JP2009206109A - 積層型圧電素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】変位性能をほとんど損ねることなく、より確実に絶縁抵抗の低下を防止し、耐久性に優れた積層型圧電素子を提供する。
【解決手段】圧電セラミック層１０と内部電極層１３、１４とを交互に積層してなるセラミック積層体１５と、一対の側面電極１７とを有する積層型圧電素子１である。内部電極層１３、１４は、内部電極部１３１、１４１と、控え部１３２、１４２とを有する。セラミック積層体１５は、応力緩和部１１、１２を有する。応力緩和部１１、１２を挟む２つの内部電極層１３、１４における控え部１３２、１４２のうち、応力緩和部１１、１２と同じ側面に位置する控え部１３２、１４２の控え距離は、応力緩和部１１、１２の深さよりも大きくなっている。
【選択図】図２
【解決手段】圧電セラミック層１０と内部電極層１３、１４とを交互に積層してなるセラミック積層体１５と、一対の側面電極１７とを有する積層型圧電素子１である。内部電極層１３、１４は、内部電極部１３１、１４１と、控え部１３２、１４２とを有する。セラミック積層体１５は、応力緩和部１１、１２を有する。応力緩和部１１、１２を挟む２つの内部電極層１３、１４における控え部１３２、１４２のうち、応力緩和部１１、１２と同じ側面に位置する控え部１３２、１４２の控え距離は、応力緩和部１１、１２の深さよりも大きくなっている。
【選択図】図２
Description
本発明は、複数の圧電セラミック層と複数の内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の側面に形成された一対の側面電極とを有し、上記セラミック積層体の側面から内方に凹んだスリット状の領域に応力緩和部が形成された積層型圧電素子に関する。
従来より、燃料噴射弁の駆動源等には、積層型圧電素子が用いられている。積層型圧電素子は、例えば内部電極と圧電セラミックとが交互に多数枚積層されたセラミック積層体に、上記内部電極と交互に電気的に接続される一対の外部電極を接合してなる。
上記積層型圧電素子は、特に燃料噴射弁等の用途においては、過酷な条件の下で長期間に渡って使用される。そのため、例えば、側面の電気的な絶縁性を向上させるため、内部電極層の端部の一部が内方に後退した内部電極非形成領域を有するセラミック積層体が広く採用されている。
ところが、絶縁性を向上させるために上記のごとく内部電極非形成領域を形成すると、上記セラミック積層体において、電圧を印加したときに、変形する部分と変形し難い部分とが生じ、その境界部分に応力集中が起こって素子にクラックが発生するおそれがあった。
上記積層型圧電素子は、特に燃料噴射弁等の用途においては、過酷な条件の下で長期間に渡って使用される。そのため、例えば、側面の電気的な絶縁性を向上させるため、内部電極層の端部の一部が内方に後退した内部電極非形成領域を有するセラミック積層体が広く採用されている。
ところが、絶縁性を向上させるために上記のごとく内部電極非形成領域を形成すると、上記セラミック積層体において、電圧を印加したときに、変形する部分と変形し難い部分とが生じ、その境界部分に応力集中が起こって素子にクラックが発生するおそれがあった。
応力集中によるクラックの発生を回避するために、セラミック積層体の側面に、積層方向に対して所定の間隔で形成された溝部（応力緩和部）を有する積層型圧電素子が開発されている（特許文献１参照）。
しかし、応力緩和部を形成した場合においても、該応力緩和部に電圧が印加されたときに、応力緩和部の先端からクラックが発生するおそれがあった。これを回避するためには、応力緩和部（溝部）における積層方向に対して垂直な方向の深さを内部電極非形成領域の距離よりも大きくする必要があった。ところが、このような構成にすると、応力緩和部（溝部）に大きな電圧が印加されたときに、溝部に放電が起こり、ショートしてしまうおそれがあった。即ち、絶縁性を十分に確保できず、積層型圧電素子としての寿命が短くなるという問題があった。
しかし、応力緩和部を形成した場合においても、該応力緩和部に電圧が印加されたときに、応力緩和部の先端からクラックが発生するおそれがあった。これを回避するためには、応力緩和部（溝部）における積層方向に対して垂直な方向の深さを内部電極非形成領域の距離よりも大きくする必要があった。ところが、このような構成にすると、応力緩和部（溝部）に大きな電圧が印加されたときに、溝部に放電が起こり、ショートしてしまうおそれがあった。即ち、絶縁性を十分に確保できず、積層型圧電素子としての寿命が短くなるという問題があった。
また、クラックの発生を回避するために、応力緩和部を挟む内部電極を同一極とした積層型圧電素子が開発されている（特許文献２参照）。
かかる従来の積層型圧電素子においては、応力緩和部を挟む内部電極を同一極とすることにより、これらに挟まれる圧電セラミック層を圧電不活性層とし、積層型圧電素子が伸縮したときに上記圧電不活性層に応力を集中させることができる。その結果、万一クラックが生じることがあっても、応力緩和部に選択的(優先的に)クラックが入り、積層体の圧電活性層にクラックが生じることを防止し、耐久性を向上できると考えられていた。
しかしながら、実際には、応力緩和部にクラックが生じていない状態であっても、十分な絶縁性を得ることはできず、依然として絶縁抵抗が低下してショートが発生してしまうという問題があった。また、同一極の内部電極層に挟まれる応力緩和部を含むセラミック層には電界がかからず、ほとんど変位しない。そのため、積層型圧電素子の変位量が低下してしまうという問題があった。
かかる従来の積層型圧電素子においては、応力緩和部を挟む内部電極を同一極とすることにより、これらに挟まれる圧電セラミック層を圧電不活性層とし、積層型圧電素子が伸縮したときに上記圧電不活性層に応力を集中させることができる。その結果、万一クラックが生じることがあっても、応力緩和部に選択的(優先的に)クラックが入り、積層体の圧電活性層にクラックが生じることを防止し、耐久性を向上できると考えられていた。
しかしながら、実際には、応力緩和部にクラックが生じていない状態であっても、十分な絶縁性を得ることはできず、依然として絶縁抵抗が低下してショートが発生してしまうという問題があった。また、同一極の内部電極層に挟まれる応力緩和部を含むセラミック層には電界がかからず、ほとんど変位しない。そのため、積層型圧電素子の変位量が低下してしまうという問題があった。
上記のように、従来の積層型圧電素子では、変位量向上のために上記応力緩和部を含む上記圧電セラミック層を駆動層としつつも、十分な寿命を確保するには至らなかった。
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、変位性能をほとんど損ねることなく、より確実に絶縁抵抗の低下を防止し、耐久性に優れた積層型圧電素子を提供しようとするものである。
第１の発明は、複数の圧電セラミック層と複数の内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の積層方向と垂直な方向の側面に形成された一対の側面電極とを有する積層型圧電素子において、
上記内部電極層は、導電性を有する内部電極形成領域と、該内部電極形成領域の外周端部が上記セラミック積層体の外周面よりも内方に所定の後退距離で後退した内部電極非形成領域とを有し、上記内部電極形成領域においていずれか一方の上記側面電極に交互に電気的に接続しており、
上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の側面から内方に所定の深さで凹むスリット状の応力緩和部を有し、
上記応力緩和部を挟んで該応力緩和部に隣接する２つの内部電極層における上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、上記積層型圧電素子の積層方向の断面において、該内部電極非形成領域と同じ側面に位置し、かつ該内部電極非形成領域に積層方向に隣接する上記応力緩和部の深さよりも大きくなっていることを特徴とする積層型圧電素子にある（請求項１）。
上記内部電極層は、導電性を有する内部電極形成領域と、該内部電極形成領域の外周端部が上記セラミック積層体の外周面よりも内方に所定の後退距離で後退した内部電極非形成領域とを有し、上記内部電極形成領域においていずれか一方の上記側面電極に交互に電気的に接続しており、
上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の側面から内方に所定の深さで凹むスリット状の応力緩和部を有し、
上記応力緩和部を挟んで該応力緩和部に隣接する２つの内部電極層における上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、上記積層型圧電素子の積層方向の断面において、該内部電極非形成領域と同じ側面に位置し、かつ該内部電極非形成領域に積層方向に隣接する上記応力緩和部の深さよりも大きくなっていることを特徴とする積層型圧電素子にある（請求項１）。
即ち、本願発明者らは、積層型圧電素子に溝部等の応力緩和部を形成する際の不具合に関して鋭意研究した結果、上記応力緩和部に隣接する負極層と該負極層に隣接する正極層に挟まれる圧電セラミック層が最も早く絶縁抵抗が低下することを発見するに至った。
この詳細に関して説明するために、まず、一般的な積層型圧電素子の絶縁抵抗低下について説明する。
一般に、積層型圧電素子に高温で高電界を印加し続けると、負極側から低抵抗領域が広がっていく現象が現れる。この原因は、例えば積層型圧電素子を一体焼成により作製した場合において、この一体焼成時に圧電セラミック層へ拡散したイオン状態で存在する導電性金属イオンが、マイナス電極から放出される電子により金属化されることによるものである。上記現象により、正極層と負極層との間の積層方向の電界強度分布が均一ではなくなってしまう。つまり、低抵抗領域の電界強度が低下し、相対的に低抵抗領域以外の電界強度が上昇する。したがって、この電界強度の上昇が絶縁抵抗の劣化を加速させてしまうことになる。また、上記低抵抗領域の広がりは、水分の存在により加速される。
具体的には、例えば、一体焼成時に、ＡｇＰｄ電極等からなる内部電極形成領域からＰＺＴ等からなる圧電セラミック層へ拡散したＡｇ+イオンが駆動時に負極層から放出される電子により金属化されることにより低抵抗領域を形成し、さらにこの低抵抗領域が正極層側へ向かって成長するという現象が起こる（Ａｇ+＋ｅ-→Ａｇ金属）。
特に、応力緩和部を有する積層型圧電素子の場合、応力緩和部は水分が存在する外部に通ずる通路となりうるため、応力緩和部に最も隣接する負極層は特に低抵抗領域の広がり現象が顕著となる。
従って、応力緩和部に隣接する負極層と該負極層に隣接する正極層に挟まれる圧電セラミック層が最も早く絶縁抵抗が低下する。特に、電界強度と逆圧電効果による発生応力の両方が集中する圧電層駆動領域端部においてはさらに絶縁抵抗の低下が早い。ここでいう圧電駆動領域端部９０は、図４５に示すごとく、積層型圧電素子９において、応力緩和部９１、９２に隣接する負極層の電極端部９４９（換言すれば、応力緩和部９１、９２に隣接し、マイナス電極側の側面電極９７に電気的に接続する内部電極形成領域９４１の外周端部９４９）、及び応力緩和部９１、９２に隣接する負極層（隣接負極層）に積層方向に最も隣接する正極層の電極端部９３９からこの負極層（隣接負極層）上に積層方向に降ろした垂線とこの負極層９４（隣接負極層）とが交わる部位９６０（換言すれば、応力緩和部９１、９２に隣接し、マイナス側の側面電極９７に電気的に接続する内部電極形成領域９４１を有する内部電極層９４に積層方向に最も隣接するプラス側の側面電極９８に電気的に接続する内部電極形成領域９３１の外周端部９３９から、応力緩和部９１、９２に隣接するマイナス側の側面電極９７に電気的に接続する内部電極形成領域９４１に降ろした垂線とこの内部電極形成領域９４１とが交わる部位９６０）のことである。さらに、応力緩和部に大きな電圧が印加された場合においては、該応力緩和部に放電が起こり、絶縁抵抗の低下が著しくなる。
本願発明者らは、上記のごとく、応力緩和部を有する積層型圧電素子における絶縁低下機構を解明し、本願発明に至った。
この詳細に関して説明するために、まず、一般的な積層型圧電素子の絶縁抵抗低下について説明する。
一般に、積層型圧電素子に高温で高電界を印加し続けると、負極側から低抵抗領域が広がっていく現象が現れる。この原因は、例えば積層型圧電素子を一体焼成により作製した場合において、この一体焼成時に圧電セラミック層へ拡散したイオン状態で存在する導電性金属イオンが、マイナス電極から放出される電子により金属化されることによるものである。上記現象により、正極層と負極層との間の積層方向の電界強度分布が均一ではなくなってしまう。つまり、低抵抗領域の電界強度が低下し、相対的に低抵抗領域以外の電界強度が上昇する。したがって、この電界強度の上昇が絶縁抵抗の劣化を加速させてしまうことになる。また、上記低抵抗領域の広がりは、水分の存在により加速される。
具体的には、例えば、一体焼成時に、ＡｇＰｄ電極等からなる内部電極形成領域からＰＺＴ等からなる圧電セラミック層へ拡散したＡｇ+イオンが駆動時に負極層から放出される電子により金属化されることにより低抵抗領域を形成し、さらにこの低抵抗領域が正極層側へ向かって成長するという現象が起こる（Ａｇ+＋ｅ-→Ａｇ金属）。
特に、応力緩和部を有する積層型圧電素子の場合、応力緩和部は水分が存在する外部に通ずる通路となりうるため、応力緩和部に最も隣接する負極層は特に低抵抗領域の広がり現象が顕著となる。
従って、応力緩和部に隣接する負極層と該負極層に隣接する正極層に挟まれる圧電セラミック層が最も早く絶縁抵抗が低下する。特に、電界強度と逆圧電効果による発生応力の両方が集中する圧電層駆動領域端部においてはさらに絶縁抵抗の低下が早い。ここでいう圧電駆動領域端部９０は、図４５に示すごとく、積層型圧電素子９において、応力緩和部９１、９２に隣接する負極層の電極端部９４９（換言すれば、応力緩和部９１、９２に隣接し、マイナス電極側の側面電極９７に電気的に接続する内部電極形成領域９４１の外周端部９４９）、及び応力緩和部９１、９２に隣接する負極層（隣接負極層）に積層方向に最も隣接する正極層の電極端部９３９からこの負極層（隣接負極層）上に積層方向に降ろした垂線とこの負極層９４（隣接負極層）とが交わる部位９６０（換言すれば、応力緩和部９１、９２に隣接し、マイナス側の側面電極９７に電気的に接続する内部電極形成領域９４１を有する内部電極層９４に積層方向に最も隣接するプラス側の側面電極９８に電気的に接続する内部電極形成領域９３１の外周端部９３９から、応力緩和部９１、９２に隣接するマイナス側の側面電極９７に電気的に接続する内部電極形成領域９４１に降ろした垂線とこの内部電極形成領域９４１とが交わる部位９６０）のことである。さらに、応力緩和部に大きな電圧が印加された場合においては、該応力緩和部に放電が起こり、絶縁抵抗の低下が著しくなる。
本願発明者らは、上記のごとく、応力緩和部を有する積層型圧電素子における絶縁低下機構を解明し、本願発明に至った。
即ち、上記第１の発明の積層型圧電素子においては、上記応力緩和部を挟んで該応力緩和部に隣接する２つの内部電極層における上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、上記積層型圧電素子の積層方向の断面において、該内部電極非形成領域と同じ側面に位置し、かつ該内部電極非形成領域に積層方向に隣接する上記応力緩和部の深さよりも大きくなっている。換言すれば、上記積層型圧電素子の上記積層方向における断面において、上記応力緩和部を挟む２つの内部電極層における上記内部電極非形成領域のうち、該応力緩和部と同じ側面に位置する上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、上記応力緩和部の深さよりも大きくなっている。
そのため、上記応力緩和部を含む上記圧電セラミック層を駆動層としつつも、上記応力緩和部に過大な電界がかかることを抑制又は防止することができる。それ故、変位量をほとんど損ねることなく、絶縁抵抗の低下を防止することができる。
なお、上述の正極層及び負極層とは、それぞれ正極側及び負極側の側面電極に電気的に接続する上記内部電極形成領域を有する内部電極層のことである。
そのため、上記応力緩和部を含む上記圧電セラミック層を駆動層としつつも、上記応力緩和部に過大な電界がかかることを抑制又は防止することができる。それ故、変位量をほとんど損ねることなく、絶縁抵抗の低下を防止することができる。
なお、上述の正極層及び負極層とは、それぞれ正極側及び負極側の側面電極に電気的に接続する上記内部電極形成領域を有する内部電極層のことである。
第２の発明は、複数の圧電セラミック層と複数の内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の積層方向と垂直な方向の側面に形成された一対の側面電極とを有する積層型圧電素子において、
上記内部電極層は、導電性を有する内部電極形成領域と、該内部電極形成領域の外周端部が上記セラミック積層体の外周面よりも内方に所定の後退距離で後退した内部電極非形成領域とを有し、上記内部電極形成領域においていずれか一方の上記側面電極に交互に電気的に接続しており、
上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の側面から内方に所定の深さで凹むスリット状の応力緩和部を有し、
上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、負極の上記側面電極側に形成された上記応力緩和部を負極側緩和部とし、該負極側緩和部を挟んで隣接する２つの上記内部電極層のうち負極側の上記側面電極に電気的に接続された上記内部電極層を基準電極層とすると、上記負極側緩和部に対して積層方向に上記基準電極層を挟んで隣接し、正極側の側面電極に接続された内部電極層の上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、上記負極側緩和部の深さよりも大きくなっており、
上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、正極の側面電極側に形成された上記応力緩和部を正極側緩和部とし、該正極側緩和部を挟んで隣接する２つの内部電極層のうち負極側の上記側面電極に電気的に接続された上記内部電極層の上記内部電極非形成領域の後退距離は、上記正極側緩和部の深さよりも大きくなっていることを特徴とする積層型圧電素子にある（請求項７）。
上記内部電極層は、導電性を有する内部電極形成領域と、該内部電極形成領域の外周端部が上記セラミック積層体の外周面よりも内方に所定の後退距離で後退した内部電極非形成領域とを有し、上記内部電極形成領域においていずれか一方の上記側面電極に交互に電気的に接続しており、
上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の側面から内方に所定の深さで凹むスリット状の応力緩和部を有し、
上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、負極の上記側面電極側に形成された上記応力緩和部を負極側緩和部とし、該負極側緩和部を挟んで隣接する２つの上記内部電極層のうち負極側の上記側面電極に電気的に接続された上記内部電極層を基準電極層とすると、上記負極側緩和部に対して積層方向に上記基準電極層を挟んで隣接し、正極側の側面電極に接続された内部電極層の上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、上記負極側緩和部の深さよりも大きくなっており、
上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、正極の側面電極側に形成された上記応力緩和部を正極側緩和部とし、該正極側緩和部を挟んで隣接する２つの内部電極層のうち負極側の上記側面電極に電気的に接続された上記内部電極層の上記内部電極非形成領域の後退距離は、上記正極側緩和部の深さよりも大きくなっていることを特徴とする積層型圧電素子にある（請求項７）。
上記第２の発明の積層型圧電素子においては、該積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記負極側緩和部に対して積層方向に上記基準電極層を挟んで隣接し、正極側の側面電極に接続された内部電極層の内部電極非形成領域の後退距離は、上記負極側緩和部の深さよりも大きくなっている。さらに、正極側緩和部を挟んで隣接する２つの内部電極層のうち負極側の上記側面電極に電気的に接続された上記内部電極層の上記内部電極非形成領域の後退距離は、上記正極側緩和部の深さよりも大きくなっている。
上記基準電極層と、上記負極側緩和部に対して積層方向に上記基準電極層を挟んで隣接し、正極側の側面電極に接続された内部電極層との間の圧電セラミック層は、上述した最も早く絶縁抵抗が低下する圧電セラミック層、即ち応力緩和部に隣接する負極層と該負極層に隣接する正極層に挟まれる圧電セラミック層に該当する。
上記第２の発明においては、最も絶縁抵抗の低下を加速させる部位、即ち、大きな電圧が印加される上記応力緩和部と、上述の圧電層駆動領域端部とが積層方向に重なる部位が存在しない構成になっている。そのため、上記応力緩和部を含む上記圧電セラミックス層を駆動源とすることができ、かつ絶縁抵抗が低下し易い部位への電界の印加を抑制することができる。そのため、絶縁抵抗の低下をより確実に防止し、上記積層型圧電素子は優れた耐久性を示すことができる。
上記基準電極層と、上記負極側緩和部に対して積層方向に上記基準電極層を挟んで隣接し、正極側の側面電極に接続された内部電極層との間の圧電セラミック層は、上述した最も早く絶縁抵抗が低下する圧電セラミック層、即ち応力緩和部に隣接する負極層と該負極層に隣接する正極層に挟まれる圧電セラミック層に該当する。
上記第２の発明においては、最も絶縁抵抗の低下を加速させる部位、即ち、大きな電圧が印加される上記応力緩和部と、上述の圧電層駆動領域端部とが積層方向に重なる部位が存在しない構成になっている。そのため、上記応力緩和部を含む上記圧電セラミックス層を駆動源とすることができ、かつ絶縁抵抗が低下し易い部位への電界の印加を抑制することができる。そのため、絶縁抵抗の低下をより確実に防止し、上記積層型圧電素子は優れた耐久性を示すことができる。
第３の発明は、複数の圧電セラミック層と複数の内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の積層方向と垂直な方向の側面に形成された一対の側面電極とを有する積層型圧電素子において、
上記内部電極層は、導電性を有する内部電極形成領域と、該内部電極形成領域の外周端部が上記セラミック積層体の外周面よりも内方に所定の後退距離で後退した内部電極非形成領域とを有し、上記内部電極形成領域においていずれか一方の上記側面電極に交互に電気的に接続しており、
上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の側面から内方に所定の深さで凹むスリット状の応力緩和部を有し、
上記応力緩和部を挟む２つの内部電極層を隣接電極層とすると、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記隣接電極層における上記内部電極形成領域の上記外周端部と、該隣接電極層における上記内部電極非形成領域と同じ側面に位置する上記応力緩和部の先端部とが上記積層方向と垂直な方向に離間する離間部を有していることを特徴とする積層型圧電素子にある（請求項１２）。
上記内部電極層は、導電性を有する内部電極形成領域と、該内部電極形成領域の外周端部が上記セラミック積層体の外周面よりも内方に所定の後退距離で後退した内部電極非形成領域とを有し、上記内部電極形成領域においていずれか一方の上記側面電極に交互に電気的に接続しており、
上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の側面から内方に所定の深さで凹むスリット状の応力緩和部を有し、
上記応力緩和部を挟む２つの内部電極層を隣接電極層とすると、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記隣接電極層における上記内部電極形成領域の上記外周端部と、該隣接電極層における上記内部電極非形成領域と同じ側面に位置する上記応力緩和部の先端部とが上記積層方向と垂直な方向に離間する離間部を有していることを特徴とする積層型圧電素子にある（請求項１２）。
上記第３の発明の積層型圧電素子においては、上記積層方向における断面において、上記隣接電極層における上記内部電極形成領域の上記外周端部と、該隣接電極層における上記内部電極非形成領域と同じ側面に位置する上記応力緩和部の先端部とが上記積層方向と垂直な方向に離間する離間部を有している。
そのため、上記応力緩和部を含む上記圧電セラミック層を駆動層としつつも、上記応力緩和部に過大な電界がかかることを抑制又は防止することができる。それ故、変位量をほとんど損ねることなく、絶縁抵抗の低下を防止することができる。
そのため、上記応力緩和部を含む上記圧電セラミック層を駆動層としつつも、上記応力緩和部に過大な電界がかかることを抑制又は防止することができる。それ故、変位量をほとんど損ねることなく、絶縁抵抗の低下を防止することができる。
次に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
なお、本明細書においては、適宜、上記内部電極形成領域を内部電極部という。また、上記内部電極形成領域の外周端部が上記セラミック積層体の外周面から内方に所定の後退距離で後退した内部電極非形成領域を、適宜、上記内部電極部の外周端部が上記セラミック積層体の外周面から内方に所定の控え距離で控えた控え部という。
上記内部電極非形成領域（控え部）は、上記内部電極形成領域（内部電極部）と略同一平明上にある内部電極が形成されていない領域である。上記内部電極非形成領域（控え部）は、実際には、上記内部電極部と同一平面上にある圧電セラミックにより形成される。
後退距離（控え距離）は、内部電極形成領域の端部と上記セラミック積層体の側面との間において、上記内部電極非形成領域を跨ぐ最短距離である。
なお、本明細書においては、適宜、上記内部電極形成領域を内部電極部という。また、上記内部電極形成領域の外周端部が上記セラミック積層体の外周面から内方に所定の後退距離で後退した内部電極非形成領域を、適宜、上記内部電極部の外周端部が上記セラミック積層体の外周面から内方に所定の控え距離で控えた控え部という。
上記内部電極非形成領域（控え部）は、上記内部電極形成領域（内部電極部）と略同一平明上にある内部電極が形成されていない領域である。上記内部電極非形成領域（控え部）は、実際には、上記内部電極部と同一平面上にある圧電セラミックにより形成される。
後退距離（控え距離）は、内部電極形成領域の端部と上記セラミック積層体の側面との間において、上記内部電極非形成領域を跨ぐ最短距離である。
本発明の積層型圧電素子は、上記セラミック積層体と、該セラミック積層体の側面に形成された一対の側面電極とを有する。
上記内部電極層は、導電性を有する内部電極部と、該内部電極部の外周端部が上記セラミック積層体の外周面よりも内方に所定の控え距離で控えた控え部とを有する。該控え部を設けることにより、上記内部電極層は、上記セラミック積層体の一方の側面（上記控え部側の側面）において確実な絶縁を実現できる。
上記内部電極層は、導電性を有する内部電極部と、該内部電極部の外周端部が上記セラミック積層体の外周面よりも内方に所定の控え距離で控えた控え部とを有する。該控え部を設けることにより、上記内部電極層は、上記セラミック積層体の一方の側面（上記控え部側の側面）において確実な絶縁を実現できる。
上記セラミック積層体は、上記圧電セラミック層と上記内部電極層とを交互に複数積層してなる。また、上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の側面から内方に所定の深さで凹むスリット状の上記応力緩和部を有する。応力緩和部としては、具体的には、スリット状の溝部等である。
本発明において、上記応力緩和部１１、１２とは、上記積層型圧電素子１の積層方向の断面において、上記内部電極層１３、１４における上記控え部１３２、１４２の上記控え距離の最小値１９９よりも大きな深さで形成されたものを示す（図２９参照）。したがって、上記控え距離の最小値１９９よりも小さな深さで形成されたスリット状の溝部９等は、本発明の上記応力緩和部に該当しない（図２９参照）。
本発明において、上記応力緩和部１１、１２とは、上記積層型圧電素子１の積層方向の断面において、上記内部電極層１３、１４における上記控え部１３２、１４２の上記控え距離の最小値１９９よりも大きな深さで形成されたものを示す（図２９参照）。したがって、上記控え距離の最小値１９９よりも小さな深さで形成されたスリット状の溝部９等は、本発明の上記応力緩和部に該当しない（図２９参照）。
上記応力緩和部は、上記セラミック積層体において、上記圧電セラミックスを構成する結晶粒子が積層方向に分離され、上記圧電セラミック層よりも形状を容易に変化し得る部分である。
上記応力緩和部は、上記セラミック積層体の積層方向に一定の間隔で複数設けられており、上記セラミック積層体の積層方向に累積する応力を緩和することができる。積層数が少ないと、電圧を印加したときに発生する累積応力の絶対値が小さくなり、そもそもクラックが発生し難くなる。その結果、上記セラミック積層体にスリットを形成する必要性自体がほとんどなくなってしまうおそれがある。さらに、電極を控えることによる電極面積の低下が変位性能の低下を招くおそれがある。そのため、上記セラミック積層体は、１０層以上の内部電極層を有することが好ましい。また、同様の理由から、上記応力緩和部を形成する積層方向の間隔は、内部電極層１０層以上であることが好ましい。上記応力緩和部が内部電極層１０層未満の間隔で形成されている場合、電極を控えることによる電極面積の低下が変位性能の低下を招くおそれがある。また、上記応力緩和部を形成する積層方向の間隔は、内部電極層５０層以下であることが好ましい。５０層を超える間隔で形成されている場合には、上記応力緩和部による応力緩和効果が十分に得られなくなるおそれがある。
上記応力緩和部は、上記セラミック積層体の積層方向に一定の間隔で複数設けられており、上記セラミック積層体の積層方向に累積する応力を緩和することができる。積層数が少ないと、電圧を印加したときに発生する累積応力の絶対値が小さくなり、そもそもクラックが発生し難くなる。その結果、上記セラミック積層体にスリットを形成する必要性自体がほとんどなくなってしまうおそれがある。さらに、電極を控えることによる電極面積の低下が変位性能の低下を招くおそれがある。そのため、上記セラミック積層体は、１０層以上の内部電極層を有することが好ましい。また、同様の理由から、上記応力緩和部を形成する積層方向の間隔は、内部電極層１０層以上であることが好ましい。上記応力緩和部が内部電極層１０層未満の間隔で形成されている場合、電極を控えることによる電極面積の低下が変位性能の低下を招くおそれがある。また、上記応力緩和部を形成する積層方向の間隔は、内部電極層５０層以下であることが好ましい。５０層を超える間隔で形成されている場合には、上記応力緩和部による応力緩和効果が十分に得られなくなるおそれがある。
また、上記セラミック積層体は、該セラミック積層体を積層方向に透視した場合に、すべての上記内部電極部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部しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である非重合部とを有し、上記応力緩和部は、上記非重合部に形成されていることが好ましい。
この場合には、上記応力緩和部による応力緩和効果を顕著に発揮させることできる。
即ち、上記非重合部は、圧電変位が起こらず、駆動しない部分である。そのため、上記非重合部には、圧電変位に応じて応力（歪み）が集中的に生じ易くなる。上記のごとく、上記非重合部に上記応力緩和部を形成すことにより、上記非重合部にかかる応力を緩和することができる。
この場合には、上記応力緩和部による応力緩和効果を顕著に発揮させることできる。
即ち、上記非重合部は、圧電変位が起こらず、駆動しない部分である。そのため、上記非重合部には、圧電変位に応じて応力（歪み）が集中的に生じ易くなる。上記のごとく、上記非重合部に上記応力緩和部を形成すことにより、上記非重合部にかかる応力を緩和することができる。
次に、上記内部電極層における上記控え部の上記控え距離及び上記応力緩和部の深さについて説明する。
図２及び図１９に、積層型圧電素子１の断面図を示す。図２、図１９、及びその他の積層型圧電素子の断面図（図３、図１１、図１４〜図１７、図２０、図２８、図２９、図３０、及び図３１）においては、セラミック積層体と共にセラミック積層体を挟む一対の側面電極を積層方向に切断する断面図を示す。即ち、一対の側面電極が形成された側面を切断する断面図を示す。
図２及び図１９に示すごとく、積層型圧電素子１において、セラミック積層体１５は、圧電セラミック層１０と内部電極層１３、１４とが交互に複数積層してなる。内部電極層１３、１４は、導電性を有する内部電極部１３１、１４１と、該内部電極部１３１、１４１の外周端部１３９、１４９がセラミック積層体１５の外周面よりも内方に所定の控え距離で控えた控え部１３２、１４２とを有している。
控え部１３２、１４２の控え距離は、積層方向と略垂直な方向における控え部の距離１３３、１４３であり、セラミック積層体１５の断面において、内部電極部１３１、１４１の外周端部１３９、１４９からセラミック積層体１５の側面１５２、１５１までの最短距離１３３、１４３で示すことができる。
図２及び図１９に、積層型圧電素子１の断面図を示す。図２、図１９、及びその他の積層型圧電素子の断面図（図３、図１１、図１４〜図１７、図２０、図２８、図２９、図３０、及び図３１）においては、セラミック積層体と共にセラミック積層体を挟む一対の側面電極を積層方向に切断する断面図を示す。即ち、一対の側面電極が形成された側面を切断する断面図を示す。
図２及び図１９に示すごとく、積層型圧電素子１において、セラミック積層体１５は、圧電セラミック層１０と内部電極層１３、１４とが交互に複数積層してなる。内部電極層１３、１４は、導電性を有する内部電極部１３１、１４１と、該内部電極部１３１、１４１の外周端部１３９、１４９がセラミック積層体１５の外周面よりも内方に所定の控え距離で控えた控え部１３２、１４２とを有している。
控え部１３２、１４２の控え距離は、積層方向と略垂直な方向における控え部の距離１３３、１４３であり、セラミック積層体１５の断面において、内部電極部１３１、１４１の外周端部１３９、１４９からセラミック積層体１５の側面１５２、１５１までの最短距離１３３、１４３で示すことができる。
また、図３０に示すごとく、上記積層型圧電素子１においては、上記セラミック積層体１５の外周が部分的に上記セラミック積層体１５の内方に窪んでうねり９１、溝９２、及び凹み９３等が形成される場合がある。うねり９１、溝９２、及び凹み９３等が控え部１３２、１４２に形成された場合において、上記控え部１３２、１４２の控え距離１３３、１４３、即ち、上記セラミック積層体１５の外周面１５１、１５２よりも内方に所定の距離で控えた控え部１３２、１４２の控え距離１３３、１４３とは、積層型圧電素子１の積層方向の断面において、上記内部電極部１３１、１４１の外周端部１３９、１４９からうねり９１、溝９２、及び凹み９３等が形成されていない状態の上記セラミック積層体１５の外周面１５２、１５１に降ろした垂線の距離１４３、１３３であり、うねり９１、溝９２、くぼみ９３の深さを含んだ距離のことである。
また、図２、図３、図１９及び図２０に示すごとく、セラミック積層体１５は、該セラミック積層体１５の側面１５１、１５２から内方に所定の深さで凹むスリット状の応力緩和部１１、１２を有している。
図３及び図２０に示すごとく、応力緩和部１１、１２の深さは、積層方向と略垂直な方向における応力緩和部の距離１１１、１２１であり、セラミック積層体１５の断面において、セラミック積層体１５の側面１５１、１５２から応力緩和部１１、１２の先端部１１２、１２２までの最短距離１１１、１２１で示すことができる。
図３及び図２０に示すごとく、応力緩和部１１、１２の深さは、積層方向と略垂直な方向における応力緩和部の距離１１１、１２１であり、セラミック積層体１５の断面において、セラミック積層体１５の側面１５１、１５２から応力緩和部１１、１２の先端部１１２、１２２までの最短距離１１１、１２１で示すことができる。
各内部電極部１３１、１４１は、一般的には同じ大きさで形成されるが、多少のばらつきをもって形成される場合がある。そのため、控え部１３２、１４２の控え距離１３３、１４３についてもばらつきが生じるおそれがある。また、応力緩和部１１、１２についても深さに多少のばらつきが生じるおそれがある。
図２及び図１９に示すごとく、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、セラミック積層体１５の同じ側面１５１（１５２）に露出する全ての応力緩和部１１（１２）の深さの平均値１１５（１２５）は、該応力緩和部１１（１２）と同じ側面に形成された全ての上記控え部１４２（１３２）の控え距離の平均値１４５（１３５）よりも大きくなっていることが好ましい（請求項３、請求項９、及び請求項１４）。
この場合には、上記応力緩和部に積層方向に圧縮荷重が加わり、クラックの発生を防止することができ、上記積層型圧電素子は、優れた耐久性を示すことができる。また、この場合には、上記内部電極層における上記控え部を小さくして、上記内部電極部の面積を大きくすることができるため、上記積層型圧電素子の変位量を向上させることができる。
上記内部電極部の形成面積を比較的大きくすることができるため、上記積層型圧電素子の変位量の低下を抑制することができる。
なお、応力緩和部１１（１２）の深さの平均値１１５（１２５）、及び控え距離１４３（１３３）の平均値１４５（１３５）は、積層型圧電素子１の断面において、一方の側面１５１（１５２）に位置するすべての応力緩和部の深さ１１１（１２１）及び控え距離１４３（１３３）の平均値である。
上記応力緩和部の深さの平均値が上記控え距離の平均値以下の場合には、上記応力緩和部の先端に積層方向に引張応力がはたらき、クラックが発生するおそれがある。また、この場合には、変位量が小さくなるおそれがある。
この場合には、上記応力緩和部に積層方向に圧縮荷重が加わり、クラックの発生を防止することができ、上記積層型圧電素子は、優れた耐久性を示すことができる。また、この場合には、上記内部電極層における上記控え部を小さくして、上記内部電極部の面積を大きくすることができるため、上記積層型圧電素子の変位量を向上させることができる。
上記内部電極部の形成面積を比較的大きくすることができるため、上記積層型圧電素子の変位量の低下を抑制することができる。
なお、応力緩和部１１（１２）の深さの平均値１１５（１２５）、及び控え距離１４３（１３３）の平均値１４５（１３５）は、積層型圧電素子１の断面において、一方の側面１５１（１５２）に位置するすべての応力緩和部の深さ１１１（１２１）及び控え距離１４３（１３３）の平均値である。
上記応力緩和部の深さの平均値が上記控え距離の平均値以下の場合には、上記応力緩和部の先端に積層方向に引張応力がはたらき、クラックが発生するおそれがある。また、この場合には、変位量が小さくなるおそれがある。
また、上記第１の発明においては、図２、図３、図１９、図２０に示すごとく、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記応力緩和部１１、１２を挟む２つの内部電極層１３（５３）、１４（５４）の控え部１３２（５３２）、１４２（５４２）のうち、該応力緩和部１１、１２と同じ側面に位置する上記控え部１４２（５４２）、１３２（５３２）の上記控え距離１４３、１３３は、上記応力緩和部１１、１２の深さ１１１、１２１よりも大きくなっている。
上記特定の位置にある控え部の控え距離が上記特定の応力緩和部の深さ以下の場合には、上記応力緩和部の先端に過大な電界がかかることにより、上記応力緩和部に放電が起こり絶縁抵抗が低下するおそれがある。
上記特定の位置にある控え部の控え距離が上記特定の応力緩和部の深さ以下の場合には、上記応力緩和部の先端に過大な電界がかかることにより、上記応力緩和部に放電が起こり絶縁抵抗が低下するおそれがある。
また、図２、及び図１９に示すごとく、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記内部電極層１３、１４における上記控え部１３２、１４２の控え距離の平均値１３５、１４５は、該控え部１３２、１４２とそれぞれ同じ側面に形成された応力緩和部１２、１１のうち、深さが最も小さい応力緩和部の深さよりも小さくなっていることが好ましい。
また、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記応力緩和部を挟んで該応力緩和部に隣接する２つの内部電極層を除いた上記内部電極層１３、１４における上記控え部１３２、１４２の控え距離の最大値は、該控え部１３２、１４２とそれぞれ同じ側面に形成された応力緩和部１２、１１の深さの平均値よりも小さくなっていることが好ましい。
また、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記応力緩和部を挟んで該応力緩和部に隣接する２つの内部電極層を除いた上記内部電極層１３、１４における上記控え部１３２、１４２の控え距離の最大値は、該控え部１３２、１４２とそれぞれ同じ側面に形成された応力緩和部１２、１１の深さの平均値よりも小さくなっていることが好ましい。
また、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記応力緩和部を挟んで該応力緩和部に隣接する２つの内部電極層を除いた上記内部電極層１３、１４における上記控え部１３２、１４２の控え距離の最大値は、該控え部１３２、１４２とそれぞれ同じ側面に形成された応力緩和部１２、１１のうち、深さが最も小さい応力緩和部の深さよりも小さくなっていることが好ましい。
また、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記応力緩和部を挟んで該応力緩和部に隣接する２つの内部電極層を除いた上記内部電極層１３、１４における上記控え部１３２、１４２の控え距離の最大値は、該控え部１３２、１４２とそれぞれ同じ側面に形成された応力緩和部１２、１１のうち、深さが最も小さい応力緩和部の深さよりも０．０５ｍｍ以上小さくなっていることが好ましい。
また、図１９及び図２０に示すごとく、上記積層型圧電素子１の上記積層方向における断面において、上記応力緩和部１１、１２を挟む２つの上記内部電極層５３、５４を除いて、上記応力緩和部１１、１２と、該応力緩和部１１、１２の上記積層方向における最も近くに形成された他の上記応力緩和部１１、１２との間に挟まれる少なくとも１つの上記内部電極層１３、１４における上記控え部１３２、１４２の控え距離１３４、１４４は、上記応力緩和部１１、１２の深さよりも小さくなっていることが好ましい（請求項２）。
即ち、応力緩和部１１、１２と、この応力緩和部１１とは別の層であってこの応力緩和部１１、１２の最も近くに形成された他の応力緩和部１１、１２との間に挟まれる複数の内部電極層の内少なくとも１つの内部電極層１３、１４においては、応力緩和部１１、１２を挟む２つの上記内部電極層５３、５４を除いて、控え部１３２、１４２の控え距離１３４、１４４が、応力緩和部１１、１２の深さ１２１、１１１よりも小さくなっていることが好ましい。
この場合には、上記応力緩和部を挟む２つの上記内部電極層を除く他の上記内部電極層における上記控え部を小さくすることができる。そのため、上記内部電極部の面積が大きくなり、上記積層型圧電素子の変位量を向上させることができる。
即ち、応力緩和部１１、１２と、この応力緩和部１１とは別の層であってこの応力緩和部１１、１２の最も近くに形成された他の応力緩和部１１、１２との間に挟まれる複数の内部電極層の内少なくとも１つの内部電極層１３、１４においては、応力緩和部１１、１２を挟む２つの上記内部電極層５３、５４を除いて、控え部１３２、１４２の控え距離１３４、１４４が、応力緩和部１１、１２の深さ１２１、１１１よりも小さくなっていることが好ましい。
この場合には、上記応力緩和部を挟む２つの上記内部電極層を除く他の上記内部電極層における上記控え部を小さくすることができる。そのため、上記内部電極部の面積が大きくなり、上記積層型圧電素子の変位量を向上させることができる。
また、図１４に示すごとく、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記応力緩和部１１（１２）を挟む２つの内部電極層１３６、１４６うち、該応力緩和部１１（１２）と同じ側面にその控え部１４７、１３７を有する側の上記内部電極層１４６、１３６を除いて、全ての上記内部電極層１３、１４における上記控え部１３２、１４２の控え距離は、該控え部１３２、１４２とそれぞれ同じ側面に形成された応力緩和部１２、１１のうち、深さが最も小さい応力緩和部の深さ１２９、１１９よりも小さくなっていることが好ましい（請求項４）。換言すると、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記応力緩和部１１（１２）を挟む２つの内部電極層１３６、１４６を除く、全ての上記内部電極層１３、１４における上記控え部１３２、１４２の控え距離は、該控え部１３２、１４２とそれぞれ同じ側面に形成された応力緩和部１２、１１のうち、深さが最も小さい応力緩和部の深さ１２９、１１９よりも小さくなっていることが好ましい。
この場合には、より確実に絶縁抵抗の低下を防止することができる。
この場合には、より確実に絶縁抵抗の低下を防止することができる。
また、図１９及び図２０に示すごとく、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記応力緩和部１１、１２を積層方向に挟む２つの上記内部電極層５３、５４における上記控え部５３２、５４２のうち、該応力緩和部１１、１２と同じ側面に位置する上記控え部５４２、５３２の上記控え距離１４３、１３３は、上記応力緩和部１１、１２の深さよりも０．０４ｍｍ以上大きくなっていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、さらにより確実に絶縁抵抗の低下を防止することができる。
上記控え距離から上記応力緩和部の深さを減算した値が０．０４ｍｍ未満の場合には、例えば上記積層型圧電素子に衝撃が加わった場合や、特に非常に大きな電圧が印加された場合等に、絶縁抵抗が低下するおそれがある。
この場合には、さらにより確実に絶縁抵抗の低下を防止することができる。
上記控え距離から上記応力緩和部の深さを減算した値が０．０４ｍｍ未満の場合には、例えば上記積層型圧電素子に衝撃が加わった場合や、特に非常に大きな電圧が印加された場合等に、絶縁抵抗が低下するおそれがある。
また、図１９及び図２０に示すごとく、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記応力緩和部１１、１２を挟む２つの内部電極層５４、５３における上記控え部５４２、５３２のうち、該応力緩和部１１、１２と同じ側面に位置する上記控え部５４２、５３２の上記控え距離１４３、１３３は、該控え部５４２、５３２と同じ側面に位置する上記応力緩和部１１、１２の深さよりも平均で０．２ｍｍ以上大きくなっていることが好ましい（請求項６）。
この場合には、さらにより確実に絶縁抵抗の低下を防止することができる。
上記控え距離から上記応力緩和部の深さを減算した値が平均で０．２ｍｍ未満の場合には、例えば上記積層型圧電素子に衝撃が加わった場合や、特に非常に大きな電圧が印加された場合等に、絶縁抵抗が低下するおそれがある。
この場合には、さらにより確実に絶縁抵抗の低下を防止することができる。
上記控え距離から上記応力緩和部の深さを減算した値が平均で０．２ｍｍ未満の場合には、例えば上記積層型圧電素子に衝撃が加わった場合や、特に非常に大きな電圧が印加された場合等に、絶縁抵抗が低下するおそれがある。
また、上記第２の発明においては、図１５に示すごとく、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、負極の上記側面電極１７側に形成された上記応力緩和部を負極側緩和部１１とし、該負極側緩和部１１を挟んで隣接する２つの上記内部電極層２３、２４のうち負極側の上記側面電極１７に電気的に接続された上記内部電極層を基準電極層２３５とすると、上記負極側緩和部１１に対して積層方向に上記基準電極層２３５を挟んで隣接し、正極側の側面電極１８に接続された内部電極層２４１の控え部２４２の控え距離は、上記負極側緩和部１１の深さよりも大きくなっている。即ち、上記基準電極層２３５の最も近くに形成された、正極側の側面電極１８に電気的に接続する内部電極部２４１を有する内部電極層の控え部２４２の控え距離２４３、換言すれば、上記基準電極層２３５を挟んで該基準電極層２３５に隣接する、正極側の側面電極１８に接続された２つの内部電極層のうち、積層方向において上記基準電極層２３５を介して上記負極側応力緩和部１１とは反対側に位置する内部電極層２４１の控え部２４２の控え距離２４３は、上記基準電極層２３５に隣接する上記負極側緩和部１１の深さ１１１よりも大きくなっている。
上記特定の上記控え部の控え距離が上記負極側緩和部の深さ以下の場合には、絶縁抵抗が低下し易い部位に電界が印加され、絶縁抵抗が低下し易くなるおそれがある。
上記特定の上記控え部の控え距離が上記負極側緩和部の深さ以下の場合には、絶縁抵抗が低下し易い部位に電界が印加され、絶縁抵抗が低下し易くなるおそれがある。
また、図１５に示すごとく、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、正極の側面電極１８側に形成された上記応力緩和部を正極側緩和部１２とし、該正極側緩和部１２を挟んで隣接する２つの内部電極層２３、２４のうち負極側の上記側面電極１７に電気的に接続された上記内部電極層２３の上記控え部２３２の控え距離２３３は、上記正極側緩和部１２の深さ１２１よりも大きくなっている。即ち、正極側緩和部１２を挟んで隣接する２つの内部電極層２３、２４のうち負極側の上記側面電極１７に電気的に接続された上記内部電極層２３の上記控え部２３２の控え距離２３３は、該内部電極層２３に隣接する上記正極側緩和部１２の深さ１２１よりも大きくなっている。
上記特定の上記控え部の控え距離が上記正極側緩和部の深さ以下の場合には、絶縁抵抗が低下し易い部位に電界が印加され、絶縁抵抗が低下し易くなるおそれがある。
上記特定の上記控え部の控え距離が上記正極側緩和部の深さ以下の場合には、絶縁抵抗が低下し易い部位に電界が印加され、絶縁抵抗が低下し易くなるおそれがある。
また、図１６及び図１７に示すごとく、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記応力緩和部１１に対して積層方向に上記基準電極層２３５を挟んで隣接し、正極側の側面電極１８に接続された内部電極層２４１、及び上記正極側緩和部１２を挟んで隣接する２つの内部電極層２３、２４のうち負極側の上記側面電極１７に電気的に接続された上記内部電極層２３を除く全ての上記内部電極層１３、１４における上記控え部１３２、１４２の控え距離は、該控え部１３２、１４２と同じ側面に形成された応力緩和部１２、１１のうち、深さが最も小さい応力緩和部の深さ１２９、１１９よりも小さくなっていることが好ましい（請求項８）。即ち、上記基準電極層２３５の最も近くに形成された、正極側の側面電極１８に電気的に接続する内部電極部を有する内部電極層２４１と、上記正極側緩和部１２を挟んで隣接する２つの内部電極層２３、２４のうち負極側の側面電極１７に電気的に接続された内部電極層２３とを除くすべての内部電極層１３、１４における控え部１３２、１４２の控え距離は、該控え部１３２、１４２とそれぞれ同じ側面に形成された応力緩和部１２、１１のうち、深さが最も小さい応力緩和部の深さ１２９、１１９よりも小さくなっていることが好ましい。
この場合には、より確実に絶縁抵抗の低下を防止することができる。なお、図１６及び図１７は、内部電極層１３、１４における控え部１３２、１４２の控え距離が異なる点を除いては、同じ構成の積層型圧電素子１を示す。
この場合には、より確実に絶縁抵抗の低下を防止することができる。なお、図１６及び図１７は、内部電極層１３、１４における控え部１３２、１４２の控え距離が異なる点を除いては、同じ構成の積層型圧電素子１を示す。
また、上記第２の発明において、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記正極側緩和部を挟んで隣接する２つの内部電極層のうち負極側の上記側面電極に電気的に接続された上記内部電極層の上記控え部の上記控え距離は、上記正極側緩和部の深さよりも０．０４ｍｍ以上大きくなっていることが好ましい（請求項１０）。
また、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記正極側緩和部を挟んで隣接する２つの内部電極層のうち負極側の上記側面電極に電気的に接続された上記内部電極層の上記控え部の上記控え距離の平均値は、上記正極側緩和部の深さの平均値よりも０．２ｍｍ以上大きくなっていることが好ましい（請求項１１）。
これらの場合には、上記第１の発明の場合と同様に、さらにより確実に絶縁抵抗の低下を防止することができる。
上記控え距離から上記正極側緩和部の深さを減算した値が０．０４ｍｍ未満の場合、上記控え距離の平均値から上記正極側緩和部の深さの平均値を減算した値が０．２ｍｍ未満の場合には、例えば上記積層型圧電素子に衝撃が加わった場合や、特に非常に大きな電圧が印加された場合等に、絶縁抵抗が低下するおそれがある。
また、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記正極側緩和部を挟んで隣接する２つの内部電極層のうち負極側の上記側面電極に電気的に接続された上記内部電極層の上記控え部の上記控え距離の平均値は、上記正極側緩和部の深さの平均値よりも０．２ｍｍ以上大きくなっていることが好ましい（請求項１１）。
これらの場合には、上記第１の発明の場合と同様に、さらにより確実に絶縁抵抗の低下を防止することができる。
上記控え距離から上記正極側緩和部の深さを減算した値が０．０４ｍｍ未満の場合、上記控え距離の平均値から上記正極側緩和部の深さの平均値を減算した値が０．２ｍｍ未満の場合には、例えば上記積層型圧電素子に衝撃が加わった場合や、特に非常に大きな電圧が印加された場合等に、絶縁抵抗が低下するおそれがある。
次に、第３の発明においては、図３１に示すごとく、上記応力緩和部１１、１２を挟む２つの内部電極層を隣接電極層５３、５４とすると、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記隣接電極層５３、５４における内部電極部５３１、５４１の上記外周端部５３９、５４９と、該隣接電極層５３、５４における上記控え部５３２、５４２と同じ側面に位置する上記応力緩和部１２、１１の先端部１２２、１１２とが上記積層方向と垂直な方向に離間する離間部５を有している。
即ち、積層型圧電素子１の積層方向における断面において、隣接電極層５３における内部電極部５３１の外周端部５３９と、この隣接電極層５３における控え部５３２と同じ側面１５２に位置する応力緩和部１２の先端部１２２とが積層型圧電素子１の積層方向と垂直な方向に離間して離間部５を形成している。同様に、隣接電極層５４における内部電極部５４１の外周端部５４９と、この隣接電極層５４における控え部５４２と同じ側面１５１に位置する応力緩和部１１の先端部１１２とが積層型圧電素子１の積層方向と垂直な方向に離間して離間部５を形成している。
上記離間部がない場合には、上記応力緩和部に過大な電界がかることにより、上記応力緩和部に放電が起こり絶縁抵抗が低下するおそれがある。
即ち、積層型圧電素子１の積層方向における断面において、隣接電極層５３における内部電極部５３１の外周端部５３９と、この隣接電極層５３における控え部５３２と同じ側面１５２に位置する応力緩和部１２の先端部１２２とが積層型圧電素子１の積層方向と垂直な方向に離間して離間部５を形成している。同様に、隣接電極層５４における内部電極部５４１の外周端部５４９と、この隣接電極層５４における控え部５４２と同じ側面１５１に位置する応力緩和部１１の先端部１１２とが積層型圧電素子１の積層方向と垂直な方向に離間して離間部５を形成している。
上記離間部がない場合には、上記応力緩和部に過大な電界がかることにより、上記応力緩和部に放電が起こり絶縁抵抗が低下するおそれがある。
上記積層型圧電素子の上記積層方向における断面において、上記隣接電極層を除いて、上記応力緩和部と、該応力緩和部の上記積層方向における最も近くに形成された他の上記応力緩和部との間に挟まれる少なくとも１つの上記内部電極層における上記控え距離は、上記応力緩和部の深さよりも小さくなっていることが好ましい（請求項１３）。
この場合には、上記応力緩和部を挟む２つの上記内部電極層を除く他の上記内部電極層における上記控え部を小さくすることができる。そのため、上記内部電極部の面積が大きくなり、上記積層型圧電素子の変位量を向上させることができる。
この場合には、上記応力緩和部を挟む２つの上記内部電極層を除く他の上記内部電極層における上記控え部を小さくすることができる。そのため、上記内部電極部の面積が大きくなり、上記積層型圧電素子の変位量を向上させることができる。
上記離間部の離間距離は０．０４ｍｍ以上であることが好ましい（請求項１５）。
上記積層型圧電素子において、全ての上記離間部の離間距離の平均値は０．２ｍｍ以上であることが好ましい（請求項１６）。
これらの場合には、上記第１の発明の場合と同様に、さらにより確実に絶縁抵抗の低下を防止することができる。
上記離間距離が０．０４ｍｍ未満の部分を有する場合、又は上記離間距離の平均値が０．２ｍｍ未満の場合には、例えば上記積層型圧電素子に衝撃が加わった場合や、特に非常に大きな電圧が印加された場合等に、絶縁抵抗が低下するおそれがある。
上記積層型圧電素子において、全ての上記離間部の離間距離の平均値は０．２ｍｍ以上であることが好ましい（請求項１６）。
これらの場合には、上記第１の発明の場合と同様に、さらにより確実に絶縁抵抗の低下を防止することができる。
上記離間距離が０．０４ｍｍ未満の部分を有する場合、又は上記離間距離の平均値が０．２ｍｍ未満の場合には、例えば上記積層型圧電素子に衝撃が加わった場合や、特に非常に大きな電圧が印加された場合等に、絶縁抵抗が低下するおそれがある。
また、上記第１の発明〜上記第３の発明において、上記応力緩和部は、具体的には、例えばスリット状の空間（溝部）であるが、該スリット状の空間に上記圧電セラミック層よりもヤング率の低い樹脂等の材料で充填した構造や、上記圧電セラミック層と同一材料をポーラス状に形成したスリット状の脆弱層、上記圧電セラミック層とは異なるチタン酸鉛等の材料で形成したスリット状の脆弱層、又は分極や作動により意図的に発生させたクラック状のスリット等で形成することもできる。かかる応力緩和部は、上記圧電セラミック層よりもその形状を容易に変化させることができ、上記積層型圧電素子の内部に生じる応力集中を緩和させることができる。
好ましくは、上記応力緩和部は、上記セラミック積層体の側面から内方に凹んだスリット状の溝部であることがよい。
この場合には、十分に応力を緩和することができる上記応力緩和部を比較的簡単に形成することができる。
この場合には、十分に応力を緩和することができる上記応力緩和部を比較的簡単に形成することができる。
また、上記応力緩和部は、焼成時に消失する消失材料を用いて形成することができる。これにより、上記応力緩和部を簡単に形成することができる。
上記消失材料としては、例えばパウダー状のカーボン粒子、樹脂粒子、又は、パウダー状の有機物粒子等を炭化させてなる炭化有機物粒子を用いることができる。
特に、上記消失材料として上記カーボン粒子を用いた場合には、熱による形状変化が少ないという上記カーボン粒子の特性を生かして、形状精度良く上記応力緩和部を形成することができる。
上記消失材料としては、例えばパウダー状のカーボン粒子、樹脂粒子、又は、パウダー状の有機物粒子等を炭化させてなる炭化有機物粒子を用いることができる。
特に、上記消失材料として上記カーボン粒子を用いた場合には、熱による形状変化が少ないという上記カーボン粒子の特性を生かして、形状精度良く上記応力緩和部を形成することができる。
一方、上記消失材料として上記炭化有機物粒子を用いた場合には、上記応力緩和部を形成するためのコストを抑制することができる。
なお、上記有機物粒子としては、例えば、大豆や、トウモロコシを粉砕してなる粒子や、樹脂材料を粉砕してなる粒子等がある。
なお、炭化有機物粒子とは、上記有機物粒子が含有する水分の一部を除去することにより、ある程度炭化させて、流動性及び分散性が良好な微粒子の状態となった粒子をいう。
なお、上記有機物粒子としては、例えば、大豆や、トウモロコシを粉砕してなる粒子や、樹脂材料を粉砕してなる粒子等がある。
なお、炭化有機物粒子とは、上記有機物粒子が含有する水分の一部を除去することにより、ある程度炭化させて、流動性及び分散性が良好な微粒子の状態となった粒子をいう。
また、上記応力緩和部は、スリット状の上記領域を上記積層型圧電素子の分極又は駆動時に亀裂が生じる材料によって形成し、上記積層型圧電素子の分極又は駆動時に亀裂を生じさせて形成することもできる。
また、上記圧電セラミック層は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とし、上記内部電極部は、ＡｇＰｄ合金を主成分とすることが好ましい（請求項１７）。
この場合には、高い変位量の上記積層型圧電素子を構成することができる。
この場合には、高い変位量の上記積層型圧電素子を構成することができる。
上記積層型圧電素子は、燃料噴射弁に用いられることが好ましい（請求項１８）。
この場合には、過酷な条件下においても、長期間に渡って絶縁抵抗が低下することなく、安定して作動することができるという本発明の積層型圧電素子の作用効果をより顕著に発揮することができる。
この場合には、過酷な条件下においても、長期間に渡って絶縁抵抗が低下することなく、安定して作動することができるという本発明の積層型圧電素子の作用効果をより顕著に発揮することができる。
また、上記積層型圧電素子において、上記応力緩和部は、上記内部電極層間の上記圧電セラミック層に形成させることができる。
また、上記応力緩和部は、上記内部電極層と略同じ層に形成させることもできる。
また、上記応力緩和部は、上記内部電極層と略同じ層に形成させることもできる。
（実施例１）
次に、本発明の実施例にかかる積層型圧電素子について、図１〜図１０を用いて説明する。
図１〜図３に示すごとく、本例の積層型圧電素子１は、複数の圧電セラミック層１０と複数の内部電極層１３、１４とを交互に積層してなるセラミック積層体１５と、その側面に形成された一対の側面電極１７、１８とを有する。内部電極層１３、１４は、導電性を有する内部電極部１３１、１４１と、その外周端部がセラミック積層体１５の外周面よりも内方に所定の控え距離で控えた控え部１３２、１４２とを有し、内部電極層１３、１４は、交互に異なる側面電極１７、１８に電気的に接続されている。即ち、内部電極層１３、１４は、内部電極形成領域である内部電極部１３１、１４１と、内部電極非形成領域である控え部１３２、１４２とを有する。
次に、本発明の実施例にかかる積層型圧電素子について、図１〜図１０を用いて説明する。
図１〜図３に示すごとく、本例の積層型圧電素子１は、複数の圧電セラミック層１０と複数の内部電極層１３、１４とを交互に積層してなるセラミック積層体１５と、その側面に形成された一対の側面電極１７、１８とを有する。内部電極層１３、１４は、導電性を有する内部電極部１３１、１４１と、その外周端部がセラミック積層体１５の外周面よりも内方に所定の控え距離で控えた控え部１３２、１４２とを有し、内部電極層１３、１４は、交互に異なる側面電極１７、１８に電気的に接続されている。即ち、内部電極層１３、１４は、内部電極形成領域である内部電極部１３１、１４１と、内部電極非形成領域である控え部１３２、１４２とを有する。
セラミック積層体１５は、その側面から内方に凹むスリット状の領域に、圧電セラミック層１０よりも形状を容易に変化し得る応力緩和部１１、１２を有する。
本例において、応力緩和部１２は、セラミック積層体１５の側面から内方に凹んだスリット状の溝部（空間）であり、セラミック積層体１５の外周面全周に渡って周方向に形成されている。また、応力緩和部１２は、内部電極層１３、１４間の圧電セラミック層１０内に形成されており、内部電極部１３１、１４１又は控え部１３２、１４２とは接触しない位置に形成されている。
本例において、応力緩和部１２は、セラミック積層体１５の側面から内方に凹んだスリット状の溝部（空間）であり、セラミック積層体１５の外周面全周に渡って周方向に形成されている。また、応力緩和部１２は、内部電極層１３、１４間の圧電セラミック層１０内に形成されており、内部電極部１３１、１４１又は控え部１３２、１４２とは接触しない位置に形成されている。
図２に示すごとく、積層型圧電素子１の積層方向における断面において、セラミック積層体１５の同じ側面１５１（１５２）に露出する全ての応力緩和部１１（１２）の深さの平均１１５（１２５）は、該応力緩和部１１（１２）と同じ側面に形成された全ての上記控え部１４２（１３２）の控え距離の平均１４５（１３５）よりも大きくなっている。
また、図２及び図３に示すごとく、積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記応力緩和部１１（１２）を挟む２つの内部電極層１３、１４の控え部１３２、１４２のうち、該応力緩和部１１（１２）と同じ側面に位置する上記控え部１４２（１３２）の上記控え距離１４３（１３３）は、上記応力緩和部１１（１２）の深さ１１１（１２１）よりも大きくなっている。
また、図２及び図３に示すごとく、積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記応力緩和部１１（１２）を挟む２つの内部電極層１３、１４の控え部１３２、１４２のうち、該応力緩和部１１（１２）と同じ側面に位置する上記控え部１４２（１３２）の上記控え距離１４３（１３３）は、上記応力緩和部１１（１２）の深さ１１１（１２１）よりも大きくなっている。
次に、本例の積層型圧電素子の製造方法につき、図１〜図１０を用いて説明する。
本例においては、グリーンシート作製工程、電極印刷工程、消失スリット印刷工程、圧着工程、積層体切断工程、及び焼成工程を行うことにより、積層型圧電素子を作製する。
以下、製造方法を各工程ごとに説明する。
本例においては、グリーンシート作製工程、電極印刷工程、消失スリット印刷工程、圧着工程、積層体切断工程、及び焼成工程を行うことにより、積層型圧電素子を作製する。
以下、製造方法を各工程ごとに説明する。
＜グリーンシート作製工程＞
まず、圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミック原料粉末を準備した。具体的には、出発原料としてＰｂ3Ｏ4、ＳｒＣＯ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、及びＮｂ2Ｏ5を準備し、これらの出発原料を目的組成ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3−Ｐｂ(Ｙ1/2Ｎｂ1/2)Ｏ3となるような化学量論比で秤量し、湿式混合し、温度８５０℃で５時間仮焼した。次に、仮焼粉をパールミルにより湿式粉砕した。この仮焼粉粉砕物（粒径（Ｄ50値）：０．７±０．０５μｍ）を乾燥した後、溶剤、バインダ、可塑剤、分散剤等を加えてボールミルにより混合し、得られた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、粘度調整をした。
まず、圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミック原料粉末を準備した。具体的には、出発原料としてＰｂ3Ｏ4、ＳｒＣＯ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、及びＮｂ2Ｏ5を準備し、これらの出発原料を目的組成ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3−Ｐｂ(Ｙ1/2Ｎｂ1/2)Ｏ3となるような化学量論比で秤量し、湿式混合し、温度８５０℃で５時間仮焼した。次に、仮焼粉をパールミルにより湿式粉砕した。この仮焼粉粉砕物（粒径（Ｄ50値）：０．７±０．０５μｍ）を乾燥した後、溶剤、バインダ、可塑剤、分散剤等を加えてボールミルにより混合し、得られた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、粘度調整をした。
そして、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上に塗布し、厚さ８０μｍの長尺のグリーンシートを成形した。このグリーンシートを所定の大きさに切断して、幅広のグリーンシート１１０（図４〜図６）を作製した。
なお、グリーンシートの成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法のほか、押出成形法やその他種々の方法を採用することができる。
なお、グリーンシートの成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法のほか、押出成形法やその他種々の方法を採用することができる。
＜電極印刷工程＞
次に、図４及び図５に示すごとく、グリーンシート１１０上に内部電極層となる電極材料１３０、１４０を印刷し、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２の２種類のシートを形成した。
以下に、電極印刷シート３１、３２の形成についてさらに説明する。
次に、図４及び図５に示すごとく、グリーンシート１１０上に内部電極層となる電極材料１３０、１４０を印刷し、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２の２種類のシートを形成した。
以下に、電極印刷シート３１、３２の形成についてさらに説明する。
第１電極印刷シート３１の形成に当たっては、図３に示すごとく、グリーンシート１１０上の印刷領域４１において、最終的に内部電極層１３となる部分に電極材料１３０を印刷して、第１電極印刷シート３１を形成した。
また、第２電極印刷シート３２の形成に当たっては、第１電極印刷シートと同様に、図４に示すごとく、グリーンシート１１０上の印刷領域４１において、内部電極層１４となる部分に電極材料１４０を印刷した。これにより、第２電極印刷シート３２を形成した。
第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２においては、グリーンシート１１０上に形成された電極材料１３０、１４０がそれぞれ異なる側面に露出している。
なお、本例では、電極材料１３０、１４０として、ペースト状のＡｇ／Ｐｄ合金を用いた。また、上記以外にも、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、第２電極印刷シート３２の形成に当たっては、第１電極印刷シートと同様に、図４に示すごとく、グリーンシート１１０上の印刷領域４１において、内部電極層１４となる部分に電極材料１４０を印刷した。これにより、第２電極印刷シート３２を形成した。
第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２においては、グリーンシート１１０上に形成された電極材料１３０、１４０がそれぞれ異なる側面に露出している。
なお、本例では、電極材料１３０、１４０として、ペースト状のＡｇ／Ｐｄ合金を用いた。また、上記以外にも、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の単体、Ｃｕ／Ｎｉ等の合金を用いることができる。
＜消失スリット印刷工程＞
また、本例では、製造しようとする積層型圧電素子１のセラミック積層体１５の側面にスリット部１１、１２（図１〜図３参照）を設けるため、図６に示すごとく、消失スリット印刷シート３３を形成する消失スリット印刷工程を行った。
同図に示すごとく、上記のグリーンシート１１０上の印刷領域４１において、最終的に応力緩和部１１、１２となる部分に焼成によって消失する消失材料よりなる消失スリット層１２０を印刷した。これにより、消失スリット印刷シート３３を形成した。
また、本例では、製造しようとする積層型圧電素子１のセラミック積層体１５の側面にスリット部１１、１２（図１〜図３参照）を設けるため、図６に示すごとく、消失スリット印刷シート３３を形成する消失スリット印刷工程を行った。
同図に示すごとく、上記のグリーンシート１１０上の印刷領域４１において、最終的に応力緩和部１１、１２となる部分に焼成によって消失する消失材料よりなる消失スリット層１２０を印刷した。これにより、消失スリット印刷シート３３を形成した。
なお、本例では、消失スリット層１２０を構成する消失材料として、熱変形が小さく、焼成工程によって形成される溝の形状精度を高く維持し得るカーボン粒子よりなる材料を用いた。また、カーボン粒子以外にも、炭化させたパウダー状の炭化有機物粒子を用いることもできる。この炭化有機物粒子は、パウダー状の有機物粒子を炭化して得ることができるほか、炭化させた有機物を粉砕して得ることもできる。さらに、上記有機物としては、樹脂等の高分子材料や、コーン、大豆、小麦粉等の穀物を用いることができる。この場合には、製造コストを抑制することができる。
また、電極印刷工程及び消失スリット印刷工程では、控え距離と応力緩和部との深さとの関係が上述の関係を満足するように電極材料及び消失材料を印刷した。また、電極印刷工程及び消失スリット印刷工程では、図４〜図６に示すごとく、後工程のユニット切断工程において切断される部分を避けるように間隙４２を空けて、電極材料１３０、１４０、及び消失スリット層１２０の印刷を行う。つまり、グリーンシート１１０上の隣接する印刷領域４１の間に間隙４２を設けて印刷を行う。
＜圧着工程＞
次に、図７に示すごとく、形成した第１電極印刷シート３１、第２電極印刷シート３２、及び消失スリット印刷シート３３を所定の順序で各印刷領域４１を積層方向に揃えて積層した。このとき、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２を交互に積層し、上記スリット部を形成したい位置に消失スリット印刷シート３３を挿入して積層した。具体的には、本例においては、第１電極印刷シート３１と第２電極印刷シート３２との積層構造１１層毎に消失スリット印刷シート３３を積層し、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２とが合計で５９枚となるように積層し、さらに積層方向の両端に電極材料及び消失層が印刷されていないグリーンシートを積層した。このとき、第１電極印刷シート３１と第２電極印刷シート３２とは電極材料１３０と電極材料１４０とが交互に印刷領域の対向する端面に露出するように積層した。そしてこのようにして積層したシートを温度１００℃で加熱すると共に、積層方向に５０ＭＰａで加圧し、予備積層体１００を作製した。なお、図７においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体１００を示してある。
次に、図７に示すごとく、形成した第１電極印刷シート３１、第２電極印刷シート３２、及び消失スリット印刷シート３３を所定の順序で各印刷領域４１を積層方向に揃えて積層した。このとき、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２を交互に積層し、上記スリット部を形成したい位置に消失スリット印刷シート３３を挿入して積層した。具体的には、本例においては、第１電極印刷シート３１と第２電極印刷シート３２との積層構造１１層毎に消失スリット印刷シート３３を積層し、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２とが合計で５９枚となるように積層し、さらに積層方向の両端に電極材料及び消失層が印刷されていないグリーンシートを積層した。このとき、第１電極印刷シート３１と第２電極印刷シート３２とは電極材料１３０と電極材料１４０とが交互に印刷領域の対向する端面に露出するように積層した。そしてこのようにして積層したシートを温度１００℃で加熱すると共に、積層方向に５０ＭＰａで加圧し、予備積層体１００を作製した。なお、図７においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体１００を示してある。
＜積層体切断工程＞
次に、図８〜図１０に示すごとく、形成した予備積層体１００を切断位置４３に沿って積層方向に切断し、中間積層体１０を形成した。
なお、予備積層体１００の切断は、各中間積層体１０ごとに切断してもよいし、複数の中間積層体１０を含んで切断してもよい。本例においては、各中間積層体１０ごとに切断し、各電極材料１３０、１４０及び消失スリット層１２０が中間積層体１０の側面に露出するように切断を行った。
なお、図９及び図１０においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体１００及び中間積層体１０を示してある。
次に、図８〜図１０に示すごとく、形成した予備積層体１００を切断位置４３に沿って積層方向に切断し、中間積層体１０を形成した。
なお、予備積層体１００の切断は、各中間積層体１０ごとに切断してもよいし、複数の中間積層体１０を含んで切断してもよい。本例においては、各中間積層体１０ごとに切断し、各電極材料１３０、１４０及び消失スリット層１２０が中間積層体１０の側面に露出するように切断を行った。
なお、図９及び図１０においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体１００及び中間積層体１０を示してある。
＜焼成工程＞
次に、中間積層体１０のグリーンシート１１０に含有されているバインダ樹脂を加熱除去した（脱脂）。加熱は、８０時間かけて徐々に５００℃まで昇温し、５時間保持することにより行った。
次に、脱脂した中間積層体１０を焼成した。焼成は、温度１０５０℃まで１２時間かけて徐々に昇温させ、２時間保持後、徐々に冷却することにより行った。
このようにして、図１〜図３に示すごとく、消失スリット層１２０が消失して形成されたスリット状の応力緩和部１１、１２を有するセラミック積層体１５が作製される。応力緩和部１１、１２は、セラミック積層体１５の側面全周に渡ってスリット状の空間を設けてなる。また、同図に示すごとく、作製されたセラミック積層体１０は、グリーンシート１１０が焼結してなる圧電セラミック層１０と電極材料１３０、１４０により形成された内部電極層１３、１４とを交互に積層してなる。
次に、中間積層体１０のグリーンシート１１０に含有されているバインダ樹脂を加熱除去した（脱脂）。加熱は、８０時間かけて徐々に５００℃まで昇温し、５時間保持することにより行った。
次に、脱脂した中間積層体１０を焼成した。焼成は、温度１０５０℃まで１２時間かけて徐々に昇温させ、２時間保持後、徐々に冷却することにより行った。
このようにして、図１〜図３に示すごとく、消失スリット層１２０が消失して形成されたスリット状の応力緩和部１１、１２を有するセラミック積層体１５が作製される。応力緩和部１１、１２は、セラミック積層体１５の側面全周に渡ってスリット状の空間を設けてなる。また、同図に示すごとく、作製されたセラミック積層体１０は、グリーンシート１１０が焼結してなる圧電セラミック層１０と電極材料１３０、１４０により形成された内部電極層１３、１４とを交互に積層してなる。
そして、焼成後、全面研磨を行って縦６ｍｍ×横６ｍｍ×高さ４．４ｍｍのセラミック積層体１５を作製し、さらに、セラミック積層体１５の両側面を挟むように、側面電極１７、１８を焼き付けた。このとき、各内部電極層１３、１４は、それぞれ交互に異なる側面の側面電極１７、１８に電気的に接続される。
以上のようにして、図１〜図３に示すごとく、積層型圧電素子１を作製した。
なお、図１及び図２においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で積層型圧電素子１を示してある。
本例においては、応力緩和部１１（１２）を挟む２つの内部電極層１３、１４の控え部１３２、１４２のうち、該応力緩和部１１（１２）と同じ側面に位置する上記控え部１４２（１３２）の上記控え距離１４３（１３３）と、上記応力緩和部１１（１２）の深さとの差が異なる５種類の積層型圧電素子（試料Ｅ１〜試料Ｅ３、試料Ｃ１、試料Ｃ２）を作製した。
なお、図１及び図２においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で積層型圧電素子１を示してある。
本例においては、応力緩和部１１（１２）を挟む２つの内部電極層１３、１４の控え部１３２、１４２のうち、該応力緩和部１１（１２）と同じ側面に位置する上記控え部１４２（１３２）の上記控え距離１４３（１３３）と、上記応力緩和部１１（１２）の深さとの差が異なる５種類の積層型圧電素子（試料Ｅ１〜試料Ｅ３、試料Ｃ１、試料Ｃ２）を作製した。
即ち、試料Ｅ１は、上述の「控え距離−応力緩和部の深さ」が０．２ｍｍの積層型圧電素子である。
試料Ｅ２及び試料Ｅ３は、上述の控え距離−応力緩和部の深さ」が、それぞれ０．４ｍｍ、及び０．６ｍｍの積層型圧電素子である。
試料Ｃ１及び試料Ｃ２は、上述の「控え距離−応力緩和部の深さ」が、それぞれ０ｍｍ、及び−０．２ｍｍの積層型圧電素子である。
試料Ｅ２及び試料Ｅ３は、上述の控え距離−応力緩和部の深さ」が、それぞれ０．４ｍｍ、及び０．６ｍｍの積層型圧電素子である。
試料Ｃ１及び試料Ｃ２は、上述の「控え距離−応力緩和部の深さ」が、それぞれ０ｍｍ、及び−０．２ｍｍの積層型圧電素子である。
各試料について、正極側の側面電極に接続された内部電極層における全ての控え部の控え距離を測定した。その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表１に示す。同様に、負極側についても、控え距離を測定し、その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表１に示す。
また、セラミック積層体の同じ側面（正極の側面電極側の側面）に露出する全ての応力緩和部の深さを測定した。その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表１に示す。同様に負極側についても、応力緩和部の深さを測定し、その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表１に示す。
また、セラミック積層体の同じ側面（正極の側面電極側の側面）に露出する全ての応力緩和部の深さを測定した。その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表１に示す。同様に負極側についても、応力緩和部の深さを測定し、その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表１に示す。
次に、これらの積層型圧電素子の耐久性を調べた。
「耐久性試験」
温度２００℃の条件下で、各試料の積層型圧電素子に３．１ｋＶ／ｍｍの電界を印加してこれを駆動させた。次いで、各試料を、既知の抵抗値をとる抵抗Ｒに直列につないで回路を構築した。そして、各試料に電界を印加しながら、抵抗Ｒにかかる電圧（漏れ電流値）をデジタルメータで読み取った。算出される素子（試料）の絶縁抵抗が１０ＭΩを下回った場合を素子の寿命とし、そのときの時間を計測した。その結果を表１に示す。
「耐久性試験」
温度２００℃の条件下で、各試料の積層型圧電素子に３．１ｋＶ／ｍｍの電界を印加してこれを駆動させた。次いで、各試料を、既知の抵抗値をとる抵抗Ｒに直列につないで回路を構築した。そして、各試料に電界を印加しながら、抵抗Ｒにかかる電圧（漏れ電流値）をデジタルメータで読み取った。算出される素子（試料）の絶縁抵抗が１０ＭΩを下回った場合を素子の寿命とし、そのときの時間を計測した。その結果を表１に示す。
表１より知られるごとく、試料Ｅ１〜Ｅ３、C１、及びＣ２いずれの試料においても、正極側及び負極側ともに、「全ての控え距離の平均値＜全ての応力緩和部深さの平均値」という関係が成り立っていた。
また、表１より知られるごとく、本発明の実施例にかかる試料Ｅ１〜試料Ｅ３は、比較例（試料Ｃ１及び試料Ｃ２）に比べて２倍以上の優れた寿命を示した。
また、表１より知られるごとく、本発明の実施例にかかる試料Ｅ１〜試料Ｅ３は、比較例（試料Ｃ１及び試料Ｃ２）に比べて２倍以上の優れた寿命を示した。
また、本例においては、応力緩和部をセラミック積層体の側面全周に渡って形成したが、図１１に示すごとく、セラミック積層体１５の側面に交互に露出する応力緩和部を、ことなる層に形成することもできる。この場合においても、セラミック積層体１５の同じ側面１５１（１５２）に露出する全ての応力緩和部１１（１２）の深さの平均値１１５（１２５）を、該応力緩和部１１（１２）と同じ側面１５１（１５２）に形成された全ての上記控え部１４２（１４１）の控え距離の平均値１４５（１３５）よりも大きくし、かつ応力緩和部１１（１２）を挟む２つの内部電極層１３、１４における上記控え部１３２、１４２のうち、該応力緩和部１１（１２）と同じ側面に位置する上記控え部１４２（１３２）の上記控え距離を応力緩和部１１（１２）の深さよりも大きくすることにより、試料Ｅ１〜試料Ｅ３と同様に耐久性に優れた素子にすることができる。
また、本例においては、内部電極部１３１、１４１とスリット層１１、１２とを図１２に示す組み合わせのパターンで形成した。本発明はこのパターンに限定されるものではない。セラミック積層体は、該セラミック積層体を積層方向に透視した場合に、すべての内部電極部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部しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である非重合部とを有するが、応力緩和部は、上記非重合部１９に形成することができる。
内部電極部１３１、１４１とスリット層１１、１２との組み合わせパターンを図１３（ａ）〜（ｃ）に示す。いずれのパターンで形成しても、本発明の効果は十分に発揮される。
内部電極部１３１、１４１とスリット層１１、１２との組み合わせパターンを図１３（ａ）〜（ｃ）に示す。いずれのパターンで形成しても、本発明の効果は十分に発揮される。
本発明において、内部電極部１３１、１４１とスリット層１１、１２との組み合わせパターンが図１２及び、図１３（ｂ）、（ｃ）の場合、即ち、層間に外周面全周に渡って周方向に応力緩和部を形成し、上記応力緩和部１１（１２）を挟む２つの内部電極層１３、１４の控え部１３２、１４２のうち、積層型圧電素子の積層方向における断面において応力緩和部１１（１２）と同じ側面に位置する上記控え部１４２（１３２）の上記控え距離１４３（１３３）が上記応力緩和部１１（１２）の深さ１１１（１２１）よりも大きいという関係を有する積層型圧電素子の場合、実際にはコーナー部にて応力緩和部に電界が印加される部位が存在する。
図１２に示すパターンで内部電極層１３、１４、応力緩和部１１（１２）を形成した積層型圧電素子１を上面から積層方向に透視した図を図４６に示す。図４６においては、内部電極部１３１、１４１の外周位置を点線で示してあり、応力緩和部についてはその位置の記載を省略してある。また、図１２に示すパターンで内部電極層１３、１４、応力緩和部１１（１２）を形成した積層型圧電素子のＤ−Ｄ断面図（図４６参照）、Ｅ−Ｅ断面図（図４６参照）、及びＦ−Ｆ断面図（図４６参照）を、それぞれ図４７（ａ）、図４７（ｂ）、及び図４７（ｃ）に示す。なお、図４７（ａ）〜（ｃ）においては、積層型圧電素子１の応力緩和部１１、１２の周辺部の断面を示す。
図４７（ａ）及び図４７（ｂ）に示すごとく、図１２に示すパターンで内部電極層１３、１４及び応力緩和部１１（１２）を形成した積層型圧電素子１のＤ−Ｄ断面（図４６参照）、Ｅ−Ｅ断面図（図４６参照）においては、応力緩和部１１、１２に電界が印加されていないが、図４７（ｃ）に示すごとく、コーナー部における断面（Ｆ−Ｆ断面（図４６参照））においては、従来の約1／２の電界が印加される部位１６１が存在しており、この部位での劣化に至るおそれがある。しかし、内部電極とスリットとの間を一層分、より間隔を空けることができるので、応力緩和部への電界の印加を弱くすることができる。そのため、耐久性を向上させることができる。したがって、上記のごとく、スリットに多少の電界が印加したとしても、従来構造に比して小なる電界であれば、本願発明の範疇とする。
図１２に示すパターンで内部電極層１３、１４、応力緩和部１１（１２）を形成した積層型圧電素子１を上面から積層方向に透視した図を図４６に示す。図４６においては、内部電極部１３１、１４１の外周位置を点線で示してあり、応力緩和部についてはその位置の記載を省略してある。また、図１２に示すパターンで内部電極層１３、１４、応力緩和部１１（１２）を形成した積層型圧電素子のＤ−Ｄ断面図（図４６参照）、Ｅ−Ｅ断面図（図４６参照）、及びＦ−Ｆ断面図（図４６参照）を、それぞれ図４７（ａ）、図４７（ｂ）、及び図４７（ｃ）に示す。なお、図４７（ａ）〜（ｃ）においては、積層型圧電素子１の応力緩和部１１、１２の周辺部の断面を示す。
図４７（ａ）及び図４７（ｂ）に示すごとく、図１２に示すパターンで内部電極層１３、１４及び応力緩和部１１（１２）を形成した積層型圧電素子１のＤ−Ｄ断面（図４６参照）、Ｅ−Ｅ断面図（図４６参照）においては、応力緩和部１１、１２に電界が印加されていないが、図４７（ｃ）に示すごとく、コーナー部における断面（Ｆ−Ｆ断面（図４６参照））においては、従来の約1／２の電界が印加される部位１６１が存在しており、この部位での劣化に至るおそれがある。しかし、内部電極とスリットとの間を一層分、より間隔を空けることができるので、応力緩和部への電界の印加を弱くすることができる。そのため、耐久性を向上させることができる。したがって、上記のごとく、スリットに多少の電界が印加したとしても、従来構造に比して小なる電界であれば、本願発明の範疇とする。
（実施例２）
次に、本発明の積層型圧電素子の他のバリエーションについて図１８〜図２７を用いて説明する。本例の積層型圧電素子は、内部電極層における内部電極部及び控え部の形成パターンを実施例１とは若干変えて作製した素子であるが、実質的には実施例１とほぼ同じ素子である。
図１８〜図２０に示すごとく、本例の積層型圧電素子１は、実施例１と同様に、複数の圧電セラミック層１０と複数の内部電極層１３、１４とを交互に積層してなるセラミック積層体１５と、その側面に形成された一対の側面電極１７、１８とを有する。内部電極層１３、１４は、導電性を有する内部電極部１３１、１４１と、その外周端部がセラミック積層体１５の外周面よりも内方に所定の控え距離で控えた控え部１３２、１４２とを有し、内部電極層１３、１４は、交互に異なる側面電極１７、１８に電気的に接続されている。
次に、本発明の積層型圧電素子の他のバリエーションについて図１８〜図２７を用いて説明する。本例の積層型圧電素子は、内部電極層における内部電極部及び控え部の形成パターンを実施例１とは若干変えて作製した素子であるが、実質的には実施例１とほぼ同じ素子である。
図１８〜図２０に示すごとく、本例の積層型圧電素子１は、実施例１と同様に、複数の圧電セラミック層１０と複数の内部電極層１３、１４とを交互に積層してなるセラミック積層体１５と、その側面に形成された一対の側面電極１７、１８とを有する。内部電極層１３、１４は、導電性を有する内部電極部１３１、１４１と、その外周端部がセラミック積層体１５の外周面よりも内方に所定の控え距離で控えた控え部１３２、１４２とを有し、内部電極層１３、１４は、交互に異なる側面電極１７、１８に電気的に接続されている。
セラミック積層体１５は、その側面から内方に凹むスリット状の領域に、圧電セラミック層１０よりも形状を容易に変化し得る応力緩和部１１、１２を有する。
本例において、応力緩和部１２は、セラミック積層体１５の側面から内方に凹んだスリット状の溝部（空間）であり、セラミック積層体１５の外周面全周に渡って周方向に形成されている。また、応力緩和部１１、１２は、内部電極層１３、１４間の圧電セラミック層１０内に形成されており、内部電極部１３１、１４１又は控え部１３２、１４２とは接触しない位置に形成されている。また、応力緩和部１１、１２は、セラミック積層体１５の積層方向に所定の間隔で複数形成されている。
本例において、応力緩和部１２は、セラミック積層体１５の側面から内方に凹んだスリット状の溝部（空間）であり、セラミック積層体１５の外周面全周に渡って周方向に形成されている。また、応力緩和部１１、１２は、内部電極層１３、１４間の圧電セラミック層１０内に形成されており、内部電極部１３１、１４１又は控え部１３２、１４２とは接触しない位置に形成されている。また、応力緩和部１１、１２は、セラミック積層体１５の積層方向に所定の間隔で複数形成されている。
図１９に示すごとく、積層型圧電素子１の積層方向における断面においては、セラミック積層体１５における側面電極１７、１８がそれぞれ形成された側面１５１、１５２において、同じ側面１５１（１５２）に露出する全ての応力緩和部１１（１２）の深さの平均１１５（１２５）は、該応力緩和部１１（１２）と同じ側面に形成された全ての上記控え部１４２（１３２）の控え距離の平均１４５（１３５）よりも大きくなっている。
また、図１９及び図２０に示すごとく、積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記応力緩和部１１、１２を挟む２つの内部電極層１３（５３）、１４（５４）の控え部１３２（５３）、１４２（５４）のうち、該応力緩和部１１、１２と同じ側面に位置する上記控え部１４２（５４２）、１３２（５３２）の上記控え距離１４３、１３３は、上記応力緩和部１１、１２の深さ１１１、１２１よりも大きくなっている。
また、図１９及び図２０に示すごとく、積層型圧電素子１の積層方向における断面において、上記応力緩和部１１、１２を挟む２つの内部電極層１３（５３）、１４（５４）の控え部１３２（５３）、１４２（５４）のうち、該応力緩和部１１、１２と同じ側面に位置する上記控え部１４２（５４２）、１３２（５３２）の上記控え距離１４３、１３３は、上記応力緩和部１１、１２の深さ１１１、１２１よりも大きくなっている。
また、図３１に示すごとく、本例の積層型圧電素子１は、応力緩和部１１、１２を挟む２つの内部電極層を隣接電極層５３、５４とすると、積層型圧電素子１の積層方向における断面において、隣接電極層５３、５４における内部電極部５３１、５４１の外周端部５３９、５４９と、この隣接電極層５３、５４における控え部５３２、５４２と同じ側面に位置する応力緩和部１２、１１の先端部１２２、１１２とが積層方向と垂直な方向に離間する離間部５を有している。
また、図１９及び図２０に示すごとく、積層型圧電素子１の積層方向における断面において、応力緩和部１１、１２を挟む２つの内部電極層５３、５４を除いて、応力緩和部１１、１２と、この応力緩和部１１、１２の上記積層方向における最も近くに形成された他の上記応力緩和部１１、１２との間に挟まれる少なくとも１つの内部電極層１３、１４における控え部１３２、１４２の控え距離１３４、１４４は、応力緩和部１２、１１の深さよりも小さくなっている。
次に、本例の積層型圧電素子の製造方法につき、図１８〜図２７を用いて説明する。
本例においては、実施例１と同様に、グリーンシート作製工程、電極印刷工程、消失スリット印刷工程、圧着工程、積層体切断工程、及び焼成工程を行うことにより、積層型圧電素子を作製する。
以下、製造方法を各工程ごとに説明する。
本例においては、実施例１と同様に、グリーンシート作製工程、電極印刷工程、消失スリット印刷工程、圧着工程、積層体切断工程、及び焼成工程を行うことにより、積層型圧電素子を作製する。
以下、製造方法を各工程ごとに説明する。
＜グリーンシート作製工程＞
まず、圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミック原料粉末を準備した。具体的には、出発原料としてＰｂ3Ｏ4、ＳｒＣＯ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、及びＮｂ2Ｏ5を準備し、これらの出発原料を目的組成ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3−Ｐｂ(Ｙ1/2Ｎｂ1/2)Ｏ3となるような化学量論比で秤量し、湿式混合し、温度８５０℃で５時間仮焼した。次に、仮焼粉をパールミルにより湿式粉砕した。この仮焼粉粉砕物（粒径（Ｄ50値）：０．７±０．０５μｍ）を乾燥した後、溶剤、バインダ、可塑剤、分散剤等を加えてボールミルにより混合し、得られた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、粘度調整をした。
まず、圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミック原料粉末を準備した。具体的には、出発原料としてＰｂ3Ｏ4、ＳｒＣＯ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、及びＮｂ2Ｏ5を準備し、これらの出発原料を目的組成ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3−Ｐｂ(Ｙ1/2Ｎｂ1/2)Ｏ3となるような化学量論比で秤量し、湿式混合し、温度８５０℃で５時間仮焼した。次に、仮焼粉をパールミルにより湿式粉砕した。この仮焼粉粉砕物（粒径（Ｄ50値）：０．７±０．０５μｍ）を乾燥した後、溶剤、バインダ、可塑剤、分散剤等を加えてボールミルにより混合し、得られた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、粘度調整をした。
そして、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上に塗布し、厚さ８０μｍの長尺のグリーンシートを成形した。このグリーンシートを所定の大きさに切断して、幅広のグリーンシート１１０（図２１〜図２３）を作製した。
なお、グリーンシートの成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法のほか、押出成形法やその他種々の方法を採用することができる。
なお、グリーンシートの成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法のほか、押出成形法やその他種々の方法を採用することができる。
＜電極印刷工程＞
次に、図２１及び図２２に示すごとく、グリーンシート１１０上に内部電極層となる電極材料１３０、１４０を印刷し、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２の２種類のシートを形成した。
以下に、電極印刷シート３１、３２の形成についてさらに説明する。
次に、図２１及び図２２に示すごとく、グリーンシート１１０上に内部電極層となる電極材料１３０、１４０を印刷し、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２の２種類のシートを形成した。
以下に、電極印刷シート３１、３２の形成についてさらに説明する。
第１電極印刷シート３１の形成に当たっては、図２１に示すごとく、グリーンシート１１０上の印刷領域４１において、最終的に内部電極部１３１となる部分に電極材料１３０を印刷して、第１電極印刷シート３１を形成した。
また、図２２に示すごとく、第２電極印刷シート３２の形成に当たっては、第１電極印刷シートと同様に、グリーンシート１１０上の印刷領域４１において、最終的に内部電極部１４１となる部分に電極材料１４０を印刷した。これにより、第２電極印刷シート３２を形成した。
第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２においては、グリーンシート１１０上に形成された電極材料１３０、１４０がそれぞれ異なる側面に露出している。
なお、本例では、電極材料１３０、１４０として、ペースト状のＡｇ／Ｐｄ合金を用いた。また、上記以外にも、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、図２２に示すごとく、第２電極印刷シート３２の形成に当たっては、第１電極印刷シートと同様に、グリーンシート１１０上の印刷領域４１において、最終的に内部電極部１４１となる部分に電極材料１４０を印刷した。これにより、第２電極印刷シート３２を形成した。
第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２においては、グリーンシート１１０上に形成された電極材料１３０、１４０がそれぞれ異なる側面に露出している。
なお、本例では、電極材料１３０、１４０として、ペースト状のＡｇ／Ｐｄ合金を用いた。また、上記以外にも、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の単体、Ｃｕ／Ｎｉ等の合金を用いることができる。
＜消失スリット印刷工程＞
また、本例では、製造しようとする積層型圧電素子１のセラミック積層体１５の側面にスリット部１１、１２（図１８〜図２０参照）を設けるため、図２３に示すごとく、消失スリット印刷シート３３を形成する消失スリット印刷工程を行った。
同図に示すごとく、上記のグリーンシート１１０上の印刷領域４１において、最終的に応力緩和部１１、１２となる部分に焼成によって消失する消失材料よりなる消失スリット層１２０を印刷した。これにより、消失スリット印刷シート３３を形成した。
また、本例では、製造しようとする積層型圧電素子１のセラミック積層体１５の側面にスリット部１１、１２（図１８〜図２０参照）を設けるため、図２３に示すごとく、消失スリット印刷シート３３を形成する消失スリット印刷工程を行った。
同図に示すごとく、上記のグリーンシート１１０上の印刷領域４１において、最終的に応力緩和部１１、１２となる部分に焼成によって消失する消失材料よりなる消失スリット層１２０を印刷した。これにより、消失スリット印刷シート３３を形成した。
なお、本例では、消失スリット層１２０を構成する消失材料として、熱変形が小さく、焼成工程によって形成される溝の形状精度を高く維持し得るカーボン粒子よりなる材料を用いた。また、カーボン粒子以外にも、炭化させたパウダー状の炭化有機物粒子を用いることもできる。この炭化有機物粒子は、パウダー状の有機物粒子を炭化して得ることができるほか、炭化させた有機物を粉砕して得ることもできる。さらに、上記有機物としては、樹脂等の高分子材料や、コーン、大豆、小麦粉等の穀物を用いることができる。この場合には、製造コストを抑制することができる。
また、電極印刷工程及び消失スリット印刷工程では、控え距離と応力緩和部との深さとの関係が上述の関係を満足するように電極材料及び消失材料を印刷した。また、電極印刷工程及び消失スリット印刷工程では、図２１〜図２３に示すごとく、後工程のユニット切断工程において切断される部分を避けるように間隙４２を空けて、電極材料１３０、１４０、及び消失スリット層１２０の印刷を行う。つまり、グリーンシート１１０上の隣接する印刷領域４１の間に間隙４２を設けて印刷を行う。
＜圧着工程＞
次に、図２４に示すごとく、形成した第１電極印刷シート３１、第２電極印刷シート３２、及び消失スリット印刷シート３３を所定の順序で各印刷領域４１を積層方向に揃えて積層した。このとき、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２を交互に積層し、上記スリット部を形成したい位置に消失スリット印刷シート３３を挿入して積層した。具体的には、本例においては、第１電極印刷シート３１と第２電極印刷シート３２との積層構造１１層毎に消失スリット印刷シート３３を積層し、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２とが合計で５９枚となるように積層し、さらに積層方向の両端に電極材料及び消失層が印刷されていないグリーンシートを積層した。このとき、第１電極印刷シート３１と第２電極印刷シート３２とは電極材料１３０と電極材料１４０とが交互に印刷領域の対向する端面に露出するように積層した。そしてこのようにして積層したシートを温度１００℃で加熱すると共に、積層方向に５０ＭＰａで加圧し、予備積層体１００を作製した。なお、図２４においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体１００を示してある。
次に、図２４に示すごとく、形成した第１電極印刷シート３１、第２電極印刷シート３２、及び消失スリット印刷シート３３を所定の順序で各印刷領域４１を積層方向に揃えて積層した。このとき、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２を交互に積層し、上記スリット部を形成したい位置に消失スリット印刷シート３３を挿入して積層した。具体的には、本例においては、第１電極印刷シート３１と第２電極印刷シート３２との積層構造１１層毎に消失スリット印刷シート３３を積層し、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２とが合計で５９枚となるように積層し、さらに積層方向の両端に電極材料及び消失層が印刷されていないグリーンシートを積層した。このとき、第１電極印刷シート３１と第２電極印刷シート３２とは電極材料１３０と電極材料１４０とが交互に印刷領域の対向する端面に露出するように積層した。そしてこのようにして積層したシートを温度１００℃で加熱すると共に、積層方向に５０ＭＰａで加圧し、予備積層体１００を作製した。なお、図２４においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体１００を示してある。
＜積層体切断工程＞
次に、図２５〜図２７に示すごとく、形成した予備積層体１００を切断位置４３に沿って積層方向に切断し、中間積層体１０１を形成した。
なお、予備積層体１００の切断は、各中間積層体１０１ごとに切断してもよいし、複数の中間積層体１０１を含んで切断してもよい。本例においては、各中間積層体１０１ごとに切断し、各電極材料１３０、１４０及び消失スリット層１２０が中間積層体１０１の側面に露出するように切断を行った。
なお、図２６及び図２７においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体１００及び中間積層体１０１を示してある。
次に、図２５〜図２７に示すごとく、形成した予備積層体１００を切断位置４３に沿って積層方向に切断し、中間積層体１０１を形成した。
なお、予備積層体１００の切断は、各中間積層体１０１ごとに切断してもよいし、複数の中間積層体１０１を含んで切断してもよい。本例においては、各中間積層体１０１ごとに切断し、各電極材料１３０、１４０及び消失スリット層１２０が中間積層体１０１の側面に露出するように切断を行った。
なお、図２６及び図２７においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体１００及び中間積層体１０１を示してある。
＜焼成工程＞
次に、中間積層体１０１のグリーンシート１１０に含有されているバインダ樹脂を加熱除去した（脱脂）。加熱は、８０時間かけて徐々に５００℃まで昇温し、５時間保持することにより行った。
次に、脱脂した中間積層体１０を焼成した。焼成は、温度１０５０℃まで１２時間かけて徐々に昇温させ、２時間保持後、徐々に冷却することにより行った。
このようにして、図１８〜図２０に示すごとく、消失スリット層１２０が消失して形成されたスリット状の応力緩和部１１、１２を有するセラミック積層体１５が作製される。応力緩和部１１、１２は、セラミック積層体１５の側面全周に渡ってスリット状の空間を設けてなる。また、同図に示すごとく、作製されたセラミック積層体１５は、グリーンシート１１０が焼結してなる圧電セラミック層１０と電極材料１３０、１４０により形成された内部電極層１３、１４とを交互に積層してなる。
次に、中間積層体１０１のグリーンシート１１０に含有されているバインダ樹脂を加熱除去した（脱脂）。加熱は、８０時間かけて徐々に５００℃まで昇温し、５時間保持することにより行った。
次に、脱脂した中間積層体１０を焼成した。焼成は、温度１０５０℃まで１２時間かけて徐々に昇温させ、２時間保持後、徐々に冷却することにより行った。
このようにして、図１８〜図２０に示すごとく、消失スリット層１２０が消失して形成されたスリット状の応力緩和部１１、１２を有するセラミック積層体１５が作製される。応力緩和部１１、１２は、セラミック積層体１５の側面全周に渡ってスリット状の空間を設けてなる。また、同図に示すごとく、作製されたセラミック積層体１５は、グリーンシート１１０が焼結してなる圧電セラミック層１０と電極材料１３０、１４０により形成された内部電極層１３、１４とを交互に積層してなる。
そして、焼成後、全面研磨を行って縦６ｍｍ×横６ｍｍ×高さ４．４ｍｍのセラミック積層体１５を作製し、さらに、セラミック積層体１５の両側面を挟むように、側面電極１７、１８を焼き付けた。このとき、各内部電極層１３、１４は、それぞれ交互に異なる側面の側面電極１７、１８に電気的に接続される。
以上のようにして、図１８〜図２０に示すごとく、積層型圧電素子１を作製した。
なお、図１８及び図１９においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で積層型圧電素子１を示してある。
本例においては、応力緩和部１１、１２、を挟む２つの内部電極層（隣接電極層）１３（５３）、１４（５４）の控え部１３２（５３２）、１４２（５４２）のうち、この応力緩和部１１、１２と同じ側面に位置する控え部１４２（５４２）、１３２（５３２）の控え距離１４３、１３３と、応力緩和部１１、１２の深さとの差、即ち離間部５の離間距離（図３１参照）が異なる５種類の積層型圧電素子（試料Ｅ４〜試料Ｅ６、試料Ｃ３、試料Ｃ４）を作製した。
なお、図１８及び図１９においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で積層型圧電素子１を示してある。
本例においては、応力緩和部１１、１２、を挟む２つの内部電極層（隣接電極層）１３（５３）、１４（５４）の控え部１３２（５３２）、１４２（５４２）のうち、この応力緩和部１１、１２と同じ側面に位置する控え部１４２（５４２）、１３２（５３２）の控え距離１４３、１３３と、応力緩和部１１、１２の深さとの差、即ち離間部５の離間距離（図３１参照）が異なる５種類の積層型圧電素子（試料Ｅ４〜試料Ｅ６、試料Ｃ３、試料Ｃ４）を作製した。
即ち、試料Ｅ４は、実施例１の上記試料Ｅ１と同様に、上述の「控え距離−応力緩和部の深さ」、即ち「隣接電極層の控え部の控え距離」−「この控え部と同じ側面に位置し、この控え部の積層方向の最も近くに位置する応力緩和部の深さ」が平均で０．２ｍｍの積層型圧電素子である。また、試料Ｅ１においては、上述の「控え距離−応力緩和部の深さ」の最小値を調べたところ０．０４ｍｍであった。したがって、試料Ｅ１においては、隣接電極層５３、５４における控え部５３２、５４２のうち、応力緩和部１１、１２と同じ側面に位置する控え部５４２、５３２の控え距離１４３、１３３は、応力緩和部１１、１２の深さよりも少なくとも０．０４ｍｍ以上大きくなっている。
また、試料Ｅ５及び試料Ｅ６は、上述の「控え距離−応力緩和部の深さ」が、平均でそれぞれ０．４１ｍｍ及び０．６２ｍｍであり、最小値でそれぞれ０．２５ｍｍ及び０．５２ｍｍの積層型圧電素子である。
試料Ｃ３及び試料Ｃ４は、上述の「控え距離−応力緩和部の深さ」が、平均でそれぞれ０．０３ｍｍ及び−０．２２ｍｍ、最小値でそれぞれ−０．０５ｍｍ及び−０．３３ｍｍの積層型圧電素子である。
また、試料Ｅ５及び試料Ｅ６は、上述の「控え距離−応力緩和部の深さ」が、平均でそれぞれ０．４１ｍｍ及び０．６２ｍｍであり、最小値でそれぞれ０．２５ｍｍ及び０．５２ｍｍの積層型圧電素子である。
試料Ｃ３及び試料Ｃ４は、上述の「控え距離−応力緩和部の深さ」が、平均でそれぞれ０．０３ｍｍ及び−０．２２ｍｍ、最小値でそれぞれ−０．０５ｍｍ及び−０．３３ｍｍの積層型圧電素子である。
各試料について、正極側の側面電極に接続された内部電極層における全ての控え部の控え距離を測定した。その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表２に示す。同様に、負極側についても、控え距離を測定し、その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表２に示す。
また、セラミック積層体の同じ側面（正極の側面電極側の側面）に露出する全ての応力緩和部の深さを測定した。その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表２に示す。同様に負極側についても、応力緩和部の深さを測定し、その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表２に示す。
また、セラミック積層体の同じ側面（正極の側面電極側の側面）に露出する全ての応力緩和部の深さを測定した。その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表２に示す。同様に負極側についても、応力緩和部の深さを測定し、その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表２に示す。
次に、これらの積層型圧電素子（試料Ｅ４〜試料Ｅ６、試料Ｃ３及び試料Ｃ４）の耐久性を実施例１と同様の耐久性試験により調べた。その結果を表２に示す。
表２より知られるごとく、試料Ｅ４〜Ｅ６、試料C３、及び試料Ｃ４のいずれにおいても、正極側及び負極側ともに、「全ての控え距離の平均値＜全ての応力緩和部深さの平均値」という関係が成り立っていた。
また、表２より知られるごとく、試料Ｅ４〜Ｅ６においては、積層型圧電素子の積層方向における断面において、任意の位置の応力緩和部１１、１２の深さとこの応力緩和部１１、１２を挟んで隣接する内部電極層１３（５３）、１４（５４）の控え部１３２（５３２）、１４２（５４２）の控え距離１３３、１４３とを比較すると、応力緩和部１１、１２を挟む２つの内部電極層（隣接電極層）１３（５３）、１４（５４）の控え部１３２（５３２）、１４２（５４２）のうち、この応力緩和部１１、１２と同じ側面に位置する控え部１４２（５４２）、１３２（５３２）の控え距離１４３、１３３は、この応力緩和部１１、１２の深さ１１１、１２１よりも平均で０．２ｍｍ以上、最小でも０．０４ｍｍ以上大きくなっている（図１９及び図２０参照）。また、試料Ｅ４〜試料Ｅ６は、隣接電極層５３、５４における内部電極部５３１、５４１の外周端部５３９、５４９と、この隣接電極層５３、５４における控え部５３２、５４２と同じ側面に位置する応力緩和部１２、１１の先端部１２２、１１２とが積層方向と垂直な方向に離間する離間部５を有している（図３１参照）。そのため、本発明の実施例にかかる試料Ｅ４〜試料Ｅ６は、応力緩和部１１、１２を含む圧電セラミック層１０を駆動層としつつも、応力緩和部１１、１２に過大な電界がかかることを抑制又は防止することができ、表２より知られるごとく、比較例（試料Ｃ３及び試料Ｃ４）に比べて２倍を越える優れた寿命を示した。
また、表２より知られるごとく、試料Ｅ４〜Ｅ６においては、積層型圧電素子の積層方向における断面において、任意の位置の応力緩和部１１、１２の深さとこの応力緩和部１１、１２を挟んで隣接する内部電極層１３（５３）、１４（５４）の控え部１３２（５３２）、１４２（５４２）の控え距離１３３、１４３とを比較すると、応力緩和部１１、１２を挟む２つの内部電極層（隣接電極層）１３（５３）、１４（５４）の控え部１３２（５３２）、１４２（５４２）のうち、この応力緩和部１１、１２と同じ側面に位置する控え部１４２（５４２）、１３２（５３２）の控え距離１４３、１３３は、この応力緩和部１１、１２の深さ１１１、１２１よりも平均で０．２ｍｍ以上、最小でも０．０４ｍｍ以上大きくなっている（図１９及び図２０参照）。また、試料Ｅ４〜試料Ｅ６は、隣接電極層５３、５４における内部電極部５３１、５４１の外周端部５３９、５４９と、この隣接電極層５３、５４における控え部５３２、５４２と同じ側面に位置する応力緩和部１２、１１の先端部１２２、１１２とが積層方向と垂直な方向に離間する離間部５を有している（図３１参照）。そのため、本発明の実施例にかかる試料Ｅ４〜試料Ｅ６は、応力緩和部１１、１２を含む圧電セラミック層１０を駆動層としつつも、応力緩和部１１、１２に過大な電界がかかることを抑制又は防止することができ、表２より知られるごとく、比較例（試料Ｃ３及び試料Ｃ４）に比べて２倍を越える優れた寿命を示した。
一方、試料Ｃ３においては、表２より知られるごとく、隣接電極層の控え部の控え距離は、応力緩和部の深さよりも平均では０．０３ｍｍ大きくなっているものの、この控え距離が応力緩和部の深さよりも０．０５ｍｍ小さくなっている部分が存在していた。
また、試料Ｃ４においては、表２より知られるごとく、隣接電極層の控え距離は、平均でも、最小でも応力緩和部の深さよりも小さくなっていた。
そのため、試料Ｃ３及び試料Ｃ４においては、応力緩和部の少なくとも先端に過大な電界がかかるおそれがあり、表２より知られるごとく、上記試料Ｅ４〜試料Ｅ６に比べて著しく寿命が低下していた。
また、試料Ｃ４においては、表２より知られるごとく、隣接電極層の控え距離は、平均でも、最小でも応力緩和部の深さよりも小さくなっていた。
そのため、試料Ｃ３及び試料Ｃ４においては、応力緩和部の少なくとも先端に過大な電界がかかるおそれがあり、表２より知られるごとく、上記試料Ｅ４〜試料Ｅ６に比べて著しく寿命が低下していた。
以上のように、本例によれば変位性能をほとんど損ねることなく、より確実に絶縁抵抗の低下を防止し、耐久性に優れた積層型圧電素子（試料Ｅ４〜試料Ｅ６）を提供することができる。
また、本例においては、応力緩和部１１、１２を内部電極層１３、１４の間の圧電セラミック層１０内に形成した（図１９参照）が、例えば図２８に示すごとく、内部電極層１３、１４と略同じ層に形成することもできる。この場合には、内部電極層１３、１４における控え部１３２、１４２に応力緩和部１１、１２を形成するのではなく、内部電極部１３１、１４１と側面電極１７、１８とが電気的に接続する側の側面に露出する応力緩和部を形成することができる。
（実施例３）
次に、本発明の実施例にかかる積層型圧電素子について、図３２〜図３５を用いて説明する。
図３２〜３４に示すごとく、実施例１と同様に、本例の積層型圧電素子１は、複数の圧電セラミック層１０と複数の内部電極層２３、２４とを交互に積層してなるセラミック積層体１５と、その側面に形成された一対の側面電極１７、１８とを有する。内部電極層２３、２４は、導電性を有する内部電極部２３１、２４１と、その外周端部がセラミック積層体１５の外周面１５２よりも内方に所定の控え距離で控えた控え部２３２、２４２とを有し、内部電極層２３、２４は、交互に異なる側面電極１７、１８に電気的に接続されている。
次に、本発明の実施例にかかる積層型圧電素子について、図３２〜図３５を用いて説明する。
図３２〜３４に示すごとく、実施例１と同様に、本例の積層型圧電素子１は、複数の圧電セラミック層１０と複数の内部電極層２３、２４とを交互に積層してなるセラミック積層体１５と、その側面に形成された一対の側面電極１７、１８とを有する。内部電極層２３、２４は、導電性を有する内部電極部２３１、２４１と、その外周端部がセラミック積層体１５の外周面１５２よりも内方に所定の控え距離で控えた控え部２３２、２４２とを有し、内部電極層２３、２４は、交互に異なる側面電極１７、１８に電気的に接続されている。
セラミック積層体１５は、その側面から内方に凹むスリット状の領域に、圧電セラミック層１０よりも形状を容易に変化し得る応力緩和部１１、１２を有する。
本例において、応力緩和部１１(１２)は、セラミック積層体１５の側面から内方に凹んだスリット状の溝部（空間）であり、セラミック積層体１５の外周面全周に渡って周方向に形成されている。また、応力緩和部１１(１２)は、内部電極層２３と内部電極層２４間の圧電セラミック層１０内に形成されており、内部電極部２３１、２４１又は控え部２３２、２４２とは接触しない位置に形成されている。
本例において、応力緩和部１１(１２)は、セラミック積層体１５の側面から内方に凹んだスリット状の溝部（空間）であり、セラミック積層体１５の外周面全周に渡って周方向に形成されている。また、応力緩和部１１(１２)は、内部電極層２３と内部電極層２４間の圧電セラミック層１０内に形成されており、内部電極部２３１、２４１又は控え部２３２、２４２とは接触しない位置に形成されている。
図３４に示すごとく、積層型圧電素子１の積層方向における断面において、セラミック積層体１５の同じ側面１５１（１５２）に露出する全ての応力緩和部１１（１２）の深さの平均１１５（１２５）は、該応力緩和部１１（１２）と同じ側面に形成された全ての上記控え部２４２（２３２）の控え距離の平均１４５（１３５）よりも大きくなっている。
また、図３３及び図３４に示すごとく、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、負極の上記側面電極１７側に形成された上記応力緩和部を負極側緩和部１１とし、該負極側緩和部１１を挟んで隣接する２つの上記内部電極層２３、２４のうち負極側の上記側面電極１７に電気的に接続された上記内部電極層を基準電極層２３５とすると、上記負極側緩和部１１に対して積層方向に上記基準電極層２３５を挟んで隣接し、正極側の側面電極１８に接続された内部電極部２４１を有する内部電極層２４における控え部２４２の控え距離２４３は、上記負極側緩和部１１の深さよりも大きくなっている。即ち、上記基準電極層２３５の最も近くに形成された、正極側の側面電極１８に電気的に接続する内部電極部２４１を有する内部電極層２４の控え部２４２の控え距離２４３、換言すれば、基準電極層２３５を挟んで該基準電極層２３５に隣接する、正極側の側面電極１８に接続された２つの内部電極層のうち、積層方向において上記基準電極層２３５を介して上記負極側応力緩和部１１とは反対側に位置する内部電極層２４の控え部２４２の控え距離２４３は、この基準電極層２３５に隣接する負極側緩和部１１の深さ１１１よりも大きくなっている。
また、積層型圧電素子１の積層方向における断面において、正極の側面電極１８側に形成された上記応力緩和部を正極側緩和部１２とし、該正極側緩和部１２を挟んでこれに隣接する２つの内部電極層２３、２４のうち負極側の側面電極１７に電気的に接続された内部電極層２３の控え部２３２の控え距離２３３は、正極側緩和部１２の深さ１２１よりも大きくなっている。即ち、正極側緩和部１２を挟んで隣接する２つの内部電極層２３、２４のうち負極側の側面電極１７に電気的に接続された内部電極層２３の控え部２３２の控え距離２３３は、この内部電極層２３に隣接する正極側緩和部１２の深さ１２１よりも大きくなっている。
また、図３３及び図３４に示すごとく、上記積層型圧電素子１の積層方向における断面において、負極の上記側面電極１７側に形成された上記応力緩和部を負極側緩和部１１とし、該負極側緩和部１１を挟んで隣接する２つの上記内部電極層２３、２４のうち負極側の上記側面電極１７に電気的に接続された上記内部電極層を基準電極層２３５とすると、上記負極側緩和部１１に対して積層方向に上記基準電極層２３５を挟んで隣接し、正極側の側面電極１８に接続された内部電極部２４１を有する内部電極層２４における控え部２４２の控え距離２４３は、上記負極側緩和部１１の深さよりも大きくなっている。即ち、上記基準電極層２３５の最も近くに形成された、正極側の側面電極１８に電気的に接続する内部電極部２４１を有する内部電極層２４の控え部２４２の控え距離２４３、換言すれば、基準電極層２３５を挟んで該基準電極層２３５に隣接する、正極側の側面電極１８に接続された２つの内部電極層のうち、積層方向において上記基準電極層２３５を介して上記負極側応力緩和部１１とは反対側に位置する内部電極層２４の控え部２４２の控え距離２４３は、この基準電極層２３５に隣接する負極側緩和部１１の深さ１１１よりも大きくなっている。
また、積層型圧電素子１の積層方向における断面において、正極の側面電極１８側に形成された上記応力緩和部を正極側緩和部１２とし、該正極側緩和部１２を挟んでこれに隣接する２つの内部電極層２３、２４のうち負極側の側面電極１７に電気的に接続された内部電極層２３の控え部２３２の控え距離２３３は、正極側緩和部１２の深さ１２１よりも大きくなっている。即ち、正極側緩和部１２を挟んで隣接する２つの内部電極層２３、２４のうち負極側の側面電極１７に電気的に接続された内部電極層２３の控え部２３２の控え距離２３３は、この内部電極層２３に隣接する正極側緩和部１２の深さ１２１よりも大きくなっている。
次に、本例の積層型圧電素子の製造方法につき、図３６〜４２を用いて説明する。実施例１及び２と同様に、本例においては、グリーンシート作製工程、電極印刷工程、消失スリット印刷工程、圧着工程、積層体切断工程、及び焼成工程を行うことにより、積層型圧電素子を作製する。
以下、製造方法を工程ごとに説明する。
以下、製造方法を工程ごとに説明する。
＜グリーンシート作製工程＞
まず、圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミック原料粉末を準備した。具体的には、出発原料としてＰｂ3Ｏ4、ＳｒＣＯ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、及びＮｂ2Ｏ5を準備し、これらの出発原料を目的組成ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3−Ｐｂ(Ｙ1/2Ｎｂ1/2)Ｏ3となるような化学量論比で秤量し、湿式混合し、温度８５０℃で５時間仮焼した。次に、仮焼粉をパールミルにより湿式粉砕した。この仮焼粉粉砕物（粒径（Ｄ50値）：０．７±０．０５μｍ）を乾燥した後、溶剤、バインダ、可塑剤、分散剤等を加えてボールミルにより混合し、得られた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、粘度調整をした。
まず、圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミック原料粉末を準備した。具体的には、出発原料としてＰｂ3Ｏ4、ＳｒＣＯ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｙ2Ｏ3、及びＮｂ2Ｏ5を準備し、これらの出発原料を目的組成ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3−Ｐｂ(Ｙ1/2Ｎｂ1/2)Ｏ3となるような化学量論比で秤量し、湿式混合し、温度８５０℃で５時間仮焼した。次に、仮焼粉をパールミルにより湿式粉砕した。この仮焼粉粉砕物（粒径（Ｄ50値）：０．７±０．０５μｍ）を乾燥した後、溶剤、バインダ、可塑剤、分散剤等を加えてボールミルにより混合し、得られた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、粘度調整をした。
そして、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上に塗布し、厚さ８０μｍの長尺のグリーンシートを成形した。このグリーンシートを所定の大きさに切断して、幅広のグリーンシート１１０（図３６〜図３８）を作製した。
なお、グリーンシートの成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法のほか、押出成形法やその他種々の方法を採用することができる。
なお、グリーンシートの成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法のほか、押出成形法やその他種々の方法を採用することができる。
＜電極印刷工程＞
次に、図３６及び図３７に示すごとく、グリーンシート１１０上に内部電極層となる電極材料１３０、１４０を印刷し、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２の２種類のシートを形成した。
以下に、電極印刷シート３１、３２の形成についてさらに説明する。
次に、図３６及び図３７に示すごとく、グリーンシート１１０上に内部電極層となる電極材料１３０、１４０を印刷し、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２の２種類のシートを形成した。
以下に、電極印刷シート３１、３２の形成についてさらに説明する。
第１電極印刷シート３１の形成に当たっては、図３７に示すごとく、グリーンシート１１０上の印刷領域４１において、最終的に内部電極部２３１となる部分に電極材料１３０を印刷して、第１電極印刷シート３１を形成した。
また、第２電極印刷シート３２の形成に当たっては、第１電極印刷シートと同様に、図３６に示すごとく、グリーンシート１１０上の印刷領域４１において、内部電極部２４１となる部分に電極材料１４０を印刷した。これにより、第２電極印刷シート３２を形成した。
第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２においては、グリーンシート１１０上に形成された電極材料１３０、１４０がそれぞれ異なる側面に露出している。
なお、本例では、電極材料１３０、１４０として、ペースト状のＡｇ／Ｐｄ合金を用いた。また、上記以外にも、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、第２電極印刷シート３２の形成に当たっては、第１電極印刷シートと同様に、図３６に示すごとく、グリーンシート１１０上の印刷領域４１において、内部電極部２４１となる部分に電極材料１４０を印刷した。これにより、第２電極印刷シート３２を形成した。
第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２においては、グリーンシート１１０上に形成された電極材料１３０、１４０がそれぞれ異なる側面に露出している。
なお、本例では、電極材料１３０、１４０として、ペースト状のＡｇ／Ｐｄ合金を用いた。また、上記以外にも、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ等の単体、Ｃｕ／Ｎｉ等の合金を用いることができる。
＜消失スリット印刷工程＞
また、本例では、製造しようとする積層型圧電素子１のセラミック積層体１５の側面にスリット部１１、１２（図３２〜図３５参照）を設けるため、図３８に示すごとく、消失スリット印刷シート３３を形成する消失スリット印刷工程を行った。
同図に示すごとく、上記のグリーンシート１１０上の印刷領域４１において、最終的に応力緩和部１１、１２となる部分に焼成によって消失する消失材料よりなる消失スリット層１２０を印刷した。これにより、消失スリット印刷シート３３を形成した。
また、本例では、製造しようとする積層型圧電素子１のセラミック積層体１５の側面にスリット部１１、１２（図３２〜図３５参照）を設けるため、図３８に示すごとく、消失スリット印刷シート３３を形成する消失スリット印刷工程を行った。
同図に示すごとく、上記のグリーンシート１１０上の印刷領域４１において、最終的に応力緩和部１１、１２となる部分に焼成によって消失する消失材料よりなる消失スリット層１２０を印刷した。これにより、消失スリット印刷シート３３を形成した。
なお、本例では、消失スリット層１２０を構成する消失材料として、熱変形が小さく、焼成工程によって形成される溝の形状精度を高く維持し得るカーボン粒子よりなる材料を用いた。また、カーボン粒子以外にも、炭化させたパウダー状の炭化有機物粒子を用いることもできる。この炭化有機物粒子は、パウダー状の有機物粒子を炭化して得ることができるほか、炭化させた有機物を粉砕して得ることもできる。さらに、上記有機物としては、樹脂等の高分子材料や、コーン、大豆、小麦粉等の穀物を用いることができる。この場合には、製造コストを抑制することができる。
また、電極印刷工程及び消失スリット印刷工程では、控え距離と応力緩和部との深さとの関係が上述の関係を満足するように電極材料及び消失材料を印刷した。また、電極印刷工程及び消失スリット印刷工程では、図３６〜図３８に示すごとく、後工程のユニット切断工程において切断される部分を避けるように間隙４２を空けて、電極材料１３０、１４０、及び消失スリット層１２０の印刷を行う。つまり、グリーンシート１１０上の隣接する印刷領域４１の間に間隙４２を設けて印刷を行う。
＜圧着工程＞
次に、図３９に示すごとく、形成した第１電極印刷シート３１、第２電極印刷シート３２、及び消失スリット印刷シート３３を所定の順序で各印刷領域４１を積層方向に揃えて積層した。このとき、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２を交互に積層し、上記スリット部を形成したい位置に消失スリット印刷シート３３を挿入して積層した。具体的には、本例においては、第１電極印刷シート３１と第２電極印刷シート３２との積層構造１１層毎に消失スリット印刷シート３３を積層し、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２とが合計で５９枚となるように積層し、さらに積層方向の両端に電極材料及び消失層が印刷されていないグリーンシートを積層した。このとき、第１電極印刷シート３１と第２電極印刷シート３２とは電極材料１３０と電極材料１４０とが交互に印刷領域の対向する端面に露出するように積層した。そしてこのようにして積層したシートを温度１００℃で加熱すると共に、積層方向に５０ＭＰａで加圧し、予備積層体１００を作製した。なお、図３９においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体１００を示してある。
次に、図３９に示すごとく、形成した第１電極印刷シート３１、第２電極印刷シート３２、及び消失スリット印刷シート３３を所定の順序で各印刷領域４１を積層方向に揃えて積層した。このとき、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２を交互に積層し、上記スリット部を形成したい位置に消失スリット印刷シート３３を挿入して積層した。具体的には、本例においては、第１電極印刷シート３１と第２電極印刷シート３２との積層構造１１層毎に消失スリット印刷シート３３を積層し、第１電極印刷シート３１及び第２電極印刷シート３２とが合計で５９枚となるように積層し、さらに積層方向の両端に電極材料及び消失層が印刷されていないグリーンシートを積層した。このとき、第１電極印刷シート３１と第２電極印刷シート３２とは電極材料１３０と電極材料１４０とが交互に印刷領域の対向する端面に露出するように積層した。そしてこのようにして積層したシートを温度１００℃で加熱すると共に、積層方向に５０ＭＰａで加圧し、予備積層体１００を作製した。なお、図３９においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体１００を示してある。
＜積層体切断工程＞
次に、図４０〜図４３に示すごとく、形成した予備積層体１００を切断位置４３に沿って積層方向に切断し、中間積層体１０を形成した。
なお、予備積層体１００の切断は、各中間積層体１０ごとに切断してもよいし、複数の中間積層体１０を含んで切断してもよい。本例においては、各中間積層体１０ごとに切断し、各電極材料１３０、１４０及び消失スリット層１２０が中間積層体１０の側面に露出するように切断を行った。
なお、図４１及び図４２においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体１００及び中間積層体１０を示してある。
次に、図４０〜図４３に示すごとく、形成した予備積層体１００を切断位置４３に沿って積層方向に切断し、中間積層体１０を形成した。
なお、予備積層体１００の切断は、各中間積層体１０ごとに切断してもよいし、複数の中間積層体１０を含んで切断してもよい。本例においては、各中間積層体１０ごとに切断し、各電極材料１３０、１４０及び消失スリット層１２０が中間積層体１０の側面に露出するように切断を行った。
なお、図４１及び図４２においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で予備積層体１００及び中間積層体１０を示してある。
＜焼成工程＞
次に、中間積層体１０のグリーンシート１１０に含有されているバインダ樹脂を加熱除去した（脱脂）。加熱は、８０時間かけて徐々に５００℃まで昇温し、５時間保持することにより行った。
次に、脱脂した中間積層体１０を焼成した。焼成は、温度１０５０℃まで１２時間かけて徐々に昇温させ、２時間保持後、徐々に冷却することにより行った。
このようにして、図３２〜図３４に示すごとく、消失スリット層１２０が消失して形成されたスリット状の応力緩和部１１、１２を有するセラミック積層体１５が作製される。応力緩和部１１、１２は、セラミック積層体１５の側面全周に渡ってスリット状の空間を設けてなる。また、同図に示すごとく、作製されたセラミック積層体１０は、グリーンシート１１０が焼結してなる圧電セラミック層１０と電極材料１３０、１４０により形成された内部電極層２３、２４とを交互に積層してなる。
次に、中間積層体１０のグリーンシート１１０に含有されているバインダ樹脂を加熱除去した（脱脂）。加熱は、８０時間かけて徐々に５００℃まで昇温し、５時間保持することにより行った。
次に、脱脂した中間積層体１０を焼成した。焼成は、温度１０５０℃まで１２時間かけて徐々に昇温させ、２時間保持後、徐々に冷却することにより行った。
このようにして、図３２〜図３４に示すごとく、消失スリット層１２０が消失して形成されたスリット状の応力緩和部１１、１２を有するセラミック積層体１５が作製される。応力緩和部１１、１２は、セラミック積層体１５の側面全周に渡ってスリット状の空間を設けてなる。また、同図に示すごとく、作製されたセラミック積層体１０は、グリーンシート１１０が焼結してなる圧電セラミック層１０と電極材料１３０、１４０により形成された内部電極層２３、２４とを交互に積層してなる。
そして、焼成後、全面研磨を行って縦６ｍｍ×横６ｍｍ×高さ４．４ｍｍのセラミック積層体１５を作製し、さらに、セラミック積層体１５の両側面を挟むように、側面電極１７、１８を焼き付けた。このとき、各内部電極層１３、１４は、それぞれ交互に異なる側面の側面電極１７、１８に電気的に接続される。
以上のようにして、図３２〜図３４に示すごとく、積層型圧電素子１を作製した。
なお、図３２〜図３４においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で積層型圧電素子１を示してある。
本例においては、負極の側面電極１７側に形成された負極側緩和部１１に隣接する負極の側面電極１７側に電気的に接続された基準電極層２３５を、負極側緩和部１１に対して積層方向に挟んで隣接し、正極側の側面電極１８に接続された内部電極層２４１の控え部２４２の控え距離２４３と上記負極側緩和部１１の深さとの差、及び、正極の側面電極１８側に形成された正極側緩和部１２に隣接する、負極側の上記側面電極１７に電気的に接続された内部電極層２３の上記控え部２３２の控え距離２３３の控え距離と正極側応力緩和部１２の深さとの差が異なる５種類の積層型圧電素子（試料F１〜試料F３、試料G１、試料G２）を作製した。
なお、図３２〜図３４においては、図面作成の便宜のため、実際の積層数を省略した形式で積層型圧電素子１を示してある。
本例においては、負極の側面電極１７側に形成された負極側緩和部１１に隣接する負極の側面電極１７側に電気的に接続された基準電極層２３５を、負極側緩和部１１に対して積層方向に挟んで隣接し、正極側の側面電極１８に接続された内部電極層２４１の控え部２４２の控え距離２４３と上記負極側緩和部１１の深さとの差、及び、正極の側面電極１８側に形成された正極側緩和部１２に隣接する、負極側の上記側面電極１７に電気的に接続された内部電極層２３の上記控え部２３２の控え距離２３３の控え距離と正極側応力緩和部１２の深さとの差が異なる５種類の積層型圧電素子（試料F１〜試料F３、試料G１、試料G２）を作製した。
即ち、試料Ｆ１は、実施例１の上記試料Ｅ1と同様に、上述の「控え距離−応力緩和部の深さ」が平均で０．２ｍｍの積層型圧電素子である。また、試料Ｆ１においては、上述の「控え距離−応力緩和部の深さ」の最小値を調べたところ０．０４ｍｍであった。したがって、試料Ｆ１においては、負極側に接続される隣接電極２３５における控え部２３２の控え距離２３３は、正極側応力緩和部１２の深さ１１１よりも少なくとも０．０４ｍｍ以上大きくなっている（図３３参照）。また、負極側緩和部１１に対して積層方向にはさんで隣接し、正極側の側面電極１８に接続された内部電極層２４１の控え部２４２の控え距離２４３は、負極側応力緩和部１１の深さ１２１よりも少なくとも０．０４ｍｍ以上大きくなっている。
また、試料Ｆ２及び試料Ｆ３は、上述の「控え距離−応力緩和部の深さ」が、平均でそれぞれ０．３９ｍｍ及び０．５８ｍｍであり、最小値でそれぞれ０．２８ｍｍ及び０．４９ｍｍの積層型圧電素子である。
試料Ｇ１及び試料Ｇ２は、平均でそれぞれ０．０５ｍｍ及び−０．２０ｍｍ、最小値でそれぞれ−０．０３ｍｍ及び−０．３０ｍｍの積層型圧電素子である。
また、試料Ｆ２及び試料Ｆ３は、上述の「控え距離−応力緩和部の深さ」が、平均でそれぞれ０．３９ｍｍ及び０．５８ｍｍであり、最小値でそれぞれ０．２８ｍｍ及び０．４９ｍｍの積層型圧電素子である。
試料Ｇ１及び試料Ｇ２は、平均でそれぞれ０．０５ｍｍ及び−０．２０ｍｍ、最小値でそれぞれ−０．０３ｍｍ及び−０．３０ｍｍの積層型圧電素子である。
各試料について、正極側の側面電極に接続された内部電極層における全ての控え部の控え距離を測定した。その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表３に示す。同様に、負極側についても、控え距離を測定し、その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表３に示す。
また、セラミック積層体の同じ側面（正極の側面電極側の側面）に露出する全ての応力緩和部の深さを測定した。その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表３に示す。同様に負極側についても、応力緩和部の深さを測定し、その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表３に示す。
また、セラミック積層体の同じ側面（正極の側面電極側の側面）に露出する全ての応力緩和部の深さを測定した。その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表３に示す。同様に負極側についても、応力緩和部の深さを測定し、その平均値と範囲（ばらつき）を後述の表３に示す。
次に、これらの積層型圧電素子（試料Ｆ１〜試料Ｆ３、試料Ｇ１及び試料Ｇ２）の耐久性を実施例１と同様の耐久性試験により調べた。その結果を表３に示す。
表３より知られるごとく、試料Ｆ１〜Ｆ３、試料Ｇ１、及び試料Ｇ２のいずれにおいても、正極側及び負極側ともに、「全ての控え距離の平均値＜全ての応力緩和部深さの平均値」という関係が成り立っていた。
また、表３より知られるごとく、試料Ｆ１〜Ｆ３においては、積層型圧電素子の積層方向における断面において、負極側に接続される隣接電極２３５における控え部２３２の控え距離２３３は、正極側応力緩和部１２の深さ１１１よりも平均で０．２ｍｍ以上、最小でも０．０４ｍｍ以上大きく、負極側緩和部１１に対して積層方向にはさんで隣接し、正極側の側面電極１８に接続された内部電極層２４１の控え部２４２の控え距離２４３は、負極側応力緩和部１１の深さ１２１よりも平均で０．２ｍｍ以上、最小でも０．０４ｍｍ以上大きくなっている。（図３３参照）。また、試料Ｆ１〜試料Ｆ３は、基準電極層２３５および、負極側緩和部１１に対して積層方向にはさんで隣接し、正極側の側面電極１８に接続された内部電極層５４における内部電極部５３１、５４１の外周端部５３９、５４９と、電極層５３、５４における控え部５３２、５４２と同じ側面に位置する応力緩和部１２、１１の先端部１２２、１１２とが積層方向と垂直な方向に離間する離間部６、７を有している（図３５参照）。そのため、本発明の実施例にかかる試料Ｆ１〜試料Ｆ３は、応力緩和部１１、１２を含む圧電セラミック層１０を駆動層としつつも、絶縁抵抗が低下し易い部位に電界が印加されないことにより、表３より知られるごとく、比較例（試料Ｇ１及び試料Ｇ２）に比べて２倍を越える優れた寿命を示した。
また、表３より知られるごとく、試料Ｆ１〜Ｆ３においては、積層型圧電素子の積層方向における断面において、負極側に接続される隣接電極２３５における控え部２３２の控え距離２３３は、正極側応力緩和部１２の深さ１１１よりも平均で０．２ｍｍ以上、最小でも０．０４ｍｍ以上大きく、負極側緩和部１１に対して積層方向にはさんで隣接し、正極側の側面電極１８に接続された内部電極層２４１の控え部２４２の控え距離２４３は、負極側応力緩和部１１の深さ１２１よりも平均で０．２ｍｍ以上、最小でも０．０４ｍｍ以上大きくなっている。（図３３参照）。また、試料Ｆ１〜試料Ｆ３は、基準電極層２３５および、負極側緩和部１１に対して積層方向にはさんで隣接し、正極側の側面電極１８に接続された内部電極層５４における内部電極部５３１、５４１の外周端部５３９、５４９と、電極層５３、５４における控え部５３２、５４２と同じ側面に位置する応力緩和部１２、１１の先端部１２２、１１２とが積層方向と垂直な方向に離間する離間部６、７を有している（図３５参照）。そのため、本発明の実施例にかかる試料Ｆ１〜試料Ｆ３は、応力緩和部１１、１２を含む圧電セラミック層１０を駆動層としつつも、絶縁抵抗が低下し易い部位に電界が印加されないことにより、表３より知られるごとく、比較例（試料Ｇ１及び試料Ｇ２）に比べて２倍を越える優れた寿命を示した。
一方、試料Ｇ１においては、表３より知られるごとく、上述の「控え距離−応力緩和部の深さ」が平均では０．０３ｍｍ大きくなっているものの、この控え距離が応力緩和部の深さよりも０．０５ｍｍ小さくなっている部分が存在していた。
また、試料Ｇ２においては、表２より知られるごとく、平均でも、最小でも応力緩和部の深さよりも小さくなっていた。
そのため、試料Ｇ１及び試料Ｇ２においては、応力緩和部の少なくとも先端に過大な電界がかかるおそれがあり、表２より知られるごとく、上記試料Ｆ１〜試料Ｆ３に比べて著しく寿命が低下していた。
また、試料Ｇ２においては、表２より知られるごとく、平均でも、最小でも応力緩和部の深さよりも小さくなっていた。
そのため、試料Ｇ１及び試料Ｇ２においては、応力緩和部の少なくとも先端に過大な電界がかかるおそれがあり、表２より知られるごとく、上記試料Ｆ１〜試料Ｆ３に比べて著しく寿命が低下していた。
以上のように、本例によれば変位性能をほとんど損ねることなく、より確実に絶縁抵抗の低下を防止し、耐久性に優れた積層型圧電素子（試料Ｆ１〜試料Ｆ３）を提供することができる。
また、本例においては、内部電極部２３１、２４１とスリット層１１、１２とを図４３に示す組み合わせのパターンで形成した。本発明はこのパターンに限定されるものではない。セラミック積層体は、該セラミック積層体を積層方向に透視した場合に、すべての内部電極部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部しか重合しない、あるいは全く重合しない領域である非重合部とを有するが、応力緩和部は、非重合部１９に形成することができる。
内部電極部２３１、２４１とスリット層１１、１２との組み合わせパターンを図４４（ａ）〜（ｃ）に示す。いずれのパターンで形成しても、本発明の効果は十分に発揮される。
内部電極部２３１、２４１とスリット層１１、１２との組み合わせパターンを図４４（ａ）〜（ｃ）に示す。いずれのパターンで形成しても、本発明の効果は十分に発揮される。
１ 積層型圧電素子
１０ 圧電セラミック層
１１ 応力緩和部
１２ 応力緩和部
１３ 内部電極層
１３１ 内部電極部
１３２ 控え部
１４ 内部電極層
１４１ 内部電極部
１４２ 控え部
１５ セラミック積層体
１７ 側面電極
１８ 側面電極
１０ 圧電セラミック層
１１ 応力緩和部
１２ 応力緩和部
１３ 内部電極層
１３１ 内部電極部
１３２ 控え部
１４ 内部電極層
１４１ 内部電極部
１４２ 控え部
１５ セラミック積層体
１７ 側面電極
１８ 側面電極
Claims (18)
- 複数の圧電セラミック層と複数の内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の積層方向と垂直な方向の側面に形成された一対の側面電極とを有する積層型圧電素子において、
上記内部電極層は、導電性を有する内部電極形成領域と、該内部電極形成領域の外周端部が上記セラミック積層体の外周面から内方に所定の後退距離で後退した内部電極非形成領域とを有し、上記内部電極形成領域においていずれか一方の上記側面電極に交互に電気的に接続しており、
上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の側面から内方に所定の深さで凹むスリット状の応力緩和部を有し、
上記応力緩和部を挟んで該応力緩和部に隣接する２つの内部電極層における上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、上記積層型圧電素子の積層方向の断面において、該内部電極非形成領域と同じ側面に位置し、かつ該内部電極非形成領域に積層方向に隣接する上記応力緩和部の深さよりも大きくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。 - 請求項１において、上記積層型圧電素子の上記積層方向における断面において、上記応力緩和部を挟む２つの上記内部電極層を除いて、上記応力緩和部と、該応力緩和部の上記積層方向における最も近くに形成された他の上記応力緩和部との間に挟まれる少なくとも１つの上記内部電極層における上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、上記応力緩和部の深さよりも小さくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。
- 請求項１又は２において、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記セラミック積層体の同じ側面に露出する全ての応力緩和部の深さの平均値は、該応力緩和部と同じ側面に形成された全ての上記内部電極非形成領域の後退距離の平均値よりも大きくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。
- 請求項１〜３のいずれか一項において、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記応力緩和部を挟む２つの内部電極層うち、該応力緩和部と同じ側面に上記内部電極非形成領域を有する側の上記内部電極層を除いて、全ての上記内部電極層における上記内部電極非形成領域の後退距離は、該内部電極非形成領域と同じ側面に形成された応力緩和部のうち、深さが最も小さい応力緩和部の深さよりも小さくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。
- 請求項１〜４のいずれか一項において、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記応力緩和部を挟む２つの上記内部電極層における上記内部電極非形成領域のうち、該応力緩和部と同じ側面に位置する上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、上記応力緩和部の深さよりも０．０４ｍｍ以上大きくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。
- 請求項１〜５のいずれか一項において、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記応力緩和部を挟む２つの内部電極層における上記内部電極非形成領域のうち、該応力緩和部と同じ側面に位置する上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、該内部電極非形成領域と同じ側面に位置する上記応力緩和部の深さよりも平均で０．２ｍｍ以上大きくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。
- 複数の圧電セラミック層と複数の内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の積層方向と垂直な方向の側面に形成された一対の側面電極とを有する積層型圧電素子において、
上記内部電極層は、導電性を有する内部電極形成領域と、該内部電極形成領域の外周端部が上記セラミック積層体の外周面よりも内方に所定の後退距離で後退した内部電極非形成領域とを有し、上記内部電極形成領域においていずれか一方の上記側面電極に交互に電気的に接続しており、
上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の側面から内方に所定の深さで凹むスリット状の応力緩和部を有し、
上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、負極の上記側面電極側に形成された上記応力緩和部を負極側緩和部とし、該負極側緩和部を挟んで隣接する２つの上記内部電極層のうち負極側の上記側面電極に電気的に接続された上記内部電極層を基準電極層とすると、上記負極側緩和部に対して積層方向に上記基準電極層を挟んで隣接し、正極側の側面電極に接続された内部電極層の上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、上記負極側緩和部の深さよりも大きくなっており、
上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、正極の側面電極側に形成された上記応力緩和部を正極側緩和部とし、該正極側緩和部を挟んで隣接する２つの内部電極層のうち負極側の上記側面電極に電気的に接続された上記内部電極層の上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、上記正極側緩和部の深さよりも大きくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。 - 請求項７において、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記応力緩和部に対して積層方向に上記基準電極層を挟んで隣接し、正極側の側面電極に接続された内部電極層、及び上記正極側緩和部を挟んで隣接する２つの内部電極層のうち負極側の上記側面電極に電気的に接続された上記内部電極層を除く全ての上記内部電極層における上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、該内部電極非形成領域と同じ側面に形成された応力緩和部のうち、深さが最も小さい応力緩和部の深さよりも小さくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。
- 請求項７又は８において、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記セラミック積層体の同じ側面に露出する全ての応力緩和部の深さの平均値は、該応力緩和部と同じ側面に形成された全ての上記内部電極非形成領域の上記後退距離の平均値よりも大きくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。
- 請求項７〜９のいずれか一項において、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記正極側緩和部を挟んで隣接する２つの内部電極層のうち負極側の上記側面電極に電気的に接続された上記内部電極層の上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、上記正極側緩和部の深さよりも０．０４ｍｍ以上大きくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。
- 請求項７〜１０のいずれか一項において、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記正極側緩和部を挟んで隣接する２つの内部電極層のうち負極側の上記側面電極に電気的に接続された上記内部電極層の上記内部電極非形成領域の上記後退距離は、上記正極側緩和部の深さよりも平均で０．２ｍｍ以上大きくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。
- 複数の圧電セラミック層と複数の内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体と、該セラミック積層体の積層方向と垂直な方向の側面に形成された一対の側面電極とを有する積層型圧電素子において、
上記内部電極層は、導電性を有する内部電極形成領域と、該内部電極形成領域の外周端部が上記セラミック積層体の外周面よりも内方に所定の後退距離で後退した内部電極非形成領域とを有し、上記内部電極形成領域においていずれか一方の上記側面電極に交互に電気的に接続しており、
上記セラミック積層体は、該セラミック積層体の側面から内方に所定の深さで凹むスリット状の応力緩和部を有し、
上記応力緩和部を挟む２つの内部電極層を隣接電極層とすると、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記隣接電極層における上記内部電極形成領域の上記外周端部と、該隣接電極層における上記内部電極非形成領域と同じ側面に位置する上記応力緩和部の先端部とが上記積層方向と垂直な方向に離間する離間部を有していることを特徴とする積層型圧電素子。 - 請求項１２において、上記積層型圧電素子の上記積層方向における断面において、上記隣接電極層を除いて、上記応力緩和部と、該応力緩和部の上記積層方向における最も近くに形成された他の上記応力緩和部との間に挟まれる少なくとも１つの上記内部電極層における上記後退距離は、上記応力緩和部の深さよりも小さくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。
- 請求項１２又は１３において、上記積層型圧電素子の積層方向における断面において、上記セラミック積層体の同じ側面に露出する全ての応力緩和部の深さの平均値は、該応力緩和部と同じ側面に形成された全ての上記内部電極非形成領域の後退距離の平均値よりも大きくなっていることを特徴とする積層型圧電素子。
- 請求項１２〜１４のいずれか一項において、上記離間部の離間距離は０．０４ｍｍ以上であることを特徴とする積層型圧電素子。
- 請求項１２〜１５のいずれか一項において、上記積層型圧電素子において、上記離間部の離間距離は平均で０．２ｍｍ以上であることを特徴とする積層型圧電素子。
- 請求項１〜１６のいずれか一項において、上記圧電セラミック層は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とし、上記内部電極形成領域は、ＡｇＰｄ合金を主成分とすることを特徴とする積層型圧電素子。
- 請求項１〜１７のいずれか一項において、上記積層型圧電素子は、燃料噴射弁に用いられることを特徴とする積層型圧電素子。
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