体。因此，能够明确地判别内部电极层2K+2和没有金属区域3散布的周缘部31的边界。通常，各内部电极层2，在层叠方向上投影时，每隔一层且在大致相同的为止重叠配置。因此，在难以判别内部电极层2k和散布部61k的边界的情况下，可以近似认为内部电极层2k和散布部61k的边界例如处于与内部电极层2K+2和周缘部31的边界大致相同的位置。
接着，说明第七实施方式的层叠型压电元件的制法。首先，制作料浆，其将由PZT等构成的钙钛矿(perovskite)型氧化物的压电性陶瓷的暂烧粉末和碱系、丁缩醛系等有机高分子构成的粘接剂以及DBP(苯二甲酸二丁酯)、DOP(苯二甲酸二辛酯)等可塑剂进行混合而成，通过公知的刮板法或滚压辊法等带成型法将该料浆制成形成压电体层1的陶瓷生片。
接着，在银一钯等构成内部电极层2的金属粉末中，添加混合粘接剂、可塑剂等，以及根据需要还添加混合上述压电陶瓷的暂烧粉末等，制作内部电极层2用的导电性膏剂，通过丝网印刷等将其印刷到上述各陶瓷生片的上面，形成例如1～40μm左右的范围的厚度。
之后，在内部电极层2的周缘部31上印刷用于使多个无机物散布的散布用膏剂。该散布用膏剂，是例如在银那样的主成分是周期表第8～11族金属的金属材料以及压电材料之中的至少之一的材料构成的无机物粉末中，添加混合粘接剂、可塑剂等、而且在干燥时被粘接固定并在烧制时挥发的丙烯酸小球等有机物之后形成的。通过使该散布用膏剂中预先含有干燥时被粘接固定、烧制时挥发的有机物，能够形成具有任意的空隙率，且由散布的无机物构成的散布部61k。通过控制添加到散布用膏剂中的丙烯酸小球的量，能够控制周缘部31的空隙率。即，在添加的丙烯酸小球的量少的情况下，空隙率变小，相反在丙烯酸小球的量多的情况下，空隙率变大。而且，散布用膏剂使用的压电材料的粉末优选是与形成压电体层1的压电材料相同组成的压电陶瓷的暂烧粉末。
接着，按照规定的顺序对在上面印刷了内部电极层2用的导电性膏剂的生片和印刷了形成内部电极层2的导电性膏剂以及散布用膏剂的生片进行层叠，得到层叠成形体，在以规定的温度对该层叠成形体进行脱粘接剂处理之后，通过在900～1200℃下烧制得到层叠体(层叠烧结体)。
如此，在要形成使金属区域3以及空隙41散布的散布部61k的压电体层1的部分上层叠印刷了散布用膏剂的生片。由此，能够在希望的位置形成金属区域3隔着空隙41散布的散布部61k。另外，在全部的压电体层之间，在想要形成上述区域散布的周缘部31的情况下，还可以在全部的生片上印刷导电性膏剂和散布用膏剂来层叠。
另外，在不活性层9用的生片中，添加银-钯等构成内部电极层2的金属粉末，或者在层叠不活性层9用的生片时，通过在生片上印刷银-钯等构成内部电极层2的金属粉末以及无机化合物和粘接剂和可塑剂构成的膏剂，能够使不活性层9和其他部分在烧结时的收缩举动以及收缩率一致，因此，能够形成致密的层叠体4。
而且，层叠体4并不限定于通过上述制法制作，只要可以制作交替层叠多个压电体层1和多个内部电极层2而成的层叠体4，可以通过任意的制法形成。
接着，利用公知的平面磨床等将得到的层叠体磨削成规定的形状。之后，在以银为主成分的导电性粉末和玻璃粉末中添加粘接剂、可塑剂以及溶剂，制作银玻璃导电性膏剂，通过丝网印刷等将该银玻璃导电性膏剂印刷到形成外部电极5的层叠体4的侧面4a上。之后，通过以规定的温度进行干燥、烧印，能够形成外部电极5。在此，玻璃成分从提高与压电体层1的接合强度且能够有效侵入到散布部61k内的方面看，优选为含有氧化铅或氧化硅至少一种的玻化温度在800℃以下的玻璃。另外，如上面说明的以外，玻璃成分还可以使用石英玻璃、钠钙玻璃、铅碱硅酸玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、铅玻璃等。
例如，作为硼硅酸盐玻璃，可以使用含有SiO2为40～70质量％、B2O3为2～30质量％、Al2O3为0～20质量％、MgO、CaO、SrO、BaO之类的碱土类金属氧化物的总量为0～10质量％、碱金属氧化物为0～10质量％的硼硅酸盐玻璃。另外，还可以是在上述硼硅酸盐玻璃中含有5～30质量％的ZnO的玻璃。ZnO具有使硼硅酸盐玻璃的操作温度降低的效果。
另外，作为磷酸盐玻璃，可以使用含有P2O5为40～80质量％、Al2O3为0～30质量％、B2O3为0～30质量％、ZnO为0～30质量％、碱土类金属氧化物为0～30质量％，碱金属氧化物为0～10质量％之类的玻璃。
另外，作为铅玻璃，可以使用含有PbO为30～80质量％、SiO2为0～70质量％、Bi2O3为0～30质量％、Al2O3为0～20质量％、ZnO为0～30质量％、碱土类金属氧化物为0～30质量％，碱金属氧化物为0～10质量％之类的玻璃。
另外，构成外部电极5的导电材料，从具有耐氧化性、杨氏模量低、且廉价等方面出发，优选以银为主成分。从提高耐电迁移性的方面出发，也可以添加微量的铂或钯。
银玻璃导电性膏剂的烧印温度，从使外部电极5的一部分5a进入周缘部31k、且提高外部电极5和层叠体4的侧面4a的接合强度的观点看，是银玻璃导电性膏剂中含有的玻璃的玻化温度以上的温度，优选是500～800℃。另外，银玻璃导电性膏剂中的玻璃的玻化温度，优选是500～800℃。
另外，在外部电极5的外表面还可以形成由埋设了金属网或网状金属板的导电性粘接剂构成的导电性辅助部件。此时，通过在外部电极5的外表面设置导电性辅助部件，即使对执行器接通大电流，在高速下驱动的情况下，也能够在导电性辅助部件中流通大电流，能够降低在外部电极5中流通的电流，由于这个理由，能够防止外部电极5引起局部发热而断线的情况，能够大幅度提高耐久性。另外，由于在导电性粘接剂中埋设金属的网或网状的金属板，所以能够防止在导电性粘接剂上产生龟裂。所谓金属的网是编织金属线而成的，所谓网状金属板是在金属板上形成孔而做成网状的板。
构成导电性辅助部件的导电性粘接剂优选由使作为导电性粒子的银粉末分散了的聚酰亚胺树脂构成。即，通过使比电阻低的银粉末分散到耐热性高的聚酰亚胺树脂中，能够形成即使在高温下使用时，电阻值也低且能维持高粘接强度的导电性辅助部件。
另外，导电性粒子优选是薄片状或针状等非球形的粒子。通过使导电性粒子的形状为薄片状或针状等非球形的粒子，能够使该导电性粒子间的络合牢固，能够进一步提高该导电性粘接剂的剪切强度。
之后，在包括外部电极5的层叠体4的侧面4a上利用浸渍(dipping)等方法涂敷由硅酮橡胶等构成的外装树脂，通过利用焊料等将导线6连接于外部电极5，完成本发明的层叠型压电元件。
另外，本发明的层叠型压电元件并不限定于此，在不脱离本发明的要旨的范围内可以进行各种变更。例如，在上述实施方式中，对于在层叠体4的相对的侧面上形成外部电极5的例子进行了说明，但在本发明中，例如还可以在相邻的侧面上形成一对外部电极5。
<喷射装置>
图12是表示本发明的一实施方式的喷射装置的截面图。如图12所示，该喷射装置是在具有喷出孔7的收纳容器6的内部收容本发明的层叠型压电元件构成的压电执行器13而成的。该喷射装置将液体燃料导入收纳容器6内，并且通过压电执行器13的驱动从喷出孔7向外部喷出导入的液体燃料。在收纳容器6的内部，收容有能够开闭喷出孔7的针阀8。在喷出孔7上燃料通路9能够连通地设置。该燃料通路9连结于外部的燃料供给源，向燃料通路9常态下以一定的压力(高压)供给燃料。因此，如果针阀8打开喷出孔7，则向燃料通路9供给的燃料以一定的压力被喷出向内燃机的未图示的燃料室内。另外，针阀8的上端部的直径变大，具有在收纳容器6形成的工作缸10合能够滑动的活塞11。在收纳容器6内收纳有上述的压电执行器13。
在这样的喷射装置中，若压电执行器13被施加电压而伸长，则活塞11被按压，针阀8关闭喷出孔7停止燃料的供给。另外，如果停止施加电压，则压电执行器13收缩，盘簧12压回活塞11，喷出孔7与燃料通路9连通，进行燃料的喷射。
以上，对于本发明的层叠型压电元件以及喷射装置进行了说明，但本发明并不限定于上述各实施方式。例如，在上述实施方式中，对于在压电体层的端部存在带状的内部电极层非形成部的情况进行了说明，但本发明并不限定于这样的方式，例如可以是内部电极层非形成部存在于压电体层的角部分的情况等。
而且，在上述实施方式中，对于区域是金属区域的情况以及空隙的情况进行了说明，但除此以外只要是比构成压电体层的压电性陶瓷更容易变形的物质构成的区域即可。作为比压电性陶瓷更容易变形的物质，例如有各种陶瓷、各种塑料、橡胶等固体，此外还有液体、凝胶状物质等。作为这些物质之中的、耐热温度在层叠体的烧制温度以下时的制造方法，可举出下面这样的方法。即，可举出的方法是：不对层叠体整体进行一体烧制，而是例如在制作了多个层叠体之后，在这些层叠体之间使上述物质构成的区域散布来接合等方法。由此，由于能够降低对变位部的变位造成限制的非变位部的限制力，同时还能够抑制抗折强度以及绝缘性的下降，因此，能够同时实现高可靠性和高的变位性能。
另外，在本发明中，即使是在周缘部上散布由多个陶瓷构成的区域，在这些陶瓷区域之间存在空隙的方式也可。作为该陶瓷，可以是与压电体层相同的材料，还可以是其他的陶瓷。由此，由于能够降低对变位部的变位造成限制的非变位部的限制力，同时还能够抑制抗折强度以及绝缘性的下降，因此，能够同时实现高可靠性和高的变位性能。
另外，本发明的层叠型压电元件例如除了汽车发动机的燃料喷射装置、喷墨器等液体喷射装置、光学装置等精密定位装置、振动防止装置等上搭载的驱动元件；燃烧压力传感器、敲击传感器、加速度传感器、荷重传感器、超声波传感器、感压传感器、偏航率传感器等上搭载的传感器元件；压电陀螺、压电开关、压电变压器、压电断路器等上搭载的电路元件以外，只要是利用压电特性的元件，在不脱离本发明的要旨的范围内就能够适于各种用途。
【实施例1】
以下，详细说明本发明的实施例。以下这样制作使用了本发明的层叠型压电元件的压电执行器。首先，制作混合了以平均粒径为0.4μm的钛酸锆酸铅(PZT)为主成分的压电性陶瓷的暂烧粉末、粘接剂以及可塑剂的料浆，通过刮板法制作压电体层1用的陶瓷生片，使得烧制后的厚度约为150μm。
接着，在该陶瓷生片的单面上，通过丝网印刷法形成在银-钯合金(银95质量％-钯5重量％)中添加了粘接剂的导电性膏剂。对这些生片进行热压接层叠，烧制。烧制以800℃保持后，以1000℃烧制。由此，分别得到具有图2～图7以及图14所示的构造的层叠体。
另外，图4所示的构造的层叠型压电元件，以在周缘部散布多个金属区域3的方式，利用实施了掩模图案的丝网制版印刷金属区域3的图案(通过丝网印刷形成岛状的金属区域3)。作为构成金属区域3的材料使用银钯合金，对包含该金属的膏剂进行丝网印刷。
图5所示的构造的层叠型压电元件，在岛状的金属区域3以外的部分印刷粘接剂，进行遮避，在烧制后形成空隙41。
图3所示的构造的层叠型压电元件，以在周缘部散布多个金属区域3的方式，利用实施了掩模图案的丝网制版印刷金属区域3的图案，并且在金属区域3以外的部分印刷混合了PZT的共性材料和粘接剂的膏剂进行制作。由此，形成在周缘部散布金属区域3，在这些金属区域3之间夹着由PZT构成的绝缘陶瓷区域，在绝缘陶瓷区域中分散空隙的构造。
接着，将银玻璃膏剂印刷到层叠体4的外部电极5面上进行干燥，在700℃下烧印30分钟，形成外部电极5。之后，将导线连接于外部电极5，经由导线向正极以及负极的外部电极5施加15分钟的3kV/mm的直流电场，进行分极处理。由此，得到图1或图13所示的层叠型压电元件。
对得到的层叠型压电元件施加150V的直流电压，利用激光变位计测量得到的变位量。另外，通过4点弯曲破坏荷重试验测量层叠体的抗折强度。结果如表1所示。
(表1)
  试料No.   周缘部的结构   初始状态的变位量单位：μm   抗折强度单位：N
  1   图14   30   420
  2   图4   60   425
  3   图5   70   420
  4   图3   65   420
  5   图2   55   430
  6   图6   55   430
  7   图7   65   425
如表1所示，与在周缘部没有金属区域3散布(没有形成岛状的区域3)的试料No.1相比，在使金属区域3散布的试料No.2～7中，抗折强度不会下降，能够提高初始状态的变位量。
【实施例2】
接着，如以下这样制作第七实施方式的层叠型压电元件。首先，制作混合了以平均粒径为0.4μm的钛酸锆酸铅(PZT)为主成分的压电性陶瓷的暂烧粉末、粘接剂以及可塑剂的料浆，通过刮板法制作压电体层1用的陶瓷生片，使得烧制后的厚度约为150μm。
接着，在该陶瓷生片的单面上通过丝网印刷法印刷平均厚度为4μm的导电性膏剂，该导电性膏剂是在平均粒径为0.8μm的银-钯合金中添加粘接剂制作而成的。然后，通过丝网印刷法将在无机物中加入粘接剂以及丙烯酸小球而制作的散布用膏剂印刷到所述导电性膏剂的非形成部(周缘部)，形成平均4μm的厚度。另外，作为无机物采用了平均粒径为0.8μm的银粉末。作为丙烯酸小球采用了平均粒径为0.5μm的丙烯酸小球，相对于银粉末100体积％而添加成为200体积％。
之后，以相对于只印刷了导电性膏剂的生片20层、而以1层的印刷了导电性膏剂和散布用膏剂双方的生片的比例进行层叠，得到层叠成形体。接着，在350～450℃的温度下对该层叠成形体进行脱脂，之后在980～1100℃下烧制得到层叠烧制体。接着，用平面磨床磨削得到的层叠烧制体，得到层叠体4。
接着，混合平均粒径为2μm的银粉末和剩余部分是以平均粒径为2μm的硅为主成分的玻化温度为650℃的玻璃粉末，得到混合物，在该混合物中添加粘接剂，制作银玻璃导电性膏剂，将该银玻璃导电性膏剂通过丝网印刷印刷到层叠体4侧面的外部电极5形成面上，形成平均为30μm的厚度，通过在700℃下进行30分钟的烧印，形成外部电极5。
此时，预先印刷了散布用膏剂的压电体层之间内部电极层2和层叠体4侧面之间的周缘部31形成以平均空隙率95％散布有多个无机物的构造。在该周缘部31以平均深度10μm进入有外部电极5的一部分5a。另外，内部电极层2的空隙率平均是20％。而且，无机物散布的周缘部31的平均空隙率可通过分别测量无机物散布的多个周缘部的空隙率来算出其平均值。对于内部电极层2的平均空隙率也同样进行测量。
另外，所谓外部电极5的一部分5a进入的深度D的平均，是指观察全部的周缘部31，测量各自的深度D，算出其平均值。空隙率的测量方法如下所述。即，首先，以在层叠方向上露出平行截面的方式，利用kemetto·Japan(株)公司制造的台式研磨机KEMET-V-300用金刚石研磨膏研磨层叠体4。对于通过该研磨处理而露出的截面，利用光学显微镜放大250倍进行观察，得到截面图像，从该截面图像测量周缘部31的空隙率以及内部电极层2的空隙率。另外，空隙率是如下这样求得的，即：将用光学显微镜拍摄的截面图像的空隙部分涂上黑色，将空隙以外的部分涂上白色，求出黑色部分的比率、即、(黑色部分的面积)/(黑色部分的面积+白色部分的面积)，通过用百分率进行表示能够算出空隙率。此时，可以将彩色的截面图像变化成灰色标度而二进制化为黑色部分和白色部分。在对黑色部分和白色部分设定二进制化用的边界的阈值时，可以通过目视来设定边界的阈值。
之后，将导线连接于外部电极5，经由导线对正极以及负极的外部电极5施加15分钟的3kV/mm的直流电场，进行分极处理，制作采用了图1所示的层叠型压电元件的压电执行器。在对得到的层叠型压电执行器施加160V的直流电压之后，在层叠方向上得到40μm的变位量。另外，在室温下对该层叠型压电执行器施加150Hz的频率的0～+160V的交流电压，连续驱动1×109次进行试验，得到的结果如表2所示。
(表2)
  试料No.   周缘部的结构   无机化合物散布的周缘部的配置 进入周缘部的外部电极的深度D单位：μm 初始的变位量单位：μm 1×10<sup>9</sup>次驱动后的变位量单位：μm
  1   在周缘部存在无机化合物的散布   20层上1层   10   40   40
  2   在周缘部没有无机化合物的散布   -   -   38   30
如表2所示，在本发明的层叠型压电元件(试料号1)中，与连续驱动前同样得到变位量40μm，另外，在外部电极5没有发现异常。另一方面，只是没有无机物散布的周缘部，外部电极的一部分没有进入层叠体侧面的试料号2的层叠型压电元件中，初始的变位量比本发明的层叠型压电元件(试料号1)少2μm，而且，在驱动1×109次后，变位量下降到30μm。这是因为，由于没有周缘部，在内部电极层的非形成部分(周缘部)，全部的相邻的压电体层之间被牢固地接合，周缘部限制层叠体的变位，相比于试料号1初始的变位量变少。另外，在试料号2的层叠型压电元件中，由于外部电极的一部分没有进入层叠体内，所以外部电极和层叠体侧面的接合强度弱，结果是外部电极的-部分从层叠体侧面剥离，在一部分的内部电极层和外部电极之间产生断线，无法向一部分的压电体供给电压，所以变位量下降。
【实施例3】
接着，除了使构成周缘部的无机物的材质和周缘部的层数变化以外，与实施例2同样地制作层叠型压电元件。
评价结果如表3所示
(表3)
试料No. 在周缘部散布的无机化合物   无机化合物散布的周缘部的配置   初始的变位量单位：μm   1×10<sup>9</sup>次驱动后的变位量单位：μm
  1   银   20层上1层   40   40
  3   PZT   20层上1层   40   40
  4   银+PZT   20层上1层   40   40
  5   银   全层   40   40
  6   PZT   全层   40   40
  7   银+PZT   全层   40   40
从表3可知，在本发明的层叠型压电元件中，试料号1、3、4、5、6、7即使在连续驱动1×109次的情况下，也得到与连续驱动前同样的变位量，是具有高可靠性的压电执行器。

Claims (19)

1.一种层叠型压电元件，其具有：
多个压电体层隔着内部电极层层叠而成的层叠体；
在所述层叠体的侧面，与多个所述内部电极层每隔一层地分别电连接的一对外部电极，其特征在于，
位于在层叠方向上相邻的两个压电体层间、且位于所述内部电极层的侧端部和所述层叠体的侧面之间的周缘部的至少一部分是多个由无机化合物构成的区域隔着空隙散布的散布部，且所述外部电极的一部分进入所述散布部。
2.如权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述无机化合物构成的区域是由陶瓷构成的陶瓷区域，所述散布部是多个所述陶瓷区域散布而形成的。
3.如权利要求2所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述陶瓷区域连结在所述层叠体的层叠方向相邻的两个压电体层。
4.如权利要求2所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述陶瓷区域由与所述压电体层相同的压电陶瓷构成。
5.如权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述散布部比所述内部电极层空隙多。
6.如权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，
具有所述散布部的周缘部与不具有散布部的周缘部相比，内部电极层的侧端部和层叠体的侧面之间的距离长。
7.如权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述层叠体具有所述内部电极层的侧端部和所述层叠体的侧面之间的距离不同的两个以上的散布部。
8.如权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述层叠体具有多个所述散布部，在层叠方向相邻的散布部间配置有至少两层以上的所述压电体层。
9.如权利要求8所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述多个散布部在所述层叠体的层叠方向上等间隔地配置。
10.如权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，
在所述层叠体的全部的周缘部上，分别在各周缘部的至少一部分形成有所述散布部。
11.如权利要求10所述的层叠型压电元件，其特征在于，
在所述周缘部形成有从所述内部电极层的侧端部至所述外部电极的一部分连通的空隙。
12.如权利要求10所述的层叠型压电元件，其特征在于，
在所述层叠体上存在多个所述外部电极的一部分进入的所述周缘部，这些周缘部规则地配置在所述层叠体的层叠方向上。
13.如权利要求10所述的层叠型压电元件，其特征在于，
在所述层叠体的侧面形成有由树脂构成的被覆层，所述被覆层的一部分进入到所述周缘部的一部分。
14.一种层叠型压电元件，其具有：
多个压电体层隔着内部电极层层叠而成的层叠体；
在所述层叠体的侧面，与多个所述内部电极层每隔一层地分别电连接的一对外部电极，其特征在于，
位于在层叠方向上相邻的两个压电体层间、且位于所述内部电极层的侧端部和所述层叠体的侧面之间的周缘部的至少一部分是多个由金属构成的区域隔着空隙散布的散布部，且所述外部电极的一部分进入所述散布部。
15.如权利要求14所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述散布部是多个所述金属区域在与所述内部电极层绝缘的状态下散布而形成的。
16.如权利要求14所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述金属区域由银钯合金构成。
17.如权利要求14所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述金属区域的主成分与所述外部电极的主成分相同。
18.一种层叠型压电元件，其具有：
多个压电体层隔着内部电极层层叠而成的层叠体；
在所述层叠体的侧面，与多个所述内部电极层每隔一层地分别电连接的一对外部电极，其特征在于，
其特征在于，
位于在层叠方向上相邻的两个压电体层间、且位于所述内部电极层的侧端部和所述层叠体的侧面之间的周缘部的至少一部分是多个由树脂构成的区域隔着空隙散布的散布部，所述外部电极的一部分进入所述散布部。
19.一种喷射装置，其特征在于，
具备：具有喷出孔的容器、和权利要求1所述的层叠型压电元件，
通过所述层叠型压电元件的驱动，从所述喷射孔喷射在所述容器内填充的液体。
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