[go: up one dir, main page]

JP2011249659A - Piezoelectric element, injector and fuel injection system comprising it - Google Patents

Piezoelectric element, injector and fuel injection system comprising it Download PDF

Info

Publication number
JP2011249659A
JP2011249659A JP2010122941A JP2010122941A JP2011249659A JP 2011249659 A JP2011249659 A JP 2011249659A JP 2010122941 A JP2010122941 A JP 2010122941A JP 2010122941 A JP2010122941 A JP 2010122941A JP 2011249659 A JP2011249659 A JP 2011249659A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric element
piezoelectric
layer
domain wall
crystal grains
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
Application number
JP2010122941A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Okamura
健 岡村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2010122941A priority Critical patent/JP2011249659A/en
Publication of JP2011249659A publication Critical patent/JP2011249659A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

【課題】ドメイン壁の移動が拘束されにくく、応答速度が速くて変位量を大きくすることができ、機械的強度も十分で特性劣化を抑えることができる圧電素子を提供する。
【解決手段】圧電素子は、圧電体層とこの圧電体層介して対向するように設けられた電極層とを含み、圧電体層を形成する結晶粒子11間の粒界12には酸素空孔10が形成されていて、酸素空孔10が、結晶粒子11内のドメイン壁14の端部近傍に位置している。これにより、圧電素子の応答速度が速くなり、変位量を大きくすることができる。さらに、連続駆動しても変位量劣化のない圧電素子とすることができる。
【選択図】図2
Disclosed is a piezoelectric element in which the movement of a domain wall is not easily restricted, the response speed is high, the amount of displacement can be increased, the mechanical strength is sufficient, and the deterioration of characteristics can be suppressed.
A piezoelectric element includes a piezoelectric layer and an electrode layer provided so as to face each other through the piezoelectric layer, and oxygen vacancies are present in grain boundaries 12 between crystal grains 11 forming the piezoelectric layer. 10 is formed, and the oxygen vacancy 10 is located in the vicinity of the end of the domain wall 14 in the crystal particle 11. Thereby, the response speed of the piezoelectric element is increased, and the amount of displacement can be increased. Furthermore, it is possible to obtain a piezoelectric element that does not deteriorate in displacement even when continuously driven.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、圧電素子およびこれを用いた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。本発明の圧電素子は、例えば、駆動素子(圧電アクチュエータ),センサ素子および回路素子に用いられるものである。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,インクジェットのような液体噴射装置,光学装置のような精密位置決め装置,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。   The present invention relates to a piezoelectric element, an injection device using the piezoelectric element, and a fuel injection system. The piezoelectric element of the present invention is used for, for example, a drive element (piezoelectric actuator), a sensor element, and a circuit element. Examples of the driving element include a fuel injection device for an automobile engine, a liquid injection device such as an inkjet, a precision positioning device such as an optical device, and a vibration prevention device. Examples of the sensor element include a combustion pressure sensor, a knock sensor, an acceleration sensor, a load sensor, an ultrasonic sensor, a pressure sensor, and a yaw rate sensor. Examples of the circuit element include a piezoelectric gyro, a piezoelectric switch, a piezoelectric transformer, and a piezoelectric breaker.

従来から、圧電体層を金属層で挟んだ圧電素子や、さらには複数の圧電体層が金属層を介して積層された積層体を備えた積層型圧電素子が知られている。これらの圧電素子は、金属層を介して圧電体層に電界を印加することにより、積層体を構成する圧電体層の結晶粒子が電界方向へ伸縮する変形に起因して変位が発生する。   Conventionally, a piezoelectric element in which a piezoelectric layer is sandwiched between metal layers, and a stacked piezoelectric element including a stacked body in which a plurality of piezoelectric layers are stacked via a metal layer are known. In these piezoelectric elements, when an electric field is applied to the piezoelectric layer through the metal layer, displacement occurs due to deformation in which the crystal particles of the piezoelectric layer constituting the multilayer body expand and contract in the direction of the electric field.

ここで、図7(a)、図7(b)および図7(c)に示すように、結晶粒子11内には分極軸方向の異なる領域が複数存在していて、ドメインの分極軸方向13の異なる領域の境となる部分にはドメイン壁14が形成されている。すなわち、ある方向に分極軸がそろった領域と、この領域の方向とは異なる方向に分極軸がそろった領域とが、ドメイン壁14で仕切られている。なお、図7において、(b)は(a)の圧電体層の断面図のB部を拡大した拡大断面図であり、(c)は(b)について原子の配列状態を示す断面図である。また、図7において、12は粒界、13はドメインの分極軸方向、15は酸素イオン、16はバリウムまたは鉛等のイオンのAサイトイオン、17はチタン、ジルコニウム等のイオンのBサイトイオンである。   Here, as shown in FIGS. 7 (a), 7 (b) and 7 (c), there are a plurality of regions having different polarization axis directions in the crystal particle 11, and the polarization axis direction 13 of the domain. A domain wall 14 is formed at a boundary between different regions. That is, the domain wall 14 partitions a region where the polarization axes are aligned in a certain direction and a region where the polarization axes are aligned in a direction different from the direction of this region. In FIG. 7, (b) is an enlarged cross-sectional view enlarging a portion B of the cross-sectional view of the piezoelectric layer of (a), and (c) is a cross-sectional view showing an arrangement state of atoms with respect to (b). . In FIG. 7, 12 is a grain boundary, 13 is the domain polarization axis direction, 15 is an oxygen ion, 16 is an A site ion of an ion such as barium or lead, and 17 is a B site ion of an ion such as titanium or zirconium. is there.

圧電体層の結晶粒子に電界が印加されたときに、分極軸方向が電界印加方向と一致した領域は伸びる。一方、分極軸方向が電界印加方向と180°逆方向になった領域は一旦縮むが、分極軸が反転する電界(いわゆる抗電界)を与えることで、分極軸方向に電界が印加された状態に変化して、一転して伸びる。そして、ひとたび反転してしまえば、さらに逆向きの抗電界を与えない限り、電界が印加されたときに伸びる領域となる。   When an electric field is applied to the crystal grains of the piezoelectric layer, a region where the polarization axis direction coincides with the electric field application direction extends. On the other hand, the region where the polarization axis direction is 180 ° opposite to the electric field application direction is temporarily shrunk, but an electric field is applied in the polarization axis direction by applying an electric field that reverses the polarization axis (so-called coercive electric field). Change and stretch. Once reversed, the region extends when an electric field is applied unless a reverse coercive electric field is applied.

ところが、分極軸方向の異なる領域が複数存在する場合、電界が印加される方向とすべての分極軸方向とがそろうことは稀であるため、結晶粒子の多くの領域においては、電界が印加されたときに、分極軸方向が電界印加方向を向いている割合が多くなるようにドメイン壁が移動する。その結果、圧電体層の結晶粒子が伸びる領域が拡大して圧電素子は伸び、逆に、電界の印加を解除したときには、もとの位置にドメイン壁が戻ることで圧電素子は縮む。この現象を利用して、圧電素子の駆動は発現している。   However, when there are a plurality of regions having different polarization axis directions, it is rare that the direction in which the electric field is applied is aligned with all the polarization axis directions. Therefore, an electric field is applied in many regions of the crystal grains. Sometimes, the domain wall moves so that the ratio of the polarization axis direction to the electric field application direction increases. As a result, the region where the crystal grains of the piezoelectric layer extend is expanded and the piezoelectric element expands. Conversely, when the application of the electric field is released, the domain wall returns to the original position and the piezoelectric element contracts. Utilizing this phenomenon, the piezoelectric element is driven.

従来、粒界12では結晶配列が乱れて電荷の中性がとれないことから、粒界12近傍の結晶粒子を構成するイオンが粒界12の電荷を補償する方向に移動して電荷の中性を保っている。そのため、電界印加時に粒界12近傍では分極軸方向の変化が起きにくい。すなわち、ドメイン壁の移動は粒界12により拘束されている(例えば、特許文献1を参照。)。   Conventionally, since the crystal alignment at the grain boundary 12 is disturbed and the neutrality of the charge cannot be taken, the ions constituting the crystal grains in the vicinity of the grain boundary 12 move in a direction to compensate for the charge at the grain boundary 12 to neutralize the charge. Keep. Therefore, the polarization axis direction hardly changes near the grain boundary 12 when an electric field is applied. That is, the movement of the domain wall is constrained by the grain boundary 12 (see, for example, Patent Document 1).

特開2005−191397号公報JP 2005-191397

上記のような圧電素子においては、圧電体層の結晶粒子11間の粒界12により、ドメイン壁14の移動が拘束されて応答速度が遅くなるという問題点がある。また、圧電体層の結晶粒子11間の粒界12によりドメイン壁14の移動が拘束されて圧電素子の変位量が小さくなるという問題がある。また、連続駆動によって拘束された部分が自己発熱して、圧電素子を構成する圧電体層にクラックが発生し、変位量が徐々に低下するという問題点があった。   In the piezoelectric element as described above, there is a problem that the response speed becomes slow because the movement of the domain wall 14 is restricted by the grain boundary 12 between the crystal grains 11 of the piezoelectric layer. Further, there is a problem that the displacement of the piezoelectric element is reduced because the movement of the domain wall 14 is restricted by the grain boundary 12 between the crystal grains 11 of the piezoelectric layer. In addition, there is a problem in that a portion constrained by continuous driving self-heats, cracks occur in the piezoelectric layer constituting the piezoelectric element, and the amount of displacement gradually decreases.

本発明は、このような問題点を解決すべく案出されたものであり、その目的は、ドメイン壁の移動が拘束されにくく、応答速度が速くて変位量を大きくすることができ、機械的強度も十分で特性劣化を抑えることができる圧電素子を提供することにある。   The present invention has been devised to solve such problems, and its purpose is that the movement of the domain wall is less likely to be restrained, the response speed is high, and the amount of displacement can be increased. An object of the present invention is to provide a piezoelectric element that has sufficient strength and can suppress deterioration of characteristics.

本発明の圧電素子は、圧電体層と該圧電体層を介して対向するように設けられた電極層とを含み、前記圧電体層を形成する結晶粒子間の粒界には酸素空孔が形成されていて、該酸素空孔が、前記結晶粒子内の端部近傍に位置していることを特徴とするものである。   The piezoelectric element of the present invention includes a piezoelectric layer and an electrode layer provided so as to face each other with the piezoelectric layer interposed therebetween, and oxygen vacancies are formed at grain boundaries between crystal grains forming the piezoelectric layer. It is formed, and the oxygen vacancy is located in the vicinity of the end portion in the crystal grain.

また、本発明の圧電素子は、上記構成において、分極軸の向きが一致する領域を有する前記結晶粒子と前記結晶粒子とが隣接しており、隣接するそれぞれの前記結晶粒子内の前記ドメイン壁の端部が近接していることを特徴とするものである。   Further, in the piezoelectric element of the present invention, in the above configuration, the crystal particle having a region in which the directions of polarization axes coincide with each other and the crystal particle are adjacent to each other, and the domain wall in each adjacent crystal particle is The end portions are close to each other.

また、本発明の圧電素子は、上記構成において、隣接するそれぞれの前記結晶粒子内の前記ドメイン壁がほぼ平行であることを特徴とするものである。   The piezoelectric element of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the domain walls in each of the adjacent crystal grains are substantially parallel.

また、本発明の圧電素子は、上記構成において、前記酸素空孔が、隣接するそれぞれの前記結晶粒子内の前記ドメイン壁の端部同士の間に位置していることを特徴とするものである。   Moreover, the piezoelectric element of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the oxygen vacancies are located between ends of the domain walls in the adjacent crystal grains. .

また、本発明の圧電素子は、上記構成において、前記ドメイン壁が90°ドメインで形成されていることを特徴とするものである。   The piezoelectric element of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the domain wall is formed by a 90 ° domain.

また、本発明の圧電素子は、上記構成において、前記酸素空孔が前記電極層の近傍に位置していることを特徴とするものである。   The piezoelectric element of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the oxygen vacancy is located in the vicinity of the electrode layer.

また、本発明の圧電素子は、上記構成において、前記圧電体層と前記電極層とが交互に積層された積層型の圧電素子であることを特徴とするものである。   Moreover, the piezoelectric element of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the piezoelectric element is a stacked piezoelectric element in which the piezoelectric layers and the electrode layers are alternately stacked.

本発明の噴射装置は、噴出孔を有する容器と、上記のいずれかの本発明の圧電素子とを備え、前記容器内に蓄えられた液体が前記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。   An injection device of the present invention includes a container having an ejection hole and any one of the above-described piezoelectric elements of the present invention, and the liquid stored in the container is ejected from the ejection hole by driving the piezoelectric element. It is characterized by this.

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、このコモンレールに蓄えられた燃料を噴射する上記の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。   The fuel injection system of the present invention includes a common rail that stores high-pressure fuel, the injection device of the present invention that injects fuel stored in the common rail, a pressure pump that supplies the high-pressure fuel to the common rail, and the injection device And an injection control unit for supplying a drive signal to the vehicle.

本発明の圧電素子によれば、圧電体層を形成する結晶粒子間の粒界には酸素空孔が形成されていて、酸素空孔がドメイン壁の端部の近傍に位置していることにより、ドメイン壁
の移動が粒界によって拘束されずに、隣り合った結晶粒子のドメイン壁が電界印加と同時に連動して移動する。そのため、電界印加によるドメイン壁の移動速度および移動量を大きくすることができる。これにより、圧電素子の応答速度が速くなり、変位量を大きくすることができる。また、変位を拘束する領域が無くなることで、駆動中の圧電素子の過熱を抑え、耐久性の高い素子とすることができる。さらに、結晶粒子径を小さく抑えてもドメイン壁の移動量を確保することができるので、圧電体層の結晶粒子を小さくすることができ、これによって機械的強度が大きく、かつ変位量の大きな圧電素子とすることができる。その結果、連続駆動しても変位量劣化のない圧電素子とすることができる。
According to the piezoelectric element of the present invention, oxygen vacancies are formed at the grain boundaries between crystal grains forming the piezoelectric layer, and the oxygen vacancies are located near the end of the domain wall. The movement of the domain wall is not constrained by the grain boundary, and the domain walls of adjacent crystal grains move in conjunction with the application of the electric field. Therefore, the moving speed and moving amount of the domain wall due to electric field application can be increased. Thereby, the response speed of the piezoelectric element is increased, and the amount of displacement can be increased. Further, since there is no region for restraining displacement, overheating of the driving piezoelectric element can be suppressed, and a highly durable element can be obtained. Furthermore, since the amount of movement of the domain wall can be ensured even if the crystal particle diameter is kept small, the crystal particles in the piezoelectric layer can be made small, thereby increasing the mechanical strength and the large displacement. It can be set as an element. As a result, it is possible to obtain a piezoelectric element that does not deteriorate in displacement even when continuously driven.

また、本発明の噴射装置によれば、容器内に蓄えられた液体を噴射孔から吐出させる圧電素子として本発明の圧電素子を備えていることから、圧電素子において大きな変位量と優れた耐久性とを確保することが防止できるので、液体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。   Further, according to the ejecting apparatus of the present invention, since the piezoelectric element of the present invention is provided as a piezoelectric element for discharging the liquid stored in the container from the ejecting hole, the piezoelectric element has a large displacement amount and excellent durability. Therefore, it is possible to stably perform desired liquid ejection over a long period of time.

さらに、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。   Furthermore, according to the fuel injection system of the present invention, since the injection device of the present invention is provided as a device for injecting the high-pressure fuel stored in the common rail, the desired injection of high-pressure fuel can be stably performed over a long period of time. Can do.

本発明の圧電素子の実施の形態の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of embodiment of the piezoelectric element of this invention. (a)、(b)および(c)は、それぞれ図1に示す圧電素子を構成する圧電体層の結晶粒子とドメインの模式図である。(A), (b), and (c) are the schematic diagrams of the crystal grain and domain of a piezoelectric layer which respectively comprise the piezoelectric element shown in FIG. (a)、(b)および(c)は、それぞれ図2(a)に示す結晶粒子とドメインとが電界印加による構造変化する様子を示す模式図である。(A), (b), and (c) are schematic diagrams showing how the crystal grains and domains shown in FIG. 2 (a) undergo structural changes due to application of an electric field. 図1に示す圧電素子1の積層体7における電極層5の端部近傍の例を模式的に示す要部断面図である。FIG. 2 is a main part sectional view schematically showing an example of the vicinity of an end portion of an electrode layer 5 in a laminate 7 of a piezoelectric element 1 shown in FIG. 1. 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。It is a schematic sectional drawing which shows an example of embodiment of the injection apparatus of this invention. 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。It is the schematic which shows an example of embodiment of the fuel-injection system of this invention. (a)、(b)および(c)は、それぞれ従来の圧電素子を構成する圧電体層の結晶粒子とドメインの模式図である。(A), (b) and (c) are schematic diagrams of crystal grains and domains of a piezoelectric layer constituting a conventional piezoelectric element, respectively.

<圧電素子>
以下、本発明の圧電素子の実施の形態の例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
<Piezoelectric element>
Hereinafter, an example of an embodiment of a piezoelectric element of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の圧電素子の実施の形態の一例を示す斜視図であり、図2(a),(b)および(c)は、それぞれ図1に示す圧電素子1を構成する圧電体層3の結晶粒子11と分極ドメインの模式図である。   FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of a piezoelectric element according to the present invention. FIGS. 2A, 2B, and 2C are piezoelectric bodies constituting the piezoelectric element 1 shown in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram of crystal particles 11 and polarization domains in layer 3.

図1に示す圧電素子1は、圧電体層3と電極層5とが交互に積層された積層体7と、この積層体7の側面に接合されて電極層5に電気的に接続された外部電極9とを含む積層型の圧電素子である。なお、図示しないが、本発明の圧電素子としては、圧電体層3を介して対向するように設けられた電極層5を含む構成であれば、図1に示す積層型の圧電素子に限定されない。   The piezoelectric element 1 shown in FIG. 1 includes a laminated body 7 in which piezoelectric layers 3 and electrode layers 5 are alternately laminated, and an external body joined to the side surface of the laminated body 7 and electrically connected to the electrode layer 5. It is a multilayer piezoelectric element including an electrode 9. Although not illustrated, the piezoelectric element of the present invention is not limited to the stacked piezoelectric element shown in FIG. 1 as long as it includes the electrode layer 5 provided so as to face each other via the piezoelectric layer 3. .

そして、本発明の圧電素子1においては、図2(a),(b)および(c)に示したように、圧電体層3を形成する結晶粒子11間の粒界12には酸素空孔10が形成されていて、この酸素空孔10は結晶粒子11内のドメイン壁14の端部近傍に位置している。なお、図2において、(b)は(a)に示すA部の拡大図であり、(c)は(b)についての原子の配列状態を示す断面図である。また、図2において、13はドメインの分極軸方向、15は酸素イ
オン、16はバリウムまたは鉛等のイオンのAサイトイオン、17はチタン、ジルコニウム等のイオンのBサイトイオンである。
In the piezoelectric element 1 of the present invention, as shown in FIGS. 2 (a), (b) and (c), oxygen vacancies are present in the grain boundaries 12 between the crystal grains 11 forming the piezoelectric layer 3. 10 is formed, and the oxygen vacancy 10 is located in the vicinity of the end of the domain wall 14 in the crystal particle 11. In FIG. 2, (b) is an enlarged view of a portion A shown in (a), and (c) is a cross-sectional view showing an arrangement state of atoms with respect to (b). In FIG. 2, 13 is the domain polarization axis direction, 15 is an oxygen ion, 16 is an A site ion of an ion such as barium or lead, and 17 is a B site ion of an ion such as titanium or zirconium.

ここで、端部近傍とはドメイン壁14の端部からの距離が、結晶粒子11の外周距離の1/8以下である。これはドメイン壁14の端部が粒界12に沿って移動する距離である。好ましくは、ドメイン壁14の端部からの距離が0.1μm以下である。これは、微弱な電界でも粒
界のイオンのひずみが容易に伝播してドメイン壁14の移動を可能とするからである。これらの距離および酸素空孔10の位置は、後方散乱電子線回折装置(例えばHKL社製NC5)や、波長分散型X線分析装置(例えば日本電子製JXA8100)や透過型電子顕微鏡(例えば日本電子製JEM−2010F)で計測できる。
Here, in the vicinity of the end portion, the distance from the end portion of the domain wall 14 is 1/8 or less of the outer peripheral distance of the crystal particle 11. This is the distance that the end of the domain wall 14 moves along the grain boundary 12. Preferably, the distance from the end of the domain wall 14 is 0.1 μm or less. This is because the strain of ions at the grain boundary easily propagates even in a weak electric field, and the domain wall 14 can be moved. These distances and the positions of the oxygen vacancies 10 are determined by a backscattered electron diffraction device (for example, NC5 manufactured by HKL), a wavelength dispersive X-ray analyzer (for example, JXA8100 manufactured by JEOL) or a transmission electron microscope (for example, JEOL). It can be measured by JEM-2010F).

粒界12の電荷の中性を保つために粒界12の電荷を補償する方向に拘束されていた粒界12近傍の結晶粒子11を構成するイオンは、粒界12の電荷に拘束されているが、上記の構成により、圧電素子1に電界を印加した際に、粒界12の酸素空孔10がイオン化して自由に移動可能となる電荷を発生するので、粒界12近傍の結晶粒子11を構成するイオンを拘束している電荷自体が外部の電界で自由に動くようになり、外部から電界をかけて分極したとき、粒界12付近でもドメイン壁14が拘束されずに自在に動くようになる。   The ions constituting the crystal grains 11 in the vicinity of the grain boundaries 12 that are constrained in the direction to compensate the charges at the grain boundaries 12 in order to maintain the neutrality of the charges at the grain boundaries 12 are restrained by the charges at the grain boundaries 12. However, with the above configuration, when an electric field is applied to the piezoelectric element 1, the oxygen vacancies 10 in the grain boundaries 12 are ionized to generate charges that can be freely moved, so that the crystal grains 11 near the grain boundaries 12 are generated. The charge that binds the ions that make up the structure moves freely in the external electric field, and when polarized by applying an external electric field, the domain wall 14 moves freely without being constrained even near the grain boundary 12. become.

特に、圧電素子1を駆動する場合、圧電体層3を構成する結晶粒子11のひとつひとつが変形することで結晶粒子11間に相互に応力が加わるため、ドメイン壁14の移動を拘束する力が加わるが、電極層5への電圧印加により形成される電界と交差する位置のドメイン壁14の端部の近傍に酸素空孔10を設けることで、圧電素子1を駆動する電界方向へのドメイン壁14の移動が拘束されず、さらに変位の応答速度を速くすることができる。   In particular, when driving the piezoelectric element 1, since each of the crystal particles 11 constituting the piezoelectric layer 3 is deformed, a stress is applied between the crystal particles 11, so that a force constraining the movement of the domain wall 14 is applied. However, by providing an oxygen vacancy 10 in the vicinity of the end of the domain wall 14 at a position that intersects the electric field formed by applying a voltage to the electrode layer 5, the domain wall 14 in the direction of the electric field that drives the piezoelectric element 1 is provided. Therefore, the displacement response speed can be increased.

さらには、圧電体層3を構成する結晶粒子11内部に酸素空孔が形成されて、結晶粒子11内部でドメイン壁14の移動が拘束される場合でも、電極層5への電圧印加により形成される電界と交差するドメイン壁14の端部の近傍に酸素空孔10を設けることで、粒界12近傍のドメイン壁14の移動が容易であるために、ドメイン壁14が粒界12部分を起点に将棋倒しのように進行して、結晶粒子11内部の酸素空孔10がある領域でもドメイン壁14が移動できるようになり、変位量を大きくすることができる。   Further, even when oxygen vacancies are formed inside the crystal particles 11 constituting the piezoelectric layer 3 and the movement of the domain wall 14 is restricted inside the crystal particles 11, it is formed by applying a voltage to the electrode layer 5. By providing the oxygen vacancy 10 in the vicinity of the end of the domain wall 14 that intersects the electric field, the domain wall 14 starts from the grain boundary 12 portion because the domain wall 14 near the grain boundary 12 can be easily moved. The domain wall 14 can move even in the region where the oxygen vacancies 10 inside the crystal particles 11 are present, and the amount of displacement can be increased.

なお、圧電体層3の厚みは40〜250μm程度であり、電極層5の厚みは1〜20μmであ
るのが好ましい。これにより積層型圧電素子は、内部応力で圧電素子1がひずむことなく大きな変位量を得ることができる。結晶粒子11の粒径は0.1〜50μmであることが好まし
い。これにより、結晶粒子11内にドメイン壁14を設けることができるとともに、後述する製法を用いることでドメイン内部の酸素空孔をドメイン壁端部に容易に移動することができる。
The thickness of the piezoelectric layer 3 is preferably about 40 to 250 μm, and the thickness of the electrode layer 5 is preferably 1 to 20 μm. Thereby, the multilayer piezoelectric element can obtain a large displacement without distorting the piezoelectric element 1 due to internal stress. The particle size of the crystal particles 11 is preferably 0.1 to 50 μm. Thereby, the domain wall 14 can be provided in the crystal particle 11, and the oxygen vacancies inside the domain can be easily moved to the end portion of the domain wall by using the manufacturing method described later.

図2(c)に示すように、ペロブスカイト型の圧電体においては、隣り合う結晶粒子11のBサイトイオン17の配置が同じ向きになることで、分極軸方向が一致するので、電界印加時に、ドメイン壁14の移動が隣り合う結晶同士が連続的に発生することができるので、ドメイン壁14の移動速度が速くなる。つまり、変位の応答速度を速くすることができる。   As shown in FIG. 2 (c), in the perovskite-type piezoelectric body, the arrangement of the B site ions 17 of the adjacent crystal particles 11 are in the same direction, so that the polarization axis directions coincide with each other. Since the adjacent crystals of the domain wall 14 can move continuously, the moving speed of the domain wall 14 increases. That is, the response speed of displacement can be increased.

また、圧電体層3は、隣接する結晶粒子11同士において、結晶粒子11同士が接する部位に、分極軸の向きが一致する領域が存在し、それぞれのドメイン壁14の端部が近接していることが好ましい。これは、電界印加と同時に、ドメイン壁14が隣り合う結晶粒子11同士で連続的に移動するようになるので、高速での分極が可能となり、変位の応答速度を速くすることができる。   Further, in the piezoelectric layer 3, there is a region where the directions of the polarization axes are coincident with each other between the adjacent crystal particles 11, and the ends of the domain walls 14 are close to each other. It is preferable. This is because the domain wall 14 moves continuously between the adjacent crystal particles 11 simultaneously with the application of the electric field, so that high-speed polarization is possible and the response speed of displacement can be increased.

なお、近接とは結晶粒子11の外周距離の1/8以下である。これはドメイン壁14の端部
が粒界12に沿って移動する距離である。好ましくは、ドメイン壁14の端部からの距離が0.1μm以下である。これは、微弱な電界でも粒界のイオンのひずみが容易に伝播してドメ
イン壁14の移動を可能とするからである。
Note that the proximity means 1/8 or less of the outer peripheral distance of the crystal particle 11. This is the distance that the end of the domain wall 14 moves along the grain boundary 12. Preferably, the distance from the end of the domain wall 14 is 0.1 μm or less. This is because the strain of ions at the grain boundary easily propagates even in a weak electric field, and the domain wall 14 can be moved.

また、隣接するそれぞれの結晶粒子11内のドメイン壁14がほぼ平行であることで、ドメイン壁14が隣り合う結晶粒子11同士でほぼ同時に移動するようになるので、高速での分極が可能となり、変位の応答速度を速くすることができる。さらに、分極処理等の前処理も不要であり、分極処理に起因した残留応力も無いので、長期間の駆動でも、ドメイン壁14が安定して隣り合う結晶粒子11間で同期しながら移動するようになり、安定した駆動が実現するからである。さらに、酸素空孔10が端部にあるドメイン壁14は、隣接する結晶粒子11を跨る部位が直線状に形成されていることで、電界印加でドメイン壁14が移動するときにイオンの変位が粒界12でさえぎられずに直線状に連鎖的に行われるので、ドメイン壁14の移動にひずみが無く、ストレスが発生しないので、電界印加時に規則的に一斉に分極されるので、変位の応答速度を極めて速くすることができる。   In addition, because the domain walls 14 in each adjacent crystal particle 11 are substantially parallel, the domain walls 14 move almost simultaneously between the adjacent crystal particles 11, so that high-speed polarization is possible, The response speed of displacement can be increased. Furthermore, since pre-processing such as polarization processing is not required and there is no residual stress due to polarization processing, the domain wall 14 stably moves between adjacent crystal grains 11 even in a long-term drive. This is because stable driving is realized. Further, the domain wall 14 with the oxygen vacancy 10 at the end is formed in a linear shape in a region straddling the adjacent crystal particles 11, so that when the domain wall 14 moves by applying an electric field, the displacement of ions is reduced. Since it is performed in a linear chain without being interrupted by the grain boundary 12, there is no distortion in the movement of the domain wall 14, and no stress is generated. Can be made extremely fast.

また、酸素空孔10が、隣接するそれぞれの結晶粒子11内のドメイン壁14の端部同士の間に位置していることにより、隣接するドメイン壁14間の電荷が自由に動くことができるので、図3(a),(b)および(c)に示すように、隣り合った結晶粒子11のドメイン壁14が連続して移動できる。このような分域構造を有する圧電体層3では、酸素空孔10が端部にあるドメイン壁14の粒界12での拘束力が小さくなり、この圧電体層3に印加される電界に対する酸素空孔10が端部にあるドメイン壁14の移動速度が速くなる。つまり、変位の応答速度を速くすることができる。また、変位を拘束する領域が無くなることで、駆動中の圧電素子1の過熱を抑え、耐久性の高い圧電素子1とすることができる。さらに、圧電素子1が駆動変形する際、粒界12の近傍が分極されて変形に寄与するので、長期間の駆動でも変位量が変化しない耐久性の高い、圧電素子とすることができる。   In addition, since the oxygen vacancies 10 are positioned between the ends of the domain walls 14 in the adjacent crystal particles 11, the charge between the adjacent domain walls 14 can move freely. As shown in FIGS. 3A, 3B and 3C, the domain walls 14 of the adjacent crystal grains 11 can move continuously. In the piezoelectric layer 3 having such a domain structure, the binding force at the grain boundary 12 of the domain wall 14 having the oxygen vacancy 10 at the end is reduced, and oxygen with respect to the electric field applied to the piezoelectric layer 3 is reduced. The moving speed of the domain wall 14 having the holes 10 at the end is increased. That is, the response speed of displacement can be increased. Further, since there is no region for restraining displacement, overheating of the driving piezoelectric element 1 can be suppressed, and the piezoelectric element 1 having high durability can be obtained. Further, when the piezoelectric element 1 is driven and deformed, the vicinity of the grain boundary 12 is polarized and contributes to the deformation. Therefore, a highly durable piezoelectric element in which the amount of displacement does not change even when driven for a long time can be obtained.

なお、図3(b),(c)において、白抜きの矢印は電界の印加方向を示す。   In FIGS. 3B and 3C, white arrows indicate the direction in which the electric field is applied.

また、結晶粒子11は、おもに90°ドメインで構成されていることが好ましい。90°ドメインで構成されていると、ドメイン壁14の移動が低電界で容易に行うことができるので変位の応答速度を速くすることができる。また、分極反転する必要が無いため、高電圧の分極処理が不要であるため、圧電素子1に高電圧による損傷をまったく与えないので、耐久性の高い圧電素子とすることができる。   Further, it is preferable that the crystal particles 11 are mainly composed of 90 ° domains. When configured with a 90 ° domain, the domain wall 14 can be easily moved in a low electric field, so that the displacement response speed can be increased. Further, since there is no need to reverse the polarization, a high voltage polarization process is unnecessary, and the piezoelectric element 1 is not damaged at all by the high voltage, so that a highly durable piezoelectric element can be obtained.

さらに、図4のように酸素空孔10が、電極層5の近傍に形成されていると、電極層5の端部に電界が集中することによりドメイン壁14移動の起点となり、電界印加と同時にドメイン壁14の移動が開始され、電極層5同士の間の圧電体層3の中央部に向けて将棋倒しのようにドメイン壁14の移動が伝播するので、極めて安定した高速駆動が可能となる。特に、圧電体層3における電極層5の端部近傍18に存在することが好ましい。これは、電極層5を挟んで、圧電体層3の分極方向が反対方向になるため、素子駆動において電極層端部18には、もっとも応力が集中するが、加わった応力を緩和するように電極層5の端部近傍18の結晶粒子11が変形を起こす際にドメイン壁14が移動することによって、結晶粒子11の変形が可能となる。したがって、電極層5の端部近傍18において、酸素空孔10が形成されていると、高速でドメイン壁14が移動できるので、応力緩和効果が高まり、長時間安定して素子駆動が可能になる。   Further, when the oxygen vacancy 10 is formed in the vicinity of the electrode layer 5 as shown in FIG. 4, the electric field concentrates on the end of the electrode layer 5 to become a starting point for the movement of the domain wall 14, and simultaneously with the electric field application Since the movement of the domain wall 14 is started and the movement of the domain wall 14 is propagated toward the center of the piezoelectric layer 3 between the electrode layers 5 like a shogi, extremely stable high-speed driving is possible. In particular, it is preferably present in the vicinity 18 of the end portion of the electrode layer 5 in the piezoelectric layer 3. This is because the direction of polarization of the piezoelectric layer 3 is opposite to the electrode layer 5 in between, so that stress is concentrated most at the electrode layer end 18 in element driving, but the applied stress is relieved. When the crystal particles 11 near the end 18 of the electrode layer 5 are deformed, the domain wall 14 moves, so that the crystal particles 11 can be deformed. Therefore, when the oxygen vacancy 10 is formed in the vicinity 18 of the end of the electrode layer 5, the domain wall 14 can move at a high speed, so that the stress relaxation effect is enhanced and the element can be driven stably for a long time. .

なお、電極層5の端部近傍18の領域は、電界が集中する距離で電極層5の端部からの距離が10μm以下での領域である。   Note that the region 18 near the end of the electrode layer 5 is a region where the electric field concentrates and the distance from the end of the electrode layer 5 is 10 μm or less.

また、圧電体層3と電極層5とが交互に積層された積層型の圧電素子とすると、電界印
加と同時に、ドメイン壁14が一斉に移動することができるので、高速駆動が可能となるとともに、積層によって生じた応力が緩和することができるだけでなく、酸素空孔10が端部にあるドメイン壁14が複数の圧電体層3に形成されていることで、圧電素子に加わるあらゆる方向からの応力を分散することができるので、圧電素子1を耐久性の高いものとすることができる。
In addition, when the piezoelectric layer 3 and the electrode layer 5 are alternately stacked, the domain wall 14 can be moved simultaneously with the application of an electric field, so that high-speed driving is possible. In addition to not only relieving the stress caused by the lamination, the domain walls 14 having the oxygen vacancies 10 at the end portions are formed in the plurality of piezoelectric layers 3, so that they can be applied from all directions applied to the piezoelectric elements. Since stress can be dispersed, the piezoelectric element 1 can be made highly durable.

さらに、積層体7は、駆動時に電極層5よりも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6を含んでおり、酸素空孔10が端部にあるドメイン壁14は、予定破断層6の近傍に形成されていることが好ましい。これは、駆動中の素子の予定破断層6に亀裂が生じて応力緩和する際に、予定破断層6で発生した亀裂が、圧電体層3に到達した際に、亀裂が到達した部分の圧電体結晶のドメイン壁14が高速で移動することによって、結晶粒子11の変形が可能となり、その結果、応力を緩和して圧電体層3への亀裂進展を抑止することができる。このように、ドメイン壁14が移動することによって、結晶粒子11の変形が極めて容易に可能となるので、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6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、圧電素子1を耐久性の高いものとすることができる。   Furthermore, the laminated body 7 includes a planned fracture layer 6 that relieves stress by being fractured preferentially over the electrode layer 5 when driven, and the domain wall 14 with the oxygen vacancy 10 at the end includes It is preferably formed in the vicinity of the fracture layer 6. This is because, when the crack is generated in the planned fracture layer 6 of the element being driven and the stress is relaxed, when the crack generated in the planned fracture layer 6 reaches the piezoelectric layer 3, the piezoelectric part of the crack has reached. When the domain wall 14 of the body crystal moves at a high speed, the crystal particles 11 can be deformed. As a result, the stress can be relaxed and the crack propagation to the piezoelectric layer 3 can be suppressed. Since the domain wall 14 moves in this manner, the crystal particles 11 can be deformed very easily. Therefore, even when the piezoelectric element 1 is used in an environment where a high load is applied for a long period of time, the piezoelectric layer 3, without causing a stress and a crack caused by the stress, it is possible to relax the stress by effectively generating a crack only in the expected fracture layer 6 of the laminate 7, and the piezoelectric element 1 has high durability. be able to.

なお、積層体7における予定破断層6は、例えば、電極層5とは別に、あるいは電極層5に代えて、積層体7内に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ことによって設けることができる。   The planned fracture layer 6 in the laminate 7 forms, for example, a porous metal particle layer including a large number of independent metal particles in the laminate 7 separately from or in place of the electrode layer 5. Can be provided.

<製造方法>
次に、本発明の圧電素子1の製造方法について説明する。
<Manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the piezoelectric element 1 of the present invention will be described.

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が作製される。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−PbTiO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。 First, a ceramic green sheet to be the piezoelectric layer 3 is produced. Specifically, a calcined powder of piezoelectric ceramic, a binder made of an organic polymer such as acrylic or butyral, and a plasticizer are mixed to prepare a slurry. And a ceramic green sheet is produced by using tape molding methods, such as a doctor blade method and a calendar roll method, for this slurry. The piezoelectric ceramic may be any piezoelectric ceramic, and for example, a perovskite oxide made of PbZrO 3 —PbTiO 3 or the like can be used. As the plasticizer, DBP (dibutyl phthalate), DOP (dioctyl phthalate), or the like can be used.

次に、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。積層型圧電素子とする場合は、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および電極層5を備えた積層体7を形成することができる。   Next, a conductive paste to be the electrode layer 5 is produced. Specifically, a conductive paste is produced by adding and mixing a binder, a plasticizer, and the like to a metal powder such as silver-palladium. This conductive paste is printed on the ceramic green sheet in a predetermined pattern using a screen printing method. When a laminated piezoelectric element is used, a plurality of ceramic green sheets on which the conductive paste is screen-printed are further laminated. And the laminated body 7 provided with the piezoelectric body layer 3 and the electrode layer 5 which were laminated | stacked alternately can be formed by baking as mentioned later.

このとき、予定破断層6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6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6となる多孔質金属粒子層の導電性ペーストとその他の電極層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6から、圧電体層3を介して隣接して
いる電極層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6となる層の銀濃度をその他の電極層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の結晶粒子11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6が形成できる。
At this time, if a porous metal particle layer including a large number of independent metal particles is formed as the planned fracture layer 6, for example, carbon powder is contained in the conductive paste, and the carbon powder is baked during firing. There is a method of eliminating the ink, pattern printing so as to form a dot pattern when the conductive paste is printed, or performing dry ice blasting after the conductive paste is printed and dried to roughen the printed surface. In addition, if the porous metal particle layer including a large number of independent metal particles is formed as the planned fracture layer 6, the conductive paste of the porous metal particle layer to be the planned fracture layer 6 and other Diffusion of metal from the expected fracture layer 6 to the adjacent electrode layer 5 via the piezoelectric layer 3 by changing the metal component ratio with the conductive paste of the electrode layer 5 and utilizing the concentration difference during firing To make it porous. This method is preferable in terms of excellent mass productivity. In particular, when using a conductive paste mainly made of silver-palladium and making the silver concentration of the layer to be the expected fracture layer 6 higher than the silver concentration of the other electrode layers 5, the silver forms a liquid phase during firing. Since it is possible to easily move between the crystal particles 11 of the piezoelectric layer 3, it is possible to form the expected fracture layer 6 composed of a very uniform porous metal particle layer.

その後、圧電素子1の積層体7の外表面に、端部が露出している電極層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。   Thereafter, the external electrode 9 is formed on the outer surface of the laminate 7 of the piezoelectric element 1 so as to obtain electrical continuity with the electrode layer 5 whose end is exposed. The external electrode 9 can be obtained by adding a binder to silver powder and glass powder to produce a silver glass conductive paste, printing this on the side surface of the laminate 7, drying and adhering, or baking.

ここで、圧電体層3において結晶粒子11内のドメイン壁14の端部近傍に酸素空孔10をどのようにしたら形成できるかを、順に説明する。   Here, how the oxygen vacancies 10 can be formed in the vicinity of the ends of the domain walls 14 in the crystal particles 11 in the piezoelectric layer 3 will be described in order.

まず、結晶粒子11中にドメイン壁14が形成されるのは、焼成により焼結した圧電体を冷却する際、圧電体の温度がキュリー点以下になる時である。これは、キュリー点以上では結晶構造内のイオン配列が対称性に優れ、分極自体が発生しない。それに対し、キュリー点で結晶の相変態が発生し、一軸方向に伸びる構造となり、結晶粒子11内に分極の異なる領域すなわちドメインが形成されるとともにドメイン壁14が形成される。そこで、結晶粒子11内のドメイン壁14の端部近傍に酸素空孔10を設けるには、結晶粒子11間において、イオン配列が一致し、粒界12に異物や粒界層が発生するのを排除するように、圧電体を形成することが必要となる。   First, the domain wall 14 is formed in the crystal particles 11 when the temperature of the piezoelectric body becomes equal to or lower than the Curie point when the piezoelectric body sintered by firing is cooled. This is because the ion arrangement in the crystal structure is excellent in symmetry above the Curie point, and polarization itself does not occur. On the other hand, a crystal phase transformation occurs at the Curie point, and a structure extending in a uniaxial direction is formed. In the crystal particle 11, regions having different polarizations, that is, domains, and domain walls 14 are formed. Therefore, in order to provide the oxygen vacancy 10 in the vicinity of the end of the domain wall 14 in the crystal particle 11, the ion arrangement is matched between the crystal particles 11, and foreign matter and a grain boundary layer are generated at the grain boundary 12. It is necessary to form a piezoelectric body so as to eliminate it.

従来の焼結では、焼結直前の結晶粒子11の表面に酸素の吸着層があり、結晶粒子11同士が接合するのではなく、大きな結晶粒子11が小さな結晶粒子11を取り込み、最後に大きな結晶粒子11同士が接触した時に互いに取り込むことができず癒着する為に、互いの結晶のイオン配列を一致させることができず、格子が不整合になり、結晶表面の酸素吸着層と結晶成分とからなる酸素過剰な粒界層が形成される。このことにより、代表的な圧電体構造であるペロブスカイト構造では、酸素過剰となった粒界12との電荷の補償をとる為に粒界12近傍で、Bサイトイオンが欠損する。分極の起因となるBサイトイオンを粒界12近傍で欠損していることで、結晶粒子11ごとに結晶粒子11に加わる応力を緩和する方向にそれぞれのドメイン壁14ができる。   In conventional sintering, there is an oxygen adsorption layer on the surface of the crystal particles 11 just before the sintering, and the crystal particles 11 are not joined together, but the large crystal particles 11 take in the small crystal particles 11, and finally the large crystals When the particles 11 come into contact with each other, they cannot take in each other and adhere to each other, so that the ionic arrangement of each crystal cannot be matched, the lattice becomes inconsistent, and the oxygen adsorption layer and the crystal component on the crystal surface An oxygen-excess grain boundary layer is formed. As a result, in the perovskite structure, which is a typical piezoelectric structure, B site ions are lost in the vicinity of the grain boundary 12 in order to compensate for the charge with the grain boundary 12 in which oxygen is excessive. Since the B site ions that cause polarization are deficient in the vicinity of the grain boundary 12, each domain wall 14 is formed in the direction of relaxing the stress applied to the crystal grain 11 for each crystal grain 11.

そこで、結晶粒子11内のドメイン壁14の端部近傍に酸素空孔10を設け、結晶粒界12に他の異物や、粒界層を排除するように、以下の方法をおこなった。   Therefore, the following method was performed so that oxygen vacancies 10 were provided near the end of the domain wall 14 in the crystal grain 11 and other foreign matters and grain boundary layers were excluded from the crystal grain boundary 12.

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際、圧電セラミックスの仮焼粉末として、たとえばPZTであれば、圧電特性を発現するペロブスカイト構造に結晶化した粉末と、圧電特性を発現しないパイロクロア構造の原料、および、結晶化していない非結晶の原料と、鉛、チタン、ジルコニウムのそれぞれの酸化物を混合して用いる。このことにより、焼成温度が上昇し、焼結が進行すると、ペロブスカイト構造に結晶化した粉末を核として、結晶粒子11が核成長して焼結する反応焼結を行う。   First, when the ceramic green sheet to be the piezoelectric layer 3 is produced, as a calcined powder of piezoelectric ceramic, for example, PZT, a powder crystallized in a perovskite structure that exhibits piezoelectric characteristics, and a pyrochlore that does not exhibit piezoelectric characteristics. A raw material having a structure and a non-crystallized non-crystalline raw material are mixed with lead, titanium, and zirconium oxides. As a result, when the firing temperature rises and the sintering proceeds, reactive sintering is performed in which the crystal particles 11 grow and sinter using the powder crystallized in the perovskite structure as a nucleus.

そして、反応焼結過程で、となりあった結晶粒子11間のイオン配列をそろえるように焼結中に結晶粒子11を回転できるように、焼結過程で結晶粒界12中を移動して粒子成長を行う液相を形成させる。液相成分としては、電極層5成分中の銀が焼成中に酸化銀となり、圧電材料成分からなる液相成分となることを利用することが好ましい。粒界12の過剰酸素成分を積極的に液相に取り込むことができるので、電極層中の銀比率を90%以上としたものが好ましい。   Then, in the reaction sintering process, the crystal grains 11 move in the grain boundary 12 during the sintering process so that the crystal grains 11 can be rotated during the sintering so as to align the ionic arrangement between the crystal grains 11 that have become. A liquid phase is formed. As the liquid phase component, it is preferable to utilize that the silver in the electrode layer 5 component becomes silver oxide during firing and becomes a liquid phase component composed of a piezoelectric material component. Since the excess oxygen component of the grain boundary 12 can be positively taken into the liquid phase, the silver ratio in the electrode layer is preferably 90% or more.

となりあった結晶粒子11間のイオン配列を一致させた部分においては、酸素欠陥により結晶表面での酸素イオンの拡散が活発になり、粒界12部分からネックが形成して、巨大粒子へ成長して、粒界12の酸素空孔10が結晶粒子11内部にとりこまれてしまうので、過剰な焼結が進行しないように焼成温度は1000℃以下が好ましい。   In the part where the ionic arrangement between the crystal grains 11 became the same, diffusion of oxygen ions on the crystal surface became active due to oxygen defects, and a neck was formed from the grain boundary 12 part to grow into a giant particle. Thus, since the oxygen vacancies 10 in the grain boundaries 12 are taken into the crystal grains 11, the firing temperature is preferably 1000 ° C. or less so that excessive sintering does not proceed.

ここで、電極層5の積層体7中における位置により銀比率の異なる金属ペーストを用いることにより、液相中の銀成分に濃度勾配を持たせることができるので、圧電体層中を貫通して移動する液相を形成することができる。結晶粒子11が核成長して焼結する反応焼結を行いながら、液相を移動させることにより、結晶粒子11は電極層5に接する部分を起点に結晶成長が広がる。このことにより、特に電極層5に接する結晶粒子11においては、となりあった結晶粒子11間の過剰酸素を液相に含有させながら、イオン配列を一致させることができる。さらに、焼成の冷却段階においては、液相の銀成分は電極層にとりこまれ、残った成分は圧電体結晶成長と同時に取り込まれ、あまった成分は、結晶粒子11間の三重点に取り残される。PZTの焼結においては、酸化鉛の蒸気中で焼結させることで、液相中に過剰の鉛成分が含まれて焼結の進行が進むため、圧電結晶粒子11間の三重点に取り残される。   Here, by using a metal paste having a different silver ratio depending on the position of the electrode layer 5 in the laminated body 7, the silver component in the liquid phase can have a concentration gradient, so that it penetrates the piezoelectric layer. A moving liquid phase can be formed. The crystal growth of the crystal particle 11 starts from the portion in contact with the electrode layer 5 by moving the liquid phase while performing reactive sintering in which the crystal particle 11 nucleates and sinters. As a result, particularly in the crystal particles 11 in contact with the electrode layer 5, the ionic arrangement can be matched while the excess oxygen between the adjacent crystal particles 11 is contained in the liquid phase. Further, in the cooling step of firing, the liquid phase silver component is taken into the electrode layer, the remaining component is taken in simultaneously with the piezoelectric crystal growth, and the remaining component is left at the triple point between the crystal grains 11. In PZT sintering, sintering in lead oxide vapor causes excessive lead components to be contained in the liquid phase and the progress of the sintering proceeds, leaving it at the triple point between the piezoelectric crystal particles 11. .

このように、となりあった結晶粒子11間のイオン配列を一致させて焼結させた部分では、冷却時にキュリー点以下になると、となりあった結晶粒子11に跨るドメイン壁14が形成される。この時、焼結過程で外気と接触のあった粒界12と異なり、結晶粒子11内はイオンの配列中に粒子11外部からの応力により、酸素欠陥が生じ、キュリー点以下に冷却される時にひずみの起点となるので、ドメイン壁14は酸素空孔10付近を横断する。   In this way, in the portion sintered by matching the ionic arrangement between the adjacent crystal particles 11, the domain wall 14 straddling the adjacent crystal particles 11 is formed when the temperature becomes lower than the Curie point during cooling. At this time, unlike the grain boundary 12 which was in contact with the outside air during the sintering process, the inside of the crystal particle 11 is caused by oxygen defects due to stress from the outside of the particle 11 during the arrangement of ions, and when cooled below the Curie point Since it becomes a starting point of the strain, the domain wall 14 crosses the vicinity of the oxygen vacancy 10.

室温まで冷却されたとき、銀のように熱膨張係数の大きな金属を電極層に用いる事で電極層の熱膨張係数が圧電体の熱膨張係数よりも大きくなり、焼成後の冷却過程において、電極層が圧電体よりも収縮することから、電極層近傍の結晶粒子11は、強制的に積層方向に垂直な方向に分極される。電界による分極ではなく、応力による分極が、となりあった結晶粒子11間のイオン配列を一致させて焼結させた部分でおきる為に、これらの結晶粒子11に接した圧電体の結晶粒子11は圧電体層全体にわたって同一方向に分極する。一方、電極層に接していない、圧電素子表面の結晶粒子11は、圧電素子の電荷の補償を行うためにさまざまな方向に分極している。   When cooled to room temperature, a metal having a large thermal expansion coefficient such as silver is used for the electrode layer, so that the thermal expansion coefficient of the electrode layer is larger than the thermal expansion coefficient of the piezoelectric body. Since the layer contracts more than the piezoelectric body, the crystal particles 11 near the electrode layer are forcibly polarized in a direction perpendicular to the stacking direction. Since the polarization due to stress, not the polarization due to the electric field, occurs at the portion where the ionic arrangement between the crystal grains 11 coincided and sintered, the piezoelectric crystal grains 11 in contact with these crystal grains 11 are The entire piezoelectric layer is polarized in the same direction. On the other hand, the crystal particles 11 on the surface of the piezoelectric element that are not in contact with the electrode layer are polarized in various directions in order to compensate the charge of the piezoelectric element.

次に、結晶粒子11内部の酸素空孔10をドメイン壁14の端部近傍の粒界12まで移動させるには、焼成後の素子表面を研磨して削り落とし、その後、キュリー点以上の温度で再加熱して、分極方向を再配列させながら冷却する。このようにすることで、再配列の際、酸素空孔10は相変態の応力が集中するので、その応力を緩和するように酸素空孔10が粒界12に押し出される。   Next, to move the oxygen vacancies 10 inside the crystal grains 11 to the grain boundaries 12 near the ends of the domain walls 14, the element surface after firing is polished and scraped off, and then at a temperature equal to or higher than the Curie point. Reheat and cool while rearranging the polarization direction. By doing so, stress of phase transformation is concentrated in the oxygen vacancies 10 at the time of rearrangement, so that the oxygen vacancies 10 are pushed out to the grain boundaries 12 so as to relax the stress.

さらに、外部電極を形成する前に素子表面にサンドブラスト等の処理を行い、電極層を素子表面よりも深く削った後に、銀を主成分とする外部電極ペーストを印刷したのち焼成することで、外部電極焼結と同時に、電極層の素子外部への拡散を導くことができるので、電極層近傍に残留した液相の残留成分も外部電極近傍に引っ張りだされ、同時に、となりあった結晶粒子11間にひずみが加わるので、粒界12に酸素空孔10が押し出される領域が素子全体に広がる。   In addition, the surface of the device is treated by sandblasting before forming the external electrode, the electrode layer is shaved deeper than the surface of the device, and then the external electrode paste mainly composed of silver is printed and then fired. Simultaneously with electrode sintering, diffusion of the electrode layer to the outside of the element can be guided, so that the residual component of the liquid phase remaining in the vicinity of the electrode layer is also pulled out near the external electrode, and at the same time, between the adjacent crystal particles 11 Therefore, a region where the oxygen vacancies 10 are pushed out to the grain boundaries 12 extends throughout the device.

さらに分極処理を、キュリー点以上の温度に加熱してから電界を印加し、分極の電圧を印加しながらキュリー点以下の温度まで冷却する。このときに、ドメイン壁14が形成開始されるキュリー点で、電圧を印加しながら温度を10分以上保持し、100℃/時間よりもゆ
っくりとした温度勾配で冷却すると、圧電体結晶粒子11に急激な応力を加えることなく分極ができるので、電極層間の結晶粒子11において、酸素空孔10を粒界12まで押し出すこと
ができ、結果、圧電体層を形成する結晶粒子11間の粒界12には酸素空孔10が形成されていて、酸素空孔10が、結晶粒子11内のドメイン壁14の端部近傍に形成することができる。
Further, in the polarization treatment, an electric field is applied after heating to a temperature above the Curie point, and cooling is performed to a temperature below the Curie point while applying a polarization voltage. At this time, the temperature is maintained for 10 minutes or more while applying a voltage at the Curie point where the formation of the domain wall 14 starts, and when the cooling is performed with a temperature gradient slower than 100 ° C./hour, the piezoelectric crystal particles 11 Since polarization can be performed without applying an abrupt stress, the oxygen vacancies 10 can be pushed out to the grain boundaries 12 in the crystal grains 11 between the electrode layers, and as a result, the grain boundaries 12 between the crystal grains 11 forming the piezoelectric layer. In this case, oxygen vacancies 10 are formed, and the oxygen vacancies 10 can be formed near the ends of the domain walls 14 in the crystal grains 11.

また、分極処理においては、焼結時の酸素分圧よりも酸素濃度を低くしてから、キュリー点以上の温度に加熱し、酸素濃度を低くしたまま、キュリー点以下の温度まで冷却する。このことにより酸素空孔10の移動を活発化できるので、圧電体層を形成する結晶粒子11間の粒界12には酸素空孔10が形成されていて、酸素空孔10が、結晶粒子11内のドメイン壁14の端部近傍に形成することができる。酸素濃度は大気の半分以下にすることで、素子表面および電極層近傍の圧電体層で、圧電体層を形成する結晶粒子11間の粒界12には酸素空孔10が形成されていて、酸素空孔10が、結晶粒子11内のドメイン壁14の端部近傍に形成することができる。   In the polarization treatment, the oxygen concentration is made lower than the oxygen partial pressure during sintering, and then heated to a temperature above the Curie point, and cooled to a temperature below the Curie point while keeping the oxygen concentration low. As a result, the movement of the oxygen vacancies 10 can be activated, so that the oxygen vacancies 10 are formed at the grain boundaries 12 between the crystal grains 11 forming the piezoelectric layer. It can be formed near the end of the inner domain wall 14. By reducing the oxygen concentration to less than half of the atmosphere, oxygen vacancies 10 are formed at the grain boundaries 12 between the crystal grains 11 forming the piezoelectric layer in the piezoelectric layer near the element surface and the electrode layer, Oxygen vacancies 10 can be formed near the ends of the domain walls 14 in the crystal particles 11.

特に、予定破断層6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に、予定破断層6となる多孔質金属粒子層の導電性ペーストとその他の電極層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6から、圧電体層3を介して隣接している電極層5へ金属を拡散させることによって多孔質とする場合、同様に圧電体層中を貫通して移動する液相を形成することができるため、結晶粒子が核成長して焼結する反応焼結を行うことで、液相を移動させることにより、圧電体結晶粒子は多孔質金属層の金属粒子と、多孔質金属層のとなりの電極層を起点に結晶成長が広がる。このことにより、予定破断層6の近傍の結晶粒子11においては、となりあった結晶粒子間の過剰酸素を液相に含有させながらイオン配列を一致させることができ、複数の結晶粒子11に跨るドメイン壁14をも同時に形成することができる。   In particular, when the porous metal particle layer containing a large number of independent metal particles is mass-produced as the planned fracture layer 6, the conductive paste of the porous metal particle layer that becomes the planned fracture layer 6 and other electrode layers The metal component ratio with the conductive paste of 5 is changed, and the metal is diffused from the planned fracture layer 6 to the adjacent electrode layer 5 through the piezoelectric layer 3 by utilizing the concentration difference during firing. Since the liquid phase that moves through the piezoelectric layer can be formed in the same manner, the liquid phase can be reduced by performing reactive sintering in which crystal grains grow and sinter. By moving, the crystal growth of the piezoelectric crystal particles starts from the metal particles of the porous metal layer and the electrode layer next to the porous metal layer. As a result, in the crystal particles 11 in the vicinity of the planned fracture layer 6, the ionic arrangement can be made to coincide while the excess oxygen between the adjacent crystal particles is contained in the liquid phase, and the domains straddling the plurality of crystal particles 11 can be matched. The wall 14 can be formed at the same time.

なお、結晶粒子11に跨るドメイン壁14の形成方法は、上記の実施の形態の例に限定されるものではなく、例えば、反応焼結の速度や液相の移動速度を制御する目的で、焼成雰囲気中の酸素濃度を焼成の温度領域ごとで変化させたりするなど、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。   The method of forming the domain wall 14 straddling the crystal particles 11 is not limited to the example of the above embodiment, and for example, for the purpose of controlling the reaction sintering speed and the liquid phase movement speed, firing is performed. Various changes may be made without departing from the gist of the present invention, such as changing the oxygen concentration in the atmosphere for each temperature range of firing.

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。   Next, a lead wire made of a metal wire, a conductive member made of a metal mesh or a mesh-like metal plate, etc. are joined and fixed to the surface of the external electrode 9 using a bonding material such as solder or conductive adhesive. To do. Here, the material of the conductive member is preferably a metal or alloy such as silver, nickel, copper, phosphor bronze, iron, and stainless steel. The surface of the conductive member may be plated with silver or nickel.

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。   Note that the conductive member may be bonded over the entire stacking direction of the external electrodes 9 or may be bonded to a part of the external electrodes 9.

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、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。   Next, the laminate 7 on which the external electrode 9 is formed is immersed in a resin solution containing an exterior resin made of silicone rubber. Then, the silicone resin solution is vacuum degassed to bring the silicone resin into close contact with the concavo-convex portions on the outer peripheral side surface of the laminate 7, and then the laminate 7 is pulled up from the silicone resin solution. Thereby, the silicone resin is coated on the side surface of the laminate 7 on which the external electrode 9 is formed.

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を介して電極層5によって圧電体層3に電界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。
Thereafter, a direct current voltage of 0.1 to 3 kV / mm is applied to the piezoelectric layer 3 from the pair of external electrodes 9 through the electrode layer 5 through a conductive member connected to the external electrode 9 to polarize the piezoelectric layer 3 of the laminate 7. Thus, the piezoelectric element 1 of this example is completed. Then, the conductive member is connected to an external voltage supply unit, and an electric field is applied to the piezoelectric layer 3 by the electrode layer 5 via the conductive member and the external electrode 9, whereby each piezoelectric layer 3 is greatly increased by the inverse piezoelectric effect. Can be displaced. Thereby, for example, it is possible to function as an automobile fuel injection valve mechanism for injecting and supplying fuel to the engine.

次に、本発明の噴射装置としての流体の噴射装置の実施の形態の一例について説明する。図5は、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。   Next, an example of an embodiment of a fluid ejection device as the ejection device of the present invention will be described. FIG. 5 is a schematic sectional view showing an example of the embodiment of the injection device of the present invention.

図5に示すように、本例の噴射装置19は、一端に噴射孔21を有する容器23の内部に上記の実施の形態の例に代表される本発明の圧電素子1が収納されている。   As shown in FIG. 5, in the injection device 19 of this example, the piezoelectric element 1 of the present invention represented by the example of the above embodiment is accommodated in a container 23 having an injection hole 21 at one end.

容器23内には、噴射孔21を開閉することができるニードルバルブ25が配設されている。噴射孔21には流体通路27がニードルバルブ25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27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、圧電素子1の駆動によってニードルバルブ25が噴射孔21を開放すると、流体通路27に供給されていた流体が、噴射孔21の外部または噴射孔21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21から吐出され噴射されるように構成されている。   A needle valve 25 that can open and close the injection hole 21 is disposed in the container 23. A fluid passage 27 is disposed in the injection hole 21 so that it can communicate with the movement of the needle valve 25. The fluid passage 27 is connected to an external fluid supply source, and is supplied with, for example, a liquid that is a fluid at a high pressure at all times. Accordingly, when the needle valve 25 opens the injection hole 21 by driving the piezoelectric element 1, the fluid supplied to the fluid passage 27 is outside the injection hole 21 or a container adjacent to the injection hole 21, for example, a fuel chamber of an internal combustion engine. (Not shown) is configured to be discharged and injected from the injection hole 21.

また、ニードルバルブ25の上端部は内径が大きくなっており、その上端部に接して容器23に形成されたシリンダ29と摺動可能なピストン31が配置されている。そして、容器23内には、本発明の圧電素子1が収納されている。   The upper end portion of the needle valve 25 has a large inner diameter, and a cylinder 29 formed in the container 23 and a slidable piston 31 are disposed in contact with the upper end portion. And in the container 23, the piezoelectric element 1 of this invention is accommodated.

このような噴射装置19では、圧電アクチュエータとして機能する圧電素子1が電圧を印加されて伸長すると、ピストン31が押圧され、ニードルバルブ25が噴射孔21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圧電素子1が収縮し、皿バネ33がピストン31を押し返すことによって流体通路27が開放され、噴射孔21が流体通路27と連通して、噴射孔21から流体の噴射が行なわれるようになっている。   In such an injection device 19, when the piezoelectric element 1 functioning as a piezoelectric actuator is applied with a voltage and extended, the piston 31 is pressed, the needle valve 25 closes the injection hole 21, and the supply of fluid is stopped. When the voltage application is stopped, the piezoelectric element 1 contracts, and the disc spring 33 pushes back the piston 31 to open the fluid passage 27, and the injection hole 21 communicates with the fluid passage 27, Fluid injection is performed.

なお、流体噴射の動作としては、圧電素子1に電圧を印加することによって流体通路27を開放して噴射孔21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27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。   The operation of fluid ejection is to apply a voltage to the piezoelectric element 1 to open the fluid passage 27 and discharge the fluid from the ejection hole 21, and to close the fluid passage 27 by stopping the voltage application. You may comprise so that discharge of the fluid may be stopped.

また、本発明の噴射装置19は、噴射孔21を有する容器23と、本発明の圧電素子1とを備え、容器23内に充填された流体を圧電素子1の駆動により噴射孔21から吐出させるように構成されていてもよい。すなわち、圧電素子1は必ずしも容器23の内部にある必要はなく、圧電素子1の駆動によって容器23の内部に噴射孔21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27を通して噴射孔21に供給されるだけでなく、容器23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23内に充填された流体を噴射孔21から吐出させてもよい。   The injection device 19 of the present invention includes a container 23 having an injection hole 21 and the piezoelectric element 1 of the present invention, and causes the fluid filled in the container 23 to be discharged from the injection hole 21 by driving the piezoelectric element 1. It may be configured as follows. That is, the piezoelectric element 1 does not necessarily have to be inside the container 23, and is configured such that a pressure for supplying and stopping fluid to the injection hole 21 is applied to the inside of the container 23 by driving the piezoelectric element 1. Just do it. In addition, the fluid including the liquid is not only supplied to the injection hole 21 through the fluid passage 27, but also provided in the container 23 with a portion for temporarily storing the fluid in an appropriate place in the container 23. The filled fluid may be discharged from the ejection hole 21.

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19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。   In the present invention, the fluid includes various liquid materials (such as conductive paste) and gas, as well as liquid such as fuel or ink. By using the ejection device 19 of the present invention for these fluids, the fluid flow rate and ejection timing can be stably controlled over a long period of time.

本発明の圧電素子1を採用した本発明の噴射装置19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。   If the injection device 19 of the present invention that employs the piezoelectric element 1 of the present invention is used in an internal combustion engine, fuel can be injected more accurately into the combustion chamber of the internal combustion engine such as the engine over a longer period of time than in a conventional injection device. Can do.

次に、本発明の燃料噴射システムの実施の形態の例について説明する。   Next, the example of embodiment of the fuel-injection system of this invention is demonstrated.

図6は、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。図6に示
すように、本例の燃料噴射システム35は、高圧燃料を蓄えるコモンレール37と、このコモンレール37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19と、コモンレール37に高圧燃料を供給する圧力ポンプ39と、噴射装置19に駆動信号を与える噴射制御ユニット41とを備えている。
FIG. 6 is a schematic view showing an example of an embodiment of the fuel injection system of the present invention. As shown in FIG. 6, the fuel injection system 35 of this example includes a common rail 37 that stores high-pressure fuel, a plurality of injection devices 19 of the present invention that inject high-pressure fuel stored in the common rail 37, and a high pressure to the common rail 37. A pressure pump 39 for supplying fuel and an injection control unit 41 for supplying a drive signal to the injection device 19 are provided.

噴射制御ユニット41は、外部情報または外部からの信号に基づいて高圧流体の噴射の量およびタイミングを制御する。例えば、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およびタイミングを制御するものである。圧力ポンプ39は、燃料タンク43から燃料を約101MPa〜203MPa(1000〜2000気圧)程度、好ましくは約152MPa
〜172MPa(1500〜1700)気圧程度の高圧にしてコモンレール37に供給する役割を果た
す。コモンレール37では、圧力ポンプ39から送られてきた高圧燃料を蓄え、噴射装置19に適宜送り込む。噴射装置19は、前述したように噴射孔21から所定量の高圧燃料を外部または隣接する容器、例えばエンジンの燃焼室内に霧状に噴射する。
The injection control unit 41 controls the amount and timing of high-pressure fluid injection based on external information or an external signal. For example, the amount and timing of fuel injection are controlled while sensing the condition in the combustion chamber of the engine with a sensor or the like. The pressure pump 39 supplies fuel from the fuel tank 43 to about 101 MPa to 203 MPa (1000 to 2000 atmospheres), preferably about 152 MPa.
It serves to supply the common rail 37 at a high pressure of about 172 MPa (1500-1700) atmospheric pressure. In the common rail 37, the high-pressure fuel sent from the pressure pump 39 is stored and sent to the injection device 19 as appropriate. As described above, the injection device 19 injects a predetermined amount of high-pressure fuel from the injection hole 21 into the outside or an adjacent container, for example, the combustion chamber of the engine in the form of a mist.

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、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。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Further, the present invention relates to a piezoelectric element, an injection device, and a fuel injection system, but is not limited to the above-described embodiments, and is used for, for example, a printing device of an ink jet printer or a pressure sensor. Even if it is a thing, if it is a laminated type piezoelectric element using a piezoelectric characteristic, it can be implemented by the same structure.

本発明の圧電素子の例を以下のようにして作製した。   An example of the piezoelectric element of the present invention was produced as follows.

まず、1200℃で仮焼した後、粉砕して平均粒径0.4μmとした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Aを作製した。
First, calcined at 1200 ° C, and then pulverized to an average particle size of 0.4 µm lead zirconate titanate (
A slurry in which a binder and a plasticizer are mixed with a raw material powder mainly composed of (PZT) powder was prepared, and a ceramic green sheet A having a thickness of 150 μm was prepared by a doctor blade method.

次に、1200℃で仮焼した後、粉砕して平均粒径0.4μmとしたチタン酸ジルコン酸鉛(
PZT)粉末を主成分とする原料粉末50質量%と700℃で仮焼した後、粉砕して平均粒径0.4μmとした粉末(酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉛ならびにパイロクロア相からなるPZT粉末とガラス層からなるPZT組成の粉末)を主成分とする原料粉末50質量%とをブレンドして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Bを作製した。
Next, after calcining at 1200 ° C., lead zirconate titanate with an average particle diameter of 0.4 μm (
PZT) 50% by mass of a raw material powder consisting mainly of powder and calcined at 700 ° C. and then pulverized to an average particle size of 0.4 μm (PZT powder comprising titanium oxide, zirconium oxide, lead oxide and pyrochlore phase) A slurry in which a binder and a plasticizer are mixed by blending 50% by mass of a raw material powder composed mainly of a glass layer with a PZT composition) and a ceramic green sheet B having a thickness of 150 μm is produced by a doctor blade method. did.

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、Ag96質量%−Pd4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B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Cとを作製した。
Next, conductive paste A in which a binder is added to a raw material powder containing silver-palladium alloy powder having a metal composition of Ag 95% by mass-Pd 5% by mass, and silver 96% by mass Ag-96% by mass-Pd 4% by mass. A conductive paste B obtained by adding a binder to a raw material powder containing palladium alloy powder and a conductive paste C obtained by adding a binder to a raw material powder containing silver powder having a metal composition of Ag 100% by mass were prepared.

そして、セラミックグリーンシートの片面に、導電性ペーストをスクリーン印刷法により30μmの厚みになるように電極層のパターンで印刷した。そして、導電性ペースト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、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とした。
Then, a conductive paste was printed on one surface of the ceramic green sheet with a pattern of an electrode layer so as to have a thickness of 30 μm by screen printing. And each green sheet on which the conductive paste was printed was laminated to produce a green laminate. As for the number of layers, the electrode layers 5 are stacked so that the number is 300, and only 20 ceramic green sheets on which no conductive paste is printed are stacked at both ends in the stacking direction of the green laminate. Sample numbers 1 to 3 were used.

試料番号1は、セラミックグリーンシートAと導電性ペーストAで作製した。   Sample No. 1 was made of ceramic green sheet A and conductive paste A.

試料番号2、3は、セラミックグリーンシートBを用い、導電性ペーストAと導電性ペーストBを用い、導電性ペーストAと導電性ペーストBとが交互に積層するようにして作製した。   Sample Nos. 2 and 3 were produced by using ceramic green sheets B, using conductive paste A and conductive paste B, and alternately laminating conductive paste A and conductive paste B.

試料番号4,5は、セラミックグリーンシートBを用い、導電性ペーストAと導電性ペーストBを用い、導電性ペーストAと導電性ペーストBとが交互に積層するようにして、さらに、予定破断層6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4,5においては、積層方向の50番目,150番目および250番目に位置する電極層5を導電性ペーストCを用いて印刷した。   Sample Nos. 4 and 5 are made of ceramic green sheet B, conductive paste A and conductive paste B, and conductive paste A and conductive paste B are alternately laminated, 6, in order to provide a low-rigidity metal layer made of isolated metal particles, the conductive paste C is used for the electrode layers 5 located at the 50th, 150th and 250th positions in the stacking direction in the sample numbers 4 and 5. Printed.

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、950℃で焼成して積層体7を得た。焼成の冷却速度は、試料番号1,2,4においては100℃/時間、試料番号3,5においては200℃/時間とした。   Next, the raw laminate of each sample number was subjected to binder removal treatment at a predetermined temperature, and then fired at 950 ° C. to obtain a laminate 7. The cooling rate of firing was 100 ° C./hour for sample numbers 1, 2, and 4, and 200 ° C./hour for sample numbers 3 and 5.

ここで、試料番号2〜5では、導電性ペースト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。特に導電性ペーストCを用いた層は、ベースト中の銀濃度が他のペーストよりも高いので拡散が顕著になり、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6が形成された。   Here, in the sample numbers 2 to 5, the electrode component silver of the layer using the conductive paste diffuses into the adjacent metal layer having a low silver concentration during firing. In particular, the layer using the conductive paste C has a higher concentration of silver in the base than the other pastes, so that the diffusion becomes remarkable, and the expected fracture layer 6 which is a low-rigidity metal layer made of isolated metal particles is formed. .

そして、各々の試料番号の積層体7に、所望の寸法に研磨加工し、研磨加工後、ブラスト処理して、表面に露出した電極層を研磨して、圧電体表面高さよりも凹になるようにした。その後、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を作製した。この導電性ペーストを、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、その後、600〜800℃で焼成した。焼成の冷却過程は、酸素20%、窒素80%の合成空気の気流中で行い、冷却では、冷却速度を200℃/時間として合成空
気に窒素ガスを含有させて酸素濃度を15%まで徐々に希釈しながら外部電極9を形成した。
Then, the laminated body 7 of each sample number is polished to a desired size, and after polishing, blasted to polish the electrode layer exposed on the surface so that it is more concave than the piezoelectric surface height. I made it. Thereafter, external electrodes 9 were respectively formed. First, a conductive paste for the external electrode 9 was prepared by adding and mixing a binder, a plasticizer, glass powder and the like to a metal powder containing silver as a main component. This conductive paste was pattern-printed by screen printing or the like on the side surface of the laminate 7 where the external electrodes 9 were to be formed, and then fired at 600 to 800 ° C. The cooling process of firing is performed in a synthetic air stream of 20% oxygen and 80% nitrogen. In cooling, the oxygen concentration is gradually reduced to 15% by adding nitrogen gas to the synthetic air at a cooling rate of 200 ° C / hour. The external electrode 9 was formed while diluting.

次に、外部電極9にリード線を接続し、300℃に加熱しながら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、200℃/時間の速度で冷却し、圧電素子1の各試料を作製した。
Next, a lead wire is connected to the external electrode 9, and a 3 kV / mm DC voltage is applied to the piezoelectric layer 3 from the positive and negative external electrodes 9 via the lead wire for 15 minutes while heating to 300 ° C. The sample was processed and cooled at a rate of 200 ° C./hour to prepare each sample of the piezoelectric element 1.

このようにして各試料圧電素子を2個ずつ作製し、1個は透過型電子顕微鏡によりドメイン壁14の観察を行なった。残りの1個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。得られた圧電素子1に170Vの直流電圧を
印加して、圧電アクチュエータとしての初期状態の変位量を測定した。
In this way, two sample piezoelectric elements were prepared, and one of them observed the domain wall 14 with a transmission electron microscope. Drive evaluation was performed using the remaining one. As drive evaluation, high-speed response evaluation and durability evaluation were performed. A DC voltage of 170 V was applied to the obtained piezoelectric element 1 to measure an initial displacement amount as a piezoelectric actuator.

変位速度については、高速応答性評価として、各々の圧電素子1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、各々の圧電素子1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回まで連続駆動した試験を行ない、1×10回まで連続駆動した後に再度、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て高速応答性評価を行った。
As for the displacement speed, as a high-speed response evaluation, each piezoelectric element 1 has 0 to +170 V at room temperature.
The alternating voltage of the voltage was applied by gradually increasing the frequency from 150 Hz. The durability evaluation, by applying an AC voltage of a voltage of 0 to + 170 V at room temperature in each of the piezoelectric elements 1 at a frequency of 150 Hz, subjected to the test was continuously driven up to 1 × 10 9 times, until 1 × 10 9 times After continuous driving, high-speed response evaluation was performed by applying an AC voltage of 0 to +170 V at room temperature with the frequency gradually increased from 150 Hz.

これらの試験の結果をドメイン壁14の観察結果とともに表1および表2に示す。   The results of these tests are shown in Tables 1 and 2 together with the observation results of the domain wall 14.

Figure 2011249659
Figure 2011249659

Figure 2011249659
Figure 2011249659

表1および表2に示すように、試料番号1についてのみ、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の圧電素子では、複数の結晶粒子11ごとにそれぞれの方向にドメイン壁14が形成されているので、圧電体層の結晶粒界12により、ドメイン壁14の移動が拘束されて応答速度が遅くなるという問題が生じ、圧電体層ごと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。   As shown in Tables 1 and 2, only Sample No. 1 was observed to generate a roar when the frequency exceeded 1 kHz. This is because, in the piezoelectric element of sample number 1, the domain wall 14 is formed in each direction for each of the plurality of crystal grains 11, so that the movement of the domain wall 14 is restricted by the crystal grain boundary 12 of the piezoelectric layer. It is considered that the problem that the response speed becomes slow occurs, the displacement speed of each piezoelectric layer is disturbed, and the beat cannot be generated because the displacement cannot follow the frequency of the applied AC voltage.

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。   In order to confirm the drive frequency, the pulse waveform of the drive signal of sample number 1 was confirmed using an oscilloscope DL1640L manufactured by Yokogawa Electric Corporation, and harmonic noise was confirmed at a location corresponding to an integer multiple of the drive frequency. It was done. Regarding this, in Table 1, “present” is shown in the column of noise generation of harmonic components.

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回)に、外部電極9に剥がれが、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。
As a result of the durability evaluation, in Sample No. 1, the displacement amount after the durability evaluation test (displacement amount after 1 × 10 9 times) is 5 μm, which is nearly 90% compared with that before the durability evaluation test. ({(45-5) / 45} × 100 = 88.9). Further, in the piezoelectric actuator of sample number 1, peeling was observed on the external electrode 9 after continuous driving (1 × 10 9 times), and peeling was observed on a part of the laminated portion in the laminated body 7.

この試料番号1について、連続駆動した後に再度、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て高速応答性評価を行った結果、周波
数が100Hz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の圧電素子
では、圧電体と電極層との間に剥がれが生じために、圧電ブザーのようなうなり音が発生したものと考えられる。
With respect to this sample number 1, after continuously driving, an AC voltage of 0 to +170 V was applied again at room temperature by gradually increasing the frequency from 150 Hz, and as a result of performing high-speed response evaluation, the frequency exceeded 100 Hz. Occasionally a roaring sound was observed. This is presumably because, in the piezoelectric element of sample number 1, peeling occurred between the piezoelectric body and the electrode layer, and thus a beat sound like a piezoelectric buzzer was generated.

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。   In order to confirm the drive frequency, the pulse waveform of the drive signal of sample number 1 was confirmed using an oscilloscope DL1640L manufactured by Yokogawa Electric Corporation, and harmonic noise was confirmed at a location corresponding to an integer multiple of the drive frequency. It was done. Regarding this, in Table 1, “present” is shown in the column of noise generation of harmonic components.

一方、本発明の実施例である試料番号2〜5の圧電アクチュエータでは、いずれも連続駆動後(1×10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確認されなかった。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6%以下({(55−52)/52}×100
=5.7)に抑えられていた。特に、試料番号4,5の圧電アクチュエータでは、1×10
回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。
On the other hand, in the piezoelectric actuators of sample numbers 2 to 5 which are the examples of the present invention, the peeling of the external electrode 9 and the peeling of the laminated portion in the laminated body 7 were confirmed after continuous driving (1 × 10 9 times). Was not. Further, the decrease in the displacement after the durability evaluation test is 3 μm or less, and the decrease in the displacement is 6% or less ({(55−52) / 52} × 100) compared with that before the durability evaluation test.
= 5.7). In particular, in the piezoelectric actuators of sample numbers 4 and 5, 1 × 10 9
It was found that the displacement amount was not lowered even after the rotation, and the durability was very high.

なお、耐久性評価試験後、試料番号4,5の圧電素子は、予定破断層6に亀裂が生じていた。予定破断層6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。   In addition, after the durability evaluation test, the piezoelectric elements of sample numbers 4 and 5 had cracks in the expected fracture layer 6. It was confirmed that the planned fracture layer 6 was preferentially fractured and the stress in the laminate 7 was relaxed.

さらに、圧電素子中央部に熱電対を貼り付けて、駆動中の圧電素子の最高温度を計測したところ、表1に示すように、素子中央部の発熱上昇を抑止できたことが確認できた。これらのことから、圧電体層5を形成する結晶粒子のドメイン壁14端部近傍の粒界12に酸素空孔10が形成されていることにより、変位を拘束する領域が無くなり、駆動中の素子の過熱を抑えることができたと考えられる。その結果、耐久性の高い圧電素子とすることができた。   Furthermore, when a thermocouple was attached to the central portion of the piezoelectric element and the maximum temperature of the driving piezoelectric element was measured, as shown in Table 1, it was confirmed that an increase in heat generation at the central portion of the element could be suppressed. From these facts, since the oxygen vacancy 10 is formed in the grain boundary 12 near the end of the domain wall 14 of the crystal grain forming the piezoelectric layer 5, there is no region for restraining displacement, and the element being driven It is thought that the overheating of was able to be suppressed. As a result, a highly durable piezoelectric element could be obtained.

1・・・圧電素子
3・・・圧電体層
5・・・電極層
6・・・予定破断層
7・・・積層体
9・・・外部電極
10・・・酸素空孔
11・・・結晶粒子
12・・・粒界
13・・・ドメインの分極軸方向
14・・・ドメイン壁
15・・・酸素イオン
16・・・Aサイトイオン
17・・・Bサイトイオン
18・・・電極層端部近傍
19・・・噴射装置
21・・・噴射孔
23・・・収納容器(容器)
25・・・ニードルバルブ
27・・・流体通路
29・・・シリンダ
31・・・ピストン
33・・・皿バネ
35・・・燃料噴射システム
37・・・コモンレール
39・・・圧力ポンプ
41・・・噴射制御ユニット
43・・・燃料タンク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric element 3 ... Piezoelectric layer 5 ... Electrode layer 6 ... Planned fracture | rupture layer 7 ... Laminated body 9 ... External electrode
10 ... Oxygen vacancies
11 ... Crystal particles
12 ... grain boundaries
13 ... Domain polarization axis direction
14 ... Domain wall
15 ... Oxygen ions
16 ... A Site Ion
17 ・ ・ ・ B site ion
18 ・ ・ ・ Near electrode layer edge
19 ... Injection device
21 ... Injection hole
23 ・ ・ ・ Storage container (container)
25 ... Needle valve
27 ... Fluid passage
29 ... Cylinder
31 ... Piston
33 ・ ・ ・ Belleville spring
35 ... Fuel injection system
37 ... Common rail
39 ・ ・ ・ Pressure pump
41 ... Injection control unit
43 ... Fuel tank

Claims (9)

圧電体層と該圧電体層を介して対向するように設けられた電極層とを含み、前記圧電体層を形成する結晶粒子間の粒界には酸素空孔が形成されていて、該酸素空孔が、前記結晶粒子内のドメイン壁の端部近傍に位置していることを特徴とする圧電素子。   A piezoelectric layer and an electrode layer provided so as to face each other with the piezoelectric layer interposed therebetween, and oxygen vacancies are formed at grain boundaries between crystal grains forming the piezoelectric layer, and the oxygen layer A piezoelectric element characterized in that vacancies are located in the vicinity of an end of a domain wall in the crystal grain. 分極軸の向きが一致する領域を有する前記結晶粒子と前記結晶粒子とが隣接しており、隣接するそれぞれの前記結晶粒子内の前記ドメイン壁の端部が近接していることを特徴とする請求項1に記載の圧電素子。   The crystal grains having a region in which directions of polarization axes coincide with each other, and the crystal grains are adjacent to each other, and ends of the domain walls in the adjacent crystal grains are close to each other. Item 2. The piezoelectric element according to Item 1. 隣接するそれぞれの前記結晶粒子内の前記ドメイン壁がほぼ平行であることを特徴とする請求項2に記載の圧電素子。   The piezoelectric element according to claim 2, wherein the domain walls in each of the adjacent crystal grains are substantially parallel. 前記酸素空孔が、隣接するそれぞれの前記結晶粒子内の前記ドメイン壁の端部同士の間に位置していることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の圧電素子。   4. The piezoelectric element according to claim 2, wherein the oxygen vacancies are located between ends of the domain walls in the adjacent crystal grains. 5. 前記ドメイン壁が90°ドメインで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の圧電素子。   The piezoelectric element according to claim 1, wherein the domain wall is formed of a 90 ° domain. 前記酸素空孔が前記電極層の近傍に位置していることを特徴とする請求項1に記載の圧電素子。   2. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the oxygen vacancy is located in the vicinity of the electrode layer. 前記圧電体層と前記電極層とが交互に積層された積層型の圧電素子であることを特徴とする請求項1に記載の圧電素子。   The piezoelectric element according to claim 1, wherein the piezoelectric element is a stacked piezoelectric element in which the piezoelectric layers and the electrode layers are alternately stacked. 噴出孔を有する容器と、請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の圧電素子とを備え、前記容器内に充填された液体が前記圧電素子の駆動により前記噴射孔から吐出される噴射装置。   An ejection device comprising: a container having ejection holes; and the piezoelectric element according to any one of claims 1 to 7, wherein liquid filled in the container is ejected from the ejection holes by driving the piezoelectric element. . 高圧燃料を蓄えるコモンレールと、この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8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燃料噴射システム。   9. A common rail that stores high-pressure fuel; an injection device according to claim 8 that injects the high-pressure fuel stored in the common rail; a pressure pump that supplies the high-pressure fuel to the common rail; and a drive signal that provides the injection device A fuel injection system comprising an injection control unit.
JP2010122941A 2010-05-28 2010-05-28 Piezoelectric element, injector and fuel injection system comprising it Pending JP2011249659A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010122941A JP2011249659A (en) 2010-05-28 2010-05-28 Piezoelectric element, injector and fuel injection system comprising it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010122941A JP2011249659A (en) 2010-05-28 2010-05-28 Piezoelectric element, injector and fuel injection system comprising it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011249659A true JP2011249659A (en) 2011-12-08

Family

ID=45414525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010122941A Pending JP2011249659A (en) 2010-05-28 2010-05-28 Piezoelectric element, injector and fuel injection system comprising it

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011249659A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016021574A (en) * 2015-07-31 2016-02-04 株式会社ユーテック Polling processing method, magnetic field poling device, and piezoelectric film

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04184808A (en) * 1990-11-20 1992-07-01 Olympus Optical Co Ltd Manufacture of ferroelectric thin film
JPH08181128A (en) * 1994-09-02 1996-07-12 Sharp Corp Dry etching method for layered structure oxide thin film
JP2005050837A (en) * 2003-07-28 2005-02-24 Kyocera Corp Multilayer electronic component and manufacturing method thereof
WO2008072767A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-19 Kyocera Corporation Laminated piezoelectric element, jetting device provided with the laminated piezoelectric element, and fuel jetting system and
JP2008218675A (en) * 2007-03-02 2008-09-18 Canon Inc Piezoelectric body, piezoelectric element, liquid discharge head and liquid discharge apparatus using the piezoelectric element
WO2009028444A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-05 Kyocera Corporation Laminated piezoelectric element, and jetting apparatus and fuel jetting system provided with laminated piezoelectric element
WO2010024277A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 京セラ株式会社 Multilayer piezoelectric element, injection apparatus, and fuel injection system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04184808A (en) * 1990-11-20 1992-07-01 Olympus Optical Co Ltd Manufacture of ferroelectric thin film
JPH08181128A (en) * 1994-09-02 1996-07-12 Sharp Corp Dry etching method for layered structure oxide thin film
JP2005050837A (en) * 2003-07-28 2005-02-24 Kyocera Corp Multilayer electronic component and manufacturing method thereof
WO2008072767A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-19 Kyocera Corporation Laminated piezoelectric element, jetting device provided with the laminated piezoelectric element, and fuel jetting system and
JP2008218675A (en) * 2007-03-02 2008-09-18 Canon Inc Piezoelectric body, piezoelectric element, liquid discharge head and liquid discharge apparatus using the piezoelectric element
WO2009028444A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-05 Kyocera Corporation Laminated piezoelectric element, and jetting apparatus and fuel jetting system provided with laminated piezoelectric element
WO2010024277A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 京セラ株式会社 Multilayer piezoelectric element, injection apparatus, and fuel injection system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016021574A (en) * 2015-07-31 2016-02-04 株式会社ユーテック Polling processing method, magnetic field poling device, and piezoelectric film

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5341094B2 (en) Multilayer piezoelectric element, injection device, and fuel injection system
JP5421373B2 (en) Multilayer piezoelectric element, injection device using the same, and fuel injection system
JP5084744B2 (en) Multilayer piezoelectric element, injection device including the same, and fuel injection system
CN101558506B (en) Laminated piezoelectric element, jetting device provided with the laminated piezoelectric element, and fuel jetting system
JP5430106B2 (en) Multilayer piezoelectric element, injection device including the same, and fuel injection system
JP2011176187A (en) Laminated piezoelectric element, injection device and fuel injection system having the same
JP5339885B2 (en) Multilayer piezoelectric element, injection device and fuel injection system including the same
JP5611427B2 (en) Multilayer piezoelectric element, injection device and fuel injection system including the same
JP5274215B2 (en) Multilayer piezoelectric element, injection device, and fuel injection system
JP5496210B2 (en) Multilayer piezoelectric element, injection device using the same, and fuel injection system
JP2011249659A (en) Piezoelectric element, injector and fuel injection system comprising it
JP6185608B2 (en) Multilayer piezoelectric element, injection device including the same, and fuel injection system
JP5705509B2 (en) Multilayer piezoelectric element, injection device including the same, and fuel injection system
JP5342846B2 (en) Multilayer piezoelectric element, injection device including the same, and fuel injection system
WO2013146984A1 (en) Stacked piezoelectric element, injection device provided with same, and fuel injection system
WO2012011302A1 (en) Laminated piezoelectric element, and jetting device and fuel jetting system provided with the laminated piezoelectric element
JP5133399B2 (en) Multilayer piezoelectric element, injection device including the same, and fuel injection system
JP2010109057A (en) Stacked piezoelectric device, and injection apparatus and fuel injection system equipped with the same
JP4822664B2 (en) Multilayer piezoelectric element, manufacturing method thereof, and injection apparatus
JP6913515B2 (en) Laminated piezoelectric element, injection device equipped with it, and fuel injection system
JP6913516B2 (en) Laminated piezoelectric element, injection device equipped with it, and fuel injection system
JP5797339B2 (en) Multilayer piezoelectric element, injection device including the same, and fuel injection system
WO2010001800A1 (en) Multilayer piezoelectric element, and injection apparatus and fuel injection system comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130314

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140312

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140401

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140529

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140819