WO2010044396A1 - 積層型圧電素子およびこれを備えた噴射装置ならびに燃料噴射システム - Google Patents

Abstract

　【課題】　従来の積層型圧電素子では、耐久性の面で、素子の変位量が大きい場合や素子が高速で駆動する場合に、外部電極が応力を吸収できずに剥がれたり積層体に亀裂が発生したりして、安定して駆動できなくなることがあるという課題があった。 　【解決手段】　圧電体層３と内部電極層５とが交互に積層された積層体７の側面に、内部電極層５に電気的に接続された外部電極９を備えた積層型圧電体素子１であって、外部電極９に、底が積層体７に達していない溝12が形成されている積層型圧電素子１である。外部電極９に底が積層体７に達していない溝12が形成されていることで、応力を緩和して外部電極９の剥がれや積層体７における亀裂の発生を抑えることができ、優れた耐久性を有する積層型圧電素子１とすることができる。

Description

積層型圧電素子およびこれを備えた噴射装置ならびに燃料噴射システム

　本発明は、例えば、圧電体を用いた駆動素子（圧電アクチュエータ），センサ素子または回路素子に用いられる積層型圧電素子に関する。

　駆動素子としては、例えば、自動車エンジンの燃料噴射装置，インクジェットプリンタの印字装置のような液体噴射装置，光学装置における位置決め装置のような精密位置決め装置および振動防止装置が挙げられる。センサ素子としては、例えば、燃焼圧センサ，ノックセンサ，加速度センサ，荷重センサ，超音波センサ，感圧センサおよびヨーレートセンサが挙げられる。また、回路素子としては、例えば、圧電ジャイロ，圧電スイッチ，圧電トランスおよび圧電ブレーカーが挙げられる。

　従来、積層型圧電素子は、小型化が進められると同時に、大きな圧力下において大きな変位量を確保できることが求められている。そのため、積層型圧電素子には、より大きな変位量に応じたより高い電圧が印加され、しかも長時間連続駆動させる過酷な条件下で使用できることが要求されている。

　高電圧かつ高圧力の条件で長時間連続駆動させる場合には、積層型圧電素子の駆動に伴って、内部電極層および圧電体層で構成された積層体の側面に接合された外部電極に、また外部電極の表面に被着された、外部リード線を接続するための導電性接続部材に応力がかかるため、外部電極が積層体の側面から、あるいは導電性接続部材が外部電極から剥がれて破断してしまうことがある。

　そこで、積層型圧電素子の外部電極や導電性接続部材に破断が生じないように積層体による応力を緩和する目的で、例えば特許文献１に開示されているような、圧電体層にスリット状の応力緩和部を設けた構造や、特許文献２に開示されているような、あらかじめ圧電体層の内部に目標破断層として多孔質な層を設けた積層型圧電素子が提案されている。さらに、外部電極が応力で破断しても駆動できるように、例えば特許文献３に開示されているような、複数の電極を組み合わせた構造の外部電極も提案されている。

特開2005－223013号公報 特表2006－518934号公報 特開2006－128466号公報

　しかしながら、外部電極の破断を防止するためや導電性接続部材の剥離を防止するために、積層型圧電素子の駆動時に圧電体層によって外部電極や導電性接続部材に加わる応力のみを緩和しようとすると、積層型圧電素子に外部から応力が加わったときに、圧電体層が応力で変形しようとしても外部電極や導電性接続部材が被着された外部電極によって拘束された部分が変形できなくなり、外部電極の無い部分と外部電極のある部分との境において圧電体層に応力が集中して積層型圧電素子の積層体に亀裂が発生するという問題が生じるようになる。

　また、積層型圧電素子の駆動中においては、駆動による自己発熱による積層体の熱膨張に対して外部電極および導電性接続部材の熱膨張が異なることからも、外部電極の無い部分と外部電極のある部分との境に応力が集中し、または、導電性接続部材が被着された外部電極の無い部分とある部分との境に応力が集中し、外部電極が積層体から剥がれたり外部電極にクラックが発生したりして、あるいは、導電性接続部材が外部電極から剥がれたり導電性接続部材にクラックが発生したりして、内部電極層に電圧が供給されずに駆動が低下するという問題がある。

　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高電圧かつ高圧力の条件での長時間の駆動でも安定した変位量が得られる積層型圧電素子を提供することを目的とする。

　本発明に係る第１の積層型圧電素子は、圧電体層と内部電極層とが交互に積層された積層体の側面に、前記内部電極層に電気的に接続された外部電極を備えた積層型圧電素子であって、前記外部電極に、底が前記積層体に達していない溝が形成されていることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記構成において、前記溝が、前記外部電極の最も前記積層体側に位置する最深層よりも表面側の層に形成されていることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記溝は、一端が前記外部電極の縁に達していることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記溝は、底面の幅よりも前記外部電極の表面における開口の幅の方が大きいことを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記溝は、開口の幅が前記外部電極の縁側で大きくなっていることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記溝は、前記外部電極の縁からこれに対向する縁にかけて形成されていることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記溝は、前記内部電極層と平行に形成されていることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記積層体は、駆動時に前記内部電極層よりも優先的に破断することによって応力を緩和する予定破断層を含んでおり、前記溝は、前記予定破断層の近傍に形成されていることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記外部電極は、前記積層体の積層方向に交わる方向に沿って延びるように前記外部電極の厚み方向にわたってスリットがさらに形成されていることを特徴とするものである。

　本発明に係る第２の積層型圧電素子は、圧電体層および内部電極層が交互に積層された積層体と、該積層体の側面に積層方向に長く接合されて前記内部電極層に電気的に接続された外部電極と、該外部電極の表面に長手方向に被着された、外部リード線を接続する導電性接続部材とを含む積層型圧電素子であって、前記導電性接続部材に、前記積層体の積層方向に交わる向きに延びた、前記導電性接続部材の厚み方向にわたる第１のスリットが形成されていることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記構成において、前記第１のスリットが、前記積層体の積層方向に直交する向きに延びていることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記第１のスリットが、前記導電性接続部材の幅方向の端に至っていることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記第１のスリットは、前記導電性接続部材の幅方向の両端間にわたっていることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記第１のスリットは、前記積層体の前記内部電極層または前記圧電体層に設定された予定破断層に重なっていることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記外部リード線は、前記積層体の積層方向に複数本が配置されており、前記第１のスリットは、前記外部リード線の間にあることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記第１のスリットは、前記外部リード線から離れていることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記第１のスリットは、少なくとも一部が前記外部リード線に添っていることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記第１のスリットは、一部が前記外部リード線と前記外部電極との間に入り込んでいることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記外部電極に、前記積層体の積層方向に交わる向きに延びた、前記外部電極の厚み方向にわたる第２のスリットがあることを特徴とするものである。

　また、本発明の積層型圧電素子は、上記各構成において、前記第２のスリットは、前記導電性接続部材の前記第１のスリットとつながっていることを特徴とするものである。

　本発明の噴射装置は、噴射孔を有する容器と、上記いずれかの本発明の積層型圧電素子とを備え、前記容器内に蓄えられた流体が前記積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から吐出されることを特徴とするものである。

　本発明の燃料噴射システムは、高圧燃料を蓄えるコモンレールと、該コモンレールに蓄えられた前記高圧燃料を噴射する上記本発明の噴射装置と、前記コモンレールに前記高圧燃料を供給する圧力ポンプと、前記噴射装置に駆動信号を与える噴射制御ユニットとを備えたことを特徴とするものである。

　本発明に係る第１の積層型圧電素子によれば、外部電極に底が積層体に達していない溝が形成されていることにより、外部電極の積層体の積層方向に直交する方向の両方の端部、すなわち積層体の側面における外部電極の無い部分と外部電極のある部分との境に発生する応力を外部電極に形成された溝が吸収することができるので、外部電極が積層体から剥離したり積層体に亀裂が発生したりするのを抑制することができる。特に、急激に積層体に応力が加わるような場合でも、溝を起点として外部電極内に亀裂を生じさせて応力を緩和して、積層体での亀裂の発生の抑止および積層体からの外部電極の剥がれの発生を抑止することができる。

　また、外部電極の表面積が、溝が形成されていることによって増加するので、積層型圧電素子の駆動中に積層体において発生した自己発熱を積層体から外部電極を通して外部電極の表面から効果的に放散させることができる。この結果、高電圧かつ高圧力の条件での長時間の駆動でも、外部電極の剥離や積層体の亀裂が発生することを抑制することができるので、変位量を安定させることができる。

　本発明に係る第２の積層型圧電素子によれば、導電性接続部材に第１のスリットが形成されていることにより、導電性接続部材の積層体の積層方向に直交する方向の両方の端部、すなわち積層体の側面における導電性接続部材の無い部分と導電性接続部材のある部分との境に発生する応力を導電性接続部材に形成された第１のスリットが吸収できるので、導電性接続部材が外部電極から剥離したり、外部電極とともに積層体から剥離したり、積層体に亀裂が発生したりすることを抑制することができる。特に、急激に積層型圧電素子の積層体に応力が加わる場合でも、第１のスリットを起点として導電性接続部材内に亀裂を生じさせて応力を緩和して、積層体における亀裂の発生の抑制、および積層体からの導電性接続部材の剥離の発生を抑制することができる。

　また、導電性接続部材の表面積が、第１のスリットが形成されていることによって増加するので、積層体圧電素子の駆動中に積層体において発生した自己発熱を積層体から導電性接続部材を通して導電性接続部材の表面から効果的に放散させることができる。この結果、高電圧かつ高圧力の条件での長時間の駆動でも、導電性接続部材の剥離や積層体の亀裂が発生することを抑制することができるので、積層型圧電素子の変位量を安定させることができる。

　本発明の噴射装置によれば、容器内に蓄えられた流体を噴射孔から吐出させる積層型圧電素子として本発明の積層型圧電素子を備えていることから、積層型圧電素子において外部電極が剥離したり積層体に亀裂が発生したりすることを防止でき、また、積層体の自己発熱による問題が生じるのを抑制することができるので、流体の噴射孔からの所望の吐出を長期にわたって安定して行なうことができる。

　本発明の燃料噴射システムによれば、コモンレールに蓄えられた高圧燃料を噴射する装置として本発明の噴射装置を備えていることから、高圧燃料の所望の噴射を長期にわたって安定して行なうことができる。

本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態の一例を示す斜視図である。 （ａ）は本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態の他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態の一例を示す斜視図である。 （ａ）は本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態の一例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態の他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例を示す側面図であり、（ｂ）はそのＡ－Ａ線断面図である。 本発明の噴射装置の実施の形態の一例を示す概略断面図である。 本発明の燃料噴射システムの実施の形態の一例を示す概略図である。

　以下、本発明の積層型圧電素子およびこれを備えた噴射装置ならびに燃料噴射システムの実施の形態の例について、図面を参照して詳細に説明する。

　＜積層型圧電素子の第１の実施形態＞
  図１は、本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態の一例を示す斜視図である。図１に示すように、本例の積層型圧電素子１は、圧電体層３と内部電極層５とが交互に積層された積層構造の積層体７の側面に、内部電極層５に電気的に接続された外部電極９を備えた積層型圧電素子１であって、外部電極９の表面側には底が積層体７に達していない溝（外部電極９の厚み方向にわたり、底が積層体７の側面にまでは達していない細隙）12が形成されている。

　このように外部電極９に、底が積層体７に達していない溝12が形成されていることによって、溝12の周辺に外部電極９内に局所的に変形する領域を形成して、外部電極９に加わる応力を吸収することができる。特に、急激に積層体７に応力が加わるような場合でも、溝12を起点として外部電極９内に亀裂を生じさせて応力を緩和して、積層体７における亀裂の発生の抑止、および積層体７からの外部電極９の剥がれの発生の抑止が可能となる。

　さらに、外部電極９に溝12が形成されていることによって外部電極９の表面積が溝12を形成した分だけ増加するので、積層型圧電素子１の駆動中に積層体７において発生した自己発熱を積層体７から外部電極９を通して外部電極９の表面から効果的に放散させることができる。この結果、高電圧かつ高圧力の条件での長時間の駆動でも、外部電極９の剥離や積層体７の亀裂が発生することを抑制することができるので、変位量を安定させることができる。

　このような溝12は、積層型圧電素子１が駆動する際の積層体７の伸び縮みに応じて外部電極９が変形しやすいように設定すると効果的に応力を緩和できるので、積層体７の積層方向に長い外部電極９の長手方向に対して直交する方向（積層方向に直交する方向であって、圧電体層３および内部電極層５に沿った方向）に溝12を設けることが好ましい。

　外部電極９が積層体７の上下方向に長い長方形状であれば、図１に示すように、外部電極９の長手方向に対して直交する方向に溝12を設けることが好ましい。また、外部電極９が正方形状であれば、積層体７の積層方向の辺に対して直交する方向に溝12を設けることが好ましい。さらに、Ｓ字状やクランク状の外部電極９に対しても、外部電極９の全体を見たときに積層体７の積層方向に沿った長手方向に対して直交する方向に溝12を設けることが好ましい。

　また、底部が積層体７に達していない溝12は、積層体７の積層方向に直交する方向に沿って、すなわち内部電極層５と平行に形成されていることが好ましい。これは、積層型圧電素子１が駆動して積層体７が伸び縮みする方向に、外部電極９に設けられた溝12の幅が広がったり狭まったりして変形しやすいためであり、この変形により外部電極９が積層体７と一緒に伸び縮みすることが可能となり、応力緩和効果を効果的に得ることができるからである。

　さらに、図２（ａ）および（ｂ）にそれぞれ本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態の他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、外部電極９は、複数層が積層された積層構造を有しており、溝12が、外部電極９の最深層よりも上側の層に形成されていることが好ましい。この例では、積層体７側に位置する層（最深層）９Ａおよび表面側に位置する層９Ｂが積層された外部電極９を示している。

　このように複数層が積層された積層構造を有する外部電極９を設けることで、特に、急激に積層体７に応力が加わるような場合でも、溝12を起点として外部電極９の層間に亀裂を生じさせて応力を緩和することができるので、積層体７からの外部電極９の剥がれの抑止と積層体７における亀裂の抑止とを両立できる。また、積層構造を有する外部電極９であると、溝12が形成されている層について種々の溝12のパターンを形成して積層することにより、溝12の形成が比較的容易に行なえるとともに、溝12の幅を途中で変えたりすることが比較的容易に行なえる点でも好ましい。

　このとき、外部電極９の最も積層体７側に位置する最深層（図２（ｂ）の例では層９Ａ）の成分が、外部電極９の他の層（図２（ｂ）の例では９Ｂ）の成分よりも酸化ケイ素等のガラス成分を多く含有していることで、外部電極９（層９Ａ）と積層体７との密着強度が高まるので、外部電極９が積層体７から剥がれ難くなってより好ましいものとなる。

　さらに、図４（ａ）および（ｂ）にそれぞれ本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、積層構造を有する外部電極９を、最も積層体７側に位置する最深層９Ａと、表面側に位置する層９Ｂと、それらの間に位置する層９Ｃとからなる場合等の３層以上の外部電極９を構成して、溝12を底が最深層９Ａの表面側に位置するように形成した場合には、最深層９Ａに接する層９Ｃに孤立した金属粒子からなる低剛性金属層を設けると、積層体７に特に急激な応力が加わるような場合でも、溝12を起点として外部電極９の層９Ｃ内に亀裂を生じさせて応力を緩和することができるので、積層体７からの外部電極９の剥がれの抑止と積層体７における亀裂の抑止とを両立できやすいものとなる。

　さらに、図２（ａ）および（ｂ）に、また図３（ａ）および（ｂ）に、それぞれ本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、外部電極９に形成されている底が積層体７に達していない溝12は、一端が外部電極９の縁に達していることが好ましい。

　これは、積層型圧電素子１が駆動して積層体７が伸び縮みする時に、底が積層体７に達していない溝12が、応力が集中しやすい外部電極９の縁においてより容易に変形することができ、外部電極９の応力を効果的に緩和することができるからである。また、駆動による自己発熱による積層体７の熱膨張に対して外部電極９の熱膨張が異なることに起因する応力についても、この応力は外部電極９の縁に集中する傾向があるので、外部電極９の縁の外周距離（外周に沿った長さ）が溝12により増加することによって、効果的に緩和することができる。

　なお、図２には、外部電極９の対向する縁にそれぞれ一端が達している溝12を、いわゆる互い違いに配置している例を示しており、図３には、同じく外部電極９の対向する縁にそれぞれ一端が達している溝12を、対向する縁の対応する位置にそれぞれ配置している例を示している。

　図２に示す例のように、溝12を配置した場合には、外部電極11の表層がいわゆるＳ字状の形態となり、あたかもバネのような動きで積層体７の伸び縮みに対して、変形することが可能となるので、外部電極９内の応力が緩和できる。また、図３に示す例のように溝12を配置した場合には、積層型圧電素子１の駆動方向すなわち積層体７の伸び縮みの方向に対して溝12を形成した外部電極９が左右対称の形状となるので、積層体７の伸び縮みに対して積層体７と外部電極９とが軸を揃えて変形することが可能となり、積層型圧電素子１の駆動軸がぶれることを抑制することができる。

　また、積層体７の対向する側面にそれぞれ異なる極性の外部電極９同士が対向して配置された場合には、図３に示す例のように、それぞれの外部電極９には、底が積層体７に達していない溝12も対向した位置にそれぞれ形成されていることが好ましい。これにより、積層体７に応力が加わった場合に、異なる極性の外部電極９同士が積層体７の対向する側面に形成されて対向していることで、応力をそれぞれの外部電極９に均等に分散させることができる。さらに、溝12を互いに対向した位置に配置することで、応力緩和の箇所を積層体７に対して対称に配置することができるので、積層体７に加わる応力を均等に分散することができ、応力が一箇所に集中することを避けることができることによって、優れた応力緩和効果を得ることができる。

　また、異なる極性の外部電極９同士が積層体７の対向する側面に対向して配置された場合には、底が積層体７に達していない溝12が積層体７の積層方向に延びる中心軸に対して回転対称の位置にそれぞれ形成されていることによって、積層型圧電素子１の駆動軸の中心が積層体７の中心軸と一致するので、駆動軸がぶれることがなく、耐久性の高い積層型圧電素子１とすることができる。

　さらに、溝12を、積層体７を挟んで対向した位置で、かつ積層体７の積層方向に延びる中心軸に対して回転対称の位置に配置することによって、積層体７に加わる応力を均等に分散することで応力を緩和できるだけでなく、さらに、駆動軸がぶれない利点も併せ持つこととなり、積層型圧電素子１が駆動する際の自己発熱を抑制することができるので、耐久性の優れた積層型圧電素子１を得ることができる。

　また、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、底が積層体７に達していない溝12は、底面の幅、すなわち外部電極９の積層体７との接合面側の底の幅よりも外部電極９の表面における開口の幅の方が大きいことが好ましい。図４に示す例では、外部電極９の層９Ｃにおける溝12の幅よりも、表面側に位置する層９Ｂにおける溝12の幅を大きいものとしている。

　このように溝12を底面の幅よりも外部電極９の表面における開口の幅が大きいものとすることで、外部電極９と積層体７との接合界面に集中した応力によって生じた熱を、溝12を介して幅が大きい開口に向かって外部電極９の表面に効率よく伝搬させて散逸させることができ、応力を緩和することができる。また、溝12を介して幅が大きい開口に向かって効率よく熱を散逸させることによって、熱膨張に起因する応力も抑止できるので、応力緩和に優れているものとすることができる。

　このように溝12の底面の幅よりも開口の幅を大きいものとする場合には、底面の幅を例えば0.05～0.5ｍｍとし、それに対して開口の幅を２倍から３倍の0.1～1.5ｍｍに設定すればよい。

　また、図５（ａ）および（ｂ）に、それぞれ本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、底が積層体７に達していない溝12の開口の幅は、外部電極９の縁側で大きくなっていることが好ましい。これによると、外部電極９の縁に集中する応力を縁に向かって大きな開口の幅で形成された溝12によって効果的に緩和することができるので、外部電極９の縁からの剥離や亀裂の発生を効果的に抑止することができ、積層型圧電素子１の耐久性を高いものとすることができる。さらに好ましくは、底が積層体７に達していない溝12の開口の縁をＣ面あるいはＲ面のように面取りされた形状にすることで、溝12の開口の縁での応力集中を避けることができる。

　このように溝12の開口の幅を外部電極９の縁側に向かって大きくなっているものとする場合には、溝12の開口の幅を外部電極９の縁で開口内に圧電体層３が10層以上あるようにすることで応力緩和効果が高くなる。これは、溝12に集中した応力を、溝12の開口部にある圧電体層３が圧力に応じて変形することにより緩和することができるためである。特に、圧電体層３が10層以上あることで、圧電体層３相互の応力を分散することができるため、圧電体層３の１層に応力が集中することを抑止でき、良好に応力を緩和することができるからである。

　また、底部が積層体７に達していない溝12は、複数形成されているとともに、隣接する溝12同士の間隔が積層体７の積層方向の端部側（上端部側および下端部側）に向けて大きくなっていることが好ましい。これは、積層型圧電素子１の駆動時の変形の形態が、積層体７の積層方向の端部側では積層方向に伸び縮みするのに対して積層体７の中央部では積層方向に直交する方向にも伸び縮みすることから、溝12を積層方向の中央部に多く配置することによって外部電極９の縁に集中した応力を緩和することができるので、積層体７の駆動による積層体７の変形を大きくするとともに、外部電極９が縁から剥がれることを防止することができ、積層型圧電素子１の耐久性を高めることができる。

　このように溝12を複数形成して隣接する溝12同士の間隔を積層体７の積層方向の端部側に向けて大きくなっているものとする場合には、溝12同士の間隔を、例えば間隔の比率を１：２：４：８というような２^ｎのように、あるいは３^ｎのように指数関数的に大きくすることで、中央部の溝12を両端部に対して密に配置でき、応力を徐々に緩和することができる。

　また、図６（ａ）および（ｂ）ならびに図７（ａ）および（ｂ）に、それぞれ本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、底部が積層体７に達していない溝12は、外部電極９の縁からそれに対向する縁にかけて形成されていることが好ましい。

　図６に示す例では、図３に示す例と同じく外部電極９の上部および下部に一端が外部電極９の縁に達している溝12を対向する縁の対応する位置にそれぞれ形成するとともに、外部電極９の中央に一方の縁から対向する他方の縁にかけて形成された溝12を配置している。また、図７に示す例では、外部電極９の上部および下部にそれぞれ外部電極９の一方の縁から他方の縁にかけて形成された溝12を配置している。

　これによると、積層型圧電素子１が伸び縮みするのに合わせて一方の縁から他方の縁にかけて形成されている溝12の開口が広がったり狭まったりすることで、外部電極９の縁に集中する応力を効果的に緩和することができるので、外部電極９の縁からの剥離や亀裂を防止することができ、積層型圧電素子１の耐久性を高いものとすることができる。

　なお、図６に示す例のように溝12を配置した場合には、最も応力の集中する積層体７の中央部に外部電極９の一方の縁から他方の縁にかけて形成された溝12を形成することで、外部電極９に極めて大きな応力がどの方向から加わった場合でも、溝12を起点として外部電極９内に亀裂を生じさせて応力を緩和することができる。

　また、図７に示す例のように溝12を配置した場合には、噴射装置等のように積層型圧電素子１を容器内に収納して使用する場合に、積層体７の上下に容器から加わる応力を溝12によって緩和することにより、積層型圧電素子１の耐久性を高めることができる。またこの例の場合も、積層体７の両端部側にそれぞれ外部電極９の一方の縁から他方の縁にかけて形成された溝12を形成することで、外部電極９に極めて大きな応力が加わった場合に、溝12を起点として、外部電極９内に亀裂を生じさせて応力を緩和することができる。

　以上のいずれの例においても、外部電極９に形成された、底が積層体７に達していない溝12は、内部電極層５と平行に形成されていることが好ましい。この場合は、積層体７に加わる電界と直交する方向に溝12を形成することができるので、積層型圧電素子１が駆動変形する方向と直交する方向に溝12が形成されることになり、外部電極９が積層体７の変形に応じて伸び縮みしやすくなるので、外部電極９に加わる応力を緩和することができる。

　さらに、内部電極層５が外部電極９と通電したり異なる極性の内部電極層５同士が短絡したりするのを防止するために、内部電極層５を圧電体層３の全面にわたって形成するのではなく、異なる極性の外部電極９のうちの一方の外部電極９との絶縁を保つようにその外部電極９との間に絶縁領域を持たせたものとなっている部分電極構造の場合には、異なる極の内部電極層５に挟まれた活性領域とそれ以外の不活性領域とが圧電体層３に形成されるので、溝12を内部電極層５と平行な方向で不活性領域に対応する位置に配置すると、圧電体層３が圧力で伸び縮みする効果を用いて溝12に加わった応力を緩和することができるので、さらに高い耐久性を持った外部電極９とすることができることから、積層型圧電素子１を耐久性の高いものとすることができる。

　また、底が積層体７に達していない溝12は、隣接する内部電極層５同士の間に位置していることが好ましい。この場合は、溝12に加わった応力がこの溝12が位置している圧電体層３の変形を誘発し、圧電体層３の圧電効果によって発生した起電力が隣接する内部電極層５に伝わることで、積層型圧電素子１に印加された電圧に補正が加わる効果が発生して駆動電圧が低下するので、積層型圧電素子１に応力緩和効果が発生することとなる。また、溝12に急激な応力が加わったことで積層体７の表面に亀裂や剥がれが生じても、この溝12は内部電極層５に至っていないので、内部電極層５間の短絡が生じることがない。

　また、図８（ａ）および（ｂ）に本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、積層体７が、駆動時に積層体７内において内部電極層５よりも優先的に破断することによって積層体７における応力を緩和する予定破断層16を含んでおり、外部電極９の底が積層体７に達していない溝12が予定破断層16の近傍に形成されていると、この溝12の最も奥の部分（外部電極９内に位置している溝12の他端）に応力が集中することを利用して、外部電極９に加わった応力をこの溝12を介して予定破断層16に伝えることができ、予定破断層16を破断させることによって積層体７における応力を緩和することができる。

　このことにより、積層型圧電素子１を長期間にわたって高い負荷の加わった環境で使用した場合においても、圧電体層３に応力および応力に起因した亀裂を発生させることなく、積層体７の予定破断層16だけに亀裂を効果的に発生させた応力緩和が可能となり、積層型圧電素子１を耐久性の高いものとすることができる。さらに、溝12を設けた位置から予定破断層16に対して破断を開始させることができるので、積層体７に予定破断層16を設けた場合に、どの位置から破断を開始させるかを設定できるようになり、予定破断層16の配置設計を容易にすることができ、量産性に優れた積層型圧電素子１を得ることができる。特に、予定破断層16の部分に位置するように溝12を形成すると、予定破断層16に応力をより効果的に集中できるので、より好ましいものとなる。

　また、図９（ａ）および（ｂ）に本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、外部電極９に、積層体７の積層方向に交わる方向に、好ましくは積層方向に直交する方向に沿って延びるように外部電極９の厚み方向にわたってスリット（外部電極９の厚み方向にわたり、底が積層体７に達している細隙）13がさらに形成されていることが好ましい。

　図９に示す例では、外部電極９の中央に一方の縁から対向する他方の縁にかけて形成された溝12を形成し、さらに外部電極９の上部および下部に底が積層体７に達しており、一端が外部電極９の縁に達しているスリット13を対向する縁の対応する位置にそれぞれ形成している。このようなスリット13を形成することによって、外部電極９の積層体７の表面に沿った長さ、すなわち外部電極９の外周に沿った距離（外周に沿った長さ）が増加することとなるので、外部電極９と圧電体層３との熱膨張差による応力を緩和することができる。

　外部電極９にスリット13をさらに形成する場合には、特に、図10（ａ）および（ｂ）に本発明に係る第１の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、スリット13を積層体７が含んでいる予定破断層16の近傍に形成すると、スリット13の最も奥の部分（外部電極９内に位置しているスリット13の他端）に応力が集中することを利用して、外部電極９に加わった応力をこのスリット13を介して予定破断層16に伝えることができ、予定破断層16を破断させることによって積層体７における応力を緩和することができる。

　このことにより、積層型圧電素子１を長期間にわたって高い負荷の加わった環境で使用した場合においても、圧電体層３に応力および応力に起因した亀裂を発生させることなく、積層体７の予定破断層16だけに亀裂を効果的に発生させた応力緩和が可能となり、積層型圧電素子１を耐久性の高いものとすることができる。さらに、スリット13を設けた位置から予定破断層16に対して破断を開始させることができるので、積層体７に予定破断層16を設けた場合に、どの位置から破断を開始させるかを設定できるようになり、予定破断層16の配置設計を容易にすることができ、量産性に優れた積層型圧電素子１を得ることができる。特に、予定破断層16の部分に位置するようにスリット13を形成すると、予定破断層16に応力をより効果的に集中できるので、より好ましいものとなる。

　このようなスリット13は、積層型圧電素子１が駆動する際の積層体７の伸び縮みに応じて外部電極９が変形しやすいように設定すると外部電極９の応力を効果的に緩和できるとともに、スリット13の最も奥の部分に応力を集中できるので、スリット13の近傍に予定破断層16を配置することによって予定破断層16を効果的に破断させることができる。なお、スリット13は、外部電極９の長手方向に対して直交する方向、すなわち圧電体層３および内部電極層５に沿った方向に設けることが好ましい。特に、積層型圧電素子１の伸び縮み方向である積層体７の積層方向に対して直交する方向に沿って、すなわち圧電体層３および内部電極層５と平行に形成されていることが好ましい。

　このようなスリット13の幅は、そのスリット13の中に圧電体層３が10層以上あるように設定することで、応力緩和効果が高くなる。これは、スリット13に集中した応力をスリット13の中にある圧電体層３が圧力に応じて変形することにより応力を緩和することができるからである。特に、スリット13の中に圧電体層３が10層以上あることで、圧電体層３相互の応力を分散することができるため、圧電体層３の１層に応力が集中することを抑止でき、良好に応力を緩和することができるからである。スリット13の長さは、外部電極９の幅の半分以下にすることが、スリット13の端を起点とした外部電極９の破断を防止することができる点で好ましい。

　＜積層型圧電素子の第２の実施形態＞
  図11は、本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態の一例を示す斜視図である。また、図12（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態の一例の側面図およびＡ－Ａ線断面図である。

　図11および図12に示すように、本例の積層型圧電素子１は、圧電体層３および内部電極層５が交互に積層された積層体７の側面に、積層方向に長く接合されて内部電極層５に電気的に接続された外部電極９と、この外部電極９の表面に長手方向に被着された、外部リード線（図示せず）を接続する導電性接続部材11とを含む積層型圧電素子１であって、導電性接続部材11に、積層体７の積層方向に交わる向きに延びた、導電性接続部材11の厚み方向にわたる第１のスリット（導電性接続部材11の厚み方向にわたって形成され、外部電極９まで達している細隙）14が形成されている。なお、図12（ａ）および（ｂ）においては圧電体層３以外には両図において同じハッチングを施してあり、以下の同様の図においても同じようにハッチングを施して示す。

　このように導電性接続部材11に第１のスリット14が形成されることによって、第１のスリット14の周辺に導電性接続部材11内に局所的に変形する領域を形成して、導電性接続部材11に加わる応力を吸収することができる。特に、急激に積層体７に応力が加わるような場合でも、第１のスリット14を起点として導電性接続部材11内に亀裂を生じさせて応力を緩和して、積層体７における亀裂の発生の抑制、および外部電極９または積層体７からの導電性接続部材11の剥離の発生を抑制することができる。

　さらに、導電性接続部材11に第１のスリット14が形成されていることによって、導電性接続部材11の表面積が第１のスリット14を形成した分だけ増加するので、積層型圧電素子１の駆動中に積層体７において発生した自己発熱を積層体７から外部電極９を介して導電性接続部材11を通して、導電性接続部材11の表面から効果的に放散させることができる。この結果、高電圧かつ高圧力の条件での長時間の駆動でも、導電性接続部材11の剥離や外部電極９の剥離や積層体７の亀裂が発生することを抑制することができるので、積層型圧電素子１の変位量を安定させることができる。

　このような第１のスリット14は、積層体７の積層方向に直交する向き（積層方向に直交する方向であって、圧電体層３および内部電極層５に沿った方向）に延びていることが好ましい。これは、積層型圧電素子１が駆動する際に積層体７が伸び縮みする方向に導電性接続部材11に設けられた第１のスリット14が開口幅を変化させて変形しやすいためであり、この第１のスリット14の変形により導電性接続部材11が積層体７と一緒に伸び縮みすることが可能となり、応力緩和効果を効果的にもたらすことができるからである。

　導電性接続部材11が外部電極９と同じく積層体７の上下方向に長い長方形状であれば、図11に示すように、導電性接続部材11の積層体７に沿った長手方向に対して直交する向きに第１のスリット14を設けることが好ましい。また、導電性接続部材11が正方形状であれば、積層体７の積層方向の辺に対して直交する向きに第１のスリット14を設けることが好ましい。さらに、Ｓ字状やクランク状の導電性接続部材11に対しても、導電性接続部材11の全体を見たときに積層体７の積層方向に沿った長手方向に対して直交する向きに第１のスリット14を設けることが好ましい。

　さらに、図13（ａ）および（ｂ）にそれぞれ本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態の他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、第１のスリット14は導電性接続部材11の幅方向の端に至っていることが、すなわち第１のスリット14の一端が導電性接続部材11の幅方向の端（縁）にあることが好ましい。これは、積層型圧電素子１が駆動して積層体７が伸び縮みする時に、第１のスリット14が、応力が集中しやすい導電性接続部材11の端においてより容易に変形することができ、導電性接続部材11の応力を効果的に緩和することができるからである。

　また、駆動による自己発熱による積層体７の熱膨張に対して導電性接続部材11の熱膨張が異なることに起因する応力についても、この応力は導電性接続部材11の端に集中する傾向があるので、導電性接続部材11の端の外周距離（外周に沿った長さ）が第１のスリット14により増加することによって、効果的に緩和することができる。

　また、図14（ａ）および（ｂ）にそれぞれ本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、第１のスリット14は、導電性接続部材11の幅方向の両端間にわたっていることが好ましい。これによれば、積層型圧電素子１が駆動して積層体７が伸び縮みする方向に導電性接続部材11に設けられた第１のスリット14の開口幅を全体にわたって変化させて変形しやすいため、この変形により導電性接続部材11が積層体７と一緒に伸び縮みすることが可能となり、応力緩和効果をより効果的にもたらすことができる。

　また、図15（ａ）および（ｂ）にそれぞれ本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、第１のスリット14は、積層体７の内部電極層５または圧電体層３に設定された、積層体７の駆動時に積層体７内において他の内部電極層５または圧電体層３よりも優先的に破断されることによって積層体７における応力を緩和する予定破断層16に重なっていることが好ましい。

　このように、駆動時に積層体７内において他の内部電極層５または圧電体層３よりも優先的に破断されることによって積層体７における応力を緩和する予定破断層16を積層体７に設けた積層型圧電素子１において、第１のスリット14を予定破断層16に重なるように形成すると、積層型圧電素子１が駆動して積層体７が伸び縮みする時に、導電性接続部材11に加わった応力を第１のスリット14を介して予定破断層16に伝えることができ、予定破断層16を破断させることによって積層体７における応力を緩和することができる。

　このことにより、積層型圧電素子１を長期間にわたって高い負荷が加わった環境で使用した場合においても、圧電体層３に応力および応力に起因した亀裂を発生させることなく、積層体７の予定破断層16だけに亀裂を効果的に発生させる応力緩和が可能となり、積層型圧電素子１を耐久性の高いものとすることができる。さらに、導電性接続部材11の第１のスリット14を設けた位置から予定破断層16に対して破断を開始させることができるので、積層体７に予定破断層16を設けた場合に、どの位置から破断を開始させることができるかを設定できるようになり、予定破断層16の配置設計を容易にすることができ、量産性に優れた積層型圧電素子１を得ることができる。

　また、図16（ａ）および（ｂ）にそれぞれ本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、外部リード線18は、積層体７の積層方向に複数本が配置されており、第１のスリット14は、これら複数本の外部リード線18の間にあることが好ましい。これによれば、外部リード線18を導電性接続部材11に強固に接合することができるので、外部リード線18が剥がれにくくなる効果がある。

　なお、外部リード線18は、図11～図15においては図示していないが、いずれの例においても、１本または図６に示す例と同様に複数本が、積層体７の積層方向に配置されており、導電性接続部材11に対して埋設されて接続されている。なお、外部リード線18は、導電性接続部材11に対して、その表面に接合されて接続されていてもよいが、耐久性に優れたものとするためには、図16に示す例のように導電性接続部材11に埋設されていることが好ましい。

　さらに、第１のスリット14は、外部リード線18から離れていることが好ましい。これによれば、第１のスリット14が外部リード線18から離れていることにより、積層型圧電素子１の駆動による積層体７における応力が直接に外部リード線18に加わらないので、外部リード線18が接続された導電性接続部材11が外部電極９から剥がれにくい効果をもたらすことができる。

　また、図17（ａ）および（ｂ）にそれぞれ本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、第１のスリット14は、少なくとも一部が外部リード線18に添っていることが好ましい。これによれば、外部リード線18に応力が加わっても、第１のスリット14が変形して広がることで導電性接続部材11に対する応力を緩和することができるので、導電性接続部材11に発生する応力の緩和効果をもたらすことができる。

　また、図18（ａ）および（ｂ）にそれぞれ本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、第１のスリット14の少なくとも一部が、外部リード線18と外部電極９との間に入り込んでいることが好ましい。これによれば、外部リード線18に応力が加わっても、第１のスリット14が変形して広がることで導電性接続部材11に対する応力を緩和することができるので、導電性接続部材11に発生する応力の緩和効果をもたらすことができる。

　また、図19（ａ）および（ｂ）にそれぞれ本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、外部電極９に、積層体７の積層方向に交わる向きに延びた、外部電極９の厚み方向にわたる第２のスリット（細隙）15があることが好ましい。これによれば、第２のスリット15が積層体７の駆動時に積層方向の幅が変化するように変形することによって、外部電極９に発生する応力を緩和する効果をもたらすことができる。

　さらに、図20（ａ）および（ｂ）にそれぞれ本発明に係る第２の積層型圧電素子の実施の形態のさらに他の例の側面図およびＡ－Ａ線断面図で示すように、外部電極９にある第２のスリット15は、導電性接続部材11の第１のスリット14とつながっている（外部電極９と導電性接続部材11との積層方向で重なっている）ことが好ましい。これによれば、外部電極９の第２のスリット15が外部電極９に発生する応力を緩和する効果をもたらし、さらに同じ箇所で導電性接続部材11の第１のスリット14が導電性接続部材11に発生する応力を緩和する効果をもたらすことができるので、外部電極９および導電性接続部材11がどちらも積層体７から剥離しにくいものとなる効果をもたらすことができる。

　＜噴射装置の実施形態＞
  次に、本発明に係る噴射装置の実施の形態の一例について説明する。図21は、本発明に係る噴射装置の実施の形態の一例を示す概略断面図である。

　図21に示すように、本例の噴射装置21は、一端に噴射孔23を有する収納容器（容器）25の内部に上記の実施の形態の例に代表される、本発明の積層型圧電素子１が収納されている。

　容器25内には、噴射孔23を開閉することができるニードルバルブ27が配設されている。噴射孔23には流体通路29がニードルバルブ27の動きに応じて連通可能になるように配設されている。この流体通路29は、外部の流体供給源に連結され、常時高圧で流体である例えば液体が供給されている。従って、積層型圧電素子１の駆動によってニードルバルブ27が噴射孔23を開放すると、流体通路29に供給されていた流体が、噴射孔23の外部または噴射孔23に隣接する容器、例えば内燃機関の燃料室（不図示）に、噴射孔23から吐出され噴射されるように構成されている。

　また、ニードルバルブ27の上端部は内径が大きくなっており、その部分に容器25に形成されたシリンダ31と摺動可能なピストン33が配置されている。そして、容器25内には、本発明の積層型圧電素子１が収納されている。

　このような噴射装置21では、圧電アクチュエータとして機能する積層型圧電素子１が電圧を印加されて伸長すると、ピストン33が押圧され、ニードルバルブ27が噴射孔23を閉塞し、流体の供給が停止される。また、電圧の印加が停止されると積層型圧電素子１が収縮し、皿バネ35がピストン33を押し返すことによって流体通路29が開放され、噴射孔23が流体通路29と連通して、噴射孔23から流体の噴射が行なわれるようになっている。

　なお、流体噴射の動作としては、積層型圧電素子１に電圧を印加することによって流体通路29を開放して噴射孔23から流体を吐出し、電圧の印加を停止することによって流体通路29を閉鎖して流体の吐出を停止するように構成してもよい。

　また、本発明の噴射装置21は、噴射孔23を有する容器25と、本発明の積層型圧電素子１とを備え、容器25内に充填された流体を積層型圧電素子１の駆動により噴射孔23から吐出させるように構成されていてもよい。すなわち、積層型圧電素子１は必ずしも容器25の内部にある必要はなく、積層型圧電素子１の駆動によって容器25の内部に噴射孔23への流体の供給および停止を行なうための圧力が加わるように構成されていればよい。また、液体を始めとする流体は、流体通路29を通して噴射孔23に供給されるだけでなく、容器25内の適当な箇所に流体を一時的に溜めておく部分を設けて、容器25内に充填された流体を噴射孔23から吐出させてもよい。

　なお、本発明において、流体とは、燃料あるいはインク等の液体の他、種々の液状体（導電性ペースト等）および気体が含まれる。これら流体に対して本発明の噴射装置21を用いることによって、流体の流量および噴射タイミングを長期にわたって安定して制御することができる。

　本発明の積層型圧電素子１を採用した本発明の噴射装置21を内燃機関に用いれば、従来の噴射装置に比べて、エンジン等の内燃機関の燃焼室に燃料をより長期間にわたって精度よく噴射させることができる。

　＜燃料噴射システムの実施形態＞
  次に、本発明に係る燃料噴射システムの実施の形態の一例について説明する。図22は、本発明に係る燃料噴射システムの実施の形態の一例を示す概略図である。

　図22に示すように、本例の燃料噴射システム41は、高圧燃料を蓄えるコモンレール43と、このコモンレール43に蓄えられた高圧燃料を噴射する複数の本発明の噴射装置21と、コモンレール43に高圧燃料を供給する圧力ポンプ45と、噴射装置21に駆動信号を与える噴射制御ユニット47とを備えている。

　噴射制御ユニット47は、外部情報または外部からの信号に基づいて高圧燃料の噴射の量やタイミングを制御する。例えば、エンジンの燃料噴射に用いる噴射制御ユニット47の場合には、エンジンの燃焼室内の状況をセンサ等で感知しながら燃料噴射の量やタイミングを制御することができる。

　圧力ポンプ45は、流体タンク49から流体燃料を高圧でコモンレール43に供給する役割を果たす。例えばエンジンの燃料噴射システム41の場合には、1000～2000気圧程度、好ましくは1500～1700気圧程度の高圧にしてコモンレール43に流体燃料を送り込む。

　コモンレール43では、圧力ポンプ45から送られてきた高圧燃料を蓄え、積層型圧電素子１の駆動に応じて噴射装置21に適宜送り込む。噴射装置21は、前述したように噴射孔23から所定量の流体である高圧燃料を噴射孔23の外部または噴射孔23に隣接する容器に高圧で吐出（噴射）する。例えば、燃料を噴射供給する対象がエンジンの場合には、流体である高圧燃料を噴射孔23からエンジンの燃焼室内に霧状に噴射する。

　なお、本発明は、上記の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行なうことは何ら差し支えない。また、本発明は、積層型圧電素子および噴射装置ならびに燃料噴射システムに関するものであるが、上記の実施の形態の例に限定されるものでなく、例えば、インクジェットプリンタの印字装置、あるいは圧力センサ等に用いるものであっても、圧電特性を利用した積層型の圧電素子であれば、同様の構成で実施可能である。

　＜製造方法＞
  本発明に係る第１の積層型圧電素子の製造方法について説明する。

  まず、圧電体層３となるセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、圧電セラミックスの仮焼粉末と、アクリル系あるいはブチラール系等の有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合してスラリーを作製する。そして、このスラリーにドクターブレード法やカレンダーロール法等のテープ成型法を用いることにより、セラミックグリーンシートを作製する。圧電セラミックスとしては圧電特性を有するものであればよく、例えば、ＰｂＺｒＯ_３－ＰｂＴｉＯ_３等からなるペロブスカイト型酸化物等を用いることができる。また、可塑剤としては、ＤＢＰ（フタル酸ジブチル），ＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）等を用いることができる。

　次に、内部電極層５となる導電性ペーストを作製する。具体的には、銀－パラジウム等の金属粉末にバインダーおよび可塑剤等を添加混合することで、導電性ペーストを作製する。この導電性ペーストを上記のセラミックグリーンシート上にスクリーン印刷法を用いて所定のパターンに印刷する。さらに、この導電性ペーストがスクリーン印刷されたセラミックグリーンシートを複数積層する。そして、後述するように焼成することで、交互に積層された圧電体層３および内部電極層５を備えた積層体７を形成することができる。

　このとき、予定破断層16として、例えば、多数の独立した金属粒子を含む多孔質金属粒子層を形成する場合であれば、導電性ペースト中にカーボン粉末を含有させて、焼成中にそのカーボン粉末を消失させたり、導電性ペーストの印刷時にドットパターンとなるようにパターン印刷したり、導電性ペーストを印刷乾燥した後にドライアイスブラストを行なって印刷面を荒らしたりする方法がある。

　また、予定破断層16として、多数の独立した金属粒子を含む多孔質金属粒子層を量産して形成する場合であれば、予定破断層16となる多孔質金属粒子層の導電性ペーストとその他の内部電極層５の導電性ペーストとの金属成分比率を変えて、焼成中に濃度差を利用して、予定破断層16から、圧電体層３を介して隣接している内部電極層５へ金属を拡散させることによって多孔質とすることができる。この方法は、量産性に優れている点で好ましい。特に、主に銀－パラジウムからなる導電性ペーストを用いて、予定破断層16となる層の銀濃度をその他の内部電極層５の銀濃度よりも高くすると、焼成時に銀が液相を形成するとともに圧電体層３の圧電体粒子間を容易に移動することができるので、極めて均一な多孔質金属粒子層からなる予定破断層16が形成できる。

　その後、積層型圧電素子１の積層体７の外表面に、端部が露出している内部電極層５との導通が得られるように外部電極９を形成する。この外部電極９は、銀粉末およびガラス粉末にバインダーを加えて銀ガラス導電性ペーストを作製し、これを積層体７の側面に印刷して、乾燥接着する、あるいは焼き付けることによって得ることができる。

　外部電極９に底が積層体７に達していない溝12を設けるには、銀ガラス導電性ペーストを印刷する際に複数層パターン印刷して形成する方法が最も量産的である。まず外部電極９として最深層９Ａをパターン印刷して乾燥した後に、外部電極９のパターン自体に溝12の形状も加えたパターンを用いて、スクリーン印刷によって最深層９Ａ上に、この最深層９Ａと溝12の形状にパターンをくりぬいた表面側に位置する層９Ｂとの間に位置する層９Ｃと、同じく溝12の形状にパターンをくりぬいた表面側に位置する層９Ｂとを順に印刷して積層する。このとき、積層する上部層（層９Ｃおよび層９Ｂ）のパターンにおける溝12の開口幅を大きくして印刷することで、溝12の底面の幅よりも開口の幅の方を大きくすることができる。

　なお、このように外部電極９を積層構造の順に印刷し積層して形成する方法の他には、印刷法や蒸着法等によって外部電極９を形成した後に底が積層体７に達していない溝12のパターンにエッチングする方法、同様に外部電極９を形成した後に底が積層体７に達していない溝12の形状のパターンを設けたメタルマスクを載せて、サンドブラストやドライアイスブラストを行なう方法、あるいは、同様に外部電極９を形成した後にダイヤモンドディスク等の切削手段を用いて底が積層体７に達していない溝12のパターンに切削加工する方法等がある。

　次に、金属の線材からなるリード線や、金属メッシュあるいはメッシュ状の金属板等からなる導電部材を、外部電極９の表面に半田や導電性接着剤等の結合材を用いて接合し接続固定する。ここで、導電部材の材質は、銀，ニッケル，銅，リン青銅，鉄，ステンレス等の金属や合金が好ましい。また、導電部材の表面には、銀やニッケル等のメッキが施されていてもよい。

　なお、導電部材は、外部電極９の積層方向の全てにわたって接合されていてもよいし、外部電極９の一部分に接合されていても構わない。

　次に、シリコーンゴムからなる外装樹脂を含む樹脂溶液に、外部電極９を形成した積層体７を浸漬する。そして、シリコーン樹脂溶液を真空脱気することにより、積層体７の外周側面の凹凸部にシリコーン樹脂を密着させ、その後、シリコーン樹脂溶液から積層体７を引き上げる。これにより、溝12を有する外部電極９を形成した積層体７の側面にシリコーン樹脂がコーティングされる。

　その後、外部電極９に接続した導電部材を介して一対の外部電極９から内部電極層５によって圧電体層３に0.1～３ｋＶ／ｍｍの直流電圧を印加し、積層体７の圧電体層３を分極することによって、本例の積層型圧電素子１が完成する。そして、導電部材を外部の電圧供給部に接続し、導電部材および外部電極９を介して内部電極層５によって圧電体層３に電圧を印加することにより、各圧電体層３を逆圧電効果によって大きく変位させることができる。これにより、例えばエンジンに燃料を噴射供給する自動車用燃料噴射弁機構として機能させることが可能となる。

　次に、本発明に係る第２の積層型圧電素子の製造方法について説明する。

  圧電体層３となるセラミックグリーンシートを製作する工程から、積層型圧電素子１の積層体７の外表面に、端部が露出している内部電極層５との導通が得られるように外部電極９を形成する工程までは、上述の本発明に係る第１の積層型圧電素子の製造方法と同じであるので省略する。

　外部電極９に第２のスリット10を設けるには、銀ガラス導電性ペーストを印刷する際に第２のスリット10を形成するようにパターン印刷する方法が最も量産的である。他には、外部電極９を形成した後に第２のスリット12のパターンをエッチングする方法、第２のスリット10の形状のパターンを設けたメタルマスクをのせて、サンドブラストやドライアイスブラストを行なう方法、あるいは、ダイヤモンドディスクを用いてダイシング加工する方法等がある。

　次に、外部電極９の表面に長手方向に導電性接続部材11を被着する。この導電性接続部材11は、外部電極９の表面に半田や導電性接着剤等の導電性接合剤を外部電極９の形状にならって塗布等により付与することによって、長手方向に被着する。そして、この導電性接続部材11を用いて、金属の線材からなるリード線や金属メッシュあるいはメッシュ状の金属板等からなる外部リード線14を、外部電極９の表面に接合し接続固定する。

　ここで、外部リード線14の材質は、銀，ニッケル，銅，リン青銅，鉄，ステンレス等の金属や合金が好ましい。また、外部リード線14の表面には、銀やニッケル等のメッキが施されてもよい。なお、外部リード線14は、導電性接続部材11により外部電極９の積層方向の全てにわたって接続されてもよいし、外部電極９の一部の領域に接続されていてもよい。

　そして、導電性接続部材11に第１のスリット13を設けるには、外部電極９に第２のスリット12を設ける方法と同様に、導電性接続部材11を形成した後にエッチングする方法、スリット12の形状のパターンを設けたメタルマスクをのせて、サンドブラストやドライアイスブラストを行なう方法、あるいは、ダイヤモンドディスクを用いてダイシング加工する方法等がある。

　次に、シリコーンゴムからなる外装樹脂を含む樹脂溶液に、導電性接続部材11を形成し外部リード線14を接続した積層体７を浸漬する。そして、シリコーン樹脂溶液を真空脱気することにより、積層体７の外周側面の凹凸部にシリコーン樹脂を密着させ、その後、シリコーン樹脂溶液から積層体７を引き上げる。これにより、スリット12を有する導電性接続部材11を形成した積層体７の側面に外装樹脂としてのシリコーン樹脂がコーティングされる。

　その後、外部リード線14および導電性接続部材11を介して一対の外部電極９から内部電極層５によって圧電体層３に0.1～３ｋＶ／ｍｍの直流電圧を印加し、積層体７の圧電体層３を分極することによって、本例の積層型圧電素子１が完成する。そして、外部リード線14を外部の電圧供給部（図示せず）に接続し、外部リード線14，導電性接続部材11および外部電極９を介して内部電極層５によって圧電体層３に電圧を印加することにより、各圧電体層３を逆圧電効果によって大きく変位させることができる。これにより、例えばエンジンに燃料を噴射供給する自動車用燃料噴射弁機構として機能させることが可能となる。

　＜第１の積層型圧電素子の実施例＞
  本発明の積層型圧電素子の例を以下のようにして作製した。

  まず、平均粒径が0.4μｍのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）粉末を主成分とする原料粉末にバインダーおよび可塑剤を混合したスラリーを作製し、ドクターブレード法で厚みが150μｍのセラミックグリーンシートを作製した。

　次に、Ａｇ95質量％－Ｐｄ５質量％の金属組成である銀－パラジウム合金粉末を含有する原料粉末にバインダーを加えた導電性ペーストＡと、Ａｇ100質量％の金属組成である銀粉末を含有する原料粉末にバインダーを加えた導電性ペーストＢとを作製した。

　そして、セラミックグリーンシートの片面に、導電性ペーストＡをスクリーン印刷法により30μｍの厚みになるように内部電極層５のパターンで印刷した。そして、導電性ペーストＡが印刷された各セラミックグリーンシートを積層して生積層体を作製した。なお、積層数としては、内部電極層５の数が300となるように積層し、生積層体の積層方向の両端部には、導電性ペーストが印刷されていないセラミックグリーンシートのみをそれぞれ20枚積層し、試料番号１～３、６とした。

　次に、予定破断層16として、孤立した金属粒子からなる低剛性金属層を設けるために、試料番号４においては、積層方向の50番目および250番目に位置する内部電極層５を、導電性ペーストＢを用いて印刷した。同様に、試料番号５においては、積層方向の50番目，100番目，150番目，200番目および250番目に位置する内部電極層５を、導電性ペーストＢを用いて印刷した。

　次に、それぞれの試料番号の生積層体に所定の温度で脱バインダー処理を施した後、800～1000℃で焼成して、積層体７を得た。ここで、試料番号４，５では、導電性ペーストＢを用いた層の電極成分の銀が焼成中に隣接する銀濃度の低い金属層に拡散するために、導電性ペーストＢを用いた層に、孤立した金属粒子からなる低剛性金属層である予定破断層16が形成された。

　そして、各々の試料番号の積層体７に、所望の寸法に加工した上で、表１に示すように図３，図４，図７および図８に示す例のように底が積層体７に達していない溝12が形成できるように、外部電極９をそれぞれ形成した。ここで、まず銀を主成分とする金属粉末にバインダー，可塑剤，ガラス粉末等を添加混合して、導電性ペーストＣを作製した。次に、銀を主成分とする金属粉末にバインダー，可塑剤を添加混合して、導電性ペーストＤを作製した。さらに、孤立した金属粒子からなる低剛性金属層の予定破断層16となる外部電極９を形成する目的で、銀を主成分とする金属粉末にバインダー，可塑剤とともに銀と同じ重量となるアクリルビーズを添加混合して、導電性ペーストＥを作製した。

　次に、導電性ペーストＣを、積層体７の側面の外部電極９を形成する箇所にスクリーン印刷等によってパターン印刷した。乾燥後、試料番号１は、導電性ペーストＣを印刷した時と同じ印刷パターンを用い、試料番号２～５は、底が積層体７に達していない溝12の形状を加えた印刷パターンを用いて、導電性ペーストＤを印刷した。試料番号６は、底部が積層体７に達していない溝12の形状を加えた印刷パターンを用いて、導電性ペーストＥを印刷乾燥した後、底が積層体７に達していない溝12の形状を加えた印刷パターンを用いて、導電性ペーストＤを印刷した。そして、いずれも乾燥した後、600～800℃で焼成して、外部電極９を形成した。

　得られた各試料の外部電極９においては底が積層体７に達していない溝12の形状は底面の幅より開口の幅が約10％大きくなっているものであったが、これは、印刷直後の導電性ペーストのパターンエッジ部が表面張力で丸みを帯びた形状になるため、開口の縁部が面取りされたためである。なお、底が積層体７に達していない溝12の底面の形状は長方形状としたので、溝12の寸法として、長方形状の底面の幅および長さを表１の寸法の欄に幅×長さとして示した。

　なお、試料番号４，５については、溝12を予定破断層16の位置に設けた。これについては、表１の本数の欄に「予定破断層」と示している。

　このようにして作製した各試料を用いて駆動評価を行なった。駆動評価としては、高速応答性評価と耐久性評価とを行なった。まず、外部電極９にリード線を接続し、正極および負極の外部電極９からリード線を介して圧電体層３に３ｋＶ／ｍｍの直流電圧を15分間印加して分極処理を行ない、積層型圧電素子１を用いた圧電アクチュエータを作製した。得られた圧電アクチュエータに170Ｖの直流電圧を印加して、初期状態の変位量を測定した。

　高速応答性評価としては、各々の圧電アクチュエータに室温で０～＋170Ｖの電圧の交流電圧を150Ｈｚから徐々に周波数を増加させて印加した。耐久性評価としては、各々の圧電アクチュエータに室温で０～＋170Ｖの電圧の交流電圧を150Ｈｚの周波数で印加して、１×10^９回まで連続駆動した試験を行なった。これらの各試料の作製条件を表１に、また試験の結果を表２に示す。

　表１および表２に示すように、外部電極９に底が積層体７に達していない溝12を形成しなかった比較例の試料番号１についてのみ、圧電アクチュエータでは、周波数が１ｋＨｚを超えた時にうなり音の発生が認められた。これは、試料番号１の積層型圧電素子では、積層体７が外部電極９に拘束されているために、駆動に伴って内部電極層５間に局部発熱が生じた際に、圧電体層３毎の変位速度に乱れが生じ、印加した交流電圧の周波数に変位が追従できなかったためにうなり音が発生したものと考えられる。

　なお、駆動周波数を確認するために、横河電機製オシロスコープＤＬ1640Ｌを用いて試料番号１の駆動信号のパルス波形を確認したところ、駆動周波数の整数倍の周波数に相当する箇所に高調波ノイズが確認された。これについて、表１では高調波成分のノイズ発生の欄に「あり」で示した。

　また、耐久性評価の結果としては、試料番号１では、耐久性評価試験後の変位量（１×10^９回後の変位量）は５μｍとなり、耐久性評価試験前と比較して90％近く（｛（45－５）／45｝×100＝88.9（％））低下していた。また、試料番号１の圧電アクチュエータでは、連続駆動後（１×10^９回）に、外部電極９に剥がれが見られ、また積層体７において積層部分の一部に剥がれが見られた。

　一方、本発明の実施例である試料番号２～６の圧電アクチュエータでは、いずれも連続駆動後（１×10^９回）に、外部電極９の剥がれおよび積層体７における積層部分の剥がれは見られなかった。また、耐久性評価試験後の変位量の低下がいずれも３μｍ以下であり、耐久性評価試験前と比較して変位量の低下は７％以下（｛（48－45）／48｝×100＝6.25（％））に抑えられていた。このように、本発明の実施例である試料番号４～６の圧電アクチュエータでは、１×10^９回の連続駆動後も変位量の低下が確認されず、非常に高い耐久性を有していることが分かった。

　なお、耐久性評価試験後に、試料番号４，５の積層型圧電素子では、予定破断層16に亀裂が生じていた。亀裂の位置は底が積層体７に達していない溝12を設けた部分であることが確認できたので、予定破断層16が溝12を用いることによって優先的に破断し、積層体７における応力を緩和したことを確認できた。

　また、試料番号６の積層型圧電素子は、外部電極９の層９Ｃが孤立した金属粒子からなる低剛性金属層で形成されており、耐久性評価試験後に、この低剛性金属層である外部電極９の層９Ｃに亀裂が生じていた。この亀裂の位置は溝12を設けた部分を起点に外部電極９の層９Ｃ内のみであることが確認できたので、溝12を用いることによって低剛性金属層で形成した外部電極９の層９Ｃが優先的に破断し、積層体７における応力を緩和したことを確認できた。

　＜第２の積層型圧電素子の実施例＞
  本発明の積層型圧電素子の例を以下のようにして作製した。

  まず、平均粒径が0.4μｍのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）粉末を主成分とする原料粉末にバインダーおよび可塑剤を混合したスラリーを作製し、ドクターブレード法で厚み150μｍのセラミックグリーンシートを作製した。

　次に、Ａｇ95質量％－Ｐｄ５質量％の金属組成である銀－パラジウム合金粉末を含有する原料粉末にバインダーを加えた導電性ペーストＡと、Ａｇ100質量％の金属組成である銀粉末を含有する原料粉末にバインダーを加えた導電性ペーストＢとを作製した。

　そして、セラミックグリーンシートの片面に、導電性ペーストＡをスクリーン印刷法により30μｍの厚みになるように内部電極層５のパターンで印刷した。そして、導電性ペーストＡが印刷された各セラミックグリーンシートを積層して生積層体を作製した。なお、積層数としては、内部電極層５の数が300となるように積層し、生積層体の積層方向の両端部には、導電性ペーストが印刷されていないセラミックグリーンシートのみをそれぞれ20枚積層し、試料番号11～20とした。

　次に、予定破断層16として、孤立した金属粒子からなる低剛性金属層を設けるために、試料番号15～20においては、積層方向の50番目および250番目に位置する内部電極層５を、導電性ペーストＢを用いて印刷した。

　次に、それぞれの試料番号の生積層体に所定の温度で脱バインダー処理を施した後、800～1000℃で焼成して、積層体７を得た。ここで、試料番号15～20では、導電性ペーストＢを用いた層の電極成分の銀が焼成中に隣接する銀濃度の低い金属層に拡散したために、導電性ペーストＢを用いた層に、孤立した金属粒子からなる低剛性金属層である予定破断層16が形成された。

　そして、各々の試料番号の積層体７に、所望の寸法に加工した上で、表３に示すように試料番号19，20は、第２のスリット15が形成できるように、外部電極９をそれぞれ形成した。まず、銀を主成分とする金属粉末にバインダー，可塑剤，ガラス粉末等を添加混合して外部電極９用の導電性ペーストＣを作製した。この導電性ペーストＣを、積層体７の長方形状の側面の外部電極９を形成する箇所にスクリーン印刷等によって、積層体７の積層方向に長く延びた長方形状のパターンに印刷した。

　その後、600～800℃で焼成して、外部電極９を形成した。このとき、外部電極９は、積層体７の側面に積層方向の長手方向に形成し、第２のスリット15は、積層方向の50番目および250番目に位置する内部電極層５である予定破断層16に重なった位置に、幅（積層方向の幅）×長さ（積層方向に直交する方向の長さ）を0.5ｍｍ×３ｍｍの大きさとして積層方向に直交する向きに形成した。

　そして、各試料番号の外部電極９の表面に、導電性接続部材11として銀粉末を用いた導電性ペーストを全面に塗布して硬化させて被着する際に、その導電性接続部材11に直径0.5ｍｍの金属の線材からなる外部リード線18を埋設して接続した。そして、導電性接続部材11を形成した後に第１のスリット14の形状のパターンを設けたメタルマスクをのせて、サンドブラストで第１のスリット14を加工した。この第１のスリット14は、各試料番号について、それぞれ次のように形成した。

　試料番号11では、本発明の比較例として、第１のスリット14を形成しなかった。試料番号12では、積層体７の積層方向の50番目および250番目の内部電極層５に重なる位置の導電性接続部材11に、積層方向に直交する向きに幅0.5ｍｍ×長さ１ｍｍの第１のスリット14を導電性接続部材11内に納まるように形成した。試料番号13では、試料番号12と同じ位置の内部電極層５上の導電性接続部材11に、積層方向に直交する向きに幅0.5ｍｍ×長さ１ｍｍの第１のスリット14を、一方の端が外部電極９の端に至るように形成した。

　試料番号14では、試料番号12と同じ位置の内部電極層５上の導電性接続部材11に、積層方向に直交する向きに幅0.5ｍｍ×長さ３ｍｍの第１のスリット14を、外部電極９の端から端に至るように形成した。試料番号15～18では、積層体７の積層方向の50番目および250番目の予定破断層13に重なるように導電性接続部材11に、積層方向に直交する向きに幅0.5ｍｍ×長さ３ｍｍの第１のスリット14を、外部電極９の端から端に至るように形成した。

　また、試料番号19では、導電性接続部材11に第１のスリット14を設けなかった。そして、試料番号20では、積層方向の50番目および250番目の予定破断層16に重なるように、外部電極９および導電性接続部材11に、積層方向に直交する向きに幅0.5ｍｍ×長さ３ｍｍの第２のスリット15を外部電極９の端から端に至るように、および幅0.5ｍｍ×長さ３ｍｍの第１のスリット14を同じく外部電極９の端から端に至るように形成した。

　そして、シリコーンゴムからなる外装樹脂を含む樹脂溶液に、外部電極９を形成し導電性接続部材11を被着した積層体７を浸漬した。そして、シリコーン樹脂溶液を真空脱気することにより、積層体７の外周側面の凹凸部にシリコーン樹脂を密着させ、その後、シリコーン樹脂溶液から積層体７を引き上げることにより、積層体７の側面に外装樹脂としてのシリコーン樹脂を形成した。

　このようにして作製した各試料を用いて駆動評価を行なった。駆動評価としては、高速応答性評価と耐久性評価とを行なった。まず、外部リード線18，導電性接続部材11および外部電極９を介して内部電極層５から圧電体層３に３ｋＶ／ｍｍの直流電圧を15分間印加して分極処理を行ない、積層型圧電素子１を用いた圧電アクチュエータを作製した。得られた圧電アクチュエータに170Ｖの直流電圧を印加して、初期状態の変位量を測定した。

　高速応答性評価としては、各々の圧電アクチュエータに室温で０～＋170Ｖの電圧の交流電圧を150Ｈｚから徐々に周波数を増加させて印加した。耐久性評価としては、各々の圧電アクチュエータに室温で０～＋170Ｖの電圧の交流電圧を150Ｈｚの周波数で印加して、１×10^９回まで連続駆動した試験を行なった。これらの各試料の作製条件を表３に、また試験の結果を表４に示す。

　表３および表４に示すように、導電性接続部材11に第１のスリット14を形成しなかった比較例の試料番号11についてのみ、圧電アクチュエータでは、印加電圧の周波数が１ｋＨｚを超えた時にうなり音の発生が認められた。これについて、表４のうなり音の発生の欄に「発生」で示した。これは、試料番号11の積層型圧電素子では、積層体７が導電性接続部材11に拘束されているために、駆動に伴って内部電極層５間に局部発熱が生じた際に、圧電体層３毎の変位速度に乱れが生じ、印加した交流電圧の周波数に変位が追従できなかったものと考えられる。

　なお、駆動周波数を確認するために、横河電機製オシロスコープＤＬ1640Ｌを用いて試料番号11の駆動信号のパルス波形を確認したところ、駆動周波数の整数倍の周波数に相当する箇所に高調波ノイズが確認された。これについて、表４の高調波成分のノイズの欄に「発生」で示した。

　また、耐久性評価の結果としては、比較例の試料番号11では、耐久性評価試験後の変位量（１×10^９サイクル後の変位量）は５μｍとなり、耐久性評価試験前と比較して90％近く（｛（４５－５）／45｝×100＝88.9（％））低下していた。また、試料番号11の圧電アクチュエータでは、連続駆動後（１×10^９回）に、導電性接続部材11の一部および外部電極９の一部に剥がれが見られ、また積層体７において積層部分の一部に亀裂の発生が見られた。

　一方、本発明の実施例である試料番号12～20の圧電アクチュエータでは、いずれも連続駆動後（１×10^９回）に導電性接続部材11の剥がれ、外部電極９の剥がれ、および積層体７の積層部分の亀裂は確認されなかった。また、耐久性評価試験後の変位量（１×10^９サイクル後の変位量）の低下は８μｍ以下であり、耐久性評価試験前と比較して変位量の低下は18％以下（最大で試料番号２において｛（45－37）／45｝×100＝17.8（％））に抑えられていた。

　特に、試料番号15～18の圧電アクチュエータでは、第１のスリット14を予定破断層16に重なるように形成したことにより、積層体７が伸び縮みする時に、導電性接続部材11に加わった応力を第１のスリット14を介して予定破断層16に伝えることができ、予定破断層16を破断させることによって、積層体７における応力を緩和することができたので、１×10^９サイクル後も変位量の低下が６％台と10％以下であり、非常に高い耐久性を有していることが分かった。さらに、試料番号20の圧電アクチュエータでは、外部電極９の第２のスリット15が外部電極９に発生する応力を緩和する効果をもたらし、さらに、同じ箇所で導電性接続部材11の第１のスリット14によって導電性接続部材11に発生する応力を緩和することができたので、１×10^９サイクル後も変位量の低下がほとんど確認されず、低下量が１μｍで変化率も2.1％と小さく、非常に高い耐久性を有していることが分かった。

　なお、耐久性評価試験後に、試料番号15～20の積層型圧電素子は、予定破断層16に亀裂が発生していたのが確認できた。これは、導電性接続部材11に第１のスリット14を設けた位置で、または外部電極９に第２のスリット15を設けた位置で応力が集中することにより、それらが重なるように形成された予定破断層16に対して応力を伝えて破断を開始させることができたものである。このことから、導電性接続部材11に第１のスリット14を設けることによって予定破断層16が優先的に破断し、積層体７における応力を緩和したことを確認できた。

１・・・積層型圧電素子
３・・・圧電体層
５・・・内部電極層
７・・・積層体
９・・・外部電極
９Ａ・・・最深層（積層体側に位置する層）
９Ｂ・・・表面側に位置する層
９Ｃ・・・最深層と表面側に位置する層との間に位置する層
11・・・導電性接続部材
12・・・溝
13・・・スリット
14・・・第１のスリット
15・・・第２のスリット
16・・・予定破断層
18・・・外部リード線
21・・・噴射装置
23・・・噴射孔
25・・・容器
27・・・ニードルバルブ
29・・・流体通路
31・・・シリンダ
33・・・ピストン
35・・・皿バネ
41・・・燃料噴射システム
43・・・コモンレール
45・・・圧力ポンプ
47・・・噴射制御ユニット
49・・・燃料タンク

Claims (22)

1. 　圧電体層と内部電極層とが交互に積層された積層体の側面に、前記内部電極層に電気的に接続された外部電極を備えた積層型圧電素子であって、前記外部電極に、底が前記積層体に達していない溝が形成されていることを特徴とする積層型圧電体素子。
2. 　前記外部電極は、複数層が積層された積層構造を有しており、前記溝が、前記外部電極の最も前記積層体側に位置する最深層よりも表面側の層に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型圧電素子。
3. 　前記溝は、一端が前記外部電極の縁に達していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型圧電素子。
4. 　前記溝は、底面の幅よりも前記外部電極の表面における開口の幅の方が大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の積層型圧電素子。
5. 　前記溝は、開口の幅が前記外部電極の縁側で大きくなっていることを特徴とする請求項３に記載の積層型圧電素子。
6. 　前記溝は、前記外部電極の縁からこれに対向する縁にかけて形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の積層型圧電素子。
7. 　前記溝は、前記内部電極層と平行に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の積層型圧電素子。
8. 　前記積層体は、駆動時に前記内部電極層よりも優先的に破断することによって応力を緩和する予定破断層を含んでおり、前記溝は、前記予定破断層の近傍に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の積層型圧電素子。
9. 　前記外部電極は、前記積層体の積層方向に交わる方向に沿って延びるように前記外部電極の厚み方向にわたってスリットがさらに形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の積層型圧電素子。
10. 　圧電体層および内部電極層が交互に積層された積層体と、該積層体の側面に積層方向に長く接合されて前記内部電極層に電気的に接続された外部電極と、該外部電極の表面に長手方向に被着された、外部リード線を接続する導電性接続部材とを含む積層型圧電素子であって、前記導電性接続部材に、前記積層体の積層方向に交わる向きに延びた、前記導電性接続部材の厚み方向にわたる第１のスリットがあることを特徴とする積層型圧電素子。
11. 　前記第１のスリットは、前記積層体の積層方向に直交する向きに延びていることを特徴とする請求項１０に記載の積層型圧電素子。
12. 　前記第１のスリットは、前記導電性接続部材の幅方向の端に至っていることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の積層型圧電素子。
13. 　前記第１のスリットは、前記導電性接続部材の幅方向の両端間にわたっていることを特徴とする請求項１２に記載の積層型圧電素子。
14. 　前記第１のスリットは、前記積層体の前記内部電極層または前記圧電体層に設定された、駆動時に優先的に破断されることによって応力を緩和する予定破断層に重なっていることを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれかに記載の積層型圧電素子。
15. 　前記外部リード線は、前記積層体の積層方向に複数本が配置されており、前記第１のスリットは、前記外部リード線の間にあることを特徴とする請求項１０に記載の積層型圧電素子。
16. 　前記第１のスリットは、前記外部リード線から離れていることを特徴とする請求項１５に記載の積層型圧電素子。
17. 　前記第１のスリットは、少なくとも一部が前記外部リード線に添っていることを特徴とする請求項１５に記載の積層型圧電素子。
18. 　前記第１のスリットは、一部が前記外部リード線と前記外部電極との間に入り込んでいることを特徴とする請求項１７に記載の積層型圧電素子。
19. 　前記外部電極に、前記積層体の積層方向に交わる向きに延びた、前記外部電極の厚み方向にわたる第２のスリットがあることを特徴とする請求項１０に記載の積層型圧電素子。
20. 　前記第２のスリットは、前記導電性接続部材の前記第１のスリットとつながっていることを特徴とする請求項２０に記載の積層型圧電素子。
21. 　噴射孔を有する容器と、請求項１乃至請求項２０のいずれかに記載の積層型圧電素子とを備え、前記容器内に蓄えられた流体が前記積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から吐出されることを特徴とする噴射装置。
22. 　高圧燃料を蓄えるコモンレールと、該コモンレールに蓄えられた前記高圧燃料を噴射する請求項２１に記載の噴射装置と、前記コモンレールに前記高圧燃料を供給する圧力ポンプと、前記噴射装置に駆動信号を与える噴射制御ユニットとを備えたことを特徴とする燃料噴射システム。

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