(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミックスあるいは電歪セラミックスよりなる複数層のセラミック層と，該セラミック層間に介在させた内部電極層とを一体的に焼成してなる積層体を有する、インジェクタにおける燃料噴射用アクチュエータに用いられる積層一体焼成型の電気機械変換素子において，
上記内部電極層は、主成分がＣｕ、Ｃｕ合金またはこれらの酸化物であり、上記積層体の積層方向に平行な断面に露出する上記内部電極層を、電子顕微鏡またはレーザー顕微鏡により観察して、得られた画像における上記内部電極層の全長Ａと、該内部電極層の途中において上下セラミックス層が上記内部電極層を介さずに直接接合する部分を除く電極形成部分のトータルの長さＢを求め、（Ｂ／Ａ）×１００（％）により表される電極形成率が９８％以上であり、かつ、膜厚の平均値が８μｍ以下であり、
上記セラミック層は、上記内部電極層との間にて、ＣｕとＰｂと化合物を形成するとともに、主にＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３系のペロブスカイト構造の酸化物であるＰＺＴよりなり、
上記内部電極と上記セラミック層との接合強度は４０ＭＰａ以上であることを特徴とする積層一体焼成型の電気機械変換素子。
【請求項２】
請求項１において，上記電極層は更にＣａ、Ｍｇ、Ｓｒの少なくとも１種以上を含有することを特徴とする積層一体焼成型の電気機械変換素子。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記ＰＺＴは，ＭｏあるいはＷの少なくとも１種以上を含有することを特徴とする積層一体焼成型の電気機械変換素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，圧電あるいは電歪材料を用いた積層一体焼成型の電気機械変換素子に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
アクチュエータ，圧電トランス，超音波モータなどに使われる積層一体焼成型の電気機械変換素子は，圧電セラミックスあるいは電歪セラミックスよりなる複数層のセラミック層と，該セラミック層間に介在させた内部電極層とを一体的に焼成して作製される。
【０００３】
この積層一体焼成型の電気機械変換素子においては，電圧印加により歪みを発生するという逆圧電効果が得られるので，内部電極とセラミック層との間に応力が発生する。さらには，電圧の繰返し印加により発熱するという基本的性質がある。
従って，内部の電極層に要求される特性は，
１．電気抵抗が低く，注入電荷のロスが少ないこと，
２．熱伝導率が高く，放熱性に優れること，
３．耐マイグレーション性に優れること，
４．剛性が低く，内部応力が小さくクラック等を発生しないこと，
５．セラミックスとの接合強度が高く，使用時に剥離などを生じないこと，
６．低コストであること，
などである。
【０００４】
従来の積層一体焼成型の電気機械変換素子においては，電極材料としてＡｇ−Ｐｄ系金属材料が広く使用されている。Ａｇは導電率が高く比較的安価であるが，融点が９６０℃と低くまたマイグレーションが生じ易いため，Ａｇ単独では信頼性に劣る。一方，Ｐｄは高価ではあるが融点が高いため，Ａｇ−Ｐｄ系金属材料とすることによりマイグレーションの抑制，電極材料の高融点化が可能である（特開平５−３０４０４３号公報中に記載）。そのため，上記のごとくＡｇ−Ｐｄ系金属材料が広く使用されている。
【０００５】
しかしＰｄ添加によりマイグレーションを抑制するとは言うものの，電極材料とセラミックス材料間の接合は十分ではなく，このための対策として，特開平５−３０４０４３号，特開平８−２５５５０９号他のようにさまざまな対策が取られている。また，Ｐｄ添加によりマイグレーションは抑制されるが，コストが高くなるため工業的には問題である。
従って，Ａｇ−Ｐｄ系金属材料と同等以上の電極特性を有する低コストの電極材料を用いた積層一体焼成型の電気機械変換素子が求められている。
【０００６】
【解決しようとする課題】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，Ａｇ−Ｐｄ系電極と同等以上の電極特性を有し，かつ低コストの電極材料を用いた積層一体焼成型の電気機械変換素子，特に，セラミック層と電極層との接合強度に優れたものを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は，圧電セラミックスあるいは電歪セラミックスよりなる複数層のセラミック層と，該セラミック層間に介在させた内部電極層とを一体的に焼成してなる積層体を有する、インジェクタにおける燃料噴射用アクチュエータに用いられる積層一体焼成型の電気機械変換素子において，
上記内部電極層は、主成分がＣｕ、Ｃｕ合金またはこれらの酸化物であり、上記積層体の積層方向に平行な断面に露出する上記内部電極層を、電子顕微鏡またはレーザー顕微鏡により観察して、得られた画像における上記内部電極層の全長Ａと、該内部電極層の途中において上下セラミックス層が上記内部電極層を介さずに直接接合する部分を除く電極形成部分のトータルの長さＢを求め、（Ｂ／Ａ）×１００（％）により表される電極形成率が９８％以上であり、かつ、膜厚の平均値が８μｍ以下であり、
上記セラミック層は、上記内部電極層との間にて、ＣｕとＰｂと化合物を形成するとともに、主にＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３系のペロブスカイト構造の酸化物であるＰＺＴよりなり、
上記内部電極と上記セラミック層との接合強度は４０ＭＰａ以上である積層一体焼成型の電気機械変換素子にある。
【０００８】
本発明において注目すべき点は，上記電極形成率を７５％以上という高い値に限定し，かつ，接合強度を４０ＭＰａ以上としたことにある。これにより，上記セラミック層と電極層との間の接合強度が高くかつ電極抵抗の低い優れた積層一体焼成型の電気機械変換素子を得ることができる。
ここで，上記電極形成率は，上記積層体の積層方向の断面において内部電極層を露出させるように鏡面研磨を行い，電子顕微鏡またはレーザー顕微鏡の観察で得られる画像から算出されるものであり，その全長をＡ，電極形成部分のトータルの長さをＢとした場合，（Ｂ／Ａ）×１００（％）で表される値である。
【０００９】
また，上記接合強度とは，積層体の上下面に積層体よりも小さく，一辺の大きさが３〜１０ｍｍの正方形の金属板と六角ナットを接着剤で貼り付けたものを試料とし，六角ナットの穴のワイヤをかけ，ワイヤを積層方向に０．５〜２ｍｍ／分の速度で引っ張り，内部電極層とセラミック層との間で破壊したときの破壊荷重を，上記金属板の面積で除した値である。
【００１０】
上記電極形成率が７５％未満の場合には，電極層の電気抵抗が大きく上昇するという問題がある。好ましくは１００％とすることがよい。また，上記接合強度が４０ＭＰａ未満の場合には，電気機械変換素子の耐久性が低下するという問題がある。
【００１１】
例えば，実施例１の電気機械変換素子の場合，電圧印加により積層方向に約０．１％の伸びが発生するが，この時，図１に示される外部電極３１近傍には内部電極層とセラミック層とを引き剥がす積層方向の引っ張り応力が発生し，この応力が接合強度を越えるとクラックとなり，作動時のショートにいたる場合がある。
このクラックを防止するために必要な接合強度は，シミュレーションによる計算では４０ＭＰａである。
【００１２】
次に，上記内部電極層の膜厚の平均値が８μｍ以下である。この平均値が８μｍを超える場合には，内部電極層の剛性が高くなり，駆動時の内部応力が高くなるという問題がある。
【００１３】
また，上記内部電極層の主成分がＣｕ，Ｃｕ合金またはこれらの酸化物である。Ｃｕ，Ｃｕ合金またはこれらの酸化物は比較的安価であると共に，電気抵抗が低く，かつ，上記電極形成率の要件と上記接合強度の要件の両者を容易に満たすことができる。
【００１４】
即ち，例えば，セラミック層の成分にＰｂが含まれている場合を例に取ると，従来のＡｇ−Ｐｄ系電極を用いる場合には，電極材料とセラミックス材料間の接合が十分でない。そのため，十分な接合強度を得るためには，上下セラミックス層が電極を介さずに直接接合するような部分を２５％程度設けること，即ち上記電極形成率を７５％程度まで落とす必要があった。しかしながら，この電極形成率の低下は電極抵抗が増大するなどの問題を引き起こす。
【００１５】
これに対し，上記Ｃｕ系電極材料を用いるとＣｕとＰｂとが化合物を形成するので，電極形成率が高いままで高い接合強度が得られる。それ故，上記のごとく，上記電極層の主成分をＣｕ，Ｃｕ合金またはこれらの酸化物とすることによって，上記電極形成率が７５％以上であり，かつ接合強度が４０ＭＰａ以上の要件を容易に実現することができる。
【００１６】
また，請求項２の発明のように，上記内部電極層は更にＣａ，Ｍｇ，Ｓｒの少なくとも１種以上を含有することが好ましい。
即ち，本発明の電気機械変換素子は，積層一体焼成型であるので，セラミック層を形成するためのグリーンシートと，上記電極層を形成するための電極用ペースト材料を交互に配した積層体を形成し，これを一体的に焼成させて作製する。このとき，上記電極用ペースト材料に電極層の主成分としてＣｕ等を含有させると共に，上記Ｃａ，Ｍｇ，Ｓｒの少なくとも１種を有する成分を含有させることが好ましい。この場合に，上記のごとく，一体焼成後得られた電極層にはＣａ，Ｍｇ，Ｓｒの少なくとも１種以上が含有される。
【００１７】
そして，上記電極用ペースト材料にＣａ，Ｍｇ，Ｓｒの少なくとも１種を有する成分を含有させることにより，一体焼成時において次のような優れた作用効果が得られる。
即ち，Ｃａ，Ｍｇ，Ｓｒの少なくとも１種を有する成分，例えばＣａＯ，ＭｇＯ，ＳｒＯ等が上記電極用ペースト材料中に存在していれば，上記グリーンシートと電極用ペースト材料との積層体を一体焼成する際に，Ｃｕとセラミック材料との混合物の溶融を防止もしくは抑制する効果，あるいは上記混合物の融点を上昇させる効果が得られる。これにより，Ｃｕを含有する溶融物がセラミック層中に流れ込んで偏析等することを抑制することができる。そして，これにより，得られたセラミック層は本来の優れた性能を十分に発揮できる状態に焼成される。
【００１８】
また，上記セラミック層は，主にＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3系のペロブスカイト構造の酸化物であるＰＺＴよりなる。このＰＺＴは電気機械変換素子用のセラミック層として非常に優れた特性を示す。
【００１９】
また，請求項３の発明のように，上記ＰＺＴは，ＭｏあるいはＷの少なくとも１種以上を含有することが好ましい。これにより，ＰＺＴの焼結温度を低下せしめ，Ｃｕとの同時焼成を容易にするという効果を得ることができる。
【００２１】
また，上記電気機械変換素子は，インジェクタにおける燃料噴射用アクチュエータに用いる。即ち，燃料噴射用アクチュエータには，低コスト高速応答性及び高い耐久性，信頼性が求められるが，上記電気機械変換素子を採用することにより，これらを満たすことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる積層一体焼成型の電気機械変換素子につき，図１，図２を用いて説明する。
本例では，図１に示すごとく，ＰＺＴよりなるセラミック層１１と，該セラミック層間に介在させた内部電極層２１，２２とを一体的に焼成してなる積層体１０を有する積層一体焼成型の電気機械変換素子を作製した。
【００２３】
まず，セラミック層を作製するためのグリーンシートを得るため，化学組成が（Ｐｂ0.92Ｓｒ0.09）{（Ｚｒ0.54Ｔｉ0.46）0.985（Ｙ0.5Ｎｂ0.5）0.01Ｍｎ0.005}Ｏ3＋０．５外ｍｏｌ％Ｐｂ0.83Ｗ0.17ＯXとなるように調整したＰＺＴ原料粉末を準備した。次いで，ＰＺＴ原料粉末にポリビニルアルコール，ＢＢＰ，有機溶剤，分散剤を加えボールミルで４８Ｈ混錬した後，ドクターブレード法で厚み１１０μｍのグリーンシートを作製した。
【００２４】
電極用ペースト材料は，エチルセルロースをテルピネオールで溶解してなる有機ビヒクルと樹脂剤（アクリル系樹脂，アラキド樹脂，エトセル系樹脂他）３５ｗｔ％とＣｕＯ粉（平均粒径：０.２〜０.５μｍ）６５ｗｔ％を混練することにより作製した。
【００２５】
回収したグリーンシートはプレス機で打ち抜くか，切断機により切断し，所定の大きさの矩形体に成形する。
次いで，図２に示すごとく，上記電極用ペースト材料を，成形後のグリーンシート１１の一方の表面にスクリーン印刷により塗布した。なお，本例では，印刷厚みは１５μｍとした。
次に，同図に示すごとく，２００枚程度のグリーンシート１１を積層する。このとき，電極用ペースト材料２１，２２が交互に左右の側面１０１，１０２（図１，図２）に到達するようにした。次いで，この積層体を圧着させた後，所定寸法にカットした。
【００２６】
次に，積層体を大気雰囲気において脱脂した後，メタライズ工程を行った。
メタライズ工程は，比較的低温の還元雰囲気で，電極用ペースト材料中のＣｕＯをＣｕへ還元する工程である。本例では，セラミック材料が少なくとも化学式上鉛を含む酸化物であるため，鉛と銅の共晶点：３２６℃直下で雰囲気調整し還元した。
【００２７】
メタライズ工程は，比較的低温の還元雰囲気で，電極用ペースト材料中のＣｕＯをＣｕへ還元する工程である。本例では，セラミック材料が少なくとも化学式上鉛を含む酸化物であるため，鉛と銅の共晶点：３２６℃直下で雰囲気調整し還元した。
【００２８】
次に，上記積層体を一体的に焼成する焼成工程を行った。本例では，温度９６５℃，酸素分圧を１０-6ａｔｍに調整して焼成を行った。
次に，得られた焼結体を研削し７×７×２０ｍｍと５×５×２０ｍｍと４.２×４.２×３０ｍｍにそれぞれ加工したのち，図１に示すごとく側面電極３１，３２を印刷焼付けした後，リード線（図示略）取り付けを行った。その後，シリコンオイル中１３０℃で電圧１５０Ｖを３０分印加することで分極処理を行ない，積層一体焼成型の電気機械変換素子１を作製した。これを本発明品Ｅ１とする。
【００２９】
次に，本例の電気機械変換素子１（本発明品Ｅ１）の諸性能等を測定した。
本発明品Ｅ１のセラミック層厚は９０μｍ，電極膜厚４.５μｍ，電極形成率は９８％であった。
負荷荷重１０ＭＰａ，印加電圧１５０Ｖ時の静的変位は１μｍ／ｍｍであり，アクチュエータとして良好な特性を示した。
【００３０】
次に，本例では，比較品として，本発明品Ｅ１と同一のＰＺＴ組成物とＡｇ−Ｐｄ３０％の電極ペーストを用い，同一体格，同一の層厚，同一の膜厚なるように作製した積層一体焼成型の電気機械変換素子を作製した（比較品Ｃ１とする）。そして，上記本発明品Ｅ１と比較品Ｃ１の電極の抵抗値を比較した。なお，比較品Ｃ１においては，電極形成率は９７％であった。
比較の結果，電極１層あたりの抵抗値は比較品Ｃ１のＡｇ−Ｐｄ３０％が０.１５Ω，本発明品Ｅ１のＣｕ電極が０.０６Ωであった。
【００３１】
次に，本例では，体格７×７×２０ｍｍの本発明品Ｅ１（Ｃｕ電極）と比較品Ｃ１（Ａｇ−Ｐｄ３０％電極）の積層一体焼成型の電気機械変換素子を用いて接合強度を測定した。両者の電極形成率は９８％であった。
また，比較のため比較品Ｃ２としてＡｇ−Ｐｄ３０％電極で電極形成率８０％の積層一体焼成型の電気機械変換素子も準備し，その接合強度を測定した。
【００３２】
その結果，本発明品Ｅ１（Ｃｕ電極，電極形成率９８％）の接合強度は３５〜５０ＭＰａ，比較品Ｃ１（Ａｇ−Ｐｄ３０％電極，電極形成率９８％）の接合強度は１５〜３０ＭＰａ，比較品Ｃ２（Ａｇ−Ｐｄ３０％電極，電極形成率８５％）の接合強度は２５〜４０ＭＰａであった。
従って，本発明品Ｅ１（Ｃｕ電極）の場合は，電極形成率８５％以上で接合強度が４０ＭＰａ以上あることが確認された。
【００３３】
実施形態例２
本例では，実施形態例１における本発明品Ｅ１及び比較品Ｃ１を用い，放熱性の比較測定を行った。
測定は，各電気機械変換素子を，負荷荷重２０ＭＰａ，印加電圧０〜１５０Ｖ電圧立上げ１５０μｓの正電圧台形波を１００Ｈｚで注入エネルギーを変えて駆動し，１０分後の素子表面温度を放射温度計で測定した。なお，この時の変位量は０．０６％であった。
【００３４】
表１に結果を示す。
発熱温度は，本発明品Ｅ１のＣｕ電極品の方が全て小さく，体積５００ｍｍ3以上の場合，断面積１８ｍｍ2以上の場合，注入エネルギー０.０２１ｍＪ／ｍｍ3の場合で発熱の低下が認められた。これはＣｕ電極の熱伝達率が高いため放熱性がよいためと考えられる。
【００３５】
【表１】
0004207423.tif 000002
【００３６】
実施形態例３
本例では，実施形態例１における，体格７×７×２０ｍｍの本発明品Ｅ１（Ｃｕ電極）と比較品Ｃ１（Ａｇ−Ｐｄ３０％電極）の積層一体焼成型の電気機械変換素子を用いて耐マイグレーション性を比較した。
【００３７】
図１に示すごとく，各電気機械変換素子は，側面電極３１，３２と接続しない側面においてプラス電極とマイナス電極が交互に露出した構造とし，表面には絶縁を確保するための樹脂であるシリコングリースなどを塗布しない状態とした。これらの電気機械変換素子を，室温，相対湿度４０〜５０％の雰囲気中，９０Ｖの直流電圧（電界強度１ｋＶ／ｍｍ）を印加し，ショートに至るまでの時間を各３ヶずつ評価した。
【００３８】
その結果，比較品Ｃ１（Ａｇ−Ｐｄ３０％電極品）は２５，３７，６８時間でショートした。これに対し，本発明品Ｅ１（Ｃｕ電極品）は１００時間後もショートせず，優れた対マイグレーション性を示した。
【００３９】
実施形態例４
本例では，実施形態例１における，体格７×７×２０ｍｍの本発明品Ｅ１（Ｃｕ電極）と比較品Ｃ１（Ａｇ−Ｐｄ３０％電極）の積層一体焼成型の電気機械変換素子をモデルとして，１５０Ｖの直流電圧を印加したときの応力計算を行なった。この時の縦方向の実測変位は０.０８％である。計算に用いた剛性率はセラミックスが７０ＧＰａ，Ａｇ−Ｐｄ３０％電極が１６０ＧＰａ，Ｃｕ電極が１３６ＧＰａ，ポアソン比はいずれも０.３とした。
【００４０】
その結果，比較品Ｃ１（Ａｇ−Ｐｄ３０％電極）の場合は３７ＭＰａの内部応力（引張り応力）が，本発明品Ｅ１（Ｃｕ電極）の場合は３１ＭＰａの内部応力それぞれセラミックス層に発生することがわかった。また，内部応力が４０ＭＰａをこえるのは，Ｃｕ電極の場合に膜厚が８μｍ以上の場合であった。
【００４１】
実施形態例５
本例では，まず，表２に示すごとく，電極用ペースト材料として，９種類の試料（試料１〜試料９）を準備した。そして，これを用いて電気機械変換素子を作製した。
【００４２】
【表２】
0004207423.tif 000003
【００４３】
上記電極用ペースト材料は，次のように作製した。
エチルセルロースをテルピネオールで溶解してなる有機ビヒクルと樹脂剤（アクリル系樹脂，アラキド樹脂，エトセル系樹脂他）に，ＣｕＯ粉（平均粒径：０.２〜０.５μｍ）及び添加物（ＣａＯ，ＭｇＯ，ＳｒＯの中のそれぞれ一つ）を，表２に示すような配合割合で混練することにより電極用ペースト材料を作製した。但し，ＣａＯを得るための材料としてはＣａＣＯ3を，ＳｒＯを得るための材料としてはＳｒＣＯ3を，化学式の分子量の割合で換算し使用した。（以下，ＣａＯ，ＳｒＯについては全て同様）
【００４４】
これらのＣｕＯペースト材料を用い，以下に示す手順で積層体を作製した。但し，本例では試験のため積層数は３層とした。
まず，セラミック材料をシート状に成形してなるグリーンシートを，実施形態例１と同様のドクターブレード法を用いて作製した。
【００４５】
次に，グリーンシートの表面に実施形態例１と同様に，各電極用ペースト材料をスクリーン印刷により塗布した。印刷時の厚みは１５μｍとした。
次に，図３に示すごとく，電極用ペースト材料２を印刷したグリーンシートシート１１を２枚と，印刷していないグリーンシート１１を１枚，合計３枚を積層・圧着し，所定の寸法にカットした。
【００４６】
次に，これを大気中において脱脂した後，メタライズ工程を行った。条件は，実施形態例１と同様に，３２６℃直下で雰囲気調整し還元するという条件にした。次に，焼成工程を行った。焼成温度は，素子材料の密度変化により異なる。本例では温度９５０℃。調整雰囲気はＣｕが極力酸化されず，素子部の酸化物が極力還元されない雰囲気に調整する。本例では９５０℃において酸素分圧を１０-4ａｔｍ程度に調整した。
【００４７】
次に，図４に示すごとく，得られた積層一体焼成型の電気機械変換素子１を用いて，その断面観察を行った。観察位置は，図４におけるＡ−Ａ線矢視断面の中央部分である。
断面観察は，断面におけるＣｕとＯの分布を，ＥＰＭＡを用いて，加速電圧２０ｋＶ，電流１×１０-7Ａ，ピクセル数２５６×２５６，１ピクセル当たり２０ｍｓ，倍率７００倍という条件により測定した。
【００４８】
観察結果を模式的にスケッチしたものを図５〜図１３に示す。同図中においては，比較的濃度の高い部分をハッチングにより示した。
各図の上部はＣｕの分布を，下部は同一位置におけるＯの分布を示す。
図１１〜図１３より知られるごとく，試料７〜９の場合には，電極層の消失が多くかつセラミック層内に導電性卑金属材料であるＣｕの偏析がある。これに対し，図５〜図１０より知られるごとく，試料１〜６の場合には，セラミック層内にＣｕの偏析は見られなかった，あるいは少なかった。
このことから，溶融抑制物質としてのＣａＯ，もしくは融点上昇物質としてのＭｇＯ又はＳｒＯを電極用ペースト材料に添加することによりＣｕの偏析を抑制することができることがわかった。
【００４９】
実施形態例６
本例では，実施形態例５における試料１〜３と試料７のペースト材料を用いて，焼成時の９５０℃における酸素分圧以外は実施形態例５と同じ手順で３層積層体を作製した。９５０℃における酸素分圧は１０-5ａｔｍ程度に調整した。
得られた電気機械変換素子の断面観察の結果，実施形態例５と同様にＣａＯ添加のペースト材料で作製した積層体に限り，成分元素Ｃｕの素子部内での偏析を抑制することができた。
【００５０】
実施形態例７
本例では，実施形態例６において，焼成時の温度９５０℃における酸素分圧を１０-6ａｔｍ程度に変更して調整した。この結果，試料７のペースト材料で作製した積層体でも成分元素Ｃｕの偏析は認められなかった。
以上，実施形態例５〜７よりＣｕＯペースト組成と焼成時の酸素分圧を制御することにより，セラミック層内にＣｕが偏析せず，かつ電極が連続的に形成された積層体が得られることがわかった。
【００５１】
実施形態例８
本例は，実施形態例１における積層一体焼成型の電気機械変換素子１と基本的に同じ構成の電気機械変換素子を燃料噴射用アクチュエータに用いたインジェクタ５の一例を示す。
本例のインジェクタ５は，図１４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５は，同図に示すごとく，駆動部としての積層一体焼成型の電気機械変換素子１が収容される上部ハウジング５２と，その下端に固定され，内部に噴射ノズル部５４が形成される下部ハウジング５３を有している。
【００５２】
上部ハウジング５２は略円柱状で，中心軸に対し偏心する縦穴５２１内に，積層一体焼成型の電気機械変換素子１が挿通固定されている。
縦穴５２１の側方には，高圧燃料通路５２２が平行に設けられ，その上端部は，上部ハウジング５２上側部に突出する燃料導入管５２３内を経て外部のコモンレール（図略）に連通している。
【００５３】
上部ハウジング５２上側部には，また，ドレーン通路５２４に連通する燃料導出管５２５が突設し，燃料導出管５２５から流出する燃料は，燃料タンク（図略）へ戻される。
ドレーン通路５２４は，縦穴５２１と駆動部（積層一体焼成型の電気機械変換素子）１との間の隙間５０を経由し，さらに，この隙間５０から上下ハウジング５２，５３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５５１に連通している。
【００５４】
噴射ノズル部５４は，ピストンボデー５３１内を上下方向に摺動するノズルニードル５４１と，ノズルニードル５４１によって開閉されて燃料溜まり５４２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５４３を備えている。燃料溜まり５４２は，ノズルニードル５４１の中間部周りに設けられ，上記高圧燃料通路５２２の下端部がここに開口している。ノズルニードル５４１は，燃料溜まり５４２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５４４から閉弁方向の燃料圧を受けており，背圧室５４４の圧力が降下すると，ノズルニードル５４１がリフトして，噴孔５４３が開放され，燃料噴射がなされる。
【００５５】
背圧室５４４の圧力は３方弁５５１によって増減される。３方弁５５１は，背圧室５４４と高圧燃料通路５２２，またはドレーン通路５２４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５２２またはドレーン通路５２４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５５２，油圧室５５３，小径ピストン５５４を介して，駆動される。
【００５６】
本例の駆動部１，即ち積層一体焼成型の電気機械変換素子１は，実施形態例１における積層一体焼成型の電気機械変換素子の下部に，伸縮可能機構を設けると共に，全体を金属ケースにより覆ったものである（図示略）。
そして，本例のインジェクタ５においては，Ｃｕ系電極を有する上記構成の積層一体焼成型の電気機械変換素子１を用いているので，優れた耐久性，低コストかを得ることができる。
【００５７】
なお，本発明の積層一体焼成型の電気機械変換素子は，上記インジェクタに限らず，超音波モータ用の圧電素子（図示略），あるいは，図１５に示す圧電インバータ７葉の圧電トランス７１などにも適用することができる。
例えば圧電トランスや超音波モータの場合には，積層一体焼成型の電気機械変換素子が共振駆動で使用されるため，その接合強度は４０ＭＰａ以上必要となる。しかしながら，Ａｇ−Ｐｄ系電極は，Ｐｂを主成分とした圧電あるいは電歪材料を用いた積層一体焼成型の電気機械変換素子においては，電極材料とセラミックス材料間の接合が十分でない。そのため，上下セラミックス層が電極を介さずに接合するような部分を７〜２５％設けることで接合強度を向上させている。しかしながら，これにより電極形成率が低下するため電極抵抗が増大するなどの問題がある。Ｃｕ系電極材料を用いるとＣｕとＰｂと化合物を形成するので，電極形成率が高いままで高い接合強度が得られるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，積層一体焼成型の電気機械変換素子を示す斜視図。
【図２】実施形態例１における，セラミック層と内部電極層との積層状態を示す斜視展開図。
【図３】実施形態例５における，セラミック層と内部電極層との積層状態を示す斜視展開図。
【図４】実施形態例５における，積層一体焼成型の電気機械変換素子を示す斜視図。
【図５】実施形態例５における，試料１の場合のＣｕ，Ｏ分布を表す説明図。
【図６】実施形態例５における，試料２の場合のＣｕ，Ｏ分布を表す説明図。
【図７】実施形態例５における，試料３の場合のＣｕ，Ｏ分布を表す説明図。
【図８】実施形態例５における，試料４の場合のＣｕ，Ｏ分布を表す説明図。
【図９】実施形態例５における，試料５の場合のＣｕ，Ｏ分布を表す説明図。
【図１０】実施形態例５における，試料６の場合のＣｕ，Ｏ分布を表す説明図。
【図１１】実施形態例５における，試料７の場合のＣｕ，Ｏ分布を表す説明図。
【図１２】実施形態例５における，試料８の場合のＣｕ，Ｏ分布を表す説明図。
【図１３】実施形態例５における，試料９の場合のＣｕ，Ｏ分布を表す説明図。
【図１４】実施形態例８における，インジェクタの構造を示す説明図。
【図１５】実施形態例８における，圧電インバータを示す説明図。
【符号の説明】
１．．．積層一体焼成型の電気機械変換素子，
１０．．．圧電アクチュエータ，
１１．．．セラミック層（圧電層），
２．．．電極層，
２１，２２．．．内部電極（電極層），
５．．．インジェクタ，
６．．．超音波モータ，
７．．．圧電インバータ，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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