JP2006165193A - 中空積層型圧電素子及びその製造方法 - Google Patents
中空積層型圧電素子及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006165193A JP2006165193A JP2004353164A JP2004353164A JP2006165193A JP 2006165193 A JP2006165193 A JP 2006165193A JP 2004353164 A JP2004353164 A JP 2004353164A JP 2004353164 A JP2004353164 A JP 2004353164A JP 2006165193 A JP2006165193 A JP 2006165193A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- ceramic laminate
- slit
- piezoelectric element
- internal electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 154
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 231
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 153
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 59
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 54
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 33
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 28
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 25
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 23
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000003475 lamination Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 40
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 15
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 14
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 12
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 12
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 10
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 10
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 10
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 9
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 5
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 description 3
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000007652 sheet-forming process Methods 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
- F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
- F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/05—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
- H10N30/053—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes by integrally sintering piezoelectric or electrostrictive bodies and electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
- H10N30/503—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure having a non-rectangular cross-section in a plane orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal or circular in top view
- H10N30/505—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure having a non-rectangular cross-section in a plane orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal or circular in top view the cross-section being annular
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
- H10N30/508—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure adapted for alleviating internal stress, e.g. cracking control layers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/90—Selection of particular materials
- F02M2200/9007—Ceramic materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/90—Selection of particular materials
- F02M2200/9038—Coatings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/90—Selection of particular materials
- F02M2200/9046—Multi-layered materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/90—Selection of particular materials
- F02M2200/9053—Metals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/168—Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/08—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies
- H10N30/085—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by machining
- H10N30/089—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by machining by punching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
【課題】耐久性及び信頼性に優れ、高出力可能な中空積層型圧電素子及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】中空積層型圧電素子１は、圧電材料よりなる圧電層１１と導電性を有する内部電極層２１、２２とを交互に積層してなると共に、積層方向に沿って貫通した中央貫通穴１４を設けてなるセラミック積層体１０を有する。セラミック積層体１０は、内部電極層２１、２２の内周端の少なくとも一部がセラミック積層体１０の内周面１０４に露出しないように、内部電極層２１、２２の内周端の少なくとも一部をセラミック積層体１０の内部に控えさせた内周控え構造を有している。セラミック積層体１０の内周面１０４には、内周面１０４から圧電層１１の内部に向けて窪んだ溝を周方向に設けてなる内周スリット部１３を有している。
【選択図】図１
【解決手段】中空積層型圧電素子１は、圧電材料よりなる圧電層１１と導電性を有する内部電極層２１、２２とを交互に積層してなると共に、積層方向に沿って貫通した中央貫通穴１４を設けてなるセラミック積層体１０を有する。セラミック積層体１０は、内部電極層２１、２２の内周端の少なくとも一部がセラミック積層体１０の内周面１０４に露出しないように、内部電極層２１、２２の内周端の少なくとも一部をセラミック積層体１０の内部に控えさせた内周控え構造を有している。セラミック積層体１０の内周面１０４には、内周面１０４から圧電層１１の内部に向けて窪んだ溝を周方向に設けてなる内周スリット部１３を有している。
【選択図】図１
Description
本発明は、例えば、圧電アクチュエータ等に適用される中空積層型圧電素子及びその製造方法に関する。
近年、自動車の環境問題、燃費、排気ガス等の対策の面から、積層型圧電素子を用いた自動車の燃料噴射用インジェクタの開発が進められている。
積層型圧電素子は、一般に圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体を有している。そして、内部電極層間に電圧を印加することにより、圧電層に変位が生じて駆動するように構成されている。
また、積層型圧電素子には、様々な形状のものがあり、例えば、積層方向に沿って貫通した貫通穴を設けてなるセラミック積層体を有する中空積層型圧電素子がある。
積層型圧電素子は、一般に圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体を有している。そして、内部電極層間に電圧を印加することにより、圧電層に変位が生じて駆動するように構成されている。
また、積層型圧電素子には、様々な形状のものがあり、例えば、積層方向に沿って貫通した貫通穴を設けてなるセラミック積層体を有する中空積層型圧電素子がある。
特許文献１及び特許文献２では、上記の中空積層型圧電素子を、自動車の燃料噴射用インジェクタの圧電アクチュエータとして利用した例が示されている。
ところが、中空積層体圧電素子は、セラミック積層体に貫通穴を設けているため、セラミック積層体の内周面の絶縁が困難であり、充分な信頼性を得ることができないといった問題がある。
ところが、中空積層体圧電素子は、セラミック積層体に貫通穴を設けているため、セラミック積層体の内周面の絶縁が困難であり、充分な信頼性を得ることができないといった問題がある。
上記に示される問題を解決すべく、例えば、特許文献３及び特許文献４では、中空積層型圧電素子において、セラミック積層体の内周面に、電気泳動法等を用いて絶縁体を形成して絶縁する方法が提案されている。
しかしながら、上記のような絶縁方法では、絶縁体の接着強度が充分ではないため、圧電変位によって生じる応力が繰り返しかかることによって絶縁体の剥離等が生じ、水分が浸入して絶縁不良を起こすおそれがある。
しかしながら、上記のような絶縁方法では、絶縁体の接着強度が充分ではないため、圧電変位によって生じる応力が繰り返しかかることによって絶縁体の剥離等が生じ、水分が浸入して絶縁不良を起こすおそれがある。
また、上記以外にも、中空積層型圧電素子に部分電極構造を採用し、セラミック積層体の内周面の絶縁を確保する方法がある。
積層型圧電素子には、内部電極層の端部をセラミック積層体の側面全体に露出する全面電極構造のものと、内部電極層の端部の一部をセラミック積層体の内部に控える部分電極構造（または控え構造）のものがある。全面電極構造は、内部電極層の端部がセラミック積層体の側面全体に露出するため、絶縁部分が多くなり、絶縁を施すことがより困難となる。一方、部分電極構造は、内部電極層の端部をセラミック積層体の内部に控えることにより、絶縁性を確保することができる。
積層型圧電素子には、内部電極層の端部をセラミック積層体の側面全体に露出する全面電極構造のものと、内部電極層の端部の一部をセラミック積層体の内部に控える部分電極構造（または控え構造）のものがある。全面電極構造は、内部電極層の端部がセラミック積層体の側面全体に露出するため、絶縁部分が多くなり、絶縁を施すことがより困難となる。一方、部分電極構造は、内部電極層の端部をセラミック積層体の内部に控えることにより、絶縁性を確保することができる。
ところが、部分電極構造の場合は、圧電変位によって生じる応力が内部電極層の端部に集中し、クラック等が発生するおそれがある。そして、このような不具合は、高出力化すればより顕著なものとなる。そのため、高出力化を図ることはもとより、長期間の使用における充分な耐久性及び信頼性を得ることが困難である。
以上のごとく、従来の中空積層型圧電素子では、絶縁性を確保し、充分な耐久性及び信頼性を有すると共に、高出力を得ることが容易ではなかった。
以上のごとく、従来の中空積層型圧電素子では、絶縁性を確保し、充分な耐久性及び信頼性を有すると共に、高出力を得ることが容易ではなかった。
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り、耐久性及び信頼性に優れ、高出力可能な中空積層型圧電素子及びその製造方法を提供しようとするものである。
第１の発明は、圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなると共に、積層方向に沿って貫通した中央貫通穴を設けてなるセラミック積層体を有する中空積層型圧電素子において、
上記セラミック積層体は、上記内部電極層の内周端の少なくとも一部が上記セラミック積層体の内周面に露出しないように、上記内部電極層の内周端の少なくとも一部を上記セラミック積層体の内部に控えさせた内周控え構造を有しており、
上記セラミック積層体の内周面には、該内周面から上記圧電層の内部に向けて窪んだ溝を周方向に設けてなる内周スリット部を有していることを特徴とする中空積層型圧電素子にある（請求項１）。
上記セラミック積層体は、上記内部電極層の内周端の少なくとも一部が上記セラミック積層体の内周面に露出しないように、上記内部電極層の内周端の少なくとも一部を上記セラミック積層体の内部に控えさせた内周控え構造を有しており、
上記セラミック積層体の内周面には、該内周面から上記圧電層の内部に向けて窪んだ溝を周方向に設けてなる内周スリット部を有していることを特徴とする中空積層型圧電素子にある（請求項１）。
本発明の中空積層型圧電素子において、上記セラミック積層体は、上記内部電極層の内周端の少なくとも一部を上記セラミック積層体の内部に控えさせた内周控え構造を有している。
即ち、上記内部電極層の内周端を上記セラミック積層体の内部に控えることにより、該セラミック積層体の内周面の電気的な絶縁性を確保することができる。そのため、絶縁性を確保することが困難であった上記内周面においても、絶縁性を容易かつ確実に確保することができる。
即ち、上記内部電極層の内周端を上記セラミック積層体の内部に控えることにより、該セラミック積層体の内周面の電気的な絶縁性を確保することができる。そのため、絶縁性を確保することが困難であった上記内周面においても、絶縁性を容易かつ確実に確保することができる。
また、上記セラミック積層体の内周面には、該内周面から上記圧電層の内部に向けて窪んだ溝を周方向に設けてなる上記内周スリット部を有している。
即ち、上記セラミック積層体は、上記内周スリット部を有していることにより、圧電変位によって生じる応力を緩和することができる。そのため、上記セラミック積層体は、上記圧電層に発生するクラック等を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。そして、それ故に、従来よりも高出力となるように駆動させても充分な耐久性を発揮すると共に、高い信頼性を得ることができる。
即ち、上記セラミック積層体は、上記内周スリット部を有していることにより、圧電変位によって生じる応力を緩和することができる。そのため、上記セラミック積層体は、上記圧電層に発生するクラック等を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。そして、それ故に、従来よりも高出力となるように駆動させても充分な耐久性を発揮すると共に、高い信頼性を得ることができる。
このように、上記セラミック積層体は、電気的な絶縁性を充分に確保できると共に、高い耐久性及び信頼性を得ることができる。また、このようなセラミック積層体を有する中空積層型圧電素子は、高出力を得ることができる高性能なものとなる。
以上のごとく、本発明によれば、耐久性及び信頼性に優れ、高出力可能な中空積層型圧電素子を提供することができる。
第２の発明は、第１の発明の中空積層型圧電素子を製造する方法であって、
上記セラミック積層体における上記圧電層を形成するためのグリーンシートを形成するシート形成工程と、
上記グリーンシート上に、上記内部電極層を形成するための電極材料を中央部に穴のある環状形状となるように配設する電極材料配設工程と、
上記グリーンシート上に、その後の焼成を行うことによって消失する消失スリット層を形成する消失スリット層形成工程と、
上記グリーンシート上における上記電極材料及び上記消失スリット層の内周側及び外周側の少なくとも一部に、スペーサ層を形成するスペーサ層形成工程と、
上記電極材料及び上記スペーサ層の上に、接着層を形成する接着層形成工程と、
上記グリーンシートを打ち抜いて、該グリーンシートと、上記電極材料及び上記スペーサ層と、上記接着層とを順次積層してなると共に中央に貫通穴を有する電極材料含有片と、上記グリーンシートと、上記消失スリット層及び上記スペーサ層とを順次積層してなると共に中央に貫通穴を有する消失スリット層含有片とを得る打ち抜き工程と、
上記電極材料含有片と上記消失スリット層含有片との上記貫通穴を揃えて交互に積層して中間積層体を形成する積層工程と、
上記中間積層体を焼成して、上記消失スリット層を消失させる焼成工程とを含むことを特徴とする中空積層型圧電素子の製造方法にある（請求項９）。
上記セラミック積層体における上記圧電層を形成するためのグリーンシートを形成するシート形成工程と、
上記グリーンシート上に、上記内部電極層を形成するための電極材料を中央部に穴のある環状形状となるように配設する電極材料配設工程と、
上記グリーンシート上に、その後の焼成を行うことによって消失する消失スリット層を形成する消失スリット層形成工程と、
上記グリーンシート上における上記電極材料及び上記消失スリット層の内周側及び外周側の少なくとも一部に、スペーサ層を形成するスペーサ層形成工程と、
上記電極材料及び上記スペーサ層の上に、接着層を形成する接着層形成工程と、
上記グリーンシートを打ち抜いて、該グリーンシートと、上記電極材料及び上記スペーサ層と、上記接着層とを順次積層してなると共に中央に貫通穴を有する電極材料含有片と、上記グリーンシートと、上記消失スリット層及び上記スペーサ層とを順次積層してなると共に中央に貫通穴を有する消失スリット層含有片とを得る打ち抜き工程と、
上記電極材料含有片と上記消失スリット層含有片との上記貫通穴を揃えて交互に積層して中間積層体を形成する積層工程と、
上記中間積層体を焼成して、上記消失スリット層を消失させる焼成工程とを含むことを特徴とする中空積層型圧電素子の製造方法にある（請求項９）。
本発明の中空積層型圧電素子の製造方法は、上記スペーサ層形成工程において、上記グリーンシート上における上記電極材料の内周側及び外周側の少なくとも一部に、上記スペーサ層を形成する。
即ち、上記スペーサ層を形成しておくことにより、積層状態で強く圧着させる工程を行うことなく、上記電極材料が形成する上記内部電極層の内周端及び外周端を上記セラミック積層体の内部に控えさせることができる。そのため、得られる上記セラミック積層体において、電気的な絶縁性を容易かつ確実に確保することができる。
即ち、上記スペーサ層を形成しておくことにより、積層状態で強く圧着させる工程を行うことなく、上記電極材料が形成する上記内部電極層の内周端及び外周端を上記セラミック積層体の内部に控えさせることができる。そのため、得られる上記セラミック積層体において、電気的な絶縁性を容易かつ確実に確保することができる。
また、上記消失スリット層形成工程において、上記グリーンシート上に上記消失スリット層を形成し、上記焼成工程において、上記消失スリット層を焼成により消失させる。
即ち、上記消失スリット層を形成しておくことにより、上記消失スリット層が焼成により消失した部分に、圧電変位によって生じる応力を緩和させるためのスリット部を形成することができる。そのため、得られる上記セラミック積層体は、上記スリット部を有するため、上記圧電層に発生するクラック等を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。そして、それ故に、従来よりも高出力となるように駆動させても充分な耐久性を発揮すると共に、高い信頼性を得ることができる。
即ち、上記消失スリット層を形成しておくことにより、上記消失スリット層が焼成により消失した部分に、圧電変位によって生じる応力を緩和させるためのスリット部を形成することができる。そのため、得られる上記セラミック積層体は、上記スリット部を有するため、上記圧電層に発生するクラック等を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。そして、それ故に、従来よりも高出力となるように駆動させても充分な耐久性を発揮すると共に、高い信頼性を得ることができる。
このように、上記セラミック積層体は、電気的な絶縁性が充分に確保されていると共に、高い耐久性及び信頼性を有するものとなる。また、このようなセラミック積層体を用いて製造される中空積層型圧電素子は、高出力を得ることができる高性能なものとなる。
以上のごとく、本発明によれば、耐久性及び信頼性に優れ、高出力可能な中空積層型圧電素子の製造方法を提供することができる。
第１の発明において、上記内周スリット部は、周方向全周を繋ぐ環状形状を有していることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記内周スリット部は、圧電変位によって生じる応力をより充分に緩和することができると共に、クラック等の発生をさらに抑制することができる。
この場合には、上記内周スリット部は、圧電変位によって生じる応力をより充分に緩和することができると共に、クラック等の発生をさらに抑制することができる。
また、上記セラミック積層体は、上記内部電極層の外周端の少なくとも一部が上記セラミック積層体の外周面に露出しないように、上記内部電極層の外周端の少なくとも一部を上記セラミック積層体の内部に控えさせた外周控え構造を有しており、上記セラミック積層体の外周面には、該外周面から上記圧電層の内部に向けて窪んだ溝を周方向に設けてなる外周スリット部を有していることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記セラミック積層体は、上記外周控え構造を有しているため、該セラミック積層体の外周面の電気的な絶縁性を確保することができる。また、上記セラミック積層体は、上記内周面及び上記外周面の両面にスリット部を有する。そのため、上記セラミック積層体全体において、圧電変位によって生じる応力を充分に緩和することができると共に、クラック等の発生を抑制することができる。
この場合には、上記セラミック積層体は、上記外周控え構造を有しているため、該セラミック積層体の外周面の電気的な絶縁性を確保することができる。また、上記セラミック積層体は、上記内周面及び上記外周面の両面にスリット部を有する。そのため、上記セラミック積層体全体において、圧電変位によって生じる応力を充分に緩和することができると共に、クラック等の発生を抑制することができる。
また、上記外周スリット部は、周方向全周を繋ぐ環状形状を有していることがより好ましい。
この場合には、上記内周スリット部と同様に、圧電変位によって生じる応力をより充分に緩和することができると共に、クラック等の発生をさらに抑制することができる。
この場合には、上記内周スリット部と同様に、圧電変位によって生じる応力をより充分に緩和することができると共に、クラック等の発生をさらに抑制することができる。
また、上記セラミック積層体は、上記内部電極層の内周端のすべてが上記セラミック積層体の内周面に露出しないように、上記内部電極層の内周端のすべてを上記セラミック積層体の内部に控えさせた完全内周控え構造を有していることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記セラミック積層体は、上記完全内周控え構造を有しているため、該セラミック積層体の内周面全体の電気的な絶縁性を容易に確保することができる。
この場合には、上記セラミック積層体は、上記完全内周控え構造を有しているため、該セラミック積層体の内周面全体の電気的な絶縁性を容易に確保することができる。
また、上記セラミック積層体の外周面には、上記内部電極層に電気的に接合される一対の側面電極が配設されていることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記セラミック積層体の外周面において、上記側面電極を介することにより、上記内部電極層との電気的な導通性を容易に確保することができる。
この場合には、上記セラミック積層体の外周面において、上記側面電極を介することにより、上記内部電極層との電気的な導通性を容易に確保することができる。
また、上記セラミック積層体は、上記内部電極層の一部を上記内周面に露出させてあると共に、該内周面には、上記内部電極層に電気的に接合される一対の側面電極が配設されている構成とすることもできる（請求項６）。
この場合には、上記セラミック積層体の内周面において、上記側面電極を介することにより、上記内部電極層との電気的な導通性を容易に確保することができる。
この場合には、上記セラミック積層体の内周面において、上記側面電極を介することにより、上記内部電極層との電気的な導通性を容易に確保することができる。
また、上記セラミック積層体は、上記内部電極層の外周端のすべてが上記セラミック積層体の外周面に露出しないように、上記内部電極層の外周端のすべてを上記セラミック積層体の内部に控えさせた完全外周控え構造を有している構成とすることもできる（請求項７）。
この場合には、上記セラミック積層体は、上記完全外周控え構造を有しているため、該セラミック積層体の外周面全体の電気的な絶縁性を確保することができる。
この場合には、上記セラミック積層体は、上記完全外周控え構造を有しているため、該セラミック積層体の外周面全体の電気的な絶縁性を確保することができる。
また、上記積層型圧電素子は、インジェクタの駆動源として用いられるインジェクタ用圧電アクチュエータであることが好ましい（請求項８）。
上記インジェクタは、高温雰囲気下という過酷な状態で使用される。そのため、上記の優れた中空積層型圧電素子をアクチュエータとして用いることにより、耐久性及び信頼性を向上させることができ、インジェクタ全体の性能向上を図ることができる。
上記インジェクタは、高温雰囲気下という過酷な状態で使用される。そのため、上記の優れた中空積層型圧電素子をアクチュエータとして用いることにより、耐久性及び信頼性を向上させることができ、インジェクタ全体の性能向上を図ることができる。
第２の発明において、上記接着層形成工程では、上記電極材料及び上記スペーサ層の上、並びに上記消失スリット層及び上記スペーサ層の上に、接着層を形成し、
上記打ち抜き工程では、上記グリーンシートを打ち抜いて、該グリーンシートと、上記電極材料及び上記スペーサ層と、上記接着層とを順次積層してなると共に中央に貫通穴を有する電極材料含有片と、上記グリーンシートと、上記消失スリット層及び上記スペーサ層と、上記接着層とを順次積層してなると共に中央に貫通穴を有する消失スリット層含有片とを得ることもできる（請求項１０）。
この場合には、上記接着層は、上記打ち抜き工程によって得られる上記電極材料含有片と上記消失スリット層含有片との両方に形成されている。そのため、後工程の上記積層工程において、両者を容易に積層することができる。
上記打ち抜き工程では、上記グリーンシートを打ち抜いて、該グリーンシートと、上記電極材料及び上記スペーサ層と、上記接着層とを順次積層してなると共に中央に貫通穴を有する電極材料含有片と、上記グリーンシートと、上記消失スリット層及び上記スペーサ層と、上記接着層とを順次積層してなると共に中央に貫通穴を有する消失スリット層含有片とを得ることもできる（請求項１０）。
この場合には、上記接着層は、上記打ち抜き工程によって得られる上記電極材料含有片と上記消失スリット層含有片との両方に形成されている。そのため、後工程の上記積層工程において、両者を容易に積層することができる。
また、上記第２の発明における上記スペーサ層及び上記接着層は、電気的な絶縁性を確保できる材料を採用する。具体的な材料としては、上記圧電層と同材料を採用することが好ましい。
また、上記スペーサ層は、上記電極材料及び上記消失スリット層と略同厚みで印刷することが好ましい。この場合には、上記積層工程において、上記電極材料含有片及び上記消失スリット層含有片を精度高く積層することができる。
また、上記スペーサ層は、上記電極材料及び上記消失スリット層と略同厚みで印刷することが好ましい。この場合には、上記積層工程において、上記電極材料含有片及び上記消失スリット層含有片を精度高く積層することができる。
（実施例１）
本発明の実施例にかかる中空積層型圧電素子及びその製造方法について、図１〜図１１を用いて説明する。
本例の中空積層型圧電素子１は、図１に示すごとく、圧電材料よりなる圧電層１１と導電性を有する内部電極層２１、２２とを交互に積層してなると共に、積層方向に沿って貫通した中央貫通穴１４を設けてなるセラミック積層体１０を有する。
本発明の実施例にかかる中空積層型圧電素子及びその製造方法について、図１〜図１１を用いて説明する。
本例の中空積層型圧電素子１は、図１に示すごとく、圧電材料よりなる圧電層１１と導電性を有する内部電極層２１、２２とを交互に積層してなると共に、積層方向に沿って貫通した中央貫通穴１４を設けてなるセラミック積層体１０を有する。
セラミック積層体１０は、内部電極層２１、２２の内周端の少なくとも一部がセラミック積層体１０の内周面１０４に露出しないように、内部電極層２１、２２の内周端の少なくとも一部をセラミック積層体１０の内部に控えさせた内周控え構造を有している。
また、セラミック積層体１０の内周面１０４には、内周面１０４から圧電層１１の内部に向けて窪んだ溝を周方向に設けてなる内周スリット部１３を有している。
以下、これを詳説する。
また、セラミック積層体１０の内周面１０４には、内周面１０４から圧電層１１の内部に向けて窪んだ溝を周方向に設けてなる内周スリット部１３を有している。
以下、これを詳説する。
本例の中空積層型圧電素子１において、セラミック積層体１０は、図２に示すごとく、略円柱状を呈する積層体の外周面１０３に、相互に対面する一対の側面１０１、１０２を形成してなる断面樽形状を呈している。なお、セラミック積層体１０の断面形状としては、本例の樽形に限定されるものではなく、用途、使用状況に合わせて円形、四角形、八角形等の様々な形状に変更可能である。
また、同図に示すごとく、本例のセラミック積層体１０は、内部電極層２１、２２の内周端の全てがセラミック積層体１０の内周面１０４に露出せずに内部に控えさせた完全内周控え構造を有している。
また、セラミック積層体１０は、内部電極層２１、２２の外周端の一部がセラミック積層体１０の外周面１０３に露出せずに内部に控えさせた外周控え構造を有している。つまり、本例において、セラミック積層体１０の側面１０１では、第１内部電極層２１の外周端は露出され、第２内部電極層２２の外周端は露出せずにセラミック積層体１０の内部に控えた状態となっている。一方、側面１０２では、第２内部電極層２２の外周端は露出され、第１内部電極層２１の外周端は露出せずにセラミック積層体１０の内部に控えた状態となっている。
また、セラミック積層体１０は、内部電極層２１、２２の外周端の一部がセラミック積層体１０の外周面１０３に露出せずに内部に控えさせた外周控え構造を有している。つまり、本例において、セラミック積層体１０の側面１０１では、第１内部電極層２１の外周端は露出され、第２内部電極層２２の外周端は露出せずにセラミック積層体１０の内部に控えた状態となっている。一方、側面１０２では、第２内部電極層２２の外周端は露出され、第１内部電極層２１の外周端は露出せずにセラミック積層体１０の内部に控えた状態となっている。
また、同図に示すごとく、セラミック積層体１０の内周面１０４には、内周面１０４から圧電層１１の内部に向けて、窪んだ溝を周方向に設けてなるスリット状の内周スリット部１３を有している。一方、外周面１０３には、外周面１０３から圧電層１１の内部に向けて、窪んだ溝を周方向に設けてなるスリット状の外周スリット部１２を有している。
また、内周スリット部１３及び外周スリット部１２は、全ての隣り合う内部電極層２１、２２の積層方向の中間部に設けられており、周方向全周を繋ぐ環状形状を有している。なお、本例では、厚さ１６０μｍの圧電層１１に対して、厚さ５μｍの内周スリット部１３及び外周スリット部１２が形成されている。
また、内周スリット部１３及び外周スリット部１２は、全ての隣り合う内部電極層２１、２２の積層方向の中間部に設けられており、周方向全周を繋ぐ環状形状を有している。なお、本例では、厚さ１６０μｍの圧電層１１に対して、厚さ５μｍの内周スリット部１３及び外周スリット部１２が形成されている。
また、図１に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２上には、それぞれ側面電極３１、３２が設けられている。そして、側面電極３１、３２は、それぞれ第１内部電極層２１、第２内部電極層２２と電気的に導通した状態となっている。また、側面電極３１、３２上には、導電性接着剤３３を介して取り出し電極３４が接合されている。なお、取り出し電極３４の接合位置は、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２の上部のみとしてもよい。また、側面電極３１、３２を設けずに、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２上に導電性接着剤３３を介して取り出し電極３４を接合する構成とすることもできる。
また、同図に示すごとく、セラミック積層体１０の外周面１０３は、全周に渡って絶縁樹脂よりなるモールド材３５でモールドされている。
また、同図に示すごとく、セラミック積層体１０の外周面１０３は、全周に渡って絶縁樹脂よりなるモールド材３５でモールドされている。
次に、中空積層型圧電素子１の製造方法について説明する。
本例の中空積層型圧電素子１の製造方法は、図３〜図１１に示すごとく、シート形成工程、電極材料配設工程、消失スリット層形成工程、スペーサ層形成工程、接着層形成工程、積層工程、及び焼成工程を含む。
本例の中空積層型圧電素子１の製造方法は、図３〜図１１に示すごとく、シート形成工程、電極材料配設工程、消失スリット層形成工程、スペーサ層形成工程、接着層形成工程、積層工程、及び焼成工程を含む。
シート形成工程は、セラミック積層体１０における圧電層１１を形成するためのグリーンシート１１０を形成する。
電極材料配設工程は、グリーンシート１１０上に、内部電極層２１、２２を形成するための電極材料２００を中央部に穴のある環状形状となるように配設する。
消失スリット層形成工程は、グリーンシート１１０上に、その後の焼成を行うことによって消失する消失スリット層１２０を形成する。
スペーサ層形成工程は、グリーンシート１１０上における電極材料２００及び消失スリット層１２０の内周側及び外周側の少なくとも一部に、スペーサ層１１１を形成する。
接着層形成工程は、電極材料２００及びスペーサ層１１１の上に、接着層１１２を形成する。
電極材料配設工程は、グリーンシート１１０上に、内部電極層２１、２２を形成するための電極材料２００を中央部に穴のある環状形状となるように配設する。
消失スリット層形成工程は、グリーンシート１１０上に、その後の焼成を行うことによって消失する消失スリット層１２０を形成する。
スペーサ層形成工程は、グリーンシート１１０上における電極材料２００及び消失スリット層１２０の内周側及び外周側の少なくとも一部に、スペーサ層１１１を形成する。
接着層形成工程は、電極材料２００及びスペーサ層１１１の上に、接着層１１２を形成する。
打ち抜き工程は、グリーンシート１１０を打ち抜いて、グリーンシート１１０と、電極材料２００及びスペーサ層１１１と、接着層１１２とを順次積層してなると共に中央に貫通穴５００を有する電極材料含有片５１と、グリーンシート１１０と、消失スリット層１２０及びスペーサ層１１１とを順次積層してなると共に中央に貫通穴５００を有する消失スリット層含有片５２とを得る。
積層工程は、電極材料含有片５１と消失スリット層含有片５２との貫通穴５００を揃えて交互に積層して中間積層体１００を形成する。
焼成工程は、中間積層体１００を焼成して、消失スリット層１２０を消失させる。
以下、これを詳説する。
積層工程は、電極材料含有片５１と消失スリット層含有片５２との貫通穴５００を揃えて交互に積層して中間積層体１００を形成する。
焼成工程は、中間積層体１００を焼成して、消失スリット層１２０を消失させる。
以下、これを詳説する。
＜シート形成工程＞
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、８００〜９５０℃で仮焼する。次に、仮焼粉に純水、分散剤を加えてスラリー状とし、パールミルにより湿式粉砕する。この粉砕物を乾燥、粉脱脂した後、溶剤、バインダー、可塑剤、分散剤等を加えて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、粘度調整をする。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１１９上に塗布し、厚さ９０μｍのグリーンシート１１０を成形する（図３、図５）。
なお、グリーンシート１１０の成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法のほか、押出成形法やその他種々の方法を用いることができる。
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、８００〜９５０℃で仮焼する。次に、仮焼粉に純水、分散剤を加えてスラリー状とし、パールミルにより湿式粉砕する。この粉砕物を乾燥、粉脱脂した後、溶剤、バインダー、可塑剤、分散剤等を加えて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、粘度調整をする。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１１９上に塗布し、厚さ９０μｍのグリーンシート１１０を成形する（図３、図５）。
なお、グリーンシート１１０の成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法のほか、押出成形法やその他種々の方法を用いることができる。
＜電極材料配設工程・消失スリット層形成工程・スペーサ層形成工程・接着層形成工程＞
次に、セラミック積層体１０（図２）の作製に必要となる、電極材料２００を含むシート片である電極材料含有片５１と消失スリット層１２０を含むシート片である消失スリット層含有片５２との２種類のシート片を得るために、成形されたグリーンシート１１０上に種々の材料を印刷する。
なお、図３〜図６には、樽形状の打ち抜き領域４１に印刷を施すように図示されているが、実際には、打ち抜き領域４１より少し大きな領域に円形状に印刷が施される。
次に、セラミック積層体１０（図２）の作製に必要となる、電極材料２００を含むシート片である電極材料含有片５１と消失スリット層１２０を含むシート片である消失スリット層含有片５２との２種類のシート片を得るために、成形されたグリーンシート１１０上に種々の材料を印刷する。
なお、図３〜図６には、樽形状の打ち抜き領域４１に印刷を施すように図示されているが、実際には、打ち抜き領域４１より少し大きな領域に円形状に印刷が施される。
まず、電極材料含有片５１には、図３、４に示すごとく、中央貫通領域４２を含む中央部４３を除いた打ち抜き領域４１の内周部と、打ち抜き領域４１の一方の直線部４１１がなす外周部とに、内部電極層２１、２２を形成するための電極材料２００を印刷する（電極材料配設工程）。なお、中央部４３における中央貫通領域４２以外の部分は、内部電極層２１、２２の内周端がセラミック積層体１０の内部に控える部分となる。
そして、打ち抜き領域４１において、電極材料２００を印刷した部分と他の部分との印刷高さを略一致させるため、電極材料２００が印刷されていない部分に、上記スラリーよりなるスペーサ層１１１を電極材料２００と同じ厚みで印刷する（スペーサ層形成工程）。このスペーサ層１１１を形成しておくことにより、後述する積層工程において、シート片を精度高く積層することができると共に、積層した状態で強く圧着させる必要がない。
さらに、シート片を積層する際の接着効果を高めるため、電極材料２００及びスペーサ層１１１の上に、上記スラリーよりなる接着層１１２を印刷する（接着層形成工程）。
なお、図４には、電極材料２００及びスペーサ層１１１の印刷位置を図示してある。
さらに、シート片を積層する際の接着効果を高めるため、電極材料２００及びスペーサ層１１１の上に、上記スラリーよりなる接着層１１２を印刷する（接着層形成工程）。
なお、図４には、電極材料２００及びスペーサ層１１１の印刷位置を図示してある。
次に、消失スリット層含有片５２には、図５、図６に示すごとく、打ち抜き領域４１の外周部と、中央貫通領域４２を含む中央部４４とに、後工程の焼成工程によって消失する消失材料よりなる消失スリット層１２０を印刷する（消失スリット層形成工程）。なお、中央部４４の中央貫通領域４２以外の部分は、内部スリット部１３が形成される部分となる。
そして、打ち抜き領域４１において、消失スリット層１２０が印刷されていない部分に、上記スラリーよりなるスペーサ層１１１を消失スリット層１２０と同じ厚みで印刷する（スペーサ層形成工程）。
さらに、消失スリット層１２０及びスペーサ層１１１の上に、上記スラリーよりなる接着層１１２を印刷する（接着層形成工程）。
本例では、消失スリット層１２０及びスペーサ層１１１の上に接着層１１２を印刷したが、印刷しない構成とすることもできる。この場合には、接着層１１２と同材料の上記スラリーよりなるスペーサ層１１１が、接着層１１２としての役割も果たすことになる。
なお、図６には、消失スリット層１２０及びスペーサ層１１１の印刷位置を図示してある。
さらに、消失スリット層１２０及びスペーサ層１１１の上に、上記スラリーよりなる接着層１１２を印刷する（接着層形成工程）。
本例では、消失スリット層１２０及びスペーサ層１１１の上に接着層１１２を印刷したが、印刷しない構成とすることもできる。この場合には、接着層１１２と同材料の上記スラリーよりなるスペーサ層１１１が、接着層１１２としての役割も果たすことになる。
なお、図６には、消失スリット層１２０及びスペーサ層１１１の印刷位置を図示してある。
本例では、作製するセラミック積層体１０（図２）において、全ての隣り合う内部電極層２１、２２の積層方向の中間部に内周スリット部１３及び外周スリット部１２を設ける。そのため、図７に示すごとく、帯状に成形したグリーンシート１１０上に電極材料含有片５１用及び消失スリット層含有片５２用の印刷を交互に施しておく。
また、電極材料含有片５１用の印刷については、電極材料２００が印刷される打ち抜き領域４１の直線部４１１が交互に逆方向を向くように印刷を施しておく。
また、電極材料含有片５１用の印刷については、電極材料２００が印刷される打ち抜き領域４１の直線部４１１が交互に逆方向を向くように印刷を施しておく。
また、本例では、電極材料２００として、ペースト状のＡｇ／Ｐｄ合金を用いた。なお、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、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、後工程の焼成工程によって形成される内周スリット部１３及び外周スリット部１２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。なお、上記以外にも、炭化させたパウダー状の炭化有機物粒子を用いることができる。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、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、後工程の焼成工程によって形成される内周スリット部１３及び外周スリット部１２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。なお、上記以外にも、炭化させたパウダー状の炭化有機物粒子を用いることができる。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。
＜打ち抜き工程・積層工程＞
次に、図８に示すごとく、打ち抜き工程と積層工程とを同時進行できるように構成されている打ち抜き積層装置６を用いて、シート片の打ち抜きと積層とを並行して実施する。本例では、中央貫通領域４２を打ち抜いて取り除く打ち抜き積層装置６ａと、打ち抜き領域４１を打ち抜いて積層する打ち抜き積層装置６ｂとを用いて行う。
次に、図８に示すごとく、打ち抜き工程と積層工程とを同時進行できるように構成されている打ち抜き積層装置６を用いて、シート片の打ち抜きと積層とを並行して実施する。本例では、中央貫通領域４２を打ち抜いて取り除く打ち抜き積層装置６ａと、打ち抜き領域４１を打ち抜いて積層する打ち抜き積層装置６ｂとを用いて行う。
打ち抜き積層装置６ａ、６ｂは、いずれも同様の構造を有し、打ち抜くシート片の形に型取ったトムソン刃を有するパンチ型６１と、そのパンチ型６１を保持するパンチ型ホルダー６２を有する。また、内部は中空構造を呈しており、打ち抜いたシート片を積層してなる積層体を保持する積層体保持ホルダー６３が内蔵されている。また、積層体保持ホルダー６３には、内部を貫通するように吸引口６４が設けられており、この吸引口６４からエアーを吸引することにより積層体を保持することが可能となる。
次に、打ち抜き積層装置を用いた打ち抜き工程及び積層工程について説明する。
まず、図８に示すごとく、打ち抜き積層装置６に、キャリアフィルム１１９とグリーンシート１１０とを一体の状態でセットする。そして、グリーンシート１１０から打ち抜き積層装置６ａによって中央貫通領域４２を打ち抜いて取り除く。さらに、打ち抜き積層装置６ｂによって打ち抜き領域４１を打ち抜き、電極材料含有片５１及び消失スリット層含有片５２を得ると共に、両者の貫通穴５００を揃えて交互に積層して、中間積層体１００を形成する。
まず、図８に示すごとく、打ち抜き積層装置６に、キャリアフィルム１１９とグリーンシート１１０とを一体の状態でセットする。そして、グリーンシート１１０から打ち抜き積層装置６ａによって中央貫通領域４２を打ち抜いて取り除く。さらに、打ち抜き積層装置６ｂによって打ち抜き領域４１を打ち抜き、電極材料含有片５１及び消失スリット層含有片５２を得ると共に、両者の貫通穴５００を揃えて交互に積層して、中間積層体１００を形成する。
以上により、図９に示すごとく、電極材料含有片５１及び消失スリット層含有片５２を交互に積層してなる中間積層体１００を形成する。なお、中間積層体１００の上下端には、保護層となるグリーンシート１１０を積層しておく。形成した中間積層体１００は、積層方向に加圧しながら保持する。
＜焼成工程＞
次に、図１０に示すごとく、焼成炉を用いて中間積層体１００を焼成し、セラミック積層体１０を作製する。この焼成により、消失スリット層１２０は、消失して内周スリット部１３及び外周スリット部１２を形成する。また、電極材料２００は、内部電極層２１、２２を形成する。また、グリーンシート１１０、スペーサ層１１１、及び接着層１１２は、圧電層１１を形成する。
次に、図１０に示すごとく、焼成炉を用いて中間積層体１００を焼成し、セラミック積層体１０を作製する。この焼成により、消失スリット層１２０は、消失して内周スリット部１３及び外周スリット部１２を形成する。また、電極材料２００は、内部電極層２１、２２を形成する。また、グリーンシート１１０、スペーサ層１１１、及び接着層１１２は、圧電層１１を形成する。
この焼成工程では、焼成炉の炉内温度を焼成温度である１０５０℃まで１５時間かけて昇温する。そして、焼成温度の１０５０℃で２時間保持した後、炉内で冷却する。このように、炉内温度を制御することにより、消失スリット層１２０が消失して形成される内周スリット部１３及び外周スリット部１２を、より高い形状精度で形成することができる。
なお、本例では、焼成工程前に、中間積層体１００の側面に側面電極用の導電性を有するＡｇ／Ｐｄ合金ペーストを塗布しておく。これにより、図１１（ａ）に示すごとく、焼成工程後に、セラミック積層体１０が作製されると共に、側面１０１、１０２に一対の側面電極３１、３２が形成される。
なお、本例では、焼成工程前に、中間積層体１００の側面に側面電極用の導電性を有するＡｇ／Ｐｄ合金ペーストを塗布しておく。これにより、図１１（ａ）に示すごとく、焼成工程後に、セラミック積層体１０が作製されると共に、側面１０１、１０２に一対の側面電極３１、３２が形成される。
焼成工程後、図１１（ｂ）に示すごとく、セラミック積層体１０の側面１０１、１０２に設けた側面電極３１、３２上に、導電性接着剤３３を塗布する。そして、図１１（ｃ）に示すごとく、導電性接着剤３３上に取り出し電極３４を配置し、導電性接着剤３３を加熱硬化させ、取り出し電極３４を接合する。さらに、セラミック積層体１０の側面全周を、絶縁樹脂としてのシリコーン樹脂よりなるモールド材３５によってモールドし、図１の中空積層型圧電素子１を完成させた。
本例では、導電性接着剤３３として、絶縁樹脂としてのエポキシ樹脂に導電性フィラーとしてのＡｇを分散させたものを用いた。なお、絶縁樹脂としては、上記以外にも、シリコーン、ウレタン、ポリイミド等の各種樹脂を用いることができる。また、導電性フィラーとしては、上記以外にも、Ｃｕ、Ｎｉ等を用いることができる。
また、取り出し電極３４として、金属板を加工したメッシュ状のエキスパンダメタルを用いた。なお、上記以外にも、パンチングメタル等を用いることができる。
また、取り出し電極３４として、金属板を加工したメッシュ状のエキスパンダメタルを用いた。なお、上記以外にも、パンチングメタル等を用いることができる。
次に、本例の中空積層型圧電素子１における作用効果について説明する。
本例の中空積層型圧電素子１において、セラミック積層体１０は、内部電極層２１、２２の内周端の少なくとも一部をセラミック積層体１０の内部に控えさせた内周控え構造を有している。
即ち、内部電極層２１、２２の内周端をセラミック積層体１０の内部に控えることにより、セラミック積層体１０の内周面１０４の電気的な絶縁性を確保することができる。そのため、絶縁性を確保することが困難であった内周面１０４においても、絶縁性を容易かつ確実に確保することができる。
本例の中空積層型圧電素子１において、セラミック積層体１０は、内部電極層２１、２２の内周端の少なくとも一部をセラミック積層体１０の内部に控えさせた内周控え構造を有している。
即ち、内部電極層２１、２２の内周端をセラミック積層体１０の内部に控えることにより、セラミック積層体１０の内周面１０４の電気的な絶縁性を確保することができる。そのため、絶縁性を確保することが困難であった内周面１０４においても、絶縁性を容易かつ確実に確保することができる。
また、セラミック積層体１０の内周面１０４には、内周面１０４から圧電層１１の内部に向けて窪んだ溝を周方向に設けてなる内周スリット部１３を有している。
即ち、セラミック積層体１０は、内周スリット部１３を有していることにより、圧電変位によって生じる応力を緩和することができる。そのため、セラミック積層体１０は、圧電層１１に発生するクラック等を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。そして、それ故に、従来よりも高出力となるように駆動させても充分な耐久性を発揮すると共に、高い信頼性を得ることができる。
即ち、セラミック積層体１０は、内周スリット部１３を有していることにより、圧電変位によって生じる応力を緩和することができる。そのため、セラミック積層体１０は、圧電層１１に発生するクラック等を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。そして、それ故に、従来よりも高出力となるように駆動させても充分な耐久性を発揮すると共に、高い信頼性を得ることができる。
このように、セラミック積層体１０は、電気的な絶縁性を充分に確保できると共に、高い耐久性及び信頼性を得ることができる。また、このようなセラミック積層体１０を有する中空積層型圧電素子１は、高出力を得ることができる高性能なものとなる。
また、本例において、セラミック積層体１０は、全ての内部電極層２１、２２の内周端のすべてがセラミック積層体１０の内周面１０４に露出しないように、すべての内部電極層２１、２２の内周端のすべてをセラミック積層体１０の内部に控えさせた完全内周控え構造を有している。そのため、セラミック積層体１０の内周面１０４全体の電気的な絶縁性の確保することができる。
また、セラミック積層体１０は、外周控え構造を有している。そのため、セラミック積層体１０の外周面１０３の電気的な絶縁性の確保することができる。
また、セラミック積層体１０の外周面１０３には、外周スリット部１２を有している。つまり、セラミック積層体１０は、内周面１０４及び外周面１０３の両面にスリット部を有する。そのため、セラミック積層体１０全体において、圧電変位によって生じる応力を充分に緩和することができると共に、クラック等の発生を抑制することができる。
また、セラミック積層体１０の外周面１０３には、外周スリット部１２を有している。つまり、セラミック積層体１０は、内周面１０４及び外周面１０３の両面にスリット部を有する。そのため、セラミック積層体１０全体において、圧電変位によって生じる応力を充分に緩和することができると共に、クラック等の発生を抑制することができる。
また、内周スリット部１３及び外周スリット部１２は、周方向全周を繋ぐ環状形状を有している。そのため、両者は、圧電変位によって生じる応力をより充分に緩和することができると共に、クラック等の発生をさらにさらに抑制することができる。
また、セラミック積層体１０の外周面１０３のうち、側面１０１、１０２には、内部電極層２１、２２に電気的に接合される一対の側面電極３１、３２が配設されている。そのため、側面電極３１、３２を介することにより、内部電極層２１、２２と取り出し電極３４との電気的な導通性を向上させることができる。
また、セラミック積層体１０の外周面１０３のうち、側面１０１、１０２には、内部電極層２１、２２に電気的に接合される一対の側面電極３１、３２が配設されている。そのため、側面電極３１、３２を介することにより、内部電極層２１、２２と取り出し電極３４との電気的な導通性を向上させることができる。
また、本例の製造方法では、スペーサ層形成工程において、スペーサ層１１１を形成する。これにより、後工程の積層工程において、電極材料含有片５１及び消失スリット層含有片５２を精度高く積層することができると共に、積層した状態で強く圧着させる工程を行うことなく、内部電極層２１、２２の内周端及び外周端をセラミック積層体１０の内部に控えさせることができる。
また、接着層形成工程において、電極材料２００及びスペーサ層１１１の上、並びに消失スリット層１２０及びスペーサ層１１１の上に、接着層１１２を形成する。即ち、接着層１１２は、打ち抜き工程によって得られる電極材料含有片５１と消失スリット層含有片５２との両方に形成されている。そのため、積層工程において、両者を容易に積層することができる。
以上のごとく、本例によれば、耐久性及び信頼性に優れ、高出力可能な中空積層型圧電素子及びその製造方法を提供することができる。
本例では、内周スリット部１３及び外周スリット部１２は、全ての隣り合う内部電極層２１、２２の積層方向の中間部に設けたが、全ての内部電極層２１、２２に沿って設けることもできる。また、両者は、１又は複数層おきに設けることもでき、その他様々な配設位置、形状を採ることができる。
また、セラミック積層体１０の作製において、グリーンシートの状態で積層した後、一体焼成する方法を採用した。これに代えて、圧電ユニットを焼成した後、接着剤により接着して積層体を形成する方法やその他種々の方法を採用することができる。
また、セラミック積層体１０の作製において、グリーンシートの状態で積層した後、一体焼成する方法を採用した。これに代えて、圧電ユニットを焼成した後、接着剤により接着して積層体を形成する方法やその他種々の方法を採用することができる。
（実施例２）
本例は、図１２、図１３に示すごとく、実施例１のセラミック積層体１０において、内周面１０４に側面電極３１、３２を配設した例である。
本例のセラミック積層体１０は、同図に示すごとく、内部電極層２１、２２の一部を内周面１０４に露出させてあると共に、内周面１０４には、内部電極層２１、２２に電気的に接合される一対の側面電極３１、３２が配設されている。
また、セラミック積層体１０は、すべての内部電極層２１、２２の外周端のすべてをセラミック積層体１０の内部に控えさせた完全外周控え構造を有している。
その他は、実施例１と同様である。
本例は、図１２、図１３に示すごとく、実施例１のセラミック積層体１０において、内周面１０４に側面電極３１、３２を配設した例である。
本例のセラミック積層体１０は、同図に示すごとく、内部電極層２１、２２の一部を内周面１０４に露出させてあると共に、内周面１０４には、内部電極層２１、２２に電気的に接合される一対の側面電極３１、３２が配設されている。
また、セラミック積層体１０は、すべての内部電極層２１、２２の外周端のすべてをセラミック積層体１０の内部に控えさせた完全外周控え構造を有している。
その他は、実施例１と同様である。
この場合には、セラミック積層体１０の内周面１０４に配設された側面電極３１、３２に、実施例１で用いた取り出し電極３４等を取り付けることによって、実施例１の中空積層型圧電素子１と同様のものを製造することができる。
また、本例では、セラミック積層体１０は、完全外周控え構造を有していることにより、セラミック積層体１０の外周面１０３全体の電気的な絶縁性が確保される。そのため、外周面１０３には、電気的な絶縁性を確保するための工程を必要としない。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
また、本例では、セラミック積層体１０は、完全外周控え構造を有していることにより、セラミック積層体１０の外周面１０３全体の電気的な絶縁性が確保される。そのため、外周面１０３には、電気的な絶縁性を確保するための工程を必要としない。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
（実施例３）
本例は、実施例１のセラミック積層体１０において、内部電極層２１、２２、内周スリット部１３、及び外周スリット部１２の配設位置及び形状を変更した例である。この内容について、図１４〜図１８を用いて説明する。
内部電極層２１、２２、内周スリット部１３、及び外周スリット部１２の配設位置及び形状は、電極材料２００、スペーサ層１１１、及び消失スリット層１２０をグリーンシート１１０に印刷する位置を変えることにより、様々に変化させることができる。
本例は、実施例１のセラミック積層体１０において、内部電極層２１、２２、内周スリット部１３、及び外周スリット部１２の配設位置及び形状を変更した例である。この内容について、図１４〜図１８を用いて説明する。
内部電極層２１、２２、内周スリット部１３、及び外周スリット部１２の配設位置及び形状は、電極材料２００、スペーサ層１１１、及び消失スリット層１２０をグリーンシート１１０に印刷する位置を変えることにより、様々に変化させることができる。
図１４〜１６は、実施例１のセラミック積層体１０において、内周スリット部１３及び外周スリット部１２を内部電極層２１、２２に沿って形成した例である。
内周スリット部１３は、全ての内部電極層２１、２２に沿って形成することができる。また、１層おき（図１４、図１５）、あるいは、複数層おき（図１６）の内部電極層２１、２２に沿って形成することもできる。
外周スリット部１２は、全ての内部電極層２１、２２に沿って形成することができる。また、１層おき（図１４、図１５）、あるいは、複数層（図１６）おきの内部電極層２１、２２に沿って形成することもできる。また、図１５、図１６のように、両側面交互に外周面１０３の半周ずつ形成することもできる。
内周スリット部１３は、全ての内部電極層２１、２２に沿って形成することができる。また、１層おき（図１４、図１５）、あるいは、複数層おき（図１６）の内部電極層２１、２２に沿って形成することもできる。
外周スリット部１２は、全ての内部電極層２１、２２に沿って形成することができる。また、１層おき（図１４、図１５）、あるいは、複数層（図１６）おきの内部電極層２１、２２に沿って形成することもできる。また、図１５、図１６のように、両側面交互に外周面１０３の半周ずつ形成することもできる。
図１７、図１８は、実施例１のセラミック積層体１０において、内部電極層２１、２２を外周面１０３全体に露出させた全面電極構造を有している例である。
内周スリット部１２は、実施例１の図２のように、全ての隣り合う内部電極層２１、２２の中間部に形成することができる（図１７）。また、１層おき（図１８）、あるいは、複数層おきの隣り合う内部電極層２１、２２の中間部に形成することもできる。
また、外周スリット部１２は、実施例１の図２のように、全ての隣り合う内部電極層２１、２２の中間部に形成することができる（図１７）。また、１層おき（図１８）、あるいは、複数層おきの隣り合う内部電極層２１、２２の中間部に形成することもできる。
また、外周スリット部１２は、実施例１の図２のように、外周面１０３全体に形成することもできるし、図１７、図１８のように、外周面１０３の一部、例えば側面１０１、１０２に形成することもできる。
内周スリット部１２は、実施例１の図２のように、全ての隣り合う内部電極層２１、２２の中間部に形成することができる（図１７）。また、１層おき（図１８）、あるいは、複数層おきの隣り合う内部電極層２１、２２の中間部に形成することもできる。
また、外周スリット部１２は、実施例１の図２のように、全ての隣り合う内部電極層２１、２２の中間部に形成することができる（図１７）。また、１層おき（図１８）、あるいは、複数層おきの隣り合う内部電極層２１、２２の中間部に形成することもできる。
また、外周スリット部１２は、実施例１の図２のように、外周面１０３全体に形成することもできるし、図１７、図１８のように、外周面１０３の一部、例えば側面１０１、１０２に形成することもできる。
ここで、内周スリット部１３及び外周スリット部１２は、配設位置の間隔を狭くすることにより、圧電変位によって生じる応力を緩和する効果を向上させることができる。また、配設位置の間隔を広くすることにより、セラミック積層体１０の形状精度や強度を向上させることができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
（実施例４）
本例は、図１９、図２０に示すごとく、実施例１のセラミック積層体１０の内周スリット部１３及び外周スリット部１２を、多孔性セラミックス材料により形成した例である。
図１９は、中間積層体１００の貫通穴５００に面した消失スリット層１２０周辺を拡大した断面構造を示している。また、図２０は、セラミック積層体１０の内周スリット部１３周辺を拡大した断面構造を示している。
なお、本例中に図示されていないが、中間積層体１００の外周面側の消失スリット層１２０及びセラミック積層体１０の外周スリット部１２は、それぞれ図１９及び図２０と同様の構造である。
本例は、図１９、図２０に示すごとく、実施例１のセラミック積層体１０の内周スリット部１３及び外周スリット部１２を、多孔性セラミックス材料により形成した例である。
図１９は、中間積層体１００の貫通穴５００に面した消失スリット層１２０周辺を拡大した断面構造を示している。また、図２０は、セラミック積層体１０の内周スリット部１３周辺を拡大した断面構造を示している。
なお、本例中に図示されていないが、中間積層体１００の外周面側の消失スリット層１２０及びセラミック積層体１０の外周スリット部１２は、それぞれ図１９及び図２０と同様の構造である。
本例では、図１９に示すごとく、消失スリット層１２０を構成する消失材料に代えて、圧電材料としてのピエゾ粒子１３１よりなるスラリー中に、消失材料としてのカーボン粒子１３２を分散させてなる多孔性セラミックス材料を用いて消失スリット層１２０を構成している。
なお、消失材料として、スラリーを構成するピエゾ粒子１３１の平均粒子径の約６倍に当たる平均粒子径３μｍのカーボン粒子１３２を用いた。また、カーボン粒子１３２は、多孔性セラミックス材料全体に対して約２５体積％の割合となるようにする。
その他は、実施例１と同様である。
なお、消失材料として、スラリーを構成するピエゾ粒子１３１の平均粒子径の約６倍に当たる平均粒子径３μｍのカーボン粒子１３２を用いた。また、カーボン粒子１３２は、多孔性セラミックス材料全体に対して約２５体積％の割合となるようにする。
その他は、実施例１と同様である。
図２０に示すごとく、消失スリット層１２０を有する中間積層体１００を焼成することにより作製したセラミック積層体１０には、焼成して残留したピエゾ粒子１３１中に、カーボン粒子１３２が消失して形成された消失孔１３３を多数有する内周スリット部１３が形成される。これにより、稠密な圧電層１１と比較して内周スリット部１３の剛性を低くすることができる。
また、多孔性セラミックス材料を用いることにより、焼成して残留したピエゾ粒子３１が内周スリット部１３となる部分の形状を精度高く維持すると共に、セラミック積層体１０全体の形状精度も高くすることができる。また、セラミック積層体１０において、内周スリット部１３は、多孔性構造に基づく適度な柔軟性を発揮し得る部分になる。
また、上記と同様に、多孔性セラミックス材料により形成された外周スリット部１２についても、内周スリット部１３と同様のものとなり、同様の作用効果を有する。
また、多孔性セラミックス材料を用いることにより、焼成して残留したピエゾ粒子３１が内周スリット部１３となる部分の形状を精度高く維持すると共に、セラミック積層体１０全体の形状精度も高くすることができる。また、セラミック積層体１０において、内周スリット部１３は、多孔性構造に基づく適度な柔軟性を発揮し得る部分になる。
また、上記と同様に、多孔性セラミックス材料により形成された外周スリット部１２についても、内周スリット部１３と同様のものとなり、同様の作用効果を有する。
以上のごとく、本例のセラミック積層体１０は、形状精度に優れ、かつ、圧電変位によって生じる応力を抑制し得るものとなり、このセラミック積層体１０を用いて作製した中空積層型圧電素子１は、優れた特性を有するものとなる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
本例において、消失材料を構成する、例えば、カーボン粒子１３２等の平均粒子径は、ピエゾ粒子１３１の平均粒子径の２倍以上であり、２０μｍ以下であることが好ましい。この場合には、多孔性セラミックス材料中に適切な大きさの孔を形成することができ、形成する内周スリット部１３及び外周スリット部１２の形状精度と、強度とを両立することができる。
また、多孔性セラミックス材料全体に対する消失材料の割合は、１０〜４０体積％であることが好ましい。この場合には、内周スリット部１３及び外周スリット部１２の形状精度を高くすることができると共に、強度を確保することができる。
さらに、多孔性セラミックス材料全体に対する消失材料の割合は、１０〜３０体積％であることがより好ましい。この場合には、形状精度はもちろんのこと、強度についても充分に確保することができる。
さらに、多孔性セラミックス材料全体に対する消失材料の割合は、１０〜３０体積％であることがより好ましい。この場合には、形状精度はもちろんのこと、強度についても充分に確保することができる。
（実施例５）
本例は、図２１に示すごとく、実施例１の中空積層型圧電素子１をインジェクタ７の圧電アクチュエータとして用いた例である。
本例のインジェクタ７は、同図に示すごとく、エンジンの燃料噴射弁に適用したものである。
本例は、図２１に示すごとく、実施例１の中空積層型圧電素子１をインジェクタ７の圧電アクチュエータとして用いた例である。
本例のインジェクタ７は、同図に示すごとく、エンジンの燃料噴射弁に適用したものである。
このインジェクタ７は、同図に示すごとく、駆動部として中空積層型圧電素子１が収容されるハウジング７１と、そのハウジング７１の上端の開口部を覆うカバー７２とを有している。
また、ハウジング７１は略円柱状であり、内部に縦穴７３が設けられている。縦穴７３内には、中空積層型圧電素子１が上下端にそれぞれ設けられた上端保持スペーサ７３１及び下端保持スペーサ７３２によって保持されている。また、下端保持スペーサ７３２と縦穴７３との隙間には、その隙間を埋めるように調整ブッシュ７３３が設けられている。また、中空積層型圧電素子１の中央貫通穴１４には、ニードル７４が貫通させられ、上下方向に摺動可能に保持されている。
また、ハウジング７１は略円柱状であり、内部に縦穴７３が設けられている。縦穴７３内には、中空積層型圧電素子１が上下端にそれぞれ設けられた上端保持スペーサ７３１及び下端保持スペーサ７３２によって保持されている。また、下端保持スペーサ７３２と縦穴７３との隙間には、その隙間を埋めるように調整ブッシュ７３３が設けられている。また、中空積層型圧電素子１の中央貫通穴１４には、ニードル７４が貫通させられ、上下方向に摺動可能に保持されている。
また、ハウジング７１の上端部には、燃料導出管７１１が設けられており、縦穴７３と駆動部（中空積層型圧電素子）１との間の隙間を経由し、図示しない通路によって燃料室７５に連通してしる。また、燃料導出管７１１から流出する燃料は、燃料タンク（図示略）へ戻される。また、燃料室７５の側方には、燃料を導入するための燃料導入管７５１が設けられている。また、燃料室７５には、ニードル７４によって開閉され、燃料室７５の燃料を噴射する墳孔７５２を備えている。
通常、ニードル７４は、ばね７３４の付勢力によって墳孔７５２を閉じた閉弁状態を保っている。しかし、駆動部１を駆動させることにより、駆動部１は上下方向に伸長し、上端保持スペーサ７３１を介してニードル７４に作用され、ニードル７４は上方に移動する。これにより、噴孔７５２が開弁状態となり、燃料室７５の燃料が噴射される。
そして、本例においては、上記構成のインジェクタ７における駆動源として、実施例１で示した中空積層型圧電素子１を用いている。この中空積層型圧電素子１は、上記のごとく、初期の性能を長期間の使用に渡って維持し得ることができる優れた耐久性及び信頼性を有し、高出力を得ることができる高性能なものである。そのため、インジェクタ７全体の性能の向上を図ることができる。
（実施例６）
本例は、図２２に示すごとく、実施例５のインジェクタ７において、燃料導入管７５１の配設場所を変更した例である。
本例のインジェクタ７は、同図に示すごとく、カバー７２及びニードル７４の内部を連通するように燃料導入管７５１を配設している。そして、ニードル７４から燃料室７５に燃料が導入される構成となっている。
その他は、実施例４と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
本例は、図２２に示すごとく、実施例５のインジェクタ７において、燃料導入管７５１の配設場所を変更した例である。
本例のインジェクタ７は、同図に示すごとく、カバー７２及びニードル７４の内部を連通するように燃料導入管７５１を配設している。そして、ニードル７４から燃料室７５に燃料が導入される構成となっている。
その他は、実施例４と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
１ 中空積層型圧電素子
１０ セラミック積層体
１００ 中間積層体
１０３ 外周面
１０４ 内周面
１１ 圧電層
１１０ グリーンシート
１１１ スペーサ層
１１２ 接着層
１２ 外周スリット部
１２０ 消失スリット層
１３ 内周スリット部
１４ 中央貫通穴
２００ 電極材料
２１、２２ 内部電極層
３１、３２ 側面電極
５００ 貫通穴
５１ 電極材料含有片
５２ 消失スリット層含有片
７ インジェクタ
１０ セラミック積層体
１００ 中間積層体
１０３ 外周面
１０４ 内周面
１１ 圧電層
１１０ グリーンシート
１１１ スペーサ層
１１２ 接着層
１２ 外周スリット部
１２０ 消失スリット層
１３ 内周スリット部
１４ 中央貫通穴
２００ 電極材料
２１、２２ 内部電極層
３１、３２ 側面電極
５００ 貫通穴
５１ 電極材料含有片
５２ 消失スリット層含有片
７ インジェクタ
Claims (10)
- 圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなると共に、積層方向に沿って貫通した中央貫通穴を設けてなるセラミック積層体を有する中空積層型圧電素子において、
上記セラミック積層体は、上記内部電極層の内周端の少なくとも一部が上記セラミック積層体の内周面に露出しないように、上記内部電極層の内周端の少なくとも一部を上記セラミック積層体の内部に控えさせた内周控え構造を有しており、
上記セラミック積層体の内周面には、該内周面から上記圧電層の内部に向けて窪んだ溝を周方向に設けてなる内周スリット部を有していることを特徴とする中空積層型圧電素子。 - 請求項１において、上記内周スリット部は、周方向全周を繋ぐ環状形状を有していることを特徴とする中空積層型圧電素子。
- 請求項１又は２において、上記セラミック積層体は、上記内部電極層の外周端の少なくとも一部が上記セラミック積層体の外周面に露出しないように、上記内部電極層の外周端の少なくとも一部を上記セラミック積層体の内部に控えさせた外周控え構造を有しており、
上記セラミック積層体の外周面には、該外周面から上記圧電層の内部に向けて窪んだ溝を周方向に設けてなる外周スリット部を有していることを特徴とする中空積層型圧電素子。 - 請求項１〜３のいずれか１項において、上記セラミック積層体は、上記内部電極層の内周端のすべてが上記セラミック積層体の内周面に露出しないように、上記内部電極層の内周端のすべてを上記セラミック積層体の内部に控えさせた完全内周控え構造を有していることを特徴とする中空積層型圧電素子。
- 請求項１〜４のいずれか１項において、上記セラミック積層体の外周面には、上記内部電極層に電気的に接合される一対の側面電極が配設されていることを特徴とする中空積層型圧電素子。
- 請求項１〜３のいずれか１項において、上記セラミック積層体は、上記内部電極層の一部を上記内周面に露出させてあると共に、該内周面には、上記内部電極層に電気的に接合される一対の側面電極が配設されていることを特徴とする中空積層型圧電素子。
- 請求項６において、上記セラミック積層体は、上記内部電極層の外周端のすべてが上記セラミック積層体の外周面に露出しないように、上記内部電極層の外周端のすべてを上記セラミック積層体の内部に控えさせた完全外周控え構造を有していることを特徴とする中空積層型圧電素子。
- 請求項１〜７のいずれか１項において、上記中空積層型圧電素子は、インジェクタの駆動源として用いられるインジェクタ用圧電アクチュエータであることを特徴とする中空積層型圧電素子。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載の中空積層型圧電素子を製造する方法であって、
上記セラミック積層体における上記圧電層を形成するためのグリーンシートを形成するシート形成工程と、
上記グリーンシート上に、上記内部電極層を形成するための電極材料を中央部に穴のある環状形状となるように配設する電極材料配設工程と、
上記グリーンシート上に、その後の焼成を行うことによって消失する消失スリット層を形成する消失スリット層形成工程と、
上記グリーンシート上における上記電極材料及び上記消失スリット層の内周側及び外周側の少なくとも一部に、スペーサ層を形成するスペーサ層形成工程と、
上記電極材料及び上記スペーサ層の上に、接着層を形成する接着層形成工程と、
上記グリーンシートを打ち抜いて、該グリーンシートと、上記電極材料及び上記スペーサ層と、上記接着層とを順次積層してなると共に中央に貫通穴を有する電極材料含有片と、上記グリーンシートと、上記消失スリット層及び上記スペーサ層とを順次積層してなると共に中央に貫通穴を有する消失スリット層含有片とを得る打ち抜き工程と、
上記電極材料含有片と上記消失スリット層含有片との上記貫通穴を揃えて交互に積層して中間積層体を形成する積層工程と、
上記中間積層体を焼成して、上記消失スリット層を消失させる焼成工程とを含むことを特徴とする中空積層型圧電素子の製造方法。 - 請求項９において、上記接着層形成工程では、上記電極材料及び上記スペーサ層の上、並びに上記消失スリット層及び上記スペーサ層の上に、接着層を形成し、
上記打ち抜き工程では、上記グリーンシートを打ち抜いて、該グリーンシートと、上記電極材料及び上記スペーサ層と、上記接着層とを順次積層してなると共に中央に貫通穴を有する電極材料含有片と、上記グリーンシートと、上記消失スリット層及び上記スペーサ層と、上記接着層とを順次積層してなると共に中央に貫通穴を有する消失スリット層含有片とを得ることを特徴とする中空積層型圧電素子の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004353164A JP2006165193A (ja) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | 中空積層型圧電素子及びその製造方法 |
| DE200510057767 DE102005057767A1 (de) | 2004-12-06 | 2005-12-02 | Hohles laminiertes piezoelektrisches Element sowie Herstellungsverfahren dafür |
| US11/294,690 US7411336B2 (en) | 2004-12-06 | 2005-12-05 | Hollow laminated piezoelectric element and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004353164A JP2006165193A (ja) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | 中空積層型圧電素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006165193A true JP2006165193A (ja) | 2006-06-22 |
Family
ID=36441925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004353164A Pending JP2006165193A (ja) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | 中空積層型圧電素子及びその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7411336B2 (ja) |
| JP (1) | JP2006165193A (ja) |
| DE (1) | DE102005057767A1 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008066552A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Denso Corp | セラミック積層体の製造方法 |
| US8240582B2 (en) | 2007-02-26 | 2012-08-14 | Denso Corporation | Stacked piezoelectric device |
| JP2012182164A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Kyocera Corp | 積層型圧電素子およびこれを備えた圧電アクチュエータ、噴射装置、燃料噴射システム |
| JP2014199903A (ja) * | 2013-03-11 | 2014-10-23 | 太平洋セメント株式会社 | 圧電素子および圧電アクチュエータ |
| JP2016046472A (ja) * | 2014-08-26 | 2016-04-04 | 京セラ株式会社 | 圧電アクチュエータおよびこれを備えたスピーカー |
| JP2018006680A (ja) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | Tdk株式会社 | 圧電素子 |
| JP2018006679A (ja) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | Tdk株式会社 | 圧電素子 |
| US10707404B2 (en) | 2016-07-07 | 2020-07-07 | Tdk Corporation | Piezoelectric element |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101253638B (zh) * | 2005-08-29 | 2010-09-22 | 京瓷株式会社 | 层叠型压电元件以及使用该压电元件的喷射装置 |
| DE102007015457B4 (de) * | 2007-03-30 | 2009-07-09 | Siemens Ag | Piezoelektrisches Bauteil mit Sicherheitsschicht, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung |
| DE102009000089A1 (de) * | 2008-01-14 | 2009-07-16 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelektrischer Aktor |
| DE102011010984B4 (de) * | 2011-02-10 | 2012-12-27 | Heraeus Materials Technology Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum partiellen Laminieren von flexiblen Substraten |
| JP5842635B2 (ja) * | 2012-01-27 | 2016-01-13 | Tdk株式会社 | 積層型圧電素子 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0353573A (ja) * | 1989-07-21 | 1991-03-07 | Nec Corp | 電歪効果素子 |
| JP2001156348A (ja) * | 1999-11-29 | 2001-06-08 | Taiheiyo Cement Corp | 積層型圧電アクチュエータ |
| JP2002538629A (ja) * | 1999-03-04 | 2002-11-12 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 圧電式のアクチュエータ |
| JP2003243740A (ja) * | 2002-02-21 | 2003-08-29 | Japan Science & Technology Corp | 積層型圧電素子および位置決め装置 |
| JP2004119856A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Denso Corp | 積層型圧電素子及びその製造方法 |
| JP2004297043A (ja) * | 2003-03-13 | 2004-10-21 | Denso Corp | 積層型圧電体素子 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0684748B2 (ja) | 1985-08-23 | 1994-10-26 | 株式会社日立製作所 | 燃料噴射弁 |
| JPH02112663A (ja) | 1989-09-20 | 1990-04-25 | Hitachi Ltd | 内燃機関用の燃料噴射弁 |
| WO1992005593A1 (en) * | 1990-09-13 | 1992-04-02 | Hitachi Metals, Ltd. | Method for manufacturing electrostrictive effect element |
| JP2830724B2 (ja) * | 1993-12-20 | 1998-12-02 | 日本電気株式会社 | 圧電アクチュエータの製造方法 |
| JPH08200180A (ja) | 1995-01-27 | 1996-08-06 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料噴射装置 |
| JPH09310654A (ja) | 1996-05-20 | 1997-12-02 | Hitachi Ltd | 燃料噴射弁 |
| JPH09329068A (ja) | 1996-06-12 | 1997-12-22 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の燃料噴射弁 |
| JPH109084A (ja) | 1996-06-24 | 1998-01-13 | Nissan Motor Co Ltd | 圧電式燃料噴射弁 |
| DE19901711A1 (de) * | 1999-01-18 | 2000-07-20 | Bosch Gmbh Robert | Brennstoffeinspritzventil und Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffeinspritzventils |
| JP2002252381A (ja) | 2001-02-23 | 2002-09-06 | Nec Tokin Ceramics Corp | 積層型圧電素子 |
| JP4470504B2 (ja) * | 2004-02-03 | 2010-06-02 | 株式会社デンソー | 積層型圧電素子及びその製造方法 |
| JP4876467B2 (ja) * | 2004-12-06 | 2012-02-15 | 株式会社デンソー | 積層型圧電素子 |
-
2004
- 2004-12-06 JP JP2004353164A patent/JP2006165193A/ja active Pending
-
2005
- 2005-12-02 DE DE200510057767 patent/DE102005057767A1/de not_active Withdrawn
- 2005-12-05 US US11/294,690 patent/US7411336B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0353573A (ja) * | 1989-07-21 | 1991-03-07 | Nec Corp | 電歪効果素子 |
| JP2002538629A (ja) * | 1999-03-04 | 2002-11-12 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 圧電式のアクチュエータ |
| JP2001156348A (ja) * | 1999-11-29 | 2001-06-08 | Taiheiyo Cement Corp | 積層型圧電アクチュエータ |
| JP2003243740A (ja) * | 2002-02-21 | 2003-08-29 | Japan Science & Technology Corp | 積層型圧電素子および位置決め装置 |
| JP2004119856A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Denso Corp | 積層型圧電素子及びその製造方法 |
| JP2004297043A (ja) * | 2003-03-13 | 2004-10-21 | Denso Corp | 積層型圧電体素子 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008066552A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Denso Corp | セラミック積層体の製造方法 |
| US8240582B2 (en) | 2007-02-26 | 2012-08-14 | Denso Corporation | Stacked piezoelectric device |
| JP2012182164A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Kyocera Corp | 積層型圧電素子およびこれを備えた圧電アクチュエータ、噴射装置、燃料噴射システム |
| JP2014199903A (ja) * | 2013-03-11 | 2014-10-23 | 太平洋セメント株式会社 | 圧電素子および圧電アクチュエータ |
| JP2016046472A (ja) * | 2014-08-26 | 2016-04-04 | 京セラ株式会社 | 圧電アクチュエータおよびこれを備えたスピーカー |
| JP2018006680A (ja) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | Tdk株式会社 | 圧電素子 |
| JP2018006679A (ja) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | Tdk株式会社 | 圧電素子 |
| US10707404B2 (en) | 2016-07-07 | 2020-07-07 | Tdk Corporation | Piezoelectric element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102005057767A1 (de) | 2006-06-08 |
| US7411336B2 (en) | 2008-08-12 |
| US20060119220A1 (en) | 2006-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7294953B2 (en) | Stacked piezoelectric element and method of fabrication thereof | |
| JP4876467B2 (ja) | 積層型圧電素子 | |
| US7411336B2 (en) | Hollow laminated piezoelectric element and its manufacturing method | |
| JP2007157849A (ja) | 積層型圧電素子の製造方法 | |
| US7205706B2 (en) | Stacked piezoelectric element, production method thereof and electrically conducting adhesive | |
| JP5084744B2 (ja) | 積層型圧電素子、これを備えた噴射装置及び燃料噴射システム | |
| JP5311733B2 (ja) | 積層型圧電素子、これを備えた噴射装置、及びこれを備えた燃料噴射システム | |
| JP4843948B2 (ja) | 積層型圧電素子 | |
| JP2008053467A (ja) | 積層型圧電素子及びその製造方法 | |
| JP5203621B2 (ja) | 積層型圧電素子、これを備えた噴射装置及び燃料噴射システム | |
| JP2007027692A (ja) | 積層型圧電素子およびこれを用いた噴射装置 | |
| JP2009123750A (ja) | 積層型圧電素子 | |
| JP2007067346A (ja) | 積層型圧電素子及びその製造方法 | |
| JP2005223014A (ja) | 積層型圧電素子及びその製造方法 | |
| US9525120B2 (en) | Multi-layer piezoelectric element and piezoelectric actuator, injection device and fuel injection system including the same | |
| JP2007019420A (ja) | 積層型圧電素子 | |
| JP2007043094A (ja) | 積層型圧電素子およびこれを用いた噴射装置 | |
| JP2007287940A (ja) | 積層型圧電素子 | |
| JP2012216869A (ja) | 積層型圧電素子、これを備えた噴射装置及び燃料噴射システム | |
| JP2004207633A (ja) | セラミック電子部品及び噴射装置 | |
| JP2008066391A (ja) | 積層型圧電素子及びその製造方法 | |
| JP2008300430A (ja) | 積層型圧電素子ならびにその製造方法 | |
| JP2006156690A (ja) | 積層型圧電素子およびこれを用いた噴射装置 | |
| JP4986486B2 (ja) | 積層型圧電素子およびこれを用いた噴射装置 | |
| JP2009182311A (ja) | 積層型圧電素子及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070319 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101227 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110111 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110802 |