(57)【要約】      （修正有）【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
2011249659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2005−191397号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【発明の効果】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】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。
【図２】（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。
【図３】（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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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７】（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。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
＜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。
【００４５】
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、ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【実施例】
【００８２】
本発明の圧電素子の例を以下のようにして作製した。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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、１×10９回まで連続駆動した試験を行ない、１×10９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。
【００９６】
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。
【００９７】
【表１】
2011249659.tif 000003
【００９８】
【表２】
2011249659.tif 000004
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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（１×10９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（１×10９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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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（１×10９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、１×10９
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【符号の説明】
【０１０７】
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
【図１】
2011249659.tif 000005
【図２】
2011249659.tif 000006
【図３】
2011249659.tif 000007
【図４】
2011249659.tif 000008
【図５】
2011249659.tif 000009
【図６】
2011249659.tif 000010
【図７】
2011249659.tif 000011