JP3852309B2 - 積層型圧電体素子及びその製造方法、並びに、圧電アクチュエータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は積層型圧電体素子及びその製造方法にかかり、特には、独立駆動可能なアクチュエータユニットを有してなる圧電アクチュエータを作製するために用いられる積層型圧電体素子と、その製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インクジェット方式のプリンタが備えているプリンタヘッドは、圧電アクチュエータを利用して駆動されるのが一般的となっている。そして、このような圧電アクチュエータの一例としては、特開平１１−３２０８８１号公報で開示され、かつ、図１２で外観形状を示すような構成とされた積層型圧電体素子３１を用いて作製されるものがある。
【０００３】
この積層型圧電体素子３１は、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３それぞれが圧電体層を介して交互に積層された駆動部３４と、接続用内部電極３５の各々が圧電体層を介して積層された接続部３６とを有してなる直方体形状のセラミック焼結体である圧電積層体３７を具備している。なお、圧電積層体３７の駆動部３４の圧電体層は分極されており、交流電圧が印加されることによって積層方向Ｘ、いわゆるｄ３３方向に沿って伸び縮み動作することになっている。
【０００４】
そして、第１の駆動用内部電極３２は、積層型圧電体素子３１を一方側から見た状態を示す図１２（ａ）のように、圧電積層体３７の互いに対向しあう側面３７ａ，３７ｂのうちの一方、つまり、第１の側面３７ａからのみ端縁部が露出しており、その他方である第２の側面３７ｂからは端縁部が露出しないものとなっている。また、第２の駆動用内部電極３３は、積層型圧電体素子３１を他方側から見た状態を示す図１２（ｂ）のように、圧電積層体３７の第２の側面３７ｂからは端縁部が露出しているものの、その第１の側面３７ａからは端縁部が露出していないものであり、接続用内部電極３５は第１及び第２の側面３７ａ，３７ｂいずれからも端縁部が露出している。
【０００５】
圧電積層体３７の第１の側面３７ａには駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９のそれぞれが所定幅の空隙部分４０を介したうえで並列して形成されており、これらの外部電極３８，３９それぞれに対しては、第１の駆動用内部電極３２と接続用内部電極３５とが各別に導通している。また、圧電積層体３７の第２の側面３７ｂには共通外部電極４１がほぼ全面にわたって形成されており、この共通外部電極４１には第２の駆動用内部電極３３及び接続用内部電極３５の双方ともが導通している。
【０００６】
さらに、この際における共通外部電極４１は第２の側面３７ｂのほぼ全面にわたって形成されたものであるのに対し、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９のそれぞれは、第１の側面３７ａの下端側に所定幅の空隙部分４２を設けたうえ、つまり、圧電積層体３７の下面から空隙部分４２を介して離間する状態としたうえで形成されている。そこで、積層型圧電体素子３１の駆動部３４は、図１３で示すような断面構造を有している。
【０００７】
ところで、積層型圧電体素子３１を用いることによっては、図１４で外観形状を示すような構成とされた圧電アクチュエータ４５が作製される。すなわち、積層型圧電体素子３１は接着剤などを利用したうえで支持基板４６上に固定されることになっており、支持基板４６上に固定された積層型圧電体素子３１が具備する圧電積層体３７の駆動部３４に対しては、その積層方向Ｘに沿う上面側から下面側へと向かう複数のスリット４７が切り込み形成される。
【０００８】
そして、圧電アクチュエータ４５を一方側から見た状態を示す図１４（ａ）のように、スリット４７が第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３を分断しており、かつ、駆動用外部電極３８を分断している結果、圧電積層体３７の駆動部３４は複数に分割されており、この分割された駆動部３４によっては、独立駆動可能な複数のアクチュエータユニット４８が構成されている。
【０００９】
また、この際においては、駆動用外部電極３８が分断されたことによって複数のユニット外部電極４９が構成されており、これらユニット外部電極４９の各々はアクチュエータユニット４８のそれぞれと対応している。なお、圧電アクチュエータ４５が有する駆動部３４と接続部３６との間をスリット４７で分割してもよく、図１４（ｂ）は圧電アクチュエータ４５を他方側から見た状態を示している。
【００１０】
さらに、アクチュエータユニット４８が構成された圧電アクチュエータ４５に対しては、図示省略しているが、外部に設置された駆動信号源から引き出されたフレキシブル配線基板が接続されることになる。そして、ユニット外部電極４９のそれぞれと共通外部電極４１、実際的には、接続用内部電極３５を介して共通外部電極４１と接続されている接続用外部電極３９との間に異なった極性の電圧を印加すると、アクチュエータユニット４８のそれぞれは互いに独立して駆動されることとなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、積層型圧電体素子３１から圧電アクチュエータ４５を作製するに際しては、圧電積層体３７の積層方向Ｘに沿う上面側から下面側へと向かう複数のスリット４７を駆動部３４に対して切り込み形成することとし、これらのスリット４７でもって第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３を分断すると同時に、駆動用外部電極３８を分断することが行われる。そして、この場合には、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３と駆動用外部電極３８とを確実に分断する必要がある都合上、スリット４７を圧電積層体３７の下面近傍まで深く切り込み形成しておくのが一般的である。
【００１２】
一方、圧電積層体３７の積層方向Ｘに沿う上端部及び下端部、つまり、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３の上側及び下側それぞれに位置している上端部及び下端部は圧電的に不活性であるため、積層型圧電体素子３１の小型化を促進するうえからは、これら上端部及び下端部の有する厚みができる限り薄いことが望ましい。従って、スリット４７を深く切り込み形成した際には、圧電積層体３７の第２の側面３７ｂに形成された共通外部電極４１における導通経路部分４１ａ、つまり、スリット４７の下端縁と圧電積層体３７の下面とスリット４７の下端縁とで挟まれた領域である導通経路部分４１ａが、例えば、０．１〜０．２ｍｍ程度と狭くなってしまう。
【００１３】
そして、共通外部電極４１の導通経路部分４１ａが狭い場合には、アクチュエータユニット４８同士間の導通抵抗が増すこととなり、その結果として圧電アクチュエータ４５全体における導通性の低下が避けられなくなる。また、共通外部電極４１の導通経路部分４１ａが狭くなっていると、駆動信号源からの駆動電流が導通経路部分４１ａに集中して流れるため、これらの導通経路部分４１ａが断線してしまうというような不都合も生じる。
【００１４】
本発明はこのような不都合に鑑みて創案されたものであり、共通外部電極の導通経路部分が狭くても導通抵抗の増大が発生せず、圧電アクチュエータにおける導通性の向上を実現することが可能な構成とされた積層型圧電体素子と、その製造方法との提供を目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１にかかる積層型圧電体素子は、第１及び第２の駆動用内部電極が交互に積層して形成された駆動部と、第１の接続用内部電極が積層して形成された接続部とを有し、対向しあう側面の一方には少なくとも前記第１の駆動用内部電極及び第１の接続用内部電極の各々と導通する駆動用外部電極及び接続用外部電極が並列して形成され、かつ、その側面の他方には少なくとも前記第２の駆動用内部電極及び第１の接続用内部電極の双方と導通する共通外部電極が形成された直方体形状の圧電積層体からなり、該圧電積層体の積層方向に沿う上面側から下面側へと向かって切り込み形成されるスリットで前記駆動用内部電極及び駆動用外部電極が分断されるのに伴って独立駆動可能な複数個のアクチュエータユニットが構成されるものとなっている。そして、この積層型圧電体素子は、前記スリットの下端縁よりも下側に位置する前記圧電積層体の下端部内には前記共通外部電極と導通する第２の接続用内部電極が形成されており、かつ、該第２の接続用内部電極は前記駆動用内部電極と離間したうえで平行に配置されていることを特徴とする。なお、第２の接続用内部電極は、少なくとも１層以上形成されていることが好ましい。
【００１６】
この構成においては、圧電積層体の下端部内に共通外部電極と導通する第２の接続用内部電極を形成しているが、この第２の接続用内部電極がスリットでもって分断されることは起こらない。そこで、スリットの切り込み形成に伴って共通外部電極の導通経路部分が狭くなったとしても、アクチュエータユニット同士の導通は第２の接続用内部電極を介したうえで確保される。そのため、アクチュエータユニット同士間の導通抵抗が増大する結果として圧電アクチュエータ全体の導通性が低下することはなくなり、共通外部電極の導通経路部分が断線することも起こり得ない。
【００１７】
本発明の請求項２にかかる積層型圧電体素子は請求項１に記載したものであって、第１及び第２の駆動用内部電極は同一の平面形状を有する印刷パターンから形成されたものであり、第２の接続用内部電極も前記駆動用内部電極と同一の平面形状を有する印刷パターンから形成されたものであることを特徴としている。そして、請求項３にかかる積層型圧電体素子は請求項１または請求項２に記載したものであり、第２の接続用内部電極は第２の駆動用内部電極とほぼ同一の平面形状を有していることを特徴とする。すなわち、このような構成であれば、第２の接続用内部電極が十分な断面積を有しているため、圧電アクチュエータにおける導通性を十分かつ確実に確保し得ることとなる。
【００１８】
本発明の請求項４にかかる積層型圧電体素子は請求項１〜請求項３のいずれかに記載したものであり、駆動用外部電極及び接続用外部電極が形成される圧電積層体の側面には、該圧電積層体の下面からスリットの下端縁より上側にまで至りながらも第１及び第２の駆動用内部電極までは至らない深さとされ、その側面には第２の接続用内部電極の端縁部が露出する切り欠き部が前記駆動用内部電極及び第１の接続用内部電極と平行に形成されており、かつ、該切り欠き部の側面には前記第２の接続用内部電極と導通する導通用外部電極が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この構成においては、駆動用外部電極及び接続用外部電極が形成される圧電積層体の側面における下端縁に沿って切り欠き部を形成するとともに、この切り欠き部の側面に対して第２の接続用内部電極と導通する導通用外部電極を形成している。そのため、スリットの切り込み形成に伴って構成されたアクチュエータユニット同士の導通は、第２の接続用内部電極のみならず、導通用外部電極をも介したうえで確保されることになる。
【００２０】
本発明の請求項５にかかる積層型圧電体素子の製造方法は請求項４に記載した積層型圧電体素子の製造方法であり、切り欠き部が形成済みの圧電積層体を蒸着源またはスパッタリング源に対する傾斜状態として支持したうえ、駆動用外部電極と接続用外部電極と導通用外部電極とのそれぞれを一括して形成する工程とを含んでいることを特徴とする。この方法であれば、圧電積層体に形成された切り欠き部の側面に対する導通用外部電極を極めて容易に形成し得ることとなり、この導通用外部電極を駆動用外部電極及び接続用外部電極と同時的に形成することが可能となるため、これら外部電極の形成時に要する手間が増えることがないという利点が確保される。
【００２１】
本発明の請求項６にかかる圧電アクチュエータは、請求項１〜請求項４のいずれかに記載した積層型圧電体素子を用いて作製される圧電体アクチュエータであり、 圧電体素子の駆動部はその積層方向に沿う上面側から下面側へと向かって切り込み形成されたスリットで分割されており、該スリットで前記駆動部内に積層された第１及び第２の駆動用内部電極が分断されたのに伴って独立駆動可能な複数個のアクチュエータユニットが構成されていることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態にかかる積層型圧電体素子の外観形状を示す斜視図であり、図２はその駆動部の断面構造を示す横断面図である。また、図３は本実施形態にかかる積層型圧電体素子を用いて作製される圧電アクチュエータの外観形状を示す斜視図であり、これらの図中の符号１は積層型圧電体素子、２は圧電アクチュエータ、３は第２の接続用内部電極を示している。なお、本実施形態にかかる積層型圧電体素子の全体構造は、第２の接続用内部電極が形成されている点を除くと、従来形態のものと基本的に異ならないので、図１〜図３において、図１２〜図１４と同一もしくは相当する部品、部分には同一符号を付している。
【００２４】
第１の実施形態にかかる積層型圧電体素子１は圧電アクチュエータ２を作製するためのものであり、図１で示すように、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３が圧電体層を介して交互に積層された駆動部３４と、第１の接続用内部電極３５が圧電体層を介して積層された接続部３６とを有する直方体形状のセラミック焼結体である圧電積層体３７を具備している。そして、この圧電積層体３７が有する駆動部３４内に積層された第１の駆動用内部電極３２は、積層型圧電体素子１を一方側から見た状態を示す図１（ａ）のように、圧電積層体３７の対向しあう側面３７ａ，３７ｂのうちの一方、つまり、第１の側面３７ａのみからは端縁部が露出しているものの、第２の側面３７ｂからは端縁部が露出しないものとなっている。
【００２５】
また、この際における第２の駆動用内部電極３３は、積層型圧電体素子１を他方側から見た状態を示す図１（ｂ）のように、圧電積層体３７の第２の側面３７ｂのみから端縁部が露出し、第１の側面３７ａからは端縁部が露出しないものとなっている。さらに、圧電積層体３７が有する接続部３６内に積層された第１の接続用内部電極３５は、圧電積層体３７における第１及び第２の側面３７ａ，３７ｂのいずれからも端縁部が露出するものとなっている。
【００２６】
一方、圧電積層体３７の駆動部３４における積層方向Ｘに沿った下端部、つまり、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３よりも下側に位置する下端部内には、第２の接続用内部電極３が形成されている。すなわち、第２の接続用内部電極３は、圧電アクチュエータ２の作製時に切り込み形成されるスリット４７の下端縁４７ａとなるべき位置よりも下側に位置する圧電積層体３７の下端部内に形成されたものであり、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３とは互いに離間したうえで平行となるようにして配置されている。
【００２７】
なお、この際における第２の接続用内部電極３は、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３と同様、数ｍｍ程度の幅寸法を有しているのが一般的となっている。また、図１〜図３では、第２の接続用内部電極３が１層だけ形成されているが、１層だけではなく、第２の接続用内部電極３を複数層にわたって形成しておいてもよく、少なくとも１層以上形成しておく方が好ましいことは勿論である。
【００２８】
そして、この際における第２の接続用内部電極３は、第２の駆動用内部電極３３とほぼ同一の平面形状を有しており、圧電積層体３７の第２の側面３７ｂからは端縁部が露出するものの、第１の側面３７ａからは端縁部が露出しないものとなっている。なお、図１（ｂ）で示すように、第２の接続用内部電極３と同一の平面上に対し、第１の接続用内部電極３５が並列して配置されていてもよい。
【００２９】
また、圧電積層体３７における第１の側面３７ａには駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９が所定幅の空隙部分４０を介したうえで並列して形成されており、これらの外部電極３８，３９それぞれに対しては第１の駆動用内部電極３２及び第１の接続用内部電極３５が各別として電気的に導通している。さらに、この際における第２の側面３７ｂには共通外部電極４１がほぼ全面にわたって形成されており、この共通外部電極４１に対しては、第２の駆動用内部電極３３のみならず、第１及び第２の接続用内部電極３５，３までもが共通して電気的に導通している。
【００３０】
そこで、共通外部電極４１は、圧電積層体３７の接続部３６内に積層されている第１の接続用内部電極３５を介したうえ、圧電積層体３７における第１の側面３７ａに形成された接続用外部電極３９と互いに接続されている。その結果、第１の実施形態にかかる積層型圧電体素子１の駆動部３４は、図２で示すような断面構造を有することになる。なお、図２中の仮想線は、圧電アクチュエータ２の作製時に切り込み形成されるスリット４７の下端縁４７ａとなるべき位置を示している。
【００３１】
さらに、積層型圧電体素子１を用いては、従来形態と同様の手順に従うことにより、図３で外観形状を示すような圧電アクチュエータ２が作製される。すなわち、この圧電アクチュエータ２は、接着剤などを利用して支持基板４６上に固定された積層型圧電体素子１の駆動部３４がその積層方向Ｘに沿う上面側から下面側へと向かって切り込み形成されるスリット４７で分断されたものである。そして、これらのスリット４７でもって第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３が分断されているため、圧電積層体３７の駆動部３４は独立駆動が可能な複数個のアクチュエータユニット４８となっている。
【００３２】
また、スリット４７によっては、圧電アクチュエータ２をその一方側から見た状態を示す図３（ａ）のように、駆動用外部電極３８も分断されており、駆動用外部電極３８が分断されることに伴っては、個別化されたアクチュエータユニット４８のそれぞれと対応する複数のユニット外部電極４９が構成されている。なお、圧電アクチュエータ２が有する駆動部３４及び接続部３６間をスリット４７でもって分割してもよいことは勿論であり、図３（ｂ）はこのような構成とされた圧電アクチュエータ２をその他方側から見た状態を示している。
【００３３】
さらにまた、アクチュエータユニット４８を有する圧電アクチュエータ２に対しては、図示省略しているが、外部に設置された駆動信号源からのフレキシブル配線基板が接続される。そして、ユニット外部電極４９の各々と共通外部電極４１、実際的には、接続用内部電極３５を介して共通外部電極４１と接続された接続用外部電極３９との間に対しては交流電圧が印加される。その結果、圧電アクチュエータ２を構成しているアクチュエータユニット４８のそれぞれは、各別として駆動されることとなる。
【００３４】
すなわち、積層型圧電体素子１からなる圧電アクチュエータ２では、圧電積層体３７の下端部内に形成されて共通外部電極４１と導通している第２の接続用内部電極３がスリット４７でもって分断されてしまうことが起こらない。従って、スリット４７の切り込み形成に伴って共通外部電極４１の導通経路部分４１ａが狭くなったとしても、アクチュエータユニット４８同士の導通は第２の接続用内部電極３によって確保される。その結果、アクチュエータユニット４８同士間における導通抵抗が増大することは起こらず、圧電アクチュエータ２全体の導通性が低下することも起こり得ないこととなる。
【００３５】
なお、本実施形態における説明では、第２の接続用内部電極３が第２の駆動用内部電極３３とほぼ同一の平面形状を有するもの、つまり、数ｍｍ程度の幅寸法とされたものであるとしているが、このような構成に限定されることはなく、共通外部電極４１と導通している限りは、第２の接続用内部電極３が第２の駆動用内部電極３３よりも幅寸法の狭いものであってもよいことは勿論である。但し、ほぼ同一の幅寸法である場合には、第２の接続用内部電極３が十分な断面積を有することとなり、圧電アクチュエータ２の導通性を十分かつ確実に確保することが可能となる。
【００３６】
つぎに、第１の実施形態にかかる積層型圧電体素子１の製造方法を、図４及び図５に基づいて説明する。なお、ここでの図４は積層型圧電体素子が具備している圧電積層体そのものの製造方法を示す分解斜視図であり、図５はその変形例を示す説明図である。
【００３７】
積層型圧電体素子１の圧電積層体３７を製造する際には、まず最初に、図４で示しているようなグリーンシート４〜７を用意する。つまり、第１の駆動用内部電極３２となる導電パターン８及び第１の接続用内部電極３５となる導電パターン９が並列して形成されたグリーンシート４と、第１の接続用内部電極３５となる導電パターン９及び第２の駆動用内部電極３３となる導電パターン１０が並列して形成されたグリーンシート５と、第１の接続用内部電極３５となる導電パターン９及び第２の接続用内部電極３となる導電パターン１１が並列して形成されたグリーンシート６と、何らの導体パターンも形成されていない無地のグリーンシート７とを用意する。
【００３８】
ところで、第２の接続用内部電極３が第１の駆動用内部電極３２とほぼ同一の幅寸法とされた平面形状を有する場合には、導電パターン８と導電パターン１１とが同一となり、グリーンシート４及びグリーンシート６も同一であることになる。また、このグリーンシート６においては、第１の接続用内部電極３５となる導電パターン９及び第２の接続用内部電極３となる導電パターン１１が各別に形成されているが、図５で示すように、第１の接続用内部電極３５及び第２の接続用内部電極３となる導電パターン１２が一体的に形成されていてもよい。
【００３９】
すなわち、このような導電パターン１２を形成しておいた場合には、第１の接続用内部電極３５及び第２の接続用内部電極３が一体化されているため、これらの内部電極３，３５同士を各別に形成しているよりも、導通抵抗が低くなるという利点が確保される。そして、ここでのグリーンシート４〜７は、ＰＺＴなどの圧電体原料からなる平面視矩形状として作製されたものである一方、導電パターン８〜１１はＡｇなどを主成分とする導電性ペーストのスクリーン印刷でもって形成された印刷パターンとなっている。
【００４０】
また、この際における導電パターン８，１１の各々は、その一方側端縁部がグリーンシート４，６の一方側長辺にまで到達しているものの、その他方側端縁部が他方側長辺にまでは到達しない形状とされている。さらに、導電パターン９はその両方側端縁部がともにグリーンシート４〜６の両方側長辺にまで到達した形状を有しているものの、導電パターン１０はその一方側端縁部がグリーンシート５の一方側長辺にまで到達せず、その他方側端縁部のみが他方側長辺にまで到達した形状とされている。
【００４１】
なお、ここでの導電パターン８，１０，１１は、同一形状とされたパターンを微妙に位置ずれさせることによっても形成可能である。すなわち、本実施の形態にかかる積層型圧電体素子１では、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３が同一の平面形状を有する印刷パターンである導電パターン８，１０から形成されたものであり、第２の接続用内部電極３も駆動用内部電極３２，３３と同一の平面形状を有する印刷パターンである導電パターン１１から形成されたものであることになっている。
【００４２】
引き続き、グリーンシート４〜７の所定枚数ずつを図４で示すような順序で交互に繰り返して積層し、かつ、積層されたグリーンシート４〜７を積層方向Ｘに沿って一括的に圧着すると、未焼成状態の積層体ブロック１３が作製される。なお、この際、導電パターン９，１１が形成されたグリーンシート６は、無地のグリーンシート７によって上下から挟まれたうえで積層方向Ｘに沿った下側の位置に配置されている。そこで、作製された積層体ブロック１３の互いに対向しあう側面の一方からは導電パターン８，９，１１の端縁部が露出しており、その側面の他方からは導電パターン９，１０，１１の端縁部が露出している。その後、積層体ブロック１３を焼成処理すると、圧電積層体３７が作製される。
【００４３】
ところで、図４に基づいて説明した製造方法は圧電積層体３７を単一個ずつ作製する際の手順であるが、実際の製造工程では、以下のような手順に従って多数個の圧電積層体３７を同時的に作製することが行われる。すなわち、図６で示すように、まず、多数組の導体パターン８，９が並列して形成された大面積のグリーンシート１４と、多数組の導体パターン９，１０が並列して形成された大面積のグリーンシート１５と、多数組の導体パターン９，１１が並列して形成された大面積のグリーンシート１６とをそれぞれ用意する。引き続き、グリーンシート１４，１５の所定枚数ずつを交互に積層し、かつ、グリーンシート１６を積層したうえで積層方向に沿って圧着すると、多数個の積層体ブロック１３が並列されたのと対応した大きさを有する未焼成状態の親基板ブロックが作製される。
【００４４】
その後、図示省略しているが、作製された親基板ブロックを焼成処理すると、分割されるのに伴って個別化される圧電積層体３７が並列に連続している親基板が作製される。引き続き、作製された親基板の上下面をラップ研磨や平面研削で平坦化し、個々の圧電積層体３７と対応する領域ごとを区分けしている所定の分割線Ｙ，Ｚに沿って親基板を分割すると、分割に伴って個別化された圧電積層体３７が得られる。
【００４５】
ところで、図６で示したようなグリーンシート１４，１５，１６を積層し、焼成処理後に分割した場合には、図６中に付記するように、分割線Ｙ，Ｚが目標から位置ずれしていることがあり、その結果として隣接した導体パターン８，１０それぞれの切れ端部分８ａ，１０ａ，１１ａからなる電極部分（図示省略）が圧電積層体３７の内部に形成されてしまうことがある。しかしながら、このような電極部分が形成されても、実用上、何らの不都合も生じないことは勿論である。
【００４６】
その後、直方体形状を有する積層体ブロック１３を焼成処理し、圧電積層体３７を作製することが行われる。そして、作製された圧電積層体３７の第１の側面３７ａに駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９を、また、その第２の側面３７ｂに共通外部電極４１をそれぞれ形成した後、所要の分極処理を施すと、図１で示した積層型圧電体素子１が作製されたことになる。なお、これら外部電極３８，３９，４１のそれぞれは、導電性ペーストをスクリーン印刷したうえでの焼き付け処理や薄膜形成処理、例えば、蒸着やスパッタリングによって形成されるのが一般的である。
【００４７】
（第２の実施形態）
図７は第２の実施形態にかかる積層型圧電体素子の外観形状を示す斜視図、図８はその駆動部の断面構造を示す横断面図であり、図９は本実施形態にかかる積層型圧電体素子を用いて作製される圧電アクチュエータの外観形状を示す斜視図である。そして、図１０は積層型圧電体素子における外部電極の形成方法の一例を示す説明図、図１１はその他の例を示す説明図であり、図７〜図９における符号２１は積層型圧電体素子、２２は圧電アクチュエータ、２３は切り欠き部、２４は導通用外部電極を示している。
【００４８】
なお、第２の実施形態にかかる積層型圧電体素子の全体構造は、切り欠き部及び導通用外部電極が形成されている点を除くと、第１の実施形態にかかる積層型圧電体素子と基本的に異ならない。従って、図７〜図１１において、図１〜図５と互いに同一となり、または、相当することになる部品、部分については同一符号を付し、ここでの詳しい説明は省略する。
【００４９】
本実施形態にかかる積層型圧電体素子２１は圧電アクチュエータ２２を作製する際に用いられるものであり、図７及び図８で示すように、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３と、第１及び第２の接続用内部電極３５，３とがそれぞれ内部に積層されてなる直方体形状の圧電積層体３７を具備している。そして、この圧電積層体３７における第１の側面３７ａには、その長手方向の下端縁に沿って開口した切り欠き部２３が形成されている。
【００５０】
すなわち、この切り欠き部２３は、圧電積層体３７の下面から所定の深さＤ、つまり、圧電アクチュエータ２２の作製時に切り込み形成されるスリット４７の下端縁４７ａとなるべき位置より上側にまで至りつつも、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３までは至らない高さ方向の深さＤを有し、かつ、所定の幅Ｗを有する矩形断面形状とされたものであり、圧電積層体３７の内部に積層された第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３と第１の接続用内部電極３５とに対して平行となるようにして形成されている。
【００５１】
また、この際における第１の駆動用内部電極３２は、積層型圧電体素子２１を一方側から見た状態を示す図７（ａ）のように、圧電積層体３７の第１の側面３７ａのみから端縁部が露出し、第２の側面３７ｂからは端縁部が露出しないものとなっている。さらに、第２の駆動用内部電極３３は、積層型圧電体素子２１を他方側から見た状態を示す図７（ｂ）のように、第２の側面３７ｂのみから端縁部が露出しているものの、第１の側面３７ａからは端縁部が露出しないものとされており、第１の接続用内部電極３５は、第１及び第２の側面３７ａ，３７ｂのいずれにも端縁部が露出している。
【００５２】
さらにまた、第２の接続用内部電極３の端縁部それぞれは、圧電積層体３７の第２の側面３７ｂと、第１の側面３７ａに形成された切り欠き部２３の側面とに露出している。そして、第２の接続用内部電極３の端縁部が露出した切り欠き部２３の側面には、この第２の接続用内部電極３が導通することになる導通用外部電極２４が形成されている。
【００５３】
一方、圧電積層体３７における第１の側面３７ａの切り欠き部２３を除く領域には、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９が空隙部分４０を介したうえで並列に形成されているとともに、その第２の側面３７ｂには共通外部電極４１がほぼ全面にわたって形成されている。そこで、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９のそれぞれには、第１の駆動用内部電極３２と第１の接続用内部電極３５とが各別に導通しており、共通外部電極４１に対しては、第２の駆動用内部電極３３と第２の接続用内部電極３とが各別に導通している。
【００５４】
従って、この際における第２の接続用内部電極３は、共通外部電極４１及び導通用外部電極２４の双方と導通していることになる。その結果、第２の実施形態にかかる積層型圧電体素子２１の駆動部３４は、図８で示すような断面構造を有していることになる。なお、図８中の仮想線は、圧電アクチュエータ２２の作製時に切り込み形成されるスリット４７の下端縁４７ａとなるべき位置を示している。ところで、図７〜図９では、第２の接続用内部電極３が１層だけ形成されることになっているが、第２の接続用内部電極３は少なくとも１層以上形成されていることが好ましい。
【００５５】
さらに、積層型圧電体素子２１を用いては、図９で外観形状を示すような圧電アクチュエータ２２が作製されることになり、この圧電アクチュエータ２２は、支持基板４６上に固定された積層型圧電体素子２１の駆動部３４をその積層方向Ｘに沿う上面側から下面側へと向かって切り込み形成されるスリット４７で分断することによって複数のアクチュエータユニット４８が構成されたものである。そして、一方側から見た状態を示す図９（ａ）のように、スリット４７で分断された駆動用外部電極３８はアクチュエータユニット４８の各々と対応する複数のユニット外部電極４９となっている。なお、圧電アクチュエータ２２が有する駆動部３４及び接続部３６間をスリット４７で分割してもよいことは勿論であり、図９（ｂ）はこのような構成とされた圧電アクチュエータ２２をその他方側から見た状態を示している。
【００５６】
すなわち、積層型圧電体素子２１においては、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９が形成される圧電積層体３７の第１の側面３７ａの下端縁に沿って切り欠き部２３を形成しており、かつ、この切り欠き部２３の側面に第２の接続用内部電極３と導通する導通用外部電極２４を形成している。そして、積層型圧電体素子２１を用いて作製される圧電アクチュエータ２２では、第１の実施形態と同様、圧電積層体３７の下端部内に形成されて共通外部電極４１と導通している第２の接続用内部電極３がスリット４７で分断されることが起こらない。
【００５７】
従って、スリット４７の切り込み形成に伴って共通外部電極４１の導通経路部分４１ａが狭くなることがあったとしても、アクチュエータユニット４８同士の導通は、共通外部電極４１及び導通用外部電極２４の双方に対して導通している第２の接続用内部電極３によって確保されることとなる。その結果、アクチュエータユニット４８同士間における導通抵抗が増大することは抑制されることになり、圧電アクチュエータ２２全体の導通性が低下してしまうことが回避される。
【００５８】
つぎに、第２の実施形態にかかる積層型圧電体素子２１の製造方法を、導通用外部電極の形成方法を示す説明図である図１０及び図１１に基づいて説明する。なお、この積層型圧電体素子２１が具備している圧電積層体３７そのものの作製方法は、図４に基づいて説明した第１の実施形態と基本的に異ならないので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５９】
すなわち、第１の実施形態と同様、積層型圧電体素子２１が具備する圧電積層体３７を作製するに際しても、導電パターン８〜１１が各別に形成されたグリーンシート４〜７を用意しておき、これらのグリーンシート４〜７を積層したうえで一括的に圧着することが行われる。すると、未焼成状態の積層体ブロック１３が作製されたことになり、この積層体ブロック１３を焼成処理することによって圧電積層体３７が作製される。
【００６０】
ところで、実際の製造工程では、図示省略しているが、導電パターン８〜１１のそれぞれが縦横に並列して形成された大面積のグリーンシート同士を積層して圧着することにより、多数個の積層体ブロック１３と対応する大きさを有する親基板ブロックを作製し、かつ、この親基板ブロックを焼成処理して中間品である親基板を作製した後、この親基板を所定の分割線に沿って分割することに伴って個々の圧電積層体３７を作製するのが一般的である。従って、この親基板の分割に先立つ時点において、圧電積層体３７となるべき領域ごとに対して切り欠き部３となる切り込み溝を予めダイシングなどで形成するようにすれば、圧電積層体３７の各々には切り欠き部３が形成されていることになる。
【００６１】
その後、図１０で示すように、個別化された圧電積層体３７を所定の角度だけ傾斜させて支持したうえ、外部電極となるのに適した金属材料を圧電積層体３７の第１の側面３７ａに対する蒸着処理によって付着させると、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９と導通用外部電極２４とが形成される。つまり、これらの外部電極３８，３９，２４を形成する際における圧電積層体３７は、切り欠き部３が蒸着源２５から遠ざかるようにし、かつ、第１の側面３７ａが蒸着源２５を向くように支持されている。
【００６２】
そして、このような傾斜姿勢として支持された場合には、切り欠き部３の側面も蒸着源２５と対面しているため、この側面上にも蒸着処理による導通用外部電極２４が形成される。なお、ここでは蒸着源２５が点状とされているが、点状に限定されず、平面状であってもよいことは勿論である。
【００６３】
引き続き、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９と、導通用外部電極２４とが形成された第１の側面３７ａとは対向しあっている第２の側面３７ｂに共通外部電極４１を形成した後、駆動用外部電極３８と接続用外部電極３９との間に電圧を印加して駆動部３４を分極すると、本実施形態にかかる積層型圧電体素子２１が完成したことになる。なお、これらの外部電極２４，３８，３９，４１のそれぞれを蒸着処理によって形成する必然性があるわけではなく、スパッタリング処理によって形成してもよいことは勿論である。
【００６４】
さらにまた、上記した切り欠き部２３の形成方法では、親基板の圧電積層体３７となるべき領域ごとに切り込み溝を形成しているが、このような方法に限定されず、以下のような方法によって切り欠き部２３を形成することも可能である。すなわち、親基板を分割することによって圧電積層体３７を得た後、これらの個別化された圧電積層体３７を各々の積層方向に沿って重ね合わせたうえ、重ね合わされた圧電積層体３７の各々に対して切り欠き部２３となる切り込み溝を形成する方法である。なお、ここでの切り込み溝も、ダイシングなどによって形成される。
【００６５】
そして、図１１で示すように、重ね合わされたままの圧電積層体３７を所定の角度だけ傾斜させて支持したうえ、外部電極となるのに適した金属材料を圧電積層体３７の第１の側面３７ａに対する蒸着処理によって付着させると、上記した方法の場合と同じく、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９と導通用外部電極２４とが形成される。その後、引き続き、これらの外部電極３８，３９，２４が第１の側面３７ａに形成されている圧電積層体３７の第２の側面３７ｂに対して共通外部電極４１を形成し、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９間に電圧を印加して駆動部３４を分極すると、第２の実施形態にかかる積層型圧電体素子２１が完成する。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる積層型圧電体素子においては、スリットの下端縁よりも下側に位置する圧電積層体の下端部内に共通外部電極と導通する第２の接続用内部電極が新たに形成されている。従って、この第２の接続用内部電極がスリットで分断されることには起こらず、スリットの切り込み形成に伴って共通外部電極の導通経路部分が狭くなったとしても、アクチュエータユニット同士の導通は第２の接続用内部電極を介したうえで確保される。そのため、アクチュエータユニット同士間の導通抵抗が増大する結果として圧電アクチュエータ全体の導通性が低下することはなくなり、共通外部電極の導通経路部分が断線することも起こり得ないという効果が得られる。
【００６７】
また、本発明にかかる積層型圧電体素子では、圧電積層体の側面に切り欠き部を形成しており、この切り欠き部の側面に第２の接続用内部電極と導通する導通用外部電極を形成することが行われている。従って、圧電アクチュエータの作製時におけるスリットの切り込み形成に伴って構成されたアクチュエータユニット同士の導通は、第２の接続用内部電極のみならず、これが導通している導通用外部電極をも介したうえで確保されることになる。そのため、より一層優れた圧電アクチュエータの導通性が得られることになる。
【００６８】
さらに、本発明にかかる積層型圧電体素子の製造方法を採用すれば、導通用外部電極を圧電積層体の切り欠き部に対して極めて容易に形成することが可能になる。そして、この製造方法であれば、駆動用外部電極と接続用外部電極と導通用外部電極とを複数の圧電積層体に対して同時的に形成し得るため、生産性の向上を図ることができるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかる積層型圧電体素子の外観形状を示す斜視図である。
【図２】その駆動部の断面構造を示す横断面図である。
【図３】積層型圧電体素子を用いて作製される圧電アクチュエータの外観形状を示す斜視図である。
【図４】積層型圧電体素子が具備している圧電積層体そのものの製造方法を示す分解斜視図である。
【図５】その変形例を示す説明図である。
【図６】多数個の圧電積層体を同時的に製造する方法を示す分解斜視図である。
【図７】第２の実施形態にかかる積層型圧電体素子の外観形状を示す斜視図である。
【図８】その駆動部の断面構造を示す横断面図である。
【図９】積層型圧電体素子を用いて作製される圧電アクチュエータの外観形状を示す斜視図である。
【図１０】積層型圧電体素子における外部電極の形成方法の一例を示す説明図である。
【図１１】外部電極の形成方法の他の例を示す説明図である。
【図１２】従来形態にかかる積層型圧電体素子の外観形状を示す斜視図である。
【図１３】その駆動部の断面構造を示す横断面図である。
【図１４】積層型圧電体素子を用いて作製される圧電アクチュエータの外観形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 積層型圧電体素子
２ 圧電アクチュエータ
３ 第２の接続用内部電極
２１ 積層型圧電体素子
２２ 圧電アクチュエータ
２３ 切り欠き部
２４ 導通用外部電極
３２ 第１の駆動用内部電極
３３ 第２の駆動用内部電極
３５ 第１の接続用内部電極
３７ 圧電積層体
３７ａ 第１の側面（側面の一方）
３７ｂ 第２の側面（側面の他方）
３８ 駆動用外部電極
３９ 接続用外部電極
４１ 共通外部電極
４７ スリット
【発明の属する技術分野】
本発明は積層型圧電体素子及びその製造方法にかかり、特には、独立駆動可能なアクチュエータユニットを有してなる圧電アクチュエータを作製するために用いられる積層型圧電体素子と、その製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インクジェット方式のプリンタが備えているプリンタヘッドは、圧電アクチュエータを利用して駆動されるのが一般的となっている。そして、このような圧電アクチュエータの一例としては、特開平１１−３２０８８１号公報で開示され、かつ、図１２で外観形状を示すような構成とされた積層型圧電体素子３１を用いて作製されるものがある。
【０００３】
この積層型圧電体素子３１は、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３それぞれが圧電体層を介して交互に積層された駆動部３４と、接続用内部電極３５の各々が圧電体層を介して積層された接続部３６とを有してなる直方体形状のセラミック焼結体である圧電積層体３７を具備している。なお、圧電積層体３７の駆動部３４の圧電体層は分極されており、交流電圧が印加されることによって積層方向Ｘ、いわゆるｄ３３方向に沿って伸び縮み動作することになっている。
【０００４】
そして、第１の駆動用内部電極３２は、積層型圧電体素子３１を一方側から見た状態を示す図１２（ａ）のように、圧電積層体３７の互いに対向しあう側面３７ａ，３７ｂのうちの一方、つまり、第１の側面３７ａからのみ端縁部が露出しており、その他方である第２の側面３７ｂからは端縁部が露出しないものとなっている。また、第２の駆動用内部電極３３は、積層型圧電体素子３１を他方側から見た状態を示す図１２（ｂ）のように、圧電積層体３７の第２の側面３７ｂからは端縁部が露出しているものの、その第１の側面３７ａからは端縁部が露出していないものであり、接続用内部電極３５は第１及び第２の側面３７ａ，３７ｂいずれからも端縁部が露出している。
【０００５】
圧電積層体３７の第１の側面３７ａには駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９のそれぞれが所定幅の空隙部分４０を介したうえで並列して形成されており、これらの外部電極３８，３９それぞれに対しては、第１の駆動用内部電極３２と接続用内部電極３５とが各別に導通している。また、圧電積層体３７の第２の側面３７ｂには共通外部電極４１がほぼ全面にわたって形成されており、この共通外部電極４１には第２の駆動用内部電極３３及び接続用内部電極３５の双方ともが導通している。
【０００６】
さらに、この際における共通外部電極４１は第２の側面３７ｂのほぼ全面にわたって形成されたものであるのに対し、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９のそれぞれは、第１の側面３７ａの下端側に所定幅の空隙部分４２を設けたうえ、つまり、圧電積層体３７の下面から空隙部分４２を介して離間する状態としたうえで形成されている。そこで、積層型圧電体素子３１の駆動部３４は、図１３で示すような断面構造を有している。
【０００７】
ところで、積層型圧電体素子３１を用いることによっては、図１４で外観形状を示すような構成とされた圧電アクチュエータ４５が作製される。すなわち、積層型圧電体素子３１は接着剤などを利用したうえで支持基板４６上に固定されることになっており、支持基板４６上に固定された積層型圧電体素子３１が具備する圧電積層体３７の駆動部３４に対しては、その積層方向Ｘに沿う上面側から下面側へと向かう複数のスリット４７が切り込み形成される。
【０００８】
そして、圧電アクチュエータ４５を一方側から見た状態を示す図１４（ａ）のように、スリット４７が第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３を分断しており、かつ、駆動用外部電極３８を分断している結果、圧電積層体３７の駆動部３４は複数に分割されており、この分割された駆動部３４によっては、独立駆動可能な複数のアクチュエータユニット４８が構成されている。
【０００９】
また、この際においては、駆動用外部電極３８が分断されたことによって複数のユニット外部電極４９が構成されており、これらユニット外部電極４９の各々はアクチュエータユニット４８のそれぞれと対応している。なお、圧電アクチュエータ４５が有する駆動部３４と接続部３６との間をスリット４７で分割してもよく、図１４（ｂ）は圧電アクチュエータ４５を他方側から見た状態を示している。
【００１０】
さらに、アクチュエータユニット４８が構成された圧電アクチュエータ４５に対しては、図示省略しているが、外部に設置された駆動信号源から引き出されたフレキシブル配線基板が接続されることになる。そして、ユニット外部電極４９のそれぞれと共通外部電極４１、実際的には、接続用内部電極３５を介して共通外部電極４１と接続されている接続用外部電極３９との間に異なった極性の電圧を印加すると、アクチュエータユニット４８のそれぞれは互いに独立して駆動されることとなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、積層型圧電体素子３１から圧電アクチュエータ４５を作製するに際しては、圧電積層体３７の積層方向Ｘに沿う上面側から下面側へと向かう複数のスリット４７を駆動部３４に対して切り込み形成することとし、これらのスリット４７でもって第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３を分断すると同時に、駆動用外部電極３８を分断することが行われる。そして、この場合には、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３と駆動用外部電極３８とを確実に分断する必要がある都合上、スリット４７を圧電積層体３７の下面近傍まで深く切り込み形成しておくのが一般的である。
【００１２】
一方、圧電積層体３７の積層方向Ｘに沿う上端部及び下端部、つまり、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３の上側及び下側それぞれに位置している上端部及び下端部は圧電的に不活性であるため、積層型圧電体素子３１の小型化を促進するうえからは、これら上端部及び下端部の有する厚みができる限り薄いことが望ましい。従って、スリット４７を深く切り込み形成した際には、圧電積層体３７の第２の側面３７ｂに形成された共通外部電極４１における導通経路部分４１ａ、つまり、スリット４７の下端縁と圧電積層体３７の下面とスリット４７の下端縁とで挟まれた領域である導通経路部分４１ａが、例えば、０．１〜０．２ｍｍ程度と狭くなってしまう。
【００１３】
そして、共通外部電極４１の導通経路部分４１ａが狭い場合には、アクチュエータユニット４８同士間の導通抵抗が増すこととなり、その結果として圧電アクチュエータ４５全体における導通性の低下が避けられなくなる。また、共通外部電極４１の導通経路部分４１ａが狭くなっていると、駆動信号源からの駆動電流が導通経路部分４１ａに集中して流れるため、これらの導通経路部分４１ａが断線してしまうというような不都合も生じる。
【００１４】
本発明はこのような不都合に鑑みて創案されたものであり、共通外部電極の導通経路部分が狭くても導通抵抗の増大が発生せず、圧電アクチュエータにおける導通性の向上を実現することが可能な構成とされた積層型圧電体素子と、その製造方法との提供を目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１にかかる積層型圧電体素子は、第１及び第２の駆動用内部電極が交互に積層して形成された駆動部と、第１の接続用内部電極が積層して形成された接続部とを有し、対向しあう側面の一方には少なくとも前記第１の駆動用内部電極及び第１の接続用内部電極の各々と導通する駆動用外部電極及び接続用外部電極が並列して形成され、かつ、その側面の他方には少なくとも前記第２の駆動用内部電極及び第１の接続用内部電極の双方と導通する共通外部電極が形成された直方体形状の圧電積層体からなり、該圧電積層体の積層方向に沿う上面側から下面側へと向かって切り込み形成されるスリットで前記駆動用内部電極及び駆動用外部電極が分断されるのに伴って独立駆動可能な複数個のアクチュエータユニットが構成されるものとなっている。そして、この積層型圧電体素子は、前記スリットの下端縁よりも下側に位置する前記圧電積層体の下端部内には前記共通外部電極と導通する第２の接続用内部電極が形成されており、かつ、該第２の接続用内部電極は前記駆動用内部電極と離間したうえで平行に配置されていることを特徴とする。なお、第２の接続用内部電極は、少なくとも１層以上形成されていることが好ましい。
【００１６】
この構成においては、圧電積層体の下端部内に共通外部電極と導通する第２の接続用内部電極を形成しているが、この第２の接続用内部電極がスリットでもって分断されることは起こらない。そこで、スリットの切り込み形成に伴って共通外部電極の導通経路部分が狭くなったとしても、アクチュエータユニット同士の導通は第２の接続用内部電極を介したうえで確保される。そのため、アクチュエータユニット同士間の導通抵抗が増大する結果として圧電アクチュエータ全体の導通性が低下することはなくなり、共通外部電極の導通経路部分が断線することも起こり得ない。
【００１７】
本発明の請求項２にかかる積層型圧電体素子は請求項１に記載したものであって、第１及び第２の駆動用内部電極は同一の平面形状を有する印刷パターンから形成されたものであり、第２の接続用内部電極も前記駆動用内部電極と同一の平面形状を有する印刷パターンから形成されたものであることを特徴としている。そして、請求項３にかかる積層型圧電体素子は請求項１または請求項２に記載したものであり、第２の接続用内部電極は第２の駆動用内部電極とほぼ同一の平面形状を有していることを特徴とする。すなわち、このような構成であれば、第２の接続用内部電極が十分な断面積を有しているため、圧電アクチュエータにおける導通性を十分かつ確実に確保し得ることとなる。
【００１８】
本発明の請求項４にかかる積層型圧電体素子は請求項１〜請求項３のいずれかに記載したものであり、駆動用外部電極及び接続用外部電極が形成される圧電積層体の側面には、該圧電積層体の下面からスリットの下端縁より上側にまで至りながらも第１及び第２の駆動用内部電極までは至らない深さとされ、その側面には第２の接続用内部電極の端縁部が露出する切り欠き部が前記駆動用内部電極及び第１の接続用内部電極と平行に形成されており、かつ、該切り欠き部の側面には前記第２の接続用内部電極と導通する導通用外部電極が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この構成においては、駆動用外部電極及び接続用外部電極が形成される圧電積層体の側面における下端縁に沿って切り欠き部を形成するとともに、この切り欠き部の側面に対して第２の接続用内部電極と導通する導通用外部電極を形成している。そのため、スリットの切り込み形成に伴って構成されたアクチュエータユニット同士の導通は、第２の接続用内部電極のみならず、導通用外部電極をも介したうえで確保されることになる。
【００２０】
本発明の請求項５にかかる積層型圧電体素子の製造方法は請求項４に記載した積層型圧電体素子の製造方法であり、切り欠き部が形成済みの圧電積層体を蒸着源またはスパッタリング源に対する傾斜状態として支持したうえ、駆動用外部電極と接続用外部電極と導通用外部電極とのそれぞれを一括して形成する工程とを含んでいることを特徴とする。この方法であれば、圧電積層体に形成された切り欠き部の側面に対する導通用外部電極を極めて容易に形成し得ることとなり、この導通用外部電極を駆動用外部電極及び接続用外部電極と同時的に形成することが可能となるため、これら外部電極の形成時に要する手間が増えることがないという利点が確保される。
【００２１】
本発明の請求項６にかかる圧電アクチュエータは、請求項１〜請求項４のいずれかに記載した積層型圧電体素子を用いて作製される圧電体アクチュエータであり、 圧電体素子の駆動部はその積層方向に沿う上面側から下面側へと向かって切り込み形成されたスリットで分割されており、該スリットで前記駆動部内に積層された第１及び第２の駆動用内部電極が分断されたのに伴って独立駆動可能な複数個のアクチュエータユニットが構成されていることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態にかかる積層型圧電体素子の外観形状を示す斜視図であり、図２はその駆動部の断面構造を示す横断面図である。また、図３は本実施形態にかかる積層型圧電体素子を用いて作製される圧電アクチュエータの外観形状を示す斜視図であり、これらの図中の符号１は積層型圧電体素子、２は圧電アクチュエータ、３は第２の接続用内部電極を示している。なお、本実施形態にかかる積層型圧電体素子の全体構造は、第２の接続用内部電極が形成されている点を除くと、従来形態のものと基本的に異ならないので、図１〜図３において、図１２〜図１４と同一もしくは相当する部品、部分には同一符号を付している。
【００２４】
第１の実施形態にかかる積層型圧電体素子１は圧電アクチュエータ２を作製するためのものであり、図１で示すように、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３が圧電体層を介して交互に積層された駆動部３４と、第１の接続用内部電極３５が圧電体層を介して積層された接続部３６とを有する直方体形状のセラミック焼結体である圧電積層体３７を具備している。そして、この圧電積層体３７が有する駆動部３４内に積層された第１の駆動用内部電極３２は、積層型圧電体素子１を一方側から見た状態を示す図１（ａ）のように、圧電積層体３７の対向しあう側面３７ａ，３７ｂのうちの一方、つまり、第１の側面３７ａのみからは端縁部が露出しているものの、第２の側面３７ｂからは端縁部が露出しないものとなっている。
【００２５】
また、この際における第２の駆動用内部電極３３は、積層型圧電体素子１を他方側から見た状態を示す図１（ｂ）のように、圧電積層体３７の第２の側面３７ｂのみから端縁部が露出し、第１の側面３７ａからは端縁部が露出しないものとなっている。さらに、圧電積層体３７が有する接続部３６内に積層された第１の接続用内部電極３５は、圧電積層体３７における第１及び第２の側面３７ａ，３７ｂのいずれからも端縁部が露出するものとなっている。
【００２６】
一方、圧電積層体３７の駆動部３４における積層方向Ｘに沿った下端部、つまり、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３よりも下側に位置する下端部内には、第２の接続用内部電極３が形成されている。すなわち、第２の接続用内部電極３は、圧電アクチュエータ２の作製時に切り込み形成されるスリット４７の下端縁４７ａとなるべき位置よりも下側に位置する圧電積層体３７の下端部内に形成されたものであり、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３とは互いに離間したうえで平行となるようにして配置されている。
【００２７】
なお、この際における第２の接続用内部電極３は、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３と同様、数ｍｍ程度の幅寸法を有しているのが一般的となっている。また、図１〜図３では、第２の接続用内部電極３が１層だけ形成されているが、１層だけではなく、第２の接続用内部電極３を複数層にわたって形成しておいてもよく、少なくとも１層以上形成しておく方が好ましいことは勿論である。
【００２８】
そして、この際における第２の接続用内部電極３は、第２の駆動用内部電極３３とほぼ同一の平面形状を有しており、圧電積層体３７の第２の側面３７ｂからは端縁部が露出するものの、第１の側面３７ａからは端縁部が露出しないものとなっている。なお、図１（ｂ）で示すように、第２の接続用内部電極３と同一の平面上に対し、第１の接続用内部電極３５が並列して配置されていてもよい。
【００２９】
また、圧電積層体３７における第１の側面３７ａには駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９が所定幅の空隙部分４０を介したうえで並列して形成されており、これらの外部電極３８，３９それぞれに対しては第１の駆動用内部電極３２及び第１の接続用内部電極３５が各別として電気的に導通している。さらに、この際における第２の側面３７ｂには共通外部電極４１がほぼ全面にわたって形成されており、この共通外部電極４１に対しては、第２の駆動用内部電極３３のみならず、第１及び第２の接続用内部電極３５，３までもが共通して電気的に導通している。
【００３０】
そこで、共通外部電極４１は、圧電積層体３７の接続部３６内に積層されている第１の接続用内部電極３５を介したうえ、圧電積層体３７における第１の側面３７ａに形成された接続用外部電極３９と互いに接続されている。その結果、第１の実施形態にかかる積層型圧電体素子１の駆動部３４は、図２で示すような断面構造を有することになる。なお、図２中の仮想線は、圧電アクチュエータ２の作製時に切り込み形成されるスリット４７の下端縁４７ａとなるべき位置を示している。
【００３１】
さらに、積層型圧電体素子１を用いては、従来形態と同様の手順に従うことにより、図３で外観形状を示すような圧電アクチュエータ２が作製される。すなわち、この圧電アクチュエータ２は、接着剤などを利用して支持基板４６上に固定された積層型圧電体素子１の駆動部３４がその積層方向Ｘに沿う上面側から下面側へと向かって切り込み形成されるスリット４７で分断されたものである。そして、これらのスリット４７でもって第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３が分断されているため、圧電積層体３７の駆動部３４は独立駆動が可能な複数個のアクチュエータユニット４８となっている。
【００３２】
また、スリット４７によっては、圧電アクチュエータ２をその一方側から見た状態を示す図３（ａ）のように、駆動用外部電極３８も分断されており、駆動用外部電極３８が分断されることに伴っては、個別化されたアクチュエータユニット４８のそれぞれと対応する複数のユニット外部電極４９が構成されている。なお、圧電アクチュエータ２が有する駆動部３４及び接続部３６間をスリット４７でもって分割してもよいことは勿論であり、図３（ｂ）はこのような構成とされた圧電アクチュエータ２をその他方側から見た状態を示している。
【００３３】
さらにまた、アクチュエータユニット４８を有する圧電アクチュエータ２に対しては、図示省略しているが、外部に設置された駆動信号源からのフレキシブル配線基板が接続される。そして、ユニット外部電極４９の各々と共通外部電極４１、実際的には、接続用内部電極３５を介して共通外部電極４１と接続された接続用外部電極３９との間に対しては交流電圧が印加される。その結果、圧電アクチュエータ２を構成しているアクチュエータユニット４８のそれぞれは、各別として駆動されることとなる。
【００３４】
すなわち、積層型圧電体素子１からなる圧電アクチュエータ２では、圧電積層体３７の下端部内に形成されて共通外部電極４１と導通している第２の接続用内部電極３がスリット４７でもって分断されてしまうことが起こらない。従って、スリット４７の切り込み形成に伴って共通外部電極４１の導通経路部分４１ａが狭くなったとしても、アクチュエータユニット４８同士の導通は第２の接続用内部電極３によって確保される。その結果、アクチュエータユニット４８同士間における導通抵抗が増大することは起こらず、圧電アクチュエータ２全体の導通性が低下することも起こり得ないこととなる。
【００３５】
なお、本実施形態における説明では、第２の接続用内部電極３が第２の駆動用内部電極３３とほぼ同一の平面形状を有するもの、つまり、数ｍｍ程度の幅寸法とされたものであるとしているが、このような構成に限定されることはなく、共通外部電極４１と導通している限りは、第２の接続用内部電極３が第２の駆動用内部電極３３よりも幅寸法の狭いものであってもよいことは勿論である。但し、ほぼ同一の幅寸法である場合には、第２の接続用内部電極３が十分な断面積を有することとなり、圧電アクチュエータ２の導通性を十分かつ確実に確保することが可能となる。
【００３６】
つぎに、第１の実施形態にかかる積層型圧電体素子１の製造方法を、図４及び図５に基づいて説明する。なお、ここでの図４は積層型圧電体素子が具備している圧電積層体そのものの製造方法を示す分解斜視図であり、図５はその変形例を示す説明図である。
【００３７】
積層型圧電体素子１の圧電積層体３７を製造する際には、まず最初に、図４で示しているようなグリーンシート４〜７を用意する。つまり、第１の駆動用内部電極３２となる導電パターン８及び第１の接続用内部電極３５となる導電パターン９が並列して形成されたグリーンシート４と、第１の接続用内部電極３５となる導電パターン９及び第２の駆動用内部電極３３となる導電パターン１０が並列して形成されたグリーンシート５と、第１の接続用内部電極３５となる導電パターン９及び第２の接続用内部電極３となる導電パターン１１が並列して形成されたグリーンシート６と、何らの導体パターンも形成されていない無地のグリーンシート７とを用意する。
【００３８】
ところで、第２の接続用内部電極３が第１の駆動用内部電極３２とほぼ同一の幅寸法とされた平面形状を有する場合には、導電パターン８と導電パターン１１とが同一となり、グリーンシート４及びグリーンシート６も同一であることになる。また、このグリーンシート６においては、第１の接続用内部電極３５となる導電パターン９及び第２の接続用内部電極３となる導電パターン１１が各別に形成されているが、図５で示すように、第１の接続用内部電極３５及び第２の接続用内部電極３となる導電パターン１２が一体的に形成されていてもよい。
【００３９】
すなわち、このような導電パターン１２を形成しておいた場合には、第１の接続用内部電極３５及び第２の接続用内部電極３が一体化されているため、これらの内部電極３，３５同士を各別に形成しているよりも、導通抵抗が低くなるという利点が確保される。そして、ここでのグリーンシート４〜７は、ＰＺＴなどの圧電体原料からなる平面視矩形状として作製されたものである一方、導電パターン８〜１１はＡｇなどを主成分とする導電性ペーストのスクリーン印刷でもって形成された印刷パターンとなっている。
【００４０】
また、この際における導電パターン８，１１の各々は、その一方側端縁部がグリーンシート４，６の一方側長辺にまで到達しているものの、その他方側端縁部が他方側長辺にまでは到達しない形状とされている。さらに、導電パターン９はその両方側端縁部がともにグリーンシート４〜６の両方側長辺にまで到達した形状を有しているものの、導電パターン１０はその一方側端縁部がグリーンシート５の一方側長辺にまで到達せず、その他方側端縁部のみが他方側長辺にまで到達した形状とされている。
【００４１】
なお、ここでの導電パターン８，１０，１１は、同一形状とされたパターンを微妙に位置ずれさせることによっても形成可能である。すなわち、本実施の形態にかかる積層型圧電体素子１では、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３が同一の平面形状を有する印刷パターンである導電パターン８，１０から形成されたものであり、第２の接続用内部電極３も駆動用内部電極３２，３３と同一の平面形状を有する印刷パターンである導電パターン１１から形成されたものであることになっている。
【００４２】
引き続き、グリーンシート４〜７の所定枚数ずつを図４で示すような順序で交互に繰り返して積層し、かつ、積層されたグリーンシート４〜７を積層方向Ｘに沿って一括的に圧着すると、未焼成状態の積層体ブロック１３が作製される。なお、この際、導電パターン９，１１が形成されたグリーンシート６は、無地のグリーンシート７によって上下から挟まれたうえで積層方向Ｘに沿った下側の位置に配置されている。そこで、作製された積層体ブロック１３の互いに対向しあう側面の一方からは導電パターン８，９，１１の端縁部が露出しており、その側面の他方からは導電パターン９，１０，１１の端縁部が露出している。その後、積層体ブロック１３を焼成処理すると、圧電積層体３７が作製される。
【００４３】
ところで、図４に基づいて説明した製造方法は圧電積層体３７を単一個ずつ作製する際の手順であるが、実際の製造工程では、以下のような手順に従って多数個の圧電積層体３７を同時的に作製することが行われる。すなわち、図６で示すように、まず、多数組の導体パターン８，９が並列して形成された大面積のグリーンシート１４と、多数組の導体パターン９，１０が並列して形成された大面積のグリーンシート１５と、多数組の導体パターン９，１１が並列して形成された大面積のグリーンシート１６とをそれぞれ用意する。引き続き、グリーンシート１４，１５の所定枚数ずつを交互に積層し、かつ、グリーンシート１６を積層したうえで積層方向に沿って圧着すると、多数個の積層体ブロック１３が並列されたのと対応した大きさを有する未焼成状態の親基板ブロックが作製される。
【００４４】
その後、図示省略しているが、作製された親基板ブロックを焼成処理すると、分割されるのに伴って個別化される圧電積層体３７が並列に連続している親基板が作製される。引き続き、作製された親基板の上下面をラップ研磨や平面研削で平坦化し、個々の圧電積層体３７と対応する領域ごとを区分けしている所定の分割線Ｙ，Ｚに沿って親基板を分割すると、分割に伴って個別化された圧電積層体３７が得られる。
【００４５】
ところで、図６で示したようなグリーンシート１４，１５，１６を積層し、焼成処理後に分割した場合には、図６中に付記するように、分割線Ｙ，Ｚが目標から位置ずれしていることがあり、その結果として隣接した導体パターン８，１０それぞれの切れ端部分８ａ，１０ａ，１１ａからなる電極部分（図示省略）が圧電積層体３７の内部に形成されてしまうことがある。しかしながら、このような電極部分が形成されても、実用上、何らの不都合も生じないことは勿論である。
【００４６】
その後、直方体形状を有する積層体ブロック１３を焼成処理し、圧電積層体３７を作製することが行われる。そして、作製された圧電積層体３７の第１の側面３７ａに駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９を、また、その第２の側面３７ｂに共通外部電極４１をそれぞれ形成した後、所要の分極処理を施すと、図１で示した積層型圧電体素子１が作製されたことになる。なお、これら外部電極３８，３９，４１のそれぞれは、導電性ペーストをスクリーン印刷したうえでの焼き付け処理や薄膜形成処理、例えば、蒸着やスパッタリングによって形成されるのが一般的である。
【００４７】
（第２の実施形態）
図７は第２の実施形態にかかる積層型圧電体素子の外観形状を示す斜視図、図８はその駆動部の断面構造を示す横断面図であり、図９は本実施形態にかかる積層型圧電体素子を用いて作製される圧電アクチュエータの外観形状を示す斜視図である。そして、図１０は積層型圧電体素子における外部電極の形成方法の一例を示す説明図、図１１はその他の例を示す説明図であり、図７〜図９における符号２１は積層型圧電体素子、２２は圧電アクチュエータ、２３は切り欠き部、２４は導通用外部電極を示している。
【００４８】
なお、第２の実施形態にかかる積層型圧電体素子の全体構造は、切り欠き部及び導通用外部電極が形成されている点を除くと、第１の実施形態にかかる積層型圧電体素子と基本的に異ならない。従って、図７〜図１１において、図１〜図５と互いに同一となり、または、相当することになる部品、部分については同一符号を付し、ここでの詳しい説明は省略する。
【００４９】
本実施形態にかかる積層型圧電体素子２１は圧電アクチュエータ２２を作製する際に用いられるものであり、図７及び図８で示すように、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３と、第１及び第２の接続用内部電極３５，３とがそれぞれ内部に積層されてなる直方体形状の圧電積層体３７を具備している。そして、この圧電積層体３７における第１の側面３７ａには、その長手方向の下端縁に沿って開口した切り欠き部２３が形成されている。
【００５０】
すなわち、この切り欠き部２３は、圧電積層体３７の下面から所定の深さＤ、つまり、圧電アクチュエータ２２の作製時に切り込み形成されるスリット４７の下端縁４７ａとなるべき位置より上側にまで至りつつも、第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３までは至らない高さ方向の深さＤを有し、かつ、所定の幅Ｗを有する矩形断面形状とされたものであり、圧電積層体３７の内部に積層された第１及び第２の駆動用内部電極３２，３３と第１の接続用内部電極３５とに対して平行となるようにして形成されている。
【００５１】
また、この際における第１の駆動用内部電極３２は、積層型圧電体素子２１を一方側から見た状態を示す図７（ａ）のように、圧電積層体３７の第１の側面３７ａのみから端縁部が露出し、第２の側面３７ｂからは端縁部が露出しないものとなっている。さらに、第２の駆動用内部電極３３は、積層型圧電体素子２１を他方側から見た状態を示す図７（ｂ）のように、第２の側面３７ｂのみから端縁部が露出しているものの、第１の側面３７ａからは端縁部が露出しないものとされており、第１の接続用内部電極３５は、第１及び第２の側面３７ａ，３７ｂのいずれにも端縁部が露出している。
【００５２】
さらにまた、第２の接続用内部電極３の端縁部それぞれは、圧電積層体３７の第２の側面３７ｂと、第１の側面３７ａに形成された切り欠き部２３の側面とに露出している。そして、第２の接続用内部電極３の端縁部が露出した切り欠き部２３の側面には、この第２の接続用内部電極３が導通することになる導通用外部電極２４が形成されている。
【００５３】
一方、圧電積層体３７における第１の側面３７ａの切り欠き部２３を除く領域には、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９が空隙部分４０を介したうえで並列に形成されているとともに、その第２の側面３７ｂには共通外部電極４１がほぼ全面にわたって形成されている。そこで、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９のそれぞれには、第１の駆動用内部電極３２と第１の接続用内部電極３５とが各別に導通しており、共通外部電極４１に対しては、第２の駆動用内部電極３３と第２の接続用内部電極３とが各別に導通している。
【００５４】
従って、この際における第２の接続用内部電極３は、共通外部電極４１及び導通用外部電極２４の双方と導通していることになる。その結果、第２の実施形態にかかる積層型圧電体素子２１の駆動部３４は、図８で示すような断面構造を有していることになる。なお、図８中の仮想線は、圧電アクチュエータ２２の作製時に切り込み形成されるスリット４７の下端縁４７ａとなるべき位置を示している。ところで、図７〜図９では、第２の接続用内部電極３が１層だけ形成されることになっているが、第２の接続用内部電極３は少なくとも１層以上形成されていることが好ましい。
【００５５】
さらに、積層型圧電体素子２１を用いては、図９で外観形状を示すような圧電アクチュエータ２２が作製されることになり、この圧電アクチュエータ２２は、支持基板４６上に固定された積層型圧電体素子２１の駆動部３４をその積層方向Ｘに沿う上面側から下面側へと向かって切り込み形成されるスリット４７で分断することによって複数のアクチュエータユニット４８が構成されたものである。そして、一方側から見た状態を示す図９（ａ）のように、スリット４７で分断された駆動用外部電極３８はアクチュエータユニット４８の各々と対応する複数のユニット外部電極４９となっている。なお、圧電アクチュエータ２２が有する駆動部３４及び接続部３６間をスリット４７で分割してもよいことは勿論であり、図９（ｂ）はこのような構成とされた圧電アクチュエータ２２をその他方側から見た状態を示している。
【００５６】
すなわち、積層型圧電体素子２１においては、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９が形成される圧電積層体３７の第１の側面３７ａの下端縁に沿って切り欠き部２３を形成しており、かつ、この切り欠き部２３の側面に第２の接続用内部電極３と導通する導通用外部電極２４を形成している。そして、積層型圧電体素子２１を用いて作製される圧電アクチュエータ２２では、第１の実施形態と同様、圧電積層体３７の下端部内に形成されて共通外部電極４１と導通している第２の接続用内部電極３がスリット４７で分断されることが起こらない。
【００５７】
従って、スリット４７の切り込み形成に伴って共通外部電極４１の導通経路部分４１ａが狭くなることがあったとしても、アクチュエータユニット４８同士の導通は、共通外部電極４１及び導通用外部電極２４の双方に対して導通している第２の接続用内部電極３によって確保されることとなる。その結果、アクチュエータユニット４８同士間における導通抵抗が増大することは抑制されることになり、圧電アクチュエータ２２全体の導通性が低下してしまうことが回避される。
【００５８】
つぎに、第２の実施形態にかかる積層型圧電体素子２１の製造方法を、導通用外部電極の形成方法を示す説明図である図１０及び図１１に基づいて説明する。なお、この積層型圧電体素子２１が具備している圧電積層体３７そのものの作製方法は、図４に基づいて説明した第１の実施形態と基本的に異ならないので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５９】
すなわち、第１の実施形態と同様、積層型圧電体素子２１が具備する圧電積層体３７を作製するに際しても、導電パターン８〜１１が各別に形成されたグリーンシート４〜７を用意しておき、これらのグリーンシート４〜７を積層したうえで一括的に圧着することが行われる。すると、未焼成状態の積層体ブロック１３が作製されたことになり、この積層体ブロック１３を焼成処理することによって圧電積層体３７が作製される。
【００６０】
ところで、実際の製造工程では、図示省略しているが、導電パターン８〜１１のそれぞれが縦横に並列して形成された大面積のグリーンシート同士を積層して圧着することにより、多数個の積層体ブロック１３と対応する大きさを有する親基板ブロックを作製し、かつ、この親基板ブロックを焼成処理して中間品である親基板を作製した後、この親基板を所定の分割線に沿って分割することに伴って個々の圧電積層体３７を作製するのが一般的である。従って、この親基板の分割に先立つ時点において、圧電積層体３７となるべき領域ごとに対して切り欠き部３となる切り込み溝を予めダイシングなどで形成するようにすれば、圧電積層体３７の各々には切り欠き部３が形成されていることになる。
【００６１】
その後、図１０で示すように、個別化された圧電積層体３７を所定の角度だけ傾斜させて支持したうえ、外部電極となるのに適した金属材料を圧電積層体３７の第１の側面３７ａに対する蒸着処理によって付着させると、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９と導通用外部電極２４とが形成される。つまり、これらの外部電極３８，３９，２４を形成する際における圧電積層体３７は、切り欠き部３が蒸着源２５から遠ざかるようにし、かつ、第１の側面３７ａが蒸着源２５を向くように支持されている。
【００６２】
そして、このような傾斜姿勢として支持された場合には、切り欠き部３の側面も蒸着源２５と対面しているため、この側面上にも蒸着処理による導通用外部電極２４が形成される。なお、ここでは蒸着源２５が点状とされているが、点状に限定されず、平面状であってもよいことは勿論である。
【００６３】
引き続き、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９と、導通用外部電極２４とが形成された第１の側面３７ａとは対向しあっている第２の側面３７ｂに共通外部電極４１を形成した後、駆動用外部電極３８と接続用外部電極３９との間に電圧を印加して駆動部３４を分極すると、本実施形態にかかる積層型圧電体素子２１が完成したことになる。なお、これらの外部電極２４，３８，３９，４１のそれぞれを蒸着処理によって形成する必然性があるわけではなく、スパッタリング処理によって形成してもよいことは勿論である。
【００６４】
さらにまた、上記した切り欠き部２３の形成方法では、親基板の圧電積層体３７となるべき領域ごとに切り込み溝を形成しているが、このような方法に限定されず、以下のような方法によって切り欠き部２３を形成することも可能である。すなわち、親基板を分割することによって圧電積層体３７を得た後、これらの個別化された圧電積層体３７を各々の積層方向に沿って重ね合わせたうえ、重ね合わされた圧電積層体３７の各々に対して切り欠き部２３となる切り込み溝を形成する方法である。なお、ここでの切り込み溝も、ダイシングなどによって形成される。
【００６５】
そして、図１１で示すように、重ね合わされたままの圧電積層体３７を所定の角度だけ傾斜させて支持したうえ、外部電極となるのに適した金属材料を圧電積層体３７の第１の側面３７ａに対する蒸着処理によって付着させると、上記した方法の場合と同じく、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９と導通用外部電極２４とが形成される。その後、引き続き、これらの外部電極３８，３９，２４が第１の側面３７ａに形成されている圧電積層体３７の第２の側面３７ｂに対して共通外部電極４１を形成し、駆動用外部電極３８及び接続用外部電極３９間に電圧を印加して駆動部３４を分極すると、第２の実施形態にかかる積層型圧電体素子２１が完成する。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる積層型圧電体素子においては、スリットの下端縁よりも下側に位置する圧電積層体の下端部内に共通外部電極と導通する第２の接続用内部電極が新たに形成されている。従って、この第２の接続用内部電極がスリットで分断されることには起こらず、スリットの切り込み形成に伴って共通外部電極の導通経路部分が狭くなったとしても、アクチュエータユニット同士の導通は第２の接続用内部電極を介したうえで確保される。そのため、アクチュエータユニット同士間の導通抵抗が増大する結果として圧電アクチュエータ全体の導通性が低下することはなくなり、共通外部電極の導通経路部分が断線することも起こり得ないという効果が得られる。
【００６７】
また、本発明にかかる積層型圧電体素子では、圧電積層体の側面に切り欠き部を形成しており、この切り欠き部の側面に第２の接続用内部電極と導通する導通用外部電極を形成することが行われている。従って、圧電アクチュエータの作製時におけるスリットの切り込み形成に伴って構成されたアクチュエータユニット同士の導通は、第２の接続用内部電極のみならず、これが導通している導通用外部電極をも介したうえで確保されることになる。そのため、より一層優れた圧電アクチュエータの導通性が得られることになる。
【００６８】
さらに、本発明にかかる積層型圧電体素子の製造方法を採用すれば、導通用外部電極を圧電積層体の切り欠き部に対して極めて容易に形成することが可能になる。そして、この製造方法であれば、駆動用外部電極と接続用外部電極と導通用外部電極とを複数の圧電積層体に対して同時的に形成し得るため、生産性の向上を図ることができるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかる積層型圧電体素子の外観形状を示す斜視図である。
【図２】その駆動部の断面構造を示す横断面図である。
【図３】積層型圧電体素子を用いて作製される圧電アクチュエータの外観形状を示す斜視図である。
【図４】積層型圧電体素子が具備している圧電積層体そのものの製造方法を示す分解斜視図である。
【図５】その変形例を示す説明図である。
【図６】多数個の圧電積層体を同時的に製造する方法を示す分解斜視図である。
【図７】第２の実施形態にかかる積層型圧電体素子の外観形状を示す斜視図である。
【図８】その駆動部の断面構造を示す横断面図である。
【図９】積層型圧電体素子を用いて作製される圧電アクチュエータの外観形状を示す斜視図である。
【図１０】積層型圧電体素子における外部電極の形成方法の一例を示す説明図である。
【図１１】外部電極の形成方法の他の例を示す説明図である。
【図１２】従来形態にかかる積層型圧電体素子の外観形状を示す斜視図である。
【図１３】その駆動部の断面構造を示す横断面図である。
【図１４】積層型圧電体素子を用いて作製される圧電アクチュエータの外観形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 積層型圧電体素子
２ 圧電アクチュエータ
３ 第２の接続用内部電極
２１ 積層型圧電体素子
２２ 圧電アクチュエータ
２３ 切り欠き部
２４ 導通用外部電極
３２ 第１の駆動用内部電極
３３ 第２の駆動用内部電極
３５ 第１の接続用内部電極
３７ 圧電積層体
３７ａ 第１の側面（側面の一方）
３７ｂ 第２の側面（側面の他方）
３８ 駆動用外部電極
３９ 接続用外部電極
４１ 共通外部電極
４７ スリット
Claims (6)
- 第１及び第２の駆動用内部電極が交互に積層して形成された駆動部と、第１の接続用内部電極が積層して形成された接続部とを有し、対向しあう側面の一方には少なくとも前記第１の駆動用内部電極及び第１の接続用内部電極の各々と導通する駆動用外部電極及び接続用外部電極が並列して形成され、かつ、その側面の他方には少なくとも前記第２の駆動用内部電極及び第１の接続用内部電極の双方と導通する共通外部電極が形成された直方体形状の圧電積層体からなり、該圧電積層体の積層方向に沿う上面側から下面側へと向かって切り込み形成されるスリットで前記駆動用内部電極及び駆動用外部電極が分断されるのに伴って独立駆動可能な複数個のアクチュエータユニットが構成される積層型圧電体素子であって、
前記スリットの下端縁よりも下側に位置する前記圧電積層体の下端部内には前記共通外部電極と導通する第２の接続用内部電極が形成されており、かつ、該第２の接続用内部電極は前記駆動用内部電極と離間したうえで平行に配置されていることを特徴とする積層型圧電体素子。 - 請求項１に記載した積層型圧電体素子であり、
第１及び第２の駆動用内部電極は同一の平面形状を有する印刷パターンから形成されたものであり、第２の接続用内部電極も前記駆動用内部電極と同一の平面形状を有する印刷パターンから形成されたものであることを特徴とする積層型圧電体素子。 - 請求項１または請求項２に記載した積層型圧電体素子であり、第２の接続用内部電極は第２の駆動用内部電極とほぼ同一の平面形状を有していることを特徴とする積層型圧電体素子。
- 請求項１〜請求項３のいずれかに記載した積層型圧電体素子であり、
駆動用外部電極及び接続用外部電極が形成される圧電積層体の側面には、該圧電積層体の下面からスリットの下端縁より上側にまで至りながらも第１及び第２の駆動用内部電極までは至らない深さとされ、その側面には第２の接続用内部電極の端縁部が露出する切り欠き部が前記駆動用内部電極及び第１の接続用内部電極と平行に形成されており、かつ、該切り欠き部の側面には前記第２の接続用内部電極と導通する導通用外部電極が形成されていることを特徴とする積層型圧電体素子。 - 請求項４に記載した積層型圧電体素子の製造方法であり、
切り欠き部が形成済みの圧電積層体を蒸着源またはスパッタリング源に対する傾斜状態として支持したうえ、駆動用外部電極と接続用外部電極と導通用外部電極とのそれぞれを一括して形成する工程とを含んでいることを特徴とする積層型圧電体素子の製造方法。 - 請求項１〜請求項４のいずれかに記載した積層型圧電体素子を用いて作製される圧電アクチュエータであり、
圧電体素子の駆動部はその積層方向に沿う上面側から下面側へと向かって切り込み形成されたスリットで分割されており、該スリットで前記駆動部内に積層された第１及び第２の駆動用内部電極が分断されたのに伴って独立駆動可能な複数個のアクチュエータユニットが構成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
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