(57)【要約】噴射装置用アクチュエータでの使用に好適な型式の強誘電性サンプル（１４）を極性調整する方法は、第１と第２の対向する端面（２３）と、第１と第２の対向する側面（２１）と、および強誘電性層（１６）の積重ねとを有する強誘電性材料のサンプルであって、隣接する層が、サンプル（１４）の端面（２３）へほぼ平行に配置される内部電極（１８ａ、１８ｂ）により互いに離間される強誘電性材料のサンプルを用意するステップと、一次外部電極装置（２４ａ、２４ｂ）をサンプル（１４）の第１と第２の端面（２３）へ取付けるステップとから成る。第１の分極化の方向に、単一で第１の分極化軸に沿って強誘電性サンプル（１４）の全体をほぼ分極化するように、一次極性調整電圧が一次外部電極装置（２４ａ、２４ｂ）へ印加される。二次外部電極装置（３０ａ、３０ｂ）がサンプル（１４）の側面（２１）へ取付けられ、および二次極性調整電圧が二次外部電極装置（３０ａ、３０ｂ）へ印加されて、反対極性の内部電極間に位置するサンプルの領域内の強誘電性層（１６）の交互の層を分極化する。強誘電性層の交互の層は、第１の分極化方向に第１の分極化軸にほぼ沿って分極化され、また強誘電性層の他の層は、第２の反対方向の分極化軸に沿って分極化される。この方法は、サンプル（１４）の全体を通して、特に側面（２１）に隣接する領域を通して強誘電性ひずみの不連続性をほぼ避けながら、全体サンプルをほぼ分極化する方法を提供する。
2006500761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射装置用アクチュエータでの使用に好適な型式の強誘電性サンプル（１４）を極性調整する方法であって、
第１と第２の対向する端面（２３）と、第１と第２の対向する側面（２１）と、強誘電性層（１６）の積重ねとを有する強誘電性材料のサンプルであって、隣接する層（１６）は、サンプル（１４）の端面（２３）へほぼ平行に配置される内部電極（１８ａ、１８ｂ）により互いに離間される強誘電性材料のサンプルを用意するステップと、
一次外部電極装置を前記サンプルの第１と第２の端面（２３）へ取付けるステップと、
第１の分極化の方向に、単一で第１の分極化軸に沿って前記強誘電性サンプル（１４）の全体をほぼ分極化するように、一次極性調整電圧を一次外部電極装置へ印加するステップと、
二次外部電極装置を前記サンプル（１４）の側面へ取付けるステップと、
第１の分極化の方向に、第１の分極化軸にほぼ沿って前記強誘電性層（１６）の交互の層を分極化するように、かつ第２の反対方向の分極化軸に沿って前記強誘電性層（１６）の他の層が分極化されるように、二次極性調整電圧を二次外部電極装置へ印加するステップと、
ほぼ全体のサンプル（１４）を分極化し、サンプル（１４）全体を通して強誘電性ひずみの不連続性を避けるステップとを含む極性調整する方法。
【請求項２】
一次極性調整電圧を印加するステップは、二次極性調整電圧を印加するステップの前に実施される請求項１に記載の極性調整する方法。
【請求項３】
強誘電性サンプル（１４）を用意するステップを含む請求項１または２に記載の方法であって、内部電極（１８ａ、１８ｂ）は、第１と第２の交互に入り込んだセットの電極にグループ分けされ、それぞれのセットが複数の内部電極である極性調整する方法。
【請求項４】
二次外部電極装置を取付けるステップの前にサンプルから一次外部電極装置を取外す請求項１〜３のいずれか１項に記載の極性調整する方法。
【請求項５】
第１と第２の一次電極（２４ａ、２４ｂ）がサンプル（１４）の第１と第２の端面（２３）と接触するように、事前取付けされた一次外部電極装置間にサンプル（１４）を挿入する請求項１〜４のいずれか１項に記載の極性調整する方法。
【請求項６】
導電性膜を第１と第２の端面（２３）へ取付けて、一次外部電極装置の第１と第２の一次電極（２４ａ、２４ｂ）を形成する請求項１〜４のいずれか１項に記載の極性調整する方法。
【請求項７】
一次極性調整電圧を印加する間に誘電性流体内にサンプルと一次電極装置を浸漬する請求項１〜６のいずれか１項に記載の極性調整する方法。
【請求項８】
一次極性調整電圧の印加に引続いてサンプル（１４）を加熱して、サンプルおよび／または電極の表面からの誘電性流体の蒸発を促進させる請求項７に記載の極性調整する方法。
【請求項９】
一次電圧は４ｋＶと同等である請求項１〜８のいずれか１項に記載の極性調整する方法。
【請求項１０】
二次電圧は２００Ｖと同等である請求項１〜９のいずれか１項に記載の極性調整する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部圧電気を誘導するように積重ね状に配置される複数の強誘電性層から成る強誘電性材料のサンプルを極性調整する方法に関する。排他的ではないが特に、本発明は、内燃機関用の燃料噴射システム用の圧電アクチュエータでの使用に好適な型式の多層強誘電性サンプルを極性調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電結晶において、電界が結晶の対向面を通して印加されるときに機械的なひずみまたは力が発生される。印加された電界が除去されると、結晶構造は、その最初の形状に戻る。無機材料は、その単一の結晶形態においてだけ本来的に圧電性である一方、多結晶質サンプルにおいては、個別の微結晶は、製造に従って通常ランダムに配向される。微結晶は個別に圧電結合を示すが、全般的な好ましい配向の欠如は、圧電効果が塊状材料に明白でないことを意味する。そのような多結晶質サンプルを、たとえば、アクチュエータの製造に使用できる前に、結晶格子構造に好ましい軸と方向を与えるために、その材料を双極子に整合させるように極性調整することが、したがって必要である。
【０００３】
強誘電性結晶において、永久的な結晶再配向を、十分に大きい電界を結晶の対向面を通して印加する（すなわち、結晶を極性調整する）ことにより誘導できる。強誘電性極性調整が図１に図示され、その図は、強誘電性多結晶質サンプル１２において、（ａ）極性調整前、（ｂ）極性調整中、および（ｃ）極性調整後の電気双極子モーメント１０を示す。永久的な結晶再整合と双極子再配向を生じるに必要な最小の電界強度は、「強制的な」電界強度と呼ばれる。強制的な電界強度を一旦超えると、強誘電性双極子１０は、整合される（図１（ｃ））。極性調整中に実施される永久的な結晶再配向により、サンプル形状において小さいが、有意な変化が生じ、その変化は、電界軸に沿う伸張と、その軸に垂直な収縮とから成る。これは、「強誘電性ひずみ」と呼ばれる。上述の結晶再配向が実施された後に、その材料は、内部圧電気を示す。極性調整状態において、さらに印加された電界は、圧電ひずみとして知られる（上述のように）形状変化を誘導する。これは、電界が印加される間だけ持続する。
【０００４】
図２を参照すると、強誘電性サンプル１２へ印加される別の電界が、極性調整電界と同一の極性のものであるならば、圧電材料双極子１０ａは、極性調整軸に沿って伸張される。そのような状況において圧電材料は、電界軸に沿って伸張し、かつ電界軸に垂直に収縮する（図２（ａ）参照）。別の印加された電界が極性調整電界と反対の極性のものであるならば、圧電双極子１０ｂは、極性調整軸に沿って収縮させられる。そのような状況において圧電材料は、電界軸に沿って収縮し、かつ電界軸に垂直に伸張する（図２（ｂ）参照）。
【０００５】
圧電ひずみの誘導は、燃料噴射システムに使用されるもののような圧電アクチュエータで利用される。そのようなアクチュエータは一般的に圧電エレメントの積重ねを備え、その積重ね間に電界が印加されて、使用に際して圧電サンプルの収縮または伸張が生じる。積重ねの伸張（または収縮）は、燃料噴射を制御する目的のために、機械的構成部材、たとえば、弁構成部材へ直接または間接に作動力を加えるのに使用される。上述の型式の噴射装置は、我々の同時係属出願ＥＰ０９９５９０１Ａ１に記載されている。
【０００６】
十分な厚さの強誘電性サンプルが極性調整されることになるならば、比較的高い極性調整電圧が必要となる。そのような材料の極性調整では、１乃至２ｋＶ／ｍｍの程度の電圧が必要となり、そのために、丁度１ｃｍの厚さを有するサンプルでさえ、１０乃至２０ｋＶの印加を必要とする。
【０００７】
燃料噴射システムのアクチュエータに必要な伸張と収縮のレベルを生成する圧電サンプルでは、同様な電界強度が必要とされることが多い。そのような高電圧は、高価な電源電子機器を必要とし、およびそのような高電圧を車両に使用するのは、望ましくない。
【０００８】
内部圧電気を有する多層強誘電性サンプルが、必要とされる極性調整電圧を低下するために開発された。図３に示されるように、複数の比較的薄い圧電層１６から多層構造体１４が形成され、それぞれの層は、内部電極のグループの内部電極１８ａまたは１８ｂにより、隣接する層から離間される。内部電極の交互の層は共にグループに分けられて、２つのセットの電極１８ａ、１８ｂを形成するので、１つのセットの電極１８ａは、他のセットの電極１８ｂと交互勘合される。それぞれのセットの内部電極は、第１と第２の内部電極２０ａ、２０ｂの手段により共に接続される。たとえば、約１００ミクロンの電極間隔を有する、そのような多層構造体を生成することにより、約２ｋＶ／ｍｍの電界を、２００Ｖの印加電圧から得ることができる。内部電界の交互極性により、圧電性多層における極性調整方向は、図４に示されるように、その構造体全体を通して交互に変わる。
【０００９】
多層構造体の使用により、低い極性調整電圧を使用できるが、これを達成する電極構造に問題が存在する。第１に、内部電極の２つの交互勘合セット１８ａ、１８ｂを、短絡を防止するために、かつ電界を介在する材料を横断して印加できるために、互いに絶縁しなければならない。交互勘合電極の絶縁は、電極層を反対極性の外部電極の手前で終端する（すなわち、内部電極１８ａが外部電極２０ｂの手前で終端するか、またはその逆に終端する）ことにより通常達成される。しかしながら、図５を参照すると、強誘電体を、それが強制的電界へ露出される場所にだけ極性調整できるので、不完全な内部電極層は、外部電極２０ａ、２０ｂに隣接する未極性調整の領域２２（陰影線で示される）を生成する。これは、極性調整材料と未極性調整材料の領域間に強誘電性ひずみの不連続性を生じさせる。その結果、極性調整材料は破損する傾向を有し、また未極性調整材料は、隣接する極性調整材料を締め付ける傾向を有するので、多層構造体をひずませる。
【００１０】
第２に、内部電極１８ａ、１８ｂがサンプルの自由表面と接するならば生じる望ましくない「表面フラッシュオーバ」を避けるために、内部電極１８ａ、１８ｂを、その自由表面の手前で終端することにより、それらの電極が埋込まれる。さらに、これは、未極性調整のままであるセラミックの領域（すなわち、一般的に数百ミクロンの幅を有する、自由表面直下の領域）に至るので、極性調整材料と未極性調整材料との間に強誘電性ひずみの不連続性を生じる。
【００１１】
埋込まれた内部電極の使用を避けながら表面フラッシュオーバを防止する１つの既知の方法は、比較的高い絶縁耐力を有するポリマー封入のような、サンプルの表面へ何らかの形態の不動態化を実施することである。これは、部分的な解決策を提供するが、２つのセットの内部電極１８ａと１８ｂを絶縁するためにセラミックの未極性調整領域が、外部電極２０ａ、２０ｂの背後に残っている。多層構造体１４の端面を形成する圧電層４０ａ、４０ｂの最も外側の圧電層は、２つの内部電極間には存在しないし、かつ極性調整中に強制的電界へ露出されない。したがって、最も外側の圧電層４０ａ、４０ｂは、未極性調整のままである。
【００１２】
多層強誘電性ブロック内に内部圧電気を誘導するために、そのブロックへ極性調整電圧を印加することが知られている。極性調整に引続いて、ブロックは、特定の用途、たとえば、燃料噴射装置における圧電アクチュエータでの使用に好適な個別のサンプルに分割または切断される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、上述の問題を除去または緩和する、強誘電性材料のサンプルを極性調整する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、噴射装置用アクチュエータでの使用に好適な型式の強誘電性サンプルを極性調整する方法が提供され、その方法は、第１と第２の対向する端面と、第１と第２の対向する側面と、および強誘電性層の積重ねとを有する強誘電性材料のサンプルであって、隣接する層は、サンプルの端面へほぼ平行に配置される複数の内部電極の１つの内部電極により互いに離間される強誘電性材料のサンプルを用意するステップと、一次外部電極装置をサンプルの第１と第２の端面へ取付けるステップと、第１の分極化の方向に、単一で第１の分極化軸に沿って強誘電性サンプルの全体をほぼ分極化するように、一次極性調整電圧を一次外部電極装置へ印加するステップと、二次外部電極装置をサンプルの側面へ取付けるステップと、第１の分極化の方向に、第１の分極化軸にほぼ沿って強誘電性層の交互の層を分極化するように、かつ第２の反対方向の分極化軸に沿って強誘電性層の他の層が分極化されるように、二次極性調整電圧を二次外部電極装置へ印加するステップと、それにより、サンプル全体を通して強誘電性ひずみの不連続性をほぼ避けながら、ほぼ全体のサンプルを分極化するステップとから成る。
【００１５】
本発明の方法は、その方法により、側面上の二次電極に隣接するサンプルの領域における強誘電性ひずみの不連続性が避けられるということで有利である。従来の極性調整技法を使用すると、サンプルのこの領域は未極性調整のままであり、かつサンプルのこの領域と、内部の極性調整された領域との間の結果として生じた強誘電性ひずみの不連続性により、未極性調整領域が破損する恐れがある。多層構造体の使用により、低い極性調整電圧を使用できる。
【００１６】
好ましい実施例において、一次極性調整電圧を印加するステップは、二次極性調整電圧を印加するステップの前に実施される。
【００１７】
好ましくは、この方法は、強誘電性サンプルを用意するステップを含み、そこにおいて、内部電極は、第１と第２の交互に勘合された電極のセットにグループ分けされ、それぞれのセットが複数の内部電極から成る。
【００１８】
好ましくは、この方法は、種々のセットの内部電極間に位置決めされるサンプルの領域内における強誘電性層の交互の層を分極化するように、二次極性調整電圧を二次外部電極装置へ印加するステップを含み、それにより、強誘電性層の前記交互の層が、第１の分極化の方向に、第１の分極化軸にほぼ沿って分極化され、かつ強誘電性層の他の層が、第２の反対方向の分極化軸に沿って分極化される。
【００１９】
別の好ましい実施例において、この方法は、２つの側面の１つの側面へ取付けられた第１の外部電極および反対側の側面へ取付けられた第２の外部電極を有する二次外部電極装置を用意するステップを含み、そこにおいて、第１のセットの内部電極は、二次外部電極装置の第１の電極と共に、サンプルの第１の縁部領域を形成する第１の終端部におけるサンプル内で終端し、および第２のセットの内部電極は、二次外部電極装置の第２の電極と共に、サンプルの第２の縁部領域を形成する第２の終端部におけるサンプル内で終端する。
【００２０】
本発明の極性調整方法は、サンプルの第１と第２の縁部領域が一次極性調整中に極性調整されるという利点を提供し、一方、従来の技法を使用すると、これらの領域は、未極性調整のままであり、サンプル内に強誘電性ひずみの不連続性を生じる。
【００２１】
好ましくは、この方法は、二次外部電極装置を取付けるステップの前にサンプルから一次外部電極装置を取外すステップを含む。
【００２２】
１つの実施例において、この方法は、導電性膜を第１と第２の端面へ取付けて、一次外部電極装置の第１と第２の一次外部電極を形成するステップを含む。代わりに、この方法は、第１と第２の一次電極がサンプルの第１と第２の端面とそれぞれ接触するように、事前取付けされた一次外部電極装置間にサンプルを挿入するステップを含むことができる。これは、一次外部電極装置を他の強誘電性サンプルに再使用できるので有利である。
【００２３】
好ましい実施例において、一次極性調整電圧を一次外部電極装置へ印加する間に誘電性流体内にサンプルと一次電極装置を浸漬することができるので、そうでない場合に空気で生じることがある破壊が防止される。
【００２４】
好ましくは、サンプルの表面から、および／または一次外部電極装置からの誘電性流体の除去は、蒸発を通して達成され、またこれは、サンプルを加熱することにより容易に実施できる。そのような加熱により、強誘電性材料の温度が、そのキューリー温度に近づかないようにしなければならないことが重要である。
【００２５】
一例として、この方法は、燃料噴射装置用の圧電アクチュエータ内に組込むのに好適な型式の強誘電性多層サンプルを極性調整するのに使用できるが、この極性調整方法は、任意の強誘電性多層サンプルへも同等に有利に適用できることが明らかである。
【００２６】
別の例として、一次電圧は、一般的に４ｋＶと同等であり、また二次電圧は、一般的に２００Ｖと同等である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明を、添付図面を参照して、一例としてだけ、ここで説明する。
【００２８】
強誘電性多層サンプルのほぼ全ての材料が極性調整されるならば、強誘電性ひずみの不連続性は生じないであろうし、そのために、極性調整／未極性調整領域の破損と締め付けの有害な作用が避けられるであろうことが認められている。図６を参照すると、多層構成構造体１４が、圧電気を示す強誘電性材料から形成される層１６の積重ねから形成され、層１６の隣接する層は、上述のように内部電極セット１８ａ、１８ｂの交互の電極により離間される。内部電極１８ａ、１８ｂは、サンプル１４の前部と後部の端面２３へほぼ平行に配置され、かつサンプル１４の第１と第２の対向する側面２１のそれぞれの側面まで延びる。多層サンプル１４は、従来の技法を使用して、その最終寸法になるまで焼結および機械加工される。
【００２９】
図７を参照すると、第１と第２の一次外部電極２４ａ、２４ｂは、サンプル１４の前部と後部の端面２３へそれぞれ装着され、かつ内部電極１８ａ、１８ｂへほぼ平行に配置される。一次外部電極２４ａ、２４ｂは、サンプル１４の露出された端面へ導電性ペイントを塗布することにより形成できる。
【００３０】
一次極性調整段階において、一次極性調整電圧が一次外部電極２４ａ、２４ｂの間に印加されて、反対極性の内部電極１８ａ、１８ｂ間に存在しない強誘電性材料の領域２８を含めて、第１の分極化の方向に、単一の分極化軸２６に沿って強誘電性サンプル１４の全体を分極化する。たとえば、多層サンプル１４が約２ｍｍの厚さを有し、かつ必要な極性調整電界が約２ｋＶ／ｍｍであるならば、４ｋＶの電圧を、一次極性調整段階中に一次外部電極２４ａ、２４ｂへ印加しなければならない。一次極性調整段階中に空気での破壊を防止するために、外部電極２４ａ、２４ｂを含むサンプル１４を、誘電性流体内に浸漬できる。好ましくは誘電性流体は、比較的低い沸点から中程度の沸点を有するので、一次極性調整段階に引続いて、構造体１４の外面上の流体痕跡が、蒸発により除去される。必要に応じて、加熱をサンプル１４へ実施して、誘電性流体の蒸発を促進できるが、そのような加熱により、サンプル１４の温度が、キューリー温度に近づかないようにしなければならない。最後に一次極性調整段階の最終ステップとして、構造体１４の端面へ取付けられる一時電極２４ａ、２４ｂが取外される。
【００３１】
一次外部電極２４ａ、２４ｂを形成するために一時導電性膜の取付けの代案として、かつ多分より都合のよい代案として、全体の構造体１４を、事前配置された再使用可能な電極（図示されない）間に取付けできる。この場合に一次極性調整段階の最終ステップは、サンプル１４を電極取付け台から取外すステップを含む。
【００３２】
極性調整方法の二次段階は、反対極性の内部電極間に存在する強誘電性材料の領域（すなわち、図８に示されるように、破線間の領域３０）に丁度作用する。初期ステップとして、永久的な二次外部電極３０ａ、３０ｂは、多層構造体１４の側面へ取付けられるので、内部電極セット１８ａ、１８ｂへほぼ直交して配置される。
【００３３】
極性調整された強誘電性セラミックは、キュリー温度を超えるならば、減極し、もはや内部圧電気を示さない。したがって、電極３０ａ、３０ｂと内部電極１８ａ、１８ｂとの間に導電性経路を形成する接触工程が、圧電性セラミックのキュリー温度未満の温度で実施されることが重要である。キュリー温度を超える温度逸脱を避けるために、二次外部電極３０ａ、３０ｂは、たとえば、低温物理的蒸着により形成できる。代わりに、何らかの形態の導電性うわぐすり、または金属添加ポリマーを、２つの共通導電性経路の形成に使用できるであろう。
【００３４】
図８に示されるように、二次外部電極３０ａ、３０ｂが所定位置にあるとき、二次極性調整電圧がそれらの電極間に印加されて、強誘電性層１６の交互層における分極方向を逆にするので、多層が作動中に正味変位を生成するのに必要な交互分極方向が生じる。二次極性調整段階において、極性調整電圧は、極性調整電界が層１６へ局部的に印加されるので、非常に低い。たとえば、それぞれの強誘電性層１６が、約１００ミクロンの厚さを有し、かつ約２ｋＶ／ｍｍの極性調整電界を必要とするならば、印加される二次極性調整電圧は２００Ｖでなければならない。
【００３５】
極性調整中に発生される強誘電性ひずみの程度は、極性調整方向ではなく分極軸だけに左右される。このために、二次極性調整段階中に分極化の軸が不変のままであるので、交互層１６内の分極化方向の反転は、ひずみの不連続性を生じない。
【００３６】
領域３０（すなわち、反対極性の内部電極１８ａ、１８ｂ間に存在しない材料の領域）の外側に位置する強誘電性材料が、上述の技法における一次極性調整段階中に極性調整されるが、内部電極が、二次極性調整段階中に極性調整電界領域の外側にあるときに通電されるので、その材料は圧電ひずみを示さないことが分かる。かくして、強誘電性ひずみの不連続性が避けられるが、圧電ひずみの不連続性は依然生じる。にもかかわらず、この方法は、多層構造体内の割れの主要因が避けられるという利点を提供する。ともかくも、圧電ひずみは、一時的作用だけであり、永久的な強誘電性ひずみよりも大きさが通常小さい。
【００３７】
本発明に記載の２段階極性調整方法において、一次外部電極２４ａ、２４ｂ間に印加される一次極性調整電圧、および二次外部電極３０ａ、３０ｂへ、かくして内部電極セット１８ａと１８ｂへ印加される二次極性調整電圧の両方は、２段階極性調整方法が実施される前に特定の用途に好適なサイズまで一体ブロックから製造された個別の多層強誘電性サンプルへ印加されることが明らかである。したがって本発明の方法は、多層強誘電性一体ブロックを、特定の用途、たとえば、圧電アクチュエータに好適な個別のサンプルに切断および／または成形する事前ステップを有する。
【００３８】
この方法は、燃料噴射装置に使用される圧電アクチュエータでの使用に適切な型式の強誘電性材料の極性調整での使用に特に好適である。一般的に、たとえば、強誘電性材料はジルコン酸チタン酸鉛であるが、２段階極性調整方法を使用して、任意の強誘電性セラミックにおける強誘電性ひずみの不連続性を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】強誘電性セラミックにおいて、（ａ）極性調整前、（ｂ）極性調整中、および（ｃ）極性調整後の電気双極子モーメントを示す図である。
【図２】（ａ）極性調整電界と同一の極性を有する印加される電界、および（ｂ）極性調整電界と反対の極性を有する印加される電界について極性調整後の圧電ひずみを示す図である。
【図３】複数の層と２つのセットの交互に勘合された電極とを有する既知の多層強誘電性構造体を示す図である。
【図４】図３の多層構造体を示す図であり、かつ極性調整の既知の方法を使用して、極性調整方向が、その構造体を通して交互に変わる内部電極極性により、どのように変わるかを示す図である。
【図５】既知の技法を使用して極性調整後の図３と４の多層構造体の一部の拡大図である。
【図６】本発明の方法を使用して極性調整前の多層圧電構造体を示す図である。
【図７】本発明の極性調整方法の初期ステップを示す図である。
【図８】本発明の極性調整方法の別のステップを示す図である。
【図１】
2006500761.tif 000003
【図２】
2006500761.tif 000004
【図３】
2006500761.tif 000005
【図４】
2006500761.tif 000006
【図５】
2006500761.tif 000007
【図６】
2006500761.tif 000008
【図７】
2006500761.tif 000009
【図８】
2006500761.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月23日(2004.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
噴射装置に使用されるアクチュエータの製造方法であって、
強誘電性材料のブロックを用意するステップと、
アクチュエータの有効エレメントを形成する強誘電性サンプルを製造するために、そのブロックを最終サイズまで切断および／または成形するステップであって、強誘電性サンプルは、第１と第２の対向する端面（２３）と、第１と第２の対向する側面（２１）と、積み重なった強誘電性層（１６）とを有し、隣接する強誘電性層層（１６）は、前記強誘電性サンプル（１４）の端面（２３）にほぼ平行に配置される内部電極（１８ａ、１８ｂ）により互いに離間されるステップと、
切断および／または成形するステップに引続いて、一次外部電極装置をサンプルの第１と第２の端面（２３）へ取付けるステップと、
第１の分極化の方向に、単一で第１の分極化軸に沿って前記強誘電性サンプル（１４）の全体をほぼ分極化するように、一次極性調整電圧を一次外部電極装置へ印加するステップと、
永久的な二次外部電極装置（３０ａ、３０ｂ）が前記内部電極（１８ａ、１８ｂ）と接触するように、その二次電極装置（３０ａ、３０ｂ）を前記強誘電性サンプル（１４）の側面へ取付けるステップと、
第１の分極化の方向に、第１の分極化軸にほぼ沿って前記強誘電性層（１６）の交互の層を分極化するように、かつ第２の反対方向の分極化軸に沿って前記強誘電性層（１６）の他の層が分極化されるように、二次極性調整電圧を前記二次外部電極装置（３０ａ、３０ｂ）へ印加するステップであって、ほぼ全体の前記強誘電性サンプル（１４）を分極化し、前記強誘電性サンプル（１４）全体を通して強誘電性ひずみの不連続性を避けるステップとを含むアクチュエータの製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の燃料噴射システムでの使用に好適な型式のアクチュエータを製造する方法に関する。この方法は、内部圧電気を誘導するように強誘電性サンプルを極性調整するステップ、およびついで、そのサンプルをアクチュエータ内に組込むステップを含む。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
多層強誘電性ブロック内に内部圧電気を誘導するために、そのブロックへ極性調整電圧を印加することが知られている。極性調整に引続いて、ブロックは、個別のサンプルに分割または切断される。たとえば、米国特許第６，３５６，００８号では、圧電本体を有する共振器装置を生成する方法が記載され、そこにおいて、２段階極性調整方法が強誘電性ブロックへ適用されて、圧電気を誘導する。ついで電極が、そのブロックから取外され、そのブロックは、最終の共振器装置を生成するサイズまで切断される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明によれば、噴射装置用アクチュエータを製造する方法が提供され、その方法は、強誘電性材料のブロックを用意するステップと、使用に際してアクチュエータの有効エレメントを形成する強誘電性サンプルを製造するために、そのブロックを最終サイズまで切断および／または成形するステップであって、強誘電性サンプルは、第１と第２の対向する端面、第１と第２の対向する側面、および強誘電性層の積重ねを有し、そこにおいて、隣接する層は、サンプルの端面にほぼ平行に配置される複数の内部電極の１つの電極により互いに離間されるステップと、切断および／または成形するステップに引続いて、一次外部電極装置をサンプルの第１と第２の端面へ取付けるステップと、第１の分極化の方向に、単一で第１の分極化軸に沿って強誘電性サンプルの全体をほぼ分極化するように、一次極性調整電圧を一次外部電極装置へ印加するステップと、永久的な二次外部電極装置が内部電極と接触するように、その二次電極装置をサンプルの側面へ取付けるステップと、第１の分極化の方向に、第１の分極化軸にほぼ沿って強誘電性層の交互の層を分極化するように、かつ第２の反対方向の分極化軸に沿って強誘電性層の他の層が分極化されるように、二次極性調整電圧を二次外部電極装置へ印加するステップと、サンプル全体を通して強誘電性ひずみの不連続性をほぼ避けながら、ほぼ全体のサンプルを分極化するステップとから成る。


【手続補正書】
【提出日】平成17年1月20日(2005.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射装置に使用されるアクチュエータの製造方法であって、
強誘電性材料のブロックを用意するステップと、
アクチュエータの有効エレメントを形成する強誘電性サンプルを製造するために、そのブロックを最終サイズまで切断および／または成形するステップであって、強誘電性サンプルは、第１と第２の対向する端面（２３）と、第１と第２の対向する側面（２１）と、積み重なった強誘電性層（１６）とを有し、隣接する強誘電性層層（１６）は、前記強誘電性サンプル（１４）の端面（２３）にほぼ平行に配置される内部電極（１８ａ、１８ｂ）により互いに離間されるステップと、
切断および／または成形するステップに引続いて、一次外部電極装置をサンプルの第１と第２の端面（２３）へ取付けるステップと、
第１の分極化の方向に、単一で第１の分極化軸に沿って前記強誘電性サンプル（１４）の全体をほぼ分極化するように、一次極性調整電圧を一次外部電極装置へ印加するステップと、
永久的な二次外部電極装置（３０ａ、３０ｂ）が前記内部電極（１８ａ、１８ｂ）と接触するように、その二次電極装置（３０ａ、３０ｂ）を前記強誘電性サンプル（１４）の側面へ取付けるステップと、
第１の分極化の方向に、第１の分極化軸にほぼ沿って前記強誘電性層（１６）の交互の層を分極化するように、かつ第２の反対方向の分極化軸に沿って前記強誘電性層（１６）の他の層が分極化されるように、二次極性調整電圧を前記二次外部電極装置（３０ａ、３０ｂ）へ印加するステップであって、ほぼ全体の前記強誘電性サンプル（１４）を分極化し、前記強誘電性サンプル（１４）全体を通して強誘電性ひずみの不連続性を避けるステップとを含むアクチュエータの製造方法。
【請求項２】
一次極性調整電圧を印加するステップは、二次極性調整電圧を印加するステップの前に実施される請求項１に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項３】
強誘電性サンプル（１４）を用意するステップを含む請求項１または２に記載のアクチュエータの製造方法であって、内部電極（１８ａ、１８ｂ）は、第１と第２の交互に入り込んだセットの電極にグループ分けされ、それぞれのセットが複数の内部電極であるアクチュエータの製造方法。
【請求項４】
二次外部電極装置を取付けるステップの前に強誘電性サンプルから一次外部電極装置を取外す請求項１〜３のいずれか１項に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項５】
第１と第２の一次電極（２４ａ、２４ｂ）が強誘電性サンプル（１４）の第１と第２の端面（２３）と接触するように、事前取付けされた一次外部電極装置間に前記強誘電性サンプル（１４）を挿入する請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項６】
導電性膜を第１と第２の端面（２３）へ取付けて、一次外部電極装置の第１と第２の一次電極（２４ａ、２４ｂ）を形成する請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項７】
一次極性調整電圧を印加する間に誘電性流体内に強誘電性サンプルと一次電極装置を浸漬する請求項１〜６のいずれか１項に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項８】
一次極性調整電圧の印加に引続いて強誘電性サンプル（１４）を加熱して、前記強誘電性サンプルおよび／または電極の表面からの誘電性流体の蒸発を促進させる請求項７に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項９】
一次電圧は４ｋＶと同等である請求項１〜８のいずれか１項に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
二次電圧は２００Ｖと同等である請求項１〜９のいずれか１項に記載のアクチュエータの製造方法。
【国際調査報告】
2006500761.tif 000011
2006500761.tif 000012