(57)【要約】【課題】電気絶縁性・信頼性に優れ、生産性の高い圧電アクチュエータ及びその製造方法を提供すること。【解決手段】圧電アクチュエータの製造方法は、筒状の絶縁カバー５を圧電素子１０との間に隙間４０を設けて配置するカバー配置工程と、隙間４０にモールド樹脂を充填する樹脂充填工程と、収納ケース内に圧電素子１０を収納する素子収納工程と、収納ケースの開口端部にハウジング３０を接合する接合工程とを有する。絶縁カバー５には、注入開口孔５１と吸引開口孔５２とが形成されている。樹脂充填工程においては、モールド樹脂を注入開口孔５１から隙間４０に注入すると共に隙間４０に注入したモールド樹脂を吸引開口孔５２から吸引し、モールド樹脂を隙間４０内に所定時間流通させることにより圧電素子１０の外周面１００に塗布されるように充填する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に伸縮する伸縮部を有する有底筒状の収納ケースに積層型の圧電素子を収納すると共に、電力供給用の外部電極を備えたハウジングを上記収納ケースの開口端部に接合してなる圧電アクチュエータを製造する方法において、
上記圧電素子の側面外周に、電気絶縁性を有する筒状の絶縁カバーを上記圧電素子との間に隙間を設けて配置するカバー配置工程と、
上記圧電素子と上記絶縁カバーとの間に形成された上記隙間に、電気絶縁性を有するモールド樹脂を充填する樹脂充填工程と、
上記収納ケース内に上記圧電素子を挿入して収納する素子収納工程と、
上記収納ケースの上記開口端部に上記ハウジングを接合する接合工程とを有し、
上記絶縁カバーの側面には、少なくとも上記モールド樹脂を注入するための注入開口孔と上記モールド樹脂を吸引するための吸引開口孔とが形成されており、
上記樹脂充填工程においては、上記隙間の両端を密閉した状態で、上記モールド樹脂を上記注入開口孔から上記隙間に注入すると共に該隙間に注入した上記モールド樹脂を上記吸引開口孔から吸引し、上記モールド樹脂を上記隙間内に所定時間流通させることにより少なくとも上記圧電素子の外周面に塗布されるように充填することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、上記絶縁カバーの両端部においては、一方に上記注入開口孔が１又は複数形成されており、他方に上記吸引開口孔が１又は複数形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項３】
請求項２において、上記樹脂充填工程においては、上記絶縁カバーの上記注入開口孔を上記吸引開口孔よりも下方に位置させた状態で、上記モールド樹脂を重力に逆らって上記隙間内に流通させることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
請求項２又は３において、上記絶縁カバーの内周面には、上記注入開口孔から注入した上記モールド樹脂を上記吸引開口孔へと誘導するための誘導溝が螺旋状に形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記カバー配置工程前に、上記圧電素子よりも大径の上記ハウジングの端面を上記圧電素子の後端面に接合しておき、
上記カバー配置工程においては、上記絶縁カバーの一方の端部を上記ハウジングの上記端面に密接させることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項６】
請求項５において、上記絶縁カバーの上記一方の端部には、先端に向かって徐々に厚みが小さくなる変形圧接部が形成されており、
上記カバー配置工程においては、上記絶縁カバーの上記変形圧接部を変形させて上記ハウジングの端面に圧接させることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、上記圧電素子の側面には、上記外部電極に導通された一対の側面電極が設けられており、
上記カバー配置工程においては、上記絶縁カバーの上記注入開口孔及び上記吸引開口孔と上記側面電極とが対向位置となるように上記絶縁カバーを配置することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、上記絶縁カバーは、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）又はＮＹ６６（６６ナイロン）からなることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項において、上記モールド樹脂としては、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂又はポリウレタン系樹脂を用いることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータの製造方法により製造してなることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１０において、上記圧電アクチュエータは、内燃機関の燃料噴射用のインジェクタに内蔵するアクチュエータであることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収納ケースに積層型の圧電素子を収納してなる圧電アクチュエータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の内燃機関の燃料噴射用インジェクタに用いられる圧電アクチュエータとしては、金属等からなる収納ケース内に、電圧を印加することにより駆動（変位）する圧電素子を収納したものが知られている。この圧電アクチュエータは、圧電素子の駆動力を外部に伝達することができるよう構成されている。
【０００３】
また、上記の圧電アクチュエータは、圧電素子と収納ケースとの間に電気絶縁性（以下、適宜、単に絶縁性という）を有する樹脂や部材等を介在させることによって両者の間の絶縁性を確保している。
圧電アクチュエータの絶縁構造としては、例えば、圧電素子と収納ケースとの間において、圧電素子の外周面を絶縁樹脂で覆い、その周りに絶縁樹脂等で構成された筒状のスリーブを設けた構造のものがある。上記構造の圧電アクチュエータは、圧電素子の外周面に絶縁樹脂を塗布した後、筒状のスリーブ内に絶縁樹脂を塗布した圧電素子を挿入して製造される。
【０００４】
しかしながら、上記の製造方法では、圧電素子をスリーブ内に収納する際に、圧電素子の外周面に塗布した絶縁樹脂がスリーブに接触するおそれがある。また、絶縁樹脂が余分に塗布されている場合には、スリーブ内から絶縁樹脂がはみ出し、そのはみ出した絶縁樹脂を除去する作業が必要となる。そのため、絶縁樹脂の均一性を確保することが困難となると共に生産性の低下を招くおそれがある。
【０００５】
このようなことから、電気絶縁性・信頼性を充分に確保することができると共に、生産性の向上を図ることができる圧電アクチュエータ及びその製造方法が望まれている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２５６９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、電気絶縁性・信頼性に優れ、生産性の高い圧電アクチュエータ及びその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、軸方向に伸縮する伸縮部を有する有底筒状の収納ケースに積層型の圧電素子を収納すると共に、電力供給用の外部電極を備えたハウジングを上記収納ケースの開口端部に接合してなる圧電アクチュエータを製造する方法において、
上記圧電素子の側面外周に、電気絶縁性を有する筒状の絶縁カバーを上記圧電素子との間に隙間を設けて配置するカバー配置工程と、
上記圧電素子と上記絶縁カバーとの間に形成された上記隙間に、電気絶縁性を有するモールド樹脂を充填する樹脂充填工程と、
上記収納ケース内に上記圧電素子を挿入して収納する素子収納工程と、
上記収納ケースの上記開口端部に上記ハウジングを接合する接合工程とを有し、
上記絶縁カバーの側面には、少なくとも上記モールド樹脂を注入するための注入開口孔と上記モールド樹脂を吸引するための吸引開口孔とが形成されており、
上記樹脂充填工程においては、上記隙間の両端を密閉した状態で、上記モールド樹脂を上記注入開口孔から上記隙間に注入すると共に該隙間に注入した上記モールド樹脂を上記吸引開口孔から吸引し、上記モールド樹脂を上記隙間内に所定時間流通させることにより少なくとも上記圧電素子の外周面に塗布されるように充填することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法にある（請求項１）。
【０００９】
本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、上記のごとく、カバー配置工程、樹脂充填工程、素子収納工程及び接合工程を有する。そして、上記樹脂充填工程においては、上記モールド樹脂を上記絶縁カバーの上記注入開口孔から上記隙間に注入すると共に、該隙間に注入した上記モールド樹脂を上記絶縁カバーの上記吸引開口孔から吸引し、上記モールド樹脂を上記隙間内に所定時間流通させる。
【００１０】
すなわち、本発明では、上記圧電素子と上記絶縁カバーとの間の上記隙間に上記モールド樹脂を充填するに当たって、少なくとも上記モールド樹脂を上記注入開口孔から上記吸引開口孔へと上記隙間内に所定時間流通させる。上記モールド樹脂を流通させることにより、該モールド樹脂を上記隙間内に満遍無く行き渡らせることができる。そして、上記モールド樹脂を上記隙間内に行き渡らせてから充填することにより、上記モールド樹脂を上記圧電素子の外周面に空孔（ボイド）等の欠陥をほとんど生じさせることなく均一に塗布することができる。そしてまた、このような状態で上記モールド樹脂を上記隙間に充填することができる。
【００１１】
これにより、上記圧電素子の外周面の絶縁性を上記モールド樹脂によって充分に確保することができる。そして、上記圧電素子と上記収納ケースとの間の絶縁性も上記モールド樹脂及び上記絶縁カバーによって充分に確保することができる。それ故、本発明の製造方法によって得られる圧電アクチュエータは、非常に品質の高いものとなり、絶縁性・信頼性に優れたものとなる。
【００１２】
また、本発明は、上記圧電素子の側面外周に上記絶縁カバーを配置した後、上記圧電素子と上記絶縁カバーとの間に形成された上記隙間に上記モールド樹脂を充填する。そのため、従来の方法、例えば圧電素子の外周面にモールド樹脂を塗布した後にスリーブ（本発明の絶縁カバーに当たる）を被せる方法等のように、スリーブを被せた際にはみ出したモールド樹脂を除去する工程を必要とせず、またモールド樹脂の余分な塗布を防止することができる。これにより、製造工程全体の効率化を図ることができ、生産性を向上させることができる。
【００１３】
このように、本発明の製造方法によれば、電気絶縁性・信頼性に優れ、生産性の高い圧電アクチュエータを得ることができる。
【００１４】
第２の発明は、上記第１の発明の圧電アクチュエータの製造方法により製造してなることを特徴とする圧電アクチュエータにある（請求項１０）。
本発明の圧電アクチュエータは、上記第１の発明の圧電アクチュエータの製造方法により製造されたものである。そのため、上記圧電アクチュエータは、電気絶縁性・信頼性に優れ、生産性の高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
上記第１の発明において、上記圧電アクチュエータは、上記圧電素子に対して電圧を印加させることにより該圧電素子を駆動（変位）させ、その駆動力を外部に伝達することができるよう構成することができる。例えば、上記収納ケースに上記圧電素子の駆動力を伝達する部材等を設け、その部材等を介して上記圧電素子の駆動力を伝達する構成とすることができる。
【００１６】
なお、上記圧電素子は、圧電材料よりなる圧電層と導電性を有する内部電極層とを交互に積層してなるセラミック積層体を有する構成とすることができる。
また、上記収納ケースに設けた上記伸縮部は、上記圧電素子を駆動させた際に軸方向に伸縮する。上記伸縮部としては、ベローズやダイヤフラム等を用いることができる。
【００１７】
また、上記樹脂充填工程においては、上記モールド樹脂を流通させる時間を任意に選定することができる。すなわち、上記モールド樹脂が上記隙間内に万遍無く行き渡り、少なくとも上記圧電素子の外周面に空孔（ボイド）等の欠陥をほとんど生じさせることなく均一に塗布されるだけの時間の間、上記モールド樹脂を流通させればよい。
また、上記モールド樹脂の上記隙間への充填は、上記モールド樹脂を上記隙間内に流通させた後、その流通を停止することによって行うことができる。
【００１８】
また、上記樹脂充填工程においては、上記モールド樹脂を上記隙間に満充填する必要はない。すなわち、少なくとも上記圧電素子の外周面に塗布されるように充填すればよい。
また、上記絶縁カバーを上記モールド樹脂によって上記圧電素子の側面外周に接着するような構成の場合には、その役割を果たすことができるように充填すればよい。
もちろん、上記モールド樹脂を上記隙間に満充填することもできる。この場合には、絶縁性・信頼性をより一層確保することができる。
【００１９】
また、上記絶縁カバーに設けた上記注入開口孔及び上記吸引開口孔の形状やサイズは、特に限定されるものではなく、上記モールド樹脂を注入及び吸引して上記隙間内を流通させることができれば種々の形状やサイズを採用することができる。
また、上記注入開口孔及び上記吸引開口孔の数も、特に限定されるものではなく、上記モールド樹脂を注入及び吸引して上記隙間内を流通させることができればどのような数を選択してもよい。
【００２０】
また、上記絶縁カバーの両端部においては、一方に上記注入開口孔が１又は複数形成されており、他方に上記吸引開口孔が１又は複数形成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記樹脂充填工程において、上記モールド樹脂を上記注入開口孔から上記吸引開口孔へと上記隙間内に効率よく流通させることができる。
【００２１】
また、上記樹脂充填工程においては、上記絶縁カバーの上記注入開口孔を上記吸引開口孔よりも下方に位置させた状態で、上記モールド樹脂を重力に逆らって上記隙間内に流通させることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記モールド樹脂を上記隙間内により一層満遍無く流通させることができる。
もちろん、上記モールド樹脂を重力方向に流通させても、上記本発明の効果を充分に得ることができる。
【００２２】
また、上記絶縁カバーの内周面には、上記注入開口孔から注入した上記モールド樹脂を上記吸引開口孔へと誘導するための誘導溝が螺旋状に形成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記モールド樹脂を上記誘導溝に沿って誘導しながら効率よく流通させることができる。そのため、上記モールド樹脂を円滑に流通させることができると共に、生産性の向上を図ることができる。
【００２３】
また、上記カバー配置工程前に、上記圧電素子よりも大径の上記ハウジングの端面を上記圧電素子の後端面に接合しておき、
上記カバー配置工程においては、上記絶縁カバーの一方の端部を上記ハウジングの上記端面に密接させることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記絶縁カバーの上記一方の端部（ハウジング側の端部）からの上記モールド樹脂のはみ出しを防止することができる。
【００２４】
また、上記絶縁カバーと上記ハウジングとを密接させた部分付近に上記モールド樹脂のはみ出しを防止するための部材等を設け、上記モールド樹脂のはみ出しをさらに防止することもできる。
また、上記絶縁カバーの他方の端部（ハウジングとは反対側の端部）においても、例えば治具等を密接させることにより、上記モールド樹脂のはみ出しを同様に防止することができる。
【００２５】
また、上記絶縁カバーの上記一方の端部には、先端に向かって徐々に厚みが小さくなる変形圧接部が形成されており、
上記カバー配置工程においては、上記絶縁カバーの上記変形圧接部を変形させて上記ハウジングの端面に圧接させることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記絶縁カバーの上記一方の端部（ハウジング側の端部）からの上記モールド樹脂のはみ出しをより一層防止することができる。
また、上記絶縁カバーの上記他方の端部（ハウジングとは反対側の端部）においても、上記一方の端部と同様の構造を採用することにより、上記モールド樹脂のはみ出しをより一層防止することができる。
【００２６】
また、上記圧電素子の側面には、上記外部電極に導通された一対の側面電極が設けられており、
上記カバー配置工程においては、上記絶縁カバーの上記注入開口孔及び上記吸引開口孔と上記側面電極とが対向位置となるように上記絶縁カバーを配置することが好ましい（請求項７）。
この場合には、上記側面電極の表面に上記モールド樹脂を充分かつ確実に塗布することができる。これにより、上記圧電素子の絶縁性をより一層充分に確保することができる。
【００２７】
また、上記絶縁カバーは、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）又はＮＹ６６（６６ナイロン）からなることが好ましい（請求項８）。
この場合には、上記圧電素子と上記収納ケースとの間の絶縁性を充分に確保することができる。
【００２８】
また、上記モールド樹脂は、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂又はポリウレタン系樹脂を用いることが好ましい（請求項９）。
この場合には、上記圧電素子と上記収納ケースとの間の絶縁性を充分に確保することができる。
なお、上記絶縁カバー及び上記モールド樹脂は、上記の材料に限定されるわけではなく、その他の材料を用いることもできる。
【００２９】
上記第２の発明においては、上記圧電アクチュエータは、内燃機関の燃料噴射用のインジェクタに内蔵するアクチュエータであることが好ましい（請求項１１）。
上記インジェクタは、高温高湿という過酷な条件下で使用される。そのため、上記の優れた圧電アクチュエータを用いることにより、耐久性・信頼性を向上させることができ、上記インジェクタ全体の性能向上を図ることができる。
【実施例】
【００３０】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる圧電アクチュエータ及びその製造方法について、図を用いて説明する。
本例において製造する圧電アクチュエータ１は、図１に示すごとく、収納ケース２０に積層型の圧電素子１０を収納すると共に、電力供給用の外部電極３１を備えたハウジング３０を収納ケース２０の開口端部２０１に接合してなる圧電アクチュエータである。
圧電アクチュエータ１は、圧電素子１０に電圧を印加させることにより圧電素子１０を駆動（変位）させ、その駆動力を外部に伝達することができるよう構成されている。
以下、この圧電アクチュエータ１の構成について簡単に説明する。
なお、本例の圧電アクチュエータ１においては、ハウジング３０を配設した側を後端側とし、その反対方向を先端側とする。
【００３１】
図６に示すごとく、圧電素子１０は、圧電材料よりなる圧電層１２と導電性を有する内部電極層１３とを交互に積層してなるセラミック積層体１１を有している。セラミック積層体１１は、断面樽形状を呈しており、相互に対面する一対の電極接合面１１８、１１９を形成してなる。なお、セラミック積層体１１の断面形状としては、用途等によって円形、四角形、八角形等の様々な形状とすることもできる。
本例の圧電層１２は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）よりなる圧電セラミックスで構成されている。また、内部電極層１３は、Ａｇ／Ｐｄ合金により構成されている。
【００３２】
また、同図に示すごとく、セラミック積層体１１の電極接合面１１８、１１９には、それぞれ側面電極１４が設けられている。各側面電極１４は、セラミック積層体１１の積層方向の一層おきの内部電極層１３と電気的に接続しており、かつ、一方の側面電極１４と電気的に接続している内部電極層１３は、他方の側面電極１４に対して電気的に絶縁した状態となっている。つまり、本例のセラミック積層体１１は、いわゆる電極控え構造（部分電極構造）を有している。
【００３３】
そして、側面電極１４は、ハウジング３０に貫通配置した一対の外部電極３１と電気的に接続するように構成されている（図１）。
なお、本例の側面電極１４は、図示を省略したが、Ａｇフィラーをエポキシ樹脂中に含有させた導電性接着剤に、金属板を加工したメッシュ状のエキスパンダメタルよりなる取り出し電極を埋設して構成されている。
【００３４】
また、図１に示すごとく、セラミック積層体１１の先端面１１１には、アルミナよりなる伝達部材１９が接合されている。伝達部材１９は、圧電素子１０の駆動力を収納ケース２０の駆動板２２に伝達するための部材であり、圧電アクチュエータ１の使用時において、駆動板２２と当接するように構成されている。
また、セラミック積層体１１の後端面１１２には、アルミナよりなる略円柱形状のブロック部材１８が接合されている。ブロック部材１８は、ハウジング３０の挿入部３２と当接しており、収納ケース２０内における圧電素子１０の収納位置を規制している。
【００３５】
また、同図に示すごとく、収納ケース２０は、有底円筒状を呈している。収納ケース２０は、円筒状を呈する胴部２３と底部をなす駆動板２２とにより構成されている。駆動板２２は、伝達部材１９から伝達された圧電素子１０の駆動力を外部へと伝達するための部材である。胴部２３と駆動板２２とは、レーザー溶接により接合されている。
また、胴部２３の先端側においては、軸方向に伸縮可能な伸縮部２１が伝達部材１９の外周に設けられている。伸縮部２１は、オーステナイト系ステンレスよりなる金属ベローズよりなる。
【００３６】
また、同図に示すごとく、ハウジング３０は、オーステナイト系ステンレスよりなる略円柱状の部材に、Ｆｅ／Ｎｉ合金よりなる一対の外部電極３１が突出するように貫通配置したものである。ハウジング３０と外部電極３１との隙間は、ガラスよりなるハーメチックシール３３により封止してある。
また、ハウジング３０は、収納ケース２０の胴部２３に挿入する挿入部３２を有しており、挿入部３２は、収納ケース２０の開口端部２０１を封止するように挿入されている。また、収納ケース２０の開口端部２０１とハウジング３０の挿入部３２とは、レーザー溶接により接合されており、収納ケース２０内は密閉された状態となっている。
【００３７】
また、図１、図２に示すごとく、圧電素子１０と収納ケース２０との間には、電気絶縁性を有する円筒状の絶縁カバー５が圧電素子１０との間に隙間４０を形成するように配設されている。また、圧電素子１０と絶縁カバー５との間に形成された隙間４０には、電気絶縁性を有するモールド樹脂４が充填されている。
本例の絶縁カバー５は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）により構成されている。また、モールド樹脂４は、シリコーン系樹脂である。
【００３８】
また、図１、図３に示すごとく、絶縁カバー５の先端部５０１には、円形状を呈する２つの吸引開口孔５１が互いに対向する位置に設けられている。この吸引開口孔５１は、後述のごとく、モールド樹脂４を隙間４０内から吸引するための開口孔である。
また、絶縁カバー５の後端部５０２には、円形状を呈する２つの注入開口孔５２が互いに対向する位置に設けられている。この注入開口孔５２は、後述のごとく、モールド樹脂４を隙間４０内に注入するための開口孔である。
本例の吸引開口孔５１及び注入開口孔５２のサイズは、共にφ２．５ｍｍである。
【００３９】
また、図４（ａ）に示すごとく、絶縁カバー５の後端部５０２には、先端に向かって徐々に厚みが小さくなる変形圧接部５３が形成されている。すなわち、絶縁カバー５の後端部５０２は、先端に近づくに従って内径が徐々に広くなるように内周面５０９がテーパ状となっている。
また、絶縁カバー５は、この変形圧接部５３を変形させてハウジング３０の端面３０１に圧接され、密接状態となっている（図１）。
【００４０】
次に、上記構成の圧電アクチュエータ１を製造する方法について説明する。
本例の圧電アクチュエータ１の製造方法は、図５〜図１３に示すごとく、少なくともカバー配置工程、樹脂充填工程、素子収納工程及び接合工程を行う。
【００４１】
カバー配置工程では、圧電素子１０の側面外周に、モールド樹脂４を注入するための注入開口孔５１とモールド樹脂４を吸引するための吸引開口孔５２とを備えた円筒状の絶縁カバー５を圧電素子１０との間に隙間４０を設けて配置する。
樹脂充填工程では、圧電素子１０と絶縁カバー５との間に形成された隙間４０に、モールド樹脂４を充填する。このとき、隙間４０の両端を密閉した状態で、モールド樹脂４を注入開口孔５１から隙間４０に注入すると共に隙間４０に注入したモールド樹脂４を吸引開口孔５２から吸引し、モールド樹脂４を隙間４０内に所定時間流通させることにより圧電素子１０の外周面１００に塗布されるように充填する。
素子収納工程では、収納ケース２０内に圧電素子１０を挿入して収納する。
接合工程では、収納ケース２０の開口端部２０１にハウジング３０を接合する。
以下、これを詳説する。
【００４２】
まず、圧電素子を作製する工程を行う。
圧電材料となるジルコン酸チタン酸鉛よりなるセラミックス原料粉末を準備し、溶剤、バインダー、可塑剤、分散剤等を加えてスラリーを作製する。そして、ドクターブレード法により、上記スラリーをキャリアフィルム上に塗布し、一定厚みのグリーンシートを成形する。
なお、グリーンシートの成形方法としては、本例で用いたドクターブレード法以外にも、押出成形法やその他種々の方法を用いることができる。
【００４３】
次いで、上記グリーンシート上に予め内部電極層１３を形成する部分に電極材料１３０を塗布しておき、そのグリーンシートから所望の大きさのシート片１２０（図５）を切り出す。シート片１２０には、電極材料１３０を塗布していない控え部１３１が形成されている。なお、電極材料１３０としては、ペースト状のＡｇ／Ｐｄ合金を用いた。
【００４４】
次いで、図５に示すごとく、シート片１２０を積層し、中間積層体１１０を形成する。このとき、シート片１２０に形成された控え部１３１の位置が交互となるように、シート片１２０を積層する。そして、形成された中間積層体１１０を脱脂した後、９００〜１０００℃で１〜５時間焼成を行う。これにより、圧電層１２と内部電極層１３とを交互に積層してなるセラミック積層体１１（図６）を形成する。
【００４５】
次いで、図６に示すごとく、セラミック積層体１１の電極接合面１１８、１１９に導電性接着剤（図示略）を塗布した後、塗布した導電性接着剤に一対の取り出し電極（図示略）を配置し、導電性接着剤を加熱硬化させて取り出し電極を接合する。これにより、セラミック積層体１１の電極接合面１１８、１１９に側面電極１４を形成する。
以上により、圧電素子１０が得られる。
【００４６】
次いで、圧電素子１０にハウジング３０を組み付ける工程を行う。
本工程では、図７に示すごとく、圧電素子１０におけるセラミック積層体１１の先端面１１１に伝達部材１９を接合し、後端面１１２にブロック部材１８を接合する。そして、圧電素子１０の側面電極１４とハウジング３０の外部電極３１とをスポット溶接する。これにより、ブロック部材１８とハウジング３０の挿入部３２とを当接させた状態で、圧電素子１０とハウジング３０とを組み付ける。また、外部電極３１とハウジング３０との隙間は、ガラスよりなるハーメチックシール３３により封止しておく。
【００４７】
次いで、カバー配置工程を行う。
本工程では、図８に示すごとく、圧電素子１０の側面外周に円筒状の絶縁カバー５を圧電素子１０との間に隙間４０を設けて配置する。すなわち、圧電素子１０を円筒状の絶縁カバー５内に挿入する。
そして、図９に示すごとく、絶縁カバー５の後端部５０２をハウジング３０の端面３０１に密接させる。このとき、絶縁カバー５の後端部５０２の変形圧接部５３（図４（ａ））を変形させながらハウジング３０の端面３０１に圧接させ、密接状態とする。また、絶縁カバー５の先端部５０１には、押し当て治具７０を押し当てて密接状態とする。これにより、隙間４０の両端を密閉した状態とする。
【００４８】
次いで、樹脂充填工程を行う。
本工程では、図１０に示すごとく、まず、圧電素子１０の天地を逆にする。そして、絶縁カバー５の先端部５０１及び後端部５０２に、絶縁カバー５の位置を固定するための固定治具７１、７２をそれぞれ取り付ける。固定治具７１及び固定治具７２は、同様の形状・構造を有するものである。
【００４９】
本例の固定治具７１（７２）は、図１０、図１１に示すごとく、径方向に分割された２つの半円筒状の分割固定治具７１ａ、７１ｂ（７２ａ、７２ｂ）により構成されている。
分割固定治具７１ａ、７１ｂには、モールド樹脂４を吸引するための通路となる吸引通路７１１がそれぞれ設けられている。吸引通路７１１は、分割固定治具７１ａ、７１ｂを径方向に貫通するように設けられている。
また、分割固定治具７２ａ、７２ｂには、モールド樹脂４を注入するための通路となる注入通路７２１がそれぞれ設けられている。注入通路７２１は、分割固定治具７２ａ、７２ｂを径方向に貫通するように設けられている。
【００５０】
そして、本例では、同図に示すごとく、絶縁カバー５の先端部５０１において、分割固定治具７１ａ、７１ｂを絶縁カバーの外周面５００上に径方向に合せて締め付けることにより、固定治具７１を固定する。このとき、絶縁カバー５の吸引開口孔５１と固定治具７１の吸引通路７１１とが連通するように固定治具７１を固定する。
また、絶縁カバー５の後端部５０２において、分割固定治具７２ａ、７２ｂを絶縁カバーの外周面５００上に径方向に合せて締め付けることにより、固定治具７２を固定する。このとき、絶縁カバー５の注入開口孔５２と固定治具７２の注入通路７２１とが連通するように固定治具７２を固定する。
【００５１】
次いで、同図に示すごとく、圧電素子１０と絶縁カバー５との間に形成された隙間４０にモールド樹脂４を充填する。モールド樹脂４は、外部（図中の矢印Ｘ方向）から固定治具７２の注入通路７２１、絶縁カバー５の注入開口孔５２を経て隙間４０内に注入される。注入されたモールド樹脂４は、隙間４０内を重力に逆らって軸方向に流通する。そして、絶縁カバー５の吸引開口孔５１、固定治具７１の吸引通路７１１を経て外部（図中の矢印Ｙ方向）に吸引される。
【００５２】
このようにして、モールド樹脂４が圧電素子１０の外周面１００に塗布されるように、モールド樹脂４を隙間４０内に１０秒間流通させる。本例では、モールド樹脂４を約０．４ＭＰａの圧力で注入し、約０．０６ＭＰａの圧力で吸引（真空引き）した。
その後、モールド樹脂４の流通を停止し、絶縁カバー５から固定治具７１、７２を取り外す。これにより、モールド樹脂４の充填を完了する。
【００５３】
次いで、モールド樹脂を硬化させる工程を行う。
本工程では、図１２に示すごとく、圧電素子１０と絶縁カバー５との間の隙間４０に充填されたモールド樹脂４１を加熱することにより硬化させる。加熱条件は、１８０℃、１時間とした。これにより、圧電素子１０の外周面１００に、モールド樹脂４１を介して絶縁カバー４２を固定する。その後、絶縁カバー５の先端部５０１に対する押し当て治具７０の押し当てを解除する。
【００５４】
次いで、素子収納工程を行う。
本工程では、図１３に示すごとく、圧電素子１０を収納ケース２０の開口端部２０１から収納ケース２０内に収納する。そして、収納ケース２０の開口端部２０１を封止するようにハウジング３０を配置する。すなわち、収納ケース２０の開口端部２０１にハウジング３０の挿入部３２を挿入する。
【００５５】
次いで、接合工程を行う。
本工程では、図１を参照のごとく、収納ケース２０の開口端部２０１とハウジング３０の挿入部３２とをレーザー溶接により接合する。本例では、ハウジング３０の挿入部３２を挿入した収納ケース２０の開口端部２０１にレーザービームを照射し、収納ケース２０の開口端部２０１とハウジング３０の挿入部３２とを溶融接合することにより、両者を強固に接合した。これにより、収納ケース２０内を密閉状態とする。
以上により、圧電アクチュエータ１が得られる。
【００５６】
次に、本例の圧電アクチュエータ１の製造方法における作用効果について説明する。
本例の圧電アクチュエータ１は、樹脂充填工程においては、モールド樹脂４を注入開口孔５２から隙間４０に注入すると共に隙間４０に注入したモールド樹脂４を吸引開口孔５１から吸引し、モールド樹脂４を隙間４０内に所定時間流通させる。
【００５７】
すなわち、本例では、圧電素子１０と絶縁カバー５との間の隙間４０にモールド樹脂４を充填するに当たって、少なくともモールド樹脂４を注入開口孔５２から吸引開口孔５１へと隙間４０内に所定時間流通させる。モールド樹脂４を流通させることにより、モールド樹脂４を隙間４０内に満遍無く行き渡らせることができる。そして、モールド樹脂４を隙間４０内に行き渡らせてから充填することにより、モールド樹脂４を圧電素子１０の外周面１００に空孔（ボイド）等の欠陥をほとんど生じさせることなく均一に塗布することができる。そしてまた、このような状態でモールド樹脂４を隙間４０に充填することができる。
【００５８】
これにより、圧電素子１０の外周面１００の絶縁性をモールド樹脂４によって充分に確保することができる。そして、圧電素子１０と収納ケース２０との間の絶縁性もモールド樹脂４及び絶縁カバー５によって充分に確保することができる。それ故、本例の製造方法によって得られる圧電アクチュエータ１は、非常に品質の高いものとなり、絶縁性・信頼性に優れたものとなる。
【００５９】
また、本例は、圧電素子１０の側面外周に絶縁カバー５を配置した後、圧電素子１０と絶縁カバー５との間に形成された隙間４０にモールド樹脂４を充填する。そのため、従来の方法、例えば圧電素子の外周面にモールド樹脂を塗布した後にスリーブ（本例の絶縁カバーに当たる）を被せる方法等のように、スリーブを被せた際にはみ出したモールド樹脂の除去を除去する工程を必要とせず、またモールド樹脂の余分な塗布を防止することができる。これにより、製造工程全体の効率化を図ることができ、生産性を向上させることができる。
【００６０】
また、本例では、絶縁カバー５の後端部５０２には注入開口孔５２が複数形成されており、先端部５０１には吸引開口孔５１が複数形成されている。そのため、樹脂充填工程において、モールド樹脂４を注入開口孔５２から吸引開口孔５１へと隙間４０内に効率よく流通させることができる。
また、樹脂充填工程においては、絶縁カバー５の注入開口孔５２を吸引開口孔５１よりも下方に位置させた状態で、モールド樹脂４を重力に逆らって隙間４０内に流通させる。そのため、モールド樹脂４を隙間４０内により一層満遍無く流通させることができる。
【００６１】
また、絶縁カバー５の後端部５０２には、端面に向かって徐々に厚みが小さくなる変形圧接部５３が形成されている。そして、カバー配置工程においては、絶縁カバーの変形圧接部５３を変形させてハウジング３０の端面３０１に圧接させ、密接状態とする。そのため、絶縁カバー５の後端部５０２からのモールド樹脂４のはみ出しをより一層防止することができる。
【００６２】
このように、本例の製造方法によれば、電気絶縁性・信頼性に優れ、生産性の高い圧電アクチュエータ１を得ることができる。
【００６３】
なお、本例では、絶縁カバー５の後端部５０２の変形圧接部５３の形状を図４（ａ）のようにしたが、それ以外にも種々の形状とすることができる。
例えば、図４（ｂ）に示すごとく、先端に近づくに従って外径が徐々に狭くなるように外周面５００がテーパ状となっているもの、図４（ｃ）に示すごとく、先端が曲面状となっているもの、図４（ｄ）に示すごとく、先端に突出した部分を有するもの等を適用することができる。
【００６４】
また、本例において絶縁カバー５の後端部５０２に設けた変形圧接部５３を絶縁カバー５の先端部５０１にも設ける構成とすることもできる。そして、絶縁カバー５の変形圧接部５３を変形させながら押し当て治具７０を押し当てて圧接させ、密接状態とすることができる。これにより、絶縁カバー５の先端部５０１からのモールド樹脂４のはみ出しもより一層防止することができる。
【００６５】
また、本例の構成に加えて、図１４に示すごとく、絶縁カバー５の内周面５０９に、注入開口孔５２から注入したモールド樹脂４を吸引開口孔５１へと誘導するための誘導溝５４を螺旋状に形成する構成とすることもできる。この場合には、モールド樹脂４を誘導溝５４に沿って誘導しながら効率よく流通させることができる。そのため、モールド樹脂４を円滑に流通させることができると共に、生産性の向上を図ることができる。
【００６６】
また、本例の圧電アクチュエータ１は、収納ケース２０の伸縮部２３として金属ベローズを用いたベローズ型の圧電アクチュエータであるが、収納ケース２０の伸縮部としてダイヤフラムを用いたダイヤフラム型の圧電アクチュエータとすることもできる。
【００６７】
（実施例２）
本例は、実施例１の圧電アクチュエータ１の製造方法におけるカバー配置工程において、絶縁カバー５の配置を変更した例である。
本例では、図１５に示すごとく、カバー配置工程において、絶縁カバー５の注入開口孔５２と側面電極１４とが対向位置となるように絶縁カバー５を配置する。なお、図１５では、注入開口孔５２と側面電極１４との位置関係を示したが、吸引開口孔５１と側面電極１４との位置関係も同様である。
そして、同図に示すごとく、樹脂充填工程において、絶縁カバー５に固定治具７２（７１）を取り付け、圧電素子１０と絶縁カバー５との間に形成された隙間４０にモールド樹脂４を充填する。
その他の工程は、実施例１と同様である。
【００６８】
この場合には、注入開口孔５２及び吸引開口孔５１と側面電極１４との位置が近くなる。そのため、側面電極１４の表面にモールド樹脂４を充分かつ確実に塗布することができる。これにより、圧電素子１０の絶縁性をより一層充分に確保することができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００６９】
（実施例３）
本例は、実施例１の圧電アクチュエータ１をインジェクタ６に用いた例である。
本例のインジェクタ６は、図１６に示すごとく、ディーゼルエンジンのコモンレール噴射システムに適用したものである。
このインジェクタ６は、同図に示すごとく、駆動部としての圧電アクチュエータ１が収容される上部ハウジング６２と、その下端に固定され、内部に噴射ノズル部６４が形成される下部ハウジング６３を有している。
【００７０】
上部ハウジング６２は略円柱状で、中心軸に対し偏心する縦穴６２１内に、積層型圧電素子１が挿通固定されている。
縦穴６２１の側方には、高圧燃料通路６２２が平行に設けられ、その上端部は、上部ハウジング６２上側部に突出する燃料導入管６２３内を経て外部のコモンレール（図示略）に連通している。
【００７１】
上部ハウジング６２上側部には、また、ドレーン通路６２４に連通する燃料導出管６２５が突設し、燃料導出管６２５から流出する燃料は、燃料タンク（図示略）へ戻される。
ドレーン通路６２４は、縦穴６２１と駆動部となる圧電アクチュエータ１との間の隙間６０を経由し、さらに、この隙間６０から上下ハウジング６２、６３内を下方に延びる図示しない通路によって後述する３方弁６５１に連通してしる。
【００７２】
噴射ノズル部６４は、ピストンボデー６３１内を上下方向に摺動するノズルニードル６４１と、ノズルニードル６４１によって開閉されて燃料溜まり６４２から供給される高圧燃料をエンジンの各気筒に噴射する噴孔６４３を備えている。燃料溜まり６４２は、ノズルニードル６４１の中間部周りに設けられ、上記高圧燃料通路６２２の下端部がここに開口している。ノズルニードル６４１は、燃料溜まり６４２から開弁方向の燃料圧を受けるとともに、上端面に面して設けた背圧室６４４から閉弁方向の燃料圧を受けており、背圧室６４４の圧力が降下すると、ノズルニードル６４１がリフトして、噴孔６４３が開放され、燃料噴射がなされる。
【００７３】
背圧室６４４の圧力は３方弁６５１によって増減される。３方弁６５１は、背圧室６４４と高圧燃料通路６２２、またはドレーン通路６２４と選択的に連通させる構成である。ここでは、高圧燃料通路６２２またはドレーン通路６２４へ連通するポートを開閉するボール状の弁体を有している。この弁体は、上記駆動部１により、その下方に配設される大径ピストン６５２、油圧室６５３、小径ピストン６５４を介して、駆動される。
【００７４】
そして、本例においては、上記構成のインジェクタ６における駆動源として、実施例１の圧電アクチュエータ１を用いている。この圧電アクチュエータ１は、上記のごとく、優れた電気絶縁性・信頼性を有するものである。そのため、インジェクタ６全体の性能向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例１における、圧電アクチュエータの構造を示す説明図。
【図２】図１における、Ａ−Ａ断面を示す説明図。
【図３】実施例１における、絶縁カバーを示す説明図。
【図４】実施例１における、絶縁カバーの後端部の形状を示す説明図（（ａ）〜（ｄ））。
【図５】実施例１における、シート片を積層する工程を示す説明図。
【図６】実施例１における、圧電素子を示す説明図。
【図７】実施例１における、圧電素子にハウジングを組み付けた状態を示す説明図。
【図８】実施例１における、絶縁カバーを配置する工程を示す説明図。
【図９】実施例１における、絶縁カバーを配置した状態を示す説明図。
【図１０】実施例１における、モールド樹脂を充填する工程を示す説明図。
【図１１】図１０における、Ｂ−Ｂ断面を示す説明図。
【図１２】実施例１における、モールド樹脂を充填した状態を示す説明図。
【図１３】実施例１における、収納ケースを収納する工程を示す説明図。
【図１４】実施例１における、絶縁カバーの内周面を示す説明図。
【図１５】実施例２における、絶縁カバーの配置を変更した例を示す説明図。
【図１６】実施例３における、インジェクタの構造を示す説明図。
【符号の説明】
【００７６】
１  圧電アクチュエータ
１０  圧電素子
１００  外周面（圧電素子の外周面）
３０  ハウジング
４０  隙間
４  モールド樹脂
５  絶縁カバー
５１  吸引開口孔
５２  注入開口孔
【図１】
2008300466.tif 000003
【図２】
2008300466.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008300466.tif 000006
【図５】
2008300466.tif 000007
【図６】
2008300466.tif 000008
【図７】
2008300466.tif 000009
【図８】
2008300466.tif 000010
【図９】
2008300466.tif 000011
【図１０】
2008300466.tif 000012
【図１１】
2008300466.tif 000013
【図１２】
2008300466.tif 000014
【図１３】
2008300466.tif 000015
【図１４】
2008300466.tif 000016
【図１５】
2008300466.tif 000017
【図１６】
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