JP2007157849A - 積層型圧電素子の製造方法 - Google Patents

積層型圧電素子の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】圧電変位によって生じる応力を効果的に緩和する構造を容易に形成することができると共に、優れた耐久性・信頼性を得ることができる積層型圧電素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】積層型圧電素子の製造方法において、セラミック積層体を形成するに当たっては、圧電層となるグリーンシート１１０と内部電極層２０とを交互に積層して、中間積層体１００を形成する中間積層体形成工程と、中間積層体１００を焼成して、セラミック積層体を形成する焼成工程とを含む。中間積層体形成工程では、中間積層体１００に重合部１０８と非重合部１０９とを形成し、かつ非重合部１０９となる部分の少なくとも一部に、予め空隙４０を形成しておく。焼成工程では、空隙４０を含む緩和層を形成する。
【選択図】図６

Description

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の製造方法に関する。
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外部電極を接合してなる。そして、上記積層型圧電素子は、内部電極層間に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。
上記積層型圧電素子には、セラミック積層体の外周面における電気的な絶縁性を高めるために、内部電極層の端部の一部をセラミック積層体の内部に控えた電極控え構造のものがある（特許文献１参照）。
しかしながら、この電極控え構造の積層型圧電素子には、セラミック積層体の積層方向に透視した場合に、すべての内部電極層が重合する領域である重合部と、少なくとも一部の内部電極層しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である非重合部とが存在する。そして、非重合部は、圧電変位が起こらず、駆動しない部分である。そのため、非重合部には、圧電変位に応じて応力（歪み）が集中的に生じ、セラミック積層体内部にクラック等が発生するおそれがある。また、それによって絶縁破壊等の不具合が生じるおそれがある。
上記の問題を解決するために、特許文献２及び特許文献３では、内部電極間に応力を緩和するための応力緩和部（応力緩和層）を設けた積層型圧電素子の構造が提案されている。ところが、上記の文献における応力緩和部は、例えば微細なチタン酸鉛粒子を充填したものであるため、繰り返しの駆動によってチタン酸鉛粒子が移動し、圧電素子としての性能に不具合が生じるおそれがある。
また、特許文献４では、機械加工により内部電極の端部に凹溝を形成し、その凹溝に絶縁体又は導電体を充填することで応力を緩和する機能を持たせた積層型圧電素子の構造が提案されている。ところが、上記の文献では、凹溝を機械加工により形成するため、量産的な方法ではない。また、機械加工により加工面にクラックが発生し、絶縁破壊等の不具合の原因となるおそれがある。
よって、圧電変位によって生じる応力を緩和する構造を簡易的な方法により形成することができ、かつ、その応力緩和構造によって優れた耐久性及び信頼性を得ることができる積層型圧電素子の製造方法が望まれている。
特開２００１−１３５８７２号公報 特開平８−２７４３８１号公報 特開２００１−２６７６４６号公報 特開２００１−２１０８８６号公報
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、圧電変位によって生じる応力を効果的に緩和する構造を容易に形成することができると共に、優れた耐久性・信頼性を得ることができる積層型圧電素子の製造方法を提供しようとするものである。
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を有し、該セラミック積層体の側面に外部電極を配設してなる積層型圧電素子を製造する方法において、
上記セラミック積層体を形成するに当たっては、上記圧電層となるグリーンシートと上記内部電極層とを交互に積層して、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み、
上記中間積層体形成工程では、上記中間積層体の積層方向に透視した場合に、すべての上記内部電極層が重合する領域である重合部と、少なくとも一部の上記内部電極層しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である非重合部とを形成し、かつ該非重合部の少なくとも一部に、予め空隙を形成しておき、上記焼成工程では、上記空隙を含む緩和層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にある（請求項１）。
本発明の積層型圧電素子の製造方法は、上記中間積層体形成工程において、上記中間積層体の上記非重合部に、予め空隙を形成しておく。このように、焼成前の上記中間積層体に空隙を形成しておくことにより、該空隙は、上記焼成工程における焼成の後も、その空隙を維持した状態で存在する。これにより、焼成後に得られる上記セラミック積層体の上記非重合部に、上記空隙を含む上記緩和層を容易に形成することができる。この緩和層は、上記空隙を有していることにより、圧電変位によって生じる応力を分散・緩和することができる。すなわち、上記製造方法により、上記応力を緩和する構造を容易に形成することができる。
また、本発明の製造方法は、圧電変位が起こらず、駆動しない部分である上記非重合部に、上記緩和層を設ける。すなわち、圧電変位によって生じる応力が特に集中する上記非重合部に、上記緩和層を設けるのである。そのため、上記応力を、上記空隙を有する上記緩和層によって効果的に分散・緩和することができる。これにより、圧電変位に応じて上記非重合部に応力が集中することを防ぐことができ、クラック等の発生を抑制することができる。
また、上記製造方法により製造された積層型圧電素子は、上記の優れた効果により、長期間の使用においても高い品質・性能を維持することができる。そしてそれ故、優れた耐久性及び信頼性を有するものとなる。
このように、本発明の製造方法によれば、圧電変位によって生じる応力を緩和する構造を容易に形成することができる。そして、上記製造方法により製造された積層型圧電素子は、優れた耐久性・信頼性を有するものとなる。
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を有し、該セラミック積層体の側面に外部電極を配設してなる積層型圧電素子を製造する方法において、
上記セラミック積層体を形成するに当たっては、上記圧電層となるグリーンシートと上記内部電極層とを交互に積層して、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み、
上記中間積層体形成工程では、上記中間積層体の積層方向に透視した場合に、すべての上記内部電極層が重合する領域である重合部と、少なくとも一部の上記内部電極層しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である非重合部とを形成し、かつ該非重合部の少なくとも一部に、上記グリーンシートよりも焼成温度が低いと共に上記焼成工程における収縮が大きい緩和層形成用材料を配置し、上記焼成工程では、上記緩和層形成用材料を隣接する部分よりも大きく収縮させて形成した空隙を含む緩和層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にある（請求項７）。
本発明の積層型圧電素子の製造方法は、上記中間積層体形成工程において、上記中間積層体の上記非重合部に、上記緩和層形成用材料を配置する。上記緩和層形成用材料は、上記グリーンシートよりも温度が低い。また、上記グリーンシートよりも焼成工程における収縮が大きい。このように、焼成前の上記中間積層体に上記の性質を有する緩和層形成用材料を配置することにより、上記焼成工程の焼成によって、上記緩和層形成用材料が隣接する部分よりも大きく収縮し、空隙が形成される。これにより、焼成後に得られる上記セラミック積層体の上記非重合部に、上記空隙を含む上記緩和層を容易に形成することができる。すなわち、上記製造方法により、圧電変位によって生じる応力を緩和する構造を容易に形成することができる。
また、本発明の製造方法は、上記第１の発明と同様に、上記非重合部に上記緩和層を設けるのである。そのため、圧電変位によって生じる応力を、上記空隙を有する上記緩和層によって効果的に分散・緩和することができる。これにより、圧電変位に応じて上記非重合部に応力が集中することを防ぐことができ、クラック等の発生を抑制することができる。
また、上記製造方法により製造された積層型圧電素子は、上記の優れた効果により、長期間の使用においても高い品質・性能を維持することができる。そしてそれ故、優れた耐久性及び信頼性を有するものとなる。
このように、本発明の製造方法によれば、圧電変位によって生じる応力を緩和する構造を容易に形成することができる。そして、上記製造方法により製造された積層型圧電素子は、優れた耐久性・信頼性を有するものとなる。
上記第１の発明においては、上記中間積層体形成工程は、上記グリーンシートを形成するシート形成工程と、
上記グリーンシート表面上の最上部に、該グリーンシートと同材料よりなる接着層を印刷し、かつ上記非重合部となる部分のうち、上記緩和層を形成する緩和層形成部に、上記接着層を印刷する印刷部と印刷しない非印刷部とを設ける接着層印刷工程と、
上記グリーンシートを積層し、該グリーンシート間に上記非印刷部よりなる上記空隙を形成する積層工程とを含むことが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記グリーンシート間に、上記空隙を容易かつ確実に形成することができる。これにより、焼成後の上記セラミック積層体に、上記空隙を含む上記緩和層を容易かつ確実に形成することができる。
また、上記シート形成工程後、上記グリーンシート上に上記内部電極層を印刷すると共に、該内部電極層を印刷した領域に隣接して該内部電極層と略同厚みのスペーサ層を印刷する電極印刷工程を行い、上記接着層印刷工程では、上記内部電極層及び上記スペーサ層上に上記接着層を印刷することが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記空隙を上記内部電極層に沿って形成することができる。そして、焼成後の上記セラミック積層体に、上記空隙を含む上記緩和層を上記内部電極層に沿って形成することができる。これにより、駆動時において上記緩和層が変形することにより、圧電変位によって生じる応力を分散・緩和することができる。
また、上記接着層印刷工程では、上記非印刷部を設ける部分の面積は、同一面上における上記緩和層形成部の面積に対して２０〜６５％とすることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記空隙を充分に形成することができる。これにより、上記緩和層による応力緩和効果を充分に発揮することができる。
上記非印刷部を設ける部分の面積が、同一面上における上記緩和層形成部の面積に対して２０％未満の場合には、上記緩和層による応力緩和効果を充分に得ることができないおそれがある。一方、６０％を超える場合には、上記緩和層を形成した部分の強度が低下するおそれがある。これにより、駆動時において、上記緩和層にクラック等が発生するおそれがある。
また、上記接着層印刷工程では、上記緩和層形成部に、上記印刷部として上記接着層よりなる複数のミニブロックを互いに間隔を空けて印刷すると共に、上記ミニブロック間に上記非印刷部を設けることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記空隙を含む上記緩和層を容易かつ確実に形成することができる。これにより、上記緩和層による応力緩和効果を充分かつ確実に発揮することができる。
なお、上記ミニブロックの断面形状は、円形、三角形、四角形等、様々な形状とすることができる。また、すべて同じ形状・大きさの上記ミニブロックを印刷してもよいし、複数の異なる形状・大きさの上記ミニブロックを印刷してもよい。
また、上記接着層印刷工程では、上記ミニブロックを規則正しく配列して印刷してもよいし、ランダムに配列して印刷してもよい。特に、上記ミニブロックを規則正しく配列して印刷することが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記ミニブロック間に形成される上記空隙は、規則正しく配列される。そのため、焼成後の上記セラミック積層体に、規則正しく配列された上記空隙を含む上記緩和層を形成することができる。これにより、上記緩和層による応力緩和効果をより一層発揮することができる。
上記第２の発明においては、上記中間積層体形成工程は、上記グリーンシートを形成するシート形成工程と、
上記グリーンシート表面上の最上部に、該グリーンシートと同材料よりなる接着層を印刷すると共に、上記非重合部となる部分のうち、上記緩和層を形成する緩和層形成部に、該接着層と略同厚みの上記緩和層形成用材料を印刷する接着層印刷工程と、
上記グリーンシートを積層する積層工程とを含むことが好ましい（請求項８）。
この場合には、焼成後の上記セラミック積層体において、上記緩和層形成用材料に隣接する部分に、上記空隙を容易かつ確実に形成することができる。
また、上記シート形成工程後、上記グリーンシート上に上記内部電極層を印刷すると共に、該内部電極層を印刷した領域に隣接して該内部電極層と略同厚みのスペーサ層を印刷する電極印刷工程を行い、上記接着層印刷工程では、上記内部電極層及び上記スペーサ層上に上記接着層及び上記緩和層形成用材料を印刷することが好ましい（請求項９）。
この場合には、上記緩和層形成用材料を上記各内部電極層に沿って配置することができる。そして、焼成後の上記セラミック積層体に、上記空隙を含む上記緩和層を上記内部電極層に沿って形成することができる。これにより、駆動時において上記緩和層が変形することにより、圧電変位によって生じる応力を分散・緩和することができる。
また、上記接着層と上記緩和層形成用材料とは、主成分として含まれるセラミックス原料粉末が同じであり、上記接着層に含まれる上記セラミックス原料粉末の平均粒径Ａと上記緩和層形成用材料に含まれる上記セラミックス原料粉末の平均粒径Ｂとは、Ａ＞１．０５Ｂの関係を満たすことが好ましい（請求項１０）。
この場合には、上記緩和層形成用材料に隣接する部分に、上記空隙及び該空隙を含む上記緩和層を確実に形成することができる。
また、上記接着層に含まれる上記セラミックス原料粉末の平均粒径Ａは、０．３〜０．８μｍであることが好ましい（請求項１１）。また、上記緩和層形成用材料に含まれる上記セラミックス原料粉末の平均粒径Ｂは、０．１〜０．６μｍであることが好ましい（請求項１２）。
この場合には、焼成後の上記セラミック積層体に、上記空隙を充分かつ確実に形成することができる。これにより、上記緩和層による応力緩和効果を充分かつ確実に発揮することができる。
上記第１の発明及び上記第２の発明においては、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１３）。
上記インジェクタは、高温雰囲気下という過酷な状態で使用される。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、信頼性及び耐久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。
（実施例１）
上記第１の発明の実施例にかかる積層型圧電素子の製造方法について、図を用いて説明する。
本例の積層型圧電素子１の製造方法は、図１〜図１３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２０とを交互に積層してなるセラミック積層体１０を有し、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に外部電極３４を配設してなる積層型圧電素子１を製造する方法である。
セラミック積層体１０を形成するに当たっては、圧電層１１となるグリーンシート１１０と内部電極層２０とを交互に積層して、中間積層体１００を形成する中間積層体形成工程と、中間積層体１００を焼成して、セラミック積層体１０を形成する焼成工程とを含む。
そして、中間積層体形成工程では、中間積層体１００の積層方向に透視した場合に、すべての内部電極層２０が重合する領域である重合部１０８と、少なくとも一部の内部電極層２０しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である非重合部１０９とを形成し、かつ非重合部１０９の少なくとも一部に、予め空隙４０を形成しておく。また、焼成工程では、空隙４０を含む緩和層４を形成する。
以下、これを詳説する。
＜中間積層体形成工程＞
中間積層体形成工程では、シート形成工程、電極印刷工程、接着層印刷工程、及び積層工程の４つの工程を行う。
まず、シート形成工程を行う。
圧電材料となるセラミックス原料粉末を準備し、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。このスラリーを真空装置内で撹拌機により撹拌しながら真空脱泡、粘度調整を行う。
そして、図１に示すごとく、ドクターブレード法により、上記スラリーをキャリアフィルム１１９上に塗布し、一定厚みのグリーンシート１１０を長尺状に成形する。図１では、長尺のグリーンシート１１０の一部分を示してある。
なお、本例では、圧電材料となるセラミックス原料としては、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた。また、グリーンシート１１０の成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法以外にも、押出成形法やその他種々の方法を用いることができる。
次に、電極印刷工程を行う。
図１に示すごとく、成形したグリーンシート１１０の打ち抜き領域５０において、内部電極層２０をスクリーン印刷する。そして、内部電極層２０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、内部電極層２０が印刷されていない部分に、内部電極層２０と同じ厚みでスペーサ層１１１をスクリーン印刷する。
なお、ここでいう打ち抜き領域５０とは、後の工程においてグリーンシート１１０を打ち抜く領域のことである。また、本例の打ち抜き領域５０は、樽型形状を呈しているが、作製するセラミック積層体１０の形状によって、例えば円形、四角形、八角形等の様々な形状に変更することができる。
また、本例では、後述する打ち抜き積層装置によるグリーンシート１１０の打ち抜きと積層とを効率よく進めるために、予め長尺のグリーンシート１１０の長手方向に、側面に露出している内部電極層２０の向きが交互に逆向きになるようにして印刷を施しておく（図１参照）。
また、内部電極層２０としては、Ａｇ／Ｐｄ合金を用いた。これ以外にも、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の単体、Ｃｕ／Ｎｉ等の合金を用いることができる。また、スペーサ層１１１としては、グリーンシート１１０と同材料のものを用いた。
次に、接着層印刷工程を行う。
図２に示すごとく、印刷した内部電極層２０及びスペーサ層１１１の上に、グリーンシート１１０を積層する際の接着効果を高めるための接着層１１２をスクリーン印刷する。このとき、後述する中間積層体１００の非重合部１０９となる部分のうち、緩和層４を形成する緩和層形成部４００には、接着層１１２を印刷する印刷部と印刷しない非印刷部とを設けるための非印刷部形成層４１を形成する。なお、本例の緩和層形成部４００は、非重合部１０９となる部分、すなわち打ち抜き領域５０の外周部のうち、内部電極層２０が側面に露出する側の半周部分である。
なお、接着層１１２としては、グリーンシート１１０と同材料のものを用いた。
ここで、非印刷部形成層４１について説明する。非印刷部形成層４１は、図３（ａ）に示すごとく、接着層１１２を印刷する印刷部として、接着層１１２よりなる複数のミニブロック４１１を互いに間隔を空けながら印刷して形成されている。本例では、すべて同じ大きさである円形のミニブロック４１１がドット状（島状）に印刷されており、規則正しく配列している。また、各ミニブロック４１１間には、接着層１１２を印刷しない非印刷部４１２が形成されている。非印刷部４１２の面積は、同一面上における緩和層形成部４００（非印刷部形成層４１）の面積に対して４５％である。
なお、本例の各ミニブロック４１１の形状は円形であるが、四角形（図３（ｂ））、三角形（図３（ｃ））等の様々な形状を採用することができる。また、すべて同じ形状・大きさのミニブロック４１１を印刷したが、複数の異なる形状・大きさのミニブロック４１１を印刷することもできる。
また、本例のミニブロック４１１の印刷形状はドット状（島状）であるが、その他の様々な印刷形状を採用することができる。また、ミニブロック４１１を規則正しく配列して印刷したが、ランダムに配列して印刷することもできる。
次に、積層工程を行う。
グリーンシート１１０の打ち抜きと積層とを同時に進行できるよう構成されている打ち抜き積層装置（図示略）を用いて、グリーンシート１１０の打ち抜きと積層とを並行して行う。なお、上記打ち抜き積層装置としては、例えばグリーンシート１１０を打ち抜くためのトムソン刃等を備えた打ち抜き手段と、打ち抜いたグリーンシート１１０を積層して積層体を形成し、それを保持する積層体保持手段とを有するものを用いることができる。
まず、印刷を施したグリーンシート１１０をキャリアフィルム１１９ごと上記打ち抜き積層装置にセットし、グリーンシート１１０の打ち抜き領域５０を打ち抜く。これにより、図４のシート片５１を得る。
次に、図５に示すごとく、得られたシート片５１を、側面に露出している内部電極層２０の向きが交互になるようにして積層する。このとき、上下端には、最終的に保護層１２となる保護層形成用シート１２０を積層しておく。なお、保護層形成用シート１２０は、グリーンシート１１０と同材料のものである。
これにより、図６に示すごとく、中間積層体１００を得る。中間積層体１００には、積層方向に透視した場合に、すべての内部電極層２０が重合する領域である重合部１０８と、少なくとも一部の内部電極層２０しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である非重合部１０９とが形成されている。また、中間積層体１００は、一対の側面１０１、１０２を有しており、内部電極層２０は、側面１０１、１０２に交互に露出した状態となっている。
また、図６、図７に示すごとく、中間積層体１００の非重合部１０９において、各グリーンシート１１０間には、接着層１１２を印刷しない非印刷部４１２を設けておいたことにより、その場所に空隙４０が形成されている。言い換えれば、印刷部としての接着層１１２よりなるミニブロック４１１間に、空隙４０が形成されている。
次に、中間積層体１００の側面１０１、１０２に、側面電極形成用の側面電極材料を塗布する（図示略）。これは、後の焼成により、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に、内部電極層２０との導通性を向上させるための側面電極３０（図１３参照）を形成する工程である。なお、側面電極３０を設けない構成とすることもできるため、その場合には、上記の工程を省くことができる。
＜焼成工程＞
次に、焼成工程を行う。
まず、焼成を行う前に、中間積層体１００に対して脱脂を行う。加熱条件としては、８０時間かけて５００℃まで昇温し、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８〜図１０に示すごとく、セラミック積層体１０を得る。セラミック積層体１０は、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２０とを交互に積層してなり、重合部１０８と非重合部１０９とを有している。なお、接着層１１２は、圧電層１１の一部となって形成され、スペーサ層１１１は、内部電極層２０の端部を内部に控えた部分である電極控え部１９となっている。また、セラミック積層体１０の上下端には、保護層１２が形成されており、側面１０１、１０２には、側面電極３０（図示略）が形成されている。
また、同図に示すごとく、セラミック積層体１０の非重合部１０９には、中間積層体１００に形成されていた空隙４０が、焼成後も空隙４０を維持した状態で存在する。そして、空隙４０を含む緩和層４が内部電極層２０に沿って形成されている。
また、図９に示すごとく、各空隙４０間には、微小なクラックよりなる開放部４１３が周方向に形成されている。この開放部４１３の微小なクラックは、接着層１１２よりなるミニブロック４１１（図７参照）が隣接するグリーンシート１１０よりも僅かに先行して焼成収縮を起こすことにより生じたものである。
次に、焼成工程後は、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に一対の外部電極３４を配設する工程を行う。
図１１に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に形成した側面電極３０上に、導電性接着剤３３を塗布する。そして、図１２に示すごとく、導電性接着剤３３上に、外部電極３４を配置する。そして、導電性接着剤３３を加熱硬化させ、外部電極３４を接合する。最後に、図示を省略するが、セラミック積層体１０の側面全周を絶縁樹脂よりなるモールド材３５によってモールドする（図１３参照）。
なお、本例では、導電性接着剤３３としては、絶縁樹脂としてのエポキシ樹脂に導電性フィラーとしてのＡｇを分散させたものを用いた。上記絶縁樹脂としては、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、導電性フィラーとしては、上記以外にも白金、Ｃｕ、Ｎｉ等を用いることができる。
また、外部電極３４としては、金属板を加工したメッシュ状のエキスパンダメタルを用いた。これ以外にも、パンチングメタル等を用いることができる。
また、モールド材３５としては、シリコーン樹脂を用いた。これ以外にも、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。
以上により、図１３の積層型圧電素子１を得る。
作製した積層型圧電素子１において、セラミック積層体１０は、図１０、図１３に示すごとく、上述したように圧電層１１と内部電極層２０とを交互に積層してなる。また、セラミック積層体１０は、内部電極層２０の端部の一部が側面１０１、１０２に露出せず、電極控え部１９によって内部に控えた、いわゆる電極控え構造を有している。
また、同図に示すごとく、セラミック積層体１０は、積層方向に透視した場合に、すべての内部電極層２０が重合する領域である重合部１０８と、少なくとも一部の内部電極層２０しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である非重合部１０９とを有する。非重合部１０９には、空隙４０を含む緩和層４が各内部電極層２０に沿って形成されている。緩和層４は、セラミック積層体１０の外周部の周方向半周において形成されている。また、緩和層４は、積層方向において、側面１０１側と側面１０２側とに交互に形成されている。
また、図１３に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２には、内部電極層２０の端部の一部が交互に露出した状態となっており、配設された一対の側面電極３０と電気的に導通している。また、一対の側面電極３０上には、導電性接着剤３３を介して外部電極３４が接合されている。また、セラミック積層体１０の側面全周は、側面電極３０、導電性接着剤３３、及び外部電極３４を覆うように、モールド材３５によってモールドされている。
なお、本例のセラミック積層体１０は、断面樽型形状を呈している。セラミック積層体１０の断面形状としては、本例の樽型に限定されるものではなく、例えば、円形、四角形、八角形等の様々な形状を用途、使用状況に合わせて変更することができる。
次に、本例の積層型圧電素子１の製造方法における作用効果について説明する。
本例の積層型圧電素子１の製造方法は、中間積層体形成工程において、中間積層体１００の非重合部１０９に、予め空隙４０を形成しておく。このように、焼成前の中間積層体１００に空隙４０を形成しておくことにより、空隙４０は、焼成工程における焼成の後も、空隙４０を維持した状態で存在する。これにより、焼成後に得られるセラミック積層体１０の非重合部１０９に、空隙４０を含む緩和層４を容易に形成することができる。この緩和層４は、空隙４０を有していることにより、圧電変位によって生じる応力を分散・緩和することができる。すなわち、本例の製造方法により、上記応力を緩和する構造を容易に形成することができる。
また、本例の製造方法は、圧電変位が起こらず、駆動しない部分である非重合部１０９に、緩和層４を設ける。すなわち、圧電変位によって生じる応力が特に集中する非重合部１０９に、緩和層４を設けるのである。そのため、上記応力を、空隙４０を有する緩和層４によって効果的に分散・緩和することができる。これにより、圧電変位に応じて非重合部１０９に応力が集中することを防ぐことができ、クラック等の発生を抑制することができる。
また、本例の製造方法により製造された積層型圧電素子１は、上記の優れた効果により、長期間の使用においても高い品質・性能を維持することができる。そしてそれ故、優れた耐久性及び信頼性を有するものとなる。
また、本例では、中間積層体形成工程において、グリーンシート１１０を形成するシート形成工程と、非重合部１０９となる部分のうち、緩和層４を形成する緩和層形成部４０に、接着層１１２を印刷する印刷部（ミニブロック４１１）と印刷しない非印刷部４１２とを設ける接着層印刷工程と、グリーンシート１１０間に非印刷部４１２よりなる空隙４０を形成する積層工程とを行う。そのため、グリーンシート１１０間に、空隙４０を容易かつ確実に形成することができる。これにより、焼成後のセラミック積層体１０に、空隙４０を含む緩和層４を容易かつ確実に形成することができる。
また、接着層印刷工程では、非印刷部４１２を設ける部分の面積は、同一面上における緩和層形成部４００の面積に対して４５％である。そのため、空隙４０を充分に形成することができる。これにより、緩和層４による応力緩和効果を充分に発揮することができる。
また、接着層印刷工程では、緩和層形成部４００に、印刷部として接着層１１２よりなる複数のミニブロック４１１を互いに間隔を空けて印刷すると共に、ミニブロック４１１間に非印刷部４１２を設ける。また、ミニブロック４１１を規則正しく配列して印刷する。そのため、焼成後のセラミック積層体１０に、規則正しく配列された空隙４０を含む緩和層４を形成することができる。これにより、緩和層４による応力緩和効果をより一層発揮することができる。
また、緩和層４において、各空隙４０間に、微小なクラックよりなる開放部４１３を周方向に形成する。この開放部４１３も、周方向に形成された微小なクラックにより、圧電変位によって生じる応力を緩和することができる。これにより、緩和層４による応力緩和効果をさらに向上させることができる。
このように、本例の製造方法によれば、圧電変位によって生じる応力を緩和する構造を容易に形成することができる。そして、上記製造方法により製造された積層型圧電素子は、優れた耐久性・信頼性を有するものとなる。
なお、セラミック積層体１０において、緩和層４の形成位置・形状は、中間積層体１００の時点で予め形成する空隙４０の位置・形状によって変化させることができる。したがって、本例では、緩和層４を各内部電極層２０に沿って設けたが、図１４に示すごとく、３層おきの内部電極層２０に沿って設けたり、その他様々な位置に設けたりすることができる。また、本例では、緩和層４をセラミック積層体１０の外周部の周方向半周において設けたが、周方向全周において設けることもできるし、側面１０１、１０２のみに設けることもできる。
（実施例２）
上記第２の発明の実施例にかかる積層型圧電素子の製造方法について、図を用いて説明する。
本例の積層型圧電素子１の製造方法は、図１５〜図２２に示すごとく、セラミック積層体１０を形成するに当たっては、実施例１と同様に、中間積層体形成工程と焼成工程とを含む。
そして、中間積層体形成工程では、中間積層体１００に重合部１０８と非重合部１０９とを形成し、かつ非重合部１０９の少なくとも一部に、グリーンシート１１０よりも焼成温度が低いと共に焼成工程における収縮が大きい緩和層形成用材料４２を配置する。また、焼成工程では、緩和層形成用材料４２を隣接する部分よりも大きく収縮させて形成した空隙４０を含む緩和層４を形成する。
以下、これを詳説する。
＜中間積層体形成工程＞
中間積層体形成工程では、実施例１と同様に、シート形成工程、電極印刷工程、接着層印刷工程、及び積層工程の４つの工程を行う。
まず、シート形成工程及び電極印刷工程では、図１に示すごとく、実施例１と同様に、キャリアフィルム１１９上にグリーンシート１１０を成形する。そして、グリーンシート１１０の打ち抜き領域５０に、内部電極層２０及びスペーサ層１１１をスクリーン印刷する。
次に、接着層印刷工程では、図１５に示すごとく、印刷した内部電極層２０及びスペーサ層１１１の上に、非重合部１０９となる部分のうち、緩和層４を形成する緩和層形成部４００に、緩和層形成用材料４２をスクリーン印刷すると共に、グリーンシート１１０と同材料よりなる接着層１１２をスクリーン印刷する。
なお、接着層１１２（グリーンシート１１０）と緩和層形成用材料４２とは、主成分として含まれるセラミックス原料粉末が同じであり、どちらもジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）粉末である。接着層１１２に含まれるセラミックス原料粉末の平均粒径Ａと緩和層形成用材料４２に含まれるセラミックス原料粉末の平均粒径Ｂとは、Ａ＞１．０５Ｂの関係を満たしている。本例の平均粒径Ａは０．５μｍ、平均粒径Ｂは０．３μｍである。
ここで、接着層１１２と緩和層形成用材料４２のように、主成分として含まれるセラミックス原料粉末が同じである場合、一般的に、その平均粒径が小さいほど焼成温度が低くなり、また焼成による収縮が始まる温度も低くなる。すなわち、緩和層形成用材料４２は、接着層１１２（グリーンシート１１０）よりも焼成温度が低くなる。また、接着層１１２よりも、同じ焼成温度の場合に収縮が大きい材料となる。
次に、積層工程では、打ち抜き積層装置（図示略）を用いて、グリーンシート１１０の打ち抜き領域５０を打ち抜き、図１６に示すごとく、シート片５２を得る。
そして、得られたシート片５２を、側面に露出している内部電極層２０の向きが交互になるように積層する。これにより、図１７、図１８に示すごとく、中間積層体１００を得る。
ここで、中間積層体１００の側面１０１、１０２には、側面電極形成用の側面電極材料を塗布しておく（図示略）。
＜焼成工程＞
次に、焼成工程では、焼成を行う前に、中間積層体１００を加熱し、脱脂を行う。そして、脱脂後の中間積層体１００に対して、焼成を行う。
これにより、図１９〜図２１に示すごとく、セラミック積層体１０を得る。セラミック積層体１０は、実施例１と同様に、圧電層１１と内部電極層２０とを交互に積層してなり、重合部１０８と非重合部１０９とを有している。また、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２には、側面電極３０（図示略）が形成されている。
また、同図に示すごとく、セラミック積層体１０の非重合部１０９には、中間積層体１００に配置した緩和層形成用材料４２と隣接する部分に空隙４０が形成されている。これは、焼成工程において、緩和層形成用材料４２が隣接する部分よりも大きく収縮したことにより形成されたものである。本例では、緩和層形成用材料４２と、その直上に積層したグリーンシート１１０との間に、空隙４０が形成されている（図２０参照）。そして、空隙４０を含む緩和層４が、各内部電極層２０に沿って形成されている。
次に、焼成工程後は、実施例１と同様に、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に一対の外部電極３４を配設する工程を行う。
以上により、図２２の積層型圧電素子を得る。
なお、その他の製造方法（用いた材料、脱脂・焼成条件等を含む）は、実施例１と同様である。
作製した積層型圧電素子１において、セラミック積層体１０は、図２１、図２２に示すごとく、上述したように圧電層１１と内部電極層２０とを交互に積層してなり、電極控え構造を有している。
また、同図に示すごとく、セラミック積層体１０は、重合部１０８と非重合部１０９とを有する。非重合部１０９には、空隙４１を含む緩和層４が各内部電極層２０に沿って形成されている。緩和層４は、セラミック積層体１０の外周部の周方向半周において形成されている。また、緩和層４は、側面１０１側と側面１０２側とに交互に形成されている。
なお、その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。
次に、本例の積層型圧電素子１の製造方法における作用効果について説明する。
本例の積層型圧電素子１の製造方法は、中間積層体形成工程において、中間積層体１００の非重合部１０９に、緩和層形成用材料４２を配置する。緩和層形成用材料４２は、グリーンシートよりも温度が低い。また、グリーンシート１１０よりも焼成工程における収縮が大きい。このように、焼成前の中間積層体１００に上記の性質を有する緩和層形成用材料４２を配置することにより、焼成工程の焼成によって、緩和層形成用材料４２が隣接する部分よりも大きく収縮し、空隙４０が形成される。つまり、本例のように、グリーンシート１１０又はグリーンシート１１０と実質的に同材料の部分（接着層１１２）との間に、空隙４０を形成することができる。これにより、焼成後に得られるセラミック積層体１０の非重合部１０９に、空隙４０を含む緩和層４を容易に形成することができる。すなわち、本例の製造方法により、圧電変位によって生じる応力を緩和する構造を容易に形成することができる。
また、本例の製造方法は、実施例１と同様に、非重合部１０９に緩和層４を設けるのである。そのため、圧電変位によって生じる応力を、空隙４０を有する緩和層４によって効果的に分散・緩和することができる。これにより、圧電変位に応じて非重合部１０９に応力が集中することを防ぐことができ、クラック等の発生を抑制することができる。
また、本例の製造方法により製造された積層型圧電素子１は、上記の優れた効果により、長期間の使用においても高い品質・性能を維持することができる。そしてそれ故、優れた耐久性及び信頼性を有するものとなる。
また、本例では、中間積層体形成工程において、グリーンシート１１０を形成するシート形成工程と、非重合部１０９となる部分のうち、緩和層４を形成する緩和層形成部４００に、緩和層形成用材料４２を印刷する接着層印刷工程と、グリーンシート１１０を積層する積層工程とを行う。そのため、焼成後のセラミック積層体１０において、緩和層形成用材料４２に隣接する部分、すなわち本例における緩和層形成用材料４２とグリーンシート１１０又は接着層１１２との間に、空隙４０を容易かつ確実に形成することができる。
また接着層１１２と緩和層形成用材料４２とは、主成分として含まれるセラミックス原料粉末が同じであり、接着層１１２に含まれる上記セラミックス原料粉末の平均粒径Ａと緩和層形成用材料４２に含まれる上記セラミックス原料粉末の平均粒径Ｂとは、Ａ＞１．０５Ｂの関係を満たす。そのため、緩和層形成用材料４２に隣接する部分に、空隙４０及び空隙４０を含む緩和層４を確実に形成することができる。
また、接着層１１２に含まれる上記セラミックス原料粉末の平均粒径Ａは、０．５μｍであり、緩和層形成用材料４２に含まれる上記セラミックス原料粉末の平均粒径Ｂは、０．３μｍである。そのため、焼成後のセラミック積層体１０に、空隙４０を充分かつ確実に形成することができる。これにより、緩和層４による応力緩和効果を充分かつ確実に発揮することができる。
このように、本例の製造方法によれば、実施例１と同様に、圧電変位によって生じる応力を緩和する構造を容易に形成することができる。そして、上記製造方法により製造された積層型圧電素子は、優れた耐久性・信頼性を有するものとなる。
なお、セラミック積層体１０において、緩和層４の形成位置・形状は、中間積層体１００の時点で配置する緩和層形成用材料４２の位置・形状によって変化させることができる。したがって、本例では、緩和層４を各内部電極層２０に沿って設けたが、３層おきの内部電極層２０に沿って設けたり（図１４参考）、その他様々な位置に設けたりすることができる。また、本例では、緩和層４をセラミック積層体１０の外周部の周方向半周において設けたが、周方向全周において設けることもできるし、側面１０１、１０２のみに設けることもできる。
（実施例３）
本例は、実施例１の積層型圧電素子１の製造方法において、空隙４０を含む緩和層４を内部電極層２０間の中間位置に形成する例である。この内容について、図を用いて説明する。
本例において、電極印刷工程及び接着層印刷工程では、図２３に示すごとく、内部電極層２０を印刷した電極含有シート片５３と緩和層４を形成するための緩和層形成シート片５４の２種類のシート片を得るため、グリーンシート１１０の打ち抜き領域５０に、内部電極層２０、スペーサ層１１１、及び接着層１１２の印刷を施す。
同図に示すごとく、電極含有シート片５３用には、グリーンシート１１０の打ち抜き領域５０に、内部電極層２０及びスペーサ層１１１をスクリーン印刷する。そして、内部電極層２０及びスペーサ層１１１の上に、接着層１１２をスクリーン印刷する。
また、緩和層形成シート片５４用には、グリーンシート１１０の打ち抜き領域５０に、接着層１１２をスクリーン印刷する。このとき、緩和層形成部４００に、実施例１と同様の構成の非印刷部形成層４１を形成する。なお、本例の緩和層形成部４００は、非重合部分１０９となる部分、すなわち打ち抜き領域５０の外周部全体である。
次に、積層工程では、打ち抜き積層装置（図示略）を用いて、グリーンシート１１０の打ち抜き領域５０を打ち抜き、電極含有シート片５３及び緩和層形成シート片５４（図２３参照）を得る。
そして、得られた両シート片５３、５４を交互に積層する。また、電極含有シート片５３においては、側面に露出している内部電極層２０の向きが交互になるように積層する。これにより、図２４に示すごとく、中間積層体１００を得る。
次に、焼成工程では、中間積層体１００に対して、脱脂・焼成を行い、図２５、図２６に示すごとく、セラミック積層体１０を得る。
焼成工程後は、実施例１と同様の工程を行い、積層型圧電素子１を得る。
なお、その他の製造方法は、実施例１と同様である。
作製した積層型圧電素子１において、セラミック積層体１０には、図２５、図２６に示すごとく、各内部電極層２０間の中間位置に、空隙４０を含む緩和層４が形成されている。緩和層４は、セラミック積層体１０の外周部の周方向全周において形成されている。
なお、その他の基本的な構成は、実施例１と同様である。
この場合には、空隙４０を含む緩和層４は、各内部電極層２０間の中間位置に形成されている。また、緩和層４は、セラミック積層体１０の外周部の周方向全周において形成されている。そのため、緩和層４による応力緩和効果をより一層発揮することができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
なお、本例では、緩和層４を各内部電極層２０間の中間位置に設けたが、図２７に示すごとく、１層おきの内部電極層２０間の中間位置に設けたり、その他様々な位置に設けたりすることができる。
（実施例４）
本例は、実施例２の積層型圧電素子１の製造方法において、空隙４０を含む緩和層４を内部電極層２０間の中間位置に形成する例である。この内容について、図を用いて説明する。
本例において、電極印刷工程及び接着層印刷工程では、図２８に示すごとく、内部電極層２０を印刷した電極含有シート片５３と緩和層形成用材料４２を印刷した緩和層形成シート片５５の２種類のシート片を得るため、グリーンシート１１０の打ち抜き領域５０に、内部電極層２０、スペーサ層１１１、接着層１１２、及び緩和層形成用材料４２の印刷を施す。
同図に示すごとく、電極含有シート片５３用には、実施例３と同様に、グリーンシート１１０の打ち抜き領域５０に、内部電極層２０、スペーサ層１１１、及び接着層１１２をスクリーン印刷する。
また、緩和層形成シート片５５用には、グリーンシート１１０の打ち抜き領域５０に、接着層１１２をスクリーン印刷すると共に、緩和層形成部４００に緩和層形成用材料４２をスクリーン印刷する。なお、本例の緩和層形成部４００は、非重合部分１０９となる部分、すなわち打ち抜き領域５０の外周部全体である。
次に、積層工程では、打ち抜き積層装置（図示略）を用いて、グリーンシート１１０の打ち抜き領域５０を打ち抜き、電極含有シート片５３及び緩和層形成シート片５５（図２８参照）を得る。
そして、得られた両シート片５３、５５を交互に積層する。また、電極含有シート片５３においては、側面に露出している内部電極層２０の向きが交互になるように積層する。これにより、図２９に示すごとく、中間積層体１００を得る。
次に、焼成工程では、中間積層体１００に対して、脱脂・焼成を行い、図３０、図３１に示すごとく、セラミック積層体１０を得る。
焼成工程後は、実施例２と同様の工程を行い、積層型圧電素子１を得る。
なお、その他の製造方法は、実施例２と同様である。
作製した積層型圧電素子１において、セラミック積層体１０には、図３０、図３１に示すごとく、各内部電極層２０の間の中間位置に、空隙４１を含む緩和層４が形成されている。緩和層４は、セラミック積層体１０の外周部の周方向全周において形成されている。
なお、その他の基本的な構成は、実施例２と同様である。
この場合には、空隙４０を含む緩和層４は、各内部電極層２０間の中間位置に形成されている。また、緩和層４は、セラミック積層体１０の外周部の周方向全周において形成されている。そのため、緩和層４による応力緩和効果をより一層発揮することができる。
その他は、実施例２と同様の作用効果を有する。
なお、本例では、緩和層４を各内部電極層２０間の中間位置に設けたが、１層おきの内部電極層２０間の中間位置に設けたり（図２７参考）、その他様々な位置に設けたりすることができる。
（実施例５）
本例は、実施例１〜４の製造方法により製造した積層型圧電素子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３２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。
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。
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（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。
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。
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。
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１〜４の製造方法により製造した積層型圧電素子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。
実施例１における、内部電極層及びスペーサ層を印刷する工程を示す説明図。 実施例１における、接着層を印刷する工程を示す説明図。 実施例１における、非印刷部形成層を示す説明図。 実施例１における、シート片を示す説明図。 実施例１における、シート片を積層する工程を示す説明図。 実施例１における、中間積層体を示す断面図。 実施例１における、中間積層体の要部を示す断面拡大図 実施例１における、セラミック積層体の内部構造を示す断面図。 実施例１における、セラミック積層体の要部を示す断面拡大図。 実施例１における、セラミック積層体の全体構造を示す説明図。 実施例１における、導電性接着剤を塗布する工程を示す説明図。 実施例１における、外部電極を配設する工程を示す説明図。 実施例１における、積層型圧電素子の構造を示す説明図。 実施例１における、セラミック積層体の緩和層の位置を変更した例を示す説明図。 実施例２における、緩和層形成用材料及び接着層を印刷する工程を示す説明図。 実施例２における、シート片を示す説明図。 実施例２における、中間積層体を示す断面図。 実施例２における、中間積層体の要部を示す断面拡大図。 実施例２における、セラミック積層体の内部構造を示す断面図。 実施例２における、セラミック積層体の要部を示す断面拡大図。 実施例２における、セラミック積層体の全体構造を示す説明図。 実施例２における、積層型圧電素子の構造を示す説明図。 実施例３における、内部電極層、スペーサ層、及び接着層を印刷する工程を示す説明図。 実施例３における、中間積層体を示す断面図。 実施例３における、セラミック積層体を示す断面図。 実施例３における、セラミック積層体の全体構造を示す説明図。 実施例３における、セラミック積層体の緩和層の位置を変更した例を示す説明図。 実施例４における、内部電極層、スペーサ層、及び接着層を印刷する工程を示す説明図。 実施例４における、中間積層体を示す断面図。 実施例４における、セラミック積層体を示す断面図。 実施例４における、セラミック積層体の全体構造を示す説明図。 実施例５における、インジェクタの構造を示す説明図。
符号の説明
１ 積層型圧電素子
１０ セラミック積層体
１００ 中間積層体
１０８ 重合部
１０９ 非重合部
１１ 圧電層
１１０ グリーンシート
２０ 内部電極層
４ 緩和層
４０ 空隙
６ インジェクタ

Claims (13)

  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を有し、該セラミック積層体の側面に外部電極を配設してなる積層型圧電素子を製造する方法において、
    上記セラミック積層体を形成するに当たっては、上記圧電層となるグリーンシートと上記内部電極層とを交互に積層して、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み、
    上記中間積層体形成工程では、上記中間積層体の積層方向に透視した場合に、すべての上記内部電極層が重合する領域である重合部と、少なくとも一部の上記内部電極層しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である非重合部とを形成し、かつ該非重合部の少なくとも一部に、予め空隙を形成しておき、上記焼成工程では、上記空隙を含む緩和層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。
  2. 請求項１において、上記中間積層体形成工程は、上記グリーンシートを形成するシート形成工程と、
    上記グリーンシート表面上の最上部に、該グリーンシートと同材料よりなる接着層を印刷し、かつ上記非重合部となる部分のうち、上記緩和層を形成する緩和層形成部に、上記接着層を印刷する印刷部と印刷しない非印刷部とを設ける接着層印刷工程と、
    上記グリーンシートを積層し、該グリーンシート間に上記非印刷部よりなる上記空隙を形成する積層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。
  3. 請求項２において、上記シート形成工程後、上記グリーンシート上に上記内部電極層を印刷すると共に、該内部電極層を印刷した領域に隣接して該内部電極層と略同厚みのスペーサ層を印刷する電極印刷工程を行い、上記接着層印刷工程では、上記内部電極層及び上記スペーサ層上に上記接着層を印刷することを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
  4. 請求項２又は３において、上記接着層印刷工程では、上記非印刷部を設ける部分の面積は、同一面上における上記緩和層形成部の面積に対して２０〜６５％とすることを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
  5. 請求項２〜４のいずれか１項において、上記接着層印刷工程では、上記緩和層形成部に、上記印刷部として上記接着層よりなる複数のミニブロックを互いに間隔を空けて印刷すると共に、上記ミニブロック間に上記非印刷部を設けることを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
  6. 請求項５において、上記接着層印刷工程では、上記ミニブロックを規則正しく配列して印刷することを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
  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を有し、該セラミック積層体の側面に外部電極を配設してなる積層型圧電素子を製造する方法において、
    上記セラミック積層体を形成するに当たっては、上記圧電層となるグリーンシートと上記内部電極層とを交互に積層して、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み、
    上記中間積層体形成工程では、上記中間積層体の積層方向に透視した場合に、すべての上記内部電極層が重合する領域である重合部と、少なくとも一部の上記内部電極層しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である非重合部とを形成し、かつ該非重合部の少なくとも一部に、上記グリーンシートよりも焼成温度が低いと共に上記焼成工程における収縮が大きい緩和層形成用材料を配置し、上記焼成工程では、上記緩和層形成用材料を隣接する部分よりも大きく収縮させて形成した空隙を含む緩和層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。
  8. 請求項７において、上記中間積層体形成工程は、上記グリーンシートを形成するシート形成工程と、
    上記グリーンシート表面上の最上部に、該グリーンシートと同材料よりなる接着層を印刷すると共に、上記非重合部となる部分のうち、上記緩和層を形成する緩和層形成部に、上記接着層と略同厚みの上記緩和層形成用材料を印刷する接着層印刷工程と、
    上記グリーンシートを積層する積層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。
  9. 請求項８において、上記シート形成工程後、上記グリーンシート上に上記内部電極層を印刷すると共に、該内部電極層を印刷した領域に隣接して該内部電極層と略同厚みのスペーサ層を印刷する電極印刷工程を行い、上記接着層印刷工程では、上記内部電極層及び上記スペーサ層上に上記接着層及び上記緩和層形成用材料を印刷することを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
  10. 請求項８又は９において、上記接着層と上記緩和層形成用材料とは、主成分として含まれるセラミックス原料粉末が同じであり、上記接着層に含まれる上記セラミックス原料粉末の平均粒径Ａと上記緩和層形成用材料に含まれる上記セラミックス原料粉末の平均粒径Ｂとは、Ａ＞１．０５Ｂの関係を満たすことを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
  11. 請求項１０において、上記接着層に含まれる上記セラミックス原料粉末の平均粒径Ａは、０．３〜０．８μｍであることを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
  12. 請求項１０又は１１において、上記緩和層形成用材料に含まれる上記セラミックス原料粉末の平均粒径Ｂは、０．１〜０．６μｍであることを特徴とする積層型圧電素子の製造方法。
  13. 請求項１〜１２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の製造方法。
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