(57)【要約】【課題】電気絶縁性に優れ、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を提供すること。【解決手段】圧電アクチュエータ１は、軸方向の少なくとも一部に伸縮部２１を形成してなる有底円筒状のケース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をケース２０の開口端部２０１に接合してなる。圧電素子１０とケース２０との間においては、圧電素子１０の外周面１００に電気絶縁性を有するモールド樹脂４１が設けられていると共に、モールド樹脂４１上に電気絶縁性を有するスリーブ４２が設けられている。スリーブ４２は、複数に分割された分割スリーブ４３を径方向に合わせて略円筒形状に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の少なくとも一部に伸縮部を形成してなる有底円筒状の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ケースの開口端部に接合してなる圧電アクチュエータにおいて、
上記圧電素子と上記ケースとの間においては、上記圧電素子の外周面に電気絶縁性を有するモールド樹脂が設けられていると共に、該モールド樹脂上に電気絶縁性を有するスリーブが設けられており、
該スリーブは、径方向に複数に分割された分割スリーブを合わせて略円筒形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。
【請求項２】
請求項１において、上記スリーブの外周面には、調芯用の径大部が設けられており、該大径部は、上記ケースの内周面に当接していることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記スリーブにおける上記分割スリーブの合わせ部分には、連通孔が形成されており、該連通孔には、上記スリーブ内の上記モールド樹脂が露出していることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記スリーブにおける上記分割スリーブの合わせ部分の端面には、位置合わせを行うための係合部が設けられており、該係合部がそれぞれ係合することによって上記分割スリーブを合わせていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記分割スリーブは、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）、ＮＹ６６（６６ナイロン）のいずれかであることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、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、ポリウレタン系樹脂のいずれかであることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、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。
【請求項８】
軸方向の少なくとも一部に伸縮部を形成してなる有底円筒状の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、
上記圧電素子の外周面又は／及び電気絶縁性を有する径方向に複数に分割された分割スリーブの内周面に、電気絶縁性を有するモールド樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、
上記圧電素子の外周面に、上記モールド樹脂を介して上記複数の分割スリーブを径方向に合わせて配置し、該複数の分割スリーブよりなる略円筒形状のスリーブを形成するスリーブ組付工程と、
上記モールド樹脂を硬化させる樹脂硬化工程と、
上記圧電素子を上記ケース内に収納する収納工程と、
上記ケースの開口端部を封止するように上記ハウジングを配置して、該ハウジングと上記ケースとを接合する接合工程とを有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９】
請求項８において、上記樹脂塗布工程では、上記圧電素子の外周面に、上記モールド樹脂を塗布し、上記スリーブ組付工程では、塗布した上記モールド樹脂上に、上記分割スリーブ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１０】
請求項８において、上記樹脂塗布工程では、上記分割スリーブの内周面に、上記モールド樹脂を塗布し、上記スリーブ組付工程では、上記圧電素子の外周面に、上記モールド樹脂を塗布した上記分割スリーブ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１１】
請求項８において、上記樹脂塗布工程では、上記圧電素子の外周面に形成された一対の電極接合面に設けられ上記外部電極と導通する側面電極上に、上記モールド樹脂を塗布すると共に、上記分割スリーブの内周面のうち、最終的に上記モールド樹脂を塗布していない上記圧電素子の外周面に配置される部分に、上記モールド樹脂をスタンプ接着により塗布し、上記スリーブ組付工程では、上記モールド樹脂を塗布していない上記圧電素子の外周面に、上記分割スリーブに塗布した上記モールド樹脂が配置されるように、上記圧電素子の外周面に上記分割スリーブ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１２】
請求項８〜１１のいずれか１項において、上記スリーブ組付工程では、上記複数の分割スリーブを合わせて上記スリーブを形成すると共に、該スリーブの外周面に調芯用の径大部を形成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１３】
請求項１２において、上記収納工程では、上記スリーブの上記径大部を上記ケースの内周面に当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１４】
請求項８〜１３のいずれか１項において、上記スリーブ組付工程では、上記分割スリーブの合わせ部分の端面に設けられた位置合わせを行うための係合部をそれぞれ係合させることにより、上記複数の分割スリーブを合わせて上記スリーブを形成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１５】
請求項８〜１４のいずれか１項において、上記スリーブ組付工程では、上記複数の分割スリーブを合わせることにより、該分割スリーブの合わせ部分に連通孔を形成し、該連通孔に、上記スリーブ内の上記モールド樹脂を露出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１６】
請求項８〜１５のいずれか１項において、上記分割スリーブは、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）、ＮＹ６６（６６ナイロン）のいずれかであ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１７】
請求項８〜１６のいずれか１項において、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、ポリウレタン系樹脂のいずれかであることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【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容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、金属ベローズ等の伸縮部を形成してなるケース内に、電圧を印加させることにより駆動する圧電素子を密閉収納したものが知られている（特許文献１参照）。
このような圧電アクチュエータは、圧電素子とケースとの間に電気絶縁性（以下、適宜、単に絶縁性という）を有する絶縁部材を介在させることにより、両者の間の絶縁性を確保している。
【０００３】
絶縁性を確保する圧電アクチュエータの構造としては、圧電素子の外周面に、絶縁性を有するモールド樹脂を介して、絶縁性を有する樹脂等で構成された筒状のスリーブが設ける構造がある。このような圧電アクチュエータは、圧電素子の外周面にモールド樹脂を塗布した後、圧電素子を筒状のスリーブに挿入して製造される。しかしながら、圧電素子をスリーブに挿入する際に、圧電素子の外周面に塗布したモールド樹脂がスリーブに接触してしまうため、モールド樹脂の均一性を確保することが困難である。また、モールド樹脂が余分に塗布されていると、スリーブ内からモールド樹脂がはみ出し、それを除去する作業が必要となる。
【０００４】
また、上記以外にも、圧電素子とケースとの間に、絶縁性を有する樹脂等の充填材を充填する構造がある。このような圧電アクチュエータは、圧電素子とケースとの間に充填材を注入して製造される。しかしながら、圧電素子とケースとの間の隙間が非常に狭いために、充填材を注入する作業が非常に困難であり、生産性が低い。
よって、電気絶縁性に優れた、生産性の高い圧電アクチュエータ及びその製造方法が望まれている。
【０００５】
【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】
【０００６】
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、電気絶縁性に優れ、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】
【０００７】
第１の発明は、軸方向の少なくとも一部に伸縮部を形成してなる有底円筒状の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ケースの開口端部に接合してなる圧電アクチュエータにおいて、
上記圧電素子と上記ケースとの間においては、上記圧電素子の外周面に電気絶縁性を有するモールド樹脂が設けられていると共に、該モールド樹脂上に電気絶縁性を有するスリーブが設けられており、
該スリーブは、径方向に複数に分割された分割スリーブを合わせて略円筒形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にある（請求項１）。
【０００８】
本発明の圧電アクチュエータは、積層型の上記圧電素子を有底円筒状の上記ケースに収納している。そして、上記圧電素子と上記ケースとの間において、上記圧電素子の外周面には、上記モールド樹脂を介して上記スリーブが設けられており、該スリーブは、径方向に複数に分割された上記分割スリーブを合わせて略円筒形状に形成されている。
【０００９】
すなわち、本発明の圧電アクチュエータでは、従来のように一体型の筒状のスリーブに圧電素子を軸方向に挿入して、圧電素子の外周面にスリーブを設けるのではなく、予め径方向に複数に分割された上記分割スリーブを径方向に合わせ、上記圧電素子の外周面に上記スリーブを設けてある。そのため、上記圧電アクチュエータを製造するに当たっては、上記分割スリーブの径方向の位置決めを容易に行うことができ、上記スリーブを精度よく形成することができる。
【００１０】
また、上記圧電素子と上記スリーブとの間に介在させる上記モールド樹脂の塗布量・塗布状態を確認しながら上記複数の分割スリーブを配置して、上記スリーブを形成することができるため、従来のように一体型のスリーブを設ける際にモールド樹脂の均一性が低下したり、スリーブ内からモールド樹脂がはみ出したりすることを抑制することができる。これにより、上記モールド樹脂の膜厚管理を容易に行うことができると共に、該モールド樹脂の膜厚の均一性を充分に確保することができる。
【００１１】
また、これらのことから、上記圧電素子の外周面には、均一な膜厚の上記モールド樹脂を介して、上記スリーブを精度よく形成することができる。そのため、上記圧電素子と上記ケースとの間の絶縁性を、上記モールド樹脂及び上記スリーブによって充分に確保することができる。また、上記圧電アクチュエータは、非常に品質の高いものとなり、耐久性・信頼性に優れたものとなる。
【００１２】
さらに、上記モールド樹脂の膜厚管理が容易であることから、上記モールド樹脂をできるだけ必要最低限の塗布量で塗布することができる。そのため、上記モールド樹脂の余分な塗布を抑制することができ、また余分に塗布した上記モールド樹脂を拭き取る等の作業を減らすことができる。これにより、上記圧電アクチュエータは、生産性の向上を図ることができる。
【００１３】
このように、本発明の圧電アクチュエータは、電気絶縁性に優れたものとなり、さらにこれによって、耐久性・信頼性に優れた、品質の高いものとなる。また、生産性の向上を図ることもできる。
【００１４】
第２の発明は、軸方向の少なくとも一部に伸縮部を形成してなる有底円筒状の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、
上記圧電素子の外周面又は／及び電気絶縁性を有する径方向に複数に分割された分割スリーブの内周面に、電気絶縁性を有するモールド樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、
上記圧電素子の外周面に、上記モールド樹脂を介して上記複数の分割スリーブを径方向に合わせて配置し、該複数の分割スリーブよりなる略円筒形状のスリーブを形成するスリーブ組付工程と、
上記モールド樹脂を硬化させる樹脂硬化工程と、
上記圧電素子を上記ケース内に収納する収納工程と、
上記ケースの開口端部を封止するように上記ハウジングを配置して、該ハウジングと上記ケースとを接合する接合工程とを有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８）。
【００１５】
本発明の製造方法は、上記のごとく、樹脂塗布工程、スリーブ組付工程、樹脂硬化工程、収納工程、及び接合工程を行う。そして、上記スリーブ組付工程では、上記圧電素子の外周面に、上記モールド樹脂を介して上記複数の分割スリーブを径方向に合わせて配置し、該複数の分割スリーブによって構成された略円筒形状の上記スリーブを形成する。
【００１６】
すなわち、上記スリーブ組付工程では、従来のように一体型の筒状のスリーブに圧電素子を軸方向に挿入して、圧電素子の外周面にスリーブを設けるのではなく、予め径方向に複数に分割された上記分割スリーブを径方向に合わせて配置し、上記圧電素子の外周面に上記スリーブを形成する。そのため、上記分割スリーブの径方向の位置決めを容易に行うことができ、上記スリーブを精度よく形成することができる。
【００１７】
また、上記スリーブ組付工程では、上記圧電素子と上記スリーブとの間に介在させる上記モールド樹脂の塗布量・塗布状態を確認しながら上記複数の分割スリーブを配置して、上記スリーブを形成することができる。そのため、従来のように一体型のスリーブ組み付け時にモールド樹脂の均一性が低下したり、スリーブ内からモールド樹脂がはみ出したりすることを抑制することができる。これにより、上記モールド樹脂の膜厚管理を容易に行うことができると共に、該モールド樹脂の膜厚の均一性を充分に確保することができる。
【００１８】
また、これらのことから、上記圧電素子の外周面には、均一な膜厚の上記モールド樹脂を介して、上記スリーブを精度よく形成することができる。そのため、上記圧電素子と上記ケースとの間の絶縁性を、上記モールド樹脂及び上記スリーブによって充分に確保することができる。また、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、耐久性・信頼性に優れたものとなる。
【００１９】
さらに、上記の製造方法においては、上記モールド樹脂の膜厚管理が容易であることから、上記モールド樹脂をできるだけ必要最低限の塗布量で塗布することができる。そのため、上記モールド樹脂の余分な塗布を抑制することができ、また余分に塗布した上記モールド樹脂を拭き取る等の作業を減らすことができる。これにより、圧電アクチュエータの生産性の向上を図ることができる。
【００２０】
このように、本発明の製造方法によれば、圧電アクチュエータの生産性の向上を図ることができる。また、この製造方法により得られる圧電アクチュエータは、電気絶縁性に優れたものとなり、さらにこれによって、耐久性・信頼性に優れた、品質の高いものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
上記第１の発明においては、上記スリーブの外周面には、調芯用の径大部が設けられており、該径大部は、上記ケースの内周面に当接していることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記圧電素子と上記ケースとの間の距離を上記径大部によって一定に保つことができると共に、上記圧電素子の軸芯を固定することができる。これにより、上記ケースに対する上記圧電素子の偏芯を抑制することができ、上記圧電アクチュエータの耐振性を向上させることができる。
【００２２】
また、上記スリーブにおける上記分割スリーブの合わせ部分には、連通孔が形成されており、該連通孔には、上記スリーブ内の上記モールド樹脂が露出していることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記スリーブ内、つまり上記圧電素子と上記スリーブとの間に上記モールド樹脂が充分かつ均一に塗布（充填）されているかどうかを、上記連通孔から確認することができる。これにより、上記モールド樹脂の膜厚管理を容易に行うことができる。
【００２３】
また、上記スリーブにおける上記分割スリーブの合わせ部分の端面には、位置合わせを行うための係合部が設けられており、該係合部がそれぞれ係合することによって上記分割スリーブを合わせていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記分割スリーブの径方向の位置合わせが容易となると共に、上記分割スリーブ同士を確実に接合することができる。これにより、上記複数の分割スリーブよりなる上記スリーブは、より一層精度よく形成されたものとなると共に、充分な強度を有するものとなる。
【００２４】
また、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７）。
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、インジェクタ全体の性能向上を図ることができる。
【００２５】
上記第２の発明においては、上記樹脂塗布工程では、上記圧電素子の外周面に、上記モールド樹脂を塗布し、上記スリーブ組付工程では、塗布した上記モールド樹脂上に、上記分割スリーブを配置する方法を用いることができる（請求項９）。
この場合には、上記と同様に、上記モールド樹脂の塗布量・塗布状態を確認しながら、上記分割スリーブを配置することができる。そのため、上記モールド樹脂を均一な膜厚にすることができると共に、上記スリーブを精度よく形成することができる。
【００２６】
また、上記樹脂塗布工程では、上記分割スリーブの内周面に、上記モールド樹脂を塗布し、上記スリーブ組付工程では、上記圧電素子の外周面に、上記モールド樹脂が塗布された上記分割スリーブを配置する方法を用いることができる（請求項１０）。
この場合には、上記と同様に、上記モールド樹脂の塗布量・塗布状態を確認しながら、上記分割スリーブを配置することができる。そのため、上記モールド樹脂を均一な膜厚にすることができると共に、上記スリーブを精度よく形成することができる。
【００２７】
また、上記樹脂塗布工程では、上記圧電素子の外周面に形成された一対の電極接合面に設けられ上記外部電極と導通する側面電極上に、上記モールド樹脂を塗布すると共に、上記分割スリーブの内周面のうち、最終的に上記モールド樹脂が塗布されていない上記圧電素子の外周面に配置される部分に、上記モールド樹脂をスタンプ接着により塗布し、上記スリーブ組付工程では、上記モールド樹脂が塗布されていない上記圧電素子の外周面に、上記分割スリーブに塗布された上記モールド樹脂が配置されるように、上記圧電素子の外周面に上記分割スリーブを配置する方法を用いることができる（請求項１１）。
【００２８】
この場合には、上記と同様に、上記モールド樹脂の塗布量・塗布状態を確認しながら、上記分割スリーブを配置することができる。そのため、上記モールド樹脂を均一な膜厚にすることができると共に、上記スリーブを精度よく形成することができる。また、スタンプ接着を用いることにより、必要な部分に必要な量の上記モールド樹脂を容易に塗布することができるため、上記モールド樹脂の余分な塗布を抑制することができる。
【００２９】
また、上記スリーブ組付工程では、上記複数の分割スリーブを合わせて上記スリーブを形成すると共に、該スリーブの外周面に調芯用の径大部を形成することが好ましい（請求項１２）。
この場合には、上記ケースに対する上記圧電素子の軸芯を上記径大部によって調整することができる。これにより、上記ケースに対する上記圧電素子の偏芯を抑制することができ、上記圧電アクチュエータの耐振性を向上させることができる。
【００３０】
また、上記収納工程では、上記スリーブの上記径大部を上記ケースの内周面に当接させることが好ましい（請求項１３）。
この場合には、上記圧電素子と上記ケースとの間の距離を上記径大部によって一定に保つことができると共に、上記圧電素子の軸芯を固定することができる。これにより、上記ケースに対する上記圧電素子の偏芯を確実に抑制することができ、上記圧電アクチュエータの耐振性をより一層向上させることができる。
【００３１】
また、上記スリーブ組付工程では、上記分割スリーブの合わせ部分の端面に設けられた位置合わせを行うための係合部をそれぞれ係合させることにより、上記複数の分割スリーブを合わせて上記スリーブを形成することが好ましい（請求項１４）。
この場合には、上記分割スリーブの径方向の位置決めをさらに容易に行うことができると共に、上記分割スリーブ同士を確実に接合することができる。これにより、上記複数の分割スリーブよりなる上記スリーブをより一層精度よく形成することができると共に、上記スリーブの強度を向上させることができる。
【００３２】
また、上記スリーブ組付工程では、上記複数の分割スリーブを合わせることにより、該分割スリーブの合わせ部分に連通孔を形成し、該連通孔に、上記スリーブ内の上記モールド樹脂を露出させることが好ましい（請求項１５）。
この場合には、上記スリーブ内、つまり上記圧電素子と上記スリーブとの間に上記モールド樹脂が充分かつ均一に塗布（充填）されているかどうかを、上記連通孔から確認することができる。そのため、上記モールド樹脂の膜厚管理を容易に行うことができる。
例えば、上記モールド樹脂の塗布量が不足してしまった場合には、上記連通孔から上記モールド樹脂を補充することができる。また、万が一、上記モールド樹脂の塗布量が多くなってしまった場合には、上記連通孔から上記モールド樹脂がはみ出すため、余分な該モールド樹脂を除去することができる。
【００３３】
上記第１及び第２の発明においては、上記分割スリーブは、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）、ＮＹ６６（６６ナイロン）のいずれかであることが好ましい（請求項５、１６）。
この場合には、上記スリーブを精度よく形成することができる。また、上記圧電素子と上記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、上記分割スリーブは、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。
【００３４】
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、ポリウレタン系樹脂のいずれかであることが好ましい（請求項６、１７）。
この場合には、上記モールド樹脂を介在させて、上記圧電素子の外周面に上記スリーブを精度よく確実に形成することができる。また、上記圧電素子と上記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、上記モールド樹脂は、上記の樹脂に限定されるわけではなく、その他の樹脂を用いることもできる。
【実施例】
【００３５】
（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１〜図１０を用いて説明する。
本例の圧電アクチュエータ１は、図１に示すごとく、軸方向の少なくとも一部に伸縮部２１を形成してなる有底円筒状のケース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をケース２０の開口端部２０１に接合してなる。
そして、図１、図２に示すごとく、圧電素子１０とケース２０との間においては、圧電素子１０の外周面１００に電気絶縁性を有するモールド樹脂４１が設けられていると共に、モールド樹脂４１上に電気絶縁性を有するスリーブ４２が設けられている。また、スリーブ４２は、径方向に複数に分割された分割スリーブ４３を合わせて略円筒形状に形成されている。
以下、これを詳説する。
【００３６】
積層型の圧電素子１０は、図３に示すごとく、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、セラミック積層体１１の外周面には、相互に対面する一対の電極接合面１１１、１１２を形成してなる。
【００３７】
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１１１、１１２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。
そして、各側面電極１４の端部は、後述するハウジング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してある。
【００３８】
なお、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。
また、側面電極１４は、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（図示略）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（図示略）を埋設して構成されている。
【００３９】
また、図１に示すごとく、セラミック積層体１１の積層方向の一方の端面には、アルミナよりなる略円柱形状のブロック部材１８が設けられている。ブロック部材１８は、後述するハウジング３０の挿入部３２と当接しており、ケース２０内における圧電素子１０の収容位置を規制している。
また、セラミック積層体１１のもう一方の端面には、アルミナよりなる伝達部材１９が設けられている。伝達部材１９は、圧電素子１０の駆動力を後述するケース２０の駆動板２２に伝達するための部材であり、接合部１９１とロッド部１９２とを組み合わせて構成されている。接合部１９１は、セラミック積層体１１の端面に接合されており、ロッド部１９２は、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。
【００４０】
また、同図に示すごとく、ケース２０は、有底円筒状を呈しており、略円筒状を呈する胴部２３と、底部を構成している駆動板２２とを有している。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。
胴部２３の駆動板２２側の端部には、オーステナイト系ステンレスよりなる金属ベローズとしての伸縮部２１が設けられている。伸縮部２１は、伝達部材１９のロッド部１９２の外周側に配置されている。また、駆動板２２は、圧電素子１０の駆動力を伝達部材１９から受けるための作用面２２１と、圧電素子１０の駆動力を外部に出力するための動作面２２２とを有している。駆動板２２は、圧電アクチュエータ１の使用時、作用面２２１において伝達部材１９と当接する。
【００４１】
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。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により封止してある。
また、ハウジング３０は、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、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、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、ケース２０内は密閉された状態となっている。
【００４２】
また、図１、図２に示すごとく、圧電素子１０とケース２０との間において、圧電素子１０の外周面１００には、電気絶縁性を有するモールド樹脂４１が設けられている。また、モールド樹脂４１上には、電気絶縁性を有するスリーブ４２が設けられている。このスリーブ４２は、径方向に複数に分割された分割スリーブ４３を合わせて略円筒形状に形成されている。本例のスリーブ４２は、２つの半円筒状の分割スリーブ４３を径方向に合わせて構成されている。
【００４３】
また、図１に示すごとく、スリーブ４２の外周面４２０には、調芯用の径大部４２１が設けられている。径大部４２１は、ケース２０の内周面２０２と当接しており、ケース２０内の圧電素子１０の偏芯を抑制している。
また、分割スリーブ４３の径方向端面４３１には、凹凸が形成されている。そして、スリーブ４２において、分割スリーブ４３の合わせ部分４３２には、分割スリーブ４３の径方向端面４３１に設けられた凹凸によって、連通孔４２２が形成されている（図９（ａ）参照）。連通孔４２２には、スリーブ４２内に設けられているモールド樹脂４１が露出した状態となっている。また、分割スリーブ４３の径方向端面４３１には、位置合わせを行うための係合部（図示略）が設けられている。分割スリーブ４３の係合部がそれぞれ係合することによって、分割スリーブ４３同士が径方向に接合されている。
【００４４】
なお、本例のモールド樹脂４１としては、シリコーン系樹脂を用いた。
また、分割スリーブ４３を構成する材料としては、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を用いた。
【００４５】
次に、本例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、少なくとも、樹脂塗布工程、スリーブ組付工程、樹脂硬化工程、収納工程、及び接合工程を行う。
【００４６】
樹脂塗布工程では、圧電素子１０の外周面１００に、電気絶縁性を有するモールド樹脂４１を塗布する。
スリーブ組付工程では、圧電素子１０の外周面１００に、モールド樹脂４１を介して複数の分割スリーブ４３を径方向に合わせて配置し、複数の分割スリーブ４３よりなる略円筒形状のスリーブ４２を形成する。
樹脂硬化工程では、モールド樹脂４１を硬化させる。
収納工程では、圧電素子１０をケース２０内に収納する。
接合工程では、ケース２０の開口端部２０１を封止するようにハウジング３０を配置して、ハウジング３０とケース２０とを接合する。
以下、これを詳説する。
【００４７】
まず、圧電素子１０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（ＰＺＴ）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（図示略）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。
【００４８】
次に、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を切り出す（図４参照）。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。
【００４９】
次に、図４に示すごとく、シート片１２０を積層し、中間積層体（図示略）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、形成した中間積層体を脱脂した後、９００〜１０００℃で１〜５時間焼成を行う。これにより、図５に示すごとく、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を形成する。
【００５０】
次に、セラミック積層体１１の電極接合面１１１、１１２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１１１、１１２に、側面電極１４を形成する。
以上により、図３の圧電素子１０を作製する。
【００５１】
次に、圧電素子１０にハウジング３０を組み付ける工程を行う。
図６に示すごとく、圧電素子１０におけるセラミック積層体１１の積層方向の一方の端面に、ブロック部材１８を接合し、もう一方の端面に伝達部材１９を接合する。そして、圧電素子１０の側面電極１４の端部とハウジング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。
【００５２】
次に、樹脂塗布工程においては、図７（ａ）、（ｂ）に示すごとく、圧電素子１０の外周面１００全体にモールド樹脂４１を塗布する。
【００５３】
次に、スリーブ組付工程においては、図８（ａ）、（ｂ）に示すごとく、圧電素子１０の外周面１００に塗布したモールド樹脂４１上に、２つの半円筒形状の分割スリーブ４３を径方向に合わせて配置する。このとき、分割スリーブ４３の径方向端面４３１に設けられた係合部（図示略）が係合するように、分割スリーブ４３を合わせて配置する。また、モールド樹脂４１の塗布量・塗布状態を確認しながら分割スリーブ４３を配置し、圧電素子１０と分割スリーブ４３との間のモールド樹脂４１の膜厚が均一となるようにする。
【００５４】
これにより、図９（ａ）、（ｂ）に示すごとく、圧電素子１０の外周面１００に、モールド樹脂４１を介して、２つの半円筒形状の分割スリーブ４３によって構成された略円筒形状のスリーブ４２を形成する。
また、スリーブ４２の外周面４２０には、調芯用の径大部４２１が形成される。また、スリーブ４２において、分割スリーブ４３の合わせ部分４３２には、分割スリーブ４３の径方向端面４３１に設けられた凹凸によって連通孔４２２が形成される。
【００５５】
次に、樹脂硬化工程では、圧電素子１０とスリーブ４２との間に設けられたモールド樹脂４１を加熱することにより硬化させる。これにより、圧電素子１０の外周面１００に、モールド樹脂４１を介してスリーブ４２をしっかりと固定する。
【００５６】
次に、収納工程では、図１０に示すごとく、圧電素子１０をケース２０の開口端部２０１からケース２０内に収納する。このとき、スリーブ４２の外周面４２０に設けられた調芯用の径大部４２１とケース２０の内周面２０２とが当接するように、圧電素子１０を収納する。これによって、ケース２０内における圧電素子１０の軸芯を固定し、圧電素子１０の偏芯を防止する。
【００５７】
次に、接合工程では、図１を参照のごとく、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、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。そして、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を挿入したケース２０の開口端部２０１の外周側にレーザービームを照射し、開口端部２０１と挿入部３２とを溶融接合することにより、ケース２０とハウジング３０とを強固に接合した。これにより、ケース２０内を密閉状態とする。
以上により、図１の圧電アクチュエータ１を作製する。
【００５８】
次に、本例の圧電アクチュエータ１の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、上述した製造方法により製造されたものである。そして、その製造方法において、スリーブ組付工程では、圧電素子１０の外周面１００に、モールド樹脂４１を介して、２つの半円筒形状の分割スリーブ４３を径方向に合わせて配置し、この分割スリーブ４３によって構成された略円筒形状のスリーブ４２を形成する。
【００５９】
すなわち、スリーブ組付工程では、従来のように一体型の筒状のスリーブに圧電素子を軸方向に挿入して、圧電素子の外周面にスリーブを設けるのではなく、予め径方向に複数に分割された分割スリーブ４３を径方向に合わせて配置し、圧電素子１０の外周面１００にスリーブ４２を形成する。そのため、分割スリーブ４３の径方向の位置決めを容易に行うことができ、スリーブ４２を精度よく形成することができる。
【００６０】
また、スリーブ組付工程では、圧電素子１０とスリーブ４２との間に介在させるモールド樹脂４１の塗布量・塗布状態を確認しながら分割スリーブ４３を配置し、スリーブ４２を組み付けることができる。そのため、従来のように一体型のスリーブ組み付け時にモールド樹脂の均一性が低下したり、スリーブ内からモールド樹脂がはみ出したりすることを抑制することができる。そして、モールド樹脂４１の膜厚管理を容易に行うことができると共に、モールド樹脂４１の膜厚の均一性を充分に確保することができる。
【００６１】
また、これによって、圧電素子１０の外周面１００には、均一な膜厚のモールド樹脂４１を介して、スリーブ４２を精度よく形成することができる。そのため、圧電素子１０とケース２０との間の絶縁性を、モールド樹脂４１及びスリーブ４２によって充分に確保することができる。また、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、耐久性・信頼性に優れたものとなる。
【００６２】
さらに、上記の製造方法においては、モールド樹脂４１の膜厚管理が容易であることから、モールド樹脂４１をできるだけ必要最低限の塗布量で塗布することができる。そのため、モールド樹脂４１の余分な塗布を抑制することができ、また余分に塗布した上記モールド樹脂４１を拭き取る等の作業を減らすことができる。これにより、圧電アクチュエータ１の生産性の向上を図ることができる。
【００６３】
また、本例においては、樹脂塗布工程では、圧電素子１０の外周面１００に、モールド樹脂４１を塗布し、スリーブ組付工程では、塗布したモールド樹脂４１上に、分割スリーブ４３を配置する。そのため、モールド樹脂４１の塗布量・塗布状態を充分に確認しながら分割スリーブ４３を配置することができる。
【００６４】
また、スリーブ組付工程では、分割スリーブ４３を合わせてスリーブ４２を形成すると共に、スリーブ４２の外周面４２０に調芯用の径大部４２１を形成し、収納工程では、径大部４２１をケース２０の内周面２０２に当接させる。これにより、圧電素子１０とケース２０との間の距離を径大部４２１によって一定に保つことができると共に、圧電素子１０の軸芯を固定することができる。そして、ケース２０に対する圧電素子１０の偏芯を確実に抑制することができ、圧電アクチュエータ１の耐振性をより一層向上させることができる。
【００６５】
また、スリーブ組付工程では、分割スリーブ４３の径方向端面４３１に設けられた位置合わせを行うための係合部をそれぞれ係合させることによって、分割スリーブ４３を合わせてスリーブ４２を形成する。そのため、分割スリーブ４２の位置決めをさらに容易に行うことができると共に、分割スリーブ４３同士を確実に接合することができる。これにより、複数の分割スリーブ４３よりなるスリーブ４２をより一層精度よく形成することができると共に、スリーブ４２の強度を向上させることができる。
【００６６】
また、スリーブ組付工程では、分割スリーブ４３を合わせることにより、分割スリーブ４３の合わせ部分４３２に連通孔４２２を形成し、連通孔４２２に、スリーブ４２内のモールド樹脂４１を露出させる。そのため、スリーブ４２内、つまり圧電素子１０とスリーブ４２との間にモールド樹脂４１が充分かつ均一に塗布（充填）されているかどうかを、連通孔４２２から確認することができる。そのため、モールド樹脂４１の膜厚管理を容易に行うことができる。
【００６７】
このように、本例の製造方法によれば、圧電アクチュエータ１の生産性の向上を図ることができる。また、この製造方法により得られる圧電アクチュエータ１は、電気絶縁性に優れたものとなり、さらにこれによって、耐久性・信頼性に優れた、品質の高いものとなる。
【００６８】
（実施例２）
本例は、実施例１の圧電アクチュエータ１の製造方法において、スリーブ４２の組み付け方法を変更した例である。図１１、図１２を用いて説明する。
【００６９】
本例において、樹脂塗布工程では、図１１（ａ）、（ｂ）に示すごとく、２つの半円筒形状の分割スリーブ４３の内周面４３０にモールド樹脂４１を塗布する。
次に、スリーブ組付工程では、図１２（ａ）、（ｂ）に示すごとく、圧電素子１０の外周面１００に、内周面４３０にモールド樹脂４１が塗布された分割スリーブ４３を配置する。これにより、図９（ａ）、（ｂ）に示すごとく、分割スリーブ４３よりなる略円筒状のスリーブ４２を形成する。
その他は、実施例１と同様の構成であり、同様の製造方法である。
【００７０】
この場合には、実施例１と同様に、分割スリーブ４３の内周面４３０に塗布されたモールド樹脂４１の塗布量・塗布状態を確認しながら分割スリーブ４３を配置することができる。そのため、モールド樹脂４１を均一な膜厚にすることができると共に、スリーブ４２を精度よく形成することができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００７１】
（実施例３）
本例は、実施例１の圧電アクチュエータ１の製造方法において、スリーブ４２の組み付け方法を変更した例である。図１３〜図１５を用いて説明する。
【００７２】
本例において、樹脂塗布工程では、図１３（ａ）、（ｂ）に示すごとく、圧電素子１０の外周面１００に形成された側面電極１４上にモールド樹脂４１を塗布する。また、図１４（ａ）、（ｂ）に示すごとく、２つの半円筒形状の分割スリーブ４３の内周面４３０のうち、最終的にモールド樹脂４１が塗布されていない圧電素子１０の外周面１００に配置される部分に、モールド樹脂４１をスタンプ接着により塗布する。
【００７３】
次に、スリーブ組付工程では、図１５（ａ）、（ｂ）に示すごとく、モールド樹脂４１が塗布されていない圧電素子１０の外周面１００に、分割スリーブ４３の内周面４３０に塗布されたモールド樹脂４１が配置されるように、圧電素子１０の外周面１００に分割スリーブ４３を配置する。これにより、分割スリーブ４３よりなる略円筒状のスリーブ４２を形成する。
その他は、実施例１と同様の構成であり、同様の製造方法である。
【００７４】
この場合には、実施例１と同様に、圧電素子１０の外周面１００及び分割スリーブ４３の内周面４３０に塗布されたモールド樹脂４１の塗布量・塗布状態を確認しながら分割スリーブ４３を配置することができる。そのため、モールド樹脂４１を均一な膜厚にすることができると共に、スリーブ４２を精度よく形成することができる。また、スタンプ接着を用いることにより、必要な部分に必要な量のモールド樹脂４１を容易に塗布することができるため、モールド樹脂４１の余分な塗布を抑制することができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００７５】
（実施例４）
本例は、実施例１の圧電アクチュエータ１において、ケース２０内の構成を変更した例である。図１６を用いて説明する。
【００７６】
本例では、図１６に示すごとく、セラミック積層体１１の積層方向の一方の端面には、セラミック積層体１１と同径のブロック部材１８が設けられている。また、もう一方の端面には、セラミック積層体１１と同径の接合部１９１を有する伝達部材１９が設けられている。そして、ブロック部材１８、セラミック積層体１１を有する圧電素子１０、及び伝達部材１９の接合部１９１を覆うように、モールド樹脂４１が設けられている。そして、モールド樹脂４１上には、スリーブ４２が設けられている。なお、スリーブ４２の径大部４２１は、径方向においてケース２０の内周面２０２と当接しており、軸方向においてハウジング３０の挿入部３２と当接している。
また、スリーブ４２の組み付け方法は、実施例１〜３のいずれの方法を採用してもよい。その他は、実施例１と同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
【００７７】
（実施例５）
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１７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。
【００７８】
上部ハウジング６２は略円柱状で、中心軸に対し偏芯する縦穴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。
【００７９】
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（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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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、優れた耐久性及び信頼性を有する高品質のものである。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】
【００８３】
【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断面を示す断面図。
【図３】実施例１における、圧電素子を示す説明図。
【図４】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５】実施例１における、セラミック積層体を示す説明図。
【図６】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７】実施例１における、（ａ）、（ｂ）樹脂塗布工程を示す説明図。
【図８】実施例１における、（ａ）、（ｂ）スリーブ組付工程を示す説明図。
【図９】実施例１における、圧電素子にスリーブを組み付けた状態を示す説明図。
【図１０】実施例１における、収納工程を示す説明図。
【図１１】実施例２における、（ａ）、（ｂ）樹脂塗布工程を示す説明図。
【図１２】実施例２における、（ａ）、（ｂ）スリーブ組付工程を示す説明図。
【図１３】実施例３における、（ａ）、（ｂ）樹脂塗布工程を示す説明図。
【図１４】実施例３における、（ａ）、（ｂ）樹脂塗布工程を示す説明図。
【図１５】実施例３における、（ａ）、（ｂ）スリーブ組付工程を示す説明図。
【図１６】実施例４における、圧電アクチュエータの構造を示す説明図。
【図１７】実施例５における、インジェクタの構造を示す説明図。
【符号の説明】
【００８４】
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）
１１  セラミック積層体
１２  圧電層
１３  内部電極層
２０  ケース
２０１  開口端部
２１  伸縮部
３１  外部電極
４１  モールド樹脂
４２  スリーブ
４３  分割スリーブ
３０  ハウジング
６  インジェクタ
【図１】
2007281256.tif 000003
【図２】
2007281256.tif 000004
【図３】
2007281256.tif 000005
【図４】
2007281256.tif 000006
【図５】
2007281256.tif 000007
【図６】
2007281256.tif 000008
【図７】
2007281256.tif 000009
【図８】
2007281256.tif 000010
【図９】
2007281256.tif 000011
【図１０】
2007281256.tif 000012
【図１１】
2007281256.tif 000013
【図１２】
2007281256.tif 000014
【図１３】
2007281256.tif 000015
【図１４】
2007281256.tif 000016
【図１５】
2007281256.tif 000017
【図１６】
2007281256.tif 000018
【図１７】
2007281256.tif 000019